DETERMINACIÓN DE LACALIDAD DE AGUA DE LA QUEBRADA MAMARRAMOS UBICADA EN EL SANTUARIO DE FAUNA Y FLORA IGUAQUE – SFFI- MEDIANTE

ANÁLISIS FISICOQUÍMICO

ANDREA JULIANA PABA RUEDA 000189562

UNIVERSIDAD PONTIFICA BOLIVARIANAESCUELA DE INGENIERÍAS

FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTALBUCARAMANGA, SANTANDER

2015

DETERMINACIÓN DE LACALIDAD DE AGUA DE LA QUEBRADA MAMARRAMOS UBICADA EN EL SANTUARIO DE FAUNA Y FLORA IGUAQUE – SFFI- MEDIANTE

ANÁLISIS FISICOQUÍMICO

ANDREA JULIANA PABA RUEDA 000189562

Anteproyecto

DIRECTORA:PhD. ALEXANDRA CERÓN VIVAS

UNIVERSIDAD PONTIFICA BOLIVARIANAESCUELA DE INGENIERÍAS

FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTALBUCARAMANGA, SANTANDER

2015

1. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

Debido a la escasez de estudios concernientes a calidad de agua en el santuario de Fauna y Flora Iguaque, se dispuso realizar una caracterización de recurso hídrico por medio de análisis fisicoquímico y el cálculo de índices de contaminación –ICOs-, para evaluar el estado del mismo. Así mismo realizar un modelo de las quebradas pertenecientes a este parque. El muestreo será realizado en tres fechas diferentes (época seca). Cada visita a campo tiene una duración aproximada de 3 días y se visitarán 10 puntos seleccionados donde se realizará la toma de muestras y la medición de caudal. Las muestras de agua obtenidas serán analizadas en los laboratorios de la Universidad Pontificia Bolivariana.

2. OBJETIVOS

2.1Objetivo General

Determinar la calidad de agua de la quebrada Mamarramos localizada en el SFFI por medio de análisis físico-químico.

2.2Objetivos Específicos

Determinar las características físico-químicas de la Quebrada Mamarramos y sus afluentes.

Evaluar índices de calidad de agua (ICAs) e índices de contaminación (ICOs)

PENDIENTE

3. MARCO TEÓRICO

3.1 CALIDAD DE AGUA

La calidad de agua es un término relativo que ha ocasionado mucha controversia entre los expertos en el tema. La calidad de un ambiente acuático se puede definir como: i) Una lista de concentraciones, especificaciones y aspectos físicos de sustancias orgánicas e inorgánicas y ii) la composición y el estado de la biota acuática presente en el cuerpo de agua. La calidad presenta variaciones especiales y temporales debido a factores externos e internos al cuerpo de agua. La contaminación de un ambiente acuático significa la introducción por el hombre directa o indirectamente de sustancias o energía lo cual resulta en problemas como: daños en los organismos vicos, efectos sobre la salud de los humanos, impedimento de actividades acuáticas e interferencia sobre actividades económicas como el riego, el abastecimiento de agua para la industria. La descripción de la calidad del agua puede realizarse básicamente de dos formas:i) Midiendo variables físicas (sólidos, turbiedad, etc.), químicas (pH, acidez, etc.) o biológicas (bioensayos) ii) Utilizando un índice de calidad de aguaAmbas formas son aceptadas y mediciones que se requieren se realizan, ya sea en el campo o en el laboratorio, y producen varios tipos de datos que luego es necesario interpretar. La calidad de agua se debe analizar de acuerdo a su estado, para ello se hace distinción entre agua cruda, aguas residuales y agua tratada, y entre ellas no son comparables la características.

3.2 AGUA CRUDA O EN ESTADO NATURAL (SIN TRATAMIENTO)

El término agua cruda se refiere al agua que se encuentra en el ambiente que no ha recibido ningún tratamiento ni modificación en su estado natural. Entendiendo por fuente el recurso hídrico del cual una comunidad se abastece de agua, se puede afirmar que la calidad del agua que se encuentra en forma natural depende de la posición geográfica, origen, y hábitos de los pobladores aledaños. Las fuentes principales de abastecimiento de agua en nuestro medio son las aguas superficiales y las aguas subterráneas. Las aguas superficiales están constituidas por quebradas, ríos, lagos, embalse, etc.Fenómenos naturales como la erosión arrastran sedimentos que hacen variar la calidad del agua de los ríos, quebradas, etc. Tal vez la causa más importante en la variación de la calidad del agua original de una fuente superficial es la actividad humana. Actividades como la industria, el uso extensivo de pesticidas y abonos en la agricultura, la explotación minera, la descarga de basuras y el vertimiento de los desechos domésticos son los causantes dl deterioro en que se encuentran actualmente nuestros ríos, lagos y quebradas. En conclusión, se puede decir que las aguas superficiales presentan condiciones que varían de una cuenca a otra, los ríos tienen características de calidad diferentes a las de los embalses y, además, la calidad del agua de las fuentes superficiales es variable con el tiempo.

