Resumen: Las lagunas en la Amazonia están siendo impactadas por las actividades agrícolas y la información sobre sus sedimentos es escasa; por lo que el objetivo del estudio fue determinar las características físico-químicas de los sedimentos del humedal Laguna Bella, lo que contribuirá al conocimiento de su calidad ambiental. Así, mediante técnicas estandarizadas se analizaron los sedimentos colectados en seis puntos de muestreo. Los resultados muestran los valores de la densidad, conductividad, pH, materia orgánica, N, P, Pb, Cu, Fe, Mn, Zn y K, los que se compararon con cinco normas internacionales. Considerando la norma Ontario, la materia orgánica es menor al Nivel de efecto severo, N está entre el Nivel de efecto más bajo y severo, mientras que P es inferior a la concentración de Nivel de efecto más bajo; Pb está a un nivel moderadamente contaminado, según la norma USEPA, pero supera a la norma NOAA. El Cu superó el nivel máximo permisible de la norma NOAA; Fe supera el nivel máximo permisible por las normas USEPA, Ontario y NOAA; Mn supera el nivel máximo permisible de las normas NOAA y Zn supera la norma NOAA. Se concluye que, la densidad de los sedimentos es uniforme, el pH ligeramente alcalino, la salinidad es despreciable y la concentración de metales como el Fe > Mn > Zn > Pb > Cu, superan la normatividad internacional e indica el deterioro de la calidad ambiental del humedal.
Palabras clave:humedalhumedal,meandromeandro,sedimentossedimentos,AmazoniaAmazonia,metalesmetales,contaminantescontaminantes.
Abstract: The lagoons in the Amazon are being impacted by agricultural activities and the information about their sediments is scarce; therefore, the objective of the study was to determine the physicochemical characteristics of the sediments of the Laguna Bella, wetland which will contribute to the knowledge of its environmental quality. Thus, using standardized techniques, sediments collected at six sampling points were analyzed. The results show the values of density, organic matter, conductivity, pH, organic matter, N, P, Pb, Cu, Fe, Mn, Zn and K, which were compared with five international standards. Considering the Ontario standard, organic matter is below the severe effect level; N is between the lowest and most severe effect level, while P is below the lowest effect level concentration; Pb is at a moderately contaminated level, according to the USEPA standard, but exceeds the NOAA standard. Cu exceeded the maximum permissible level of the NOAA standard; Fe exceeds the maximum permissible level of USEPA, Ontario, and NOAA standards; Mn exceeds the maximum allowable level of NOAA standards, and Zn exceeds the NOAA standard. It is concluded that the density of the sediments is uniform, the pH is slightly alkaline, the salinity is negligible, and the concentration of metals, such as Fe > Mn > Zn > Pb > Cu, exceeds international standards and indicates the deterioration of the environmental quality of the wetland.
Keywords: wetland, meander, sediments, Amazon, metals, pollutants.
Artículo original
CARACTERIZACIÓN FÍSICO-QUÍMICA DE LOS SEDIMENTOS DEL HUMEDAL LAGUNA BELLA EN LA SELVA DE HUÁNUCO, PERÚ
PHYSICOCHEMICAL CHARACTERIZATION OF THE SEDIMENTS OF THE LAGUNA BELLA WETLAND IN THE JUNGLE OF HUÁNUCO, PERU
Universidad Nacional Agraria La Molina
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Recepción: 30 Abril 2021
Aprobación: 14 Septiembre 2021
Los sedimentos de los lagos constituyen archivos de procesos ambientales (Poerschmann et al., 2017) y los indicadores físicos, químicos y biológicos que se preservan en los sedimentos lacustres proporcionan información sobre eventos pasados y el efecto de los mismos en el sistema lacustre (Cuña, 2018); lo que permite inferir la distribución espacial de algunos contaminantes, la estructura de poblaciones bacterianas y bentónicas, fitolitos, metales pesados y otros componentes que son estudiados por la paleolimnología (Arias & Ramírez, 2009).
