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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA

“Determinación de los Compuestos Nitrogenados:

(NH₄ y NO₂) en el agua de Río Quillcay”

CURSO: Análisis de Agua y Aguas Residuales

DOCENTE : Ing. Poma Villafuerte Carlos

ALUMNO:

ARIAS HUERTA, Gyver. VERA LIÑAN Ángel.

VALVERDE CHÁVEZ Edgar

HUARAZ – PERU

2012

UNIVERSIDAD NACIONALSANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO


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INTRODUCCIÓN

Las aguas superficiales bien aireadas generalmente contienen poco amoníaco; aguas poco polucionadas de cauces naturales no suelen presentar más de 0,10 mg NH3/L. Niveles superiores de amoníaco son indicativos de una contaminación reciente. La principal fuente de contaminación de amoníaco son las aguas residuales. En las aguas residuales, el amoníaco proviene de la descomposición de la urea, por parte de las bacterias ureasas. El agua de lluvia, debido a la disolución del nitrógeno de la atmósfera, puede presentar algunas trazas.

Cuando la materia orgánica que contamina al agua se ha agotado, la acción bacteriana de la desoxigenación de las aguas contaminadas oxida al ion amonio, proceso denominado nitrificación. A los procesos de descomposición bacteriana anaeróbica (en ausencia de oxígeno) de la materia orgánica se le llama anaerobiosis. A la descomposición anaeróbica (por enzimas producidas por levaduras) de los carbohidratos o azúcares se le llama fermentación y a la descomposición bacteriana anaeróbica de las proteínas se le llama putrefacción.

Se puede observar que se libera mayor cantidad de energía en la aerobiosis que en la putrefacción. En el proceso de putrefacción, como el metano es insoluble en agua se libera en forma de gas. El sulfuro de hidrógeno es un gas incoloro, de mal olor (a huevo podrido) y tóxico (en concentraciones de 5 % es nocivo para la vida), por lo que la putrefacción desprende olor fétido y los peces y otros animales que requieren del oxígeno no pueden vivir en aguas contaminadas donde ocurra la putrefacción (se le considera la forma peor de contaminación bacteriana).

En este laboratorio se analizará las concentraciones de compuestos nitrogenados presentes en el agua de río, para sacar deducciones acerca de la contaminación de éste y como puede ser posible su recuperación.

Los alumnos.



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I. OBJETIVOS.I.1. OBJETIVO GENERAL.

Determinar los niveles de concentración de los compuestos nitrogenados en el agua del Río Quillcay, a través de la espectrofotometría.

I.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar la concentración de amonio (NH₄) presente en el agua de la muestra. Determinar la concentración de nitrito (NO₂) presente en el agua de la muestra. Rescatar posibles fuentes de contaminación de compuestos nitrogenados. Resaltar la importancia del proceso de oxidación de los compuestos nitrogenados que

se llevan a cabo en cuerpos de agua.

II. MARCO TEÓRICO.



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II.1. CONSIDERACIONES GENERALES.La química del N es compleja debido a los diferentes estados de oxidación del N y se puede asumir que los cambios en los diversos estados de valencia pueden traer relación con los organismos vivientes. La valencia puede ser (+) o (-), dependiendo de qué condiciones aeróbicas o anaeróbicas prevalezcan. Al N podemos encontrarlo como: NH₃, N₂, N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅.

Tal como se conoce compuesto de Nitrógeno en +1, +2, +4, tienen poco significado en procesos biológicos. Todas las otras formas son importantes y la química del N de interés para los ingenieros sanitarios puede resumirse en: NH₃, N₂, N₂O₃, N₂O₅.

(Fuente: [email protected])

II.2. SIGNIFICADO SANITARIO.El análisis del nitrógeno en sus variadas formas son realizados en agua potable y agua residual, debido a que el agua es un vehículo de trasmisión de enfermedades.

A. Como indicador de la calidad Sanitaria: Se conoce que las aguas contaminadas se purifican por si solos cuando se les permite un suficiente periodo de tiempo. El peligro para la salud o la posibilidad de contraer enfermedades por tomar esas aguas decrecen marcadamente con tiempo e incremento de temperatura. Antes de las pruebas bacteriológicas se tomó como referencia el contenido de N (Proteínas y amoniacos) y cloruros. Cuando pasa el tiempo, el nitrógeno orgánico se convierte gradualmente en nitrógeno amoniacal y más tarde sus condiciones aeróbicas están presentes, la oxidación del amoniaco da nitritos y nitratos. En 1940 se encontró que agua potable con alto contenido de nitratos causan a menudo cianosis en niños.

