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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO VICERRECTORADO DE INVESTIGACION FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA

INFORME FINAL DE INVESTIGACIÓN “MONITOREO Y DIAGNÓSTICO DE LA EUTROFICACIÓN DE LA LAGUNA DE PATARCOCHA POR ACTIVIDADES ANTROPOGÉNICAS, EN CERRO DE PASCO”

AUTOR: ING. CARMEN GILDA AVELINO CARHUARICRA

PERÍODO DE EJECUCIÓN: 12 MESES

DEL 01 DE SETIEMBRE DEL 2010 AL 31 DE AG0ST0 DEL 2011 RESOLUCION RECTORAL Nº 1044-2010-R DEL 29-09-2010 CALLAO, AG0ST0 2011

0

ÍNDICE

I.

II.

Pág.

RESUMEN

1

INTRODUCCIÓN

2

1.1 Presentación del Problema de Investigación

3

1.2 Enunciado del Problema de Investigación

4

1.3 Objetivos de la Investigación

4

1.4 Importancia y Justificación de la Investigación

4

1.5 Enunciado de la Hipótesis

5

MARCO TEORICO

6

2.1 Descripción de la zona de estudio

6

2.2 Clasificación de los cuerpos de agua

7

2.3 Definición de eutroficación o eutrofización

7

2.4 Problema de la eutroficación

8

2.5 Características generales de la eutroficación

9

2.5.1 Indicadores de la eutroficación

12

2.5.2 Síntoma y efectos de la eutroficación

13

2.6 Identificación de las actividades antropogénicas

14

2.7 Protocolo para Control de Calidad

16

2.7.1 Directrices para el Control de la Calidad en la

16

toma y conservación de las muestras

2.7.2 Directrices para el Control de la Calidad en el

17

1

análisis de las muestras

2.7.3 Directrices para el Control de la Calidad en el

19

tratamiento de los datos

III.

MATERIALES Y MÉTODOS

20

3.1 Materiales

20

3.2 Equipos

22

3.3 Métodos

23

3.3.1 Obtención de muestras de suelos

23

3.3.2 Estaciones de muestreo

24

3.3.3 Técnicas utilizadas para la recopilación de datos

25

3.3.4 Técnica utilizada en el desarrollo experimental

28

3.3.4.1 Procedimiento de muestro

30

3.3.4.2 Directrices para la toma de muestras

30

3.3.4.3 Técnicas de conservación

31

3.3.4.4 Identificación de fitoplancton

32

3.3.5 Método estadístico para el tratamiento de datos IV.

32

RESULTADOS

35

4.1 Resultados de las mediciones de campo

35

2

4.2 Resultados de los análisis químicos

54

4.3 Resultados de los componentes biológicos

74

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

82

5.1 Conclusiones

84

5.2 Recomendaciones

85

VI.

REFERENCIALES

86

VII.

APÉNDICE

89

V.

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1

Características Generales de Lagos y Pantanos

10

Oligotróficos y Eutróficos (biológico)

Tabla 2

Características Generales de Lagos y Pantanos

11

Oligotróficos y Eutróficos (fisicoquímico)

