Supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA

Bioensayo Agudo con Sulfato de Cobre en Alevinos de Carpa

Cyprinus Carpio (LINNAEUS, 1758) y su Posible Impacto

Debido a la Actividad Minera

TESIS

PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON

MENCIÓN EN MINERIA Y MEDIO AMBIENTE

ELABORADO POR:

ESKIM SANTIAGO VALVERDE OBREGON

ASESOR

M.Sc. Lic. ATILIO MENDOZA APOLAYA

LIMA – PERÚ

2015

DEDICATORIA

Dedico esta tesis a mis queridos padres: Santiago

Valverde e Irene Obregón por haberme apoyado en

todo momento, por sus consejos, sus valores, por la

motivación constante que me ha permitido ser una

persona de bien, pero más que nada, por su amor.

Asimismo a Dios por haberme permitido llegar hasta

este punto y haberme dado salud para lograr mis

objetivos; dedicado además, a mis hermanos Kel,

Deker y Helen.

AGRADECIMIENTOS

Mi agradecimiento especial para mis asesores Msc. Lic. Atilio Mendoza Apolaya y

Msc. Ing. Jose Vidalon Galvez por sus valiosos apoyos y guías para la cristalización del

presente trabajo.

A todos mis amigos y familiares que de una u otra forma me estimulan y me ayudan a

continuar por este camino en la vida y en especial a mi hermano Deker por ser el

ejemplo de un hermano mayor, del cual aprendí aciertos y de momentos difíciles.

CONTENIDO

RESUMEN

ABSTRACT

1. INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………. 1

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA …………………………………… 2

2.1 Formulación del problema …………………………………………………2

2.1.1 Formulación del problema central………………………………...…2

2.1.2 Objetivo general……………………………………………………..2

2.1.3 Objetivos específicos……………………………………………...…3

3. MARCO TEÓRICO.………………………………………………………….. 4

3.1 Antecedentes………………………………………………………………..4

3.2 Características de la carpa………………………………………………..…9

3.2.1 Ubicación taxonómica……………………………………………….9

3.2.2 Distribución geográfica…………………………………………...…9

3.2.3 Aspectos biológicos y ecológicos………………………………..…10

3.2.4 Alimentación……………………………………………………….11

3.2.5 Generalidades sobre el cultivo de carpa…………………………....12

3.3 Contaminación…………………………………………………………….14

3.3.1 Contaminantes químicos……………………………………………14

3.3.2 Contaminantes inorgánicos…………………………………………15

3.3.3 Contaminantes orgánicos……………………………………...……15

3.3.4 Efectos de la contaminación en la acuicultura…………………...…16

3.3.5 Cobre……………………………………………………………….17

3.3.6 Aparición y recuperación de metales pesados…………………...…18

3.3.6.1 Posibles efectos de la minería en la vida de los peces………...19

3.3.6.1.1. La flotación y sus potenciales efectos……………..……20

3.3.6.1.2. La lixiviación - extracción por solvente -

electroobtención…………………………….…………..23

3.3.6.1.3. La refinación electrolítica…………………….……..…..29

3.3.6.1.4. Los pasivos ambientales mineros…………….…………31

3.3.7 Producción de sulfato de cobre pentahidratado………………….…31

3.3.8 Rol de los metales en los procesos bioquímicos en los peces…...…33

3.3.9 Efectos de la deficiencia y altos contenidos de metales en el agua

sobre la salud de los peces……………………………………….…33

3.3.10 Límites de toxicidad de los metales pesados en función de la dureza

del agua………………………………………………………….….35

3.3.11 Vías de incorporación de metales pesados en los organismos

acuáticos……………………………………………………………36

3.3.12 Bioacumulación y biomagnificación de metales pesados……….…37

3.4 Bioensayo……………………………………………………….…………38

3.4.1 Especies para el bioensayo…………………………………………38

3.4.2 Bioensayo agudo………………………………………………..…..41

3.4.3 Bioensayo crónico………………………………………………….41

3.4.4 Concentración media letal (LC50)…………………………..………42

3.5 Hipótesis central……………………………………………………...……43

4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVO…………………………..……..43

4.1 Materiales…………………………………………………...……………..43

4.2 Equipos………………………………………………………………...…..44

4.3 Reactivo………………………………………………………….……...…44

5. METODOLOGIA…………………….……………………………..………...44

5.1. Método rutinario de bioensayos………………………………………..…..45

5.1.1. Preparación del contaminante………………………………...……..45

5.1.2. Acondicionamiento………………………………………………….48

5.1.3. Recolección de carpas y transporte……………………………...…..54

5.1.4. Aclimatación…………………………………………………….…..55

5.2. Método de Regresión…………………………………………………..…..65

5.2.1. Regresión Lineal…………………………………………………….65

5.2.2. Regresión Polinómica…………………………………………….....65

5.3. Tipo de investigación…………………………………….…………….…..66

5.4. Variable de estudio…………………………………………………….…..66

5.5. Determinación de la concentración letal media (LC50)………………..…..66

5.6. Determinación de la concentración del cobre acumulado en las

carpas………………………………………………………………...…….67

6. RESULTADOS……………………………………………………..…………68

6.1. Concentración letal media (LC50)…………………………………...……..68

6.2. Concentración de cobre acumulado en las carpas…………………………93

6.3. Predicción de toxicidad por cobre en efluente minero……………………95

6.4. Predicción de toxicidad por cobre en cuerpos receptores…………………96

7. DISCUSIÓN…………………………………………………………….……..98

8. CONCLUSIONES……………………………………..………………...…....99

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………...……100

10. GLOSARIO DE TÉRMINOS…………………………………………….…104

11. ANEXOS………………………………………………………………...……114

LISTA DE FIGURAS

Figura N° 1: La imagen muestra a la especie Cyprinus carpio……………………..…11

Figura N° 2: Factores que facilitan la flotación………………………………….……20

Figura N° 3: Se muestra el reactivo Colector (Xantato) y el reactivo Depresor (Cianuro

de Sodio) que deprime a la Pirita…………………………………………………...…..22

Figura N° 4: Se muestra el reactivo Reactivador (Sulfato de cobre) que reactiva al zinc

Deprimido, para su posterior flotación……………………………………………...….22

Figura N° 5: Pasivo ambiental minero de la U.E.A. Graciela-PERUBAR……………31 Figura N° 6: Flujograma del proceso de producción de sulfato de cobre

pentahidratado………………………………………………………………………….32

Figura N° 7: La figura muestra el sulfato de cobre pentahidratado tipo nieve………..32

Figura N° 8: Metal esencial (Ejemplo: Cu, Zn)……………………………………….35

Figura N° 9: La imagen muestra la entrada a la Estación Piscícola de Santa

Eulalia…………………………………………………………………………….…….44

Figura N° 10: El contaminante utilizado en el trabajo de investigación……….....…...45

Figura N° 11: Tarando el vaso de precipitado (beaker)…………………………….…45

Figura N° 12: Pesando el sulfato de cobre pentahidratado…………………..….….....46

Figura N° 13: La figura muestra el peso de 1,0027gramos del contaminante sulfato de

cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)……………………………………………...…46

Figura N° 14: Homogenizando la solución de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4

x 5 H2O)………………………………………………..……………………...………..47

Figura N° 15: Vertiendo la solución del contaminante al frasco de polietileno,

previamente rotulado…………………...…………………………………….….……..47

Figura N° 16: Materiales y reactivo utilizado en la preparación del contaminante

sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)………………………...………...…48

Figura N° 17: Realizando la limpieza de los acuarios…………………………...……49

Figura N° 18: Acuario T1/3, previo a su nivelación del agua…………………………52

Figura N° 19: Colocando los difusores para la oxigenación de las especies Cyprinus

carpio……………………………………………………………………………….…..53

Figura N° 20: Instalando el sistema de aireación (mangueras y llaves)…………….....53

Figura N° 21: En la figura se muestra las dos baterías de acuarios, con la cual se realizó

el trabajo de investigación………………………………………………………….…..53

Figura N° 22: Estanques de cultivo de carpa……………………………………….…55

Figura N° 23: Los especímenes Cyprinus carpio en un proceso de

aclimatación………………….……………………………………………………..…..55

Figura N° 24: En la figura se muestra claramente los 10 especímenes utilizados en cada

acuario donde se realizó el proceso de aclimatación………………………………...…56

Figura N° 25: Midiendo la temperatura de agua del acuario…………………....…….56

Figura N° 26: Realizando la biometría de las carpas (Cyprinus carpio)…….…….….57

Figura N° 27: Pesando el vaso de precipitado con agua…………………………..…..57

Figura N° 28: Pesando el vaso de precipitado con agua y carpas………………….….57

Figura N° 29: En la figura se muestra claramente las dos baterías (A y B), con los

respectivos 6 acuarios codificados como T1/1, T1/2, T1/3, T2/1, T2/2 y T2/3………..59

Figura N° 30: Dosificando el contaminante en los acuarios…………………….…….64

Figura N° 31: Se aprecia a la especie boqueando en la superficie del cuerpo de agua,

con ligero ensanchamiento en la parte ventral del pez……………………………..…..85

Figura N° 32: Se aprecia a la carpa boqueando de forma perpendicular a la superficie

del agua…………………………………………………………………………………85

Figura N° 33: En esta imagen tomada de forma frontal hacia el acuario, se visualiza el

boqueo vertical de tres (3) especímenes de carpa (Cyprinus carpio)…………...……...86

Figura N° 34: La figura muestra a 8 especímenes de carpa boqueando de un total de 10

que se encuentran en el acuario “A6”……………………………………………….….86

Figura N° 35: La figura muestra al pez nadando de una forma inusual (de forma

perpendicular con dirección a la base del acuario)……………………………….….…87

Figura N° 36: La figura muestra a dos (2) peces nadando de costado en la superficie del

agua………………………………………………………..……………………………87

Figura N° 37: La carpa pierde la estabilidad física de su cuerpo, se aprecia por

momentos nadando vientre arriba y muy cerca de la superficie…………………….….88

Figura N° 38: En la figura se aprecia un comportamiento inusual de la carpa, esta

especie por momentos se posa en el fondo del acuario perdiendo la movilidad, además

adquiere una reacción muy lenta………………………………………………….……88

Figura N° 39: Una carpa muerta en el fondo del acuario…………………………...…89

Figura N° 40: Colocando los guantes quirúrgicos……………………..…………...…89

Figura N° 41: Extrayendo al espécimen muerto del acuario “A6”……………...….....89

Figura N° 42: Se aprecia la carpa hinchada en la zona o parte ventral…………..……90

Figura N° 43: Las carpas muertas, se colocaron en bolsas con cierre hermético…..…90

Figura N° 44: La figura muestra a la carpa con el ojo izquierdo defectuoso……….....91

Figura N° 45: La figura muestra a la carpa con las branquias izquierda expuesta…....91

Figura N° 46: La imagen muestra claramente a la carpa con las branquias izquierda

expuesta y vientre ligeramente abultados………………………………………..……..92

Figura N° 47: La imagen muestra a las carpas con el vientre ligeramente abultado y a la

carpa que está en la parte inferior con el ojo izquierdo defectuoso………………...…..92

LISTA DE TABLAS

Tabla N° 1: Metales pesados en la Gambusia punctata (μg/g)……………………..…..6

Tabla N° 2: Condiciones recomendadas para las pruebas de toxicidad aguda con crías y

juveniles de tilapia, carpa y cíclidos………………………………………..……………6

Tabla N° 3: Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de

actividades minero-metalúrgicas (D.S. N° 010-2010-MINAM)…………………..…….7

Tabla N°4: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 1 (Uso Poblacional y

Recreacional)…………………………………………………………………………….8

Tabla N°5: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 4 (Conservación del

Ambiente Acuático)……….………………………………………………..……………8

Tabla N° 6: Condiciones para el cultivo de carpa en estanquería……………………..13

Tabla N° 7: vida acuática en sistema de agua dulce (ríos, lagos)……………………..…..36

Tabla N° 8: Ingredientes para preparar alimento balanceado para

carpas…………………………………………………………………………………...54

Tabla N° 9: Bioensayo preliminar……………………………………………….…….58

Tabla N° 10: Código de acuarios por batería………………………………………….59

Tabla N° 11: Códigos de los acuarios y sus respectivas concentraciones en el bioensayo

agudo……………………………………………………………………………….…..60

Tabla N° 12: Código de acuarios y concentración del contaminante de los especímenes

a analizar………………………………………………………………………………..67

Tabla N° 13: Resultados del bioensayo preliminar………………………………...….68

Tabla N° 14: Resultados del bioensayo final……………………………………...…..68

Tabla N° 15: Cuadro de control durante el bioensayo acuático (primer ensayo)……...76

Tabla N° 16: Cuadro de control durante el bioensayo acuático (segundo ensayo)…....79

Tabla N° 17: Cuadro de control durante el bioensayo acuático (tercer ensayo)………82

Tabla N° 18: Concentración de cobre (mg/kg) en especímenes de carpa común

(Cyprinus carpio)………………………………………………………………...…….93

Tabla N° 19: Parámetros de efluentes industriales de una empresa minera………...…95

Tabla N° 20: Parámetros de agua en cuerpos receptores cercanos a una empresa

minera………………………………………………………………………………..…96

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico N° 1: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar

(parte1)……………………………………………………………………………….…69

Gráfico N° 2: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar

(parte2)………………………………………………………………………………….70

Gráfico N° 3: Regresión lineal para bioensayo (96 horas) en carpa común (Cyprinus

carpio)…………………………………………………………………………….……71

Gráfico N° 4: Regresión polinómica para bioensayo (96 horas) en carpa común

(Cyprinus carpio)………………………………………………………………..……..72

Gráfico N° 5: Intersección en la gráfica de regresión polinómica para determinar el

LC50 del sulfato de cobre del bioensayo en alevinos de carpa (Cyprinus carpio)……...75

Gráfico N° 6: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático

(parte 1)…………………………………………………………………………………77

Gráfico N° 7: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático

(parte 2)…………………………………………………………………………..……..78

Gráfico N° 8: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático

(parte 1)…………………………………………………………………..……………..80

Gráfico N° 9: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático

(parte 2)………………………………………………………...…………...…………..81

Gráfico N° 10: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático

(parte 1)…………………………………………………………………..……………..83

Gráfico N° 11: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático

(parte 2)…………………………………………………………………………………84

Gráfico N° 12: Tendencia de la concentración de cobre (mg/kg) en especímenes de

carpa común (Cyprinus carpio)……………………………………………..…….……93

Gráfico N° 13: La gráfica muestra la concentración de cobre (ppm) en el agua...........94

Gráfico N° 14: Comparación entre las concentraciones de cobre en el agua y

bioacumuladas por carpas……………………...……………………………………….94

Gráfico N° 15: Comparación entre la concentración de cobre y sulfato de cobre en el

agua v.s. la concentración de cobre bioacumulado en carpas……………………….…95

RESUMEN

El objetivo de la presente investigación fue evaluar el efecto letal del sulfato de cobre en

un bioensayo agudo estático, con tres repeticiones, sobre los alevines de carpa común

Cyprinus carpio después de 96 horas de exposición, realizados desde el 15 de setiembre

al 10 de octubre de 2014. Las carpas fueron donadas de la Estación Piscícola de Santa

Eulalia y el bioensayo se realizó en la misma Estación antes mencionada, perteneciente

a la Universidad Nacional Federico Villarreal (UNFV). Primero se trabajó con rangos

amplios de concentración del contaminante, para luego establecer rangos más

específicos. El resultado final de la prueba fue una concentración media letal LC50 de

0,986 ppm de cobre. Además se realizaron análisis de la concentración del cobre

acumulada en la carpa común por el método de absorción atómica, lo que dio los

siguientes resultados: para 0,6 ppm fue 5,10 mg/kg, para 0,8 ppm 5,12 mg/kg y para 1

ppm 5,29 mg/kg, en cada caso los análisis se realizaron en las diez carpas expuestas.

