Revista
de Ciencias Sociales (RCS)
Vol. XXX, Número Especial 9, enero/junio 2024. pp.
489-513
FCES
- LUZ ● ISSN: 1315-9518 ● ISSN-E: 2477-9431
Como citar: Zhindon-Almeida, R. G.,
Sánchez-Ancajima, R. A., y Castañeda-Guzmán, W. J. (2024). Análisis estadístico
de parámetros de calidad del agua del Estero El Macho en la ciudad de
Machala-Ecuador. Revista De Ciencias Sociales, XXX(Número
Especial 9), 489-513.
Análisis estadístico de parámetros de
calidad del agua del Estero El Macho en la ciudad de Machala-Ecuador*
Zhindon-Almeida,
Rafael Gilberto**
Sánchez-Ancajima, Raúl Alfredo***
Castañeda-Guzmán,
Walter Javier****
Resumen
La calidad del agua está relacionada con
parámetros biológicos, químicos y físicos y el grado de concentración de estos
componentes presentes en el agua y que, de acuerdo a su nivel de presencia,
afectan el consumo del recurso hídrico. Por ello, es necesario analizar la
presencia de estos elementos en el agua del Estero El Macho en la ciudad de
Machala, Ecuador a través de la aplicabilidad del método estadístico. El diseño
de la investigación es correlacional con el apoyo de métodos estadísticos,
regresión lineal múltiple y análisis de componentes principales presentes en
las aguas. Los resultados evidenciaron la presencia de agentes tales como: Coliformes
fecales, demanda bioquímica de oxígeno, demanda química de oxígeno, hierro y
oxígeno disuelto fuera de los límites permitidos para un agua de calidad, por
consiguiente, el agua del estuario de El Macho no cumple los criterios de
calidad para poder ser consumida sin problemas. Se concluye que se deben
desarrollar políticas para mitigar la presencia e impacto de estos componentes
identificados, que afectan la calidad del agua.
Palabras clave: Calidad del
agua; análisis del agua; agua de consumo humano; Estero El Macho; criterios de
calidad del agua.
Statistical analysis of
water quality parameters of the El Macho estuary in the city of Machala-Ecuador
Abstract
Water quality is
related to biological, chemical and physical parameters and the degree of
concentration of these components present in the water and that, according to
their level of presence, affect the consumption of water resources. Therefore,
it is necessary to analyze the presence of these elements in the water of
Estero El Macho in the city of Machala, Ecuador through the applicability of
the statistical method. The research design is correlational with the support
of statistical methods, multiple linear regression and analysis of principal
components present in the waters. The results showed the presence of agents
such as: fecal coliforms, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand,
iron and dissolved oxygen outside the limits allowed for quality water,
therefore, the water of the El Macho estuary does not comply the quality
criteria to be able to be consumed without problems. It is concluded that
policies must be developed to mitigate the presence and impact of these
identified components, which affect water quality
Keywords:
Water quality; water analysis; water for human consumption; Estero El Macho;
water quality criteria
Introducción
La indispensabilidad que tiene el agua para
la vida en todas sus formas es innegable y, por ello, ha sido uno de los
elementos de mayor relevancia al momento de evaluar las condiciones de
existencia, así como las posibilidades de progreso en esta y otras épocas de la
humanidad. En principio, las sociedades tradicionales conciben los recursos
hídricos como aquellos que definen y salvaguardan la vida, confiriéndoles,
incluso, un lugar entre las divinidades que protegen al ser humano. Sin
embargo, tal como señala Gómez (2022), la industrialización desmedida ha
llevado a una visión pragmática del agua, asociada más a las formas de hacer
negocios que a su importancia social y humanística. Al respecto, Quispe-Mamani
et al. (2022), evidencian que:
La minería informal desarrollada en la cabecera de cuenca del río
Suches, por mineros bolivianos y peruanos, afecta a los sistemas de producción
familiar de los peruanos, dedicados principalmente a la crianza de alpacas para
carne y fibra, que vienen siendo afectados por la presencia de elementos químicos
provenientes de las actividades mineras que contaminan el rio Suches, cuyas
aguas desde tiempos ancestrales se emplean para el riego de pastos naturales,
alimento de los camélidos y consumo de los propios habitantes del distrito de
Cojata (p. 305)
Al reflexionar sobre la calidad del agua como
recurso hídrico, se destaca el agua como un elemento fundamental para la vida,
y cuyo uso y acceso es de suma importancia en sectores sociales, alimentarios,
agrícolas (Muñoz y Bustos, 2021; Suarez et
al., 2021), en sí representa la subsistencia de la sociedad. Chaparro y Leguizamón (2022), mencionan cómo en
América Latina se debate sobre la disponibilidad y calidad del agua enmarcada en
su impacto e importancia social y ecológica, asimismo, se ve el recurso como un
elemento estratégico en cuanto a su carácter de gobernabilidad, por lo que,
algunos países tienen ventajas geográficas y ecológicas que les dan posición de
poder ante ciertas negociaciones regionales.
