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A través del índice de calidad del agua (ICA), es posible evaluar las condiciones generales del agua y conocer la posibilidad de utilizarla para uso doméstico, agricultura o la conservación de las masas de agua.
38. 39.El aumento de la población junto con el desarrollo de actividades socioeconómicas provoca una presión progresiva sobre los cuerpos de agua superficiales, un recurso natural finito indispensable para la vida humana y la biodiversidad 1. Estos cuerpos de agua sufren profundos cambios como consecuencia de los residuos industriales, urbanos y agrícolas que reciben 2. Los cambios se manifiestan en la modificación de su hidromorfología, la acumulación de sustancias orgánicas, la alteración de sus sedimentos y el desequilibrio de sus propiedades fisicoquímicas 3,4.
40. 41.Históricamente, los cuerpos de agua superficiales, como las lagunas, han sustentado distintas actividades humanas, como la agricultura, la pesca e incluso el desarrollo del turismo, brindando diversos beneficios a las comunidades locales 5. No obstante, estos recursos han sido contaminados de forma constante y se encuentran bajo la amenaza del cambio climático. Esto ha provocado el detrimento de sus características naturales, generando el agotamiento del oxígeno, la destrucción del hábitat y la proliferación de algas 6. Considerando los problemas de contaminación ejercidos para estos ecosistemas, es primordial diagnosticar el estado de los cuerpos de agua para preservarlos 7.
42. 43.La calidad del agua está sujeta a cambios constantes influidos por factores naturales y actividades humanas 8. Por ello, es necesario realizar análisis rigurosos y periódicos para identificar las fuentes de contaminación y establecer medidas de control eficaces 9. El análisis de las comunidades biológicas junto con la medición de las propiedades fisicoquímicas es una de las estrategias más eficaces para determinar el grado de alteración de una masa de agua 10.
44. 45.Indicadores como los fisicoquímicos permiten conocer el estado de la calidad sanitaria, organoléptica y estética del agua 11. A través del índice de calidad del agua (ICA), es posible evaluar las condiciones generales del agua y conocer la posibilidad de utilizarla para uso doméstico, agricultura o la conservación de las masas de agua 12. Este índice es un poderoso instrumento de evaluación, monitoreo y gestión de la calidad del agua 13.
46. 47.Por su parte, los macroinvertebrados bentónicos, son utilizados como bioindicadores gracias a su sensibilidad a los cambios en la calidad del agua 14. La presencia de contaminantes y el grado de alteración del ecosistema pueden determinarse por la presencia o ausencia de determinadas especies 15. Estos organismos constituyen en una opción accesible y eficiente para la evaluación biológica de la calidad del agua 16.
La Laguna Santo Domingo se encuentra dentro del sistema de áreas protegidas y forma parte del Parque Nacional Cotopaxi (PNC). Este cuerpo de agua se encuentra protegido por estar ubicado dentro de los páramos que conforman el PNC, ya que contribuye a mantener y regular los ecosistemas terrestres. Sin embargo, el recurso hídrico enfrenta problemas de contaminación ocasionados por la presencia de animales silvestres, el cambio climático y las actividades turísticas realizadas alrededor de la laguna. En este contexto, los objetivos de este estudio fueron:
- Evaluar la calidad del agua de la laguna Santo Domingo al ingreso y salida (afluente y efluente) utilizando distintos índices basados en criterios fisicoquímicos y biológicos.
Investigar variaciones de calidad según características fisicoquímicas y biológicas.
Se espera que los resultados alcanzados sirvan para la toma de decisiones en políticas ambientales por parte de las entidades reguladoras, para la conservación, mitigación y control del recurso hídrico.
55. 56.II. MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
La Laguna Santo Domingo se encuentra en la parroquia Machachi en la provincia de Pichincha, formando parte del Parque Nacional Cotopaxi (PNC) (Ver Figura 1). Se ubica a 4015 m.s.n.m. aproximadamente, y es más profunda que la Laguna de Limpiopungo, a pesar de ser más pequeña. Aunque no se ha registrado la presencia de ninguna especie concreta de aves en esta área, se destaca por su gran potencial paisajístico. La Laguna Santo Domingo se encuentra en los flancos nororientales del PNC que tiene una temperatura media que varía entre 9 y 11 °C, con extremos absolutos entre 0 y 22 °C 17.
Figura 1 Ubicación de la Laguna Santo Domingo dentro del Parque Nacional Sangay (Modificado de Calero Hidalgo et al. (2023) 18.
Sitios de muestreo
Para establecer los puntos de muestreo se realizó el recorrido del perímetro de la laguna, georreferenciando según el caudal, los principales ingresos y salidas de agua. Luego de este proceso, un total de 4 efluentes y 1 afluente fueron registrados (Ver Figura 2 A), seleccionando para el estudio únicamente el afluente y efluente con mayor caudal (Ver Figura 2B). Además, en estos sitios se realizó el muestreo de macroinvertebrados bentónicos para la evaluación biológica. La Tabla 1 muestra las coordenadas geográficas de los puntos de muestreo.