PALABRAS CLAVES: Bioensayo, Sulfato de cobre, Concentración media letal (CL50)

ABSTRACT

The objective of this research was to assess the lethal effect of copper sulphate in an

acute bioassay static, with three replicates, on common Carp fingerlings Cyprinus

carpio after 96 hours of exposure, carried out from September 15 to October 10, 2014.

The Carp were donated from the fisheries station of Santa Eulalia and the bioassay was

performed in the same season before mentioned, belonging to the Universidad Nacional

Federico Villarreal (UNFV). He first worked with wide of contaminant concentration

ranges, to then establish more specific ranges. The final result of the test was a lethal

median concentration LC50 of 0,986 ppm copper. Further analyses were performed the

concentration of copper in the muscle of common carp by the method of atomic

absorption, which gave the following results: for 0.6 ppm was 5,10 mg/kg, for 0.8 ppm

5,12 mg/kg and for 1 ppm 5,29 mg/kg, in each case analyses were performed in the ten

Carp exposed.

Keys Words: Bioassay, Copper sulphate, Lethal Median concentration (CL50)

1

1. INTRODUCCIÓN

Los bioensayos son pruebas biológicas que sirven para determinar el grado de

toxicidad de sustancias extrañas presentes en el medio donde habitan y que

producen efectos nocivos que muchas veces pueden generar su extinción

(Zambrano A. & Molina S., 2012).

El sulfato de cobre es un compuesto químico derivado del cobre que forma

cristales azules. Es utilizado de diversas formas en la actividad minería, agrícola,

acuícola, industria de pigmentos, entre otros.

La carpa común Cyprinus carpio, es la segunda especie más cultivada a nivel

mundial, principalmente en Asia y en Europa; en el Perú se cultiva a nivel de

subsistencia. Además es una de las especies que se pueden ver afectadas

directamente producto del cobre generado en la actividad minera.

Estos peces servirán como un índice de una posible contaminación, ya que la

contaminación hídrica ocasionada por las descargas industriales y los efluentes

mineros, van acompañados con concentraciones considerables de cobre.

Los bioensayos son métodos muy utilizados para determinar la concentración a

la que un contaminante causa efectos nocivos a los organismos vivos y que en

este caso en particular, el bioensayo, se utiliza para determinar el posible efecto

nocivo del cobre en la carpa común Cyprinus carpio.

2

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

2.1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA CENTRAL

Durante los procesos de la minería algunos metales son abandonados

en las escombreras como material de desecho en las minas

semicubiertas o a cielo abierto; algunos son transportados a través del

viento y por corrientes de agua, creando varios problemas ambientales

(Habashi, 1992).

Rensomi (1973, Citado por Zambrano, 1983) indicó que numerosos

metales pesados son concentrados en el cuerpo del pez en el orden de

miles a decenas de miles de veces la concentración en el agua. Estos

datos han sido reportados mediante la cadena alimenticia en el

ecosistema.

Es de suma importancia conocer cuál es la concentración letal para los

organismos de ambientes acuáticos, en este caso la carpa Cyprinus

carpio dado que es una de las especies que habitan en nuestro país y

que se ven influenciados por la actividad minera que tienen sulfato de

cobre en sus efluentes.

2.1.2. OBJETIVO GENERAL

Determinar el LC50 de sulfato de cobre para carpa (Cyprinus carpio)

mediante un bioensayo.

3

2.1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la concentración de sulfato de cobre que afecta la

sobrevivencia de la especie Cyprinus carpio.

Evaluar el comportamiento de las especies a diferentes

concentraciones del contaminante.

Realizar gráficamente una curva de LC50 en la cual nos indique los

resultados obtenidos para una mayor facilidad de interpretación.

4

3. MARCO TEÓRICO

3.1. ANTECEDENTES

Las actividades mineras y los procesos geoquímicos a menudo resultan

generadores de Drenaje Acido de la Mina (DAM), un fenómeno

comúnmente asociado a las actividades mineras. Este se produce cuando la

pirita (FeS2) y otros minerales sulfurosos presentes en los depósitos de

minas actuales o pasadas, se exponen al contacto con el aire y el agua en

presencia de las bacterias oxidantes como Thiobacillus ferrooxidans y se

oxidan para producir sulfatos y ácidos de metales ferrosos (Ogwuegbu y

Muhanga, 2005).

Reacciones de oxidación:

FeS2 + 3,5O2 + H2O FeSO4 + H2SO4

CuFeS2 + 4 O2 CuSO4 +FeSO4 (Vidalón, 2013)

Rensomi (1973, Citado por Zambrano, 1983) indicó que numerosos metales

pesados son concentrados en el cuerpo del pez en el orden de miles a

decenas de miles de veces la concentración en el agua. Estos datos han sido

reportados en la cadena alimenticia en el ecosistema.

Se evaluó la toxicidad del cobre, empleando sulfato de cobre en larvas

nauplii sin alimentar del camarón comercial Artemesia longinaris mediante

bioensayos de 72 horas de duración, con el objeto de determinar la dosis

efectiva media o concentración letal (LC50) y grado de desarrollo - estadio

larval (Scelso, 1997).

5

Los resultados del test de toxicidad aguda mostraron una relación directa

entre mortalidad y concentración de cobre. A una concentración de 1000

ppb, los nauplii mueren en menos de 24 hr. Los valores de LC50 para los

diferentes períodos de los restantes tratamientos según el método de probits

fueron: 660 ppb para 24 hr, 378,5 ppb para 48 hr y 212,3 ppb para 72 hr. La

muda (crecimiento) de las larvas fue inhibida a concentraciones superiores a

125 ppb. En el «control», las larvas mudaron a protozoea a partir de las 72

hr y todas las larvas se encontraron en este estadio a las 96 hr. (Scelso,

1997).

Los valores de LC50-96h de 0,546 mg/l de Cu2+, obtenidos encontrados

para postlarvas de C. camentarius a una temperatura de 20,2±0,44 ºC; pH

6,5±0,5; dureza 0,9±0,3 mg/l de CaCO3 y salinidad de 1,0 ppt del agua

demuestran que es un estadío muy sensible al cobre (Mendoza, 2007).

Al realizar la prueba de toxicidad aguda del sulfato de cobre (CuSO4) en

alevinos de cachama blanca (Piaractus brachypomus) bajo condiciones de

aguas blandas, dieron como resultado una concentración media letal (LC50)

al cabo de 48 horas de exposición un valor de 0,94 ppm.

Estos resultados preliminares permiten inferir que bajo las concentraciones

y condiciones del presente ensayo (dureza total de aproximadamente 20

ppm), los alevinos de cachama blanca son relativamente susceptibles a los

efectos tóxicos del sulfato de cobre (Velasco, Gómez & Calderón, 2006)

6

Los valores de CL50 obtenidos a las 96 horas de exposición fueron de

0,910±0,126 mg de Cu2+/L, para larvas de rana Osteopilus septentrionalis

en estadío E-25 (Alea, Carballo, Trujillo & Torres, 2003)

Tabla N° 1 Metales pesados en la Gambusia punctata (μg/g).

Fuente: Argota G., González, Argota H., Fimia y Iannacone, 2012

Fry (1971, Citado por Zambrano, 1983) estableció que el estudio de la

contaminación biológica desea proteger al organismo de daños que no

solamente sea la muerte y que los limites letales están para ser considerados

solamente como limites extremos.

La EPA ha determinado que el agua potable no debe contener más de

1.3ppm o miligramos de cobre por litro de agua (Departamento de Salud y

Servicios Humanos, 2004).

7

Tabla N° 2 Condiciones recomendadas para las pruebas de toxicidad aguda con

crías y juveniles de tilapia, carpa y cíclidos

Tipo de ensayo Estático

Aclimatación 12 días antes de iniciar el

experimento

Recambio de agua Ninguno

Temperatura 23±2°C

Volumen de acuario 70 a 80 L

Numero de peces por acuario 12

Tamaño de los peces 3 a 5 cm

Numero de replicas 3

Duración de la prueba 96 horas

Efecto medido CL50, mortalidad (%) o

sobrevivencia (%)

Fuente: Ramírez & Mendoza, 2008

Tabla N° 3 Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de

actividades minero-metalúrgicas (D.S. N° 010-2010-MINAM)

Fuente: Ministerio del Ambiente, 2010

8

Tabla N°4: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 1 (Uso

Poblacional y Recreacional)


Tabla N°5: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 4 (Conservación

del Ambiente Acuático)


9

3.2. CARACTERÍSTICAS DE LA CARPA

3.2.1. UBICACIÓN TAXONÓMICA

Reino: Animalia

Filo: Chordata

Clase: Actinopterigios (peces con aletas radiadas)

Orden: Cypriniformes

Familia: Cyprinidae

Género: Cyprinus

Especie: Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758)

Nombre común: Carpa común (Aguilar, 2007)

3.2.2. DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA

Es originaria de China y del extremo oriente de Asia, ha sido

introducida en todos los continentes a excepción de la Antártida

(Aguilar 2007).

Habita en lagos y ríos europeos, además ha sido ampliamente

introducida en otras partes del mundo, tales como: América del Norte,

África del Sur, Nueva Zelanda, Australia, Asia (FAO, 2014)

En muchos lugares donde ha sido introducida se considera una

amenaza para el ecosistema debido a su predilección por el sustrato

vegetal de los fondos poco profundos, que sirve de alimento a

numerosas especies animales.

10

3.2.3. ASPECTOS BIOLÓGICOS Y ECOLÓGICOS

Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758) tiene un cuerpo alargado y algo

comprimido. Labios gruesos. Dos pares de barbillas en el ángulo de la

boca, las más cortas sobre el labio superior. Base de la aleta dorsal

larga con 17-22 rayos ramificados y una espina dorsal fuerte y dentada

en el frente; contorno de la aleta dorsal cóncavo anteriormente. Aleta

anal con 6-7 rayos blandos. Línea lateral con 32 a 38 escamas. Color

variable, las carpas silvestres son de color parduzco verdoso sobre el

dorso y parte superior de los costados, con tonalidad amarillo dorada

ventralmente. Las aletas son oscuras, ventralmente con un matiz rojizo

(FAO, 2014).

Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758), también conocida como carpa

común es un pez típico de aguas calmadas, cálidas y con fondos

fangosos. El medio donde se desarrolla Cyprinus carpio son: lagunas,

lagos, ríos, arroyos, arroyuelos, nacimientos de agua, etc. (Aguilar,

2007).

La carpa es un pez termófilo, amante de las aguas cálidas, pero que

tolera extremos, desde un agua altamente cálida, hasta fluctuaciones

rápidas de temperatura. Su metabolismo y consecuentemente su

demanda por alimentos disminuye al tiempo que disminuyen las

temperaturas y prácticamente se detiene con una temperatura de 4ºC.

11

Su capacidad para un rápido crecimiento, característica de la especie,

se manifiesta mejor a temperaturas por encima de 20º C. Muestra alta

tolerancia a las variaciones de la concentración de iones en el agua y

puede vivir en aguas salobres así como en aguas alcalinas de pH 9. Es

poco sensitiva a las variaciones de oxígeno, requiriendo entre 3 a 4

mg/l (muere con niveles de 0,3 a 0,5 mg/l). Puede crecer muy rápido y

ocasionalmente los individuos alcanzan pesos de hasta 20 kg.

Figura N° 1: La imagen muestra a la especie Cyprinus carpio

3.2.4. ALIMENTACIÓN

Se alimenta de invertebrados, restos de animales y vegetales (Aguilar 2007).

El alimento natural de la carpa joven es el zooplancton. Posteriormente se

alimentan de invertebrados en el fondo. Otros alimentos consumidos en la

naturaleza incluyen algas, pececillos, gusanos de tierra y otros invertebrados

terrestres y varias clases de detritos, particularmente materia vegetal en

descomposición. Como se podría esperar, la carpa en cautiverio aprende

rápidamente a aceptar una amplia variedad de alimentos vivos y preparados

(Hernández & Victoria, 2006)

12

3.2.5. GENERALIDADES SOBRE EL CULTIVO DE CARPA

Es una de las especies con más historia en la acuicultura, se encuentra

ampliamente distribuida en el territorio nacional dada su gran

adaptabilidad y capacidad reproductiva.

El éxito de su cultivo se debe a que esta especie se adapta fácilmente a las

diversas condiciones de los cuerpos de agua, ya que soportan bajas

concentraciones de oxígeno, amplio rango de temperatura, además de su

poca exigencia alimenticia que le confiere al productor un manejo adecuado

y sencillo.

Las carpas alcanzan un peso de 400 gr en un tiempo aproximado de 6

a 12meses, de acuerdo a las condiciones ambientales y manejo del cultivo

Las hembras alcanzan su madurez sexual a los 2 años y los machos a los

1 1/2 años dependiendo de la temperatura. El número de óvulos por Kg.

es de 80,000 a 100,000. Se reproducen una vez al año a una

temperatura entre los 18 - 28 °C.

