Indice atitlã n 2009
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Este informe presenta los resultados de un estudio sobre la contaminación ecotóxica en el agua y organismos acuáticos del Lago de Atitlán en Guatemala. Se midieron parámetros fisicoquímicos como pH, temperatura y nutrientes en 11 sitios de muestreo. Se encontraron altos niveles de nitrógeno y fósforo que indican eutrofización. También se midieron metales como plomo, cadmio y cobre en plantas y sedimentos, hallando niveles por encima de los límites permisibles
Indice atitlã n 2009
- 1. i Universidad de San Carlos de Guatemala Dirección General de Investigación INFORME FINAL 2009 Programa Universitario de Investigación en Recursos Naturales y Ambiente Estudio de contaminantes ecotóxicos en agua y organismos acuáticos del Lago de Atitlán. Integrantes del equipo de Investigación Licda. Bessie Evelyn Oliva Hernández (Coordinadora) Dr. Juan Francisco Pérez Sabino (Investigador) Licda. Marta María Del Cid Mendizábal (Investigadora) Licda. Isabel Gaitán (Investigadora) Br. Balmore Salvador Valladares Jovel (Auxiliar de Invvestigación II) Br. Francisco José Martínez Castellanos (Auxiliar de Investigación I) Br. Elisandra Hernández Hernández (Auxiliar de Investigación I) Guatemala, 08 de Enero de 2010 Instituciones participantes y co-financiantes Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala Autoridad para el Manejo Sustentable de la Cuenca del Lago de Atitlán y su Entorno – AMSCLAE-
- 2. ii Índice General Número Contenido Página Índice ii Resumen viii I Introducción 1 II Antecedentes 2 II.1 Estudios realizados en el lago de Atitlán 2 II.2 Procesos de Bioacumulación 3 II.2.1 Estimación de la Bioconcentración 4 II.2.2 Modelos de equilibrio 4 II.2.3 Modelos cinéticos 5 II.3 Metales tóxicos bioacumulables 5 II.3.1 Cadmio 6 II.3.2 Plomo 7 II.3.3 Cobre 8 II.3.4 Zinc 10 II.4 Estudios relacionados con la investigación propuesta 11 II.5 Procesos de Eutrofización 12 II.6 Parámetros de calidad de agua y su importancia 12 II.6.1 Nitrógeno total 12 II.6.2 Nitrógeno de amonio 12 II.6.3 Nitrógeno de nitrato y nitrógeno de nitrito 12 II.6.4 Fósforo total 13 II.6.5 Fósforo de ortofosfato 13 II.6.6 Sólidos sedimentables 13 II.6.7 Sólidos totales 13 II.6.8 Sólidos disueltos 13 II.6.9 Sólidos suspendidos 14 II.6.10 Potencial de hidrógeno 14 II.6.11 Oxígeno disuelto 14 II.6.12 Fitoplancton 14 II.6.13 Plantas acuáticas 15 II.6.13.1 Potamogeton pectinatus (pasto de agua) 15 II.6.13.2 Potamogeton illinoensis 15 II.6.13.3 Typha dominguensis (tul) 15 II.6.13.4 Eichornia crassipes (ninfa, jacinto de agua, camalote) 16 II.6.13.5 Egeria densa, Elodea (peste de agua, luchecillo) 17 II.6.13.6 Utricularia gibba 18 II.6.14 Peces 19 II.6.14.1 Lepomis Macrochirus (Bluegill, perca, pez blanquiazul, mojarra verde, pez sol) 19 II.6.14.2 Micropterus salmoides (Lobina negra, black bass o large- mouth black bass). 20 II.6.14.3 Pomoxis nigromaculatus (Black Crappie, Capri). 21 III Justificación 23
- 3. iii IV Objetivos 24 IV.1 Objetivo General 24 IV.2 Objetivos Específicos 24 V Metodología 25 V.1 Selección de los puntos de muestreo 25 V.2 Toma y transporte de muestras 26 V.3 Determinación de parámetros fisicoquímicos 26 V.3.1 Mediciones de campo 26 V.3.2 Mediciones en el laboratorio 26 V.3.3 Identificación de fitoplancton 26 V.3.4 Educación Ambiental 27 V.3.5 Diseño 27 V.3.6 Coherencia 28 V.3.7 Análisis de la información 28 VI Presentación de Resultados 30 VI.1 Parámetros de campo 30 VI.2 Sólidos 35 VI.3 Nutrientes (Especies de nitrógeno y fósforo) 37 VI.4 Sulfatos 40 VI.5 Metales 41 VI.6 Microbiológicos 44 VII Discusión 48 VII.1 Parámetros de campo 48 VII.1.1 Potencial de Hidrógeno (pH) 48 VII.1.2 Temperatura 48 VII.1.3 Conductividad 49 VII.1.4 Oxígeno Disuelto 49 VII.1.5 Penetración de la luz 49 VII.1.6 Color aparente 50 VII.1.7 Salinidad 50 VII.1.8 Sólidos 51 VII.2 Niveles de nutrientes y situación de la contaminación en el lago de Atitlán 52 VII.2.1 Niveles de nitrógeno 52 VII.2.1.1 Nitrógeno de nitritos y de nitratos 53 VII.2.1.2 Nitrógeno de amonio 54 VII.2.1.3 Nitrógeno total 54 VII.2.2 Compuestos de fósforo 55 VII.2.2.1 Relación Nitrógeno-Fósforo y estado trófico del lago 56 VII.3 Sulfatos 57 VII.4 Metales 57 VII.4.1 Metales en plantas acuáticas 57 VII.4.2 Análisis de Arsénico en cianobacterias 59 VII.4.3 Análisis de metales en sedimentos 59 VII.5 Microbiológia del lago de Atitán 60