Al referirse a la Calidad del Agua (CA), son
varios factores que deben ser considerados al tratarse indistintamente de cuál
sea su ubicación y cuáles son aquellos factores ecosociales que intervengan. El
Banco Mundial (2011), destaca que a través de un análisis y diagnóstico tomando
como punto de referencia indicadores químicos, físicos o biológicos, las
mediciones obtenidas del agua pueden indicar el estado del recurso híbrido,
permitiendo un control sistemático de las variables de las aguas superficiales
y tomando en cierto punto medidas que mejoren su calidad.
Por su parte, Pradillo (2016) destaca que la
calidad del agua está determinada en cierta medida por la presencia de
características físicas y químicas bajo un enfoque técnico que implica la
recolección de líquidos y su posterior estudio. Lo que se percibe como aquellos
parámetros que debe presentar el agua cuando se trata de su consumo.
Socialmente hablando, se refiere a caracterizar el recurso hídrico en función
de su utilidad para el sostenimiento de una calidad de vida digna desde el punto
de vista humanístico, destacando que a nivel mundial existen preceptos
normativos por país que rigen la calidad del agua; sin embargo, todos han de
enfocarse en su impacto social y la importancia de ser distribuida (Recabarren,
2016).
Dado a su importancia social e impacto en otros
sectores, a través de la Resolución 64/292 de la Asamblea General de las
Naciones Unidas en el 2010 reconoce internacionalmente y jurídico al agua
potable y su acceso como un derecho fundamental para el ser humano (Naciones
Unidas, 2014).
Lo que concierne a la
calidad del agua del Estero El Macho, de la ciudad de Machala, en la provincia
El Oro de Ecuador, se destaca que esta recibe la descarga de Aguas Residuales (AR)
de aproximadamente el 48% de los habitantes de la ciudad, a través de trece
descargas que se visualiza como un caudal de AR neta igual a 422.40 lt/s (Sarie,
2020).
Por otra parte, se debe
tomar en cuenta que el canal “El Macho” en su parte alta sirve de drenaje a 800
ha. de cultivo de banano (Aguas Machala EP, 2022); siendo 139.52 lt/s de aguas
servidas producto de esta actividad. Adicional se presenta un drenaje de 700 ha.
de camarón que están asentadas en su margen a partir de la mitad hasta la zona
baja y que aportan 1.350 lt/s; esta situación ha contaminado las aguas de ese
ecosistema.
Por consiguiente, la
cantidad de aguas residuales que llega al Estero producto de las actividades
antrópicas están cambiando su calidad; al no existir un mecanismo de fácil
acceso que permita conocer el estado de contaminación de este cuerpo de agua, y
que influya para que se tomen medidas para su control.
En lo relacionado con
la provincia de El Oro, el Acuerdo normativo vigente que establece la
concentración es el Acuerdo Ministerial 097-A de
2015, lo cual lleva por Norma
de calidad ambiental y de descarga de efluentes al recurso agua del Texto
Unificado de la Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente. De allí, la
importancia de analizar con el apoyo de métodos estadísticos, los parámetros
fisicoquímicos y biológicos que inciden en la calidad del agua del Estero El
Macho de la ciudad de Machala-Ecuador. Para lograr el objetivo planeado se
destaca el uso de método estadísticos para enfatizar la importancia de realizar
un análisis y comprender su variación en cuanto a su espacialidad y
temporalidad de la calidad del agua presente en el Estero El Macho de la ciudad
de Machala, Ecuador.
Los modelos
estadísticos son utilizados para evaluar y pronosticar la calidad del agua,
mediante la codificación de datos de laboratorio y la realización de predicciones
(Torres, Cruz y Patiño, 2009;
Gómez y Peñuela, 2016; Gómez, 2022). Lo que resulta de gran utilidad para la
toma de decisiones en procesos de remediación o mejoramiento del agua. El uso
de la estadística también permite interpretar datos e identificar tendencias
sobre la calidad del agua, facilitando la gestión del recurso hídrico en ríos,
arroyos y esteros.
1. Fundamentación teórica
1.1. Calidad del agua y su importancia social
La
importancia social que se le atribuye a la disponibilidad y acceso a un agua de
calidad, es algo que se puede rastrear hasta la cultura de las sociedades antiguas.
Como afirma Argudo (2019), ya en los primeros asientos poblacionales en
Babilonia, se tenía en cuenta la necesidad de suplir con agua a sus habitantes,
tanto para actividades de salubridad como para el aspecto alimentario o, como
en el caso de los romanos, para la socialización en sus famosos baños públicos.
De hecho, la relevancia social del agua pasa por esa diversidad de usos que
tiene para la dinámica civilizacional, tanto en la antigüedad como, en los
tiempos modernos.
Ahora
bien, específicamente en lo que concierne a la CA, algunos autores como
Baque-Mite et al. (2016); y, Obando et al. (2019), profundizan en los matices
diversos que se presentan cuando se discute este tema. Resulta común que la
definición que se hace del vocablo “calidad”, referido al agua, se oriente y
adopte una jerga relacionada con la orientación técnica, profesional o
científica de quien realiza la conceptualización, así, se encuentran
diferencias lógicas entre biólogos, ingenieros o, científicos sociales,
propiamente dichos.
