La introducción del parámetro Carbono Orgánico Total (COT) en la NOM-001-SEMARNAT-2021 ha despertado inquietudes sobre su aplicación y relación con otros parámetros de calidad de agua como la Demanda Química de Oxígeno (DQO) y la Demanda Bioquímica de Oxígeno a los 5 días (DBO₅). En este artículo conocerás a detalle los métodos de medición de estos parámetros y la forma en la que se relacionan. 

Materia orgánica en agua
Los cabrohidratos, aceites, proteínas, grasas y urea son compuestos orgánicos comunmente presentes en las aguas residuales municipales. El grado de contaminación debido a la presencia de estos compuestos en agua se determina por medio de parámetros como la DBO₅, la DQO y el COT. En México, la norma oficial mexicana NOM-001-SEMARNAT-2021 establece los límites permisibles para DQO y COT (parámetro alterno) en descargas de aguas residuales y residuales tratadas, estos parámetros sustutuyen a la DBO₅ y sus límites en la versión anterior de la norma.

Demanda Bioquímica de Oxígeno a los 5 días, DBO₅

La DBO₅  representa la cantidad de oxígeno disuelto en el agua (mg/L) requerido para que la materia orgánica sea degradada por acción biológica, es decir, el oxígeno que los microorganismos presentes utilizan en la descomposición de contaminantes orgánicos. Así la DBO₅ es una estimación de la materia orgánica biodegradable.

Su aplicación es amplia en la evaluación de la salud de ecosistemas acuáticos y del impacto que tienen en ellos las descargas de aguas residuales y tratadas. Descargas con valores altos de DBO pueden provocar una deficiencia de oxígeno disuelto en el agua debido a su consumo en la oxidación de la materia orgánica, lo cual disminuye la cantidad de oxígeno disponible para la fauna acuática y puede derivar en la asfixia de los organimsos. 

En México, la norma de referencia NMX-AA-028-SCFI-2001 establece el método de medición de este parámetro. La determinación consiste en mantener una muestra por 5 días dentro en un sistema cerrado (botella) y en condiciones que favorecen el crecimiento microbiano (incubación a 20°C). Para eliminar interferencias por procesos fotosintéticos, se mantiene la botella en un lugar obscuro. Durante este periodo el oxígeno disuelto disminuye debido a la actividad de microorganismos que consumen la metria orgánica y utilizan el oxígeno. La diferencia entre el oxígeno disuelto medido antes y después de la prueba es la cantidad de oxígeno consumido y por tanto el valor de la DBO₅. 

Sin embargo, la oxidación de la materia orgánica puede tomar más de 5 días por lo que los resultados pueden diferir de los valores reales. 

Demanda Química de Oxígeno, DQO

La DQO es una medida de la cantidad de oxígeno requerido en la degradación química de la materia orgánica. A diferencia de la DBO₅, la DQO representa la cantidad de materia orgánica susceptible a ser oxidada tanto por acción biológica como química y por tal razón presenta valores más cercanos a la cantidad total de materia orgánica en la muestra. Así, al comparar los valores de DBO y DQO de una misma muestra, siempre se encontrarán valores de DQO mayores.

El método de medición para la DQO se basa en la adición de un fuerte agente oxidante en exceso por un periodo de tiempo determinado después del cual se determina la cantidad de oxidante remanente y por diferencia se obtiene la cantidad equivalente de oxígeno consumido en la reacción. La norma mexicana NMX-AA-030-SCFI-2012 presenta dos métodos recomendados para su medición: el 

método de reflujo abierto y el método de tubo sellado a pequeña escala. Debido al riesgo que representa el manejo de las sustancias químicas utilizadas en esta determinación, se requiere de personal capacitado en buenas prácticas de laboratorio. 

En la NOM-001-SEMARNAT-2021, este parámetro es el principal criterio para evaluar el cumplimiento de los límites permisibles de contaminación por materia orgánica en aguas residuales y residuales tratadas. No obstante, concentraciones de cloruros por arriba de los 1000 mg/L interfieren en la medición de la DQO y por consiguiente de debe recurrir a otro parámetro. En consecuencia, dicha NOM solicita la medición del COT en sustitución a la DQO cuando se tienen condiciones de alta slainidad.

Carbono Orgánico Total, COT

Este parámetro indica la cantidad de carbono orgánico presente de forma disuelta o suspendida. Su determinación se realiza por medio de la aplicación de calor y oxígeno, radiación ultravioleta, oxidantes químicos o la combinación de estos para transformar los compuestos carbonáeos en dióxido de carbono (CO₂) que es cuantificado posteriormente. El CO₂ puede ser medido directamente por medio de un detector infrarojo o puede convertise en metano (CH₄) que se cuantifica con un detector inonizable de flama. La cantidad de CO₂ o CH₄ es directamente proporcional a la cantidad de material carbonaceo en la muestra o carbono total (CT). El CT abarca tanto carbono inórganico (CI) como carbono orgánico por lo que el COT es la diferencia entre el CT y el CI. 

En febrero de 2022 se publicó en el Diario Oficial de la Federación la declaratoria de vigencia de la NMX-AA-187-SCFI-2021, que establece los métodos de medición para COT en aguas naturales, salinas, residuales y residuales tratadas. Esta NMX incluye el método por combustión a alta temperatura con detección infrarrojo y el método colorimétrico con detección ultravioleta. Este último, emplea kits comerciales basados en el método de oxidación húmeda: Standard Method 5310 D. A pesar de que estos métodos son capaces de cuantificar material orgánico, son incapaces de detectar compuestos orgánicos volátiles en las muestras.

Relaciones entre los parámetros

Para aguas residuales municipales crudas, se han encontrado relaciones DBO₅/DQO entre 0.3 y 0.8, esta relación es una referencia del grado de biodegradabilidad de los contaminantes y se emplea en la selección del tipo de tratamiento en el diseño de platas de tratamiento. Por ejemplo, muestras con valores mayores o iguales a 0.5 se consideran idóneas para recibir tratamiento por medio de sistemas biológicos. Por otro lado, el factor de correlación DBO₅/COT para aguas residuales municipales crudas varía de 1.2 a 2. 

Cuadro comparativo

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Fuentes consultadas:

Diario Oficial de la Federación 

EPA METHOD 9060A

Metcalf & Eddy. (2014). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery. (5ta ed.). Nueva York: McGraw-Hill. 
Miroslav Radojevic; Vladimir N Bashkin. (1999). Cap. 4 Water analysis. En Practical Environmental Analysis. Royal Society of Chemistry. DOI:https://doi.org/10.1039/9781847551740.