3.3 PARÁMETROS FÍSICOS, QUÍMICOS Y BIOLÓGICOS

Los parámetros de calidad de agua están clasificados en físicos, químicos y microbiológicos. Como se puede intuir existen muchos parámetros, muchas formas y varios métodos para medir dichos parámetros. Para obviar estos problemas, las

agencias internacionales encargadas de vigilar y estudiar la calidad del agua han estandarizado los criterios y los métodos para realizar los análisis del agua en el laboratorio ( Standar Methods for Water and Wastewater Examination)

3.3.1 Parámetros físicosSe clasifican como parámetros físicos aquellas sustancias que tienen incidencia directa sobre las condiciones estéticas del agua.

TurbiedadCapacidad que tiene el material suspendido en el agua para obstaculizar el paso de la luz.La turbiedad puede ser de origen tanto inorgánico (arcilla, arenas, etc.) hasta tener un alto grado de material orgánico. Esta es importante en el tratamiento de agua potable por: estética, selección de procesos de tratamiento, entre otras razones.

ColorAunque el color está ligado a la turbiedad, el color en el agua puede considerarse como una característica independiente. Mientras que la turbiedad se considera ocasionada por partículas de gran tamaño, el color se considera generado por sustancias disueltas y por los coloides.

SólidosPara dar un diagnóstico acerca de la calidad del agua, es necesario determinar la cantidad de material sólido que contiene la muestra. El primer tipo de sólidos de importancia para determinar la calidad del agua son los sólidos totales (ST). Los ST se definen como todo el material que queda después de evaporar el agua a 105ºC, es decir, ST es todo aquello presente en la muestra excepto agua. Los sólidos totales se dividen en sólidos suspendidos y sólidos disueltos.

3.3.2 Parámetros químicos

Los parámetros químicos se dividen en dos clases: Indicadores y sustancias químicas.

IndicadoresSon parámetros cuyas concentraciones en el agua se deben a la presencia e interacción de varias sustancias.

pHEl pH es el término utilizado para expresar la intensidad de las condiciones ácidas o básicas del agua. Es importante decir que el pH mide el grado de acides o alcalinidad pero no determina el valor de los mismos.

ConductividadEs un indicativo de las sales disueltas en el agua y mide la cantidad de iones. La conductividad es una medida indirecta de los sólidos disueltos.

AlcalinidadEs la capacidad que tiene el agua para neutralizar ácidos. La alcalinidad puede considerarse como la presencia de sustancias básicas en el agua, principalmente, sales de ácidos débiles o bases.

DurezaPropiedad del agua para cortar jabones, es decir, requieren grandes cantidades de jabón para producir espuma.

TemperaturaLas variaciones de este parámetro en las corrientes de agua generan un cambio en el ambiente de desarrollo de la fauna y la flora presente en él.Sustancias QuímicasEl agua, por ser el solvente universal, tiene la posibilidad de que una gran cantidad de elementos y compuestos químicos estén presentes en ella.

NitrógenoEl Nitrógeno (N) es esencial para el crecimiento de protistas y plantas, razón por el cual recibe el nombre de nutriente o bioestimulador. El N total está compuesto por nitrógeno orgánico, amoníaco, nitro y nitrato. La prueba más común de determinación de nitrógeno es el Kjeldahl (NTK).

FósforoEl fósforo es esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos, Debido a que en las aguas superficiales ocurren nocivas proliferaciones incontrolable de algas, actualmente existe mucho interés en limitar la cantidad de fósforo que alcanzan las aguas superficiales por medio de vertimientos de aguas residuales. Las formas más frecuentes en que se presenta el fósforo en soluciones acuosas incluyen el orto fosfato, el poli fosfato y los fosfatos orgánicos. El fósforo raramente se encuentra en el agua en altas concentraciones debido a que las plantas lo absorben rápidamente.

Demanda Bioquímica de oxígeno (DBO)El parámetro más ampliamente utilizado para determinar el contenido de materia orgánica de una muestra de agua es la demanda bioquímica de oxígeno. La DBO se mide determinando la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos para oxidar la materia orgánica.

