1. CARACTERIZACION FISICOQUIMICA - cortolima.gov.co · solubilidad y viceversa. Un cuerpo de agua...
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STA DE ABREVIATURAS
RLC Río Lagunilla desembocadura en el Magdalena QJ Quebrada la Joya vereda Chorrillo AL Acueducto Líbano Bocatoma
RAP Río Azufrado Paramo RLP Río Lagunilla Paramo Entrevalles AM Acueducto municipal Murillo QP Quebrada Peñones RV Río Vallecitos
RLP Río Lagunilla puente Líbano-Villahermosa AV Acueducto Villahermosa
QAB Quebrada Agua Bonita AC Acueducto Casabianca
RAPC Río Azufrado puente Villahermosa-Casabianca QE Quebrada La Esperanza QC Quebrada La Esperanza HL Hospital Líbano AC Acueducto Chorrillo RL Río Lagunillas Armero
APP Acueducto Palma Peñitas QV Quebrada Viví Alto Bledo RB Río Bledo RV Río vallecitos Desembocadura Lagunillas
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INTRODUCCIÓN El agua es uno de los recursos más importantes que posee la tierra, cubre las tres cuartas partes de la superficie terrestre en forma de pantanos, lagos, ríos, mares y océanos, la mayor proporción se encuentra en los mares, y el porcentaje restante en ecosistemas dulceacuícolas. El agua constituye entre el 50 al 90% de la masa de los seres vivos, es indispensable para el funcionamiento de la mayoría de los procesos biológicos existentes en el planeta y es el hábitat de una gran numero de organismos, desde los seres más simples unicelulares hasta los más complejos como los grandes vertebrados. La intensidad de los cambios en el ecosistema acuático está determinada por las características propias de estas dinámicas; por lo que se hace necesario el conocimiento de los procesos responsables del deterioro del recurso para determinar y caracterizar la medida en que estos influyen en la calidad del sistema evaluado (CORTOLIMA, 2000). Es de resaltar que los cambios en la calidad del agua y la contaminación de la misma se definen por las modificaciones físico-químicas y biológicas del recurso hídrico inducido por actividades socioeconómicas y naturales. Por este motivo es muy importante estudiar el agua y en especial la calidad de esta, por medio de diferentes herramientas particularmente a partir de análisis físicos, químicos y bacteriológicos (Roldán, 2003). Dada la importancia del Río Lagunillas para las poblaciones de los municipios de Murillo, Líbano, Villahermosa, Casablanca, Lérida y Ambalema, como abastecedor de agua para el consumo humano y para las diversas actividades agropecuarias, se realizó la caracterización de las aguas de la cuenca y sus tributarios para determinar el estado ecológico del ecosistema y la calidad de sus aguas a partir de la evaluación fisicoquímica y bacteriológica.
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1.1 OBJETIVOS 1.1.1 GENERAL Evaluar la calidad de las aguas de la cuenca del Río lagunillas por medio de la caracterización fisicoquímica y bacteriológica y el Índice General de Calidad de Aguas (ICA o WQI).de sus afluentes más importantes. 1.1.2 ESPECÍFICOS • Determinar el comportamiento espacial de los parámetros fisicoquímicos y
bacteriológicos evaluados en la cuenca del Río lagunillas. • Establecer comparación entre los resultados Físico-químicos y Bacteriológicos
del estudio con los valores permisibles establecidos por la legislación colombiana sobre la calidad del agua para propósitos de consumo humano y preservación de flora y fauna.
• Determinar la calidad de las aguas de la cuenca del Río lagunillas empleando
el Índice General de Calidad de Aguas (ICA o WQI).
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1.2 MARCO TEÓRICO 1.21 FACTORES FÍSICO QUÍMICOS Y BACTERÍOLÓGICOS DE LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS. Temperatura. La radiación solar determina la calidad y cantidad de luz y además afecta la temperatura del agua. En las zonas templadas la temperatura varia ampliamente por el cambio de estaciones, en las zonas tropicales se mantiene más o menos constante, se conserva siempre fría en las altas montañas y cálida al nivel del mar. Es decir que los organismos sometidos a cambios estaciónales soportan más los cambios de temperatura y sus ciclos de vida están acoplados a estos cambios. Las descargas de aguas a altas temperaturas pueden causar daños a la fauna y flora de las agua receptoras al intervenir con la reproducción de especies, incrementar el crecimiento de bacterias y otros organismos no alóctonos. La solubilidad del oxígeno en el agua esta afectada por la temperatura. Así, a mayor temperatura menor solubilidad y viceversa. Un cuerpo de agua puede aumentar la solubilidad en cerca de un 40% al bajar la temperatura de 25ºC a 0ºC; esto se debe a que el agua, las moléculas se unen mas, reteniendo por tanto, mayor cantidad de oxígeno. Un cuerpo de agua posee 14.6mg/L de oxigeno a 0ºC puede bajar su concentración a 6.4mg/L a 40ºC (Roldán, 2003). Para Faña (2002), la temperatura está determinada por la cantidad de energía calórica (ondas del infrarrojo que es absorbida por un cuerpo de agua, es el promedio de la velocidad media del movimiento de átomos, iones o moléculas en una sustancia o combinación de sustancias en un momento determinado. Oxígeno disuelto. El oxigeno disuelto es uno de los indicadores mas importantes de la calidad del agua. Los valores normales varían entre los 7.0 y 8.0 mg/L. La fuente principal del oxigeno es el aire, el cual se difunde rápidamente en el agua por la turbulencia en los ríos y por el viento en los lagos (Roldán, 2003). Porcentaje de Saturación de Oxígeno (% SAT O2). El Porcentaje de Saturación es la cantidad de Oxígeno Disuelto en la muestra de agua comparada con la cantidad máxima que podría estar presente a la misma temperatura. Por ejemplo, se dice que el agua está saturada en un 100% si contiene la cantidad máxima de Oxígeno a esa temperatura. Una muestra de agua que está saturada en un 50% solamente tiene la mitad de la cantidad de Oxígeno que potencialmente podría tener a esa temperatura. A veces, el agua se supersatura con Oxígeno debido a que el agua se mueve rápidamente. Esto generalmente dura un período corto de tiempo, pero puede se dañino para los peces y otros organismos acuáticos. Los valores del Porcentaje de Saturación del OD de 80 a 120% se consideran excelentes y los valores menores al 60% o supeRíores a 125% se consideran malos. El Porcentaje de Saturación del Oxígeno Disuelto depende de la temperatura del agua y la elevación del sitio
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donde se toma la muestra de agua (Sistema Básico de Información Municipal-SisBIM). El Oxigeno se considera un compuesto ligeramente soluble en el agua y su presencia en solución esta determinada por la solubilidad del gas, la presión, la temperatura y la pureza del agua. Se conoce además que la concentración del oxigeno disuelto es dependiente de factores como: reoxigenación atmosférica, respiración animal y vegetal, demanda béntica, demanda bioquímica (Perdomo y Gómez, 2000). Demanda Biológica de Oxígeno (DBO). La demanda biológica de oxígeno, también denominada demanda bioquímica de oxígeno, (DBO) es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, y se utiliza para determinar su grado de contaminación. Se expresa en mg O2/litro. El método mide la concentración de los contaminantes orgánicos y es aplicable en aguas superficiales continentales (ríos, lagos, acuíferos, etc.), aguas residuales o cualquier agua que pueda contener una cantidad apreciable de materia orgánica (Wikipedia, 2007). Demanda Química de Oxígeno (DQO). Faña (2002) define este parámetro como la cantidad de Oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica bajo condiciones especificas de agente oxidante, temperatura y tiempo; permite determinar las condiciones de biodegrabilidad y el contenido de sustancias tóxicas, así como la eficiencia de las unidades de tratamiento. Su determinación permite además calcular las descargas de los efectos de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Efecto de la materia orgánica disuelta. Las aguas naturales no contaminadas poseen por lo general bajas concentraciones de materia orgánica disuelta (menos de 2mg/L). La contaminación por desechos domésticos o industriales puede agotar el oxígeno en el agua, pues la materia orgánica lo requiere para su descomposición. La DBO (Demanda bioquímica de oxígeno) es una medida de la valoración de la cantidad de materia orgánica que se4e encuentra en un cuerpo de agua .El exceso de materia orgánica agota el oxigeno en el agua; bajo estas condiciones el agua tiene apariencia de color turbio, grisáceo y olores característicos de huevos podridos (ácido sulfhídrico). Este efecto causa una baja diversidad (Roldán, 2003). pH. Este parámetro es definido como el logaritmo del inverso de la concentración de hidrogeniones (H+); (Calderón Saenz, 2002). El intervalo de la concentración adecuado para la proliferación y desarrollo de la vida acuática es bastante estrecha y critico, la mayoría de animales acuáticos prefieren un rango de 6.5 a 8.0, fuera de este rango se reduce a la diversidad por estrés fisiológico y la reproducción (Roldán, 2003).
