Sanitary landfill leachate (SLL) is a mixture of highly toxic and recalcitrant pollutants that threatens the water quality of the Yucatán Peninsula karst aquifer, one of the most extensive aquifers on the planet. To reduce the adverse environmental impacts of this wastewater, a triple-stage Fenton process (FP) was applied in an old SLL. Removal efficiencies were evaluated in terms of physicochemical variables, metal(oid)s concentrations, mass spectrometric identification of organic compounds and Daphnia magna acute toxicity test. The triple-stage FP achieved an 88% chemical oxygen demand (COD) removal, representing an improvement of 13% compared to FP performed in a single stage. Further, metal(oid)s such as aluminum, arsenic, chromium, nickel and zinc as well as organic compounds were substantially reduced. With respect to acute toxicity, the treatment produced a 64% reduction. Thus, this treatment system seems to be an effective option to reduce the dangerous level of SLL.

ABSTRACT Agriculture in the Yucatán Peninsula, Mexico, grew last year, and pesticide use problems have been reported; however, there is no information about the use and management of pesticides in farms. In this study, the main pesticides used by farmers were identified in two types of agriculture: open-air (milpa) (OA) and enclosed area (shade house and greenhouse) (EA), in order to evaluate their use and management and the related environmental and health perceptions of users. Surveys (38 questions) were applied to 39 farmers in the study area, which consisted of 14 localities in Yucatán State. The most cultivated products were habanero pepper (Capsicum chinense) for enclosed-areas and maize (Zea mays) for open-air agriculture. The use of 33 active ingredients was reported. Some of them have restrictions in México (i.e., dicofol and methamidophos). Paraquat was the most used of all pesticides reported. Organophosphorus pesticides (OP) were the most used. Farmers know about the environmental and health risks related to pesticide use; however, a lack of knowledge about the misuse of these products was evident. The surveys showed deficiencies in personal protection during application and incorrect disposal of empty containers and wastes. The analysis showed that the behavior of farmers about pesticide management and their perception of damage to health and the environment were multifactorial. The results conclude that farmers’ personal aspects (i.e., language, education) are the leading cause of problems associated with pesticide misuse and the lack of information and training, representing a risk for human health and the environment.

RESUMEN La agricultura en la Península de Yucatán, México, creció en los últimos años, reportando problemas con el uso de plaguicidas; sin embargo, no existe información al respecto en la región. Este estudio identificó los principales plaguicidas utilizados en la agricultura al aire libre (milpa) (OA) y en áreas cerradas (áreas techadas e invernaderos) (EA); se evaluó su uso y manejo, así como la percepción ambiental y de salud de los agricultores al emplearlos. Se aplicaron 39 encuestas (38 preguntas) en el área de estudio (14 localidades de Yucatán). Los productos más cultivados fueron el chile habanero (Capsicum chinense) para áreas cerradas y el maíz (Zea mays) para agricultura al aire libre. Se reportó el uso de 33 ingredientes activos, algunos cuyo uso está restringido en México (p.ej., dicofol y metamidofos). El paraquat fue el plaguicida mas empleado. Los plaguicidas organofosforados (OP) fueron los más utilizados. Los agricultores conocen los riesgos a la salud y el ambiente por el uso de plaguicidas; sin embargo, fue evidente la falta de conocimiento sobre su uso indebido. Las encuestas mostraron deficiencias en la protección personal durante la aplicación y eliminación incorrecta de contenedores vacíos y residuos. Los análisis mostraron que el comportamiento de los agricultores sobre el manejo de plaguicidas y su percepción del daño a la salud y al ambiente fue multifactorial. Los resultados concluyen que los aspectos personales de los agricultores (idioma y educación) son la principal causa de problemas asociados con el uso indebido de plaguicidas y la falta de información y capacitación, lo que representa un riesgo para la salud humana y el medioambiente.

