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REDIELUZ

CIENCIAS EXACTAS, NATURALES Y AGROPECUARIAS

CIENCIAS EXACTAS, NATURALES Y AGROPECUARIAS

ISSN 2244-7334 / Depósito legal pp201102ZU3769 Vol. 7 N° 1 • Enero - Junio 2017: 88 - 93


DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE CARBONO, NITRÓGENO Y FÓSFORO EN LA LAGUNA LAS PEONÍAS


Spatial distribution of C, N y P into Las Peonías lagoon

Andreina Fernández1,2,3, Julio Marín1,*, Johan Stella1, Janett Flores3,Elisabeth Behling1

1Departamento de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (DISA), Escuela de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería, Uni-

versidad del Zulia, Venezuela*. 2Centro de Investigación del Agua (CIA), Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia, Venezuela. 3Departamento de Hidráulica, Escuela de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia, Venezuela

jmarin@fing.luz.edu.ve

RESUMEN

Las lagunas costeras representan un hábitat natural para numerosas especies biológicas y una fuente de agua alternativa para la población huma- na. Usualmente, en sus cuencas se desarrollan una serie de actividades antropogénicas que reducen la calidad de sus aguas, mediante el vertimiento de grandes cantidades de nutrientes inorgánicos, como nitrógeno (N) y fósforo (P). El objetivo de esta investigación consistió en describir la distribu- ción espacial de demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), N-to- tal y P-total en agua superficial de la laguna Las Peonías, considerando 10 estaciones de muestreo, distribuidas en el espejo de agua, caño Araguato y en las adyacencias de las cañadas Fénix e Irago- rri, para dos muestreos realizados en el año 2016 (agosto y septiembre). Las muestras se colectaron manualmente y se analizaron de acuerdo con los métodos estandarizados. Los resultados muestran diferencias espaciales significativas (p<0,05) para DQO (118,52-2.074,07 mg/L) y P-total (1,01-4,23

mg/L), como consecuencia de fuentes contaminan- tes puntuales, particularmente provenientes de la cañada Iragorri. Los niveles de nutrientes encontra- dos son característicos de cuerpos de agua eutró- ficos, debido a la descarga de residuos asociados a actividades antropogénicas de su cuenca, lo cual repercute sobre la calidad de las aguas y limita su posible utilización.


Recibido: 01/07/2017. Aceptado: 18/10/2017

Palabras clave: Eutroficación, Lago de Mara- caibo, laguna costera, nutrientes, relación N/P.

ABSTRACT

The coastal lagoons represent a natural habi- tat for many biological species and an alternative source of water for the human population. Usual- ly, in its basins a series of anthropogenic activities are developed that reduce the quality of its waters, through the dumping of large amounts of inorgan- ic nutrients, such as nitrogen (N) and phosphorus (P). The objective of this investigation was to de- scribe the spatial distribution of biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), N-total and P-total in surface water of the Las Pe- onías lagoon, considering 10 sampling stations, distributed in the water mirror, Araguato pipe and in the vicinity of the Fénix and Iragorri glens, for two samplings carried out in 2016 (August and Sep- tember). The samples were collected manually and analyzed according to standardized methods. The results show significant spatial differences (p<0.05) for COD (118.52-2.074.07 mg/L) and P-total (1.01-

4.23 mg/L), as a consequence of point pollutant sources, particularly from the Iragorriglen. The lev- els of nutrients found are characteristic of eutrophic water bodies, due to the discharge of waste asso- ciated with anthropogenic activities in their water- shed, which affects the water quality and limits its possible use.

Keywords: Coastal lagoon, eutrophication, Lake

Maracaibo, nutrients, ratio N/P.


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INTRODUCCIÓN

Las lagunas costeras son depresiones en la zona costera que tienen una conexión permanente o efímera con el mar, pero del cual están protegidas por algún tipo de barrera. Su conformación estruc- tural resulta de la interrelación de varios ecosiste- mas como el manglar, el rio, el mar, los manantiales y la vegetación acuática sumergida, entre otros. Reciben y acumulan en abundancia materia orgá- nica y nutrientes que provienen de diversas fuentes y son transportados por el mar, los ríos y las aguas subterráneas. Por esta razón, entre las condicio- nes fundamentales para conservar la biodiversidad de estos ecosistemas, está el mantenimiento de la conexión natural de sus fuentes de agua dulce y marina, la cual les confiere una alta variabilidad ambiental que a su vez se traduce en una alta pro- ductividad biológica, variedad de escenarios am- bientales y alta biodiversidad (Esteves et al. 2008, Herrera-Silveira y Comín 2000).