No
obstante, se entiende que el concepto sobre CA refiere básicamente a la
posibilidad de su consumo humano, aunque su caracterización repose en una
terminología técnica. En ese sentido, cuando de su utilización social se trata,
sus indicadores deben mostrar idoneidad para actividades como higiene personal
y aquellas que son inherentes a la vida de las familias, incluyendo la
alimentación (Gil, 2014; 2020). Esto explica la preocupación social por
mantener los recursos hídricos en condiciones que no representen ningún riesgo
para la vida y la salud de las personas.
Técnicamente,
referirse a la CA implica considerar sus características en cuanto a
indicadores fisicoquímicos, microbiológicos y biológicos. Socialmente, ese
mismo concepto de calidad difiere según las perspectivas de uso, pues, no se
necesitan las mismas condiciones, si se trata de agua para la agricultura o
para una piscina en un centro turístico. De acuerdo con esta perspectiva, se
analiza la calidad al valorar ciertos parámetros, contrastados con los
objetivos de uso, para lo cual se elaboran algunos índices que servirán en el
momento de gestionar el recurso (Herrera y Suárez, 2005; Benítez et al., 2016).
Bajo
esta perspectiva se destaca de manera suspicaz como destaca en diversas
investigaciones, la demanda bioquímica de oxígeno, oxígeno disuelto,
temperatura, como de vital importancia para identificar puntos contaminantes y
sus causas. Por su parte, Raffo y Ruiz (2014) destacan que la demanda
bioquímica de oxígeno se usa como una medida de la cantidad de oxígeno
requerido para garantizar la efectiva oxidación de la materia orgánica
biodegradable. Pues Mayarí et al. (2005), señalan cómo esta “ofrece una medida
que destaca la fortaleza con respecto a los contaminantes de los distintos
residuales, en términos del oxígeno que ellos necesitarían si se descargan
dentro del curso de aguas receptoras” (p. 2), lo que implica que un perfecto
equilibro es vital para su calidad.
Brajovic
(2023), plantea que la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) mide la cantidad de
oxígeno necesario para que los microorganismos descompongan la materia orgánica
presente en el agua, a mayor valor, mayor es el nivel de contaminación del
agua, este factor es esencial, pues, permite determinar el nivel de oxígeno
necesario para garantizar la supervivencia de los organismos acuáticos.
Cabe
destacar que, son muchos los parámetros que complican en cierto punto la pureza
o salubridad del recurso hídrico, pero sin duda alguna, esta calidad ha sido
influenciada hasta cierto punto, por las actividades de la vida diaria
cotidianas y comunes, aquellas que se desarrollan (actividades comerciales e
industriales, doméstico, alimentario, actividades de salud, entre otras) y que
generan de sus procesos, agentes contaminantes (Fan del Agua, 2017). El monitoreo de esos procesos contaminantes
es una tarea importante que debe ser asumida por los gobernantes y las
organizaciones sociales de perfil ambientalista, impulsando acciones que
disminuyan el impacto de la agresión contra la CA superficial.
Por
lo que, atendiendo a lo planteado por Castro et al. (2014), “el monitoreo de
las fuentes de agua se convierte en una herramienta de gran importancia para su
vigilancia. Los indicadores ambientales nacen como respuesta a la necesidad de
obtener información relevante sobre diversos temas ambientales” (p. 112); sin
embargo, monitorear por sí solo no es suficiente, esa vigilancia debe ir
acompañada de la legitimación de ciertos métodos de análisis para la
determinación de la calidad.
Diversos
organismos internacionales que tienen entre sus objetivos la defensa de los
ciudadanos a contar con agua apta para el consumo humano, por lo que se han
desarrollado resoluciones en los últimos años para englobar algunos criterios
que permita tener Índices de Calidad del Agua (ICA); no obstante, es engorroso
homologar criterios que dependen de condiciones naturales, ambientales e
hidrológicas específicas de ciertas regiones del mundo.
Así
pues, Girardi et al. (2018) plantean que la finalidad de construir un ICA, es como
una herramienta sencilla y manejable que permita tomar decisiones a los
organismos competentes, así como, proponer alternativas de desarrollo
sustentable; no obstante, implica la imposibilidad de existencia de un solo ICA
para varios países, aunque pueden homologarse algunos criterios o indicadores.
Más allá de los aspectos técnicos, existe preocupación por la salud y el acceso
al agua libre de agentes contaminantes.
La
posible contaminación de este recurso representa un riesgo significativo a
nivel global, impulsando la necesidad de concienciación sobre la importancia de
preservar este recurso, el monitoreo constante requiere de un proceso de
concientización sobre el agotamiento del recurso, y su impacto económico,
social y político. Se insta a la generación de iniciativas políticas, sociales
y científicas, para revalorizar la importancia social de la CA (Quiroga, 2007).
Es
fundamental en la actualidad asegurar la disponibilidad y el uso consciente del
agua para poder garantizar la sostenibilidad, especialmente su acceso, pues, en
los hogares, la mala calidad del agua puede generar problemas sociales y afectar
directamente a la salubridad del agua y puede propiciar diversas
complicaciones.
