Español (pdf)
Articulo en XML
Referencias del artículo
Traducción automática
Enviar articulo por email
Citado por SciELO 
Similares en
SciELO 
uBio 
Permalink
INTRODUCCION
Los recursos hídricos superficiales contribuyen considerablemente al crecimiento económico de un país, y pueden utilizarse con diferentes propósitos como la pesca, riego, transporte, generación de energía, turismo y recreación (Galarza et al., 2021). Sin embargo, estos son muy susceptibles a la contaminación por actividades antrópicas (Karakus, 2020), que pueden incorporar contaminantes derivados de industrias, zonas urbanas, agricultura y minería. Además, el aumento de la población ha generado una mayor demanda de bienes y servicios en el consumo del agua (Boyd, 2020), generando efectos negativos en los cuerpos de agua superficiales (Herrera-R et al., 2020).
La Amazonia a pesar de representar un área de importancia global, que cumple un importante rol en la provisión de servicios ecosistémicos y la regulación del clima global, la presión sobre sus ecosistemas hídricos de agua dulce se ha incrementado en las últimas décadas (Araújo-Flores et al., 2021; Galarza et al., 2021). En la Amazonia peruana el deterioro de la calidad del agua viene siendo crítica en algunas regiones y representa uno de los problemas ambientales más relevantes (Chota-Macuyama et al., 2014; Galarza et al., 2021). Este deterioro se debe a la poca disponibilidad de tratamientos de aguas residuales, la mala gestión de residuos, la agricultura, la minería, el petróleo, la ganadería, etc. (Boyd, 2020), lo cual puede afectar a los ecosistemas cercanos y a los cuerpos de agua, causando impacto en las comunidades acuáticas (Araújo-Flores, 2016; Custodio y Chanamé, 2016).
La contaminación de aguas superficiales en Madre de Dios y puntualmente en Puerto Maldonado, no es la excepción al problema global de la contaminación de aguas superficiales en zonas urbanas, generando impactos negativos en la biodiversidad acuática y la salud humana (Gutiérrez, 2015; Langeland et al., 2017; Wasserman et al., 2019). En esta zona, la minería aurífera es la principal fuente de contaminación (Diringer et al., 2015; Araújo-Flores et al., 2021; Garate-Quispe et al., 2021), actividad que se viene extendiendo aceleradamente en el territorio e intensificando el uso del mercurio que es liberado en los cuerpos de agua (Langeland et al., 2017; Martinez et al., 2018; Soto-Benavente et al., 2020), causando riesgos en la salud de los residentes locales y la vida silvestre a través del consumo de peces contaminados por el metilmercurio (Osores et al., 2012; Diringer et al., 2015; Soto- Benavente et al., 2020). Por otro lado, la capital de la región Madre de Dios, Puerto Maldonado, ejerce una fuerte presión negativa en los recursos hídricos, debido a la contaminación por el vertido de aguas residuales sin tratamiento previo (Araújo-Flores, 2016); asimismo, la expansión urbana se viene dan- do de forma desordenada y es una de las ciudades amazónicas con mayor crecimiento poblacional. Tiene una población de cerca de 95 000 habitantes, la cual casi se ha duplica- do en los últimos 15 años. Además, es la ca- pital de departamento como mayor crecimiento anual del Perú (4.1% anual) (INEI, 2018).
El monitoreo de la calidad del agua es considerado como una herramienta esencial para verificar la vulnerabilidad de los ecosistemas a las actividades humanas (Galarza et al., 2021). Por lo tanto, la investigación destinada a cuantificar y calificar las características físicas y químicas (Alves et al., 2018) y parámetros biológicos (Jerves- Cobo et al., 2020) de los cursos de agua utilizados por la población son extremadamente importantes. Asimismo, sirven de base para la planificación, gestión, conservación y desarrollo de políticas públicas (Alves et al., 2018) y alertar a las poblaciones sobre los riesgos de salud y la relevancia de conservar las microcuencas (Langeland et al., 2017; Villena, 2018).
El objetivo del presente estudio fue evaluar la contaminación del agua superficial de la periferia urbana de la ciudad de Puerto Maldonado, mediante la evaluación de parámetros fisicoquímicos, biológicos y microbiológicos de cuerpos de agua superficiales.