La laguna Las Peonías pertenece a la zona cos- tera del sistema Lago de Maracaibo, representa un componente vital para el área protegida del Par- que Metropolitano Las Peonías, que ampara una alta diversidad de fauna y flora. Sin embargo, este cuerpo de agua ha sufrido un acelerado proceso de contaminación debido a la descarga continua de aguas residuales y desechos tóxicos producto de criaderos de animales, locales comerciales, entre otros (ICLAM 1988). Además, las aguas servidas de la mayor parte de la zona Noroeste de la ciudad de Maracaibo son descargadas en la laguna a tra- vés de varias cañadas, sin ser tratadas, por lo que se considera una zona amenazada por la actividad humana (ICLAM 2000, 2004).

La eutrofización como proceso de origen antro- pogénico va deteriorando la calidad del agua, aña- diendo mayorescantidades de nutrientes que son elementos esenciales para el crecimiento de orga- nismos, principalmente N, P y materia orgánica; lo cual enriquece a estos sistemas pero limita el oxí- geno. Este proceso se lleva a cabo naturalmente en todo ecosistema acuático cerrado o semi-cerrado, cuya afluencia de elementos nutritivos sea supe- rior a la salida delos mismos (Moreno et al. 2010, Spiro y Stigliani2004). La distribución de la carga de nutrientes en el cuerpo de agua dependerá de los aportes de fuentes puntuales (fábricas e insta- laciones industriales y comerciales, plantas de tra- tamiento, aguas residuales no tratadas, otros) y no puntuales (escorrentía urbana y agrícola, lluvia car-


gada de emisiones atmosféricas, otros), que influ- yen sobre su cuenca hidrográfica, determinando el grado de afectación y las diferencias de tipo y mag- nitud de cada contaminante (Almanza-Marroquín et al. 2016, Parra-Pardi1979, Spiro y Stigliani 2004).

En el presente trabajo se describe la distribución espacial de carbono (DBO y DQO), N-total y P-total en agua superficial de la laguna Las Peonías, con énfasis en las posibles fuentes puntuales de conta- minación y que contribuyen al proceso de eutrofica- ción de este cuerpo de agua costero.

METODOLOGÍA

Área de estudio y muestreo

El área de estudio estuvo comprendida geográfi- camente entre las coordenadas huso 19N, proyec- ción UTM 1191049,27; 210319,57 de latitud Norte y 1189178,13; 193657,96 de longitud Oeste, en el sector Noroeste del Estrecho de Maracaibo, entre los municipios Maracaibo y Mara del estado Zulia (Venezuela), conformando parte de la cuenca hi- drográfica del sistema Lago de Maracaibo (Figura 1). En ella se encuentra ubicado el sistema lagu- nar costero, conocido actualmente como laguna Las Peonías. El área superficial de la laguna es de aproximadamente 639 ha, con una longitud máxi- ma de 5.900 m y una anchura máxima de 2.200 m. El relieve del área es primordialmente plano, con altitudes que varían entre los 0 a 2 m sobre el nivel medio de las aguas. La laguna presenta una pro- fundidad media de 65 cm, su vaso hidráulico inclu- ye un volumen de agua aproximado a los 4,15x106 m3 (ICLAM 1988, González et al. 2007).


Figura 1. Área de estudio: laguna Las Peonías, esta- do Zulia (Venezuela), indicando la ubicación de las estaciones de muestreo

Se realizaron dos muestreos aleatorios simples

(agosto y septiembre de 2016) de agua superficial


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en 10 estacionesdistribuidas espacialmente en la laguna, a modo de obtener una representación de todas las zonas de la misma (Tabla 1). Las mues- tras se colectaron manualmente desde una em-


barcación en envases plásticos de 1 L, se almace- naron en una cava con hielo y se transportaron al laboratorio para los análisis correspondientes.