Por
consiguiente, Obando et al. (2019) señala que la importancia del líquido vital
ha ocasionado que las comunidades asiduamente luchen tanto por su servicio como
por su calidad, por lo cual los servicios comunitarios del agua se han
convertido en un relevante escenario para demostrar el efecto de los poderes e
implementar políticas. Se destaca en la sociedad el nivel de impacto,
considerándola y destacándola como un recurso natural que favorece el progreso
de la comunidad, sobre todo la equidad social y la disminución de la carencia
económica (Molina, 2021).
1.2.
Principales contaminantes del agua
Al tratarse de la calidad del agua, la misma está determinada por las condiciones físicas, químicas y biológicas presentes, tras un análisis del líquido. Son varios los elementos que inciden y pueden afectar su calidad (Rubio-Arias et al., 2016). De allí la importancia de un constante monitoreo para garantizar las óptimas condiciones y que estas puedan ser utilizadas para el consumo humano. El planteamiento de Brousett-Minaya et al. (2018), destaca que algunos de los principales contaminantes del agua, que requieren una evaluación y análisis continuo son:
a. Microorganismos patógenos: Se destacan bacterias, virus y protozoos que causan enfermedades en humanos, animales y plantas. Estos suelen tener un origen de desechos orgánicos vertidos en ríos, embalses o estanques sin previo tratamiento.
b. Sustancias químicas inorgánicas: Como metales, mercurio y plomo, así como ácidos.
c. Sustancias químicas orgánicas: Compuestos en su mayoría por carbono, oxígeno, nitrógeno y fósforo, adicional a estos el petróleo, aceites y alcoholes, entre otros.
d. Sustancias radiactivas: Caracterizados por elementos
que se desintegran y emiten partículas alfa, partículas beta y radiación gamma.
Asimismo, se destacan parámetros de calidad microbiológica, los cuales requirieren de un monitoreo constante, pues, su presencia afecta el recurso hídrico a tal punto de limitar su consumo, tales como: Bacterias, virus, parásitos, protozoo y coliformes fecales (Barrera-Escorcia et al., 2013; Ríos-Tobón, Agudelo-Cadavid y Gutiérrez-Builes, 2017). Asimismo, criterios de calidad físico-químicos centrados en características como el aroma, el sabor y la apariencia o la túrbida. Por consiguiente, los parámetros químicos constituyen elementos adicionales de composición que alteran las propiedades físicas del agua, tales como: Potencial de hidrógeno, oxígeno disuelto, temperatura y salinidad (Garcés, 2021; Caballero, 2021; Flores y Pozo, 2023).
2. Metodología
En relación con el
objetivo propuesto, la investigación se enfocó como primer punto en la
búsqueda, recolección y procesamiento de los fundamentos teóricos conceptuales
que posibilitaron profundizar todos los elementos relacionados con la calidad
del agua. Asimismo, se llevaron a cabo las características conceptuales para el
diseño de un modelo estadístico que brinde la posibilidad de la descripción y evolución
de los parámetros de calidad del agua del Estero El Macho de la ciudad de
Machala, provincia de El Oro en Ecuador, como elementos clave y de impacto
social (Sarie, 2020).
Según Baeza-Serrato y
Vázquez-López (2014), en cuanto al nivel de profundización de una
investigación, el presente estudio puede considerarse descriptivo, puesto que
su propósito es observar y definir detalladamente las características o
propiedades del agua, utilizando métodos estadísticos. El diseño de la
investigación es correlacional, utilizando un modelo estadístico multivariante
de regresión lineal múltiple y análisis de componentes principales, debido a
que la investigación proporcionó datos de impacto que permitieron determinar parámetros
importantes, como la demanda bioquímica de oxígeno, oxígeno disuelto y la
temperatura, los cuales fueron fundamentales para identificar puntos
contaminantes y las razones detrás de esos parámetros (Isea et al., 2015).
El modelo de regresión
lineal múltiple, con q variables, se puede expresar de la siguiente manera: 𝑌𝑖 = 𝛽0 + 𝛽1𝑋𝑖1 + 𝛽2𝑋𝑖2 + ⋯ + 𝛽𝑞𝑋𝑖𝑞 + 𝜀𝑖
Donde: Y = variable
dependiente, valor observado; X = variable independiente, variable predictora; β
= magnitud de las observaciones; y, ε = error debido a factores no controlados.
El objeto de estudio
serán las aguas del Estero El Macho de la ciudad de Machala, provincia de El
Oro en Ecuador, para lo cual se enfocó en 4 puntos de recolección de muestras
que fueron sometidas a estudios de laboratorio. Se
destaca, que el estudio de calidad del agua en el Estero El Macho fue realizado
utilizando muestras recolectadas durante el año 2018 por la Empresa Pública
Aguas Machala de Ecuador, en cuatro puntos o sectores:
A-1 Drenaje Macho, El Cambio; A-2 La Primavera 1; A-3
La Primavera 2; y A-4 Estero Salinas, empleando equipos
que posibilitan la recolección para el posterior análisis del agua del Estero;
tomando muestras en dos puntos y en tres momentos considerando 3 semanas
consecutivas; y, luego se enviaron las muestras a un laboratorio de la ciudad.