Los sedimentos, al ser muy sensibles a los cambios en el ambiente, retienen evidencia de procesos de deposición de materiales derivados de factores exógenos como el clima, la erosión, la meteorización y la evolución de la flora y fauna; y endógenas como la tectónica, la actividad volcánica, las fluctuaciones geomagnéticas y otros (Herrera, 2011; Xu et al., 2017); asimismo, los depósitos de sedimentos en los lagos funcionan bien sea como fuente o como reserva de muchos de los nutrientes (Ramírez & Noreña, 2004), por lo que sus estudios deben ser incluidos en la caracterización de los sedimentos de humedales.
Los parámetros característicos que se analizan con mayor frecuencia en los sedimentos son pH, conductividad eléctrica, materia orgánica, N, P, K, Na, Ca, Cu, Mn, Zn y metales como el As, Cd, Cr, Hg y Pb, que son indicadores de contaminación conforme lo indican González et al. (2018), Santana (2020) y Villalba (2020).
En ese sentido, el humedal Laguna Bella, localizado en la selva de Huánuco, Perú, es parte de los humedales distribuidos en la región Amazónica. Presenta variedad de recursos bióticos y potencial turístico; sin embargo, está siendo afectada por diversos tensores ambientales (Castillo, 2018), principalmente por la intensa actividad agrícola de la zona, sin disponer de información sobre la calidad de sus sedimentos. En ese sentido, el presente estudio tuvo por objetivo caracterizar las propiedades físico-químicas de los sedimentos del humedal Laguna Bella, lo que contribuirá al conocimiento de su calidad ambiental.
El humedal Laguna Bella es un cuerpo de agua somero y geomorfológicamente es un meandro abandonado, conocido localmente como “tipishca”, que se formó cuando el río Huallaga cortó el cuello del meandro acortando su curso, lo que hizo que el antiguo canal quede rápidamente bloqueado y luego quede separado del cauce, conforme lo explica Luque (2018).
El humedal se localiza a un kilómetro del río Huallaga y en sus alrededores presenta vegetación secundaria y cultivos agrícolas y le corresponde las siguientes coordenadas UTM: Este 352312 y Norte 9064722. Políticamente pertenece al Centro Poblado Paraíso, Distrito de Cholón, Provincia de Marañón, Región Huánuco, Perú. El humedal posee 1.24 ha, con perímetro de 2 348.76 m y a una elevación de 503 msnm. Presenta los siguientes datos climáticos medios anuales: temperatura mínima de 21.0 °C, temperatura máxima de 29.7 °C y precipitación de 2 574.8 mm (GOREHCO, 2016).
Utilizando una lancha se definieron seis puntos de muestreo, los que se muestran en la Figura 1, así como las respectivas profundidades. Los muestreos se realizaron en noviembre de 2016.
Figura 1
Puntos de muestreo en humedal Laguna Bella (16/11/ 2016)
Las muestras de sedimentos se colectaron según Andreu & Camacho (2002) y lo recolectado (3 Kg aproximadamente) se depositó en recipientes de plástico con tapa hermética, se preservaron con hielo embolsado dentro de una caja de Tecnopor y luego fueron trasladados al Laboratorio de Química de la Universidad Nacional Agraria de la Selva, donde se almacenaron bajo refrigeración a 4 °C.
Los procedimientos para el análisis físico-químico de los sedimentos se resumen en la Tabla 1.
Métodos analíticos empleados en los análisis físicos y químicos de las muestras de sedimentos
Los métodos analíticos empleados para determinar el contenido de elementos metálicos se indican en la Tabla 2.
Métodos analíticos empleados en la determinación de elementos metálicos en sedimentos
Asimismo, al no contar el Perú con Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para contenido de metales en sedimentos, se consideraron normas ambientales de Canadá, México y Estados Unidos, los que se resumen en la Tabla 3.