MATERIALES Y METODOS
Área de Estudio
El estudio se realizó en dos tramos de río, tres quebradas y un lago localizados en la periferia de la ciudad de Puerto Maldonado, provincia de Tambopata (Madre de Dios), sureste de la Amazonía peruana (Figura 1). Para la selección de los sitios se consideró: (1)cuerpos de aguas representativos del en- torno periurbano de Puerto Maldonado en un radio de 20 km; (2) cercanía a los vertederos de aguas servidas y escorrentía de aguas de lluvias; (3) fuentes de agua de consumo humano; y (5) fuentes de agua que son tributarios de los ríos Madre de Dios y Tambopata (Cuadro 1).
El río Madre de Dios tiene un ancho que varía entre 500 a 800 m, presenta una eleva- da carga de sedimentos, y a lo largo de su cauce se encuentran centros poblados, cultivos agrícolas y actividades mineras que vierten sus aguas servidas al río sin tratamiento alguno. Los sitios de muestreo en el tramo del rio Madre de Dios fueron: (1) una zona no urbanizada previo a la ciudad y a los vertederos de aguas servidas y escorrentía de las aguas de lluvia de la ciudad (Pastora), y en una zona urbanizada posterior a estos vertederos (Capitanía) (Figura 1, Cuadro 1).
Figura 1 Mapa de ubicación del área de estudio en la Amazonía de Madre de Dios. Los símbolos indican los sitios de muestreo (río, quebrada o lago)
Cuadro 1. Sitios de muestreo de los sitios evaluados en la periferia de la Ciudad de Puerto Maldonado, Madre de Dios (Perú)
El río Tambopata, a diferencia del rio Madre de Dios tiene un menor ancho (100 m en promedio) y presenta un menor impacto debido a actividades antrópicas. Los sitios de muestreo fueron seleccionados de forma similar a los del rio Madre de Dios, previo a la zona urbanizada (Playa Botafogo) y en la zona urbanizada posterior a la desemboca- dura de los vertederos de aguas servidas y escorrentía de las aguas de lluvia (Espinoza) (Figura 1, Cuadro 1).
Además, se consideraron otros cuerpos de agua con menor influencia antrópica que servirán como referencia para comparar la influencia de la ciudad en la calidad del agua. La quebrada Chonta discurre paralela a la carretera interoceánica y desemboca en el río Tambopata, y en su microcuenca se desarrollan actividades pecuarias y agrícolas. La quebrada Loboyoc se encuentra en la carretera interoceánica (tramo Puerto Maldonado-Iñapari), nace en una zona de aguajales y desemboca en el río Madre de Dios. La quebrada Herrera se ubica entre Puerto Maldonado y la quebrada Chonta, re- coge el agua de zona urbanas de la ciudad y desemboca en el río Tambopata. Finalmente, el lago Túpac Amaru, situado a 10 km de Puerto Maldonado y a 200 m del rio Madre de Dios. En su área de influencia se desarrollan actividades agrícolas y pecuaria (Figura 1, Cuadro 1).
Diseño de Muestreo
Los muestreos ser realizaron en los ocho sitios definidos (Figura 1), durante el periodo de transición entre la época lluviosa a seca de 2015.
Parámetros Fisicoquímicos
Se colectaron seis muestras a 1 m de profundidad, utilizando un brazo telescópico. La temperatura, pH, conductividad, alcalinidad y sólidos totales disueltos (STD) fueron registrados con el medidor multiparámetro portátil Hach HQ40d, calibrado según las especificaciones del fabricante. El oxígeno disuelto y conductividad fueron medidos mediante el procedimiento del kit Alabama Water Quality Monitoring de LaMotte.
Parámetros Biológicos
Las técnicas de colecta fueron basadas en las recomendaciones del Departamento de Limnología e Ictiología de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM, 2014). Los macroinvertebrados fueron colectados mediante una red Surber de 1 mm de abertura de malla en un área de 1 m2 considerando tres muestras por cada sitio de muestreo. Para la identificación taxonómica se vació el contenido en un tamiz de 500 µm de diámetro, y los especímenes se colocaron en placas de Petri, donde fueron micrografiados en el estereoscopio, conservados en frascos de 25 ml, separados e identificados hasta el nivel de familia.
Para el caso de los peces se utilizó (1) una red de arrastre a orilla de 10 m × 1.5 m (malla 10 mm), (2) red atarraya de dos brazas (3) redes de espera de 20 m × 2 m, (4) redes de mano tipo calcal y (5) anzuelos. Se realizaron tres colecciones por zona de muestreo. Se registró y se fijó a cada pez en formol al 10% durante 48 horas. La identificación taxonómica se realizó en el Laboratorio Ambiental Regional de la Universidad Nacional Amazónica de Madre de Dios (UNAMAD). El plancton (fitoplancton y zooplancton) se colectó mediante el filtrado de 50 L de agua a través de una red cónica de 40 µm de abertura de malla. La identificación fue realizada por el Departamento de Limnología y Museo de Historia Natural (UNMSM).