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Conductividad Eléctrica. Es una medida de la propiedad que poseen las soluciones acuosas para conducir la corriente eléctrica. Esta propiedad depende de la presencia de iones, su concentración, movilidad, valencia y la temperatura de medición. La variación de la conductividad proporciona información acerca de la productividad primaria y descomposición de la materia orgánica, e igualmente contribuye a la detección de fuentes de contaminación, a la evaluación de la actitud del agua para riego y a la evaluación de la naturaleza geoquímica del terreno (Faña, 2002).
Turbidez. Es una expresión de la propiedad óptica que origina que la luz se disperse y absorba en vez de transmitirse en línea recta a través de la muestra. Es producida por materiales en suspensión como arcilla, limo, materia orgánica e inorgánica, organismos planctónicos y demás microorganismos. Incide directamente en la productividad y el flujo de energía dentro del ecosistema, La turbiedad define el grado de opacidad producido en el agua por la materia particulada en suspensión. Debido a que los materiales que provocan la turbiedad son los responsables del color, la concentración de las sustancias determinan la transparencia del agua puesto que limita el paso de luz a través de ella (Roldán, 2003). Alcalinidad. Es la capacidad de neutralizar ácidos y en una muestra es la suma de todas las bases titulables, la alcalinidad de muchas aguas superficiales es primariamente una función del contenido de hidroxilos, carbonatos, bicarbonatos (calcio, potasio, sodio y magnesio) por tanto se toma como un indicador de la concentración de estos constituyentes (Faña, 2000). Este parámetro proporciona la acción buffer o amortiguadora de cambios de pH al agua, conocer por tanto la alcalinidad de un cuerpo de agua es fundamental para determinar su capacidad para mantener los procesos biológicos y una productividad sostenida y duradera (Roldán 2003). La alcalinidad es importante además en los proceso de coagulación química ablandamiento y control de la corrosión (Romero Rojas, 1996). Dureza. La dureza del agua esta definida por la cantidad de iones de calcio y magnesio presentes en ella, evaluados como carbonato de calcio y magnesio Las aguas con bajas durezas se denominan blandas y biológicamente son poco productivas, por lo contraRío las aguas con dureza elevada duras son muy productivas, la productividad esta generalmente dada por unas pocas especies que se han adaptado a estas condiciones, aguas con durezas intermedias pueden poseer fauna y flora mas variada pero son menos productivas en términos de biomasa (Roldán, 2003). Cloruros. La presencia de cloruros en las aguas naturales se atribuye a la disolución de depósitos minerales de sal gema, contaminación proveniente de diversos efluentes de la actividad industrial, aguas excedentarias de riegos agrícolas y sobretodo de las minas de sales potásicas. A veces puede presentarse un incremento esporádico del contenido en cloruros como consecuencia de contaminaciones domesticas, en particular procedentes de la
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orina de hombre y los animales, que contiene por termino medio 5g/l de ión CI (Catalán y Catalán 1971) Nitrógeno, Nitritos y Nitratos. El nitrógeno es un elemento esencial para el crecimiento de algas y causa un aumento en la demanda de oxigeno al ser oxidado por bacterias reduciendo por ende los niveles de este, Las diferentes formas del nitrógeno son importantes en determinar para establecer el tiempo transcurrido desde la polución de un cuerpo de agua. En el tratamiento biológico de aguas residuales, los datos de nitrógeno amoniacal y orgánico son importantes para determinar si el residuo contiene suficiente nitrógeno para nutrir a los organismos (Roldán, 2003). Fósforo y fosfatos. El fósforo en un cuerpo de agua permite la formación de biomasa, la cual requiere un aumento de la demanda biológica de oxigeno para su oxidación aerobia, además de los procesos de eutrofización y consecuentemente crecimiento de fitoplancton. El fósforo en forma de ortofosfato es nutriente de organismos fotosintetizadores y por tanto un componente limitante para el desarrollo de las comunidades, su determinación es necesaria para en estudios de polución de ríos, así como en procesos químicos de y biológicos de purificación y tratamiento de aguas (Roldán, 2003). Sólidos suspendidos. Los sólidos suspendidos, tales como limo, arena y virus, son generalmente responsables de impurezas visibles. La materia suspendida consiste en partículas muy pequeñas, que no se pueden quitar por medio de deposición (Lenntech, 2007). Sólidos totales. Se define el contenido de sólidos totales como la materia que se obtiene como residuo después de someter el agua a un proceso de evaporación entre 103-105ºC. Los sólidos totales incluyen disueltos y suspendidos, los sólidos disueltos son aquellos que quedan después del secado de una muestra de agua a 103-105ºC previa filtración de las partículas mayores a 1.2 µm (Metcalf y Heddy, 1985). Coliformes Totales y Fecales. El análisis bacteriológico es vital en la prevención de epidemias como resultado de la contaminación de agua, el ensayo se basa en que todas las aguas contaminadas por aguas residuales son potencialmente peligrosas, por tanto en control sanitario se realiza para determinar la presencia de contaminación fecal. La determinación de la presencia del grupo coliforme se constituye en un indicio de polución así como la eficiencia y la purificación y potabilidad del agua (Roldán, 2003).
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1.3 METODOLOGÍA 1.3.1 Área de estudio La cuenca del río Lagunillas se ubica en el flanco oriental de la cordillera Central, al norte del departamento del Tolima con un área aproximada de 83.335 Ha y cubre los municipios de Casabianca, Villahermosa, Armero, Lérida, Ambalema y Líbano (Figura 6). Figura 6. Cuenca del río Lagunilla.
Fuente: CORTOLIMA 1.3.2 METODOS De Campo. Se establecieron 22 estaciones de muestreo a lo largo de la cuenca del Río Lagunillas con un rango altitudinal entre los 265m y los 4005m (Tabla 4). Se realizaron dos campañas de muestreó. La primera comprendida entre el 29 de marzo y 7 de abril y la segunda entre el 1 y 9 de mayo del año 2008. Se seleccionaron los sitios de muestreo teniendo como base la importancia del ecosistema acuático para los centros poblados, particularmente se evaluaron los acueductos y zonas de abastecimiento como las bocatomas, así mismo se evaluaron ecosistemas, no intervenidos, intervenidos, afectados por actividades agrícolas-pecuarias, por contaminación de origen doméstico y
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por contaminación industrial. Todas las estaciones fueron georeferenciadas con un geoposicionador satelital (GPS). En cada localidad se seleccionó un tramo representativo del río o corriente a muestrear definido según representatividad del área en términos de distancia e influencia de actividad antrópica, trama de caminos rurales que facilitaron el acceso a los puntos de muestreo, y el uso de los cuerpos de agua para el consumo humano. En cada uno de los sitios de muestreo se registraron in situ la temperatura ambiente y la del agua, el oxigeno disuelto, el porcentaje de saturación de oxigeno y la conductividad eléctrica, usando dos equipos o sondas. Para el oxigeno, temperatura y porcentaje de saturación un oximetro Hach sesion6 y para la conductividad un conductimetro Hannah Hi 8033. Adicionalmente se colectaron muestras de agua para los demás análisis fisicoquímicos requeridos. Parámetros Bacteriológicos. Se tomaron las muestras de agua en frascos de vidrio esterilizados con capacidad para 600ml, superficialmente y en contra corriente, Los frascos fueron debidamente rotulados y preservados en nevera para su transporte al laboratorio de Salud Pública del Hospital Federico Lleras Acosta (Ibagué, Tolima) donde se analizaron los Coliformes Totales y Fecales (coliformes/100ml ó NMP). Parámetros Fisicoquímicos. Las muestras de agua fueron colectadas en dos frascos plásticos cada uno con capacidad para 1000ml, superficialmente y en contra corriente. Los frascos fueron debidamente rotulados y preservados en nevera para su transporte al laboratorio de análisis de aguas de CORCUENCAS (Llanitos-Ibagué) en asociación con CORTOLIMA, donde se analizaron 14 parámetros fisicoquímicos: pH (Unidades de pH), Conductividad Eléctrica (µS/CM), Oxigeno Disuelto (mgO2/L), Porcentaje de Saturación de Oxígeno (% SAT.O2), Turbiedad (NTU), Alcalinidad Total y Dureza (mgCaCO3/L), Cloruros (mg Cl/L), Nitratos (mgNO3/L), Fosfatos (mg PO4/L), Sólidos suspendidos y Sólidos Totales (mg/L), DBO y DQO (mgO2/L).
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Tabla 4. Estaciones de georeferenciadas donde se tomaron muestras de agua para la realización de los análisis Fisicoquímicos en la cuenca del Río Lagunillas en los meses de marzo, abril y mayo del 2008. (Departamento del Tolima).
