Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22.
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 3 (1): 44-56. Enero-Marzo 2020 https://doi.org/10.37636/recit.v314456.
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ISSN: 2594-1925
Evaluación de compuestos bis-fluorofóricos en agua del río
Tijuana
Evaluation of bis-fluorophore compounds in water from the Tijuana river
González-Joaquín Marlon Cesar
1-3*
, Íñiguez-Figueroa Christian A.
1
, Aguilar-Martínez Xiomara
Elizabeth
3
, Oropeza-Guzmán Mercedes Teresita
2
, Martínez-Quiroz Marisela
1-2
, Huerta-
Saquero Alejandro
4
1
CETYS Universidad, Centro de Innovación y Diseño, Campus Tijuana, Av. CETYS Universidad No. 4 Fracc. El Lago, CP
22210. Tijuana, Baja California, México.
2
Centro de Graduados e Investigación en Química, Instituto Tecnológico de Tijuana, Blvd. Alberto Limón Padilla s/n, Mesa
de Otay, CP 22500, Tijuana, Baja California, México.
3
Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Tijuana, Blvd. Limón Padilla s/n, Mesa de Otay, 22454 Tijuana,
Baja California, México.
4
Departamento de Bionantecnología, Centro de Nanociencias y Nanotecnología CNyN-UNAM, Km 107 Carretera Tijuana-
Ensenada, CP 22860, Ensenada, Baja California, México.
Autor de correspondencia: Marlon César González Joaquín, CETYS Universidad, Centro de Innovación y Diseño, Campus
Tijuana, Av. CETYS Universidad No. 4 Fracc. El Lago, Tijuana, B.C. CP 22210, México. Centro de Graduados e Investigación
en Química, Instituto Tecnológico de Tijuana, Blvd. Alberto Limón Padilla s/n, Mesa de Otay, CP 22500, Tijuana, Baja
California, México. Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Tijuana, Blvd. Limón Padilla s/n, Mesa de
Otay, 22454 Tijuana, Baja California, México. E-mail: nanomarlon@outlook.com. ORCID: 0000-0002-6783-4574.
Recibido: 15 de Septiembre del 2019 Aceptado: 30 de Noviembre del 2019 Publicado: 15 de Enero 2020
Resumen. - Este trabajo se centra en el uso de compuestos bis-fluorofóricos en agua real para la detección y remoción de
iones metálicos presentes en el río Tijuana, para esto se utilizó un trabajo previo de análisis químico y bacteriano de 6 muestras
diferentes que se tomaron del Río Tijuana. Todos los sitios de muestreo fueron seleccionados cuidadosamente para obtener
una comprensión precisa del estado actual del río a lo largo de su curso. Los resultados de TOC, DQO, DBO, Nitrógeno y
fósforo mostraron que las presas no contienen cantidades elevadas de estos parámetros, pero al centro de la ciudad estos
valores se incrementan por la posible interversión de conexiones del alcantarillado de la ciudad al río (55, 189, 131, 11.9 y
1.1 mg/L, respectivamente). Los puntos con mayor cantidad de materia orgánica fueron en el centro de la ciudad, por lo que
se eligió ese punto en específico para la prueba de los compuestos bis-fluorofóricos, para asegurar la presencia de iones
metálicos en el agua y se mostró que el agua que contiene compuestos fluorescentes y en presencia de estos compuestos bis-
fluorofóricos hay un abatimiento de la fluorescencia. El análisis bacteriano mostró que el último punto de la ciudad, cerca de
la frontera de USA y México, se concentra una cantidad elevada de bacterias y que la descarga va directo al océano pacífico,
siendo un problema de salud y ambiental.
Palabras clave: Remoción de metales; Bis-fluorofórico; Tratamiento de aguas; Río Tijuana.