Tabla 3

Valores Límites de la OCDE para un Sistema Concreto de

12

Clasificación Trófica

Tabla 4

Clasificación de acuerdo al contenido de P y clorofila

13

Tabla 5

Ubicación de las estaciones de muestreo

24

Tabla 6

Datos de campo

27

Tabla 7

Frecuencia de monitoreo

28

Tabla 8

Métodos para determinar los análisis químicos

29

Tabla 9

Métodos para determinar otras mediciones y análisis

29

3

Tabla 10

Monitoreo 1 – Fecha:30/01/11 -Parámetros

35

Tabla 11

Monitoreo 2 – Fecha: 28/02/11- Parámetros

39

Tabla 12

Monitoreo 3 – Fecha: 30/03/11 -Parámetros

43

Tabla 13

Monitoreo 4 – Fecha: 30/04/11 -Parámetros

47

Tabla 14

Monitoreo 5 – Fecha: 30/05/11 -Parámetros

51

Tabla 15

Análisis Químicos – Fecha:30/01/11

54

Tabla 16

Análisis Químicos – Fecha: 28/02/11

58

Tabla 17

Análisis Químico s – Fecha: 30/03/11

62

Tabla 18

Análisis Químicos – Fecha: 30/04/11

66

Tabla 19

Análisis Químicos – Fecha: 30/05/11

70

Tabla 20

Componentes Biológicos – Fecha:30/01/11

74

Tabla 21

Componentes Biológicos – Fecha: 28/02/11

76

Tabla 22

Componentes Biológicos – Fecha: 30/03/11

77

Tabla 23

Componentes Biológicos – Fecha: 30/04/11

79

Tabla 24

Componentes Biológicos – Fecha: 30/05/11

80

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1

Laguna de Patarcocha ubicada en la Ciudad de Cerro de 6 Pasco

4

Figura 2

Ubicación de las estaciones de muestreo

25

Figura 3

Temperatura en las estaciones-Monitoreo 1

36

Figura 4

Conductividad en las estaciones- Monitoreo 1

36

Figura 5

pH en las estaciones de muestreo- Monitoreo 1

37

Figura 6

Concentración de oxígeno disuelto- Monitoreo 1

37

Figura 7

Transparencia D.S. en las estaciones- Monitoreo 1

38

Figura 8

Temperatura en las estaciones-Monitoreo 2

40

Figura 9

Conductividad en las estaciones- Monitoreo 2

40

Figura 10

pH en las estaciones de muestreo- Monitoreo 2

41

Figura 11

Concentración de oxígeno disuelto- Monitoreo 2

41

Figura 12

Transparencia D.S. en las estaciones- Monitoreo 2

42

Figura 13

Temperatura en las estaciones-Monitoreo 3

44

Figura 14

Conductividad en las estaciones- Monitoreo 3

44

Figura 15

pH en las estaciones de muestreo- Monitoreo 3

45

Figura 16

Concentración de oxígeno disuelto- Monitoreo 3

45

Figura 17

Transparencia D.S. en las estaciones- Monitoreo 3

46

Figura 18

Temperatura en las estaciones-Monitoreo 4

48

Figura 19

Conductividad en las estaciones- Monitoreo 4

48

Figura 20

pH en las estaciones de muestreo- Monitoreo 4

49

Figura 21

Concentración de oxígeno disuelto- Monitoreo 4

49

Figura 22

Transparencia D.S. en las estaciones- Monitoreo 4

50

5

Figura 23

Temperatura en las estaciones-Monitoreo 5

52

Figura 24

Conductividad en las estaciones- Monitoreo 5

52

Figura 25

pH en las estaciones de muestreo- Monitoreo 5

53

Figura 26

Concentración de oxígeno disuelto- Monitoreo 5

53

Figura 27

Transparencia D.S. en las estaciones- Monitoreo 5

54

Figura 28

Alcalinidad en las estaciones – Monitoreo 1

55

Figura 29

Demanda Química de Oxígeno – Monitoreo 1

55

Figura 30

Concentración de amonio – Monitoreo 1

56

Figura 31

Concentración de cloruros – Monitoreo 1

56

Figura 32

Concentración de fosforo total – Monitoreo 1

57

Figura 33

Concentración de fosfatos – Monitoreo 1

57

Figura 34

Concentración de nitratos – Monitoreo 1

58

Figura 35

Alcalinidad en las estaciones – Monitoreo 2

59

Figura 36

Demanda Química de Oxígeno – Monitoreo 2

59

Figura 37

Concentración de amonio – Monitoreo 2

60

Figura 38

Concentración de cloruros – Monitoreo 2

60

Figura 39

Concentración de fosforo total – Monitoreo 2

61

Figura 40

Concentración de fosfatos – Monitoreo 2

61

Figura 41

Concentración de nitratos – Monitoreo 2

69

Figura 42

Alcalinidad en las estaciones – Monitoreo 3

62

Figura 43

Demanda Química de Oxígeno – Monitoreo 3

63

6

Figura 44

Concentración de amonio – Monitoreo 3

64

Figura 45

Concentración de cloruros – Monitoreo 3

64

Figura 46

Concentración de fosforo total – Monitoreo 3

65

Figura 47

Concentración de fosfatos – Monitoreo 3

65

Figura 48

Concentración de nitratos – Monitoreo 3

66

Figura 49

Alcalinidad en las estaciones – Monitoreo 4

67

Figura 50

Demanda Química de Oxígeno – Monitoreo 4

67

Figura 51

Concentración de amonio – Monitoreo 4

68

Figura 52

Concentración de cloruros – Monitoreo 4

68

Figura 53

Concentración de fosforo total – Monitoreo 4

69

Figura 54

Concentración de fosfatos – Monitoreo 4

69

Figura 55

Concentración de nitratos – Monitoreo 4

70

Figura 56

Alcalinidad en las estaciones – Monitoreo 5

71

Figura 57

Demanda Química de Oxígeno – Monitoreo 5

71

Figura 58

Concentración de amonio – Monitoreo 5

72

Figura 59

Concentración de cloruros – Monitoreo 5

72

Figura 60

Concentración de fosforo total – Monitoreo 5

73

Figura 61

Concentración de fosfatos – Monitoreo 5

73

Figura 62

Concentración de nitratos – Monitoreo 5

74

Figura 63

Productividad en las estaciones- Monitoreo 1

75

Figura 64

Concentración de clorofila “a” – Monitoreo 1

75

7

Figura 65

Productividad en las estaciones- Monitoreo 2

76

Figura 66

Concentración de clorofila “a” – Monitoreo 2

77

Figura 67

Productividad en las estaciones- Monitoreo 3

78

Figura 68

Concentración de clorofila “a” – Monitoreo 3

78

Figura 69

Productividad en las estaciones- Monitoreo 4

79

Figura 70

Concentración de clorofila “a” – Monitoreo 4

80

Figura 71

Productividad en las estaciones- Monitoreo 5

81

Figura 72

Concentración de clorofila “a” – Monitoreo 5

81

8

RESUMEN

El presente trabajo de investigación se ha realizado con el propósito de diagnosticar el grado o categoría trófica de la laguna de Patarcocha ubicada en la ciudad de Cerro de Pasco, por la aparición de los malos olores, la acumulación de aguas estancadas, el aumento de las poblaciones de insectos y el crecimiento desmedido de vegetación litoral. Para ello, se

procedió a tomar muestras de agua de la laguna en 33

estaciones distribuidas: 16 en la zona litoral, 11 en la zona media y 6 en la zona central. Se aplicaron los métodos descritos en el Standard Methods for Examination of Water and Wastewater-1992 y la Guía del Laboratorio de Ficología y Limnología del Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción, 2005; para los análisis químicos y biológicos. Se

midió

in

situ

temperatura,

pH,

conductividad,

oxígeno

disuelto,

transparencia disco secchi. El contenido de los fosfatos, nitratos, fósforo total, y amonio, se determinó

por Espectroscopía.

Las concentraciones de los

componentes biológicos como productividad y clorofila fueron determinados por el método de Sedimentación de Utermohl,

los resultados fueron

comparados con Valores Límites de la OCDE para un Sistema Concreto de Clasificación Trófica, concluyendo que la laguna de Patarcocha se encuentra en la categoría

eutrófica,

lo que

indica que

la calidad del agua está

deteriorado, existiendo un alto riesgo para la salud humana y el ecosistema.

9

I. INTRODUCCIÓN

La laguna de Patarcocha se encuentra ubicada en la ciudad de Cerro de Pasco del Departamento de Pasco a 4333 msnm. El desarrollo urbano ha ignorado la importancia de su laguna que constituía el recurso hídrico más grande, para muchos el paisaje más bello que tuvo la ciudad y utilizada como fuente de consumo doméstico. Actualmente en peligro de desaparecer por fuertes proceso de eutrofización por las actividades

antropogénicas o llamado también

eutroficación artificial, siendo la calidad de sus aguas seriamente deterioradas debido a que el desarrollo habitacional a su alrededor está ocasionando el proceso de eutroficación más acelerado, siendo evidente la formación de cordones litorales de vegetación invasora, turbiedad de las aguas, presencia de espuma en la zona litoral ya que la laguna está recibiendo constantemente entradas de agua desde su cuenca de drenaje.