Asimismo, se destaca el
uso de la base de datos tomada del monitoreo realizado por prestadores externos
de la Empresa Pública Aguas Machala, Ecuador. Las muestras de las aguas fueron
recolectadas y manipuladas manteniendo la asepsia en las instalaciones de Aguas
Machala, la cual cuenta con acreditación ISO 9001:2015. Por consiguiente,
fueron utilizadas las salas y destinadas para esas actividades, las cuales se
encuentran reservadas y esterilizadas, destacando que los materiales que se
emplean para trasvase, reserva, mezclas, refrigeración, son de uso para el
personal previamente autorizado.
2.1.
Plan de procesamiento y análisis de datos
De igual manera, para
el procesamiento y análisis de datos, fue desarrollado un plan basado en un
método propuesto por los investigadores García et al. (2023), con la finalidad de
determinar, según los modelos estadísticos, la calidad del agua del Estero El
Macho de la ciudad de Machala, provincia de El Oro en Ecuador:
a. Analizar
estadísticamente los parámetros fisicoquímicos y biológicos que afectan, donde
la serie de procedimientos fue: 1) La selección de 4 puntos de recolección de
muestras; 2) análisis de laboratorio de los parámetros fisicoquímicos y
biológicos de las muestras de agua; y, 3) organización de los datos recopilados.
b. Para determinar la
influencia estadística de los parámetros en la calidad del agua, se llevaron a
cabo las siguientes actividades: 1) Diseño y utilización de método de análisis
de componentes principales y un modelo estadístico multivariante de regresión
lineal múltiple; 2) Empleo de parámetros de comparación con lo establecido en
el Acuerdo Ministerial No. 097-A, Norma de calidad ambiental y de descarga de
efluentes al recurso agua (ver Cuadro 1); y 3) análisis de componentes
principales (PCA) mediante el software
estadístico R para simplificar los datos e identificar nuevas variables que afecten
la calidad del agua del Estero, con el apoyo de la Empresa Pública Aguas
Machala (2019) en su análisis anual.
Cuadro
1
Criterios de calidad admisibles
para la preservación de la vida acuática y silvestre en aguas dulces, marinas y
de estuarios
|
Parámetros |
Expresados
como |
Unidad |
Criterio de
calidad |
|
|
Agua dulce |
Agua marina y
de estuario |
|||
|
Aluminio |
Al |
mg/l |
0,1 |
1,5 |
|
Amoniaco
Total |
NH3 |
mg/l |
‐ |
0,4 |
|
Arsénico |
As |
mg/l |
0,05 |
0,05 |
|
Bario |
Ba |
mg/l |
1,0 |
1,0 |
|
Berilio |
Be |
mg/l |
0,1 |
1,5 |
|
Bifenilos
Policlorados |
Concentración de PCBs totales |
µg/l |
1,0 |
1,0 |
|
Boro |
B |
mg/l |
0,75 |
5,0 |
|
Cadmio |
Cd |
mg/l |
0,001 |
0,005 |
|
Cianuros |
CN‐ |
mg/l |
0,01 |
0,01 |
|
Cinc |
Zn |
mg/l |
0,03 |
0,015 |
|
Cloro
residual total |
Cl2 |
mg/l |
0,01 |
0,01 |
|
Clorofenoles |
|
mg/l |
0,05 |
0,05 |
|
Cobalto |
Co |
mg/l |
0,2 |
0,2 |
|
Cobre |
Cu |
mg/l |
0,005 |
0,005 |
|
Cromo
total |
Cr |
mg/l |
0,032 |
0,05 |
|
Estaño |
Sn |
mg/l |
|
2,00 |
|
Fenoles
monohídricos |
Expresado como fenoles |
mg/l |
0,001 |
0,001 |
|
Aceites
y grasas |
Sustancias solubles en hexano |
mg/l |
0,3 |
0,3 |
|
Hidrocarburos
Totales de Petróleo |
TPH |
mg/l |
0,5 |
0,5 |
|
Hierro |
Fe |
mg/l |
0,3 |
0,3 |
|
Manganeso |
Mn |
mg/l |
0,1 |
0,1 |
|
Materia
flotante de origen antrópico |
visible |
|
Ausencia |
Ausencia |
|
Mercurio |
Hg |
mg/l |
0,0002 |
0,0001 |
|
Níquel |
Ni |
mg/l |
0,025 |
0,1 |
|
Oxígeno
Disuelto |
OD |
%
de saturación |
> 80 |
> 60 |
|
Piretroides |
Concentración de piretroides totales |
mg/l |
0,05 |
0,05 |
|
Plaguicidas
organoclorados totales |
Organoclorados totales |
µg/l |
10,0 |
10,0 |
|
Plaguicidas
organofosforados totales |
Organofosforados totales |
µg/l |
10,0 |
10,0 |
|
Plata |
Ag |
mg/l |
0,01 |
0,005 |
|
Plomo |
Pb |
mg/l |
0,001 |
0,001 |
|
Potencial
de Hidrógeno |
pH |
unidades
de pH |
6,5 – 9 |
6,5 – 9,5 |
|
Selenio |
Se |
mg/l |
0,001 |
0,001 |
|
Tensoactivos |
Sustancias activas al azul de metileno |
mg/l |
0,5 |
0,5 |
|
Nitritos |
NO2 ‐ |
mg/l |
0,2 |
|
|
Nitratos |
NO3 ‐ |
mg/l |
13 |
200 |
|
DQO |
DQO |
mg/l |
40 |
‐ |
|
DBO5 |
DBO5 |
mg/l |
20 |
‐ |
|
Sólidos
Suspendidos Totales |
SST |
mg/l |
max
incremento de 10%
de la condicion natural |
‐ |
Fuente:
Elaboración propia, 2024 a
partir del Acuerdo Ministerial No. 097-A de 2015.