Referencia para límites permisibles para metales en sedimentos establecidos por normas ambientales de EEUU, México y Canadá (en mg/Kg)
Los resultados del análisis físico-químico de los sedimentos de los puntos de muestreo (P.) se presentan en la Tabla 4. Según ésta, el mayor contenido de humedad promedio se obtuvo en el P. (67.43%), mientras que el menor se determinó en el P. (59.70%); el mayor porcentaje de materia orgánica se encontró en el P. (12.05%) y el menor en el P. (11.26%). Respecto al pH, los valores son bastante homogéneos. El mayor valor se obtuvo en el P. (7.98) y el menor en el P. (7.67). La conductividad eléctrica de los sedimentos osciló entre 188.14 y 269.72 µS/cm. La mayor densidad promedio se observó en el P., con un valor de 2.65 g/cm., mientras que el menor promedio se obtuvo en el P., con una media de 2.45 g/cm.. El mayor contenido promedio de N se obtuvo en el P., con un valor de 0.282%, mientras que el menor promedio se obtuvo en el P., con una media de 0.204%. El mayor contenido promedio de P se obtuvo en el P., con un valor de 48.455%, mientras que el menor valor promedio se obtuvo en el P., con una media de 25.081%.
Composición físico-química de los sedimentos del humedal Laguna Bella
Los valores del contenido de elementos metálicos se muestran en el Tabla 5. Según ésta, el mayor contenido de Pb promedio se encontró en el P. (63.54 mg/Kg), mientras que el menor en el P. con 56.85 mg/Kg. La mayor concentración promedio de Cu se encontró en el P., con 35.71 mg/Kg, mientras que la menor concentración se determinó en el P. (34.60 mg/Kg). La mayor concentración de Fe se encontró en el P. (44 759.46 mg/Kg) y la menor concentración en el P. (34 900.58 mg/Kg). El mayor contenido de Mn se obtuvo en el P. (918.29 mg/Kg), mientras que el menor contenido en el P. (678.74 mg/Kg). La mayor concentración promedio de Zn se obtuvo en el P. (86.14 mg/Kg), mientras que la menor se obtuvo en el P., con 69.43 mg/Kg. Asimismo, el mayor contenido de K se determinó en el P. (5 190.82 mg/Kg), mientras que el menor contenido se encontró en el P. (2 326.73 mg/Kg).
Contenido de elementos metálicos en los sedimentos del humedal Laguna Bella
El porcentaje de humedad promedio total (63.28%) que se muestra en la Tabla 4 es ligeramente superior a lo reportado para la laguna Limoncocha-Ecuador (60.96%) determinado por Ordoñez (2013).
El contenido de materia orgánica (MO) promedio, indicado en la Tabla 4 (11.77%), es superior a lo encontrado por De La Mora-Orozco et al. (2018) en los sedimentos de una presa (9.61%) y muy superior al valor encontrado en sedimentos de la laguna “La Zacatecana” en México que, según Covarrubias et al. (2018), está en el rango de 4.3 - 1.2% . Las fuentes de materia orgánica sedimentaria pueden dividirse en endógenas y exógenas. La primera proviene principalmente de bacterias lacustres, algas, plantas acuáticas y otros grandes organismos acuáticos, y la segunda proviene principalmente de plantas terrestres de alto grado y de actividades humanas (Xu et al., 2017).
Los valores de pH, mostrados en la Tabla 4, se ubican en el rango de neutros y medianamente alcalinos (6.6 hasta 8.5), de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2000 (Secretaria de Gobernación, 2002), De La Mora-Orozco et al. (2018) y Covarrubias et al. (2018).
La conductividad eléctrica osciló entre 188.14 y 269.72 µS/cm, valores que corresponden a efectos despreciables de salinidad, según la Norma Oficial Mexicana NOM-021 RECNAT-2000 (Secretaria de Gobernación, 2002). De igual manera, son muy inferiores a los valores determinados por De La Mora-Orozco et al. (2018), que reportaron 2 100 µS/cm.
