Diseño y evaluación de un sistema de barreras reactivas permeables a escala piloto para la reducción de carga de nitrato en agua de escorrentía superficial agrícola

• Somoza Sandino, Colber Antonio ^[1] ; Cuadra Molina, Jorge Carlos ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua

     Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua

     Nicaragua

     
• Localización: Revista Científica de FAREM-Estelí: Medio ambiente, tecnología y desarrollo humano, ISSN-e 2305-5790, Nº. 45, 2023, págs. 251-266
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Design and Evaluation of a Pilot-Scale Permeable Reactive Barrier System for Nitrate Load Reduction in Agricultural Surface Runoff Water
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• Resumen
  • español

    La necesidad de incrementar la seguridad alimentaria ha conllevado a la sobre aplicación de fertilizantes sintéticos. El nitrato es un fertilizante de gran movilidad en los suelos, por lo que, al entrar en contacto con un cuerpo de agua, este puede iniciar un proceso de eutrofización al enriquecerlo excesivamente; así como causar una enfermedad conocida como: metahemoglobinemia. El objetivo de la presente investigación fue diseñar y evaluar una barrera reactiva permeable para remover nitratos en agua de escorrentía superficial agrícola. Esta investigación tiene un alcance de tipo: piloto, a escala de laboratorio y aplicada dado que los resultados resolverán una problemática identificada, de corte exploratorio desde el punto de vista de la profundidad de la investigación, por abordar un campo nuevo en Nicaragua, para ello se construyeron dos barreras reactivas permeables con dimensiones de 1.0 metro de largo, 0,5 m de ancho y 0,5 m de profundidad, perfiladas en CIRA/UNAN-Managua. La primera se rellenó con suelo del sitio, la segunda con una mezcla de suelo más un sustrato (previamente seleccionado). El sistema se alimentó con una mezcla de 100 mg/l de nitratos provenientes de un fertilizante sintético comercial (FORMUNICA, NH4NO3). Como fuente de carbono se utilizó aserrín para el desarrollo de las bacterias desnitrificantes. Se tomaron muestras a la salida del sistema los días: 0, 7, 9, 12, 15 y 19, para posteriormente analizar los nitratos presentes. La eficiencia de remoción del sistema fue del 55% para lecho control y 66% para lecho desnitrificante. Es importante destacar los hallazgos relacionados al funcionamiento de las Barreras desde el punto de vista físico en vista que esta tecnología viene a ser una alternativa de bajo costo, fácil construcción, mantenimiento y manejo, con resultados eficientes para la remoción de nitrato.

  • English

    The need to increase food security has led to the over-application of synthetic fertilizers. Nitrate is a highly mobile fertilizer in soils, so when it comes into contact with a body of water, it can initiate a process of eutrophication by over-enriching it, as well as cause a disease known as methemoglobinemia. The objective of the present research was to design and evaluate a permeable reactive barrier to remove nitrates in agricultural surface runoff water. This research has a pilot type scope, at laboratory scale and applied since the results will solve an identified problem, of exploratory cut from the point of view of the depth of the research, because it deals with a new field in Nicaragua. For this purpose, two permeable reactive barriers were built with dimensions of 1.0-meter-long, 0.5 m wide and 0.5 m deep, profiled in CIRA/UNAN-Managua. The first was filled with soil from the site, the second with a mixture of soil plus a substrate (previously selected). The system was fed with a mixture of 100 mg/l of nitrates from a commercial synthetic fertilizer (FORMUNICA, NH4NO3). As a carbon source, sawdust was used for the development of denitrifying bacteria. Samples were taken at the outlet of the system on days 0, 7, 9, 12, 15 and 19, for subsequent analysis of the nitrates present. The removal efficiency of the system was 55% for the control bed and 66% for the denitrifying bed. It is important to highlight the findings related to the operation of the Barriers from the physical point of view, since this technology is a low-cost alternative, easy to build, maintain and manage, with efficient results for nitrate removal.