Con la investigación denominada: “MONITOREO Y DIAGNÓSTICO DE LA EUTROFICACIÓN DE LA LAGUNA DE PATARCOCHA POR ACTIVIDADES ANTROPOGÉNICAS, EN CERRO DE PASCO”, se ha logrado determinar el grado o categoría trófica de la laguna para establecer estrategias de control y manejo del proceso de eutroficación. .

10

1.1 Presentación del Problema de Investigación

El déficit de los servicios de agua y desagüe en la ciudad de Cerro de Pasco se agrava con la eutroficación de las principales fuentes hídricas, entre ellas se encuentra la laguna de Patarcocha, el efecto de la eutroficación que la población cerreña percibe es el que afecta al turismo, debido a los malos olores, la acumulación de aguas estancadas, el aumento de las poblaciones de insectos y el crecimiento desmedido de vegetación litoral, restos fecales y los residuos que emana cada vivienda. Esto impide su uso doméstico y la hace imposible de beber. Las actividades antropogénicas es una de las causas de la eutroficación en la laguna, el aporte de nutrientes que provienen de los desagües, de aguas servidas que se evacuan directamente en ella, evacuación de las aguas de lluvia hacia la laguna, éstas arrastran desechos naturales, rebalses de sistemas públicos en mal estado, detergentes, etc. La calidad del agua es el reflejo de los efectos acumulados de estos eventos en el tiempo, la laguna recibe y acumula materiales traídos por las corrientes de entrada, alterándose la relación superficie - volumen, al disminuir cada vez en profundidad, ésta continua transformación originaría en el futuro una fase de pantano y finalmente un sistema terrestre, perdiéndose así el sistema hídrico de gran importancia ecológica que tiene la ciudad de Cerro de Pasco. 11

1.2 Enunciado del Problema de Investigación ¿Por qué en la laguna de Patarcocha se está produciendo el proceso de la eutroficación?

1.3 Objetivos de la Investigación Objetivo General

Monitorear y diagnosticar la eutroficación de la laguna de Patarcocha por actividades antropogénicas, en Cerro de Pasco. Objetivos Específicos

a. Identificar

las

actividades

antropogénicas

que

originan

la

eutroficación de la laguna de Patarcocha. b. Caracterizar los parámetros limnológicos de la laguna. c. Cuantificar las cargas emitidas por las diferentes actividades. d. Determinar el grado de eutroficación de la laguna en estudio. e. Establecer estrategias de control y manejo del proceso de eutroficación.

1.4 Importancia y Justificación de la Investigación

El presente trabajo de investigación tiene como aporte científico el de dar a conocer la manera como, determinar el grado de eutroficación en sistemas 12

hídricos, para posteriormente desarrollar estrategias de control y manejo de proceso de eutrofización orientadas a la optimización de la calidad del agua para usos deseados. También radica la importancia en su aplicabilidad como modelo o referencia para los estudios conducentes a la protección de los sistemas hídricos existentes en las demás regiones del Perú. El estudio se justifica por que es hoy uno de los problemas ambientales y urgentes de la ecología y en particular de la limnología, ya que concita el interés en desarrollo, en el valor como fuente de consumo doméstico, paisajístico y recreativo.

1.5 Enunciado de la Hipótesis

La

La eutroficación de la laguna de Patarcocha en Cerro de Pasco es

originada por las actividades antropogénicas.

Variables:

Variable independiente = actividades antropogénicas Variable dependiente

= eutroficación

13

II. MARCO TEÓRICO

2.1 Descripción de la zona de estudio

La laguna de Patarcocha se encuentra ubicada en la ciudad de Cerro de Pasco del Departamento de Pasco a 4333 msnm, con una extensión de 3 000 m2 y una profundidad máxima de 12 m.

Actualmente en peligro de

desaparecer por fuertes proceso de eutrofización por las actividades antropogénicas o llamado también eutroficación artificial. La ciudad de Cerro de Pasco, presenta a 4333 msnm, un clima frío, con 15ºC de día y menos de 0ºC por la noche. Hay lluvias de noviembre a marzo, y en las punas vientos después del medio día. Tiene una media anual de 4ºC, con una temperatura máxima de 10ºC y una mínima de -11ºC.

Figura 1: Laguna de Patarcocha ubicada en la Ciudad de Cerro de Pasco

14

2.2 Clasificación de los cuerpos de agua

Los cuerpos de agua se clasifican en dos grandes grupos:

a) Superficiales: Lagos, lagunas ríos y mares. b) Subterráneos: Acuitardos, acuicludos

El fenómeno de eutrofización se da principalmente en aguas superficiales, en los grandes reservorios (lagos y lagunas), y últimamente en ríos que atraviesan ciudades.

2.3 Definición de Eutroficacion o eutrofización

La palabra eutroficación o eutrofización significa literalmente "el proceso de la buena nutrición". Pero en relación a un lago o laguna, hoy día esta palabra se refiere a una fertilización excesiva de una masa de agua que da por resultado el crecimiento perjudicial de plantas acuáticas, tales como algas y macrófitas. Etimológicamente el término eutroficación se relaciona con las causas del problema, excesiva nutrición o alimentación de las aguas (del griego: eu= bien, y trofein= alimentar o nutrir), más que con sus efectos, florecimiento o "blooms de algas", disminución marcada de la concentración del oxígeno disuelto y anoxia. Eutroficación también ha sido descrita metafóricamente como el proceso de envejecimiento de los lagos, una descripción que enfatiza más los efectos que

15

las causas (Vollenweider, 1980). Esta interpretación tiene alguna validez, ya que encierra ambos problemas, el de eutroficación artificial o cultural y natural. El fenómeno de eutroficación sucede naturalmente, pero puede ser acelerado por la intervención del hombre (eutroficación artificial o cultural). El control del proceso de eutroficación es hoy uno de los problemas más importantes y urgentes de la ecología y en particular de la limnología. Un lago o laguna está recibiendo constantemente entradas de agua desde su cuenca o área de drenaje (entorno terrestre) y desde la atmósfera (entorno atmosférico). La calidad del agua de un lago es el reflejo de los efectos acumulados de estos eventos

2.4 Problema de la eutrofización

Como es conocido, la demanda de agua de buena calidad en el mundo aumenta día a día, en muchos países industrializados y en vías de desarrollo se sufre de este problema, en muchos casos la evaporación excede a la precipitación y es entonces que surge una escasez; aún más en lugares donde se tiene un balance positivo, debido a los cambios climáticos, es difícil predecir la cantidad de agua disponible. En muchos países el problema de la Eutrofización, se hace patente, sobre todo en áreas densamente pobladas, lo cual produce una mayor producción de aguas servidas; a veces los sistemas de alcantarillado y de tratamiento no son lo suficientemente efectivo, por lo cual se produce una contaminación de las

16

fuentes y en consecuencia se atrae una problemática que incide en la calidad y en los costos del agua tratada. Se debe hacer notar que la calidad de agua no es afectada por el aumento de en la concentración de nutrientes o de la productividad del lago, sino por los efectos resultantes de estos aspectos.