Para un óptimo crecimiento se recomienda sembrar crías de 3 a 4 cm con

la finalidad de disminuir la mortalidad durante el manejo y transportación.

La capacidad de carga es de 1 a 3 crías/m², según las características del cue

rpo de agua a sembrar.

Es recomendable durante el proceso de engorda proporcionar al cultivo

los siguientes cuidados:

13

Seleccionar los peces por tallas para evitar canibalismo proporcionando

adecuadamente la ración alimenticia.

Emplear un tamaño de alimento adecuado a la talla de los

peces, almacenando el alimento en un lugar seco y ventilado.

Mantener estricta limpieza del equipo, artes de pesca y estanquería.

Vigilar que el flujo de agua sea constante y adecuado.

Llevar una carpeta técnica con los datos de las actividades cotidianas y

registro de los organismos. (Dirección General Pecuaria, 2006).

Tabla N° 6: Condiciones para el cultivo de carpa en estanquería

Temperatura del agua 18 - 28 °C

Oxígeno disuelto 2 - 6 mg/lt.

Transparencia 30 - 45 cm

pH 7 - 8

Amonio < 0.3 mg/lt.

Sólidos suspendidos 27 - 70 mg/lt.

Bióxido de carbono < 25 mg/lt.

Alcalinidad 20 - 150 mg/lt.

Fuente: Dirección General Pecuaria, 2006

14

3.3. CONTAMINACIÓN

La contaminación es la incorporación al ambiente de una sustancia o forma

de energía en tal cantidad que resulte perjudicial para los ecosistemas

naturales. La contaminación del agua ocurre cuando un cuerpo de agua es

afectado por la descarga de una gran cantidad de material contaminante

(Kratz, 2005).

3.3.1. CONTAMINANTES QUÍMICOS

Se debe tener en cuenta las propiedades ecotoxicológicas del

contaminante.

- La biodegradabilidad: Limita la persistencia del contaminante en el

medio y sus efectos fisicoquímicos y biológicos y favorece la

integración de este a los ciclos biogeoquìmicos.

- La bioacumulación: Es la capacidad de acumular metales sin que

esto les cause un daño aparente. De esta forma, concentraciones de

metales pueden ingresar a la cadena alimenticia y causar daños

considerables en el consumidor final. Debido a que esta se

biomagnifica y a su vez la concentración del metal aumenta (Barreto y

Peralta, 2009)

- La toxicidad: Efecto adverso en organismos de prueba causados por

contaminantes, generalmente por uno o mezcla de contaminantes. La

toxicidad es resultado de concentraciones y tiempo de exposición,

modificados por diferentes variables como la temperatura y la

15

eficiencia de la forma química del contaminante (Zambrano y Molina,

2012).

Los contaminantes pueden ser inorgánicos u orgánicos.

3.3.2. CONTAMINANTES INORGÁNICOS

Dentro de estos encontramos los metales pesados como: mercurio,

plomo y cadmio, y los oligoelementos como cobre y zinc. Se

introducen en el agua por la erosión de los suelos, y los vertidos

industriales, y su toxicidad depende de su estado de óxido - reducción.

Las formas larvarias son más sensibles que los adultos.

Se considera que el mercurio y la plata son los muy tóxicos, el cobre

zinc, níquel, plomo y cadmio como medianamente tóxicos y al plomo

y manganeso poco nocivos.

Van Coillie (1980) demostró que concentraciones de cobre de 15 ug/l

reducen la síntesis de ARN en los embriones de trucha Salvelinus

fontinalis provocando además mortalidades masivas en los alevinos a

los 20 y 30 días de eclosión (Alzeiu, 1991)

3.3.3. CONTAMINANTES ORGÁNICOS

Se consideran diversas sustancias como residuos de hidrocarburos

derivados del petróleo, moléculas tensoactivas utilizadas en

detergentes domésticos, biocidas provenientes de tratamientos

intensivos (pesticidas).

16

• Hidrocarburos: formados por un amplio grupo de productos, algunos

son constituyentes normales de los tejidos animales (p.e. fitano,

pristano o escualeno). Los residuos provenientes del petróleo o

dispersados en forma de emulsión, son ingeridos por el hombre y se

incorporan en el metabolismo lipídico. Los peces son más sensibles

que los moluscos y crustáceos ante la presencia de tensoactivos y los

derivados iónicos son más tóxicos que los no iónicos.

• Pesticidas: los pesticidas son absorbidos por varios constituyentes del

medio ambiente y transportados mediante el arrastre de estos por el

agua de lluvia y aire, los cuales entran a formar parte de los sistemas

biológicos de los organismos contaminados (Aguilar, 2007)

3.3.4. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN EN LA ACUICULTURA

Cualquiera sea el origen de los contaminantes, estos actúan sobre la

acuicultura de las siguientes formas:

- Modificando las características de la calidad del agua como:

Temperatura, oxígeno disuelto, sales nutrientes, etc., favoreciendo de

esa forma la proliferación de algas o la anoxia; poniendo en riesgo las

especies.

- Por acción tóxica directa de sustancias biocidas, lo que acarrea

perturbaciones fisiológicas graves o mortalidades masivas.

17

- A través de los tejidos animales por las biotoxinas, microorganismos

patógenos y sustancias químicas adversas que hacen que la

producción no sea apta para el consumo humano (Alzieu, 1991)

3.3.5. COBRE

El Cobre de símbolo “Cu”, número atómico 29, de coloración rojiza,

es dúctil, maleable y buen conductor de la electricidad, puede

encontrarse en la naturaleza en su estado puro, “nativo”. Se conoce

desde épocas prehistóricas pues se han encontrado objetos de este

metal en las ruinas de muchas civilizaciones antiguas, algunas datan

10,000 años A.C. Los romanos llamaron al metal “cuprum”, de donde

proviene su nombre. (Villanueva, 2011)

El cobre es un metal rojizo que ocurre naturalmente en las rocas, el

agua, los sedimentos y, en niveles bajos, el aire. El cobre también

ocurre naturalmente en todas las plantas y animales. En bajas

concentraciones en la dieta es un elemento esencial para todos los

organismos, incluyendo a los seres humanos y otros animales. A

niveles mucho más altos pueden ocurrir efectos tóxicos. El término

cobre se refiere no sólo al metal, sino que también a los compuestos

de cobre que se pueden encontrar en el ambiente (Departamento de

Salud y Servicios Humanos, 2004).

18

3.3.6. APARICIÓN Y RECUPERACIÓN DE METALES PESADOS

Los metales pesados aparecen como constituyentes naturales de la

corteza terrestre y son persistentes contaminantes ambientales desde el

momento que no pueden ser degradados ni destruidos.

En menor medida, entran al sistema corporal a través de los alimentos,

el aire y el agua y son bioacumulados a lo largo del tiempo.

En las rocas ellos existen como menas en sus distintos compuestos

químicos, de los cuales son recuperados como minerales. Los

minerales metálicos pesados incluyen sulfuros, tales como hierro,

arsénico, plomo, zinc, cobalto, oro, plata y níquel; óxidos como

aluminio, manganeso, oro, selenio y antimonio. Algunos existen y

pueden ser recuperados en ambas formas: sulfuros y óxidos, como en

los casos de hierro, cobre y cobalto.

Las menas de minerales tienden a aparecer en familias por donde hay

metales que naturalmente existen como sulfuros que en su mayoría

suelen estar juntos. Sin embargo, los sulfuros de plomo, cadmio,

arsénico y mercurio pueden encontrarse naturalmente concurriendo

junto a sulfuros de hierro (pirita, FeS2) y cobre (calcopirita, CuFeS2),

los que son obtenidos como subproductos de varios procesos

hidrometalúrgicos o como parte de los humos de escape en

pirometalúrgica u otros procesos que siguen a la extracción minera

para su recuperación.

19

Durante los procesos de la minería algunos metales son abandonados

en las escombreras como material de desecho en las minas

subterráneas o a cielo abierto; algunos son transportados a través del

viento y por corrientes de agua, creando varios problemas

ambientales. Los metales pesados son básicamente recuperados de sus

menas mediante operaciones de procesamiento del mineral. (Habashi,

1992).

3.3.6.1. POSIBLES EFECTOS DE LA MINERIA EN LA VIDA DE

LOS PECES

Si el desecho de mina genera ácidos, el impacto en los peces,

animales y plantas puede ser severo. Muchos ríos impactados

por el drenaje ácido de mina tienen un valor de pH de 4 o menos

- similar a una batería ácida. Es poco probable que las plantas,

animales y peces puedan sobrevivir en ríos con tales

condiciones.

Los metales son particularmente problemáticos porque no se

destruyen en el ambiente. Se sedimentan en el fondo y persisten

en los lechos de los ríos, riachuelos, por largos periodos de

tiempo, constituyendo una fuente de contaminación a largo

plazo que afecta los insectos acuáticos que viven ahí, y a los

peces que se alimentan de estos.

Los impactos en la vida acuática pueden ir desde la muerte

inmediata de peces hasta efectos sub-letales, que afectan su

crecimiento, comportamiento o la capacidad reproductiva.

20

(www.elaw.org/files/mining-eia-guidebook/Capitulo%201.pdf,

2015).

3.3.6.1.1. LA FLOTACION Y SUS POTENCIALES EFECTOS

A) FACTORES QUE FACILITAN LA FLOTACIÓN

En la flotación intervienen los siguientes factores:

o Pulpa

o Reactivos

o Aire

o Agitación (Sedano, 2004)

Figura N° 2: Factores que facilitan la flotación

21

B) REACTIVOS QUE INTERVIENEN EN LA

FLOTACIÓN

Hay varias clases de reactivos, según el trabajo que

realizan:

1) Espumantes

2) Colectores

3) Modificadores

• Depresores

• Reactivadores

• Dispersantes

• Reguladores de pH. (Sedano, 2004)

a. REACTIVOS DEPRESORES

En la flotación, cuando no queremos que floten algunos

sulfuros usamos los reactivos depresores. En la flotación

de plomo usamos Cianuro de Sodio y Sulfato de Zinc, en

forma de complejo, para que no floten ni el Zinc ni la

pirita. En este caso, el Cianuro es un reactivo depresor

porque deprime los sulfuros de zinc y de fierro. (Sedano,

2004).

22

Figura N° 3: Se muestra el reactivo Colector (Xantato) y el reactivo Depresor

(Cianuro de Sodio) que deprime a la Pirita.

b. REACTIVOS REACTIVADORES

Los reactivos reactivadores hacen flotar los sulfuros que

han sido deprimidos en otros circuitos. Ejemplo: Para

flotar el zinc que ha sido deprimido en el circuito de

plomo es necesario usar sulfato de cobre, en este caso el

sulfato de cobre es un reactivador de los sulfuros de zinc.

Figura N° 4: Se muestra el reactivo reactivador (sulfato de cobre) que reactiva al

zinc deprimido, para su posterior flotación.

23

3.3.6.1.2. LA LIXIVIACION - EXTRACCION POR

SOLVENTE – ELECTROOBTENCION

En los yacimientos de cobre de minerales oxidados, el

proceso de obtención de cobre se realiza en tres etapas que

trabajan como una cadena productiva, totalmente

sincronizadas:

Lixiviación en pilas.

Extracción por solvente.

Electroobtención.

Primera etapa: lixiviación en pilas

La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite

obtener el cobre de los minerales oxidados que lo

contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y

agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados

son sensibles al ataque de soluciones ácidas.

¿Cómo se realiza el proceso?

Chancado

El material extraído de la mina (generalmente a tajo

abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es

fragmentado mediante chancado primario y secundario

(eventualmente terciario), con el objeto de obtener un

material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾

pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos

24

los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la

solución ácida.

For mación de la pila

El material chancado es llevado mediante fajas

transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En

este trayecto el material es sometido a una primera

irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico,

conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya

en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido

en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es

descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que

lo va depositando ordenadamente formando un terraplén

continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre

esta pila se instala un sistema de riego por goteo y

aspersores que van cubriendo toda el área expuesta.

Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente

una membrana impermeable sobre la cual se dispone un

sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten

recoger las soluciones que se infiltran a través del

material.

Sistema de r iego

A través del sistema de riego por goteo y de los

aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de

25

agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta

solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando

rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en

los minerales oxidados, formando una solución de

SULFATO DE COBRE, la que es recogida por el

sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas

en canaletas impermeabilizadas.

El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene

por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha

agotado casi completamente la cantidad de cobre

lixiviable. El material restante o ripio es transportado

mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un

segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de

cobre.

¿Qué se obtiene del proceso de lixiviación?

De la lixiviación se obtiene una solución de SULFATO

DE COBRE (CuSO4) con concentraciones de hasta 9

gramos por litro (gpl) denominada solución rica o PLS que

es llevada a diversos estanques donde se limpian

eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber

sido arrastradas.

Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a

planta de extracción por solvente.

26

Segunda etapa: extracción por solvente

En esta etapa la solución que viene de las pilas de

lixiviación, se libera de impurezas y se concentra su

contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45 gpl, mediante

extracción por solvente.

Para extraer el cobre de la solución rica o PLS, ésta se

mezcla con una solución de resina orgánica. La resina de

esta solución captura los iones de cobre (Cu+2) en forma

selectiva.

De esta reacción se obtiene, por un lado un complejo

resina-cobre y, por otro, una solución empobrecida en

cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el

proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que

se obtienen del proceso.

El compuesto de resina-cobre es tratado en forma

independiente con una solución electrolito rica en ácido, el

que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el

electrolito (solución), mejorando la concentración del

cobre en esta solución hasta llegar a 45 gpl. Esta es la

solución que se lleva a la planta de electroobtención.

27

Tercera etapa: Electroobtención (EW)

La solución de sulfato de cobre producto de la extracción

por solvente es tratada mediante electroobtención.

Esta etapa corresponde al desarrollo de un proceso

electrometalúrgico mediante el cual se recupera el cobre

disuelto en una solución concentrada de cobre.

Mediante el proceso de electroobtención se recupera el

cobre de una solución electrolito concentrado en forma de

cátodos de alta pureza de cobre (99, 99%) muy

cotizados en el mercado.