Abstract: This work focuses on the use of bis-fluorophore compounds in real water for the detection and removal of metal ions
present in the Tijuana river, for this, a previous work of chemical and bacterial analysis of 6 different samples that were taken
from the River was used Tijuana. All the sampling sites were carefully selected to obtain an accurate understanding of the
current state of the river throughout its course. The TOC, COD, BOD, Nitrogen and phosphorus results showed that dams do
not contain high amounts of these parameters, but in the city, center these values are increased due to the possible interversion
of city sewer connections to the river (55, 189, 131, 11.9 and 1.1 mg / L, respectively). The points with the highest amount of
organic matter were in the city center, so that specific point was chosen for the test of bis-fluorophoric compounds, to ensure
the presence of metal ions in the water and it was shown that the water containing fluorescent compounds and in the presence
of these bis-fluorophoric compounds there is a lowering of fluorescence. The bacterial analysis showed that the last point of
the city, near the border of the USA and Mexico, concentrates a high number of bacteria and that the discharge goes directly
to the Pacific Ocean, being a health and environmental problem.
Keywords: Metal removal; Bis-fluorophoric; Water treatment; Tijuana River.
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1. Introducción
Tijuana es una ciudad ubicada en el extremo
norte del país y colinda con los Estados
Unidos. En el corazón de la ciudad fluye un
rio que lleva su nombre y tiene la
característica de llevar agua del Río Colorado
a ambos países mediante un acuerdo legal [1].
El agua que proviene del Río Colorado
desemboca en las presas de Tijuana,
primeramente en la presa el Carrizo para
posteriormente llegar a la presa Abelardo L.
Rodríguez, estás dos presas alimentan a las
potabilizadoras de Tijuana, una ubicada en “El
Florido” que es alimentada directamente de la
presa el Carrizo y otra potabilizadora llamada
“Abelardo L. Rodríguez” que es alimentada
por la presa Abelardo L. Rodríguez, ambas
potabilizadoras son encargadas de suministrar
agua a la red de distribución de la ciudad de
Tijuana. La presa el Carrizo desemboca por un
arroyo a la presa Abelardo L. Rodríguez, parte
del agua de la presa se transporta por medio de
la canalización del Río Tijuana para finalizar
su recorrido a la entrada de USA y llegar al
mar del pacífico. Sin embargo, áreas aledañas
a las presas contaminan el rio que afecta en la
calidad durante su traslado sobre la
canalización, esto debido a que se encuentran
pequeñas zonas de descarga de desechos, por
parte de los ciudadanos y algunas empresas de
Tijuana que manejan principalmente agente
tóxicos, pesticidas y metales, siendo estos
últimos de especial interés. Estos compuestos
pueden elevar la contaminación del agua y por
ende generar un problema en la salud de
quienes la adquieren y beben, por lo tanto, es
importante evaluar la calidad del agua y
buscar alternativas para su proceso de
descontaminación. Los metales en agua se
pueden evaluar mediante equipos sofisticados
y técnicas específicas, sin embargo, hay un
interés en el uso de compuestos bis-
fluorofóricos que han demostrado ser una
alternativa viable en la detección y remoción
de algunos metales en agua sintética (agua
previamente preparada con metales de
interés). Los compuestos bis-fluorofóricos
son fluorescentes y el quitosano se utiliza para
modificarlo con ellos los cual les confiere la
habilidad de remover algunos iones metálicos
y mostrar una señal que puede ser
cuantificable, de este modo pueden fungir
como un evaluador de la calidad del agua así
como un prospecto para no sólo evaluar sino
remover algunos iones como Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
,
Cr
3+
, Pb
2+
, Cd
2+
y Ca
2+
que pueden estar
presentes en el Río Tijuana [2].