De igual manera, se
busca obtener la ecuación y gráficas requeridas para modelar, estudiar y
controlar, los diferentes parámetros y resultados obtenidos, por lo que se
utilizará software estadístico,
específicamente el programa SPSS.
3. Calidad
del agua superficial: Interpretación de resultados obtenidos
Para los efectos,
este apartado presentará los principales resultados obtenidos en el análisis
del agua a través de los hallazgos de proyección estadística, por consiguiente,
a continuación, serán descritos los parámetros.
3.1. Descripción de parámetros
Con la finalidad de describir los parámetros se
proyecta a manera de referencia la evolución de los datos, tomados
del monitoreo realizado por la Empresa Pública Aguas Machala en el año 2018,
debido a que esta constituye en Ecuador un referente en cuanto al servicio de
distribución de aguas, su análisis anual en este caso 2018, permitió una
proyección en cuanto a la evolución en los cuatro puntos o sectores: A-1
Drenaje Macho, El Cambio; A-2 La Primavera 1; A-3 La Primavera 2; y, A-4 Estero
Salinas (ver Tabla 1), destacando que hasta estos momentos no existe una actualización
de los mismos.
Tabla 1
Resultados
de monitoreo de agua
|
Parámetros |
Sector |
||||
|
A-1 |
A-2 |
A-3 |
A-4 |
||
|
Parámetros biológicos |
Demanda Bioquímica Oxígeno |
13,59 |
4,75 |
10,71 |
37,07 |
|
|
Sólidos Disueltos
Totales |
1.280,00 |
638,00 |
1.046,00 |
22.784,00 |
|
Parámetros físicos |
Temperatura |
25,00 |
24,80 |
25,00 |
21,10 |
|
Turbidez |
9,50 |
20,70 |
17,80 |
15,30 |
|
|
Aceites GrasasIR |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
|
|
Potencial Hidrógeno |
7,87 |
7,44 |
7,17 |
7,38 |
|
|
Demanda Química
Oxígeno |
30,80 |
10,00 |
22,00 |
75,30 |
|
|
Oxígeno Disuelto |
97,55 |
64,83 |
14,93 |
33,26 |
|
|
Fosfatos |
5,54 |
1,23 |
1,74 |
1,56 |
|
|
Nitritos |
0,01 |
0,032 |
0,01 |
0,012 |
|
|
Parámetros químicos |
Nitratos |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Sulfatos |
151,20 |
102,50 |
103,50 |
1582,00 |
|
|
Arsénico |
0,008 |
0,005 |
0,006 |
0,003 |
|
|
Cadmio |
0,0004 |
0,0004 |
0,0008 |
0,0004 |
|
|
Cobre |
0,002 |
0,0024 |
0,002 |
0,001 |
|
|
Hierro |
0,54 |
0,8 |
0,9 |
0,56 |
|
|
Parámetros |
Coliformes Fecales |
540,00 |
13,00 |
68,00 |
24,00 |
|
microbiológicos |
Coliformes Totales |
920,00 |
27,00 |
330,00 |
40,00 |
Fuente: Zhindon
(2023).
A continuación, se analiza la evolución de cada
uno de ellos con base en lo establecido en el Acuerdo Ministerial No. 097-A,
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes al recurso agua:
a.
Parámetros biológicos
Dentro de los parámetros biológicos, se
encuentra la demanda biológica de oxígeno, que mide la cantidad de oxígeno
requerido para desintegrar la materia orgánica en una muestra de agua, la cual
se evidencia que en el sector A-4, en el año 
2018,
ha sobrepasado los límites permisibles (ver Gráfico I).
Fuente: Zhindon
(2023).
Gráfico I: Demanda Bioquímica de Oxígeno
Mientras que en los otros puntos de análisis se
observa que aún permanecen dentro de los niveles aceptables, siendo el sector
A-1 el más susceptible de llegar a un punto de contaminación alto.
b.
Parámetros físicos-químicos
En
relación con el potencial de hidrógeno, los límites permitidos se encuentran
entre 6,5 y 9,5 según la norma de calidad ambiental del Ministerio de Ambiente,
por tanto, se considera que las aguas del Estero El Macho aún se mantienen
dentro de los rangos permitidos (ver Gráfico II).
Fuente: Zhindon
(2023).
Gráfico II:
Potencial de hidrógeno pH
Dentro
de los parámetros físicos-químicos, además en el Gráfico III, se muestran los
resultados de la demanda química de oxígeno, evidenciándose que en el sector
A-4 se ha superado los límites permitidos, por tanto, existe un alto grado de
contaminación en esa área. Asimismo, en el Gráfico IV sobre el oxígeno
disuelto, se muestra que en las zonas A-2, A-3 y A-4, los niveles de este
parámetro se encuentran por debajo de los límites permitidos, lo que indica que
no hay suficiente oxígeno para soportar una diversidad de vida acuática.