La solución electrolítica que contiene el cobre en forma de

sulfato de cobre (CuSO4) es llevada a las celdas de

electroobtención que son estanques rectangulares, que

tienen dispuestas en su interior y sumergidas en solución,

unas placas metálicas de aproximadamente 1 m2 cada una.

Estas placas corresponden alternadamente a un ánodo y un

cátodo. Los ánodos insolubles son placas de plomo que

hacen las veces de polo positivo, ya que por éstos se

introduce la corriente eléctrica, en tanto que los cátodos

son placas de acero inoxidable, que corresponde al polo

negativo, por donde sale la corriente.

28

Todas las placas están conectadas de manera de conformar

un circuito por el que se hace circular una corriente

eléctrica continua de muy baja intensidad, la que entra por

los ánodos y sale por los cátodos.

El cobre en solución (catión, de carga positiva +2: Cu+2)

es atraído por el polo negativo representado por los

cátodos, por lo que migra hacia éstos pegándose átomo por

átomo en su superficie en forma metálica (carga cero).

Una vez transcurridos seis a siete días en este proceso de

electroobtención, se produce la cosecha de cátodos. En

este tiempo se ha depositado cobre con una pureza de

99,99% en ambas caras del cátodo con un espesor de 3 a 4

cm, lo que proporciona un peso total de 70 a 80 kg por

cátodo.

Cada celda de electroobtención contiene 60 cátodos y en

cada cosecha se retira 20 cátodos por maniobra. Los

cátodos son lavados con agua caliente para remover

posibles impurezas de su superficie y luego son llevados a

la máquina despegadora, donde en forma totalmente

mecanizada se despegan las hojas de ambos lados, dejando

29

limpio el cátodo permanente que se reintegra al ciclo del

proceso de electroobtención.

Los cátodos de cobre son apilados y embalados mediante

zunchos metálicos para su transporte final al puerto de

embarque, mediante camiones o ferrocarril. Previamente,

se efectúa un muestreo sistemático de algunos cátodos

para determinar su contenido de cobre, que debe ser de

99,99%, e impurezas (menos de 0,01%, principalmente

azufre).

3.3.6.1.3. LA REFINACION ELECTROLITICA

A) ELECTROLISIS

Este proceso de electrorrefinación se basa en las

características y beneficios que ofrece el fenómeno

químico de la electrólisis, que permite refinar el cobre

anódico (ánodo) mediante la aplicación de la corriente

eléctrica, obteniéndose cátodos de cobre de alta

pureza.

La electrorrefinación se realiza en celdas electrolíticas,

donde se colocan en forma alternada un ánodo (que es

una plancha de cobre blíster, obtenido de la fundición),

y un cátodo, (que es una plancha muy delgada de

30

cobre puro), hasta completar 30 ánodos y 31 cátodos

en cada celda.

La electrólisis consiste en hacer pasar una corriente

eléctrica por una solución de ácido sulfúrico y agua.

Este proceso es continuo durante 20 días. El día 10, se

extraen los cátodos y se reemplazan por otros y los

ánodos se dejan 10 días más y se reemplazan por otros.

De esta forma, al final del día 20, nuevamente se

extraen los cátodos y se renuevan los ánodos.

Los otros componentes del ánodo que no se disuelven,

se depositan en el fondo de las celdas electrolíticas,

formando lo que se conoce como lodo anódico el cual

es bombeado y almacenado para extraerle su contenido

metálico (oro, plata, selenio, platino y paladio).

B) COSECHA DE CÁTODOS

El objetivo aquí es obtener cuidadosamente los

cátodos y asegurar su calidad para el despacho. Una

vez terminado el proceso de refinación del cobre por

electrólisis, cada 10 días los cátodos son sacados de las

celdas y se examinan cuidadosamente para asegurar la

calidad, descartándose todos aquellos que tengan algún

defecto.

31

Los cátodos seleccionados son pesados y embalados

para su posterior despacho.

3.3.6.1.4. LOS PASIVOS AMBIENTALES MINEROS

Son considerados pasivos ambientales aquellas

instalaciones, efluentes, emisiones, restos o depósitos de

residuos producidos por operaciones mineras, en la

actualidad abandonada o inactiva y que constituyen un

riesgo permanente y potencial para la salud de la

población, el ecosistema circundante y la propiedad.

Figura N° 5: Pasivo ambiental minero de la U.E.A. Graciela-PERUBAR

3.3.7. PRODUCCIÓN DE SULFATO DE COBRE

PENTAHIDRATADO

El mineral oxidado de cobre que se extrae de la minería subterránea o

a tajo abierto, es trasladado hasta la planta de chancado para luego ser

32

enviado a la etapa de aglomeración, lixiviación en pilas, extracción

por solventes y cristalización.

Figura N° 6: Flujograma del proceso de producción de sulfato de cobre

pentahidratado

Figura N° 7: La figura muestra el sulfato de cobre pentahidratado tipo nieve

33

3.3.8. ROL DE LOS METALES EN LOS PROCESOS BIOQUIMICOS

EN LOS PECES

El mecanismo general de acción de la toxicidad de los metales en

peces (como también en otros organismos) tiene relación con su

tamaño y su carga positiva lo que se relaciona también con sus

funciones como cofactores enzimáticos y/o formación de complejos

activos con acción en procesos bioquímicos relevantes para la función

celular.

Estas características determinan que algunos de ellos, estando en

concentraciones excesivas en el agua, terminen afectando el

funcionamiento de un organismo al intervenir sobre las cadenas de

eventos bioquímicos que resultan esenciales. Dado que las estructuras

de los metales son semejantes entre sí, en muchos casos es

mayormente la constante de afinidad la que determina el que un metal

ejerza su función y por ende una concentración excesiva de otro metal

con comportamiento tóxico pueda hacerse evidente al existir

desplazamiento de los sitios de unión de metales necesarios en la

activación de funciones. (Pessot, 2011).

3.3.9. EFECTOS DE LA DEFICIENCIA Y ALTOS CONTENIDOS DE

METALES EN EL AGUA SOBRE LA SALUD DE LOS PECES

La contaminación por metales resultantes de las operaciones mineras

tiene efectos negativos bien conocidos sobre la calidad del agua, así

34

como en la flora y la fauna, reduciendo la biodiversidad y

perjudicando los usos benéficos del agua superficial y subterránea

(Carrola, 2009).

Así mismo, los impactos negativos ocurren en una escala de tiempo

mucho más corta, y la adaptación biológica de las especies afectadas

puede no ser capaz de sobrellevar estos rápidos cambios ambientales.

Por lo tanto, un rápido aumento de los contaminantes puede poner en

peligro la salud física de las especies de peces así como de las

poblaciones humanas que dependen de ellos para su subsistencia

(Jewett & Duffy, 2007).

Los elementos frecuentemente asociados con el drenaje ácido de las

minas son plata (Ag), arsénico (As), cadmio (Cd), cromo (Cr), cobre

(Cu), mercurio (Hg), níquel (Ni), plomo (Pb), selenio (Se) y zinc (Zn),

que suelen ser potentes toxinas y su bioacumulación en los tejidos

lleva a intoxicación, disminución de la fertilidad, daño celular y

tisular, muerte celular y disfunción de varios órganos y sistemas

(Oliveira, 2005).

El cobre, cinc, hierro y cobalto desempeñan importantes funciones en

los organismos: ellos componen el sistema dador de electrones y

funcionan como puente en los compuestos de los complejos

enzimáticos.

35

Los metales considerados esenciales pasan a ser considerados tóxicos,

cuando traspasan los niveles de concentración considerados normales.

Estudios relativos a la toxicidad de los metales pesados indican que

las situaciones de carencia llevan a la deficiencia. Una suplementación

adecuada resulta en óptimas condiciones para el organismo, por

ejemplo el exceso resultaría en efectos tóxicos, así mismo, la muerte

(Sanchez, 2003).

Figura N° 8: Metal esencial (Ejemplo: Cu, Zn)

3.3.10. LÍMITES DE TOXICIDAD DE LOS METALES PESADOS EN

FUNCIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA

La Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos ha

determinado una serie de límites para las concentraciones de metales

pesados. Por encima de estos los metales pueden causar graves

transtornos en los seres vivos, y finalmente ocasionar la muerte. A

36

continuación mostraremos dichos límites en distintos medios y las

dosis máximas para la ingesta en los humanos.

Tabla N° 7: VIDA ACUÁTICA EN SISTEMA DE AGUA DULCE (RÍOS, LAGOS)

Metal Dureza del agua (mg/l) Límite máximo (μg/l)

As 50

Be 130 (+)

Cd 50 0.66 (*)

150 1.10 (*)

200 2.00 (*)

Cu 50 6.50 (*)

150 12.00 (*)

200 21.00 (*)

Hg 0.012 (*)

Ni 50 56.00 (x)

150 96.00 (x)

200 160.00 (x)

Pb 50 1.30 (*)

150 3.20 (*)

200 7.70 (*)

Zn 50 180.00 (#)

150 320.00 (#)

200 570.00 (#) +: Concentración promedio por 1 hora; X: Concentración promedio en 24 horas;

*: Concentración promedio en 4 días; #: Niveles que no pueden excederse en

ningún lapso de tiempo (EPA, 2014)

3.3.11. VÍAS DE INCORPORACIÓN DE METALES PESADOS EN

LOS ORGANISMOS ACUÁTICOS.

Las vías de incorporación de los metales pesados a los organismos

acuáticos son las siguientes:

37

a) Cationes metálicos libres que son absorbidos a través de los

órganos respiratorios externos (agallas), los cuales pasan

directamente a la sangre.

b) Cationes metálicos libres que son adsorbidos por el cuerpo y luego

pasivamente difundidos al torrente sanguíneo.

c) Metales que son adquiridos durante la ingesta de organismos

(otros peces, bivalvos, o algas) contaminados.

d) En el caso de las algas, el proceso ocurre por absorción a través de

las paredes celulares y difusión posterior.

3.3.12. BIOACUMULACIÓN Y BIOMAGNIFICACIÓN DE METALES

PESADOS.

Bioacumulación:

Bioacumulación es la captación de un químico por un organismo

desde el medio biótico (alimento) y/o abiótico concentrándolo en el

organismo (Rand., 1995).

Biomagnificación:

Es la transferencia de un químico xenobiótico desde el alimento a un

organismo, resultando en una alta concentración dentro del organismo

comparada con la fuente de origen con lo cual, se da un incremento en

la concentración entre los niveles tróficos (Rand., 1995).

38

3.4. BIOENSAYO

Los bioensayos son pruebas biológicas que sirven para determinar el grado

de toxicidad de sustancias extrañas presentes en el medio donde habitan y

que producen efectos nocivos que muchas veces pueden generar su

extinción (Zambrano A. & Molina S., 2012).

Las técnicas de bioensayos se usan con la finalidad de determinar la

toxicidad de productos y desechos químicos; y los niveles de impacto

ambiental como consecuencia de su contacto con los ecosistemas naturales.

Los bioensayos pueden ser estáticos, en los que el agua con el contaminante

se coloca en unas cámaras y luego se añaden los organismos de estudio.

También pueden ser bioensayos de flujo constante, en los que habrá un

recambio constante de agua con contaminante en las cámaras del bioensayo.

En este caso las pruebas pueden durar entre 10 y 90 días. Y en algunos

casos el tiempo suficiente para completar el ciclo de vida de algunas

especies.

Debe haber por lo menos 5 concentraciones del contaminante y uno de

control. Normalmente se usan recipientes de vidrio como acuarios (Molina,

2005).

3.4.1. ESPECIES PARA EL BIOENSAYO

Utilizar organismos provenientes directamente del hábitat natural

puede distorsionar los resultados obtenidos por fuentes de variabilidad

39

no previstas, como nutrición, dinámica de la población, estrés por

depredación, etc. Estas variables pueden ser controladas o eliminadas

con las poblaciones de laboratorio; además, el entrecruzamiento

consanguíneo que ocurre a lo largo del tiempo en esas poblaciones,

resulta en una considerable reducción de la variabilidad genética.

Lewontin (1974, Citado por Barros & Gámez, 2008).

Por otra parte, a causa de la complejidad del medio ambiente acuático

y de las comunidades biológicas que lo integran es difícil establecer el

grado de deterioro que afecta a las especies o comunidades acuáticas.

Por esta razón es conveniente realizar bioensayos utilizando

organismos vivos en condiciones controladas de laboratorio. Sin

embargo, el objetivo primordial de un bioensayo es reflejar la realidad

de cómo afectaría a los organismos vivos en su medio natural y para

ello es recomendable paralelamente investigar continuamente las

comunidades en su propio hábitat. Villamar (1996, Citado por Barros

& Gámez, 2008).

Es normal utilizar especies más comunes que especies raras para estos

trabajos. Los animales deben ser saludables y del mismo tamaño. La

longitud del más grande no debe ser más de 1,5 veces el tamaño del

más pequeño. Los peces o crustáceos que se van a utilizar primero

estarán en cuarentena o aclimatación, por lo menos durante dos

semanas. Son alimentados hasta dos días antes de realizar la prueba.

40

Si durante el tiempo de aclimatación la mortalidad resultante es menor

al 30%; se comenzará con el bioensayo (Molina, 2009).

Normalmente se utilizan peces o animales acuáticos pequeños, con la

finalidad de evitar la necesidad de utilizar contenedores de mayor

volumen. Usualmente los organismos pesan entre 1 y 5g cada uno.

Es preferible tener un sistema de aireación con piedras difusoras para

prevenir la disminución de oxígeno disuelto y el estrés.

En bioensayos de tiempo corto con organismos grandes como peces o

camarones, los animales muertos deben contarse y sacarlos a

intervalos de 12 horas e incluso menos, para evitar la acumulación de

metabolitos.

Muchas veces se observará rápidamente que la concentración del

contaminante no es adecuada debido a la excesiva mortalidad o a la no

mortalidad. Estas observaciones servirán para seleccionar un mejor

rango de concentración.

Usualmente para encontrar un rango se emplean pocos organismos,

para identificar el rango más adecuado antes de empezar una escala

definitiva (Molina, 2005).

41

3.4.2. BIOENSAYO AGUDO

Son pruebas biológicas, realizadas en condiciones simuladas, con

exposiciones frente al contaminante en cortos periodos de tiempo.

Mayormente estas pruebas son usadas para obtener una estimación

rápida de la toxicidad del contaminante, en condiciones ambientales

controladas y similares a los del ambiente natural. Se caracterizan por

tener un tiempo de duración máximo de hasta 96 horas. Estas pruebas

también sirven para establecer los niveles de concentración de los

contaminantes, para poder ser usados en estudios crónicos (Sánchez,

2003).

