Uno de los principales problemas de los centros urbanos, a nivel mundial, es el confinamiento y manejo de los residuos domésticos municipales (Sumathi et al., 2008). Su volumen y composición dependen del grado de desarrollo económico de la región (Kaoser et al., 2000). En los países industrializados los desechos domésticos por persona por día (DD/P/D) alcanzan ~2 kg y están compuestos por papel, residuos orgánicos, vidrio, metales, plástico y otros desechos. En contraste, en los países en desarrollo, en los cuales se han reportado DD/P/D < 1 kg, predominan la madera, papel, residuos orgánicos y metales.

La población en México, con una economía en desarrollo, se incrementó en el periodo 1975-2010 de 30 a más de 112 millones de habitantes, de los cuales, aproximadamente, el 75% se concentra en áreas urbanas. Según Ojeda-Benítez et al., (2000) y Ojeda y Beraud (2003) a nivel nacional, los DD/P/D se triplicaron entre 1975 y 1999, siendo el Distrito Federal la zona con mayor generación de residuos (DD/P/D = 1.314 kg en promedio). Para Nuevo León, con excepción de su zona fronteriza con los Estados Unidos de América, se ha reportado un valor promedio de DD/P/D = 0.935 kg. La composición y cantidad de los desechos sólidos no es homogénea, ya que varía en cada región de acuerdo a los hábitos de consumo de la población. Se puede señalar que en México se distribuyen en: 52.0% de residuos orgánicos, 14.0% de papel y cartón, 5.9% de vidrio, 4.4% de plástico, 1.5% de textiles, 2.9% de metales y 18.9% de otros residuos como madera, desechos sanitarios, restos de construcción, entre otros. Existen muy pocos trabajos sobre la generación y manejo de residuos domésticos en centros urbanos de México (por ejemplo: Mexicali, Ojeda-Benítez et al., 2000; Guadalajara, Bernache, 2003; Chihuahua, Gómez et al., 2008; Ciudad de México; Muñoz-Cadena et al., 2009).

Un RSM se define como el espacio destinado para la disposición final de desechos o basura urbana. En la construcción de un RSM se consideran diversos aspectos: (a) sistema de barreras laterales y de fondo, consistente de combinaciones de capas de arcillas y geomembranas de polietileno de alta densidad y que se caracterizan por mostrar bajas conductividades hidráulicas de ~1×10-9 m/s (Daniel y Wu, 1993; Cunningham et al., 2005); (b) sistema de muestreo y eliminación de lixiviados (Robinson, 1984); (c) sistema de muestreo y control de gases como CH4 y CO2 (Carman y Vincent, 1998); y (d) sistema de monitoreo de agua subterránea (Bocanegra et al., 2001).

Actualmente, las condiciones hidrológicas, geológicas e hidrogeológicas que deben de reunir las zonas destinadas a la operación y deposición final de los residuos sólidos municipales, así como el diseño de un RSM en México, están regulados por la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003. Estas disposiciones son complementadas por dos normas NOM adicionales: (a) NOM-052- SEMARNAT-1993, que establece las características de los residuos peligrosos, el listado de los mismos y los límites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente, y (b) NOM-001- SEMARNAT-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas residuales en aguas y bienes nacionales. En el año 2005 se reportaron 95 RSM en todo México, de los cuales 5 se ubican en el estado de Nuevo León. Sin embargo, cerca del 50% de los residuos sólidos generados en el país, se depositan en tiraderos a cielo abierto y/o en RSM que no cumplen con los requisitos técnicos especificados en la NOM-083-SEMARNAT-2003, que aseguran su adecuado funcionamiento.

Un manejo deficiente de los residuos domésticos municipales es una causa potencial de contaminación ambiental, especialmente de la atmósfera, por adición de biogás, y de agua superficial y/o subterránea, como consecuencia de la dispersión de lixiviados (Oeltzschner y Mutz, 1996).