Tabla 1. Referencia geográfica de las estaciones de muestreo ubicadas en la laguna Las Peonías


Estación

Zona

X

Y

E1

Caño Araguato

-73.634

10.739

E2

Caño Araguato

-71.632

10.739

E3

Caño Araguato

-71.639

10.737

E4

Espejo de agua

-71.648

10.739

E5

Espejo de agua

-71.653

10.746

E6

Espejo de agua

-71.653

10.752

E7

Espejo de agua

-71.666

10.764

E8

Espejo de agua

-71.672

10.760

E9

Descargacañada Irragorri

-71.680

10.764

E10

Descarga cañada Fénix

-71.667

10.749

Fuente: Elaboración propia. (2017)


Análisis de las concentraciones de C, N y P

Se analizaron las concentraciones de DBO y DQO como indicadores del contenido de carbono (materia orgánica) en las muestras, usando los métodos de las diluciones y volumétrico (previa di- gestión a 150ºC por dos horas), respectivamente. El contenido de N-total se estimó mediante la su- matoria de las concentraciones de nitrógeno total Kjeldahl (método volumétrico, previa digestión a 450ºC y destilación por arrastre de vapor), nitrito y nitrato (métodos colorimétrico y de reducción en la columna de cadmio, respectivamente). En cuanto a P-total, el mismo fue cuantificado por el método colorimétrico del ácido vanadomolibdofosfórico, previa digestión con persulfato de amonio (APHA et al. 2005).

Análisis estadístico de datos

Se calculó la estadística descriptiva usando el programa Microsoft Excel para Windows 2010. También se realizó un análisis de varianza (ANO- VA) de una vía y la prueba a posteriori de Tukey- con el programa IBM SPSS Statistics Ver. 20, para

determinar las diferencias significativas de las con- centraciones de C, N y P entre las estaciones de muestreo (distribución espacial). En la serie de datos se comprobaron tanto la homogeneidad de las varianzas (test de Levene), como la distribución normal de los residuos (test de Shapiro-Wilk), re- quiriéndose una transformación matemática de los mismos para cumplir con los supuestos estadísti- cos.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Carbono

Las concentraciones de DBO y DQO exhibieron medias aritméticas de 2,82±1,01 y 725,29±414,36 mg/L, con valores mínimos y máximos de 0,70 (E10)-6,55 (E6) y 118,52 (E6)-2.074,07 (E9) mg/L,

respectivamente. No se observaron diferencias sig- nificativas de las concentraciones de DBO entre las estaciones de muestreo (p>0,05), pero las de DQO difirieron espacialmente, con tres grupos distintivos, según prueba de Tukey (p<0,05) (Figura 2A y 2B).


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Figura 2. Distribución espacial de C, N y P en la laguna Las Peonías. A) Demanda bioquímica de oxígeno (DBO), B) Demanda química de oxígeno (DQO), C) N-total y D) P-total. Las barras verticales indican la me- dia aritmética ± desviación estándar para n=2. Letras iguales para un mismo parámetro indican que no hay diferencias significativas entre las estaciones, según prueba de Tukey (p<0,05).



La distribución de materia orgánica en la laguna obedeció a los aportes de las diferentes fuentes en su cuenca. Las mayores concentraciones de DBO y DQO se obtuvieron en la E9; adyacencias de la cañada Iragorri, por lo que se puede considerar la entrada de materia carbonada, tanto de origen biodegradable como no, por esta vía, afectando el ecosistema debido a los requerimientos de oxígeno disuelto durante los procesos de degradación de estas sustancias (Moreno et al. 2010, Spiro y Sti- gliani2004).

Las concentraciones de DBO obtenidas en el presente estudio resultan menores a las presen- tadas por De la Lanza et al.(2008) para la laguna de Tres Palos (México), con valores entre 43,6 y 116,0 mg/L, indicado una mayor carga de materia orgánica biodegradable en esta última. Por su par- te, Montalvo et al. (2008) señalaron valores de 0,55 a 4,79 mg/L de DBO, para cuerpos de aguas inte- riores del Archipiélago Sabana-Camagüey (Cuba), los cuales resultan comparables a los de la laguna Las Peonías.