3.4.3. BIOENSAYO CRÓNICO

Son pruebas biológicas en donde se emplean tiempos de exposición

más prolongados. En estos bioensayos el tiempo es mayor de 96

horas, y debe tener especial cuidado la calidad del agua. Los

bioensayos de tipo crónico pueden ser generalmente de tres tipos, de

acuerdo al sistema de agua empleado para las pruebas.

a) Sistemas con flujo continuo

Se suministra a los recipientes de prueba, un volumen constante de

agua con una misma concentración del contaminante, durante toda la

prueba.

b) Sistemas semi-estáticos

Consisten en cambios periódicos de agua, tratando de mantener una

concentración constante del contaminante en cada cambio de agua,

estos cambios pueden ser cada día.

42

c) Sistemas con recirculamiento de agua

Se debe usar un gran volumen de agua por unidad de peso de los

organismos, la porción del sistema que recibe el contaminante debe

ser medido con exactitud. Se debe asegurar que las exposiciones sean

acabadas con los productos a las concentraciones deseadas y en la

forma química deseada (Sánchez, 2003).

3.4.4. CONCENTRACIÓN MEDIA LETAL (LC50)

Es la concentración del tóxico que mata al 50% de organismos

expuestos a un tóxico, en un tiempo específico de observación

(Zambrano A. & Molina S., 2012)

En la prueba de Concentración Media Letal (LC50) se expone a una

especie a concentraciones especificas crecientes de un contaminante

en diferentes acuarios y después de un tiempo corto de exposición se

cuenta el porcentaje de mortalidad y se prepara una curva de la

concentración del contaminante versus el porcentaje de mortalidad,

calculando la concentración del contaminante que mata al 50% de los

animales de la prueba.

La prueba LC50 es útil para señalar efectos sinérgicos probables de un

contaminante. Es importante saber que los valores de LC50 son

obtenidos en un tiempo determinado (24, 48 o 96h) expresados como

una concentración aplicada solamente a la especie, al estado de vida y

a las condiciones ambientales de la prueba (Molina, 2005).

43

3.5. HIPÓTESIS CENTRAL

La concentración media letal (LC50) de sulfato de cobre para la población

puesta a prueba en alevinos de carpa (Cyprinus carpio), después de 96 horas

de exposición, se encuentra en el rango de concentración utilizado (0,2 a 1,0

ppm)

4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVO

4.1. MATERIALES

− Mallas colectoras

− 1 Tina (30 litros)

− Libreta de apuntes

− 2 Lapiceros

− 1 termómetro

− 2 Termóstatos.

− Caja de papel indicador de pH (80 tiras)

− 1 Regla

− 1 Ictiómetro

− Pipetas (1ml)

− Bombilla

− Vaso de precipitado (50 ml)

− Fiola (50ml)

− Bagueta

− 6 acuarios de las mismas dimensiones (54 litros)

− Rotulador

− Hoja Bond

44

− Pizeta

− Guantes quirúrgicos

− Aireador o difusor de oxigeno

− Probeta (1000 ml)

4.2. EQUIPOS

- Balanza analítica.

- Balanza de tres brazos.

- Equipo de Absorción Atómica

4.3. REACTIVO

- Sulfato de cobre.

5. METODOLOGÍA

El trabajo de investigación se realizó en el LABORATORIO de la Estación

Piscícola de Santa Eulalia que pertenece a la Universidad Nacional Federico

Villarreal, ubicada a la altura del Km 40 ½ de la carretera central a una altitud

aproximada de 945 metros sobre el nivel del mar.

Figura N° 9: La imagen muestra la entrada a la Estación Piscícola de Santa Eulalia.

45

5.1. MÉTODO RUTINARIO DE BIOENSAYOS

El método rutinario de bioensayos que se plasma en el presente trabajo de

investigación, tiene consigo los siguientes pasos:

5.1.1. PREPARACIÓN DEL CONTAMINANTE

Para preparar la Solución Patrón de Sulfato de Cobre pentahidratado

(CuSO4 x 5 H2O) a 1000 ppm, lo primero que se hace es pesar un

gramo de muestra y diluirlo en un litro de agua destilada. (Ver figuras

N° 11, 12 y 13)

Figura 10: Contaminante utilizado en el trabajo de investigación

Figura11: Tarando el vaso de precipitado (beaker)

Peso= 0,0000 g

46

Figura 12: Pesado de sulfato de cobre pentahidratado.

Figura 13: La figura muestra el peso de 1,0027 gramos del contaminante sulfato de

cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)

Peso = 1,0027 g

47

Figura 14: homogenizando la solución de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4

x 5 H2O)

Figura 15: Vertiendo la solución del contaminante al frasco de polietileno,

previamente rotulado

48

Figura 16: Materiales y reactivo utilizados en la preparación del contaminante

sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)

5.1.2. ACONDICIONAMIENTO

Antes que todo se debe de acondicionar los acuarios en el cual

nuestros especímenes Cyprinus carpio serán aclimatados, para

posteriormente comenzar con el bioensayo. En total se utilizaron 6

acuarios de 45 litros de capacidad, pero en el trabajo de investigación

solo se trabajó con un volumen de 44 litros de agua para evitar que los

especímenes salten fuera de los acuarios y evitar que esto nos

conduzca a un error en la mencionada investigación.

49

Figura N° 17: Realizando la limpieza de los acuarios

CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL VOLUMEN TOTAL

DEL ACUARIO:

Para poder determinar el volumen total del acuario, se debe de utilizar

la siguiente formula:

Volumen total del acuario = L x A x H

Dónde:

L = Largo del volumen de agua del acuario

A = Ancho del Volumen de agua del acuario

H = Altura líquida del acuario con la capacidad al 100%.

Según las mediciones tenemos que:

Largo del acuario = 60 cm

Ancho del acuario = 30 cm

50

Altura del acuario = 30 cm

Espesor del vidrio = 4 mm

Entonces:

Largo del volumen de agua = Largo del acuario – 2 x Espesor

Largo del volumen de agua del acuario = 60 cm – 2 x 4 mm

Largo del volumen de agua del acuario = 60 cm – 8 mm

Largo del volumen de agua del acuario = 60 cm – 0,8 cm

Largo del volumen de agua del acuario = 59,2 cm

Ancho del volumen de agua = Ancho del acuario – 2 x Espesor

Ancho del Volumen de agua del acuario = 30 cm – 2 x 4 mm

Ancho del Volumen de agua del acuario = 30 cm – 8 mm

Ancho del Volumen de agua del acuario = 30 cm – 0,8 cm

Ancho del Volumen de agua del acuario = 29,2 cm

Altura líquida del acuario (100%) = Altura del acuario – Espesor

Altura líquida del acuario (100%) = 30 cm – 4 mm

Altura líquida del acuario (100%) = 30 cm – 0,4 cm

Altura líquida del acuario (100%) = 29,6 cm

Por lo tanto:

Volumen total del acuario = 59,2 cm x 29,2 cm x 29,6 cm

51

Volumen total del acuario = 51167,7 cm3

Pero: 1 cm3 = 1ml

Volumen total del acuario = 51167,7 ml

Además: 1 Litro = 1000 ml

Volumen total del acuario = 51167,7 ml x (1L/ 1000 ml)

Volumen total del acuario = 51, 1677 L

Como se aprecia el volumen de agua total del acuario es de 51,1677 Litros

de capacidad al 100%. Con fines de evitar que los peces salten fuera del

acuario, trabajaremos con un volumen de agua del 86% de su capacidad.

51, 1677 L …………………….. 100%

X …………………...... 86 %

X = (51,1677 L x 86%)/ 100%

X = 4400,4 /100

X = 44,004 L ~ 44 Litros

Entonces se procederá a realizar los cálculos para determinar la altura

líquida, teniendo en consideración un volumen de agua de 44 litros de

capacidad.

CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL TIRANTE DE AGUA O

ALTURA LÍQUIDA DEL ACUARIO:

Para poder determinar el tirante de agua o altura líquida del acuario, se

debe de utilizar la siguiente fórmula:

Volumen de agua del acuario = L x A x H

52

Dónde:

L = Largo del volumen de agua del acuario

A = Ancho del Volumen de agua del acuario

H = Altura líquida del acuario o tirante de agua

Según los datos calculados anteriormente, tenemos que:

Largo del volumen de agua = 59,2 cm

Ancho del Volumen de agua = 29,2 cm

Por lo tanto:

44 L = 59,2 cm x 29,2 cm x H

Pero: 1 Litro = 1000ml

44 000 ml = 59,2 cm x 29,2 cm x H

44 000 cm3 = 1728,64 cm2 x H

H = 25,45 cm

Figura N° 18: Acuario T1/3, previo a su nivelación del agua

Nivel a trabajar

53

Figura N° 19: Colocando los difusores para la oxigenación de las especies Cyprinus carpio

Figura N° 20: Instalando el sistema de aireación (mangueras y llaves).

Figura N° 21: En la figura se muestra las dos baterías de acuarios, con la cual se

realizó el trabajo de investigación.

Baterías de acuarios

54

Tabla N° 8: INGREDIENTES PARA PREPARAR ALIMENTO BALANCEADO

PARA CARPAS

ALIMENTO BALANCEADO CON HÍGADO DE RES

PARA CARPAS (10Kg.)

N° INSUMOS PESO

(Kg.)

1 Harina de pescado 1,5

2 Hígado de res 3,0

3 Harina de trigo 3,5

4 Torta de soya 1,8

5 Vitaminas 0,1

6 Minerales 0,1

PESO TOTAL (Kg.) 10

Fuente: Elaboración propia

5.1.3. RECOLECCIÓN DE CARPAS Y TRANSPORTE

Los especímenes recolectados, previa selección, serán transportados

en una tina (de 30 litros de capacidad) hacia los acuarios de 44 litros

de capacidad ubicados dentro del laboratorio de la Estación Piscícola

de Santa Eulalia, perteneciente a la Universidad Nacional Federico

Villarreal, para su respectiva aclimatación.

55

Figura N° 22: Estanques de cultivo de carpa.

5.1.4. ACLIMATACIÓN

Después del transporte, las carpas (Cyprinus carpio) serán colocadas

en acuarios donde permanecerán un periodo de 12 días (Ramírez y

Mendoza, 2008), para poder acondicionarse al medio donde se llevara

a cabo el bioensayo.

Figura N° 23: Los especímenes Cyprinus carpio en un proceso de aclimatación

Estanques de cultivo de carpa

56

Figura N° 24: En la figura se muestra claramente los 10 especímenes utilizados en

cada acuario donde se realizó el proceso de aclimatación

Figura N° 25: Midiendo la temperatura de agua del acuario.

Termómetro

57

Figura N° 26: Realizando la biometría de las carpas (Cyprinus carpio)

Figura N° 27: Pesando el vaso de precipitado con agua

Figura N° 28: Pesando el vaso de precipitado con agua y carpas

58

Después de la aclimatación, se realizó un bioensayo agudo preliminar,

por un periodo de 96 horas (realizado del 15 al 19 de setiembre de

2014); con un rango amplio de concentraciones (Ver Tabla N° 8)

Tabla N° 9: BIOENSAYO PRELIMINAR

Código de

Acuario

Concentración de

Sulfato de Cobre (ppm)

Numero de carpas

Cyprinus carpio

T1/1 0 10

T1/2 0,01 10

T1/3 0,1 10

T2/1 1 10

T2/2 10 10

T2/3 100 10


Para el Bioensayo Preliminar, se utilizaron los acuarios con

dimensiones de 30 cm x 30cm x 60 cm (Ver Figura N° 29).

Estos tienen una capacidad de 51 litros si se llenase al 100%, nosotros

trabajamos con un 86% de su capacidad, por lo tanto solo llenamos

hasta una altura liquida de 25,4 cm (Ver Numeración “5.1.2.

ACONDICIONAMIENTO” y “CALCULOS”).

En total se trabajó 2 baterías (3 acuarios por batería), los cuales fueron

codificados de la siguiente manera:

59

Tabla N° 10: CODIGO DE ACUARIOS POR BATERIA

Batería A Batería B

Códigos de

Acuarios

“T1/1”,

“T1/2” y

“T1/3”

“T2/1”,

“T2/2” y

“T2/3”


Es importante recalcar que el acuario con código “T1/1”,

perteneciente a la Batería A, se utilizó como “Blanco” para el

Bioensayo Preliminar

Figura N° 29: En la figura se muestra claramente las dos baterías (A y B), con los

respectivos 6 acuarios codificados como T1/1, T1/2, T1/3, T2/1, T2/2 y T2/3.

Batería “B”

Batería “A”

T1/1 T1/2

T1/3

T2/1

T2/2 T2/3

60

Para el bioensayo final se siguió la misma metodología pero se

hicieron en total 3 réplicas o repeticiones: (Ver Tabla N°10)

Tabla N° 11: CÓDIGOS DE LOS ACUARIOS Y SUS RESPECTIVAS

CONCENTRACIONES EN EL BIOENSAYO AGUDO

Ensayo

N°1

Ensayo

N°2

Ensayo

N°3

Concentración del

Sulfato de Cobre

(ppm)

Concentración

de Cobre

(ppm)

A1 B1 C1 0 0

A2 B2 C2 0,2 0,0509

A3 B3 C3 0,4 0,1018

A4 B4 C4 0,6 0,1527

A5 B5 C5 0,8 0,2036

A6 B6 C6 1,0 0,2545


Nota:

- El ensayo N°1 se realizó del 22 al 26 de setiembre de 2014 - El ensayo N°2 se realizó del 29 de setiembre al 03 de octubre de 2014 - El ensayo N°3 se realizó del 06 al 10 de octubre de 2014

CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL VOLUMEN DE

CONTAMINANTE A AGREGAR A LOS ACUARIOS.

Para determinar el volumen de contaminante de sulfato de cobre

pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O) que se le debe de agregar a los

acuarios y alcanzar así las concentraciones: 0,2 ppm, 0,4 ppm,

0,6ppm, 0,8ppm y 1 ppm; se debe de utilizar la siguiente fórmula:

C1 x V1 = C2 x V2

61

Dónde:

C1 = Concentración inicial (concentración de la solución patrón)

V1 = Volumen inicial (volumen a extraer de la solución patrón).