En este contexto, el presente trabajo tiene por objetivo evaluar el impacto del lixiviado generado en el RSM de Linares, Nuevo León sobre la calidad del agua superficial y subterránea, tomando como base la NOM-083- SEMARNAT-2003.

La ciudad de Linares, N.L. representa, después de la Zona Metropolitana de Monterrey (ZMM), el centro urbano de mayor importancia en el estado. Cuenta con una población de 78,669 habitantes y constituye un importante polo de desarrollo debido a su producción agrícola-ganadera y su creciente industrialización. En la Figura 1 se muestra la localización del área de estudio y la ubicación del RSM de Linares, N.L.

A partir de 1980 y durante veinte años, los residuos sólidos generados en el municipio de Linares se depositaron en un tiradero a cielo abierto, el cual fue clausurado en febrero del año 2000 (Lizárraga- Mendiola, 2003; Lizárraga-Mendiola et al., 2005). En 1998 inició operaciones el RSM de Linares, N.L., en donde actualmente se confinan en promedio 50 ton/día de residuos sólidos municipales, generando un volumen de lixiviados de 3,240 m3 por año.

Esta investigación presenta los resultados del estudio de: (1) fisiografía, clima, geología e hidrogeología; (2) descripción del RSM y su evaluación en relación a la normativa vigente; y (3) análisis del impacto del RSM en las aguas superficiales y subterráneas de la zona de estudio. Además es la primera en su género que se realiza en el área del RSM.

Investigaciones hidrogeoquímicas de rellenos sanitarios (RS) realizadas por Van den Brink y Zaadnoordjik (1995), Howard et al., (1996), Langmuir (1997), Soliman et al., (1998), Abu-Rukah y Al-Kofahi (2001) y Böhlke, (2002) demostraron que los rellenos sanitarios y tiraderos no controlados que contienen desechos sólidos, contaminan las aguas superficiales y subterráneas. Adicionalmente, surge el problema asociado con la saturación y sobresaturación de los volúmenes máximos de deposición según diseño, aunado a la rápida urbanización de los alrededores de los rellenos sanitarios. La principal amenaza son los materiales químicamente peligrosos contenidos en los residuos sólidos y líquidos depositados sin ninguna restricción, ya que éstos pueden ser movilizados a través de procesos de infiltración en forma de lixiviados; sin olvidar, en este sentido, que la actividad de la agricultura genera efectos negativos como la disolución y el transporte de fertilizantes y pesticidas. El principal y más común de los contaminantes que se generan durante las actividades agrícolas y ganaderas es el ion nitrato.

El RSM de Linares, N.L., se ubica a 8 km al SE de la ciudad de Linares, junto a un lomerío denominado La Ocotillosa, y ocupa una superficie de ~20,000 m2 (Figura 8). Por la cantidad de residuos que recibe (~50 ton/día) es clasificado como un RSM de categoría B (NOM- 083-SEMARNAT-2003); por su diseño, se clasifica como RSM de tipo pendiente, el cual se desarrolla a partir de una pendiente natural y que va ganando altura. Desde el año de 1998 entró en operación y considerando los parámetros de estimación del lixiviado generado en el RSM según la WHO (2000), las condiciones de precipitación (800 mm/año), los cinco meses de lluvia consecutiva, el área (20,000 m2) y grado de compactación de la basura (k: 0,50), se obtuvo un volumen de lixiviado de 3,240 m3 en el año.

El RSM cuenta con una geomembrana preparada a base de polímeros de alta resistencia con 2 mm de espesor. De acuerdo con observaciones en el sitio, el RSM cumple con las consideraciones generales que marca la Norma Oficial Mexicana (NOM-083-SEMARNAT-2003):

Figura 5. Figura 5. Carta hidrológica de la subcuenca Arroyo Camacho. (Carta de Hidrológica de Aguas Superficiales G14-11, INEGI, 1983).