Abstract Fenton and adsorption are two of the most widely used physicochemical processes for leachates treatment. Each one separately has shown limited treatment capabilities, reaching COD removals up to 60-70%. The Fenton process oxidizes both organic and inorganic matter; nevertheless, low-density sludges are produced and hard to decant. To remove them, the filtration process could be an efficient alternative to eliminate these solids the remaining substances could be removed by means of the adsorption process. This study presents the results of a Fenton/filtration/adsorption treatment train, under the following conditions: a) Fenton: pH = 4, contact time = 60 minutes, [Fe2+]/[H2O2] = 0.6, [COD]/[H2O2] = 9; b) leachate filtered through 4 µm pore filter paper; c) adsorption was performed in a packed column with macroporous granular activated carbon. The COD removals reached 99.9%, where 90.8% was achieved with the Fenton/filtration process and 9.1% was removed by adsorption. The 95.7% of color was removed in the Fenton/filtration stage and 4.3% by adsorption. Although, the COD, BOD5, color and TSS removals from the adsorption process were lower than the Fenton/filtration process, the additional removal allows to the effluent reach the values required to meet the current Mexican Norms.

Resumen Dos de los procesos fisicoquímicos más utilizados para el tratamiento de lixiviados son el proceso Fenton y la adsorción. Cada uno por separado ha mostrado capacidades limitadas de tratamiento, alcanzado remociones de DQO de 60 a 70%. El proceso Fenton oxida la materia orgánica e inorgánica formando lodos poco densos y difíciles de decantar. Una alternativa para remover estos sólidos es el proceso de filtración seguido de un proceso de adsorción para eliminar las sustancias remanentes. En este estudio se presentan los resultados de un tren de tratamiento Fenton/filtración/adsorción, bajo las siguientes condiciones: a) Fenton: pH = 4, tiempo de contacto = 60 min, [Fe2+]/[H2O2] = 0.6, [DQO]/[H2O2] = 9; b) los lixiviados se filtraron con papel de filtro de 4 μm de tamaño de poro; c) la adsorción se realizó con una columna rellena con carbón activado granular macroporoso. La remoción alcanzada de DQO fue de 99.9%, de los cuales 90.8% se logró con el proceso Fenton/filtración y el 9.1% restante con el proceso de adsorción. El color se removió en un 95.7% en la etapa de Fenton/filtración y 4.3% por adsorción. Aunque las remociones de DQO, DBO5, color y SST del proceso de adsorción son mucho menores que los del proceso Fenton/filtración, la remoción adicional, permite que el efluente alcance valores que permiten cumplir con las normas mexicanas vigentes.

The objective of this investigation was to identify and quantify the presence of Bisphenol-A (BPA) in raw and treated leachates with the Fenton-adsorption process. BPA is used as a monomer to produce epoxy resins and it is a compound classified as endocrine disruptor. For this reason, it is important to quantify its presence in effluents that will be disposed to the environment to avoid damage to human health and other organisms. The Fenton-adsorption process consisted in the implementation of an advanced oxidation using H2O2 and FeSO4 applied to the raw leachate and subsequently the application of the adsorption process through a column packed with activated carbon. The quantification of BPA was carried out by gas chromatography coupled to mass spectrometry, using liquid-liquid and liquid-solid extraction methods. A recovery percentage study was carried out to validate the extraction methods. Finally, it was found that the leached evaluated contained >12 mg L-1 and at the end of the treatment its concentration was <0.0174 mg L-1.

Pollution by pesticides has become relevant worldwide due to its serious effects on living organisms. Pesticides act as endocrine disrupters, affect the immune system, decrease the reproductive capacity and some are potentially carcinogenic for human beings. For the characteristicsmentioned, their high environmental persistence and bioacumulation potential in fat tissues,since 1970, some of the organochlorade pesticides have been restricted in many countries, and it is necessary their monitoring. In the Yucatan State, the predominant karstic nature of soil enables the infiltration of a wide range of substances to the underground hydric resources, polluting them. Particularly, it can be observed the north occidental state region, which is characterized by the presence of human settlements, agricultural activity and ground water flows oriented towards the north coast. The present study presents the results of a research carried outin the north occidental region of the Yucatan State (between the municipalities of Merida and Progreso) about the groundwater pollution by the presence of4,4´-DDT, 4,4´-DDD, 4,4´-DDE, lindane, endosulphan I and endosulphansulfate. The DDT concentrations and its derivatives as well as the endosulphan found in the area represent a risk for human water consumption, according to the mexican regulatory NOM-127-SSA1-1994.

