CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO ECOLÓGICO DEL AGUA DEL RÍO CALI
Jimmy Armando MolinaAcompañamiento
y tutor FZC: Robert Arango López 2017Parámetros de decisión y caracterización de las zonas de muestreo.
Las estaciones de muestreo se definieron con base a la forma en que está estructurada la cuenca de un río como el Río Cali. Una cuenca alta con alta pendiente, alta velocidad del agua, bajo caudal, pocos nutrimentos (materia orgánica), bajas temperaturas; una cuenca media que sirve como zona de transición entre la cuenca alta y baja y que presenta condiciones intermedias entre estas; y una cuenca baja con baja pendiente, baja velocidad del agua, aumento considerable de caudal, temperaturas superiores, abundancia de nutrimentos, entre otros. Debido a ello los organismos a lo largo de un rio cambian, ya que cada uno de ellos se ha adaptado a unas condiciones particulares. Debido a que en la caracterización se busca conocer la composición de las poblaciones de organismos es indispensable realizar un recorrido integral por las 3 zonas.
En la cuenca alta se definieron 3 estaciones de muestreo con base a los siguientes criterios. La estación Peñas Blancas por ser el sitio de mejor acceso cercano al nacimiento del Rio Cali. Las estaciones Felidia y Pichindé se escogieron al ser los principales tributarios para la formación del Río Cali. En la cuenca media las estaciones fueran definidas con base a la presencia de un elemento perturbador de gran impacto como los son hidroeléctricas y los acueductos, ya que realizan una enorme captación de caudal afectando la continuidad del cauce y que al devolver el caudal al río lo hacen con modificaciones en las cualidades fisicoquímicas del agua, en este caso se presentan dos bocatomas de la empresa EPSA y una del acueducto San Antonio. Por consiguiente, se definió una estación antes de las 3 bocatomas (estación Patio Bonito) una intermedia entre las dos bocatomas de EPSA (estación EPSA) y una posterior a las 3 bocatomas. De esta manera se intenta determinar el impacto en composición y abundancia en los organismos bioindicadores estudiados realizado por estos factores de perturbación. Para la cuenca baja se observó que existe un gradiente de contaminación domestica e industrial por lo cual se definen 3 estaciones que deberían de mostrar condiciones cada vez más degradadas, por lo cual se definió la estación Normandía (menos degradada), la estación La Isla (degradación media) y la estación Los Guaduales (degradación Alta).
Para la caracterización se tiene en cuenta las siguientes características:
División política de la zona
Datos básicos: Estación de trabajo, fecha, hora ferroviaria de inicio y finalización de la actividad
Altitud
Coordenadas geográficas
Condiciones meteorológicas:
o Lluvia
o Nubosidad: se divide la bóveda celeste en 8 cuadrantes y se contabilizan los ocupados por nubes
o Viento: se determina la dirección
o Temperatura
Descripción de comportamientos particulares de animales en la zona, su duración y su ocurrencia, por ejemplo, eventos reproductivos
Eventos antropogénicos: carreteras, pasos peatonales, vertimientos, asentamientos, etc.
porcentaje de turbulencias, corrientes rápidas, corrientes lentas y piscinas.
Descripción general anotando características como color del agua, olor, presencia de hidrocarburos, basuras en el cauce, condición de la vegetación marginal, uso del suelo adyacente, existencia de factores de perturbación (diques, canales de riego, basureros, etc.), características del sustrato (si está cubierto o no por sustancias distintas o algas), Además, se realiza la caracterización de parámetros hidrológicos como: Velocidad del Agua: se mide el tiempo que tarda un objeto flotante (limón) en recorrer una distancia determinada (4 m). Se deja caer unas limón aguas arriba y se registra el tiempo que tarda en cruzar la distancia entre los puntos de referencia que se marcan con una piola sobre el cauce. Este procedimiento se hace 5 veces y luego se promedian los datos de tiempo. Con base en los datos de distancia y tiempo promedio de recorrido, se calcula la velocidad del flujo como:
Va= d/t
Va es la velocidad del agua, d es la distancia recorrida por el objeto medida en metros y t el tiempo que se tarda en recorrer esta distancia medida en segundos.
Caudal (Q): se mide por medio del cálculo del área de una sección del río y la velocidad del agua en el mismo punto. Para calcular el área de una sección del cauce se registra el ancho del río; en el mismo punto se hace un perfil del fondo registrando los valores de las profundidades cada 30 cm, con ello se logra hacer una aproximación geométrica de la sección. El área de la sección transversal se estima como:
����
�������� = ∑���� ℎ���� × ���� ����
Donde, As es el área de la sección transversal del cauce, hi es la profundidad en un punto i, n es el número de veces que se estimó la profundidad y L es el ancho del cauce. Una vez obtenidos los datos de área y velocidad del agua, el caudal (Q) del río se estima como:
Q = As * Va
Condición de Estabilidad: puede ser Estática: cuando la corriente puede mover sedimentos, pero no lo hace en los márgenes debido a que estos son rocosos o con alta cohesión.