Figura 6. Figura 6. Sección geológica de la región del Cañón Linares-Santa Rosa, N.L. (modificado de Chávez-Cabello et al., 2011). Clave: JMv: Jurásico, Fm. Minas Viejas; JZl: Jurásico, F. Zuloaga; JLc: Jurásico, Fm. La Casita; KTa: Cretácico, Fm. Taraises; KTi: Cretácico, Fm. Tamaulipas Inferior; KLp: Cretácico, Fm. La Peña; KS: Cretácico Superior, Fm. Tamaulipas Superior, Fm. Cuesta del Cura, Fm. Agua Nueva, Fm. San Felipe y Fm. Méndez. SMO: Sierra Madre Oriental, PCGM: Planicie Costera del Golfo de México.

(a) no existen aeródromos en sus alrededores, (b) la zona donde se encuentra no pertenece a un área natural protegida, (c) se ubica a una distancia mayor a 500 m del límite de la traza urbana, (d) se encuentra a una distancia mayor a 500 m de cuerpos de agua superficiales, y (e) se ubica en un área que no está expuesta a inundaciones.

Sin embargo, el RSM de Linares, N.L. presenta importantes deficiencias en relación a la normativa vigente, ya que: (a) dada su definición sólo debería recibir residuos domésticos, sin embargo actualmente recibe todo tipo de desechos, incluyendo baterías, solventes orgánicos, pinturas y otro tipo de residuos considerados peligrosos;

(b) carece de un sistema de drenaje que evite los escurrimientos superficiales provenientes de los sitios más elevadas de la loma La Ocotillosa, lo que provoca que se incremente el volumen de lixiviados, principalmente en períodos de lluvia;

(c) no cuenta con pozos de monitoreo de agua subterránea, a fin de evaluar el pH, sólidos totales disueltos (STD), conductividad eléctrica, temperatura, fenoles, demanda química de oxígeno, demanda bioquímica de oxígeno y de metales (Al, Cr, Ni, Pb, Zn, Hg, Cd, As, Ag y Cu); (d) no presenta un sistema de medición de las emisiones de gases, particularmente N2, CH4 y H2S; (e) la geomembrana instalada en el RSM presenta rupturas por la operación de la maquinaria Bulldozer destinada al acomodo y compactación de los residuos (Figura 9); (f) se depositan y acumulan residuos en sitios que no cuentan con la geomembrana de protección, lo cual sobresatura el volumen máximo del RSM; (g) no incluye un sistema eficiente de tratamiento de lixiviados, los cuales son desechados directamente en una corriente que forma un lago, que a su vez alimenta al arroyo La Castaña (Figura 10). Es común que en época de lluvias el lago de lixiviados se desborde.

Figura 7. Figura 7. Carta piezométrica del área del relleno sanitario municipal (RSM) y su evolución en la química del agua subterránea en los pozos P7-P4-P3-P2.

Figura 8 Figura 8 Sobrevista del relleno sanitario municipal, Linares, N.L.

Al no cumplir con todos los lineamientos especificados en la NOM-083-SEMARNAT- 2003, el RSM de Linares, N.L. afecta a los recursos hídricos de la región, especialmente al agua subterránea cercana al RSM y a la presa El Cinco. El abastecimiento de agua de la ciudad de Linares es cubierto por un sistema de pozos que se localizan al Oeste del RSM. Por tal motivo, se muestrearon y realizaron análisis fisicoquímico-bacteriológico del agua subterránea de los pozos (P1, P2, P3, P4, P7 y P8), de la presa El Cinco y del lixiviado (Lix-1) procedente del RSM, en diciembre del 2004 y junio del 2005, obteniéndose 2 muestras por cada aprovechamiento hidráulico existente. Cabe aclarar que los pozos P5 y P6 no fueron muestreados por problemas técnicos y de acceso. Las profundidades del muestreo de los pozos variaron desde los 43 hasta los 50 m.