- 4. iv VII.5.1 Análisis microbiológico del agua del lago de Atitlán 60 VII.5.2 Fitoplancton 61 VIII Conclusiones 64 IX Recomendaciones 65 X Bibliografía 66 XI Anexos 72 Índice de Ilustraciones Número Contenido Página 1 Figura 1. Potamogeton illinoensis presente en el lago de Atitlán 15 2 Figura 2. Thypa dominguensis (Tul) presente en las orillas del lago de Atilán. 16 3 Figura 3. Eichornia crassippes (ninfa, Jacinto de agua, camalote). 17 4 Figura 4. Egeria densa, Elodea, Elodea canadensis (Luchecillo, peste de agua). 17 5 Figura 5. Utricularia gibba (nata), presente en Santiago Atitlán. 19 6 Figura 6. Lepomis Macrochirus (Bluegill, perca, pez branquieazul, mojarra verde, pez sol). 20 7 Figura 7. Micropterus salmoides (Lobina negra, black bass o large- mouth black bass). 21 8 Figura 6. Mapa de sitios de muestreo en el lago de Atitlán 25 9 Figura 9. Determinación de Potencial de Hidrógeno, en unidades de pH, medido en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 72 10 Figura 10. Determinación de temperatura, en grados Celsius, medida en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 72 11 Figura 11. Determinación de la conductividad del agua en muestras colectadas en el lago de Atitlán, durante el 2009, en 11 sitios de muestreo. 73 12 Figura 12. Determinación del porcentaje de oxígeno disuelto, %, medido en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 73 13 Figura 13. Determinación de oxígeno disuelto, en mg/L, medido en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 74 14 Figura 14. Determinación de penetración de la luz en la columna de agua, medida como visibilidad en metros, en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 74 Índice de Cuadros Número Contenido Página 1 Cuadro 1. Georeferencia de los sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 30
- 5. v 2 Cuadro 2. Determinación del Potencial de Hidrógeno, en unidades de pH, medido en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 31 3 Cuadro 3. Determinación de temperatura del agua, (en grados Celsius) medida en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 31 4 Cuadro 4. Determinación de conductividad, en micro Siemens por centímetro (uS/cm), medida en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 32 5 Cuadro 5. Determinación de oxígeno disuelto, en porcentaje, %, medido en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 32 6 Cuadro 6. Determinación de oxígeno disuelto, en miligramos por litro, mg/L, medido en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 33 7 Cuadro 7. Determinación de la penetración de la luz en la columna de agua, medida como visibilidad en metros, en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 33 8 Cuadro 8. Determinación del color aparente del agua en presencia de luz, medido en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 34 9 Cuadro 9. Determinación de la salinidad, en mg/L, medida en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 34 10 Cuadro 10. Determinación de los sólidos totales disueltos, en mg/L, medidos en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 35 11 Cuadro 11. Determinación de sólidos totales disueltos, medidos en 11 sitos de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 35 12 Cuadro 12. Determinación de los sólidos suspendidos, en mg/L, medidos en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 36 13 Cuadro 13. Determinación de los sólidos totales, en mg/L, medidos en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 36 14 Cuadro 14. Determinación de nitrógeno de nitritos, medida en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán. 37 15 Cuadro 15. Determinación de nitrógeno de nitratos, en mg/L, medidos en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán, durante el 2009. 37 16 Cuadro 16. Determinación de nitrógeno de amonio, en mg/L, medido en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicados en el lago de Atitlán, durante el 2009. 38 17 Cuadro 17. Determinación de nitrógeno total, en mg/L, medido en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicados en el lago de Atitlàn, durante el 2009. 38 18 Cuadro 18. Determinación de fósforo de ortofosfatos, medido en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicados en el lago de Atitlán, durante el 2009. 39 19 Cuadro 19. Determinación de la relación nitrógeno fósforo, medido 39
- 6. vi en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán, durante el 2009. 20 Cuadro 20. Determinación de la relación nitrógeno fósforo, medido en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán, durante el 2009. 40 21 Cuadro 21. Determinación de sulfatos, en mg/L, medidos en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán, durante el 2009. 40 22 Cuadro 22. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As) en muestras de planta, Potamogeton pectinatus, colectada en el lago de Atitlán, durante el 2009. 41 23 Cuadro 23. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As), en µg/g en peso seco, en muestras de planta, Egeria densa, colectada en el lago de Atitlán, durante el 2009. 41 24 Cuadro 24. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As), en µg/g en peso seco, en muestras de planta, Eichornia crassipes, colectada en el lago de Atitlán, durante el 2009. 41 25 Cuadro 25. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As), en µg/g en peso seco, en muestras de planta, Hydrilla sp., colectada en el lago de Atitlán, durante el 2009. 42 26 Cuadro 26. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As), en µg/g en peso seco, en muestras de planta, Thypa dominguensis, colectada en el lago de Atitlán, durante el 2009. 42 27 Cuadro 27. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As), en µg/g en peso seco, en muestras de planta, Utricularia gilbba, colectada en el lago de Atitlán, durante el 2009. 43 28 Cuadro 28. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As), en µg/g en peso seco, en muestras de cianobacteria Lyngbia , colectada en el lago de Atitlán, durante el 2009. 43 29 Cuadro 29. Determinación de metales (Pb, Cd, Cu, Zn y As), en µg/g en peso seco, en muestras de sedimento, colectado en San Juan la Laguna, sitio ubicado en el lago de Atitlán, durante el 2009. 43 30 Cuadro 30. Determinación de parámetros microbiológicos en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicadas en el lago de Atitlán, durante el 2009. 44 31 Cuadro 31. Determinación de parámetros microbiológicos en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicadas en el lago de Atitlán, durante el mes de julio de 2009. 44 32 Cuadro 32. Determinación de parámetros microbiológicos en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicadas en el lago de Atitlán, durante el mes de agosto de 2009. 45 33 Cuadro 33. Determinación de parámetros microbiológicos en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicadas en el lago de Atitlán, el 7 de octubre de 2009. 45 34 Cuadro 34. Determinación de parámetros microbiológicos en muestras de agua colectadas en 11 sitios de muestreo, ubicadas en 46
- 7. vii el lago de Atitlán, el 27 de octubre de 2009. 35 Cuadro 35. Géneros de fitoplancton encontrados en muestras de agua colectadas en 5 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán, el 7 de octubre de 2009. 46 36 Cuadro 36. Géneros de fitoplancton encontrados en muestras de agua colectadas en 5 sitios de muestreo ubicados en el lago de Atitlán, el 27 de octubre de 2009. 47
- 8. viii Resumen El Lago Atitlán, de 100 km2 y localizado en el departamento de Sololá, ha sido clasificado como oligotrófico en estudios previos, sin embargo en este estudio fueron encontrados niveles de nitrógeno total de hasta 0.28 mg/L y de fósforo total de hasta 0.21 mg/L que corresponden a incrementos de más de diez veces en los niveles encontrados en la década de los setentas. Este incremento en los niveles de contaminación se ha debido a la descarga directa de aguas residuales, la deforestación, el uso inadecuado de fertilizantes y al paso de la tormenta tropical Stan en 2005. En este estudio se analizaron los niveles de los principales parámetros fisicoquímicos y nutrientes (especies de nitrógeno y fósforo), en cuatro muestreos realizados durante los meses de marzo, julio, agosto y octubre de 2009, con la colaboración de la Autoridad para el Manejo Sustentable de la Cuenca del Lago de Atitlán y su Entorno (AMSCLAE). En el estudio fueron analizados lo niveles de diferentes metales tóxicos en sedimentos, y organismos acuáticos del Lago de Atitlán. Los metales Zn, Cd, Pb, Cu y As fueron determinados por voltamperometría en peces, principalmente individuos de Lecomis macrochirus, plantas acuáticas (Thypa dominguensis, Eichornia crassipes, Utricularia gilbba, y Potomogeton pectinatus) y fitoplancton, encontrándose que existe bioacumulación. Por otra parte, los elevados niveles de contaminación bacteriológica encontrados en todos los sitios de muestreo indican que el agua del Lago de Atitlán no es apta para el consumo humano. Desde 2008 han ocurrido florecimientos de cianobacterias, constituido principalmente por Lyngbya sp. de la cual aún son necesarios estudios para determinar si produce cianotoxinas. La floración de cianobacterias se produjo nuevamente en octubre de 2009, obteniéndose resultados durante dicho mes. Se encontró que la cianobacteria limita la transparencia en el lago, además de que se encontró As en las tres muestras analizadas, correspondientes a tres diferentes sitios de muestreo. Se han planteado diferentes propuestas para remediar el problema del florecimiento de la cianobacteria, como la instalación de plantas de tratamiento y el cambio de las prácticas agrícolas, en vista que el turismo, principal actividad económica en la cuenca, se ha visto afectado. De esta forma se recomienda que se realice un monitoreo con una frecuencia trimestral como mínimo e incluir el análisis de cianotoxinas, para evaluar el riesgo para la población humana y la ecología del lago.