Recolección y análisis de muestras
Con el objetivo de establecer la calidad del agua del afluente y efluente, se realizó un muestreo compuesto. Para esto, se recolectaron muestras en los meses de abril y junio de 2022, considerando la época lluviosa y seca 18. Siguiendo las técnicas de muestreo sugeridas por la Norma Técnica Ecuatoriana 19, se realizó el muestreo dentro del periodo previamente establecido (de 09:00 AM a 17:00 PM), cada dos horas, con la posterior mezcla en un solo recipiente. Concluido el muestreo, cada uno de los recipientes fueron identificados y etiquetados con la fecha, hora y punto de muestreo. Luego, las muestras fueron conservadas y transportadas de acuerdo a lo establecido en la Norma Técnica Ecuatoriana20.
Los análisis fisicoquímicos y microbiológicos fueron realizados por el Laboratorio de Análisis Químico TOX-CHEM. Según los informes de resultados los métodos utilizados fueron HACH modificados del Standard Methods y el Standard Methods 21ª Edición. Los parámetros analizados se muestran en la Tabla 2.
Para el muestreo de macroinvertebrados, se limitó un tramo de 20 m² en cada punto de muestreo. Luego, utilizando una red Surber con un ojo de malla de 500 μm y un área de 0,09 m², se tomaron las muestras colocando la red en el fondo a contra corriente mientras se removía el sustrato con las manos, durante un minuto aproximadamente 21. Las muestras procedentes de los puntos de muestreo, fueron conservadas en alcohol al 70% y los frascos fueron etiquetados con la fecha, hora y ubicación. Los macroinvertebrados fueron identificados luego de colocarlos en cajas Petri a través de un estereomicroscopio con zoom óptico de amplio rango (0.7x a 4.5x) y oculares WF10X/20. Durante el proceso se emplearon pinzas entomológicas y las guías taxonómicas de identificación de 22-24.
Evaluación de la calidad del agua
A través del ICA-NSF y del ICA-DINIUS, se realizó la evaluación de la calidad del agua empleando parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. Para el cálculo del ICA-NSF, se utilizan 9 parámetros y para el cálculo del ICA-DINIUS, 12 parámetros (Ver Tabla 3). Fueron asignados pesos a cada parámetro, de acuerdo con su relevancia en la evaluación y su impacto en el ecosistema acuático. Estos pesos se establecieron según la metodología de cada índice, ponderando los parámetros dependiendo de su sensibilidad a la contaminación y su importancia para los usos del agua. La asignación de pesos se detalla en la Tabla 3.
Para el cálculo de ambos índices se utilizó la Ecuación (1), 25,26:
()1
Donde Wi es el peso o porcentaje asignado al i-ésimo parámetro y Ii es el subíndice del i-ésimo parámetro.
Para la evaluación biológica se utilizó el ABI y el IBF, asignando puntajes a las familias de macroinvertebrados bentónicos de acuerdo con su tolerancia a la contaminación. La asignación de los puntajes utilizados para cada índice se realizó según Acosta, et al. (2009) 27, para el ABI y según Hilsenhoff (1988) 28, para el IBF. Los valores empleados se presentan en las Tablas 4 y 5, respectivamente. Una vez identificadas las familias encontradas en cada muestra, se calculó el valor de los índices.
III. RESULTADOS
Los resultados de los análisis fisicoquímicos y microbiológicos mostrados en la Tabla 6 y en las Figuras 3 y 4, evidencian que, en abril, el OD en el afluente fue de 5,2 mg/l, mientras que en el efluente fue levemente superior, con 5,6 mg/l. En junio, los valores se incrementaron de forma notoria, alcanzando 39,85 mg/l en PMEP y 48,35 mg/l en PMAP. Los niveles de coliformes fecales y totales mostraron valores altos en abril (hasta 2500 NMP/100 ml), mientras que, en junio, estos valores disminuyeron considerablemente. El pH del agua tuvo valores desde 6,5 en PMAP en junio hasta 7,6 en PMAP en abril. Los niveles de DBO5 en PMAP y PMEP fueron ligeramente más elevados en abril respecto a junio. Los nitratos, fosfatos, turbiedad y color mostraron un incremento en ambos puntos en junio en relación al mes de abril. En tanto que, los sólidos totales, la conductividad eléctrica, la alcalinidad y los cloruros tuvieron una reducción en sus valores en el mes de junio. Únicamente la dureza se mantuvo relativamente estable con un promedio de 113,75 mg/l entre los dos meses.
Tabla 6 Resultados de análisis fisicoquímicos y microbiológicos del afluente (PMAP) y efluente (PMEP) principal de la Laguna Santo Domingo.