En cuanto a los niveles de DQO obtenidos en el presente estudio, los mismos se encuentran por encima de los reportados por Mora (2009), quien

Fuente: Elaboración propia. (2017)

en un estudio previo en este cuerpo de agua mos- tró un rango entre 6 y 48 mg/L, pero expresado como DQO soluble. Asimismo, las concentraciones son menores a las obtenidas por De la Lanza et al. (2008) para la laguna de Tres Palos (México), quienes encontraron de 96 a 476 mgDQO/L, como resultado de fuentes locales de contaminación. En consecuencia, las altas concentraciones de mate- ria orgánica (DQO) detectadas en las laguna Las Peonias, pueden tener su origen en el vertido de compuestos químicos de uso doméstico, tales como detergentes aniónicos, insecticidas y otras sustancias que afectan la calidad del agua, aunado al escurrimiento superficial y a los drenajes de las comunidades establecidas alrededor o cerca de la cuenca, según lo expresado por Rosado y Castro (2011).

Nitrógeno

Las concentraciones de N-total estuvieron en- tre 2,51 (E1) y 11,50 (E9) mg/L, con una media de 7,37±1,37 mg/L. No se observaron diferencias sig- nificativas de las concentraciones entre las estacio- nes de muestreo (p>0,05) (Figura 2C), develando una contribución homogénea de las fuentes de con- taminación o un patrón de distribución similar para


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las formas químicas de este elemento en el agua

superficial.

Aubriot et al. (2005) reportaron concentraciones de N-total entre 0,19 y 1,70 mg/L para la laguna Rocha (Uruguay); un ecosistema escasamente im- pactado, mientras que Mora (2009), señaló valores de 0,2 a 2,3 mg/L para la laguna Las Peonías; sien- do mucho menores a los observados durante los muestreos realizados para el presente estudio.Esta diferencia puede ser debida a condiciones particu- lares asociadas al muestreo y análisis de las mues- tras, o a eventos ambientales durante las épocas estudiadas.

Las altas concentraciones de N encontradas du- rante este trabajo, determinan la condición eutrófi- ca del cuerpo de agua y la limitación de su uso para fines particulares, de acuerdo con la legislación am- biental vigente (Decreto 883. 1995).

Fósforo

El contenido de P-total del agua superficial pre- sentó un valor medio de 1,82±0,42 mg/L, con un mínimo de 1,01 (E6) mg/L y otro máximo de 4,23 (E9) mg/L. Se observó diferenciación espacial de estas concentraciones, con dos grupos distintivos, según prueba de Tukey (p<0,05) (Figura 2D).

La E9 reflejó la mayor concentración de P-total, con una media aritmética de 2,94±1,46 mg/L; aso- ciado a las descargas provenientes de la cañada Iragorri, como en el caso de la materia orgánica (Figura 2A y 2B). De acuerdo a lo indicado por el ICLAM (2005), las áreas adyacentes a las cañadas Fénix e Iragorri, reciben las mayores cantidades de fósforo en la cuenca de esta laguna.

Estas concentraciones de P-total, si bien son re- lativamente altas, resultan menores a las obtenidas por Rivas (1989), quien en su estudio sobre calidad de las aguas de la laguna Las Peonías, reportó va- lores entre 0,43 y 17,80 mg/L, concluyendo que la laguna se encontraba en un estado avanzado de eutroficación, asociado particularmente a los resi- duos líquidos procedentes de granjas porcícolas ubicadas en las márgenes de este ecosistemas, las cuales han prácticamente desaparecido en la actualidad, reduciendo su impacto sobre el ecosis- tema.

Los niveles de C, N y P observados en la laguna Las Peonía son típicos de ecosistemas eutrofiza- dos, incrementando directamente la productividad biológica y repercutiendo sobre la estabilidad de parámetros fisicoquímicos determinantes como pH


y oxígeno disuelto (Moreno et al. 2010, Parra-Pardi 1979, Spiro y Stigliani 2004). Esta situación amerita de la formulación e implementación de planes de saneamiento y recuperación ambiental, a fin de mi- nimizar los efectos adversos sobre los organismos acuáticos, además de garantizar las condiciones favorables para el desarrollo de la recreación y el turismo.

CONCLUSIONES

Las concentraciones de carbono orgánico (DBO y DQO), N-total y P-total encontradas son caracte- rísticas de cuerpos de agua eutróficos, las cuales se originan del vertimiento de residuos asociados a las actividades antropogénicas de su cuenca, re- percutiendo sobre la calidad de las aguas y limitan- do su posible utilización.

La distribución espacial de DQO y P-total fue significativamente diferente (p<0,05) en la laguna, debidoa los aportes de contaminantes procedentes de fuentes puntuales, particularmente originados por las descargas de la cañada Iragorri.

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