2.5 Características generales de la eutrofización

Los estudios históricos mostraron que muchos lagos pequeños de la zona templada (antiguamente glaciales), se define una sucesión desde los sedimentos más inorgánicos, que contienen fósiles indicadores de oligotrofía, a los sedimentos más orgánicos, que contienen fósiles indicadores de eutrofia (Hutchinson, 1973). Parece ser que una vez establecida la sedimentación orgánica, después de una fase inicial oligotrófica, se llega a una especie de equilibrio trófico. Esto implica que la entrada de nutrientes desde la cuenca de drenaje es relativamente constante durante largos periodos de tiempo, experimentando sólo cambios mínimos con las oscilaciones climáticas y las entradas procedentes de la cobertura vegetal y la erosión. Según sea el estado trófico del lago en estudio, es posible observar ciertas características generales que diferencian una situación oligotrófica, de un estado eutrófico.

17

Tabla 1: Características Generales de Lagos y Pantanos Oligotróficos y Eutróficos (biológico)

TIPO DE MASA DE AGUA PARÁMETRO

Producción de plantas y

OLIGOTRÓFICA

EUTRÓFICA

I.- BIOLÓGICO Baja

Alta

animales Número de especies de

Numerosas

Bajos

Muchas; pueden estar reducidas sustancialmente en aguas hipertróficas. Altos

Rara

Frecuente

Baja

Alta

En el hipolimnio, en masas de agua estratificadas térmicamente Puede ser escaso o abundante; si ocurre consiste por lo general en vegetación sumergida y en desarrollo

Por lo general sólo en las aguas superficiales

plantas y animales. Niveles generales de biomasa en la reserva de agua Aparición de Proliferación de algas Cantidad relativa de algas verdes y ver-azuladas Grado distribución de algas Crecimiento de plantas acuáticas en el área poco profunda de la línea costera (Litoral) Emigración diaria de algas Tipos característicos de

Grande

Peces que viven en las profundidades y agua fría peces (salmón, trucha, cisco) Fuente: Estudio de Eutrofia, Olmos Garcia, 2000

Con frecuencia abundante; generalmente aumento de algas filamentosas y disminución de macrófitas

Limitada Peces que viven en la superficie y agua caliente (lucio, perca, róbalo, etc)

18

Tabla 2: Características Generales de Lagos y Pantanos Oligotróficos y Eutróficos (físico-químico)

Contenido en oxígeno de las aguas del fondo del

Alto todo el año

Puede ser bajo o estar ausente durante el período de estratificación térmica

hipolimnio Contenido total de sal (conductancia específica)

A veces muy alto Generalmente bajo

TIPO DE MASA DE AGUA PARÁMETRO OLIGOTRÓFICA

EUTRÓFICA

FÍSICO Profundidad media de la

Frecuentemente profunda

Frecuentemente poco profunda

Volumen del hipolimnio

Frecuentemente grande

Temperatura de las aguas

Generalmente fría

Puede ser pequeño o grande Generalmente el agua fría es mínima, excepto en las masas de agua eutróficas.

masa de agua

del hipolimnio QUÍMICO Calidad del agua para la

Buena

Frecuentemente pobre

Normalmente poco deterioro

Frecuentemente deterioro considerable

mayoría de los usos domésticos e industriales Inadecuación de un uso múltiple

Fuente: Estudio de Eutrofia, Olmos Garcia, 2000.

19

Cuando el equilibrio trófico se rompe, ya sea por razones naturales o antropogénicas y se dan las condiciones para que el sistema se convierta en eutrófico, es posible detectar este cambio con una serie de indicadores y la observación de algunos síntomas que presenta el lago o pantano en estudio además de los cambios que se producirían en las características generales que se describieron en la tabla anterior.

2.5.1 Indicadores de la eutrofización

Los principales indicadores de la eutrofización, son básicamente cuatro: El fósforo, el nitrógeno, la clorofila a y la profundidad de Secchi. La siguiente tabla muestra los valores límite, de los indicadores, con los cuales realizan una clasificación trófica de los embalses en estudio, según la OCDE.

Tabla 3: Valores Límites de la OCDE para un Sistema Concreto de Clasificación Trófica. CATEGORÍA TRÓFICA Ultraligotrófico Oligotrófico Mesotrófico Eutrófico hipertrófico

TP

Chl Media

Chl Máxima

MEDIA DE SECCHI

MÍNIMO DE SECCHI

< 4.0 < 10.00 10-35 35-100 > 100

< 1.0 < 2.5 28-8 8-25 > 25

< 2.5 < 8.0 8-25 25-75 > 75

> 12.0 > 6.0 6-3 3-15 < 1.5

> 6.0 > 3.0 3-1.5 1.5-7 < 0.7

Fuente: Estudio de Eutrofia, Olmos Garcia, 2000. Explicación de térmicos: TP = media anual de la concentración de fósforo total en el lago (ug/l) Chl media = media anual de la concentración de clorofila a en las aguas superficies (ug/l) Chl máxima = pico anual de las concentraciones de clorofila a, en las aguas superficiales (ug/l). Media de Secchi = media anual de transparencia de la profundidad de Secchi (m) Mínimo de Secchi = mínimo anual de transparencia de la profundidad de Secchi (m)

20

En la siguiente tabla se muestra la Clasificación de cuerpos de agua de acuerdo al contenido de fósforo y clorofila.