B. 2. Aspectos nutricionales: Todos los procesos de tratamientos biológicos usados por la ingeniería sanitaria, dependen de la reproducción de los organismos empleados. En el planteamiento de facilidades para tratamiento de desagües es importante conocer si los desechos a tratar tienen suficiente nitrógeno para los organismos. Si no es así debe suministrarse de otras fuentes. Para obtener esa información se efectúan determinaciones de nitrógeno amoniacal y nitrógeno orgánico. Es por ello, que el nitrógeno es uno de los elementos usados como fertilizantes para el crecimiento de algas. Este crecimiento es a menudo estimulado a una extensión no deseable en



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cursos de aguas que reciben desagües o efluentes de plantas de tratamiento debido a que el nitrógeno y otras materias fertilizantes contribuyen a ello.

C. Oxidación de ríos y estuarios: La conversión de amonio a nitritos y nitratos requiere de O₂, es por esto que la descarga de N amoniacal y su siguiente oxidación pueden seriamente reducir los niveles de OD en ríos y estuarios, especialmente cuando se requiere de un tiempo largo para que las bacterias nitrificantes, lentas en crecer, estén presentes. También, estos organismos son producidos en gran cantidad por las plantas de alta eficiencia de tratamiento aeróbicos y su descarga con los efluentes tratados, pueden causar rápida nitrificación en el proceso.

D. Control de procesos de tratamiento biológico: Las determinaciones del nitrógeno sirven a menudo para el control del grado de purificación producido en plantas de tratamiento biológico de desagües. con el uso de la prueba de DBO se ha aprendido que una efectiva estabilización de la materia orgánica puede llevarse a cabo, sin llevar la oxidación dentro de la nitrificación. Esto da por resultado una economía del tiempo y aire requerido. Sin embargo, en algunos casos es deseable llevar el tratamiento a través de la nitrificación para prevenir la oxidación del nitrógeno de ríos y estuarios.

(Fuente: Ammonium Salts.2001)

II.3. MÉTODO DE ANÁLISIS.Desde que el N existe en 4 formas de interés para los I.S., una discusión de la determinación de cada una de ellas es requerida. Debido a la diferencia que existe en las cantidades presentes en aguas potables y contaminadas, los métodos aplicados a agua difieren algo de aquellos aplicados a desechos. Es importante dar a todos los resultados en términos de nitrógeno, de manera que los valores puedan ser interpretados de una forma a otra, sin usar un factor de conversión. Los análisis son:

Nitrógeno amoniacal. Nitrógeno Orgánico. Nitrógeno Albuminoide. Nitrógeno Nitrito. Nitrógeno Nitrato.

II.4. IMPORTANCIA SANITARIA.



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Merece especial mención la cianosis que puede presentarse en los niños por la ingestión de aguas con alta concentración de nitratos, los cuales son reducidos a nitrito en el tracto digestivo. El ion nitrito oxida la hemoglobina a metahemoglobina, produciendo así cianosis. Por lo general, se recomienda que la concentración de nitrato en el agua no deba exceder de 10 a 20 mg/L expresado como nitrógeno.

(Fuente: Campbell, Neil A.; Jane B. Reece. 2002)

II.5. AMONIO.El amonio se encuentra principalmente en las aguas residuales domésticas y también en el agua industrial. En agua superficial y subterránea la presencia de amonio indica la descomposición de productos de origen animal o vegetal. Por tanto, el análisis de los valores de amonio es de gran importancia en el control de abastecimientos de agua.

(Fuente: VISOCOLOR ®photino. 2012)

II.6. NITRITO.En aguas superficiales los iones nitrito están presentes generalmente en bajas concentraciones. Su presencia en aguas subterráneas es menos común. En aguas residuales están generalmente presentes y frecuentemente en concentraciones bastante elevadas.

Los nitritos (NO₂) son componentes no deseados en la composición de las aguas potables de consumo público. Su presencia puede deberse a una oxidación incompleta del NH₃ existentes en el agua. La reducción de NO₃ a NO₂ puede llevarse a efecto por la acción bacteriana. El agua que contenga NO₂ puede considerarse sospechosa de una contaminación reciente por materias fecales. Algunas aguas, debido a los terrenos por donde discurren o a las condiciones de almacenamiento, pobre en O₂, pueden presentar cierto contenido de NO₂.

En lo que respecta a la vigilancia de las aguas de consumo público, la determinación cualitativa o cuantitativa del NO₂ nos permite detectar posibles variaciones de calidad, ya que la presencia de NO₂ es un buen indicador de la contaminación.

Los NO₂ existentes en el agua pueden tener un efecto perjudicial sobre la salud de quien la consuma; sobre todo en niños, porque los NO₂ son responsables de la formación de metahemoglobina, dando lugar a metahemoglobinemia, y por lo tanto a asfixia interna.