C2 = Concentración final (concentración del contaminante a trabajar

en el acuario).

V2 = Volumen final (volumen de agua del acuario)

Para los acuarios A2, B2 y C2:

C1 x V1 = C2 x V2

1000 ppm x V1 = 0,2 ppm x 44 litros

1000 ppm x V1 = 0,2 ppm x 44 000 ml

1000 x V1 = 0,2 x 44 000 ml

1000 x V1 = 8 800 ml

V1 = 8,8 ml

Esto quiere decir que en los acuarios A2, B2 y C2, se le debe de añadir

un volumen de 8,8 ml de contaminante de sulfato de cobre

pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O), para alcanzar una concentración de

0,2 ppm (miligramos por litro) de contaminante.


62

C1 x V1 = C2 x V2


1000 ppm x V1 = 0,4 ppm x 44 000 ml

1000 x V1 = 0,4 x 44 000 ml

1000 x V1 = 17 600 ml

V1 = 17,6 ml






C1 x V1 = C2 x V2


1000 ppm x V1 = 0,6 ppm x 44 000 ml

1000 x V1 = 0,6 x 44 000 ml

1000 x V1 = 26 400 ml

V1 = 26,4 ml



63




C1 x V1 = C2 x V2


1000 ppm x V1 = 0,8 ppm x 44 000 ml

1000 x V1 = 0,8 x 44 000 ml

1000 x V1 = 35 200 ml

V1 = 35,2 ml






C1 x V1 = C2 x V2


1000 ppm x V1 = 1,0 ppm x 44 000 ml

1000 x V1 = 1 x 44 000 ml

64

1000 x V1 = 44 000 ml

V1 = 44 ml


un volumen de 44 ml de contaminante sulfato de cobre pentahidratado

(CuSO4 x 5 H2O), para alcanzar una concentración de 1 ppm

(miligramos por litro) de contaminante.

Figura N° 30: Dosificando el contaminante en los acuarios.

65

5.2. MÉTODO DE REGRESIÓN

En estadística, el análisis de la regresión es un proceso estadístico para la

estimación de relaciones entre variables. En el presente trabajo de

investigación se utilizará para determinar la concentración media letal

(LC50) de sulfato de cobre en carpas.

5.2.1. REGRESIÓN LINEAL

La regresión lineal simple se basa en estudiar los cambios en una

variable, no aleatoria, afectan a una variable aleatoria, en el caso de

existir una relación funcional entre ambas variables que puede ser

establecida por una expresión lineal, es decir, su representación

gráfica es una línea recta.

Es decir, se está en presencia de una regresión lineal simple cuando

una variable independiente ejerce influencia sobre otra variable

dependiente.

Ejemplo: Y = f(x)

5.2.2. REGRESIÓN POLINÓMICA

En estadística, regresión polinómica es una forma de regresión lineal

en la que la relación entre la variable independiente x y la variable

dependiente Y se modela como un polinomio de orden n.

La Regresión polinómica se ajusta a una relación no lineal entre el

valor de x y la media condicional correspondiente de y, denotado E, y

se ha utilizado para describir los fenómenos no lineales tales como la

http://es.wikipedia.org/wiki/Estad%C3%ADstica

66

tasa de crecimiento de los tejidos, la distribución de los isótopos de

carbono en los sedimentos del lago, y la progresión de epidemias de

enfermedades.

Aunque regresión polinómica se ajusta a un modelo no lineal a los

datos, como un problema de estimación estadística es lineal, en el

sentido de que la función de regresión E es lineal en los parámetros

desconocidos que se estiman a partir de los datos. Por esta razón se

considera que la regresión polinómica es un caso especial de regresión

lineal múltiple.

5.3. TIPO DE INVESTIGACIÓN

El presente trabajo de investigación se desarrolló por el método de

muestreo, esto quiere decir que los especímenes fueron escogidos

completamente al azar.

5.4. VARIABLE DE ESTUDIO

La variable de estudio será la Concentración Letal al 50% después de 96

horas de exposición con sulfato de cobre.

5.5. DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA

(LC50)

Se expusieron a las carpas a diferente concentración de sulfato de cobre

(CuSO4), ascendentes de rango amplio, por 96 horas.

67

Se registraron los resultados en porcentajes de mortalidad y se procedió a

efectuar el siguiente bioensayo.

Bioensayo

Se realizaron (3) tres repeticiones o replicas a concentraciones menores, de

acuerdo a los resultados obtenidos en el bioensayo preliminar.

5.6. DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DEL COBRE

ACUMULADO EN LAS CARPAS.

Se analizaron las concentraciones acumuladas en las carpas Cyprinus carpio

expuestos a tres (3) concentraciones:

Tabla N° 12: CÓDIGO DE ACUARIOS Y CONCENTRACIÓN DEL

CONTAMINANTE DE LOS ESPECÍMENES A ANALIZAR

Código

acuario

Concentración de

CuSO4 (ppm)

Concentración de

Cu (ppm)

A4 0,6 0,1527

A5 0,8 0,2036

A6 1,0 0,2545


Estas muestras se analizaron por el método de Espectrofotometría de

Absorción Atómica. (Ver 4.1. “Método de espectrofotometría”)

68

6. RESULTADOS

6.1. CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (LC50)

Tabla N° 13: RESULTADOS DEL BIOENSAYO PRELIMINAR

Acuario Concentración de sulfato

de cobre (ppm) Porcentaje de

Mortalidad (%) T1/1 0 0 T1/2 0,01 0 T1/3 0,1 0 T2/1 1 60 T2/2 10 100 T2/3 100 100


En el Gráfico N° 1 y N° 2 se muestra los resultados de supervivencia por

horas del bioensayo preliminar de sulfato de cobre en carpa común.

Tabla N° 14: RESULTADOS DEL BIOENSAYO FINAL

A Porcentaje de

mortalidad (%)

B Porcentaje de

mortalidad (%)

C Porcentaje de

mortalidad (%)

Concentración de sulfato de cobre

(ppm)

A1 0 B1 0 C1 0 0 A2 0 B2 0 C2 0 0,2 A3 0 B3 0 C3 0 0,4 A4 0 B4 0 C4 0 0,6 A5 10 B5 10 C5 10 0,8 A6 60 B6 60 C6 60 1


A1, A2, A3, A4, A5 y A6: Primer ensayo

B1, B2, B3, B4, B5 y B6: Segundo ensayo

C1, C2, C3, C4, C5 y C6: Tercer ensayo

69

Gráfico N° 1: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar (parte 1)

0

50

100

0 0.01 0.1 110

100

100 100 100 100 100 100%

SU

PERV

IVEN

CIA

CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)

%Supervivencia a las 2 horas de exposición al tóxico

Series1 Series2

0

50

100

0 0.01 0.1 110

100

100 100 100 100 10090

% S

UPE

RVIV

ENCI

A


%Supervivencia a las 3 horas de exposición al tóxico

Series1 Series2

0

100

0 0.01 0.1 110

100

100 100 100 100 9050

% S

UPE

RVIV

ENCI

A


% Supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico

Series1 Series2

70

Gráfico N° 2: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar (parte 2)

0

100

0 0.01 0.1 110

100

100 100 10070

400

% S

UPE

RVIV

ENCI

A


% Supervivencia a las 48 de exposición al tóxico

Series1 Series2

0

100

0 0.01 0.1 110

100

100 100 10060

0 0

% S

UPE

RVIV

ENCI

A

CONCENTRACION DE SUFATO DE COBRE (ppm)


Series1 Series2

0

100

0 0.01 0.1 110

100

100 100 10040

0 0

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

71

Gráfico N° 3: Regresión lineal para bioensayo (96 horas) en carpa común (Cyprinus carpio)

Como se puede apreciar en el Grafico N° 3 el valor de R2 es 0,5396; lo que significa

que el 53,96% de las carpas sobrevivientes se explica por las dosis letales del sulfato de

cobre (concentración de sulfato de cobre) y el 46,04% se debe a otros factores.

COEFICIENTE DE CORRELACIÓN

Como el R2 es igual a 0,5396 entonces el valor de R sería 0,7346, lo que significa que el

coeficiente por ser no tan cercano a 1 este valor no proporciona mucha confianza al

modelo, indicando un grado de relación entre las variables ligeramente pobre.

y = 47.143x - 11.905R² = 0.5396

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

PORC

ENTA

JE D

E M

ORT

ALID

AD (%

)

CONCENTRACION DEL SULFATO DE COBRE (ppm)

72

Gráfico N° 4: Regresión poli nómica para bioensayo (96 horas) en carpa común

(Cyprinus carpio)

Como se puede apreciar en el Gráfico N° 4 el valor de R2 es 0,8868; lo que significa

que el 88,68% de las carpas sobrevivientes se explica por las dosis letales del sulfato de

cobre (concentración de sulfato de cobre) y el 11,32% se debe a otros factores.

COEFICIENTE DE CORRELACIÓN

Como el R2 es igual a 0,8868 entonces el valor de R sería 0,9417, lo que significa que el

coeficiente por ser cercano a 1 este valor proporciona confianza al modelo, indicando un

alto grado de relación entre las variables.

y = 129.46x2 - 82.321x + 5.3571R² = 0.8868

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

PORC

ENTA

JE D

E M

ORT

ALID

AD (%

)

CONCENRACION DEL SULFATO DE COBRE (ppm)

73

Según la fórmula:

Y = 129,46X2 – 82,321X + 5,3571

Para determinar el valor de LC50, entonces se toma como porcentaje de mortalidad 50%

en el eje de ordenadas “Y”; y se reemplaza en la formula anterior para poder determinar

así la concentración media letal del sulfato de cobre que mata al 50% de la población.

Y = 50

X = LC50

Entonces:

50 = 129,46X2 – 82,321X + 5,3571

0 = 129,46X2 - 82,321X – 44,6429

Como:

a = 129,46

b = -82,321

c = -44,6429

X1 = −(−82,321) − �(−82,321)2−4(129,46)(−44,6429)2 (129,46)

X1 = 82,321 − √6776,747+23117,879258,92

74

X1 = 82,321 − √29894,626258,92

X1 = 82,321−172,9258,92

X1 = −90,579258,92

X1 = - 0,3498 ppm

Como la concentración media letal (LC50) de sulfato de cobre no puede ser negativo,

entonces se descarta dicho valor.

X2 = −(−82,321) + �(−82,321)2−4(129,46)(−44,6429)2 (129,46)

X2 = 82,321+√6776,747+23117,879258,92

X2 = 82,321+√29894,626258,92

X2= 82,321+172,9258,92

X2= 255,221258,92

X2 = 0,986 ppm

Como se puede visualizar la concentración media letal LC50 de sulfato de cobre para

carpa (Cyprinus carpio) mediante un bioensayo agudo es de 0,986 ppm.

75

Gráfico N° 5: Intersección en la gráfica de regresión polinómica para determinar

el LC50 del sulfato de cobre del bioensayo en alevinos de carpa (Cyprinus carpio)

y = 129.46x2 - 82.321x + 5.3571R² = 0.8868

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

PORC

ENTA

JE D

E M

ORT

ALID

AD (%

)

CONCENRACION DEL SULFATO DE COBRE (ppm)

LC50

0,986

76

Tabla N° 15: CONTROL DURANTE EL BIOENSAYO ACUÁTICO

(PRIMER ENSAYO)

HORA

ACUARIO 1 ACUARIO 2 ACUARIO 3 ACUARIO 4 ACUARIO 5 ACUARIO 6

CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN

0 ppm 0,2 ppm 0,4 ppm 0,6 ppm 0,8 ppm 1 ppm

0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0

24 0 0 0 0 0 0

48 0 0 0 0 1 3

72 0 0 0 0 0 1

96 0 0 0 0 0 2

N° DE MUERTOS A LAS 96 HORAS

0 0 0 0 1 6

% DE MORTALIDAD

A LAS 96 HORAS

0 0 0 0 10% 60%


77

Gráfico N° 6: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático (parte 1)

0

50

100

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100%

SU

PERV

IVEN

CIA


% de supervivencia a las 2 horas de exposición al tóxico

Series1 Series2

0

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 56

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

78

Gráfico N° 7: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático (parte 2)

0

50

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 9070

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 10090

60

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 10090

40

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

79

Tabla N° 16: CUADRO DE CONTROL DURANTE EL BIOENSAYO

ACUÁTICO (SEGUNDO ENSAYO)

HORA




0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0

24 0 0 0 0 0 0

48 0 0 0 0 0 3

72 0 0 0 0 1 1

96 0 0 0 0 0 2


0 0 0 0 1 6

% DE MORTALIDAD

A LAS 96 HORAS

0 0 0 0 10% 60%


80

Gráfico N° 8: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático (parte 1)

0

50

100

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100%

SU

PERV

IVEN

CIA



Series1 Series2

0

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 56

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

81

Gráfico N° 9: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático (parte 2)

0

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 10070

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 9060

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 90

40

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

82

Tabla N° 17: CUADRO DE CONTROL DURANTE EL BIOENSAYO

ACUÁTICO (TERCER ENSAYO)

HORA




0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0

24 0 0 0 0 0 0

48 0 0 0 0 1 3

72 0 0 0 0 0 1

96 0 0 0 0 0 2


0 0 0 0 1 6

% DE MORTALIDAD

A LAS 96 HORAS

0 0 0 0 10% 60%


83

Gráfico N° 10: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático (parte 1)

0

50

100

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100%

SU

PERV

IVEN

CIA



Series1 Series2

0

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 56

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 100 100

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

84

Gráfico N° 11: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático (parte 2)

0

50

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 100 9070

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 10090

60

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

0

50

100

1 2 3 4 5 6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

100 100 100 10090

40

% S

UPE

RVIV

ENCI

A



Series1 Series2

85

Los efectos que el contaminante de sulfato de cobre originó hacia las carpas (Cyprinus

carpio), se visualizan en las siguientes figuras:

Figura N° 31: Se aprecia a la especie boqueando en la superficie del cuerpo de

agua, con ligero ensanchamiento en la parte ventral del pez.

Figura N° 32: Se aprecia a la carpa boqueando de forma perpendicular a la

superficie del agua.

Vientre abultado

86

Figura N° 33: En esta imagen tomada de forma frontal hacia el acuario, se

visualiza el boqueo vertical de tres (3) especímenes de carpa (Cyprinus carpio).

Figura N° 34: La figura muestra a 8 especímenes de carpa boqueando de un total

de 10 que se encuentran en el acuario “A6”.