No. FUENTE LUGAR VEREDA MUNICIPIO COORDENADAS ALTURA N W
1 Quebrada La Joya La Presente Lagunillas Chorrillo Ambalema 4° 50' 43.4'' 74° 48' 31.8'' 265
*2 Acueducto de Chorrillo Tanque, Centro poblado Ambalema 4° 50' 38.8'' 74° 47' 23.0'' 260
3 Río Lagunilla Desembocadura Chorrillo-4 esquinas (Hda. Lamina) Ambalema 4° 50' 42.5'' 74° 46' 10.1'' 287
*4 Río Lagunillas Cerca a la Via Principal Armero 4° 57' 37.0'' 74° 54' 56.8'' 358
*5 Río Bledo Alto del Bledo Alto del Sol Lérida 4° 51' 49.2'' 74° 58' 6.8'' 899
*6 Quebrada La Vida Quebrada Vivi San Antonio - Alto del Bledo Lérida - Líbano 4° 53' 34.0'' 74° 58' 16.8'' 951
7 Río Lagunilla Puente Líbano - Villahermosa Est. Gato Negro 4° 55' 20.8'' 75° 4' 38.3'' 1177
8 Hospital del Líbano Líbano 4° 55' 18.3'' 75° 3' 29.9'' 1529
9 Quebrada La Cascada Palma Peñitas Casabianca 5° 3' 36.9'' 75° 5' 51.4'' 1564
10 Quebrada La Esperanza Palma Peñitas Casabianca 5° 4' 3.4'' 75° 6' 48.5'' 1589
11 Río Azufrado Puente vía Casabianca Casabianca 5° 3' 5.8'' 75° 7' 38.0'' 1595
12 Acueducto Libano Bocatoma Líbano 5° 38' 3.4'' 75° 55' 2.3'' 1670
*13 Acueducto Palma Peñitas Tanque Palma Peñitas Casabianca 5 º 4’ 42.74’’ 75º 7 28.39’’ 1936
14 Quebrada Agua Bonita Villahermosa 5° 2' 3.3'' 75° 7' 16.7'' 2001
*15 Río Vallecitos Desembocadura Lagunillas El Recodo Libano 4° 53' 45.5'' 75° 6' 42.9'' 2040
16 Acueducto Casabianca Casabianca 5º 4' 42.7'' 75º 7' 28.4'' 2043
17 Río Vallecitos Al lado del Puente 4° 53' 27.0'' 75° 6' 52.2'' 2054
18 Acueducto Villahermosa Villahermosa 5° 1' 33.1'' 75° 7' 46.6'' 2066
19 Quebrada Peñones 4° 53' 39.1'' 75° 6' 21.1'' 2072
20 Acueducto Municipal de Murillo Río Vallecitos Las Natillas Murillo 4° 52' 24.1'' 75° 10' 44.9'' 3027
21 Río Lagunilla Páramo Entrevalles Villahermosa 4° 53' 32.4'' 75° 15' 43.6'' 3597
22 Río Azufrado Cerca al Puente Casabianca 4° 55' 25.8'' 75° 17' 39.5'' 4005
Estaciones muestreadas solamente durante el primer muestreo. *Estaciones muestreadas solamente durante el segundo muestreo. Fuente: Autores (2008).
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De Laboratorio. En el laboratorio de análisis de aguas de CORCUENCAS (Llanitos-Ibagué), se realizaron los análisis de aguas de los parámetros anteriormente mencionados de la siguiente manera: Los protocolos analíticos aplicados, se basaron en las técnicas recomendadas y establecidas por el Standards Methods of Examination of Water and Wastewater. • Demanda Química de Oxígeno-DQO. Este parámetro se midió utilizando el
método del reflujo cerrado con dicromato de potasio (K2Cr2O7), Este método consiste en tomar 2 ml de muestra, los cuales se llevan a un vial Scott para DQO de bajo rango (10-150mg/l), el vial se agita y es llevado al termociclador entre 150º y 300ºC por 2 horas, una vez frío se determina el dicromato de potasio residual por titulación de la muestra con sulfato de amonio ferroso (FAS) 0.1N, utilizando una bureta digital y empleando ferroina como indicador. Paralelo a este proceso se prepara un testigo de agua destilada al que se le efectúa el mismo proceso definido para la muestra.
• Conductividad. La conductividad fue determinada por el método
conductimétrico a través de un conductímetro con sensor y prestación interna de temperatura, con límite de detección de 0.05 µS/cm. Para medir este parámetro se lavó el electrodo con agua desmineralizada y con una o varias raciones de muestra, se secó y se midió la conductividad hasta estabilización de la lectura. Se tomó la medida directa en µS/cm.
• Alcalinidad Total. Se empleó un método titulométrico con HCL cuyo límite
de detección es de 0.5 mg/l. Fueron medidos 50 ml de muestra con una pipeta aforada y se llevó a un erlenmeyer, se colocó en una placa para agitación magnética y se tituló con ácido clorhídrico 0.02 N, empleando una bureta digital utilizando naranja de metilo como indicador.
• Dureza Total. El método utilizado fue titulométrico con EDTA que posee un
límite de detección de 0.5 mg/l. Fueron medidos 50 ml de muestra con pipeta aforada, los cuales se llevaron a un erlenmeyer que fue colocado en una placa de agitación magnética, luego se agregaron 2 ml de buffer de dureza, 2 gotas de negro de eriocromo como indicador de cambio de pH y se tituló utilizando bureta digital con ácido etileno diaminotetracético (EDTA) 0.1 N estandarizado.
• Turbiedad. La determinación se realizó por medio del método nefelométrico
que presenta 0.05 unidades de límite de detección, para la medición se utilizó un turbidímetro Hanna HI 95703 debidamente calibrado con soluciones patrones de turbiedad cero y cuarenta. Se colocó la muestra en el tubo del equipo y se toma la lectura directa en unidades nefelométricas de turbiedad (UNT).
• Sólidos Totales. Este parámetro fue determinado manejando el método
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gravimétrico, técnica que presenta 1g/l de límite de detección. Para este, las cápsulas fueron previamente secadas a una temperatura de 105ºC y llevadas a desecador después de este proceso fueron pesadas en una balanza analítica calibrada. La botella contenedora de muestra se agitó en forma constante y fuertemente, se midieron 100 ml de esta y llevaron a una cápsula, después de lo cual se secó la muestra hasta evaporación total entre 103 y 105ºC, se dejó enfriar en desecador y se pesó.
• Sólidos suspendidos. Se utilizó el método Filt-Crisol el cual presenta un
límite de detección de 1 g/l. Se agitó a velocidad constante y fuertemente el frasco de recolección de muestra, luego se midió 100 ml de esta haciendo pasar la muestra por un filtro de fibra de vidrio de 1,2µm ajustado a un aparato de filtración al vacío. Se filtró a sequedad y se pasó el filtro a disco de pesaje, se secó este filtro a 103-105ºC por 1 hora dejando enfriar en desecador, pesando y repitiendo secado hasta obtener un peso constante en la balanza analítica calibrada.
• Fosfatos. Se realizó la medición utilizando el método espectrofotométrico,
técnica que presenta 0.03 mg/l como límite de detección. Se midieron 100ml muestra y se llevaron a un erlenmeyer, se añadieron 4ml de solución de molibdato de amonio, se agitó suavemente y se adicionaron 10 gotas de solución de cloruro estañoso homogenizando la solución. Se calcularon 10 minutos exactos para proceder a la lectura en el espectrofotómetro Perkin-Elmer Lambda 1 a 690 nm de longitud de onda, si la muestra presentaba turbidez se preparó un blanco de ésta y se tuvo en cuenta su absorbancia. Semejantemente a este proceso, a partir de soluciones patrones de fosfatos se preparó una curva de calibración con estándares de 0.0, 0.5, 0.10, 0.20, 0.40, 0.80 y 1.60 mg/l de fosfatos, efectuando en esta curva el mismo proceso descrito para la muestra, los resultados fueron obtenidos por regresión lineal de la curva de calibración realizada. El material de vidRío empleado en esta prueba fue lavado con jabón libre de fosfatos. El método utilizado es descrito en detalle en la sección 4500-P según APHA - AWWA-WPCF, así como la preparación de las soluciones y la curva de calibración.
• Nitratos. Se manejó el método del salicilato sódico con límite de detección
de 0.1 mg/l. Se midió 10 ml de muestra con pipeta aforada y llevó a una cápsula, se alcalinizó tenuemente con solución de hidróxido de sodio, se añadió 1 ml de solución de salicilato sódico y se llevó la cápsula a una estufa hasta evaporación a sequedad entre 75 y 80ºC. Después de fría la cápsula, el residuo se trató con 2ml de ácido sulfúrico concentrado impregnando completamente y se esperaron 10 minutos. Posteriormente, se añadieron 15ml de agua bidestilada y 15ml de solución de hidróxido de sodio y tartrato doble de sodio y potasio, permitiendo que la muestra obtuviera la coloración esperada para su lectura.