3.4 ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA

Calidad del agua es un concepto relativo que depende del uso que va a tener el agua o el sistema hídrico que se quiere evaluar. Dependiendo de si el agua se va a usar para consumo humano, riego, transporte de mercancías, fomento de la vida de los peces o manteniendo del ecosistema con todas sus características funcionales, el sistema de evaluación de la calidad será diferente. Se define como índice de calidad de agua a la expresión matemática que se calcula considerando tres aspectos: i) Aspectos fisicoquímicos: Las concentraciones, especies y tipo de sustancias orgánicas e inorgánicas presentes en el agua. ii) Aspectos biológicos: La composición y estado de la biota acuática. iii) Aspectos no acuáticos: Los cambios temporales y espaciales que son debidos a los factores intrínsecos y externos al sistema acuático en estudio. Por ejemplo, la canalización del cauce, la presencia de bosques en las riberas de la corriente, etc.Actualmente en Colombia se ha propuesto la utilización de índice llamado ICACOSU (índice de calidad del agua para corrientes superficiales). Este IQA fue publicado en agosto de 2009 por el instituto de hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM) como herramienta institucional para evaluar el recurso hídrico en Colombia; éste, a su vez, fue aprobado por consolidación del diagnóstico por el Ministerio de Medio Ambiente en sus estudios de consolidación del diagnóstico de la calidad del recurso hídrico, en el marco de la formulación de la Política Hídrica Nacional y el Plan Hídrico presentado en el 2010.

3.5 MODELACIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA EN CORRIENTES DE AGUA

Un modelo es la representación de un sistema. Un modelo es una aproximación a un sistema del cual, a través de un experimento, se pueden obtener respuestas sobre el sistema. Un modelo no necesariamente implica la utilización de un programa de computador. Los modelos de calidad de agua son herramientas que permiten al ingeniero tomar decisiones con bases científicas sólidas y sustentables. Fundamentalmente con los modelos de calidad del agua se pueden realizar tres tipos de estudios: Realizar estudios descriptivos, elaborar predicciones y analizar problemas específicos.

4. ALCANCE Y JUSTIFICACIÓN

El recurso hídrico y su contaminación son un problema abordado a nivel mundial, cada día con mayor exigencia y rigor. La calidad de los ríos ha decaído en las últimas décadas de manera acelerada debido a factores como los vertimientos industriales y domésticos, el mal uso de los mismos y la sobreexplotación. Colombia carece de estudios limnológicos e implementación de índices de calidad de agua y de contaminación, que permitan por medio de este medio científico conocer el estado de nuestros ríos. De ahí nace la necesidad desde la academia de ejecutar proyectos que permitan evidenciar avances en esta temática. Con este proyecto se pretende sentar precedentes para futuras investigaciones en calidad de cuerpos de agua superficiales en Colombia; evidenciar las ventajas que tienen los ICOs sobre los ICAs; resaltar la importancia de los índices de contaminación y el valor de implementarlos en legislación; y en caso de obtener resultados desfavorables, brindar una herramienta útil a Parques Nacionales Naturales para la toma de medidas correctivas en sus tratamientos de Agua.

La ciencia ha desarrollado diferentes métodos para determinar la calidad de agua con la finalidad de evaluar los impactos asociados a este recurso. Dichos métodos están basados en análisis cuantitativos en el laboratorio para identificar y medir los contaminantes presentes en el agua y de esta manera determinar la necesidad de tratamiento de este recurso y su adecuada tecnología.Parques Nacionales Naturales hacía vertimientos directos a las quebradas y en Diciembre de 2014 implementó un sistema de tratamiento – filtros anaerobios y campo de infiltración-con el fin de realizar un mejor manejo del recurso hídrico. Sin embargo, no se ha hecho una evaluación que determine la eficiencia del sistema y si este repercute aguas abajo del mismo. Este proyecto tiene como objetivo principal determinar la calidad del agua de la Quebrada Mamarramos y sus dos afluentes – Quebrada Los Francos y Quebrada Carrizal-, ubicadas en el Santuario de Fauna y Flora Iguaque, en el departamento de Boyacá, Colombia, el cual hace parte del Sistema de Áreas Protegidas.

5. METODOLOGÍA

Para el desarrollo del proyecto se tendrán en cuenta tres fases, las cuales se presentan a continuación:

5.1 FASE 1: CARACTERIZACIÓN

A partir de un viaje preliminar realizado por en el mes de Agosto, se identificaron 10 puntos de muestreo en las quebradas de interés, estos puntos se eligieron entorno a tres criterios principales: presencia de vertimientos, características de flujo y alteraciones ambientales que recibe el cauce.

Se realizarán 3 visitas de campo en temporada seca. En cada una de las fechas se hará el respectivo muestreo en los 10 puntos y la toma del caudal.