La contaminación por plaguicidas ha tomado relevancia a nivel mundial por sus efectos sobre los organismos vivos ya que son disruptores endocrinos, afectan el sistema inmunológico, pueden disminuir la capacidad reproductiva, y algunos son potencialmente carcinogénicos para humanos. Por las características mencionadas, por su persistencia elevada en el medio ambiente y potencial de bioacumulación en tejidos grasos varios de los plaguicidas organoclorados han sido restringidos en muchos países desde 1970 y se hace necesario su monitoreo. En Yucatán la naturaleza cárstica predominante del suelo facilita la infiltración de múltiples sustancias a los recursos hídricos subterráneos afectándolos. Particularmente, se observa la región noroccidental del estado, la cual está caracterizado por la presencia de asentamientos humanos, actividad agrícola y por un flujo de agua subterránea orientado hacia la costa norte. El presente trabajo expone los resultados de una investigación realizada en la región noroccidental del estado, específicamente en la zona comprendida entre los municipios de Mérida a Progreso, acerca de la contaminación del agua subterránea por 4,4´-DDT, 4,4´-DDD, 4,4´-DDE y lindano así como de endosulfán I y sulfato de endosulfán. Las concentraciones de DDT y sus derivados así como de endosulfán halladas en la zona mencionada representan un riesgo para el agua de consumo humano de acuerdo a la NOM-127-SSA1-1994.

Abstract The present work aimed to identify and evaluate degradation capacity of microorganisms isolated from mimosa nodules, which can be used in bioremediation processes of soils contaminated with phenanthrene. Method: Isolation of 122 bacterial strains of mimosa nodules was grown in the Maconkey culture medium to discard enterobacteria; the bacterial strains that resulted negative to this test, were inoculated in the culture medium containing only phenanthrene source carbon. Three isolates had the capacity to grow in this medium. The three strains were identified by sequence of the 16s ribosomal gene, their capacity to grow in the presence of phenanthrene was assessed by microbial growth curves; the ability to degrade phenanthrene of the three strains was quantified by mass-coupled gas chromatography. Results: The sequences obtained from the 16s ribosomal gene are genetically related to the strains of Burkholderia phenoliruptrix, Burkholderia phymatum and Rhizobium paknamense. The microbial growth of the three strains, supplied with phenanthrene, had a similar behavior to the control, which contained succinate as a carbon source. The strain of Burkholderia sp. BB26 degraded 78.5%, Burkholderia sp. BB24 68.5% and Rhizobium sp. BY8 99%. Discussion: The results of phenanthrene degradation by Burkholderia sp. BB26, Burkholderia sp. BB24 and Rhizobium sp. BY8 strains suggest that the three strains have potential to be used in bioremediation processes of soils contaminated with phenanthrene.

Resumen El presente trabajo tuvo como objetivo identificar y evaluar la capacidad de degradación de microorganismos aislados de nódulos de mimosas, que puedan ser utilizados en procesos de biorremediación de suelos contaminados con fenantreno. Método: Se realizó el aislamiento de 122 cepas bacterianas de nódulos de mimosas; fueron crecidas en el medio de cultivo Maconkey para descartar enterobacterias. Las cepas bacterianas que dieron resultado negativo a esta prueba, fueron inoculadas en el medio de cultivo que contenía como única fuente de carbono fenantreno; tres aislados tuvieron la capacidad de crecer en este medio. Las tres cepas fueron identificadas por secuencia del gen 16s ribosomal, se evaluó su capacidad de crecimiento en presencia de fenantreno mediante curvas de crecimiento microbiano; la capacidad para degradar fenantreno de las tres cepas fue cuantificada por cromatografía de gases acoplado a masas. Resultados: Las secuencias obtenidas del gen 16s ribosomal tienen relación genética con las especies de Burkholderia phenoliruptrix, Burkholderia phymatum y Rhizobium paknamense. El crecimiento microbiano de las tres cepas, suministradas con fenantreno, tuvieron un comportamiento similar al control, el cual contenía succinato como fuente de carbono. La cepa de Burkholderia sp. BB26 degradó 78.5 %, Burkholderia sp. BB24 68.5% y Rhizobium sp. BY8 99%. Discusión: Los resultados de degradación de fenantreno por las cepas de Burkholderia sp. BB26, Burkholderia sp. BB24 y Rhizobium sp. BY8 sugieren que las tres cepas tienen potencial para utilizarse en procesos de biorremediación de suelos contaminados con fenantreno.