Las lecturas se realizaron en espectrofotómetro Perkin-Elmer Lambda 1 a longitud de onda de 420nm. De las densidades ópticas leídas para los patrones se descontaron los valores encontrados para los testigos. Adjuntamente al procedimiento descrito, se preparó una curva de calibración con concentraciones equivalentes de 0, 0.5, 1.0, 2.5, y 5 mg/l
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sometiéndola al mismo proceso descrito para la muestra desde la evaporación. Los resultados se obtuvieron a partir de la regresión lineal de la curva de calibración. La solución de hidróxido de sodio y de tartrato doble de sodio y potasio, así como las soluciones madre e hija patrón y el procedimiento para la preparación de la curva de calibración se realizó como es descrito por Rodier (1981).
• Parámetros Bacteriológicos. Tanto la siembra como el conteo se
realizaron siguiendo la metodología de 3M TM Petrifilm. Se efectuó una siembra directa para lo cual la muestra fue homogenizada y se tomó 1 ml con pipeta estéril, con la pipeta perpendicular se sembró la alícuota en el centro de placas de cultivo para conteo de Coliformes totales y E. coli marca 3M TM Petrifilm TM. Después de cubrir la placa con la superficie protectora, la alícuota de muestra se extiende suavemente sobre el gel de la placa aplicando una suave presión.
De acuerdo a la turbiedad, color de la muestra y algunas características propias de la zona muestreada descritas en las fichas de campo se preparó una solución salina pectonada con el fin de hacer disoluciones 1:10, 1:100, 1:1000 y facilitar el proceso de conteo de unidades formadoras de colonias.
El proceso de siembra se realizó con presencia de mecheros y con vidriería esterilizada en autoclave a 120ºC y 15 libras de presión por 15 minutos, se siguió un control de la esterilización sembrando placas con agua destilada estéril como testigos. La siembra de la muestra se realizó en un tiempo de 24 horas máximo después de su colecta.
Las placas sembradas se incubaron durante 24 horas a 37ºC para conteo de Coliformes Totales y por 48 horas a 35ºC para Echerichia coli, después de lo cual se procedió al conteo de las unidades formadoras de colonia (UFC/ml) sobre la cuadrícula de la placa. Se consideraron E. coli colonias de color azul y Coliformes totales colonias rojas con presencia de gas.
De Análisis • Análisis de la información. Se realizaron gráficas a partir de una base de
datos Excel para visualizar el comportamiento de las 17 variables analizadas en las estaciones del primer y segundo muestreo para el año 2008. Además se empleó el método multivariado denominado Análisis Factorial de Componentes Principales –ACP. Este permite ordenar un número de variables posiblemente correlacionadas en un conjunto menor de variables llamadas componentes principales.
• Cálculo del Índice General de Calidad (WQI). El Índice de Calidad Ambiental
(ICA) o WQI por sus siglas en ingles (Water Quality Index) mide la calidad fisico-química del agua en una escala de 0 a 100 referida principalmente para potabilización (0, muy mala; 100, excelente). fue creado por la NSF (National Sanitation Foundation), entidad gubernamental de Estados
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Unidos. Para su empleo se toman en cuenta los valores de nueve variables: oxígeno disuelto, coliformes fecales, pH, DQO, temperatura del agua, fósforo total, nitratos, turbiedad y sólidos totales reunidos en una suma lineal ponderada.
n
WQI: ∑ Wi II i=1
Donde n es el número de parámetros que intervienen en la sumatoria, W es el peso o ponderación de cada variable i, e I es el punto de intersección del valor de cada parámetro sobre una curva de sensibilidad de óptimos e indeseables. Esta curva es a su vez propia de cada variable debido a la naturaleza intrínseca de cada una de estas. La calidad del agua puede determinarse a partir de la puntuación obtenida por el índice (Tabla 5).
Tabla 5. Calidad del agua para uso potable con respecto al índice WQI.
Calidad Rango Color Excelente 97-100
91-96 Buena
81-90
71-80 Regular
61-70
51-60 Mala
39-50
26-38 Muy mala
13-25
0-12 Fuente. Adaptado de Ramírez y Viña, 1998.
1.4. RESULTADOS
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1.4.1 ANALISIS ESPACIAL DE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS Y BACTERÍOLÓGICOS. De las 22 estaciones muestreadas solo 19 fueron comunes en ambas campañas de muestreo. Para los análisis realizados solo se tuvieron en cuenta 16 estaciones las cuales se registraron en ambos muestreos. El parámetro D.B.O se elimino de los análisis debido a que no se registro en los resultados ya que los valores de este estaban por debajo del límite de detección que fue de 2 mgO2/L. Temperatura. La temperatura ambiente promedio para la cuenca del Río Lagunillas durante todo el estudio realizado en los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue de 23.5ºC. El menor valor de temperatura se registro en la estación Río Azufrado Páramo, en el municipio de Villahermosa, con un valor de 12.6 ºC y el mayor valor se registro en el Río Lagunillas Desembocadura, en el municipio de Ambalema, con un valor de 34.1ºC (Figura 7). La temperatura promedio del agua para toda la cuenca del Río Lagunillas durante todos los muestreos realizados en los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue 29.8 ºC. El menor valor de temperatura del agua se registro en el Río Lagunillas Páramo, en el municipio de Villahermosa, con un valor de 11.6 ºC y el mayor valor para este parámetro se registro en el Río Lagunillas Desembocadura, en el municipio de Ambalema, con un valor de 29.8 ºC. (Figura 7). Figura 7. Variación espacial de la temperatura ambiente y del agua (°C) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
T . AM BIENT E T . AGUA
34.1
31.1
24
12.65
15
19.15
24.35
28.5 28.6
22
29.95
27.3
30.8
26.8 26.55
28.15
29.55 29.8
18.6
13.7
11.6
13.75
18.2 18.3
22.2
19.8
22.7
21.3
22.95
19.9
2223.15
RLCQJ
ALRAP
RLPAM
QPRV
RLPAV
QABAC
RAPCQE
QCHL
Estaciones
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
ºC
Fuente: Autores (2008). Coliformes Totales y Fecales. Los coliformes totales para toda la cuenca del Río Lagunillas oscilaron entre 1900000 UFC/100 Ml en la Quebrada La Joya, en el municipio de Ambalema y 0 UFC/100 Ml en el Río Azufrado Páramo, en el municipio de Villahermosa y en el Hospital del Líbano. (Figura 8). Para toda la
45
cuenca este parámetro tuvo un valor promedio general de 199439 UFC/100 Ml En cuanto a los coliformes fecales los valores más altos se registraron en las estaciones Quebrada La Joya, con 63000 UFC/100 Ml y Río Lagunillas Desembocadura, con 49000 UFC/100 Ml y los más bajos en el Río Azufrado Páramo, Río Lagunillas Páramo, Acueducto Villahermosa, Río Azufrado Puente vía Casabianca, Quebrada La Cascada y Hospital del Líbano cada uno con 0 UFC/100 Ml. El promedio general para toda la cuenca fue de 7088 UFC/100 Ml. (Figura 8). Figura 8. Variación espacial de los coliformes totales y fecales (Coliformes/100ml o NMP) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
Line Plot (Datos Graficas Promedio 18v*16c)
COL. TOTALES(L) COL. FECALES(R)
1.2E6
1.9E6
4000 0 10 12002200012000400001000 5200 1200 10 4000 400 0
49000
63000
144 0 0 34 284 212 212 0 10 10 0 500 0 0
RLCQJ
ALRAP
RLPAM
QPRV
RLPAV
QABAC
RAPCQE
QCHL
-200000
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
1800000
2000000
UFC
-10000
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
UFC
Fuente: Autores (2008). pH. El pH promedio para toda la cuenca del Río Lagunillas fue de 6.80 unidades. El valor más alto se registro en la estación Quebrada La Joya en el municipio de Ambalema, con 7.87 unidades, y el menor en el Río Lagunillas Páramo, con 2.98 unidades (Figura 9). Conductividad Eléctrica. La conductividad eléctrica promedio para toda la cuenca del Río lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue de 83.17 µS/cm. El menor valor para este parámetro se registro en el Río Azufrado Páramo, en el municipio de Villahermosa, con un valor de 2.25 µS/cm, y el mayor valor se registro en la estación Río Azufrado Puente vía Casablanca, entre los municipio de Casabianca y Villahermosa, con un valor de 241 µS/cm. (Figura 9).