Tabla 4: Clasificación de acuerdo al contenido de P y clorofila Fósforo Clorofila Ultra-oligotrófico 10% 6% Oligotrófico 63% 49% Mesotrófico 26% 42% Eutrófico 1% 3% Hipertrófico 0% 0% 100$ 100% Fuente: www.ctv.es/clean world/

2.5.2 Síntoma y efectos de la eutrofización

Los síntomas y efectos de la eutrofización son los siguientes:  Aumento de la producción y biomasa de fitoplancton, algas asociadas y macrofitas.  Modificación de las características del hábitat debida a la transformación del conjunto de plantas acuáticas.  Producción de toxinas por determinadas algas.  Aumento de los gastos de operación de los sistemas públicos de abastecimiento de agua, además de problemas de gusto y olor, especialmente durante los períodos de proliferación de algas.

21

 Desoxigenación del agua, especialmente al finalizar las situaciones de proliferación de algas, lo que normalmente da lugar a una mortandad de peces.  Reducción de las posibilidades de utilización del agua para fines recreativos, debido al lodo, infestación de malas hierbas y olores molestos producidos por la descomposición de las algas. 

Pérdida económica debidas a la modificación de las especies ícticas, mortandad de peces, etc.

2.6 IDENTIFICACIÓN DE LAS ACTIVIDADES ANTROPOGÉNICAS

En el tiempo, un lago recibe y acumula materiales traídos por las corrientes de entrada, alterándose la relación superficie-volumen al disminuir cada vez más en profundidad.

El efecto de la eutroficación de Laguna de Patarcocha en la ciudad de Cerro de Pasco, la población percibe más vivamente la aparición de malos olores, la acumulación de aguas estancadas, el aumento de las poblaciones de insectos y el crecimiento desmedido de vegetación litoral.

Una de las causas de la eutroficación en la Laguna es el aporte de nutrientes que proviene de los desagües de aguas servidas permanentes o intermitentes que se evacuaban directamente en ella.

22

Hay varias causas consideradas como posibles generadoras de contaminación, estas son las siguientes:

— Debido a la evacuación de las aguas lluvias hacia la laguna, éstas arrastran desechos naturales que pueden encontrarse en las calles, rebalses de sistemas públicos o privados en mal estado, detergentes, etc. — La existencia de posibles conexiones clandestinas de alcantarillado al canal de desagüe de la Laguna. — La existencia de conexiones equivocadas de alcantarillado al sistema de drenaje de la napa subterránea, cuyas tuberías van en paralelo con el verdadero colector de alcantarillado. — Dado que el sistema de drenaje se inspecciona a través de las mismas cámaras del alcantarillado por medio de tapones que al estar cerrados independizan los sistemas, es de suponer que en muchos años algunos tapones se hayan deteriorado y pudieran permitir el traspaso de agua entre los diferentes sistemas. — Existencia de plantas de agua servidas poseen rebalses de emergencia, cualquier falla en las plantas habría incidido con grandes cargas orgánicas en la laguna, estas fallas parecieron ser frecuentes o, al menos, las plantas dejaron de cumplir sus funciones permanentes. _ El sistema de agua potable tiene un rebalse en el estanque elevado que desemboca en la laguna. _ La presencia de basura dentro o inmediatamente a orillas de la laguna.

23

2.7 PROTOCOLO PARA CONTROL DE CALIDAD La implementación de la Directiva 2000/60/CE requiere que los métodos que se utilicen en el establecimiento del estado ecológico procedan de metodologías estandarizadas (ISO, CEN, o de organismos nacionales de estandarización), que los laboratorios dispongan de programas de aseguramiento de la calidad (EN ISO 17025) y participen regularmente en ejercicios de intercalibración. La toma de muestras para análisis biológicos como para los análisis físicos químicos se realizará teniendo en cuenta procedimientos de aseguramiento de la calidad, cuyas directrices se indican en los siguientes apartados.

2.7.1 DIRECTRICES PARA EL CONTROL DE LA CALIDAD EN LA TOMA Y CONSERVACIÓN DE LAS MUESTRAS. Objetivo: Realizar el trabajo de campo y evaluaciones según los procedimientos estándar previamente definidos



Preparar una hoja directriz que resuma de forma clara y didáctica las tareas y procedimientos a desarrollar en el trabajo de campo.



Documentar los trabajos y usar hojas de campo previamente

Medidas preparadas. Indicar la localización de las estaciones de muestreo (coordenadas GPS y profundidad, tipo de muestra (discreta o integrada) y demás datos de interés (profundidad

24

del Disco de Secchi, y otros datos fisicoquímicos que deben ser totalmente fiables). 

Si se realiza en situ o en el

campo para el análisis

que

permita anotar el volumen mustreado y las condiciones de conservación de las muestras (temperatura, protección de la luz, etc).

Objetivo: Asegurar la correcta conservación de las muestras para el análisis de y las muestras de fitoplancton fijadas con Lugol. 

Si se filtra en el campo para el análisis de pigmentos asegurar que los extractos se mantienen a la temperatura adecuada.

Medidas 

Comprobar el grado de foto-oxidación del Lugol de forma periódica y añadir más conservante en caso necesario.

2.7.2 DIRECTRICES PARA EL CONTROL DE LA CALIDAD EN EL ANÁLISIS DE LAS MUESTRAS

Objetivo: Asegurar que se siguen rigurosamente los procedimientos de análisis de las muestras. 

Redactar los métodos a usar en el laboratorio de forma clara incluyendo todos los pasos a seguir, e indicar las fuentes de

Medidas error y los límites de confianza. 

Realizar entrenamientos al personal en la aplicación concreta

25

de cada procedimiento o uso de equipos.

Objetivo: Realizar pruebas internas de control de calidad 

Calibrar los equipos y los métodos de forma regular;



Analizar réplicas de los recuentos para una o varias muestras

Medidas representativas (en general 5-10% de las muestras) El análisis lo realizará otro técnico cualificado. Se confrontarán los resultados y se identificarán las diferencias en los resultados. 

Incluir los resultados de los recuentos en hojas de cálculo y verificar la ausencia de errores (repaso por otro operador)

Objetivo: Realizar pruebas internas de control de calidad 

Realizar auditorías externas y enviar muestras duplicadas para recuento a un laboratorio externo, a ser posible a un experto

Medidas en la taxonomía y recuento del fitoplancton. 