Los sedimentos del humedal Laguna Bella, considerados en la Tabla 4, presentan una densidad media de 2.57 g/cm., que es menor a lo determinado por Carbajal et al. (2018) para la laguna del Golfo de California (2.65 g/cm.).
La concentración total promedio de N en los sedimentos del humedal Laguna Bella (0.22%), indicado en la Tabla 4, está comprendida entre el Nivel de efecto más bajo (0.055%) y el Nivel de efecto severo (0.480%) estipulado por la norma de Ontario (Persaud et al., 1993). Es muy inferior a la concentración media de N total para Bahía Oriental del Lago Lácar-Argentina (3.91%) reportado por Temporetti et al. (2014) pero mayor a lo determinado por Liu et al. (2021) en el lago Balkhash (0.16%) y Ji et al. (2019) para el lago Baiyangdian (0.000216%), ambos en Asia.
La concentración total promedio de P en los sedimentos del humedal Laguna Bella (35.42 ppm) reportada en la Tabla 4, es aproximadamente 17 veces menor para el Nivel de efecto más bajo (600 ppm) estipulado por la norma Ontario (Persaud et al., 1993) e inferior al rango 900 - 380 mg/Kg reportado por Varol (2020) para la presa Keban en Turquía, pero mayor al valor registrado para el lago Baiyangdian (0.72 mg/Kg) por Ji et al. (2019) y De La Mora-Orozco et al. (2018) que reportaron 27.10 mg/Kg para un ecosistema lacustre.
La concentración promedio de Pb (59.78 mg/Kg), mostrado en la Tabla 5, se encuentra en el rango de moderadamente contaminado (40 - 60 mg/Kg), según USEPA (1993), pero es inferior a lo estipulado por la SEMARNAT (2007) (Tabla 3); y de acuerdo a la guía de calidad ambiental canadiense para sedimentos (CCME, 2001), las concentraciones de Pb se ubican en el rango de la Guía provisional de sedimento (ISQG) (35 mg/Kg) y el Nivel de efecto probable (PEL) (91.3 mg/Kg). Con referencia a la norma NOAA (NOAA, 2008), es aproximadamente 3.5 veces superiores (4 - 17 mg/Kg) y, según la norma Ontario (Persau et al., 1993), está entre el Nivel de efecto más bajo (LEL) y el Nivel de efecto severo (SEL), (31–250 mg/Kg, respectivamente).
Asimismo, la concentración de Pb en el presente estudio, fue superior a lo encontrado por Ji et al. (2019) en el lago Baiyangdian en China (44.16 mg/Kg), pero inferior a los registrado por Babcsányi et al. (2020) que indica un rango de 62 - 72 mg/Kg para sedimentos de meandros abandonados en el valle del rio Tisza, Hungría.
Según los estándares establecidos para sedimentos por las normas indicadas en la Tabla 3, la concentración de Cu encontrada en los sedimentos del humedal Laguna Bella (35.24 mg/Kg) indica que están catalogados como de contaminación moderada según la USEPA (1993) (25-50 mg/Kg), similar al nivel de ISQG que indica el valor de 35.7 mg/Kg según CCME (2001), pero superior a lo estipulado por la NOAA (2008), y está entre el Nivel de efecto más bajo y Nivel de efecto severo según la norma Ontario (Persaud et al., 1993), (16-110 mg/Kg).
Además, las concentraciones de Cu encontradas en el presente estudio son mayores a los deLaguna de Bustillos, en Chihuahua, México (3.5 mg/Kg) según Rubio-Arias et al. (2018), pero menor a loindicado por Ji et al. (2019) lago Baiyangdian en China (39.20 mg/Kg) . Babcsányi et al. (2020) que reporta un rango de 58- 82 mg/Kg.