46
Figura 9. Variación espacial del pH en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
7.23
7.87
7.08
3.05 2.99
7.03 6.97 7.1 7.01 6.957.27
6.78
6.16
7.52
7.09 7.22
RLC QJ AL RAP RLP AM QP RV RLP AV QAB AC RAPC QE QC HL
Estaciones
2
3
4
5
6
7
8
9pH
Fuente: Autores (2008). Figura 10. Variación espacial de la conductividad eléctrica (µS/cm.) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
167.2
228
59.8
2.25
81.1
97.8
50.9
68.1
91.9
30.539.4
28.1
241
47.8
20.7
76.2
RLC QJ AL RAP RLP AM QP RV RLP AV QAB AC RAPC QE QC HL
Estaciones
-200
20406080
100120140160180200220240260
Con
duct
ivid
ad E
lecr
ica
(µS/
cm)
Fuente: Autores (2008). Oxígeno disuelto. Los valores del oxigeno disuelto para la toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 oscilaron entre 7.8 mg O2/L en el Acueducto Municipal de Murillo y 4.86 mg O2/L en la Quebrada La Joya (municipio de Ambalema), con un valor promedio de 6.80 unidades (Figura 11). Figura 11. Variación espacial del oxígeno disuelto (mgO2/L) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
47
5.7
4.86
7.25
6.25
7.47
7.8
7.017.16 7.18 7.21
6.58 6.59
7.257.1
6.86
6.52
RLCQJ
ALRAP
RLPAM
QPRV
RLPAV
QABAC
RAPCQE
QCHL
ESTACIONES
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
OXÍ
GEN
O D
ISU
ELTO
(mgO
2 / L
)
Fuente: Autores (2008). Porcentaje de Saturación de Oxígeno (% SAT O2). El porcentaje de saturación de oxigeno promedio para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue de 93.67%, el menor valor se registro en la estación Quebrada La Joya en el municipio de Ambalema, con 67.3% y el mayor valor se registro en la estación Río Lagunillas Páramo, en el municipio de Villahermosa, con un valor de 102.9%(Figura 12). Figura 12. Variación espacial del porcentaje de saturación de oxigeno en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
48
76.35
67.3
93.595.3
102.9102.85
94.8 95.6 95
101.05
96.5
94.4
101.7
94.0595.15
92.2
RLCQJ
ALRAP
RLPAM
QPRV
RLPAV
QABAC
RAPCQE
QCHL
Estaciones
65
70
75
80
85
90
95
100
105
% S
atur
acio
n de
Oxi
geno
Fuente: Autores (2008). Turbidez. Los valores de la turbidez del agua oscilaron para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 entre 0.65 UNT en la estación Acueducto de Casabianca y 1913 UNT en el Río Lagunillas Páramo, municipio de Villahermosa, con un valor promedio para toda la cuenca de 169.7 UNT Alcalinidad total. La alcalinidad total promedio para la cuenca del Río lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue de 26.4 mg CaCO3/L, el valor más alto se registro en la Quebrada La Joya, Municipio de Ambalema, con 120.5 mg CaCO3/L y el valor más bajo se registro en las estaciones Río Azufrado Páramo y Río Lagunillas Páramo con 0 mg CaCO3/L (Figura 13). Dureza. Los valores de la dureza en el agua oscilaron para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 entre 3.8 mg CaCO3/L en la Quebrada La Cascada, en el municipio de Casabianca y 1422 mg CaCO3/L en el Río Azufrado Páramo, municipio de Villahermosa, con un valor promedio para toda la cuenca de 130 mg CaCO3/L (Figura 13). Figura 13. Variación espacial de la turbidez (NTU) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
49
197.75
7.865
477.17
35.825
1913.5
4.015 2.895 4 30.75 0.89 2.84 0.65 32.55 1.48 1.545 1.14
RLC QJ AL RAP RLP AM QP RV RLP AV QAB AC RAPC QE QC HL
Estaciones
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000Tu
rbie
dad
Fuente: Autores (2008). Figura 14. Variación espacial de la alcalinidad total y dureza (mgCaCO3/L) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
ALCA. TOTAL DUREZA
38.4120.5
23.8 0 0 25.25 32.05 35.45 15.05 17 21.4 15.05 0.5 25.7 10.2 42.2560.399.8
30.4
1422
184
31.35 18.7 28.9 34.95 9 15.05 12.0585.35
16.1 3.8 28.9
RLCQJ
ALRAP
RLPAM
QPRV
RLPAV
QABAC
RAPCQE
QCHL
Estaciones
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
mg
CaC
O3/
L
Fuente: Autores (2008). Cloruros. La cantidad promedio de cloruros para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue de 10.9 mg Cl/L, el menor valor para este parámetro se registro en el Acueducto de Villahermosa, con 1.39 mg Cl/L y el mayor valor se registro en el Río Azufrado Páramo, en el municipio de Villahermosa, con 105.3 mg Cl/L Figura 15. Variación espacial de los cloruros (mgCl/L) en 16 estaciones
50
muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
6.25 6.9 3.6
105.25
13.35.55 4.15 3.4 4 1.39 2.6 3 7.15 2.35 2.85 3.1
RLC QJ AL RAP RLP AM QP RV RLP AV QAB AC RAPC QE QC HL
Estaciones
-20
0
20
40
60
80
100
120
Clo
ruro
s (m
g C
l/L)
Fuente: Autores (2008). Nitratos. Los valores de nitratos en el agua oscilaron para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 entre 0.37 mg NO3/L en el Acueducto de Casabianca y 2.6 mg NO3/L en la Quebrada La Esperanza, en el municipio de Casabianca, con un valor promedio para toda la cuenca de 1.0 mg NO3/L (Figura 15). Fosfatos. La cantidad promedio de fosfatos para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue de 0.2 mg PO4/L. El menor valor para este parámetro se registro en la estación Río Azufrado Puente Vía Casablanca, entre los municipio de Villahermosa y Casablanca, con 0.04 mg PO4/L y la mayor cantidad de fosfatos se registro en la Quebrada La Joya, en el municipio de Ambalema, con un valor de 0.5 mg PO4/L (Figura 16). Figura 15. Variación espacial de los nitratos (mgNO3/L) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
1.125
1.95
1.25
1.8
0.9 0.945
0.405
0.8
0.6
0.4050.55
0.37
0.7
2.55
1.12 1.145
RLC QJ AL RAP RLP AM QP RV RLP AV QAB AC RAPC QE QC HL
Estaciones
0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8
Nitr
atos
mg
(NO
3/L)
Fuente: Autores (2008). Figura 16. Variación espacial de los fosfatos (mg PO4/L) en 16 estaciones
51
muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
0.19
0.5
0.21
0.10.125
0.15
0.44
0.16 0.1450.115 0.1
0.045 0.04
0.105
0.04
0.13
RLC QJ AL RAP RLP AM QP RV RLP AV QAB AC RAPC QE QC HL
Estaciones
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Fosf
atos
(mg
PO4/
L)
Fuente: Autores (2008). Sólidos suspendidos. Los valores de los sólidos suspendidos en el agua oscilaron para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 entre 11.4 mg/L en la Quebrada Agua Bonita, municipio de Villahermosa y 3534 mg/L en el Río Lagunillas Páramo, municipio de Villahermosa. Este parámetro tuvo un promedio general de 679 mg/L (Figura 17). Sólidos totales. La cantidad promedio de sólidos totales para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 fue de 684 mg/L. El menor valor para este parámetro fue de 27.3 mg/L y se registró en el Acueducto de Casablanca, mientras que el mayor valor fue de 4803 mg/L el cual se registró en la estación Río Lagunillas Páramo (Figura 17). Figura 17. Variación espacial de los sólidos suspendidos y sólidos totales (mg/L) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
S.SUSP S. TOTALES
37418.8
1286
80.4
3534.5
71.4 11.4 59.4
529.5264
776
3308.5
4803
142.5 111.5 146 173 64.45 40.15 27.3320.5
47.8 47.95 142
RLCQJ
ALRAP
RLPAM
QPRV
RLPAV
QABAC
RAPCQE
QCHL
Estaciones
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
mg/
L
Fuente: Autores (2008). Demanda Biológica de Oxígeno (DBO). Los valores de este índice no se tuvieron en cuenta en los análisis debido a que los resultados de este
52
estuvieron por debajo del límite de detección (2mgO2/L) Demanda Química de Oxígeno (DQO). Los valores de la DQO en el agua oscilaron para toda la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de marzo, abril y mayo del 2008 entre 0 mgO2/L en las estaciones Río Azufrado Páramo y Hospital del Líbano y 77 mgO2/L en el Río Lagunillas Páramo. Con un promedio general para toda la cuenca de 14.2 mgO2/L. (Figura 18) Figura 18. Variación espacial de la DBO y DQO (mgO2/L) en 16 estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
31.75
13.2
21.2
0
76.95
23.7
0
19.55
0
10.914
0
16.25
0 0 0
RLC AL RLP QP RLP QAB RAPC QC
Estaciones
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
DQ
O m
gO2/
L
Fuente: Autores (2008).