Participar en pruebas de intercalibración.

26

2.7.3

DIRECTRICES PARA EL CONTROL TRATAMIENTO DE LOS DATOS

DE

CALIDAD

EN

EL

Objetivo: Control del manejo de datos y análisis de los resultados 

Todos los datos de muestreo específico se deben identificar de forma individual, en la base de datos por medio de códigos.

Medidas



La documentación de campo y laboratorio (muestras, estadillos, fotos) se guardará durante un periodo no inferior a 5-6 años.



Los datos en formato electrónico deberán incluir identificación de su origen (autores, fechas, etc) y referencias para ampliar la información.



Todos los resultados de las medidas efectuadas en el campo (perfiles

multipamétricas y florimétricas) y de los análisis de

laboratorio (recuento por la técnica de Utermohl u otras técnicas, biovolumen, concentración de clorofila y otros pigmentos) se confrontarán para identificar el grado de correspondientes.

27

III. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 MATERIALES 

vasos de precipitado de 100ml, 250 ml,1000ml



matraz aforado de 250ml, 500ml.



fiolas de 1L.



buretas de 50ml



lunas de reloj. de 12, 8, 6, 4, 2 cm de diámetro



pinzas para tubos



gradillas para tubos de ensayo



baguetas



piscetas



papel de tornasol



agitadores nagnéticos



embudo buchner



papel de filtro

28



termômetros



probetas de 50ml,100ml, 1000ml



placas petrix



papel filtro de poro fino



espátulas de diferente tamaño



frascos de vidrio con tapa hermética de 250ml



frascos de polietileno con tapa hermética de 250ml



pipetas de 5, 10, 20, 50 ml.



desecador de muestras



Botellas opacas de plastic 2L



Botella hidrogräfica



Tubo flexible de plastic lastrado



Red de nylon de 20m



Disco de Secchi



Equipo de localización geográfica GPS

29

3.2 EQUIPOS 

balanza analítica al 0,1mg



equipo

portátil

Combibox,

marca

WTM-Modelo

CB570

(Temperatura, pH, Conductividad Específica, oxígeno disuelto). 

equipo de espectroscopia



Fluorímetro.



equipo de congelación con nitrógeno líquido



estufa



bomba de vacío



baños maría con agitador



baños de temperatura constante



centrífugas



campana extractora

30

3.3 MÉTODOS

Para el desarrollo de la parte experimental se tomado como base los métodos descritos en el Standard Methods for Examination of Water and Wastewater1992 y la Guía del Laboratorio de Ficología y Limnología del Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción, 2005; para los análisis químicos y biológicos.

3.3.1 OBTENCIÓN DE MUESTRAS

La unidad de análisis del presente trabajo de investigación son las porciones de agua tomadas en distintos estratos de la laguna. Se tomó muestras de acuerdo al método de cuarteo para lagos eutróficos, siendo 33 muestras de agua para analizar distribuidos de la siguiente manera: 16 en la zona litoral, 12 en la zona media y 6 en la zona central. Para la obtención de muestras primeramente se realizó el reconocimiento de la zona en estudio. Para el viaje de muestreo, primeramente se verificó todo el equipo, los reactivos y soluciones,

recipientes de muestreos ordenados y

rotulados. Todo el equipo necesario para el muestreo de campo se tuvo que mantener en un área limpia para evitar contaminación indirecta o cruzada.

31

3.3.2 Estaciones de muestreo

Se instalaron 33 estaciones de muestreo, distribuidos de la siguiente manera: 16 en la zona litoral, 11 en la zona media y 6 en la zona central, como se muestra en la tabla 5.

Tabla 5: Ubicación de las estaciones de muestreo

Estación

E1,E2,E3,E4,E5 E6,E7,E8

E9,E10,E11,E12,E13,E14,E15,E16

Zona

Litoral Sur

Litoral Norte

E17,E18,E19,E20,E21,E22

Media

E23,E24,E25,E26,E27

Media

E28,E29,E30,E31,E32,E33

Central

Fuente: autoria propia, CGAC.

32

ESTACIONES DE MUESTREO

13

14

12

29 30

15

11

31

10

16 17

18

19

20

21

32 33 22

9 28

27

26

23

1

8

24

7

2 3 4

25

6 5

Figura 2: Ubicación de las estaciones de muestreo Fuente: autoria propia, CGAC.

3.3.3 TÉCNICAS UTILIZADAS PARA LA RECOPILACIÓN DE DATOS

La técnica utilizada para la recopilación de datos se trabajó en referencia a la Standard Methods for Examination of Water and Wastewater -1992 y para los

33

análisis biológicos con la Guía del Laboratorio de Ficología y Limnología del Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción, 2005.

Recipientes para las muestras Los recipientes para las muestras deben tener el tamaño adecuado, además sellables, herméticos, resistentes y permitir un fácil etiquetado. El material de envasado se elegirá teniendo siempre en cuenta que las características de las muestras no han de sufrir alteración alguna. En este sentido y en base a la naturaleza de los parámetros cuya determinación se persigue, se considerarán los siguientes factores: 

posibilidad de contaminación de la muestra



Modificación de las características de la muestra a través de la introducción de aire.

En cada estación se registraron los siguientes datos de acuerdo a la hoja de muestreo que se presenta en la tabla 6.

34

Tabla 6: Datos de campo HOJA DE MUESTREO Zona: Estación: Condiciones meteorológicas: Sol

Parcial nublado

Fecha: Hora: Color del agua y aspecto:

Total nublado

Lluvia

Viento

Dirección

Profund. Disco Sacchi Muestras fitoplancton/ clorofila integrada (indicar profundidad inicio y final) 1:

2:

Estaciones

3:

Temp. ºC

4:

Conductividad (μmhos. cm-1)

5:

pH

Clorofila (volumen filtrado)

6:

Transparencia (m)

Oxígeno disuelto (mg/l)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Firma: …………………………… Fuente: Autoría propia, CGAC.

35

Frecuencia de monitoreo

La frecuencia de monitoreo fueron establecidas hasta 05 fechas, como se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 7: Frecuencia de monitoreo E

S

T

Monitoreo 1

Fecha 30/01/11

E1-E8 X

2

28/02/11

X

X

3

30/03/11

X

4

30/04/11

5

30/05/11

A

E9-E16 E17-E20 X X

C

I

O

N

E

S

E21-E25 X

E26-E27 X

E28-E33 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Fuente: autoria propia, CGAC.