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También se cree que los NO₂ pueden ser causantes de nitrosaminas en el organismo humano. Se conoce que las nitrosaminas producen cáncer de las vías digestivas superiores, y de hígado en animales de experimentación.

Una solución fácil para eliminar los nitritos de su agua es oxidándolos a nitratos (como hemos dicho anteriormente, los nitratos son mucho menos tóxicos que los nitritos). Esto puede conseguirse mediante la inyección de ozono en el agua. El ozono es un producto químico muy oxidante que oxidará todos los nitritos a nitratos, eliminando de esta forma la toxicidad causada por los nitritos.

(Fuente: VISOCOLOR ®photino. 2012)

III. MATERIALES Y EQUIPOS. Materiales:

Muestra de agua del Río Quillcay.



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Papel filtro. Pipetas. Hojas para apuntes. Agua destilada. 01 vaso de precipitados de 250 ml.

Kits: Kit para la determinación de amonio (NH₄). Kit para la determinación de nitrito (NO₂).

IV. METODOLOGÍA.IV.1.DETERMINACIÓN DE AMONIO.



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A. Colocamos 10 ml de la muestra y 10 ml de agua destilada en dos tubos de prueba.

B. Agregamos 1.3 ml del reactivo NH₄-1 a ambos tubos de prueba.

C. Añadimos 1 cucharadita del reactivo NH₄-2 a ambos tubos de prueba.

D. Agitamos los tubos hasta homogenizar el contenido.

E. Esperamos de 5 minutos para la reacción.

F. Agregamos 3 gotas del reactivo NH₄-3 a ambos tubos.

G. Agitamos los tubos hasta homogenizar el contenido.

H. Esperamos de 5 minutos para la reacción.

I. Leemos en el espectrofotómetro: método 6.

IV.2.DETERMINACIÓN DE NITRITO.



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A. Colocamos 10 ml de la muestra y 10 ml de agua destilada en dos tubos de prueba.

B. Agregamos 2 cucharaditas del reactivo NO₂-AN a ambos tubos de prueba.

J. Agitamos los tubos hasta homogenizar el contenido.

C. Esperamos de 5 minutos para la reacción.

D. Leemos en el espectrofotómetro: método 62.



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V. RESULTADOS.

MUESTRA DE AGUA DEL RIO QUILLCAYDETERMINACION DE COMPUESTOS NITROGENADOS

Amonio Nitrito

0.013 mg/L ----- mg/L

Análisis.

Para el caso de determinación del ion nitrito, se asume que su presencia en el agua es insignificante o nula; esto debido a que los rangos no consideran concentraciones mínimas de este compuesto.



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VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Encontramos una cantidad escasa de iones nitrogenados evidenciándose escasa

contaminación por estos o su reducción en los procesos aerobios que se producen en la autodepuración de las aguas superficiales.

Se encontró niveles bajos o nulos del ión NO₂ en el agua, lo cual nos presenta un ambiente acuático libre de compuestos nitrogenados inestables.

Para mayores eficiencias en el resultado se pueden hacer diferentes determinaciones según sea el método a utilizar.

Convenientemente es preferible que los métodos en el espectrofotómetro sean considerados para las determinaciones de esos iones hasta resultados exactos.



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VII. BIBLIOGRAFÍA. Apuntes de clase.

Norma Oficial Mexicana NOM-2450-SSA1-2002, “Salud Ambiental, Agua para uso y consumo humano, requisitos sanitarios que se deben cumplir en los sistemas de abastecimiento públicos y privados durante el manejo del agua. Procedimientos sanitarios para el muestreo. ”. (Diario Oficial de la Federación 12 de Junio de 2005.)

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/n.htm

http://www.lenntech.es/nitritos.htm

http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Noticias/NMX-AA-026-SCFI-2001.pdf

http://www.xtec.cat/~gjimene2/llicencia/students/07tecnicas.html

http://www.dclmexico.com/espa%F1ol/amonio.pdf

http://www.lenntech.es/nitratos-y-nitritos.htm

http://www.xtec.cat/~gjimene2/llicencia/students/07aguas.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Amonio

http://www.fagro.edu.uy/~bioquimica/docencia/material%20nivelacion/METABOLISMO%20%20DEL%20NITROGENO.pdf

http://www.antamina.com/es/content.php?32/rrhh/urbanizacion_pinar.html



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VIII. ANEXOS.

Anexo 1. Materiales a utilizar.



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Anexo 2. Determinación de amonio.

Anexo 3. Lectura de la concentración en el espectrofotómetro.



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Anexo 4. Espectrofotómetro MERCK SQ 118.

Anexo 5. Kits de análisis de NO₂ y NH₄.



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Anexo 6. Muestras de las determinaciones de NO₂ y NH₄.

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