53
1.4.2 ANÁLISIS TEMPORAL DE PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS Y BACTERÍOLÓGICOS. Temperatura. Con respecto a este parámetro el valor promedio fue mayor durante el segundo muestreo con respecto al primero (23.10 °C y 26.8°C respectivamente), al igual que los valores de temperatura máximos y mínimos observados (Tabla 6). La temperatura del agua tuvo un promedio de 21.29°C en el segundo muestreo y de 20.21 ºC en el primero, así mismo en el segundo muestreo se registraron los valores más bajos y más altos de la temperatura del agua. (Tabla 6). Coliformes Totales y Fecales. Los valores de los coliformes fecales y totales de la cuenca del Río Lagunillas, solo se calcularon durante el segundo muestreo (Tabla 6). pH. El promedio general y los valores máximos de pH para de la cuenca del Río Lagunillas en el primer muestreo fueron mayores que en el segundo (6.78 y 6.50 unidades respectivamente), de igual forma los valores más bajos también se registraron durante el primer muestreo (Tabla 6). Conductividad Eléctrica. La conductividad eléctrica para la cuenca del Río Lagunillas tuvo un valor promedio valores máximos mucho mayores durante el primer muestreo (327.35 µS/cm) y los valores más bajos fueron registrados durante el segundo muestreo. (Tabla 6). Oxígeno disuelto. El promedio general y el valor máximo de oxígeno disuelto en el agua de la cuenca del Río Lagunillas en el primer muestreo fue mayor que el del segundo (6,78 mgO2/L y 6,5mgO2/L respectivamente), sin embargo, se observó la situación inversa para el valor mínimo (Tabla 6). Porcentaje de Saturación de Oxígeno (% SAT O2). El porcentaje de saturación de O2 tuvo un promedio de 92.62% en el primer muestreo y de 89.49% en el segundo. Así mismo, el valor mínimo del porcentaje de saturación de oxigeno fue inferior en el segundo muestreo; aunque se presentó la situación inversa para el valor máximo (Tabla 6). Turbidez. El promedio general para la turbidez del agua de la cuenca del Río Lagunilas en el primer muestreo fue mayor que el del segundo (263.22 UNT y 23.91 UNT respectivamente), al igual el valor máximo y mínimo de turbidez observado. (Tabla 6). Alcalinidad total. La alcalinidad total tuvo un promedio de 33.58 mg CaCO3/L en el segundo muestreo y de 26,72 mg CaCO3/L en el primero. Así mismo, los valores máximos y mínimos de la alcalinidad total en el agua fueron superiores en el segundo muestreo (Tabla 6). Dureza. El promedio general de la dureza en el agua de la cuenca del Río
54
Lagunillas en el primer muestreo fue mayor que el del segundo (119.85 mg CaCO3/L y 116.08 mg CaCO3/L respectivamente), al igual que los valores de alcalinidad máximos y mínimos observados (Tabla 6). Cloruros. Los cloruros en el agua tuvieron un promedio de 10.44 mgCl/L en el primer muestreo y de 9.10 mgCl/L en el segundo. Así mismo, el valor máximo de los cloruros en el agua fue superior en el primer muestreo, al igual que el valor mínimo. (Tabla 6). Nitratos. El promedio general para los nitratos en el agua de la cuenca del Río Lagunillas en el primer muestreo fue menor que en el segundo (1,48 mgNO3/L y 0.49) mgNO3/L respectivamente), al igual que los valores de nitratos máximos y mínimos observados (Tabla 6). Fosfatos. Los fosfatos en el agua tuvieron un promedio de 0,19 mgPO3/L en el primer muestreo y de 0,12 mgPO3/L en el segundo. Así mismo, los valores máximos de los fosfatos en el agua fueron superiores en el primer muestreo mientras que los valores más bajos se registraron en el segundo. (Tabla 6). Sólidos suspendidos. El promedio general de los sólidos suspendidos en el agua de la cuenca del Río Lagunillas en el primer muestreo fue mayor que en el segundo (1789 mg/L y 101 mg/L respectivamente), al igual que los valores máximos observados, sin embargo el valor más bajo se registro durante la segunda época de muestreo. (Tabla 6). Sólidos totales. Los sólidos totales en el agua tuvieron un promedio de 842.68 mg/L en el primer muestreo y de 366,28 mg/L en el segundo. De la misma forma el valor máximo se registro en el primer muestreo, sin embargo el valor minimo o mas bajo se registro durante el segundo (Tabla 6). Demanda Biológica de Oxígeno (DBO). Los valores de este índice no se tuvieron en cuenta en los análisis debido a que los resultados de este estuvieron por debajo del límite de detección (2mgO2/L) Demanda Química de Oxígeno (DQO). Los valores de la demanda Química de Oxigeno de la cuenca del Río Lagunillas, solo se calcularon durante el segundo muestreos, por motivos ajenos a los investigadores (Tabla 6).
55
Tabla 6. Valores promedio, máximos y mínimos de los parámetros fisicoquímicos evaluados en la cuenca del Río Lagunillas (Tolima) en dos períodos de muestreo en los meses de Marzo y Abril (M1) y Mayo (M2) del 2008.
PARAMETRO M1 (Marzo, Abril 2008) M2 (Mayo 2008)
PROMEDIO MIN MAX PROMEDIO MIN MAX T. AMBIENTE (°C) 23.10 13.3 32.3 26.82 12 34.1T. AGUA (°C) 20.21 13.0 29.1 21.29 11.6 30.5
OX. DIS. (mg O2/L) 6.85 4.3 8.8 6.42 2.71 7.47SAT. Ox (% Sat. O2) 92.62 59.1 111.8 89.49 38 106.1pH (UNID. pH) 6.78 2.95 7.92 6.50 3.02 7.95C.E (µS/cm) 327.35 25.3 3310 78.02 2.25 241TURBIEDAD (UNT) 263.22 0.55 3620 23.91 0.75 207
ALCA. TOTAL (mg CaCO3/L) 26.72 0 123 33.58 0 184
DUREZA (mg CaCO3/L) 119.85 3 1518 116.08 4.2 1326CLORUROS (mg Cl/L) 10.44 0.48 119 9.10 1.3 91.5
NITRATOS (mg NO3/L) 0.49 0 2 1.48 0.54 3.1
FOSFATOS (mg PO4/L) 0.19 0.08 0.74 0.12 0 0.52S.SUSP (mg/L) 1788.98 12.3 6906 100.78 11.4 335S. TOTALES (mg/L) 842.68 2.2 8543 366.28 48.9 3040
DQO (mgO2/L) 46.74 10.8 133 19.60 10.9 36.5
DBO (mgO2/L) N.D N.D N.D L.D L.D L.DCOLIFORMES (Colif/100ml) N.R N.R N.R 235846.32 0 1900000COLIF.FECALES (Colif/100ml) N.R N.R N.R 8179.26 0 63000
Fuente: Autores (2008). 1.4.3 ANÁLISIS DE ORDENACIÓN (ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES: ACP). Con base en los datos de las variables fisicoquímicas del muestreo realizado durante los meses de marzo, abril y mayo de 2008 en la cuenca del Río Lagunillas y a través del análisis de componentes principales es de resaltar que las dos primeras componentes en la ordenación de los valores respondieron al 88.57% de la varianza acumulada de los mismos. La primera componente presentó el valor propio más alto con 10.80 mientras que la segunda componente registró un valor propio de 5.14. En general el análisis permitió determinar que en el primer componente las variables de mayor peso o más significativas fueron: Tº Agua, pH, Turbiedad, Tº Ambiente, S. Suspendidos y S. Sólidos Totales (Tabla 7, Figura 19), por otra parte en el segundo componente las variables más significativas y con mayor varianza fueron: Dureza, Nitratos y Fosfatos (Tabla 7, Figura 19). Tabla 7. Resultados del análisis de ordenamiento por componentes principales ACP de los parámetros fisicoquímicos evaluados en la cuenca del Río
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Lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
Factor 1 Factor 2
T. AGUA 0.083674 DUREZA 0.104806
pH 0.083510 NITRATOS 0.100935
TURBIEDAD 0.073705 FOSFATOS 0.091459
T. AMBIENTE 0.073513 COL. TOTALES 0.089856
S.SUSP 0.073051 CLORUROS 0.089583
S. TOTALES 0.071665 COL. FECALES 0.083576
DQO 0.065465 C.E 0.073747
OX. DIS. 0.063146 ALCA. TOTAL 0.065665
SAT. Ox 0.060056 SAT. Ox 0.058091
C.E 0.053221 OX. DIS. 0.047679
ALCA. TOTAL 0.052070 S. TOTALES 0.041723
COL. TOTALES 0.048213 DQO 0.040558
COL. FECALES 0.047589 TURBIEDAD 0.032673
CLORUROS 0.039248 C.E in situ 0.027019
DUREZA 0.032853 S.SUSP 0.026701
FOSFATOS 0.032699 pH 0.012994
NITRATOS 0.025640 T. AMBIENTE 0.011371
C.E in situ 0.020681 T. AGUA 0.001563
Fuente: Autores (2008). Figura 18. Proyección gráfica según los componentes principales de los parámetros fisicoquímicos evaluados en la cuenca del Río lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
T. AMBIENTE
T. AGUA
OX. DIS. SAT. Ox
pH
C.E in situ
C.E
TURBIEDAD
ALCA. TOTAL
DUREZA CLORUROS
NITRATOS FOSFATOS
S.SUSP S. TOTALES DQO
COL. TOTALES COL. FECALES
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0
Factor 1 : 60.00%
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
Fact
or 2
: 28
.57%
Fuente: Autores (2008).