3.3.4 TÉCNICA UTILIZADA EN EL DESARROLLO EXPERIMENTAL

Los análisis químicos

se realizó en base a los métodos descritos en

el

Standard Methods for Examination of Water and Wastewater-1992 y para los análisis biológicos con la Guía del Laboratorio de Ficología y Limnología del Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción, 2005.

Los métodos para determinar los análisis químicos se presentan en la siguiente tabla 8.

36

Tabla 8: Métodos para determinar los análisis químicos ANÁLISIS

MÉTODO UTILIZADO

Alcalinidad Amonio Cloruros Fosfatos Nitratos Oxígeno disuelto Sulfatos

SM - 2320B (volumétrico) Espectrofotométrico SM - 4500 - Cl- - B (volumétrico) Espectrofotométrico SM - 4500 - NO3 - - B Volumetrico (Winkler) SM - 4500 - SO4 -2 - D ó Espectrofotométrico Sólidos totales SM – 2040B (Gravimétrico) Sólidos disueltos SM – 2040C (Gravimétrico) Sólidos suspendidos SM – 2040D (Gravimétrico) DQO SM – 5220B (volumétrico) Fuente: Standard Methods for Examination of Water and Wastewater 1992

Tabla 9: Métodos para determinar otras mediciones y análisis OTRAS MEDICIONES Y

MÉTODO

ANÁLISIS Color

Espectrofotométrico

Conductividad

ASTM D125-95

pH

ASTM D-1293-90

Turbiedad

Espectrofotométrico

Biomasa

Espectrofotométrico

Especies fitoplanctónicas

Sedimentación de Utermohl Fuente: Guía del Laboratorio de Ficología y Limnología del Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción, 2005.

37

3.3.4.1 PROCEDIMIENTOS DE MUESTREO

La selección de las estaciones de muestreo

cuenta aspectos como la

profundidad, entrada y salida de flujos, cobertura de vegetación acuática, vertidos puntuales, usos, etc. La recogida de muestras biomásicas como fitoplancton se realizó preferiblemente en los mismos puntos en los que se tomaron las muestras fisicoquímicas para tener la máxima información posible.

3.3.4.2 Directrices para la toma de muestras

Tradicionalmente el fitoplancton se recoge a partir de muestras de agua tomadas en la superficie y en diferentes profundidades (o bien se compone una muestra integrada). En estas muestras

aparecen suficientemente representadas las

algas de mayor tamaño (las cuales suponen una biomasa importante), para las que se realiza un muestreo complementario con red. La interpretación de los resultados del estudio de fitoplancton y biomasa (clorofila “a”), requiere disponer de los siguientes datos tomados en los puntos de muestreo: Ubicación de la estación de muestreo y profundidad a la que corresponde la muestra (en metros).

 Profundidad del Disco de Secchi. 38

 Aspecto del agua (presencia de natas, espumas, acumulaciones de algas…)  Perfiles de temperatura, conductividad, pH y oxígeno disuelto.  Nutrientes: fósforo total, nitrato,

amonio, fosfatos.

Otros parámetros

complementarios: alcalinidad, materiales en suspensión, entre otros.

3.3.4.3 Técnicas de conservación

Las muestras de biomásicas se deben someter lo antes posible a uno de los siguientes métodos de conservación.

Muestras en vivo Mantener las muestras vivas a oscuras y en nevera, entre 4 y 10ºC. Proceder a enfriarlas paulatinamente para evitar daños en las células. Si la muestra contiene una elevada densidad de organismos y/o materia orgánica es conveniente diluir la muestra con agua del propio lugar, antes de guardarla. El tiempo máximo de conservación es de 12 horas.

Muestras con conservantes Los conservantes más utilizados son una solución de Lugol (a razón de 0.5ml por 100 ml de muestra) y el formaldehido (2-4%). Todas las muestras fijadas se conservarán protegidas de la luz y en lugar fresco ( DSTAT;Rhs=X1,X2,X3,X4,X5,X6,X8$ Descriptive Statistics All results based on nonmissing observations. ======================================================================= Variable Mean Std.Dev. Minimum Maximum ======================================================================= ----------------------------------------------------------------------All observations in current sample ----------------------------------------------------------------------X1 9.50000000 7.60893116 8.40000000 9.40000000 X2 55.9000000 56.5518436 55.4000000 57.0000000 X3 5.97500000 5.21404879 5.70000000 6.20000000 X4 8.75000000 7.51243414 1.60000000 18.0000000 X5 2.75000000 1.75993097 1.50000000 3.60000000 --> DSTAT;Rhs=X1,X2,X3,X4,X5 Descriptive Statistics All results based on nonmissing observations. ======================================================================= Variable Mean Std.Dev. Minimum Maximum ======================================================================= ----------------------------------------------------------------------All observations in current sample ----------------------------------------------------------------------X1 9.00000000 9.6332856 9.00000000 9.50000000 X2 69.2500000 69.0479884 55.60000000 86.80000000 X3 6.20000000 6.3149106 5.70000000 6,900000000 X4 8.72000000 8.9761702 7.10000000 10.30000000 X5 3.04000000 2.3874946 1.50000000 4.40000000

97

MONITOREO: 28/02/11

--> DSTAT;Rhs=X1,X2,X3,X4,X5 Descriptive Statistics All results based on nonmissing observations. ======================================================================= Variable Mean Std.Dev. Minimum Maximum ======================================================================= ----------------------------------------------------------------------All observations in current sample ----------------------------------------------------------------------X1 63.5000000 65.0718835 60.8000000 86.5000000 X2 1.93375000 1.84033759 0.870000000 1.7900000 X3 96.8000000 97.0023410 70.3000000 104.900000 X4 43.6000000 46.2000000 42.1000000 56.2000000 X5 2.00000000 2.10000000 2.22100000 3.26000000