Los sedimentos del humedal en estudio (Tabla 5) tienen un nivel alto de Fe (40 430.57 mg/Kg) debido a la intensa meteorización de los suelos de selva que son suelos ácidos muy ricos en óxidos e hidróxidos de Fe y Mn, por el intenso lavaje de las aguas de lluvia, y superan a la norma USEPA-823-B93-001 indicada en USEPA (1993) (> 25 000 mg/Kg), presentan una concentración promedio muy superior a lo estipulado por la norma NOAA (9 900 – 18 000 mg/Kg) (NOAA, 2008), y muy similar a la concentración del Nivel de efecto severo de la norma Ontario (Persaud et al., 1993).
Igualmente, los valores del Fe considerados en la Tabla 5, presentaron concentraciones muy superiores a lo reportado Rubio-Arias et al. (2018) para la Laguna de Bustillos, Chihuahua, México (rango: 3 174 – 3 315 mg/Kg) y Portz et al. (2020) para la laguna Mallorquin en Barranquilla, Colombia (14 269.8 – 11 993.9 mg/Kg).
Las concentraciones de Mn en los sedimentos promedio (839.10 mg/Kg), indicadas en la Tabla 5, superaron al doble de la concentración estipulada por la norma NOAA (400 mg/Kg) (NOAA, 2008), pero se encuentran entre el Nivel de efecto más bajo y el Nivel de efecto severo (460 – 1 100 mg/Kg) de la norma Ontario (Persaud et al., 1993). Del mismo modo, es superior a lo reportado por Cabrera (2018) en el lago Limoncocha, Ecuador (218 mg/Kg) y Ji et al. (2019) que encontró 506.46 mg/Kg en el lago Baiyangdian.
Los sedimentos del humedal Laguna Bella (Tabla 5) presentan una nula contaminación con Zn (79.2 mg/Kg), según USEPA (1993), indicado en la Tabla 3; son inferiores a lo indicado por la ISQG (123 mg/Kg), según CCME (2001). Así mismo, es inferior al Nivel de efecto más bajo estipulado por la norma Ontario (Persaud et al., 1993), cuyo valor es de 120 mg/Kg; sin embargo, es muy superior a lo estipulado en la norma NOAA (7-38 mg/Kg) (NOAA, 2008). Y comparando con resultados de estudios similares de Zn, mostrados en la Tabla 5, el humedal Laguna Bella presentó una concentración menor a lo determinado por Babcsányi et al. (2020) que reportaron un rango de 290 - 215 mg/Kg, pero mayor a lo reportado por Cabrera (2018) en el lago Limoncocha, Ecuador (29.3 mg/Kg) y Moreno et al. (2018) para el lago Titicaca (9.19 - 6.35 mg/Kg).
La concentración de K (4 052.64 mg/Kg) en los sedimentos del humedal Laguna Bella (Tabla 5) superó a lo reportado por Tendaupenyu & Magadza (2019) en el Lake Chivero, Zimbabwe (2 511.32 mg/Kg) y lo encontrado por De La Mora-Orozco (2018) en los sedimentos de la presa La Vegas en Jalisco, México (731.58 mg/Kg).
La densidad de los sedimentos es uniforme en todos los puntos de muestreo, el valor del pH está en el rango de ligeramente alcalino y el valor de la conductividad tiene efecto despreciable de salinidad.
El contenido de materia orgánica es menor al Nivel de Efecto Severo estipulado por la norma Ontario.
Las características químicas de los sedimentos del humedal Laguna Bella indican el deterioro de su calidad ambiental al presentar valores de Fe que superan los límites permisibles de las normas USEPA, Ontario y NOAA, y de Pb, Cu, Zn y Mn a la norma NOAA.
Figura 1
Puntos de muestreo en humedal Laguna Bella (16/11/ 2016)
Métodos analíticos empleados en los análisis físicos y químicos de las muestras de sedimentos
Métodos analíticos empleados en la determinación de elementos metálicos en sedimentos
Referencia para límites permisibles para metales en sedimentos establecidos por normas ambientales de EEUU, México y Canadá (en mg/Kg)
Composición físico-química de los sedimentos del humedal Laguna Bella
Contenido de elementos metálicos en los sedimentos del humedal Laguna Bella