Figura 3 Comparación de resultados de análisis fisicoquímicos y microbiológicos del afluente principal.
Figura 4 Comparación de resultados de análisis fisicoquímicos y microbiológicos del efluente principal.
Los resultados que se indican en la Tabla 7 sobre la calidad del agua, exhiben que tanto el afluente (PMAP) como el efluente (PMEP) de la Laguna Santo Domingo con valores de 39,39 % hasta 42,2 % y de 35,5 % hasta 39,21 %, respectivamente, presentan una clasificación de Mala según el ICA-NSF y Fuertemente Contaminada (calidad para macroinvertebrados) de acuerdo con el ICA- Dinius en los meses de abril y junio.
La abundancia de macroinvertebrados registrados en el mes de abril se muestran en la Tabla 8. Con base en las identificaciones, PMEP (efluente principal) posee la mayor abundancia total de macroinvertebrados con 122 individuos. Mientras que, PMAP (afluente principal), exhibió el segundo mayor número de estos organismos, con 86 individuos.
La Tabla 9 muestra que, en el mes de junio en el punto PMEP se registró la mayor abundancia total de macroinvertebrados con 66 individuos ya que en el afluente principal fueron registrados 63 individuos.
La evaluación biológica (Ver Tabla 10) revela que, en los puntos de muestreo en el mes de abril, se registraron valores que, según el ABI, califican la calidad del agua como Mala. La tendencia continuó en junio, con lecturas que fluctuaron ligeramente pero que continuaron reflejando esta calidad. En tanto que, el IBF mostró una calidad excelente en ambos meses a pesar de los críticos resultados del ABI. Los valores del IBF se mantuvieron muy consistentes entre los puntos y meses. Hubo una pequeña variabilidad en los valores absolutos, pero esto no cambió la calificación de Excelente Calidad.
IV. DISCUSIÓN
Los valores obtenidos del ICA-NSF en el punto PMAP, con una ligera variación entre abril y junio, reflejan una calidad del agua consistentemente baja en ambos meses. Esto es un indicio de que el principal afluente de la laguna tiene una importante carga de contaminantes que afecta negativamente a la calidad del agua 29. Con valores similares en abril y junio, el efluente principal de la laguna también muestra una preocupante calidad del agua. El índice ICA- Dinius muestra el mismo comportamiento, el agua aún se clasifica como fuertemente contaminada para los macroinvertebrados. A pesar de que la cobertura del suelo aún presente vegetación natural 18, la continua presencia de factores como la ganadería, descarga de aguas residuales y el incremento de la escorrentía de sedimentos están degradando la calidad del agua 30,31. Al igual que en este estudio, la investigación de Adesakin et al. (2023) 32, donde emplearon indicadores fisicoquímicos, microbiológicos y macroinvertebrados, revela las consecuencias negativas que tienen las actividades antropogénicas en el detrimento de la calidad del agua.
El afluente y efluente principal de la laguna están bajo un estrés considerable según el ABI, que se centra en la sensibilidad de los macroinvertebrados a la contaminación. Factores como la alta carga orgánica, la contaminación por nutrientes o la presencia de sustancias tóxicas que afectan negativamente a la biodiversidad y la estructura de las comunidades acuáticas podrían ser responsables de esta mala calidad 33. Por otro lado, aún existe una representación de organismos que indican buenas condiciones ecológicas según el IBF, considerando que este índice evalúa la calidad del agua con base en la presencia de familias de macroinvertebrados tolerantes y resistentes a diferentes niveles de contaminación. Este resultado sugiere que las aguas sujetas a estudio, a pesar de las condiciones nocivas señaladas por el ABI, aún mantienen elementos de un ambiente acuático saludable.
V. CONCLUSIONES
La presencia de altos niveles de coliformes fecales es una clara manifestación de contaminación fecal en los cuerpos de agua. Es importante destacar que el efluente también contiene elevados niveles de nutrientes, lo que puede causar eutrofización. Esto puede conducir a una proliferación excesiva de algas y, en una mayor degradación de la calidad del agua, lo que indica la influencia de factores tanto naturales como antropogénicos. Se necesitan estudios más completos con un mayor número de parámetros para comprender mejor la dinámica de la calidad e identificar las principales fuentes de contaminación.
Según los resultados de este estudio, el Índice Biótico Andino revela que, la calidad del agua del afluente y efluente principal de la laguna se está degradando debido a una presión ambiental constante. Sin embargo, según el IBF, estos ecosistemas acuáticos aún mantienen características positivas en términos de calidad ecológica, principalmente por la presencia de macroinvertebrados, que son indicadores de buenas condiciones. Esto demuestra la necesidad de la implementación de un sistema de gestión y monitoreo integrado que sirva para la protección de la Laguna de Santo Domingo y que además, permita reducir los posibles