8 especímenes boqueando

87

Figura N° 35: La figura muestra al pez nadando de una forma inusual (de forma

perpendicular con dirección a la base del acuario).

Figura N° 36: La figura muestra a dos (2) peces nadando de costado en la

superficie del agua.

2 carpas nadando de lado cerca a la superficie del agua

88

Figura N° 37: La carpa pierde la estabilidad física de su cuerpo, se aprecia por

momentos nadando vientre arriba y muy cerca de la superficie.

Figura N° 38: En la figura se aprecia un comportamiento inusual de la carpa, esta

especie por momentos se posa en el fondo del acuario perdiendo la movilidad,

además adquiere una reacción muy lenta.

La especie por momentos nada en el fondo.

89

Figura N° 39: Una carpa muerta en el fondo del acuario

Figura N° 40: Colocando los guantes quirúrgicos.

Figura N° 41: Extrayendo al espécimen muerto del acuario “A6”

1 especie muerta

A6

A3

90

Figura N° 42: Se aprecia la carpa hinchada en la zona o parte ventral.

Figura N° 43: Las carpas muertas, se colocaron en bolsas con cierre hermético.

Vientre abultado

Bolsa hermética

91

Figura N° 44: La figura muestra a la carpa con el ojo izquierdo defectuoso.

Figura N° 45: La figura muestra a la carpa con las branquias izquierda expuesta.

La Carpa con el ojo izquierdo ciego

Branquias expuestas

92

Figura N° 46: La imagen muestra claramente a la carpa con las branquias

izquierda expuesta y vientre ligeramente abultados.

Figura N° 47: La imagen muestra a las carpas con el vientre ligeramente abultado

y a la carpa que está en la parte inferior con el ojo izquierdo defectuoso.

Branquias expuestas

Vientres abultados

Vientres abultados

ojo izquierdo ciego

93

6.2. CONCENTRACIÓN DE COBRE ACUMULADO EN LAS CARPAS

Luego de enviar a analizar la acumulación de cobre en las muestras de los

especímenes de carpa C. carpio, se registraron los siguientes resultados:

Tabla N° 18: CONCENTRACIÓN DE COBRE (mg/Kg) EN ESPECÍMENES DE

CARPA COMÚN (Cyprinus carpio)

Código de

acuario N° de carpas

Concentración de

Cobre (mg/kg)

A4 10 5,10

A5 10 5,12

A6 10 5,29


Gráfico N° 12: Tendencia de la concentración de cobre (mg/kg) en especímenes de

carpa común (Cyprinus carpio)

5.15.12

5.29

5

5.05

5.1

5.15

5.2

5.25

5.3

5.35

A4 A5 A6

Conc

entr

acio

n de

cob

re e

n ca

rpas

(mg/

Kg)

Código de Acuarios

Gráfica de tendencia de la concentración de cobre en carpas

Series1

94

Gráfico N° 13: la gráfica muestra la concentración de cobre (ppm) en el agua.

Gráfico N° 14: Comparación entre las concentraciones de cobre en el agua y

bioacumuladas por carpas.

0.6

0.8

1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

A4 A5 A6

Conc

entr

ació

n de

cob

re e

n el

agu

a (p

pm)

Código de Acuarios

Gráfica de tendencia de la concentración de cobre en el agua

Series1

5.1 5.12 5.29

0.6 0.8 1

0

1

2

3

4

5

6

A4 A5 A6

Comparación entre concentraciones de cobre en carpas y agua

Concentración deCobre en carpas(mg/kg)

Concentración deCobre en agua (ppm)

95

Gráfico N° 15: Comparación entre la concentración de cobre y sulfato de cobre en

el agua v.s. la concentración de cobre bioacumulado en carpas.

6.3. PREDICCIÓN DE TOXICIDAD POR COBRE EN EFLUENTE

MINERO

Los resultados de los parámetros analizados en muestras de efluentes

mineros-metalúrgicos de una empresa minera, son:

Tabla N° 19: PARÁMETROS DE EFLUENTES INDUSTRIALES DE UNA EMPRESA MINERA

0.60.8

1

0.1527 0.2036 0.2545

5.1 5.12 5.29

0

1

2

3

4

5

6

A4 A5 A6

Comparación entre la concentración de cobre y sulfato de cobre en el agua v.s. la

concentración de cobre bioacumulado

concentracionde Sulfato de cobre pentahidratado (ppm)

concentracionde cobre en el agua (ppm)

concentracionde cobre bioacumulado(mg/kg)

96

PREDICCIÓN N°1: Si en los efluentes PR-1 y PR-2 hubieran

concentraciones de cobre total <0,0014 mg/l y 0,0018 mg/l respectivamente,

tal como muestra la Tabla N°19, entonces:

No se generaría ningún efecto sobre los posibles especímenes que vivan

en dicho efluente, debido a que sus valores son menores que 0,2036mg/l.

PREDICCIÓN N°2: Si en los efluentes PR-1 y PR-2 hubieran

concentraciones de cobre total de 0,2036mg/l o más, tal como muestra la

figura N°62, entonces:

Se generarán efectos negativos como alteración en la zona branquial del

pez, inflamación en la zona ventral, problemas en la visión, entre otros,

sobre los especímenes que vivan en dicho efluente, AUN ASÍ ESTÉN

DENTRO DEL RANGO DE LO QUE ESTABLECE EL D.S. N°010-

2010-MINAM (0,5mg/l de cobre total).

6.4. PREDICCIÓN DE TOXICIDAD POR COBRE EN CUERPOS

RECEPTORES

Los resultados de los parámetros analizados en muestras de agua en cuerpos

receptores cercana a una empresa minera, son:

Tabla N° 20: PARÁMETROS DE AGUA EN CUERPOS RECEPTORES CERCANOS A UNA EMPRESA MINERA

P

97

PREDICCIÓN N°1: Si en los puntos de control R0, R1, R2, R3, Y2 y Y-

1A hubieran concentraciones de cobre total de 0,0025 mg/l, 0,0032 mg/l,

<0,0014 mg/l, <0,0014 mg/l, 0,0044 mg/l y 0,0516 mg/l, respectivamente,

tal como muestra la Tabla N°20, entonces:

No se generaría ningún efecto sobre los posibles especímenes que vivan

en dicho efluente, DEBIDO A QUE SU VALOR ES MENOR QUE

0,2036 mg/l.

PREDICCIÓN N°2: Si en los puntos de control R0, R1, R2, R3, Y2 y Y-

1A hubieran concentraciones de cobre total de 0,2036 mg/l o más, tal como

muestra la figura N°62, o tal como figura en el D.S. N°002-2008-MINAM

en su categoría 3, entonces:

Se generarán efectos negativos como alteración en la zona branquial del

pez, inflamación en la zona ventral, problemas en la visión, entre otros,

sobre los especímenes que vivan en dicho efluente.

98

7. DISCUSIÓN

En comparación con los resultados de LC50 obtenidos por Scelso en el año

1997 utilizando sulfato de cobre en larvas nauplii del camarón comercial

Artemesia longinaris, en 72 horas de duración fue de 212,3 ppb y según

Mendoza en el año 2007 los resultados de LC50 a 96 h de duración, utilizando

cobre, fue de 0,546 ppm para postlarvas de C. caementarius; estos muestran

una diferencia considerable comparados con el presente trabajo: (0,986 ppm

Cu) para alevines de carpa común Cyprinus carpio.

En cambio, según Velasco, Gómez y Calderón en el año 2006, los valores del

LC50 al cabo de 48 horas de exposición con sulfato de cobre fue de 0,94 ppm

en alevinos de cachama blanca (Piaractus brachypomus) y según Alea,

Carballo, Trujillo y Torres en el año 2003 utilizando también cobre pero en

larvas de rana Osteopilus septentrionalis fue un valor de LC50 - 96 horas de

exposición igual a 0,91 ppm; muestran una diferencia muy cercana en

comparación con el presente trabajo: (0,986 ppm Cu) para alevines de carpa

común Cyprinus carpio.

De lo anterior se puede decir que comparados los resultados ante la exposición

al contaminante (cobre) las especies tiene una tolerancia diferente. Los alevines

de carpa común Cyprinus carpio son más resistentes al cobre que las larvas

nauplii del camarón comercial Artemesia longinaris y que las postlarvas de C.

caementarius; pero de similar resistencia comparados con alevinos de cachama

blanca (Piaractus brachypomus) y larvas de rana Osteopilus septentrionalis.

99

8. CONCLUSIONES

La concentración media letal (LC50) de cobre después de 96 horas de

exposición a los alevinos de carpas Cyprinus carpio fue de 0,986 ppm.

A los alevinos de carpa común expuestos a sulfato de cobre se les realizó

un análisis de concentración de cobre en los especímenes muertos, y se

determinó para la concentración de CuSO4 de 0,6 ppm fue 5,10 mg/Kg;

para 0,8 ppm 5,12 mg/Kg y para 1,0 ppm 5,29 mg/Kg.

Las tres repeticiones o réplicas del ensayo, presentaron la misma

concentración media letal (LC50) a las 96 horas de exposición.

Los efectos que trajo consigo el contaminante sulfato de cobre hacia los

alevinos de carpa común, fueron: Nado errático, perdida de la visión en el

ojo izquierdo de una carpa, perdida de la estabilidad física del cuerpo del

pez, nado lento y en el fondo del acuario, constantes “boqueos” en la

superficie del agua, sensibilidad alta en el opérculo izquierdo quedando

expuestas las branquias, ensanchamiento en la zona ventral, pérdida de la

movilidad en algunos casos y nado en forma circular en otros.

La concentración del sulfato de cobre en el agua es directamente

proporcional a la concentración de cobre bioacumulado por las carpas; esto

quiere decir, mientras se incrementa la concentración del tóxico sulfato de

cobre en el agua, se incrementará también la cantidad de cobre

bioacumulado por las especies expuestas a dicho tóxico.

100

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Aguilar J. (2007) Determinación de Pesticidas organoclorados en Cyprinus

carpio Linnaeus, 1758 del lago de Tecocomulco. Tesis de Licenciada en

Química de Alimentos. Hidalgo: Universidad Autónoma del Estado de

Hidalgo.

2. Alea M., Carballo O., Trujillo J. & Torres M. (2003) Sulfato de cobre como

sustancia de referencia en ensayo de toxicidad en larvas de rana cubana

Osteopilus septentrinalis. RETEL. Cuba. Pp. 30-37

3. Argota G., Gonzales Y., Argota H., Fimia R. & Iannacone J. (2012)

Desarrollo y bioacumulación de metales pesados en Gambusia punctata

(Poeciliidae) ante los efectos de la contaminación acuática. REDVET. Cuba.

Pp. 1-10.

4. Camacho A. & Ariosa L. (2000). Diccionario de Términos Ambientales.

NOVIB. La Habana. Pp. 17 – 23.

5. Didier C. (2007). Compañía minera San Gerónimo – sulfato de cobre

pentahidratado. pp. 9 – 54.

6. Dammert A. & Molinelli F. (2007). Panorama de la minería en el Perú.

Perú. pp. 13 – 20.

101

7. Departamento de Salud y Servicios Humanos (2004). Agencia para

Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades. En: Pp. 1-8

http://www.atsdr.cdc.gov/es/phs/es_phs132.pdf (Leído el 15/08/2014).

8. Habashi F. (1992). Cuestiones ambientales en la industria metalúrgica –

avances y problemas, cuestiones ambientales y gestión de los residuos en la

producción de minerales y energía. Balkama, Rotherdam, pp. 1143 -1153.

9. Hernandez A. & Victoria R. (2006). Reutilización del agua residual tratada

en la unidad Académica Profesional Amecameca de la UAEM en la

producción de Cyprinis carpio specularis para consumo humano. REDVET.

España. Pp. 1-7.

10. Krantz D. & Kifferstein B. (2005) Michigan University. En

www.umich.edu/~gs265/society/waterpollution.htm (Leído el 23/02/2014).

11. Madrid M. (2010) Métodos volumétricos de análisis. Universidad Nacional

Experimental Francisco de Miranda. En:

http://es.slideshare.net/madridmgd/mtodos-volumetricos-de-anlisis (Leído el

13/05/2014).

12. Mendoza R. (2007) Toxicidad aguda del cobre (Cu2+) en postlarvas de

camarón de río Cryphiops caementarius (Natantia, Palaemonidae). Perú

Biol. Perú. Pp. 53-54.

http://www.umich.edu/%7Egs265/society/waterpollution.htm

http://es.slideshare.net/madridmgd/mtodos-volumetricos-de-anlisis

102

13. Minera Delfín S.A. (2011). Declaración de Impacto Ambiental del proyecto

“Planta de sulfato de cobre pentahidratado”. Pp. 12-15.

14. Ministerio del Ambiente (2012). Glosario de Términos para la Formulación

de Proyectos Ambientales. Lima. Pp. 10-102.

15. Ministerio de Minas y Energía (2003). Glosario Técnico Minero. Bogotá.

Pp. 36-134.

16. Molina S. (2005) Bioensayo agudo con mercurio en juveniles de camarón

de rio Cryphios caementarius en un ambiente controlado. Tesis de Ingeniero

Pesquero Acuicultor. Lima: Universidad Nacional Federico Villarreal.

17. Ogwuegbu M. & Muhanga W. (2005). Investigación de la concentración de

plomo en la sangre de las personas en la provincia de Copperbelt.

International Journal of Physical Sciences. Zambia. Pp. 66 – 75.

18. Ramírez R. Patricia & Mendoza C. Ania (2008) Ensayos Toxicológicos para

la evaluación de sustancias químicas en agua y suelo. México. Pp 155 -166.

19. Sánchez E. (2003) Bioensayos acuáticos en Guppy (Poecilia reticulata)

utilizando mercurio. Tesis de Ingeniero Pesquero Acuicultor. Lima:

Universidad Nacional Federico Villarreal.

103

20. Scelzo M. (1997) Toxicidad del cobre en larvas nauplii del camarón

comercial Artemesia longinaris Bate (Crustacea, Decapoda, Penaeidae).

Chile. Pp 177-185.

21. Sedano G. (2004) Manual de Operaciones de la Planta Concentradora “SAN

GENARO” - Castrovirreyna Compañía Minera S.A. “Unidad San Genaro”.

Lima. Pp. 6-13.