Fuente: Zhindon (2023).
Gráfico
III: Demanda química de oxígeno
Fuente: Zhindon (2023).
Gráfico
IV: Oxígeno disuelto
En
cuanto a los Nitritos y Nitratos, ambos se encuentran dentro de los
límites permisibles en las cuatro zonas analizadas, tal como se observa en los
Gráficos V y VI.
Fuente: Zhindon (2023).
Gráfico V:
Nitritos
Fuente: Zhindon
(2023).
Gráfico VI:
Nitratos
Asimismo, las concentraciones de Arsénico y Cadmio
se encuentran dentro de los límites permisibles para aguas de estuario (ver
Gráficos VII y VIII), siendo importante monitorear el elemento Cadmio en el
sector A-3, debido a que empieza a acercarse al límite permisible.
Fuente:
Zhindon (2023).
Gráfico
VII: Arsénico
Fuente:
Zhindon (2023).
Gráfico
VIII: Cadmio
En todas las zonas analizadas, el Cobre se
mantiene dentro de los límites permisibles para aguas de estuario. Mientras
que, las concentraciones de Hierro están por encima de los límites permisibles,
ocasionando cambio en las características físicas de color y sabor metálico
indeseable.
c.
Parámetros microbiológicos
Respecto a estos parámetros microbiológicos, se
evidencia en el Grafico IX, que la zona A-1 presenta niveles altos de
coliformes fecales y totales, seguido por la zona A-3. La presencia de estas
bacterias en las aguas superficiales indica que se ha producido una
contaminación por medio de diferentes fuentes, como por ejemplo los sistemas
sépticos o los desechos de animales, entre otros.
Fuente: Zhindon
(2023).
Gráfico
IX: Coliformes fecales y coliformes totales
3.2.
Tratamiento de datos: Regresión
lineal múltiple
Un modelo de regresión lineal múltiple es un
modelo estadístico versátil para evaluar las relaciones entre un destino
continuo y los predictores.
a. Comprobación de
correlación de la demanda bioquímica de oxígeno conforme a los parámetros
físicos
Para la comprobación de la correlación entre la
demanda bioquímica de oxígeno y sólidos disueltos totales, y los Parámetros
físicos tales como: Temperatura, Turbidez y Aceites Grasas IR, se empleó el
método de “Stepwise” o “Por pasos”,
con la finalidad de que el programa SPSS evalúe y determine un modelo o modelos
que presenten mayores correlaciones. Al analizar, mediante la correlación de
Pearson, la variable dependiente con las variables independientes, se comprobó
una correlación significativa con: Sólidos disueltos totales. Lo anterior permitió
descartar las variables de temperatura y turbidez, además, se excluyó Aceites y
Grasas IR, por mantener valores constantes.
Las correlaciones se muestran en la Tabla 2. Se aplicó el método de regresión múltiple por pasos, se
generó un solo modelo de regresión debido a que: La variable Sólidos Disueltos
Totales tiene una correlación de Pearson de 0,972; y la significancia de la
variable Sólidos Disueltos Totales es p<0,05.
Tabla 2
Correlaciones de la
bioquímica
de oxígeno conforme a los parámetros físicos
|
Demanda Bioquímica Oxígeno |
Sólidos Disueltos Totales |
Temperatura |
Turbidez |
Aceites y Grasas IR |
||
|
Correlación
de Pearson |
Demanda
Bioquímica Oxígeno |
1,000 |
0,972 |
-0,952 |
-0,302 |
|
|
Sólidos
Disueltos Totales |
0,972 |
1,000 |
-0,997 |
-0,096 |
|
|
|
Temperatura |
-0,952 |
-0,997 |
1,000 |
0,039 |
. |
|
|
Turbidez |
-0,302 |
-0,096 |
0,039 |
1,000 |
. |
|
|
Aceites
y Grasas IR |
. |
. |
. |
. |
1,000 |
|
|
Sig.
(unilateral) |
Demanda
Bioquímica Oxígeno |
|
0,014 |
0,024 |
0,349 |
0,000 |
|
Sólidos
Disueltos Totales |
0,014 |
. |
0,001 |
0,452 |
0,000 |
|
|
Temperatura |
0,024 |
0,001 |
. |
0,480 |
0,000 |
|
|
Turbidez |
0,349 |
0,452 |
0,480 |
. |
0,000 |
|
|
Aceites
y Grasas IR |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
. |
|
Fuente: Elaboración propia, 2024 a
partir de Zhindon (2023).
Ecuación de Regresión:
Para los coeficientes
del modelo de regresión, las puntuaciones t indican que la variable escogida
aporta significativamente al modelo de predicción, es decir, los valores
obtenidos se pueden generalizar (t = 5,822; y, p < 0,05), tal como se
muestran en la Tabla 3.