MONITOREO: 30/03/11

--> DSTAT;Rhs=X1,X2,X3,X4,X5,X6$ Descriptive Statistics All results based on nonmissing observations. ======================================================================= Variable Mean Std.Dev. Minimum Maximum ======================================================================= ----------------------------------------------------------------------All observations in current sample ----------------------------------------------------------------------X1 66.1000000 64.0718835 62.2000000 66.5000000 X2 1.83375000 1.94033759 0.80000000 1.99000000 X3 99.8000000 99.0023410 75.3000000 204.900000 X4 47.5000000 48.2000000 40.1000000 58.2000000 X5 2.11000000 2.20000000 2.21000000 3.06000000

98

MONITOREO: 30/04/11

--> DSTAT;Rhs=X1,X2,X3,X4,X5,X6$ Descriptive Statistics All results based on nonmissing observations. ======================================================================= ======== Variable Mean Std.Dev. Minimum Maximum ======================================================================= ----------------------------------------------------------------------All observations in current sample ----------------------------------------------------------------------X1 68.1000000 76.0718835 52.2000000 76.5000000 X2 2.30375000 2.00033759 1.84000000 2.09000000 X3 89.8000000 89.0023410 84.3000000 55.9000000 X4 47.5000000 48.2000000 40.1000000 58.2000000 X5 2.51000000 2.60000000 2.41000000 3.26000000

MONITOREO: 30/05/11

--> DSTAT;Rhs=X1,X2,X3,X4,X5,X6$ Descriptive Statistics All results based on nonmissing observations. ======================================================================= Variable Mean Std.Dev. Minimum Maximum ======================================================================= ----------------------------------------------------------------------All observations in current sample ----------------------------------------------------------------------X1 X2 X3 X4 X5

87.0000000 2.00375000 99.8000000 83.4000000 2.73000000

85.0718835 2.0033759 102.023410 85.7005684 2.80000000

73.2000000 2.84000000 81.2000000 80.2000000 2.31000000

96.0000000 3.92000000 209.700000 87.5000000 3.00000000

99

Tabla 5: Ubicación de las estaciones de muestreo

Estación

E1,E2,E3,E4,E5 E6,E7,E8

E9,E10,E11,E12,E13,E14,E15,E16

Zona

Litoral Sur

Litoral Norte

E17,E18,E19,E20,E21,E22

Media

E23,E24,E25,E26,E27

Media

E28,E29,E30,E31,E32,E33

Central

Fuente: autoria propia, CGAC.

100

ESTACIONES DE MUESTREO

13

14

12

29 30

15

11

31

10

16 17

18

19

20

21

32 33 22

9 28

27

26

23

1

8

24

7

2 3 4

25

6 5

Figura 2: Ubicación de las estaciones de muestreo Fuente: autoria propia, CGAC.

101

Tabla 6: Datos de campo HOJA DE MUESTREO Zona: Estación: Condiciones meteorológicas: Sol

Parcial nublado

Fecha: Hora: Color del agua y aspecto:

Total nublado

Lluvia

Viento

Dirección

Profund. Disco Sacchi Muestras fitoplancton/ clorofila integrada (indicar profundidad inicio y final) 1:

2:

Estaciones

3:

Temp. ºC

4:

Conductividad (μmhos. cm-1)

5:

pH

Clorofila (volumen filtrado)

6:

Transparencia (m)

Oxígeno disuelto (mg/l)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Firma: …………………………… Fuente: Autoría propia, CGAC.

102

Tabla 7: Frecuencia de monitoreo E

S

T

Monitoreo

Fecha

E1-E8

1

30/01/11

X

X

2

28/02/11

X

3

30/03/11

4

5

A

E9-E16 E17-E20

C

I

O

N

E

S

E21-E25

E26-E27

E28-E33

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

30/04/11

X

X

X

X

X

X

30/05/11

X

X

X

X

X

X

Fuente: autoria propia, CGAC.

103

ANEX0S

Tabla 8: Métodos para determinar los análisis químicos ANÁLISIS

MÉTODO UTILIZADO

Alcalinidad

SM - 2320B

Amonio

Espectrofotométrico

Cloruros

SM - 4500 - Cl- - B (volumétrico)

Fosfatos

Espectrofotométrico

Nitratos

SM - 4500 - NO3 - - B

Oxígeno disuelto

Volumetrico (Winkler)

Sulfatos

SM - 4500 - SO4 -2 - D ó

(volumétrico)

Espectrofotométrico Sólidos totales

SM – 2040B (Gravimétrico)

Sólidos disueltos

SM – 2040C (Gravimétrico)

Sólidos suspendidos

SM – 2040D (Gravimétrico)

DQO

SM – 5220B (volumétrico)

Fuente: Standard Methods for Examination of Water and Wastewater 1992

104

Tabla 9: Métodos para determinar otras mediciones y análisis OTRAS MEDICIONES Y

MÉTODO

ANÁLISIS Color

Espectrofotométrico

Conductividad

ASTM D125-95

pH

ASTM D-1293-90

Turbiedad

Espectrofotométrico

Biomasa

Espectrofotométrico

Especies fitoplanctónicas

Sedimentación de Utermohl

Fuente: Guía del Laboratorio de Ficología y Limnología del Departamento de Botánica de la Universidad de Concepción, 2005.

105

Tabla 3: Valores Límites de la OCDE para un Sistema Concreto de Clasificación Trófica. CATEGORÍA TRÓFICA

TP

Chl Media

Chl Máxima

MEDIA DE SECCHI

MÍNIMO DE SECCHI

< 4.0

< 1.0

< 2.5

> 12.0

> 6.0

Oligotrófico

< 10.00

< 2.5

< 8.0

> 6.0

> 3.0

Mesotrófico

10-35

28-8

8-25

6-3

3-1.5

Eutrófico

35-100

8-25

25-75

3-15

1.5-7

hipertrófico

> 100

> 25

> 75

< 1.5

< 0.7

Ultraligotrófico

Fuente: Estudio de Eutrofia, Olmos Garcia, 2000. Explicación de térmicos: TP = media anual de la concentración de fósforo total en el lago (ug/l) Chl media = media anual de la concentración de clorofila a en las aguas superficies (ug/l) Chl máxima = pico anual de las concentraciones de clorofila a, en las aguas superficiales (ug/l). Media de Secchi = media anual de transparencia de la profundidad de Secchi (m) Mínimo de Secchi = mínimo anual de transparencia de la profundidad de Secchi (m)

106