Dinámica: cuando la pendiente y la sección transversal se mantienen constante en el tiempo, pero ocurre un desplazamiento lateral en las curvas generando sedimentación al interior del meandro y erosión en el exterior de este. No hay producción de islas ni de bifurcaciones. Inestabilidad dinámica: hay un rápido desplazamiento lateral de los meandros que genera cortes en los mismos lo cual genera inestabilidad de la pendiente del rio. Morfológica: hay una determinación holística de las características del rio, típicamente los sedimentos provienen de los tramos superiores del rio como de las zonas laterales. Son corrientes no afectadas por factores humanos.
Sustrato en el fondo y los márgenes: Se definen con base al tamaño y tipo de partículas. En campo usamos la siguiente tabla:
Geometría: Rectos: sin ningún tipo de obstrucción en su cauce. Sinuosos: curvas ligeramente pronunciadas presente más en zona montañosa. Con meandros: curvas del cauce presente en zonas de baja pendiente con erosión en el margen externo y deposición en el margen interno, depresiones en el fondo de las curvas y la profundidad en las transiciones son menores.
Trenzados: presenta varios cauces que se entrelazan y separan, márgenes no definidos y un elevado proceso de sedimentación. Con Islas: presencia de islas en el rio que pueden estar cubiertas de vegetación. En estuario: en desembocaduras a los océanos. En pantano: en cauces muy amplios con baja profundidad donde puede crecer vegetación.
Además, se cuenta con equipos electrónicos de medición que permiten estimar parámetros fisicoquímicos del agua como:
Porcentaje de oxígeno
Oxígeno Disuelto
Temperatura
pH
Conductividad
Solidos disueltos totales
Salinidad
Por último, se realizan 3 recolecciones de agua en campo que son llevadas a laboratorio, dos destinadas a pruebas que determinan:
Fosfatos
Nitritos
Nitratos
Amonio
Y la restante destinada a determinar la cantidad de coliformes fecales.
• Metodología de recolección de datos
Diatomeas epilíticas
Para muestrear las diatomeas epilíticas se realizan cepillados de rocas, piedras y cantos rodados de un tamaño mínimo de 10 x 10 cm asegurándonos de que estas rocas tengan una buena exposición a la radiación solar. Estos raspados se depositan en los frascos plásticos recolectores a los que se les ha adicionado 50 ml de solución tamponada de formaldehido al 4% para su fijación y conservación. En caso de no encontrarse este tipo de sustrato se toma la muestra en estructuras construidas por el hombre como pilares de puentes o paredes de infraestructuras hidráulicas, siempre y cuando no estén hechos de madera. Se Seleccionan 5 piedras o bien hasta 10, si sólo existen piedras pequeñas o guijarros, se hace el cepillado de la superficie superior de los sustratos, evitando así las superficies de erosión y sedimentación. Se limpia una superficie aproximada de 10 cm2 por piedra si se han tomado 10 piedras o 20 cm2 si se toman 5 piedras, para ello se utiliza un marco de madera con dichas medidas que sirve como cuadrante. En cualquier caso, la superficie total de muestreo será de unos 100 cm2 Si dominan la arena o limos, pero existe más de un 10% del total del sustrato que esté constituido por rocas o piedras, se escogen preferentemente las rocas o piedras como sustrato a muestrear. Si únicamente existen arenas, limos o plantas acuáticas, se recogen las muestras de aquellos que son característicos del punto de muestreo.
Macroinvertebrados bentónicos
Para la obtención de estos organismos se cuenta con 2 métodos:
1. Red Surber: se dispone la red Surber en las zonas de corriente en 7 sitios a lo largo de los 100 m de trayecto de muestreo. En cada sumergimiento de la red se hace un lavado de las rocas y se mueve el sustrato ubicado en el cuadrante. Posteriormente se pone en la bandeja plástica blanca todo lo que ha quedado en la malla, entonces se capturan los macroinvertebrados presentes, usando para ello pinzas entomológicas blandas y pinceles. Los organismos se depositan en tubos falco con alcohol al 70% para su conservación.
2. Manual: una persona hace un recorrido por las orillas del rio buscando diversos microhábitats y en ellos levanta las rocas presentes capturando los macroinvertebrados encontrados en ellas. Para ello se usa unas pinzas entomológicas de punta blanda y los organismos son depositados en tubos falco con alcohol al 70% para su conservación.
Peces
Para la obtención de peces se usa un equipo de electropesca con el cual se hace un recorrido por los 100 m del tramo de la estación de muestreo. Justo detrás del operario que lleva el equipo de electropesca se dispone un trasmallo para que los peces que no logran ser capturados por la nasa eléctrica sean detenidos por el trasmallo. Además, cuando el tramo del rio presenta algunos sitios de turbulencias o demasiada profundidad para realizar electtropesca se realiza pesca con caña de pescar usando hígado o masa de maíz como carnada. Los individuos capturados son identificados in-situ, y aquellos que no logran ser identificados se sacrifican con aceite de clavo y se disponen en bolsas plásticas con etanol al 70% para su identificación en laboratorio.