En cada punto de muestreo se realizaron mediciones in-situ de temperatura (ºC), conductividad eléctrica (μmhos/cm), pH y potencial redox (mV). Adicionalmente, se determinó la alcalinidad (mgCaCO3/l) por volumetría ácido-base con HCl 0.02 N. Posteriormente, se colectaron muestras para ser analizadas en laboratorio aplicando los métodos estándares de la normativa de SEDUE (1992), las Normas Oficiales Mexicanas (NOM-AA-20-1980, NOM-AA-34-1981, NOM-AA-36-1980, NOM-AA-73-1981, NOM-AA-74-1981, NOMAA- 72-1981), y los métodos normalizados de la APHA, AWWA y WPFC (1992), orientadas a determinar (1) especies mayoritarias que incluyen cationes (Ca+2, Mg+2, Na+ y K+) y aniones (HCO3/CO3 -2, Cl-, SO4 -2 y NO3 -); (2) iones metálicos (Al+3, Cr+2, Mn+2, Fe+2, Zn+2, As-3, Ba+2 y Pb+2 en μg/l); y (3) bacteriología.

En la Tabla 1 se presenta la composición química de especies mayoritarias y de iones metálicos y la Tabla 2 contiene los parámetros físicoquímico-bacteriológicos para las muestras colectadas en la periferia del RSM. En general, las muestras presentan un balance iónico con signo negativo, que implica un exceso de aniones en relación a especies catiónicas (Hem, 1985; Deutsch, 1997).

Figura 9. Figura 9. Geomembrana del RSM, nótese la ruptura generada por la operación de maquinaria pesada. Coordenadas UTM: 452,300E, 2'745,700N.

El diagrama de Piper (Figura 11), permite identificar un patrón general de evolución desde aguas de tipo Ca-HCO3 a un dominio de Ca- HCO3-SO4. Este comportamiento puede interpretarse como resultado de la disolución de rocas carbonatadas y en menor medida, evaporíticas (yeso) que dominan la litología de la región. Se evidenció que existe una evolución en la composición química del agua subterránea a los largo de los pozos P7-P4-P3 y P2 y que es paralela a las direcciones de flujo del agua subterránea en los pozos indicados.

El bajo contenido de cloruros se debe a la presencia de rocas lutíticas presentes en la parte superficial del área de estudio y a la recarga por infiltración de la precipitación que no contiene cloruros. No obstante el cloruro es un elemento conservativo, es decir que no es atenuado por el suelo, pero si es afectado por dilución; proceso por el cual se aumenta la concentración de cloruro, derivado de los constituyentes del lixiviado Lix-1. En este contexto la difusión (fenómeno físico-químico) y dispersión (fenómeno mecánico) son mecanismos por los cuales el lixiviado es diluido por el acuífero, observándose así que en el pozo P4, que se localiza dentro del RSM, existen concentraciones altas del Cl- (102 mg/L) y altas concentraciones de especies disueltas acorde a

Figura 10. Figura 10. Lixiviados provenientes del relleno sanitario municipal (RSM), fluyendo hacia el arroyo La Castaña. Coordenadas UTM: 452,500E, 2'745,500N.

Tabla 1. Tabla 1. Parámetros químicos y metales pesados de muestras de agua del relleno sanitario municipal de Linares, N.L., y comparación con normas nacionales e internacionales para calidad del agua (intervalos o niveles máximos). Tabla 1.

Unidades: * mg/l, ** mgCaCO3/L, *** μg/l; claves: En la columna de Muestra: A=Campana de muestreo en diciembre 2004; B=Campana de muestreo en junio 2005. DT=Dureza Total, DP=Dureza Parcial.

sus conductividades hidráulicas de 1,229 μmhos/cm, en comparación con el resto de los pozos del área de estudio.