2. Antecedentes
El Río Tijuana desemboca directamente al
océano pacífico, cerca de las playas de
Tijuana y San Diego, siendo un punto
importante de turismo por parte de ambos
países. Por lo tanto, es importante considerar
la calidad de agua que llega al pacífico, debido
a que atraviesa toda la ciudad de Tijuana y
puede verse afectada por distintas variables
durante su trayectoria. Tijuana se caracteriza
por ser en su mayoría una ciudad
industrializada y dentro de la canalización del
Río Tijuana hay puntos de desagüe que vienen
de algunas empresas que en algunos casos
trabajan con materiales tóxicos, pesticidas y
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metales. Estos compuestos pueden generar un
problema de salud, por lo tanto, es importante
poder remover y cuantificar dichos iones
metálicos para evitar su llegada al mar.
En la actualidad hay distintos métodos para
detectar y remover iones, sin embargo, el uso
de polímeros naturales y sintéticos ha sido una
alternativa muy importante, ya que pueden
coagular y precipitar los iones presentes en el
tratamiento de aguas, incluso en el tratamiento
primario de aguas residuales. La combinación
de ambos polímeros puede favorecer el enlace
formado con los iones presentes y ser un
material amigable con el medio ambiente. Un
material muy utilizado es el quitosano, que no
presenta toxicidad y además es biodegradable
[3, 4]. Algunos autores han modificado el
quitosano con aldehídos y ácidos para la
remoción de metales pesados [5, 6], esto abre
la posibilidad de poder realizar más arreglos y
encontrar las mejores condiciones y formas de
remover metales. La modificación del
quitosano resulta atractiva para la detección y
remoción de metales, por lo tanto se pretende
hacer uso de un compuesto bis-fluorofórico
del tipo carbamoyl benzoico que es capaz de
funcionar como sensor para ciertos metales,
sin embargo sólo se ha probado en agua
sintética y se pretende hacerlo en agua real
(muestra de agua que proviene del Río
Tijuana) del Río Tijuana, donde los
principales iones presentes en el agua residual
industrial son Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
, Cr
3+
, Pb
2+
,
Cd
2+
y Ca
2+
, algunos iones forman una
coagulación-floculación al momento de la
combinación con quitosano modificado [6].
La combinación de un polímero natural y uno
sintético genera los nuevos materiales
llamados “Eco-Friendly” que son importantes
en la actualidad porque son amigables con el
ambiente y en la mayoría de los casos los
nuevos materiales generan un alto costo al
ambiente por la contaminación que puede
producir [7].
La mayoría de los procesos utilizados para la
remoción de metales son con el uso de
materiales que no son amigables con el medio
ambiente [8, 9] por lo tanto hay un especial
interés en demostrar el uso de los compuestos
bis-fluorofóricos en agua del Río Tijuana, el
cual combina, materiales sintéticos, pero
también materiales naturales como el
quitosano.
La calidad del agua se puede evaluar con
distintos parámetros como lo son la Demanda
Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda
Química de Oxígeno (DQO), Carbono
Orgánico Total (COT), Alcalinidad, Sólidos
Suspendidos (SS), Nitrógeno (N
2
), Fósforo
(P), Grasas y algunas técnicas como la
espectroscopia de UV-vis y Fluorescencia, así
como el análisis de microorganismos y de
metales. Todos estos parámetros nos ayudan a
determinar el grado de contaminación e
impacto que puede tener el agua sobre la
naturaleza.
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3. Metodología
Se seleccionaron seis sitios a lo largo del río
Tijuana para la presente investigación. Los
sitios fueron seleccionados tratando de
abarcar ciertas distancias durante el río, con el
fin de tener un conocimiento general del río
Tijuana, para en un fututo conocer las áreas de
mayor cambio en la contaminación y así poder
seleccionar una mayor cantidad de puntos de
muestreo y poder generar más información
que pueda determinar la calidad del agua del
río Tijuana e incluso conocer los focos de
contaminación que están alterando la calidad
del río en su trayectoria. Los muestreos fueron
realizados cada 2 meses.