• Resultados de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos
Las estaciones con mejor estado de salud con relación al oxigeno están en la cuenca alta, aunque hay que resaltar que la estación Peñas Blancas presento valores similares a los encontrados en la cuenca baja. El valor más bajo para Porcentaje de oxígeno (%O) y Oxígeno Disuelto (OD) estuvo en la estación La Isla, mientras que en la estación Guaduales se observó una notable recuperación del oxígeno en el agua. (Figura 1).
Figura
Promedios de mediciones realizadas en las estaciones de muestreo de porcentaje de oxígeno y oxígeno disuelto.
En relación al pH se pudo observar fluctuaciones a lo largo de las estaciones siendo la estación EPSA la que presenta el pH más alto (pH=8,18) y la estación Guaduales con el más bajo (pH= 7,66). Aunque aparentemente el cambio no parece ser substancial es importante hacer una revisión de loa organismos encontrados, ya que algunas especies son más sensibles que otras a pequeños cambios en el pH. En el caso de la temperatura ésta aumentó conforme se registró desde la cuenca alta hacia la baja. Este comportamiento es normal debido a las temperaturas propias de las zonas debido a la altitud.
1.La Conductividad Electrica, los Sólidos Totales Disueltos (TDS) y la Salinidad mostraron un aumento conforme se va de la cueca alta a la baja. Debido a la relación directa entre estos 3 parámetros se puede observar un comportamiento similar de las curvas. Es de notar el drástico cambio en estos parámetros en la cuenca baja indisolublemente relacionado a las cargas contaminantes adicionadas en la zona urbana de Cali.
En cuanto a los compuestos analizados que ofrecen información sobre la disposición de nutrientes en el agua, principalmente los fosfatos resulto peculiar una cantidad muy por encima
Figura 2. Promedios de mediciones realizadas en las estaciones de muestreo de temperatura y pH.
Figura 3. Promedios de mediciones realizadas en las estaciones de muestreo de conductividad eléctrica, solidos totales disueltos y salinidad.
del promedio general en la estación Felidia (fosfatos= 15,95), lo cual se espera confrontar con los ensamblajes de los organismos estudiados, particularmente con las diatomeas epilíticas. Además, sobresale el comportamiento opuesto entre fosfatos y nitratos, el primero disminuyendo conforme se avanza de la cuenca alta a la baja, mientras que el segundo haciendo todo lo contrario (Figura 4).
Figura 4. Promedios de mediciones realizadas en las estaciones de muestreo de parámetros químicos: Amonio, Nitritos, Nitratos y Fosfatos. Para la revisión del estado del agua en cuanto a contaminación fecal se han realizado pruebas de coliformes fecales en cada estación. Se observó un aumento conforme se avanza desde la cuenca baja hacia la alta, sin embargo, en la cuenca alta se observa diferencias entre el Rio Felidia y el Rio Pichindé, este último resulto sin coliformes fecales, mientras que el primero si mostró presencia incluso desde un punto mucho más río arriba como Peñas Blancas denotando vertimientos fecales humanos desde este tributario del Río Cali.
Figura 5. Mediciones del parámetro microbiológico: Coliformes Fecales en las estaciones de muestreo.
• Primeros resultados: identificación de organismos bioindicadores
Macroinvertebrados bentónicos
Hasta el momento se ha logrado la identificación hasta el taxón familia de los individuos colectados en 3 estaciones de muestreo: Pichindé, Felidia y peñas Blancas, con un total de 10 ordenes, 30 familias y 554 individuos. Sobresalen principalmente la presencia de familias como los efemerópteros: Beatidae, Leptophlebdae, los tricopteros: Hydropsichidae, los plecópteros: Perlidae y los coleópteros: Haliplidae. Cada estación de muestreo ha mostrado tener ciertas familias particulares sobre las cuales es necesario indagar su potencial bioindicador, por ejemplo, en la estación Pichindé se encontraron solo 2 familias de dípteros lo cual puede ser indicador de una mejor calidad del agua respecto a la eutrificación.
Tabla 1.
Por el momento se ha capturado un total de 115 indiviudos pertenecientes a 10 especies y 5 géneros. Aunque es necesario repetir la pesca para las estaciones La Isla y Guaduales ya que el esfuerzo de muestreo en estas estaciones es bastante menor debido a fallas en el equipo de electropesca, hay ciertos patrones que pueden ser observados. La presencia única del genero Astroblepus en la cuenca alta, incluso alcanzando zonas de altitudes como la de la estación EPSA (Figura 7). La tolerancia de Chaetostoma leucomelas (Figura 6) y las especies del genero Trichomycterus a condiciones tan disimiles como las presentadas en la estación EPSA y la estación La Isla y la aparente preferencia de Poecilia caucana por zonas de alta perturbación urbana como las presentadas en la estación Guaduales.
Figura 6. Estaciones de muestreo mostrando cada una de las especies encontradas con su respectiva abundancia relativa.
Figura 7. Estaciones de muestreo mostrando cada una de los géneros encontrados con su respectiva abundancia relativa.