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1.4.4 ÍNDICE GENERAL DE CALIDAD HÍDRICA (WQI Ó ICA) En el estudio desarrollado durante los meses de marzo, abril y mayo de 2008 en la cuenca del Río Lagunillas, el índice de calidad de agua fluctuó entre 63 en la estación Río Lagunillas Páramo, en el municipio de Villahermosa y 94 puntos en la Quebrada la Cascada, en el municipio de Casablanca (Figura 19). De forma general, la mayoría de las estaciones muestreadas en la cuenca del Río Lagunillas tuvieron una calidad de agua buena, con excepción de la estación Río Lagunillas Páramo en el municipio de Villahemosa, la cual presento una calidad regular, algunas estaciones como el Acueducto Villahermosa, Q Agua Bonita, Acueducto Casablanca, Quebrada La Cascada y Hospital del Líbano, presentaron una calidad de agua excelente. (Tabla 8). Figura 19. Fluctuación del ICA en la cuenca del Río lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
72 72
78.5
74.5
63
88
84
87
82
9391 90.5
83.5
87
93.5 93
RLC AL RLP QP RLP QAB RAPC QC
Estaciones
ICA
60
65
70
75
80
85
90
95
Pun
taje
Fuente: Autores (2008).
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Tabla 8. Puntuación del ICA para la cuenca del Río lagunillas durante los meses de Marzo, Abril y Mayo de 2008.
No. FUENTE ALTURA COORDENADAS
ICA INDICATIVO N W 1 RLC 287 4° 50' 42.5'' 74° 46' 10.1'' 72 2 QJ 265 4° 50' 43.4'' 74° 48' 31.8'' 72 3 AL 1670 5° 38' 3.4'' 75° 55' 2.3'' 78.5 4 RAP 4005 4° 55' 25.8'' 75° 17' 39.5'' 74.5 5 RLP 3597 4° 53' 32.4'' 75° 15' 43.6'' 63 6 AM 3027 4° 52' 24.1'' 75° 10' 44.9'' 88 7 QP 2072 4° 53' 39.1'' 75° 6' 21.1'' 84 8 RV 2054 4° 53' 27.0'' 75° 6' 52.2'' 87 9 RLP 1177 4° 55' 20.8'' 75° 4' 38.3'' 82
10 AV 2066 5° 1' 33.1'' 75° 7' 46.6'' 93 11 QAB 2001 5° 2' 3.3'' 75° 7' 16.7'' 91 12 AC 2043 5º 4' 42.7'' 75º 7' 28.4'' 91 13 RAPC 1595 5° 3' 5.8'' 75° 7' 38.0'' 84 14 QE 1589 5° 4' 3.4'' 75° 6' 48.5'' 87 15 QC 1564 5° 3' 36.9'' 75° 5' 51.4'' 94 16 HL 1529 4° 55' 18.3'' 75° 3' 29.9'' 93
Fuente: Autores (2008).
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1.5 DISCUSIÓN Los parámetros fisicoquímicos evaluados permiten determinar el estado en el que se encuentran los cuerpos de agua, ya que estos reflejan características propias de los cuerpos de agua, como procesos de contaminación, oxidorreducción, mineralización etc. estos parámetros dependen del comportamiento de un conjunto de factores, los cuales intervienen en la dinámica de la cuenca, como por ejemplo: el clima, los tipos de suelo, la precipitación, la cantidad de organismos vegetales y animales que habitan los cuerpos de agua entre otros. De la misma forma cada ecosistema estudiado es único ya que existen diferencias espaciales como la altura, temperatura etc., aun cuando se presentan rasgos en común en las estaciones de muestreo. Durante todo el estudio realizado en la cuenca del Río Lagunillas, se observó una variación en las diferentes estaciones estudiadas, hecho que se atribuye posiblemente a las cambios espacio temporales, los cuales pueden estar relacionados con la altura, el caudal, la topografía del terreno, la precipitación entre otros, características propias de cada cuerpo de agua, las cuales generan variaciones de los parámetros de un lugar a otro. Algunos parámetros estudiados se encuentran estrechamente relacionados, tal es el caso de la temperatura ambiente, la temperatura del agua y la altura, en la cual se noto una estrecha relación, a medida que la altura aumentaba sobre el nivel del mar los valores de temperatura disminuían, siendo mayor la temperatura en la desembocadura del Río Lagunillas en el Río Magdalena a 287 m que en el Río Azufrado Páramo en el municipio de Villahermosa a 4005 m. De la misma manera, el comportamiento espacial y temporal de variables como coliformes fecales y totales fue heterogéneo y relativamente bajo, sin embargo algunas estaciones como Quebrada La Joya y Río Lagunillas Desembocadura, presentaron valores muy altos de ambas variables, los cuales sobrepasaron los niveles establecidos por la Norma Colombiana de Salud Pública, indicando que no son aptas para el consumo humano. Estas estaciones se encuentran localizadas en la zona más baja de la cuenca y se evidencia la intervención a través de las descargas de sus vertimientos de la mayoría de fincas y zonas agropecuarias, generando un gran aumento en los coliformes fecales y totales. Variables como el pH y la Conductividad eléctrica se caracterizaron por presentar un comportamiento homogéneo sin cambios muy abruptos, con cierta tendencia a la disminución a medida que se incrementa la altura, según algunos autores como Yepes, 2004, el promedio de la Conductividad en aguas tropicales de cuencas bajas poco intervenidas se encuentra entre 150-200 µS/cm, rango bajo el cual se registraron la mayoría de las estaciones con la excepción de La Quebrada La Joya, la cual presento un valor de 228 µS/cm, hecho que se debe quizás a que esta estación como anteriormente se menciono se encuentra altamente intervenida por la gran cantidad de coliformes detectadas y por las condiciones topográficas en las cuales esta se encuentra. Variables estrechamente relacionadas como el Oxigeno Disuelto y el DQO, que
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están relacionadas con procesos de oxidorreducción de la materia orgánica, exhibieron un comportamiento muy heterogéneo, con algunas variaciones grandes como por ejemplo la Quebrada La Joya y el Río Lagunillas Desembocadura, las cuales presentaron valores muy bajos de oxigeno disuelto y altos de DQO, características típicas según Ramírez et al (1998), de ecosistemas intervenidos y con algún grado de contaminación, además de esto se presento una situación muy particular ya que el Río Lagunillas Páramo presento un valor muy alto de Oxigeno disuelto y de % de saturación de Oxigeno, sin embargo a su vez también registro el valor más alto de DQO, hecho que posiblemente se debe a las condiciones en las cuales nace el cuerpo de agua, en este caso origen Glacial, con intervención de algunas emanaciones volcánicas. Para la alcalinidad algunos autores como Roldán (2000), consideran que los valores ideales de esta son de 100 mg/CaCo3 en zonas andinas, sin embargo los resultados del estudio en la cuenca del Río Lagunillas se encuentran muy por debajo de este valor, sin embargo este parámetro no es muy utilizado para identificar problemas de contaminación en los cuerpo de agua. En cuanto a la Dureza la mayoría de estaciones muestran valores que se adaptan a las exigencias de la legislación en cuanto a potabilidad, pues este límite es de 160 mg/CaCo3.