Leachates are formed as a result of the percolation of liquids, through the solid wastes in stabilization process. Their composition is variable and highly toxic; therefore, leachates treatment is a complex task. Due to the high permeability of the soil of the Yucatán Peninsula leachates represent a high risk to health. Fenton type oxidation and adsorption treatment have been tested, and they have showed better results than other types of biological or physicochemical treatment. Fenton process consists in treating the contaminant load with a combination of H2O2 and FeSO4 under acidic conditions. Experiments were conducted in order to determine if filtration was better than the sedimentation of the sludges. The optimum contact time and the best relations [Fe2+]/[H2O2] and [COD]/[H2O2] were determined. Subsequently, the oxidized samples were filtered and the adsorption process was tested using two columns in series packed with activated carbon. It was concluded that the sludge generated by the Fenton process was removed more efficiently through filtration than sedimentation. Optimal contact times were 5 min for COD removal, and 1 hour for colour removal; process time was set to one hour in order to protect the activated carbon. The best relations for [Fe2+]/[H2O2] and [COD]/[H2O2] were 0.6 and 9 respectively. The maximum removal efficiency after the adsorption process was 98.9% for COD and 100% for colour at zero time of the column. A final biodegradability index of 0.24 was reached after the Fenton-adsorption tests.

Los lixiviados son el resultado de la percolación de líquidos a través de los desechos sólidos en proceso de estabilización. La complejidad de su tratamiento se debe a que su composición es altamente tóxica y variable. Lo anterior y el suelo altamente permeable de la península de Yucatán, representan un alto peligro a la salud. Se ensayó un tratamiento de oxidación tipo Fenton-adsorción con el que se obtuvieron mejores resultados que con otros tratamientos fisicoquímicos o biológicos reportados en la literatura. El proceso Fenton consiste en tratar la carga contaminante con una combinación de H2O2 y FeSO4 en condiciones ácidas. Se evaluó si la filtración de los lodos producidos durante el proceso Fenton es un proceso más eficiente que la sedimentación. Se determinó el tiempo de contacto óptimo de la oxidación Fenton, así como la dosis óptima de los reactivos usados en función de la DQO del lixiviado, mediante la determinación de las mejores relaciones [Fe2+]/[H2O2] y [DQO]/[H2O2]. Después de optimizar el proceso, se filtraron las muestras oxidadas y se ensayó la adsorción mediante columnas empacadas con carbón activado granular. Se concluyó que el lodo generado por el proceso Fenton se remueve más eficientemente mediante filtración que por sedimentación. Los tiempos de contacto óptimos fueron de 5 min para la remoción de la DQO y una hora para la remoción de color, tiempo elegido para proteger el carbón activado. Las mejores relaciones para [Fe2+]/[H2O2] y [DQO]/[H2O2] fueron 0.6 y 9, respectivamente. La eficiencia máxima de remoción después del proceso de adsorción fue de 98.9 % para la DQO y 100 % para el color. El índice de biodegradabilidad final alcanzado después de las pruebas de Fenton-adsorción fue de 0.24.