22. Velasco Y., Gomez W. & Calderon J. (2006) Toxicidad aguda del sulfato de

cobre (CuSO4) en alevinos de cachama blanca (Piaractus brachypomus)

bajo condiciones de aguas blandas. ORINOQUIA. Colombia. Pp. 64-69.

23. Villanueva G. (2011) Nutrición del ganado: Cobre. México. Pp. 1-3. En:

http://www.producción-animal.com.ar/suplementación_mineral/145-

cobre.pdf (Leído el 12/07/2014).

24. Zambrano Cabanillas, Abel Walter (1983). Tesis “Evaluación toxicológica

del comportamiento de la Lisa Mugil cephalus. Frente al metanol utilizado

Métodos radio químicos contribución a la toxicología marina”. pp. 9-26.

104

10. GLOSARIO DE TÉRMINOS

1. Aclimatación

Adaptar un ser vivo a un clima, situación o ambiente distinto de aquel de que

se procede (Lengua Española, 2007).

2. Acuicultura

Cría de organismos acuáticos, comprendidos peces, moluscos, crustáceos y

plantas. La cría supone la intervención humana para incrementar la producción;

por ejemplo: concentrar poblaciones de peces, alimentarlos o protegerlos de los

depredadores. La cría supone asimismo tener la propiedad de las poblaciones de

peces que se estén cultivando. La acuicultura varía mucho según el lugar donde

se lleve a cabo, desde la piscicultura de agua dulce en los arrozales de Vietnam

hasta la cría de camarón en estanques de agua salada en las costas de Ecuador, y

la producción de salmón en jaulas en las costas de Noruega o de Escocia. Sin

embargo, la mayor parte de la acuicultura se lleva a cabo en el mundo en

desarrollo, para la producción de especies de peces de agua dulce de poco

consumo en la cadena alimentaria, como la tilapia o la carpa (MINAM, 2012).

3. Bioacumulación

Acumulación de una determinada sustancias químicas en tejidos de organismos

vivos de manera directa o a través de la cadena alimenticia, alcanzando

concentraciones mayores que en el ambiente al que está expuesto. Usualmente

se refiere a la acumulación de metales, pero el concepto también aplica a las

sustancias orgánicas persistentes, como los compuestos organoclorados

(MINAM, 2012).

105

4. Bioensayo

Se entiende por bioensayo a la exposición de organismos vivos de

comportamiento definido, con sustancias extrañas a su ambiente. Estas pruebas

se realizan a nivel de laboratorio y en ellas se observan cambios o variaciones

en el comportamiento normal de los individuos por efecto del material en

prueba (Castillo et al. 1981).

5. Carga contaminante

Cantidad de contaminante que se encuentran en los diferentes medios (suelos,

agua, atmósfera), o que es liberada a los mismos en una unidad de tiempo

(Camacho & Airosa, 2000)

6. Ciclo biológico

Duración total de la vida de un organismo desde el momento de la fertilización

(o generación asexual) hasta el momento en que se reproduce (MINAM, 2012).

7. Concentrado

Es el producto enriquecido de las operaciones de concentración de minerales

(Ministerio de Minas y Energía, 2003).

8. Contaminación

Incorporación al ambiente de una sustancia o forma de energía en tal cantidad

que resulte perjudicial para los ecosistemas naturales (Kratz, 2005).

106

9. Contaminante

Todo aquello que pone en riesgo el equilibrio de un ecosistema sea químico o

físico; inclusive hasta el hecho de introducir una especie extranjera en un

ecosistema puede llegar a contaminarlo (MINAM, 2012).

10. Corteza

Capa exterior de la Tierra que corresponde a la parte superior de la litosfera. La

corteza continental es de composición silícica, de unos 35 km de espesor


11. Drenaje Ácido de Mina

Los drenajes ácidos de minas son aguas con altos índices de acidez y carga de

metales en disolución. Estos drenajes ácidos de minas son el resultado de la

reacción del agua, tanto superficial como subterránea, con minerales sulfurados

(Ley 28271-Ley que Regula los Pasivos Ambientales de la Actividad Minera).

12. Ecología

Es la ciencia que estudia las interrelaciones entre los seres vivos y su ambiente.

Si bien en un inicio, la ecología nace en las ciencias biológicas, actualmente la

ecología constituye una disciplina diferente a ésta, que relaciona los procesos

físicos y biológicos y constituye un puente entre las ciencias naturales y las

ciencias sociales (MINAM, 2012).

107

13. Ecosistema

Por “ecosistema” se entiende un complejo dinámico de comunidades vegetales,

animales y de microorganismos y su medio no viviente que interactúan como

una unidad funcional (MINAM, 2012).

14. Efluente

Material de desecho descargado al ambiente, tratado o sin tratar, que se refiere

generalmente a la contaminación del agua pero puede utilizarse para referirse a

las emisiones de chimeneas u otros materiales de desechos que entran en el

ambiente (MINAM, 2012).

15. Escombrera

1. Depósito donde se disponen de manera ordenada los materiales o residuos no

aprovechables (estériles) procedentes de las labores de extracción minera.

2. Lugar seleccionado para depositar la capa vegetal, estériles y otros desechos

sólidos provenientes de la explotación o el beneficio de los minerales


16. Estándar de Calidad Ambiental

El Estándar de Calidad Ambiental - ECA es la medida que establece el nivel de

concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos,

químicos y biológicos, presentes en el aire, agua o suelo, en su condición de

cuerpo receptor, que no representa riesgo significativo para la salud de las

personas ni al ambiente. Según el parámetro en particular a que se refiera, la

108

concentración o grado podrá ser expresada en máximos, mínimos o rangos (Ley

28611-Ley General del Ambiente).

17. Exposición

Es el contacto de una población o individuo o biota con un agente físico o

químico crítico, se debe, por lo tanto, encontrar los puntos de exposición

(MINAM, 2012).

18. Flotación

Proceso de concentración mediante el cual las partículas de un mineral son

inducidas a adherirse a las burbujas creadas por un agente espumante presente en

la pulpa, que las hace flotar (Ministerio de Minas y Energía, 2003).

19. Fuentes de contaminación

Es el lugar de donde un contaminante es liberado al ambiente. Las fuentes de

contaminación pueden ser fuentes puntuales o fijas, así como fuentes dispersas y

también fuentes móviles (MINAM, 2012).

20. Ganga

Es la parte del mineral que no tiene valor comercial, y que es necesario separar

de la parte valiosa. También se le conoce como “Estéril” (Sedano, 2004).

21. Hábitat

Lugar, en el sentido espacial o en el ecológico, donde viven los seres vivos o sus

poblaciones (Camacho & Airosa, 2000)

109

22. Impacto Ambiental

Se refiere a cualquier cambio, modificación o alteración de los elementos del

medio ambiente o de las relaciones entre ellos, causada por una o varias acciones

(proyecto, actividad o decisión). El sentido del término no involucra ninguna

valoración del cambio, la que depende de juicios de valor (MINAM, 2012).

23. Instrumentos de Gestión Ambiental

Son mecanismos orientados a la ejecución de la política ambiental, sobre la base

de los principios establecidos en la presente Ley, y en lo señalado en sus normas

complementarias y reglamentarias. Constituyen medios operativos que son

diseñados, normados y aplicados con carácter funcional o complementario, para

efectivizar el cumplimiento de la Política Nacional Ambiental y las normas

ambientales que rigen en el país (Ley 28611-Ley General del Ambiente).

24. LC50

Es la concentración, obtenida por estadística, de una sustancia de la que puede

esperarse que produzca la muerte, durante la exposición o en un plazo definido

después de ésta, del 50% de los animales expuestos a dicha sustancia durante

un periodo determinado.

25. Límite Máximo Permisible.

El Límite Máximo Permisible - LMP, es la medida de la concentración o grado

de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, que

caracterizan a un efluente o una emisión, que al ser excedida causa o puede

causar daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente.

110

Su determinación corresponde al Ministerio del Ambiente. Su cumplimiento es

exigible legalmente por el Ministerio del Ambiente y los organismos que

conforman el Sistema Nacional de Gestión Ambiental. Los criterios para la

determinación de la supervisión y sanción serán establecidos por dicho

Ministerio (Ley 28611-Ley General del Ambiente).

26. Mena

Es la parte del mineral que tiene un valor industrial o comercial; de allí nace la

posibilidad de aprovecharlo (Sedano, 2004).

27. Metales Pesados

Metales pesados se entiende como aquellos metales que se caracterizan por tener

una densidad igual o superior a 5,0 g/cm3 (Chiang, 1989) (Kennih; 1996).

Ejemplos de metales pesados son el cobre (Cu), plomo (Pb), zinc (Zn), mercurio

(Hg), arsénico (As), etc. (MINAM, 2012).

28. Mineral

El mineral es el producto de la explotación de la mina, tal como sale (Sedano,

2004).

29. Minería

Ciencia, técnicas y actividades que tienen que ver con el descubrimiento y la

explotación de yacimientos minerales. Estrictamente hablando, el término se

relaciona con los trabajos subterráneos encaminados al arranque y al tratamiento

111

de una mena o la roca asociada. En la práctica, el término incluye las

operaciones a cielo abierto, canteras, dragado aluvial y operaciones combinadas

que incluyen el tratamiento y la transformación bajo tierra o en superficie. La

minería es una de las actividades más antiguas de la humanidad, consiste en la

obtención selectiva de minerales y otros materiales a partir de la corteza

terrestre. Se puede decir que la minería surgió cuando los predecesores del

Homo sapiens empezaron a recuperar determinados tipos de rocas para tallarlas

y fabricar herramientas. Al principio, implicaba simplemente la actividad, muy

rudimentaria, de desenterrar el sílex u otras rocas. A medida que se vaciaban los

yacimientos de la superficie, las excavaciones se hacían más profundas, hasta

que empezó la minería subterránea. La minería de superficie se remonta a

épocas mucho más antiguas que la agricultura (Ministerio de Minas y Energía,

2003).

30. Minería a Cielo Abierto

Actividades y operaciones mineras desarrolladas en superficie (Ministerio de

Minas y Energía, 2003).

31. Mitigación

Es el resultado de la aplicación de un conjunto de medidas tendientes a reducir el

riesgo y a eliminar la vulnerabilidad física, social y económica (MINAM, 2012).

32. Molienda

Operación de reducción de tamaño de un mineral realizada posteriormente a la

trituración; puede ser de tipo primario o secundario según el tamaño requerido

del producto (Ministerio de Minas y Energía, 2003).

112

33. Monitoreo Ambiental

Comprende la recolección, el análisis, y la evaluación sistemática y comparable

de muestras ambientales en un determinado espacio y tiempo; la misma que se

realiza a efectos de medir la presencia y concentración de contaminantes en el

ambiente (MINAM, 2012).

34. Reactivo

Cuerpo líquido, de acción recíproca, que sirve para descubrir la presencia de otro

aislándolo, disolviéndolo o precipitándolo (Ministerio de Minas y Energía,

2003).

35. Riesgo

Probabilidad o posibilidad de que un contaminante pueda ocasionar efectos

adversos a la salud humana, en los organismos que constituyen los ecosistemas o

en la calidad de los suelos y del agua, en función de las características y de la

cantidad que entra en contacto con los receptores potenciales, incluyendo la

consideración de la magnitud o intensidad de los efectos asociados y el número

de individuos, ecosistemas o bienes que, como consecuencia de la presencia del

contaminante, podrían ser afectados tanto en el presente como en el futuro

(MINAM, 2012).

36. Solución Patrón

Una solución patrón es una solución de concentración conocida que se utiliza en

un análisis por titulación (Madrid, 2010)

113

37. Sulfato de cobre

El sulfato de cobre es un compuesto químico con la formula química CuSO4 que

se produce industrialmente por tratamiento de metal de cobre con ácido sulfúrico

(Centro de Artigo, 2012)

38. Toxicidad

Entiéndase por toxicidad como la calidad o grado en la que una sustancia puede

ser venenosa o nociva para los organismos vivientes; habitualmente el termino

se aplica a sustancias que tienen la capacidad de interferir procesos enzimáticos,

penetrando al interior de las células (Owen, 1994).

39. Tratamiento

Cualquier proceso, método o técnica que permita modificar la característica

física, química o biológica del residuo sólido, a fin de reducir o eliminar su

potencial peligro de causar daños a la salud y el ambiente (MINAM, 2012).

40. Trituración

Reducción inicial del tamaño del mineral hasta un grado que permita su

molienda (Ministerio de Minas y Energía, 2003).

41. Vía de exposición

Mecanismo por medio del cual el tóxico entra al organismo (ingestión,

inhalación, contacto dérmico) (MINAM, 2012).

114

11. ANEXOS

ANEXO A: FORMATO DEL CUADRO DE CONTROL DURANTE EL

PROCESO DE ACLIMATACIÓN

DIA HORA OBSERVACIONES RESPONSABLE

ANEXO B: FORMATO DEL CUADRO DE CONTROL DURANTE EL

BIOENSAYO ACUÁTICO

HORA




0

1

2

3

24

48

72

96 N° DE

MUERTOS A LAS 96 HORAS

% DE MORTALIDAD

A LAS 96 HORAS

115

ANEXO C: SOLICITUD DE ANÁLISIS DE COBRE EN PECES.

116

ANEXO D: FACTURA DE LA EMPRESA INASSA A NOMBRE DEL TESISTA.

117

ANEXO E: INFORME DE ENSAYO PARA ANÁLISIS DE COBRE EN PECES.

118

ANEXO F: COSECHA DE RECURSOS HIDROBIOLÓGICOS PROCEDENTES DE LA ACTIVIDAD DE ACUICULTURA SEGÚN AMBITO Y ESPECIE 2012

ANEXO G: AUTORIZACIONES Y CONCESIONES OTORGADAS PARA EL DESARROLLO DE ACUICULTURA SEGÚN PRINCIPALES ESPECIES 2012:

119

ANEXO H: USO DEL SULFATO DE COBRE EN EL CULTIVO DE LANGOSTINO

ANEXO I: ENFERMEDADES Y MEDIDAS DE CONTROL UTILIZANDO SULFATO DE COBRE EN EL CULTIVO DE CARPA

120

ANEXO J: RESULTADOS DE CONCENTRACIONES LC50 CON TÓXICOS INORGANICOS EN Cyprinus carpio

ANEXO K: PRODUCCIÓN ACUICOLA MUNDIAL DE Cyprinus carpio

Supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico

Documents

Transcript of Supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico