ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

CARRERA DE ING. AMBIENTAL

ANALISIS DE LAS METODOLOGÍAS SIMPLIFICADAS PARA LA EVALUACIÓN DE EUTROFICACION, CEPIS

EN LAGOS CÁLIDOS TROPICALES

Lenin Cazares, Christian Vaca y Ricardo Valencia

05-10-2012

INTRODUCCIÓN

El crecimiento población en Latinoamérica a demando la instalación de embalses artificiales para usos como abastecimiento de agua, generación hidroeléctrica, riego, ect. Los caules esta sufriendo problemas relacionados con la Eutrofización.

INTRODUCCIÓN

El Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) revisando modelos simplificados hasta ese entonces (OECD, 1982), llegó a la conclusión que debido a las diferencias fundamentales entre lagos templados y lagos cálidos tropicales estos modelos no eran aplicables a la mayoría de los cuerpos de agua de la Región

INTRODUCCIÓN

Se acordó llevar a cabo un programa de recolección de datos mínimos para obtener los datos necesarios y se establecieron las siguientes metas generales del programa:

I• El establecimiento de un sistema de clasificación

de estado trófico para lagos cálidos tropicales.

II

• La elaboración de metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagoscálidos tropicales

III

• El desarrollo de un modelo matemático simplificado confiable para ser aplicado en la gestión de lagos y en la planificación de embalses futuros.

BASE DE DATOS DEL PROYECTOChristian Vaca Obando

Lago Livingston(USA)

BASE DE DATOS DEL PROYECTO

1. Datos para el método del fosforo total: Lagos y embalses de Argentina, Brasil,

Colombia, Cuba, Ecuador, El Salvador, USA, Guatemala, Honduras, México, Nicaragua, Paraguay, Perú, Puerto Rico, República Dominicana, Venezuela.

Total de lagos y Embalses: 43

BASE DE DATOS DEL PROYECTO

2. Información mínima-Tributarios: Parámetros Físicos: Flujo, área de drenaje,

temperatura.Parámetros Químicos: Fosforo total,

ortofosfato (PO4), N de Kjeldahl (NTK), nitrógeno amoniacal, nitritos-nitratos(NO2-NO3), conductividad.

BASE DE DATOS DEL PROYECTO

Información mínima-Lagos: Parámetros Físicos: Flujo, área de drenaje,

profundidad, disco de Secchi, pH, Temperatura del agua y aire, precipitación, uso de tierra, volumen epi/hipolimnimétrico, temperatura.

Parámetros Químicos: Fosforo total, ortofosfato (PO4), N de Kjeldahl (NTK), nitrógeno amoniacal, nitritos-nitratos(NO2-NO3), clorofila “a”, oxigeno disuelto, productividad primaria, cobertura y biomasa (macrofitos), conductividad.

BASE DE DATOS DEL PROYECTO

Nutriente limitante: N/P 9:1 Sistema de clasificación trófica: según el

esquema cualitativo de la Organización para Cooperación y Desarrollo Económico (OECD), mediante parámetros de P,N y clorofila “a”.

En 2 de los lagos los cambios en la eutrofia de se observo por 8 años (1979-1987).

1

Fuente: Salas H. y Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

DATOS:

4 lagos hipereutróficos 15 lagos eutróficos 3 Mesotrófico/Eutrófico 4 Mesotrófico 4 Oligotrófico/Mesotrófico 7 Oligotrófico 6 sin definir

CURVA DE DISTRIBUCIÓN NORMAL

Y: distribución de probabilidad log-normalσs: desviación estandar

μ: promediox: parámetro (logaritmo fosforo, P total, clorofila

“a”)

CURVA DE DISTRIBUCIÓN NORMAL

Validación de resultados obtenidos mediante Kolmogorov-Smimov (1980), se obtuvo múltiplos de σs 2,6 fosforo y 2,4 Cl “a”, similar al obtenido con otros métodos como el de Kerekes (1981).

Usando los múltiplos 2,6 y 2,4 se obtuvo valores promedios para estados tróficos, usando datos de

RESULTADOS OBTENIDOSFOSFORO TOTAL

Fuente: Salas H. y Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

RESULTADOS OBTENIDOSCLOROFILA “A” Fuente: Salas H. y

Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

MODELO DE FÓSFOROLenin Cazares

Lago de Sonso (Colombia)

ESQUEMA DEL BALANCE DE MASA PARA PT EN UN LAGO COMPLEMENTE MEZCLADO

Las condiciones para el modelo son:Lago CMEstado de equilibrio respecto al valor de promedio estacional anualLimitado por PPt se usa como medida del estado trófico

DONDE:

MODELO DE FOSFORO TOTAL

Se tiene 2 tipos de relacionesBalance de Masa

MODELO DE FOSFORO TOTAL

Ecuaciones totalmente empíricas donde se aplica la regresión linear múltiple

MODELO DE FOSFORO TOTAL

MODELO DE FOSFORO TOTAL

Esta relación de Ks es el doble de la magnitud desarrollada para lagos templados con el mismo tiempo de retención

MODELO DE FOSFORO TOTAL

Debe prestarse atención para los lagos con alto tiempo de retención ya el estado de equilibrio se alcanza con un tiempo igual a 5Tw

Lago Tequesquitengo con un Tw = 98 años

MODELO DE FOSFORO TOTAL

De la regresión múltiple linear se obtuvo

Con el propósito de simplificar y facilitar su representación gráfica

MODELO DE FOSFORO TOTAL

• Fuente: Salas H. y Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

MODELO DE FOSFORO TOTAL

• Fuente: Salas H. y Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

VERIFICACIÓN DEL MODELO DE P

Se probo en un serie de cuerpos de agua tropicales en África

El desempeño del modelo se puede calificar de bueno por la alta correlación obtenida entre los valores de fósforo medidos y calculados.

MODELO CLOROFILA ARicardo Valencia

Lago La Plata(Puerto Rico)

MODELO PRELIMINAR DE CLOROFILA “A”

La clorofila "a" es un estimador útil y simple de la densidad del fitoplancton y ha sido ampliamente utilizado en los modelos como el parámetro más pertinente para predecir la densidad de algas en lagos.

MODELO PRELIMINAR DE CLOROFILA “A”

Los modelos de clorofila "a" versus fósforo pueden no ser buenos indicadores de la relación entre los niveles de algas y nutrientes en los lagos limitados por nitrógeno con relaciones de Nl/Pl menores a 10 (Dillon y Rigler, 1974; Canfield, 1983).

MODELO PRELIMINAR DE CLOROFILA “A”

Fuente: Salas H. y Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

MODELO PRELIMINAR DE CLOROFILA “A”

Los datos No tomados en cuenta fueron para la gráfica Cl “a” vs Pt

Lagos cuyo Tr = Tw era demasiado corto (2)

Lagos muy eutróficos (N/P <10) (5)

Datos cuyos valores estaban fuera del 95% de confianza de la regresión (3)

Lago Barra Bonita, por desvío de aguas residuales en el periodo de análisis

MODELO PRELIMINAR DE CLOROFILA “A”

Fuente: Salas H. y Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

MODELO PRELIMINAR DE CLOROFILA “A” Los datos No tomados en cuenta fueron para la

gráfica Cl “a” vs N

Lagos cuyo Tr = Tw era demasiado corto (2)

Datos cuyos valores estaban fuera del 95% de confianza de la regresión (3)

Lago Barra Bonita, debido a que no se midió Nitrógeno

MODELO PRELIMINAR DE CLOROFILA “A”

Las relaciones mostradas anteriormente se consideran preliminares (Falta de datos) y requieren más datos para su utilización como herramientas de planificación.

OTRAS EXPERIENCIAS

“No se halló relación entre la concentración de fósforo en agua y la clorofila-a pudiendo variar por ejemplo para valores de PT de 0,4 ppm, entre 50 y 650 mg/m3.”1

1. Grossman Fabían y Sanzano Pablo, “Cada laguna con su propia historia, Variaciones Espacio Temporales”, http://www.ambiente.gov.ar/archivos/web/GTRA/File/Capitulo_4.pdf

MODELO PRELIMINAR DE NITRÓGENO TOTAL

Se aplicó un análisis de regresión lineal múltiple a los 24 datos disponibles.

Al igual que en el modelo de clorofila el modelo es preliminar y requiere mayor desarrollo.

MODELO PRELIMINAR DE NITRÓGENO TOTAL

Fuente: Salas H. y Martino P., Metodologías simplificadas para la evaluación de eutrofización en lagos cálidos tropicales, Programa Regional CEPIS/HPE/OPS, 2001.

RESTRICCIONES DE LOS MODELOS

En general para la aplicación del modelo se deben tomar en cuenta las suposiciones y limitaciones del modelo de balance de masa del elemento limitante.

Algunas circunstancias que pueden variar la respuesta trófica de lagos y embalses pueden ser:

RESTRICCIONES DE LOS MODELOS

Consumo biológico.

Macrofitos Bombas de carga interna de P

Sedimentación Tipo de algas (Diatomeas> Algas verdes y azules )

Contenidos elevados de ácidos húmicos

Morfometría compleja Puede producir desbalances

OTRAS METODOLOGÍASChristian Vaca Obando

Lago Funil (Brasil)

OTRAS METODOLOGÍAS

Macrofitas:Problemas: acumulación de materia orgánica,

condiciones anóxicas y alteración en la cadena trófica en el hipolimnion.

Métodos de control:1. Control directo: remoción manual o

mecánica, control químico y control biológico.

2. Control a largo plazo basado en reducción de nutrientes: combinación de control preventivo y correctivo.

OTRAS METODOLOGÍAS

Trihalurometanos (TMH)Origen: Cl (desinfección)+ Materia orgánicaProblemas: Riesgo a la salud humana,

efectos cancerígenos en animales.Métodos de control1. Remoción de precursores de TMH antes de

la cloración.2. Uso de desinfectantes alternativos.

GRACIAS