Los seis sitios de muestreo fueron los
siguientes: la primera muestra se tomó de la
presa Abelardo L. Rodríguez (muestra 1), la
segunda muestra se tomó de la presa Carrizo
(muestra 2). En el centro de la ciudad, dos
partes del río se interceptan, creando una
formación en “Y”; una corriente del río
proviene de Tecate de la presa el Carrizo,
mientras que la otra corriente proviene de la
presa Abelardo L. Rodríguez.
Figura 1. Intercepción del rio proveniente de la presa Abelardo L. Rodríguez y Carrizo (formación Y).
La tercera muestra se tomó de la corriente que
proviene de la presa Carrizo (muestra 3),
mientras que la cuarta muestra se obtuvo de la
corriente que proviene de la presa Abelardo L.
Rodríguez (muestra 4). La quinta muestra se
tomó de la intersección de ambas corrientes
(muestra 5) donde el río se unifica para
reanudar su camino hacia el Océano Pacífico
a través de la parte occidental de la ciudad. Por
último, pero no menos importante, el cuarto
sitio de muestreo se tomó de la trayectoria de
la presa Abelardo L. Rodríguez, esto debido a
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que fue la muestra con mayor carga de
contaminación en los parámetros medidos.
Los eventos de muestreo se llevaron a cabo de
manera bimestral, iniciando en Julio-
Septiembre. Las muestras se tomaron de los
primeros 10-15 cm de las superficies de los
ríos y represas y se analizaron dentro de las
primeras 12 horas en busca de: pH, DBO,
DQO y valores de TOC, así como la cantidad
de sólidos suspendidos, absorbancia,
fluorescencia; y el análisis de diferentes tipos
de microorganismos. La carga microbiológica
de las muestras de agua de seis puntos se
evaluó de la misma manera (bimestral), los
datos se determinaron por cuenta viable,
mediante el método cuantitativo de las
unidades formadoras de colonias (UFC)
basadas en micro diluciones y placas del Luria
Bertani (LB). Los análisis son en base a las
normas siguientes, NOM-109-SSA1-1994,
NOM-110-SSA1-1994, NOM-112-SSA1-
1994 y NOM-113-SSA1-1994 [10-13]. La
metodología para el análisis fue de la siguiente
manera.
Se preparó una solución de 1.5 L de LB
agregando triptona (15 g), extracto de
levadura (7.5 g), NaCl (15 g) y agar (22.5 g);
el agar se agregó después de ajustar el pH a
7.5. Todo el material necesario (medio LB y
puntas de micropipeta) se llevó a esterilizar en
la autoclave. Una vez esterilizado el material,
se prepararon alrededor de 100 placas con LB
para el crecimiento bacteriano, este
procedimiento se realizó en campana de flujo
laminar con luz UV. Las placas solidificadas
se mantuvieron en refrigeración para evitar
alguna contaminación o crecimiento de
bacterias provocado por el medio ambiente. El
inóculo fue de 5, 50 y 500 µL de agua real y
se incubó durante toda la noche, el conteo se
realizó de manera visual por conteo de
Unidades Formadoras de Colonias.
Tabla 1. Reactivos utilizados para el análisis microbiológico
(Centro de Nanociencias y Nanotecnología).
Reactivo
Marca
Grado
Lote
Triptona
BECTON
DISKINSON
ACS
4316611
Extracto
de
levadura
BECTON
DISKINSON
ACS
3326151
Cloruro
de Sodio
BEKER
ACS
-
Agar
BECTON
DISKINSON
ACS
3218432
Todas las muestras y los análisis se realizaron
por triplicado para determinar la confiabilidad
de los resultados.
Figura 2. Río Tijuana a través de la ciudad y cerca de la zona
fronteriza de Estados Unidos conocido como el Chaparral.
Finalmente se seleccionó las muestras del
chaparral para las pruebas del compuesto
fluorofórico, esto con la intención de tener un
mayor alcance en la detección de algún metal