Con respecto a la Turbidez en la cuenca del Río Lagunillas diez (10) de las dieciséis (16) estaciones no sobrepasaron el limite el cual es de 10 U.N.T, algunas estaciones como el Río Lagunillas Páramo y el Río Lagunillas Desembocadura, registraron valores muy altos, los cuales están relacionados con los sólidos totales y sólidos disueltos, sin embargo el hecho de que estas estaciones presenten estos valores tan altos, no necesariamente debe ser atribuido a problemas de contaminación ya que estos parámetros dependen en gran medida de partículas suspendidas en el cuerpo de agua, tal es el caso observado en el Río Lagunillas Páramo, el cual el día de la toma de la muestra, poseía un color gris claro proveniente de las cenizas, que son descargadas en este a causa de su cercanía al nevado del Ruiz. Con respecto al análisis de componentes principales (ACP), se presento una estrecha relación entre ciertos grupos de variables como por ejemplo: Temperatura ambiente, temperatura del agua y pH grupo 1, el grupo 2 reunió a los sólidos totales, suspendidos y a la turbiedad y por último el grupo 3 con la Saturación de Oxigeno y Oxigeno disuelto. Los grupos anteriormente mencionados son los que más peso tienen en la evaluación de los cuerpos de agua de la cuenca del Río Lagunillas, es decir que las variables de los primeros dos grupos son las de más importancia para los cuerpos de agua. El primer grupo de variables según la literatura está relacionado con factores físicos y químicos, los cuales intervienen muy marcadamente en los cuerpos de agua según el ACP, los grupos restantes están relacionados el primero con procesos de mineralización del agua y el otro con procesos de oxidorreducción de la materia orgánica. El índice de calidad de agua tiene como objeto la estimación de un valor o un puntaje, con el cual se pueda evaluar un cuerpo de agua, por medio de la
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utilización de 9 variables fisicoquímicas. Según este índice la mayoría de las estaciones de la cuenca del Río Lagunillas se encontraron en un nivel bueno y unas pocas en excelente, exceptuando el Río Lagunillas Páramo, el cual obtuvo un valor de 63 indicando un nivel regular. Algunas estaciones como la Quebrada La Joya y el Río Lagunillas Desembocadura, en la vereda de Chorrillo - Ambalema, presentaron características que indicaban ciertos grados de contaminación y de intervención antrópica, sin embargo al aplicar el índice obtuvieron valores de calidad buena, casi en el límite con regular. Este hecho se debe posiblemente a que este índice tiene en cuenta 9 variables las cuales al promediar no ofrecen una información tan especifica como lo hace cada parámetro por individual. De forma general se puede decir que la calidad del agua de la cuenca del Río lagunillas es buena y hay que conservarla de esta manera. A nivel temporal no se observaron cambios significativos en los parámetros a excepción de la turbiedad, Sólidos Suspendidos y Sólidos Totales, los cuales presentaron valores muy altos durante el primer muestreo debido a que en la estación Río Lagunillas Páramo, se presento una descarga de cenizas en el cuerpo de agua por parte del Nevado del Ruiz lo que incremento los valores de estos parámetros.
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CONCLUSIONES De manera general la cuenca del Río Lagunillas presenta una calidad de agua buena, con excepción de muy pocas estaciones, en las cuales es muy notorio el grado de intervención antrópica y la contaminación por materia orgánica. Las estaciones con los grados de intervención más alto se registraron en las zonas más bajas de la cuenca cerca a la desembocadura del Río Lagunillas en el Río Magdalena en el municipio de Ambalema. En la mayoría de las estaciones se observo que a medida que la altura aumentaba la calidad del agua mejoraba, debido a la poca o nula intervención antrópica. A nivel temporal los cambios que se registraron no fueron muy significativos, sin embargo en algunos parámetros como Turbiedad, Sólidos Totales y Disueltos cambiaron drásticamente en el Río Lagunillas Páramo durante primer muestreo debido a los materiales alóctonos como las cenizas arrojadas por el nevado del Ruiz a este.
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RECOMENDACIONES
Es necesario establecer más periodos de muestreo y aumentar el número de muestras para así poder hacer un análisis más exacto de los datos. Es de vital importancia tomar el mismo número de muestras y conservar los puntos de un muestreo a otro, para de esta manera poder realizar un análisis más completo a los datos. En la realización de los análisis fisicoquímicos, es necesario evaluar las mismas variables para cada una de las épocas muestreadas y así poder establecer un punto de comparación más confiable y exacta. Se deben realizar este tipo de muestreos con más periodicidad para así poder establecer de una manera más verídica el estado total de toda la cuenca no solo del lagunilla sino de todo el departamento. Se deben fomentar más programas de conservación de los cuerpos de agua en especial en las zonas bajas ya que son las que presentan los valores más altos de contaminación y de intervención antrópica. Se deben fomentar más programas de conservación de los páramos ya que estos son las fuentes de agua no solo del departamento sino de todo el país.
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BIBLIOGRAFÍA ALBA -TERCEDOR, Javier. Macroinvertebrados acuáticos y calidad de las aguas de los ríos. En: IV Simposio del agua en Andalucia, Ameira. Vol.2 (1996); p. 203-213. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA), AMERICAN WATERS WORKS ASSOCIATION (AWWA) & WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION (WPCF). Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 19 ed. New York : Clescerl, L. S, 1995. 1325 p. BEHAR, Roberto; ZÚÑIGA DE C, Maria del Carmen y ROJAS, Olga. Análisis y Valoración del índice de calidad de agua (ICA) de la NSF: El caso de los ríos Cali y Melendez- (Cali-Colombia). En: Seminario internacional sobre macroinvertebrados bentónicos como bioindicadores de calidad de agua. Memorias. Cali: Universidad del Valle, 1997. 30 p. CALDERÓN SAENZ, Felipe. 2001. Interpretación de Análisis de Agua: Parámetros Ambientales. [en línea]. [Octubre 15 de 2002, 07-20'40"]. Disponible en: http:// wwwdrcalderonlabs.com/Métodos/Análisis_D CAROLINA BIOLOGICAL SUPPLY COMPANY. 3M TM Petrifilm TM. Coliform count plates: Instruction manual. [en línea]. [Abril 25 de 2003, 07-20'40"]. Disponible en: http:// www.carolina.com/coliforms/Análisis_D. CARTER, Larry. Manual de evaluación del Impacto Ambiental: Técnicas para la elaboración de los estudios de Impacto. 2° ed. Mexico: McGraw Hill, 2000. p. 154-163. CENTRO DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS Y TECNICAS (Argentina). Análisis de componentes principales –PCA. [En: línea]. [Octubre 20 de 2003, 11-22'50"]. Disponible en: http:// www.lafe.uba.ar/tele/recursos/PCA.pdf CHAVES, Maria Elfi. Contaminación Agua. En: Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander Von Humboldt. Informe Nacional Sobre el Estado de la Biodiversidad Colombia: Causas de pérdida de biodiversidad. Santa fe de Bogotá: El Instituto, 1997, Tomo II; p. 163-167 CORPORACIÓN AUTONOMA REGIONAL DEL RÍO GRANDE DE LA MAGDALENA E INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES. Estudio ambiental de la cuenca Magdalena - Cauca y elementos para su ordenamiento territorial. Bogotá: CORMAGDALENA E IDEAM, 2000. v.1, p. 10-246
65
CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL TOLIMA. SUBDIRECCIÓN DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL. Clasificación de las cuencas hidrográficas del departamento del Tolima. Ibagué: CORTOLIMA, 2000. p. 42-51. COLOMBIA. MINISTERIO DE SALUD. Decreto número 2105 de 1983. Por el cual se reglamenta parcialmente el Título II de la Ley 09 de 1979 en cuanto a Potabilización del Agua. FAÑA, B. J. Evaluación Rápida de la Contaminación Hídrica. Ediciones G.H.e.N. Grupo Hidro-ecológico Nacional, Inc. (G.H.e.N). Republica Dominicana. [en línea]. [Marzo 2 de 2002, 09-15'22"]. Disponible en: http://www.ambiente-ecologico.com/067-02 2000/juannicolasfania67.htm METCALF y HEDDY. Ingeniería de Aguas Residuales: Tratamiento, vertido y reutilización. 3° ed. México: MC Graw Hill, 1985. v.2, p. 59-102 MORALES ZAPATA, G. Índices de calidad del agua y el río Medellín. En: AINSA, Medellín. Vol.2 (1984). p 9-21 PERDOMO, G. A y GOMEZ, M. M. Estatuto de aguas para el área de jurisdicción de la corporación autónoma regional del Tolima. 3° ed. Ibagué: CORTOLIMA, 2000. p. 21-28 RAMÍREZ, G. A; VIÑA, V. G. 1998. Limnología Colombiana. Aportes a su conocimiento y Estadísticas de Análisis. Edición: BP Exploration Company Ltd. p: 45-75 RODIER, J. Análisis de Aguas: Aguas naturales, residuales y agua de mar. Barcelona: Omega, 1981. p. 148-151, 178-181. ROMERO ROJAS, J. A. Acuiquímica. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 1996. ROLDÁN PÉREZ, Gabriel. Bioindicación de la calidad del agua en Colombia: Propuesta para el uso del método BMWP/Col. Medellín: Universidad del Antioquia, 2003. 170 p. ________Fundamentos de limnología neotropical. Medellín: Universidad de
66
Antioquia, 1992. 529 p. ROLDÁN PEREZ, G; BUILES, J; TRUJILLO, C. M Y SUÁREZ, A. Efectos sobre la contaminación industrial y doméstica sobre la fauna béntica del río Medellín. En: Actualidades biológicas, Medellín. Vol.2, No.5 (1973); p. 54-64. SAENZ, F. C. 2001. Interpretación de Análisis de Aguas: Parámetros Ambientales. Bogotá. [en línea]. [Enero 27 de 2003, 05-25'06"]. Disponible en: http:// www.drcalderonlabs.com/Métodos/Analisis-D WETZEL, Robert G. Limnología. Barcelona: Omega, 1981. 679 p. YEPES, Sally L. Caracterización Físico-química y Bacteriológica de la cuenca del río Coello. Tesis de grado. Biólogo, facultad de Ciencias, Universidad del Tolima, 2004.137 p.