Las muestras P1 y P2, situadas en el sitio de lomeríos en donde aflora la Formación Méndez al Este del RSM, se desvían del patrón ya descrito y están caracterizadas por un dominio de tipo Na-HCO3 (Figura 11). Este comportamiento puede interpretarse como resultado de la interacción de agua tipo Ca-HCO3 con los minerales arcillosos (montmorillonita-illita, X), con altos contenidos de Na+, que constituyen las lutitas de la Formación Méndez. La interacción va acompañada de la reacción de intercambio iónico: X-Na+ + ½Ca+2 + Na+ + ½X2- Ca+2, como resultado de una mayor afinidad de Ca+2 que Na+ en el intercambiador sólido (Deutsch, 1997).

Desde el punto de vista ambiental, se observan valores importantes en las muestras de aguas superficiales y subterráneas con respecto a la Norma Oficial Mexicana (NOM-127-SSA-1994), de la Organización Mundial de la Salud (WHO, 2000) y de la Agencia de Protección al Ambiente de los EEUU ( US EPA, 2001) para aguas destinadas a consumo humano (Tabla 1). En este sentido, es necesario destacar la presencia de altos contenidos de NO3 - (>10 mg/l) en los pozos P2, P3 y P8, de los cuales, P2 y P3 se encuentran influenciados por los lixiviados del RSM, hecho que se justifica por las direcciones particulares de flujo del agua subterránea, las cuales son en dirección al NE; finalmente, el último pozo, P8, se encuentra impactado de manera puntual por una serie de hatos ganaderos, que son los que proveen los altos nitratos. Además en el pozo P3 se detectó un alto contenido de Pb (70 μg/l). El pH de esta muestra es casi neutro (6.8), pero un desplazamiento a condiciones ácidas podría dar lugar al predominio de plomo disuelto (Pb+2) sobre complejos órgano-metálicos, el cual es más tóxico. Se ha documentado que si este ion metálico excede la NOM, puede tener efectos nocivos en los sistemas nervioso y reproductor, así como provocar alta presión, anemia y varios tipos de cánceres en seres humanos (Putnam, 1986).

La muestra Lix-1 se caracteriza por una alta conductividad eléctrica (6,820 y 11,950 μmhos/cm), un pH ~8 y una química de tipo Na-HCO3 (Tabla 2; Figura 11). Es evidente una falta de balance iónico (BI < - 7.0%), lo que indica un fuerte exceso de aniones. Esto podría explicarse como resultado de reacciones de sílice soluble/insoluble con el sistema carbonato-bicarbonato bajo condiciones de pH básico, efecto que no puede ser detectado durante la medición de alcalinidad o la determinación de sílice disuelto (Johnson et al., 1979).

Según los criterios propuestos por Ehrig (1989), la composición del lixiviado (Tabla 2) indica un estado de fermentación metanogénica vinculada con los cambios climatológicos, especialmente a las temperaturas altas prevalecientes por largos periodos en el RSM, proponiendo una curva global teórica de conductividad (CE) – sólidos totales disueltos (STD) para México (CE = 1.40*STD + 18), que representaría valores de un umbral para CE a partir de los cuales un lixiviado podría ser considerado potencialmente peligroso. Este modelo fue aplicado en el RSM de Puebla, México (Marín et al., 2001), de acuerdo a esta propuesta, los lixiviados que se generan en el RSM de Linares muestran valores de CE comparables o superiores al valor de umbral de potencial de peligrosidad. De manera particular, el lixiviado Lix-1 ha mostrado concentraciones de NO3 - (~700 mg/l) que rebasan el límite de la legislación mexicana para aguas residuales (NOM-001- SEMARNAT-1996). La presencia de este ion en agua para consumo humano puede provocar el defecto respiratorio denominado metahemoglobunemia o “síndrome del niño azul”, que se presenta especialmente en infantes durante el primer año de vida y en adultos de la tercera edad (Socías-Viciana et al., 2008). El NO3 - es reducido por bacterias anaerobias del sistema digestivo (por ejemplo, E. coli)

Tabla 2. Tabla 2. Parámetros fisicoquímicos y bacteriológicos de campo y laboratorio para muestras de agua recolectadas en el relleno sanitario municipal de Linares, N.L., y sus alrededores. Tabla 2.