Se harán mediciones in situ y se tomarán muestras de agua para posterior análisis en laboratorio. Los parámetros que serán evaluados se presentan en la siguiente tabla:

No Parámetros

1 Oxígeno Disuelto2 Coliformes Fecales3 Turbiedad4 DBO55 Sólidos Totales6 Ph7 Fósforo Total8 Nitrógeno Total

9 Sólidos Suspendidos

10 Color11 Coliformes Totales12 Conductividad13 Alcalinidad14 Dureza Total15 Nitratos16 Fosfatos17 Cloruros18 TemperaturaTabla 1: Parámetros Físico Químicos

Fuente: Autor

5.2FASE 2: LABORATORIO

El análisis de parámetros físico químicos de la muestras de agua obtenidas en la fase de campo se realizará en el laboratorio de Agua Potable de la UPB.

El método empleado para la obtención de cada parámetro está descrito en la siguiente tabla:

Parámetro Unidad Método

pH Unid de pH STANDARD METHODS 4500 H+ B, Potenciométrico.

Conductividad µS/cm STANDARD METHODS 2510 B Conductimetrico.

Turbidez NTU STANDARD METHODS 2130 B Nefelométrico.

OD mg O2/L STANDARD METHODS 4500- O C- azida modificado G electrode de mebrana

DQO mg O2/L STANDARD METHODS 5220 C- Reflujo cerrado – titulación.

DBO5 mg O2/L STANDARD METHODS 5210- BNitrógeno Total Kjeldahl mg NTK-N/L STANDARD METHODS 4500- N-Org C,

semi-micro-kjeldahlNitrógeno Amoniacal mg NH3-N/L STANDARD METHODS 4500- NH3-D

Nitritos mg NO2-N/L STANDARD METHODS 4500- NO2-Colorimétrico.

Nitratos mg NO3-N/L Rodier, Análisis de aguas 1981 p180.

Fósforo total mg P / L STANDARD METHODS 4500- P,B,E-Digestión, Colorimétrico.

Sólidos Totales mg/L STANDARD METHODS 2540 BSólidos Suspendidos mg/L STANDARD METHODS 2540 DColiformes Totales NMP/100ml STANDARD METHODS 9221 BColiformes Fecales NMP/100ml STANDARD METHODS 9221 EOrtofosfatos mg P / L STANDARD METHODS 4500- P E

Dureza mg Ca CO3/L STANDARD METHODS 2340 B, Titulación.

Cloruros mg Cl- / L STANDARD METHODS 4500 Cl B Argentométrico.

Alcalinidad mg Ca CO3/L STANDARD METHODS 2320 B, Titulación.

Tabla 2: Parámetros físico químicos analizados en laboratorio.

5.3 FASE 3: MODELACIÓN

6. CRONOGRAMA

ActividadesMeses

1 2 3 4 5Revisión bibliográficaFase 1: CaracterizaciónFase 2: Índices físico químicosFase 3: ModelaciónInforme final.

7. COSTOS

Los costos del presente proyecto serán cubiertos por el presupuesto del proyecto de investigación “NOMBRE PROYECTO” aprobado por la Dirección General de Investigaciones de la UPB seccional Bucaramanga. Para la elaboración del mismo se utilizarán equipos, reactivos y materiales de laboratorio de Agua Potable de la universidad.

BIBLIOGRAFÍA

Colombia, P. N. N. De. (2006). Plan de manejo del Santuario de Flora y Fauna de Iguaque, 1–379.

Colombia, I. N. de los R. N. R. y del A. (1990). A guide to the national natural parks system of Colombia. Inderena. Retrieved from https://books.google.com.co/books/about/A_guide_to_the_national_natural_parks_sy.html?id=5U4tmgEACAAJ&pgis=1

Iguaque, C.-, & La, C. (2006). Plan de ordenación y manejo de la cuenca del río cane iguaque, 644.

RAMÍREZ, Alberto. Dinámica físico química y calidad de agua en la microcuenca El Volcán, Municipio de Pamplona, Colombia. Facultad de estudios ambientales y Rurales.

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA, Capítulo I: La calidad del agua- valoración y monitoreo-Obtenido de: http://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_10/recursos/general/pag_contenido/libros/06082010/icatest_capitulo1.pdf

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA, Capítulo II: Indicadores de Calidad de agua –generalidades-. Obtenido de: http://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_10/recursos/general/pag_contenido/libros/06082010/icatest_capitulo2.pdf

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA, Capítulo III: ICAs e ICOs de importancia mundial

Obtenido de: http://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_10/recursos/general/pag_contenido/libros/06082010/icatest_capitulo3.pdf