Tabla
3
Coeficientes
de la bioquímica de oxígeno conforme a los parámetros físicos
|
|
|
Coeficientes no
estandarizados |
Coeficientes
estandarizados |
t |
Sig. |
|
|
Modelo |
|
|
||||
|
B |
Error estándar |
Beta |
||||
|
1 |
(Constante) |
8,394 |
2,481 |
|
3,383 |
0,077 |
|
Sólidos
Disueltos Totales |
0,001 |
0,000 |
0,972 |
5,822 |
0,028 |
|
Fuente: Elaboración propia, 2024 a
partir de Zhindon (2023).
En cuanto a la validación
del modelo se puede observar en la Tabla 4, que: En relación al Coeficiente de
determinación - R cuadrado: Para el modelo de regresión múltiple probado con la
variable independiente Sólidos disueltos totales, se explica el 94,4% de la
varianza de la variable dependiente (R cuadrado: 0,944). Asimismo, con respecto
a la Prueba de
Durbin-Watson - Independencia: El puntaje de la prueba de Durbin-Watson indica
que hay independencia de errores (2,837), puesto que según el Criterio: Si el
valor está entre 1 y 3 se acepta el supuesto de independencia de errores.
Resumen del modelo de la bioquímica
de oxígeno conforme a los parámetros físicos
|
|
|
R cuadrado |
R cuadrado ajustado |
Error estándar de la estimación |
Estadísticos de
cambio |
Durbin- Watson |
||||
|
Modelob |
R |
Cambio en R cuadrado |
Cambio en F |
gl1 |
gl2 |
Sig. Cambio en F |
||||
|
1 |
0,972a |
0,944 |
0,916 |
4,09950 |
0,944 |
33,891 |
1 |
2 |
0,028 |
2,837 |
Nota: a. Predictores:
(Constante), Sólidos Disueltos Totales; b. Variable dependiente: Demanda
Bioquímica Oxígeno.
Fuente:
Elaboración
propia, 2024 a partir de Zhindon (2023).
En relación a la Colinealidad, se puede
apreciar en la Tabla 5, que el Factor de Inflada Varianza (FIV) indica que se
cumple el supuesto de no colinealidad (FIV = 1,000), puesto que el Criterio
de colinealidad es: Ningún valor por encima de 10 y en conjunto todos los
valores cercanos a 1.
Colinealidad de la bioquímica de oxígeno conforme a los parámetros
físicos
|
Modelo |
95,0% intervalo de
confianza para B |
Correlaciones |
Estadísticas de
colinealidad |
|||||
|
Límite inferior |
Límite superior |
Orden cero |
Parcial |
Parte |
Tolerancia |
FIV |
||
|
1 |
(Constante) |
-2,280 |
19,068 |
|
|
|
|
|
|
Sólidos Disueltos Totales |
0,000 |
0,002 |
0,972 |
0,972 |
0,972 |
1,000 |
1,000 |
|
Fuente: Elaboración propia, 2024 a
partir de Zhindon (2023).
Asimismo, en la Tabla 6, se muestra el ANOVA
del modelo de regresión múltiple bajo el método por pasos, lo cual indica que ésta
mejora significativamente la predicción de la variable dependiente (F: 33,891 y
p<0,05).
ANOVAa de la bioquímica de oxígeno
conforme a los parámetros físicos
|
Modelo |
|
Suma de cuadrados |
gl |
Media cuadrática |
F |
Sig. |
|
1 |
Regresión |
569,564 |
1 |
569,564 |
33,891 |
0,028b |
|
Residuo |
33,612 |
2 |
16,806 |
|
|
|
|
Total |
603,176 |
3 |
|
|
|
Nota: a. Variable
dependiente: Demanda Bioquímica Oxígeno; b. Predictores: (Constante), Sólidos
Disueltos Totales.
Fuente: Elaboración propia, 2024 a
partir de Zhindon (2023).
En cuanto a la prueba de normalidad SW indica
que se cumple el supuesto de normalidad (Estadístico = 0,968; gl = 4; Sig.
p>0.05). Lo concerniente a los residuos, la demanda
bioquímica de oxígeno determina en forma significativa la calidad del agua del
Estero El Macho de la ciudad de Machala, provincia de El Oro en Ecuador,
conforme al parámetro físico sólidos disueltos totales.
b. Comprobación de
correlación de la demanda bioquímica de oxígeno conforme a los parámetros físico-químicos
Para
la comprobación del establecimiento de correlación entre la demanda bioquímica
de oxígeno y los parámetros físico-químicos tales como: Potencial hidrógeno,
demanda química oxígeno, oxígeno disuelto, fosfatos, nitritos, nitratos,
sulfatos, arsénico, cadmio, cobre, hierro, se empleó el método de “Stepwise” o “Por pasos”, con la
finalidad de que el programa SPSS evalúe y determine un modelo o modelos que
presenten mayores correlaciones.
Al
efectuar el análisis de correlación de Pearson de la variable dependiente con
las variables independientes, se comprobó una correlación significativa con la
variable demanda química oxígeno de 0,999 (ver Tabla 7). Por tanto, se
descartaron o eliminaron las variables de potencial hidrógeno, oxígeno
disuelto, fosfatos, nitritos, sulfatos, arsénico, cadmio, cobre e hierro, al no
presentar correlaciones significativas con la variable dependiente. Asimismo,
se excluyó la variable nitratos, por presentar valores constantes.