Results from four physicochemical treatments applied to the leachate of a sanitary landfill of Mérida, México, are presented: coagulation-flocculation, flotation, adsorption and Fenton oxidation. Coagulation-flocculation and flotation processes consist on the removal of suspended particles by means of the addition of chemical substances (coagulants). Both processes were not efficient since the leachates treated had low suspended solids content. No successful applications of these treatments were found in literature since leachates from other landfills also have low suspended solids content, which explains the low efficiency of these treatments. In the leachates studied, most sizes of the suspended particles ranged from 0 to 75 µm, with an average of 23 µm, which correspond to color producing colloidal particles. Removal of these particles is carried out at low pH. For this reason, the best results obtained were 40 % at pH < 2 for the coagulation-flocculation process, and 37 % at pH 2 for the flotation process. Adsorption process can eliminate both suspended and dissolved solids; therefore, better removal rates can be obtained with adsorption than with coagulation-flocculation and flotation processes. Nevertheless, adsorption is expensive due to the regeneration of activated carbon. In the adsorption trial, chemical oxygen demand (COD) removal efficiency decreased from 60 to 30 % during the first 80 hours when retention time was 8 hours, and during the first 60 hours when retention time was 4 hours. In the oxidation process the contaminants are treated with a combination of hydrogen peroxide and ferrous sulfate (Fenton's reagent), typically at atmospheric pressure and at temperature ranging between 20 to 40 °C. Optimal conditions for Fenton's reagent are obtained at acid pH and high removals of organic pollutants can be obtained. Optimal conditions and doses for the oxidation process were: contact time 20 minutes, pH 4, H2O2 concentration of 600 mg/L and Fe2+ concentration of 1000 mg/L. Best removals reached were 78 % for COD and 87 % for total organic carbon (TOC), therefore, Fenton's oxidation process was the most efficient among all the processes tested in this study.

Se presentan los resultados de cuatro tratamientos fisicoquímicos aplicados a los lixiviados del relleno sanitario de la ciudad de Mérida: coagulación-floculación, flotación, adsorción y oxidación Fenton. Los procesos coagulación-floculación y flotación consisten en la remoción de partículas suspendidas mediante la adición de sustancias químicas (coagulantes). Ambos resultaron poco eficientes dado que los lixiviados estudiados poseen bajas concentraciones de sólidos suspendidos. No se encontraron en la literatura experiencias exitosas de estos tratamientos y, en concordancia, se comprobó que los lixiviados de los rellenos sanitarios poseen bajas concentraciones de sólidos suspendidos, lo cual explica la baja eficiencia de remoción. La mayor parte de las partículas suspendidas de los lixiviados estudiados tenían tamaños en el rango de 0 a 75 µm, con una media de 23 µm, los cuales corresponden a partículas coloidales que dan color al lixiviado. La remoción de este tipo de partículas se realiza a valores bajos de pH. Por este motivo, las mejores remociones fueron de 40 % a valores de pH < 2 para el proceso coagulación-floculación y de 37 % a pH 2 para la flotación. Con el proceso de adsorción se pueden eliminar sólidos suspendidos y disueltos, por lo que se pueden obtener mejores remociones que con los procesos de coagulación-floculación y flotación, en los que sólo se remueven sólidos suspendidos. No obstante, resulta un proceso costoso debido a la necesidad de regenerar el carbón activado. En la prueba de adsorción, las eficiencias de remoción de la demanda química de oxígeno (DQO) se redujeron de 60 a 30 % durante las primeras 80 horas cuando el tiempo de retención fue de ocho horas, y durante las primeras 60 horas cuando el tiempo de retención fue de cuatro horas. En el proceso de oxidación, la carga contaminante se trata con una combinación de peróxido de hidrógeno y sulfato ferroso (reactivo Fenton), típicamente a presión atmosférica y temperatura entre 20 y 40 °C. Las condiciones óptimas del reactivo Fenton se obtienen a valores ácidos de pH y con ellas se pueden alcanzar altas remociones de los contaminantes orgánicos. Las condiciones y dosis óptimas del proceso de oxidación fueron: tiempo de contacto 20 minutos, pH 4, concentraciones de H2O2 de 600 mg/L y Fe2+ de 1000 mg/L. Las mejores remociones alcanzadas fueron de 78 % para la DQO y 87 % para el carbón orgánico total (COT), por lo que resultó el tratamiento más eficiente entre los probados en el estudio.