Claves: En la columna de Muestra: A = Campana de muestreo en diciembre 2004; B = Campana de muestreo en junio 2005. *2Cuenta en placa estandar.

a NO2 -, quien oxida el Fe+2 de la hemoglobina a Fe+3, impidiendo la unión reversible de aquel al O2 evitando su transporte en el flujo sanguíneo. Recientemente, se ha reportado que existe un aumento del riesgo de adquirir el linfoma de anti-Hodgkin, un tipo de cáncer linfático, en personas que consumen agua con elevados niveles de nitratos (Hamilton et al., 2007).

Por otra parte, en el lixiviado Lix-1 es evidente que hasta el momento la movilización de metales (Cr, Ni, Zn, As, Ba y Pb) ha sido muy limitada en condiciones aeróbicas (Eh = 0.06) y de pH~8. Las configuraciones de los metales pesados Mn (P4), Zn (P4), Fe (P3, P4 y P8) y Pb (P3) muestran una contaminación muy puntual en el acuífero, con origen en el relleno sanitario, y que rebasa la legislación de la NOM y la US EPA. Sin embargo, una variación hacia condiciones ácidas podría provocar su transferencia a fase acuosa (Xiaoli et al., 2007), afectando los aprovechamientos hidráulicos de suministro de agua de la zona de estudio.

A los cinco años posteriores al inicio de la deposición de los desechos sólidos en el RSM (1998) y al incremento repentino en el volumen de residuos sólidos municipales, aunado al cierre del “Tiradero Municipal de Linares” en el año 2000, los habitantes de las rancherías aledañas reportaron anomalías y olores en la superficie de sus terrenos y en sus pozos de agua.

Aunque el RSM de Linares, N.L. cumple en términos generales con los lineamientos que marca la normativa actual, presenta importantes deficiencias como geomembrana rota y nula gestión de lixiviados que pueden afectar a los aprovechamientos hidráulicos de aguas superficiales (presas El Cinco y Cerro Prieto), localizadas la primera a 2 km al Norte y la segunda a casi 8 km al NE del RSM, y a los aprovechamientos subterráneos (sistema de pozos) ubicados en las cercanías del RSM. El análisis químico de aguas superficiales (Presa El Cinco y arroyo de lixiviados) y subterráneas (pozos) aledaños al RSM, ha revelado altas concentraciones de NO3 – (>10 mg/l) en los pozos P2, P3, P4 y P8; concentraciones de Pb (>10 μg/l) en el pozo P3; concentraciones de Mn (>150 μg/l) en el pozo P4 y finalmente concentraciones de Fe (>300 μg/l) en los pozos P3, P4 y P8; cuyos valores exceden la Norma Oficial Mexicana (NOM) y la legislación de la Agencia de Protección Ambiental (US EPA) y que son potencialmente peligrosas para la salud humana de los habitantes de localidades Las Barretas, Los Rincón y la presa El Cinco. De igual forma, el lixiviado muestra un exceso de NO3 – y existe el riesgo potencial de una movilización de metales, por lo que es necesario implementar un programa de monitoreo y seguimiento de la

Figura 11. Figura 11. Diagrama de Piper (meq/L) donde se muestra los aprovechamientos de agua del área del relleno sanitario municipal (RSM) y sus alrededores.

operación del RSM, así como del tratamiento de los lixiviados aplicando métodos como: (a) coagulación- floculación (Amokrane et al., 1997), (b) el método Fenton (Gau y Chang, 1996), o (c) métodos anaerobios (Gülsen y Turan, 2004). Finalmente se recomienda elaborar a futuro el modelado hidrogeoquímico de las aguas del RSM, para observar el comportamiento químico de los contaminantes, su interacción con el medio físico (suelos y rocas) y los procesos hidroquímicos que se desarrollan con las aguas superficiales y subterráneas, para conocer adecuadamente el sistema acuífero y determinar los mejores mecanismos de atenuación y mitigación del impacto negativo sobre las fuentes de agua.