Parámetros Microbiológicos
Los niveles de coliformes totales y termotolerantes, expresado en Unidades Formadoras de Colonias por 100 ml (UFC 100-1 ml), fueron determinados mediante métodos estandarizados basados en el método filtro de membrana (APHA, 2017). Los análisis fueron realizados en el laboratorio de la Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de Tambopata (EMAPAT).
Análisis de Datos
Para peces, macroinvertebrados, fitoplancton y zooplancton se cuantificó la abundancia y riqueza para cada sitio evaluado. Para evaluar diferencias significativas de los parámetros fisicoquímicos del agua entre los ocho sitios de muestreo se utilizó el análisis de varianza. En los casos de diferencias significativas se empleó el análisis post hoc de Tukey para comprobar diferencias entre sitios. Previamente se analizó el cumplimiento de los supuestos paramétricos de normalidad y la homogeneidad de varianzas mediante la prueba de Shapiro-Wilk y la prueba de Levene, respectivamente. Estos análisis se desarrollaron en el paquete estadístico SigmaPlot 14 (Systat Software). El promedio de los ocho sitios de muestreo de cada uno de los parámetros fisicoquímicos de calidad de agua y los niveles de concentración de Coliformes Totales y Coliformes fueron comparados con los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental (ECA) para aguas (MINAM, 2017).
Para representar en dimensión reducida los sitios y la relación con los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos se utilizó un Análisis de Componentes Principales (PCA). Para los valores coliformes se utilizó la transformación logarítmica (ln (x+1)). El PCA se realizó con el paquete factoextra, disponible en R (R Core Team, 2020).
RESULTADOS Y DISCUSION
Parámetros Fisicoquímicos
Se evidenciaron diferencias significativas en todos los parámetros fisicoquímicos evaluados en los ocho sitios de muestreo (p<0.05) (Cuadro 2). Los sitios de muestreo con mayor oxígeno disuelto fueron la Quebrada Loboyoc y Pastora (Madre de Dios), mientras que los valores más bajos fueron en la Quebrada Herrera y Espinosa (Tambo- pata). La temperatura más alta se registró en el sitio Capitanía y la más baja en la Quebrada Loboyoc (p<0.05), en tanto que los valores más altos para la conductividad, sólidos totales disueltos y pH se encontraron en el lago Túpac Amaru y en el río Madre de Dios (Capitanía).
Por otro lado, considerando los ECA para cuerpos de agua de Categoría 4 (Conservación del Ambiente Acuático) (MINAM, 2017), las concentraciones de pH (6.5 a 9.0) y conductividad (<1000 µs) de los medios acuáticos evaluados se encontraron dentro de los límites establecidos por la legislación peruana (Cuadro 2). Sin embargo, los valores de oxígeno disuelto fueron inferiores a los permitidos por los ECA (>5 ppm) en los seis puntos muestreados en la quebrada Herrera (4.7 ppm) y en el río Tambopata (Espinoza, 4.7 ppm), además de valores cerca- nos a 5 en el rio Madre de Dios (Capitanía).
En el análisis de componentes principales (PCA), los dos primeros componentes del PCA representaron el 84.5% de la varianza acumulada de los datos (PC 1: 45.5% y PC 2: 39.0%) (Figura 2). En el Cuadro 3 se muestran los pesos (vectores propios) que tienen las variables originales en los dos componentes. El primer componente (PC-1) diferencia a los cuerpos de agua según la influencia urbana de la ciudad de Puerto Maldonado. En la parte superior del PC1 se observan a los sitios con mayor impacto urbano y en la par- te inferior se observa un gradiente de menor impacto hasta el lago Túpac Amaru, que es el sitio con menor impacto antrópico. Asimismo, el PC1 estuvo negativamente relaciona- do con el pH, sólidos totales disueltos, conductividad y alcalinidad de los cuerpos de agua evaluados. El segundo componente principal (PC2) mostró la importancia del gradiente por contaminación microbiológica, el cual estuvo positivamente asociado con la temperatura, los coliformes (totales y termotolerantes), y negativamente con las concentraciones de oxígeno disuelto (Cuadro 3, Figura 2).
Los resultados de parámetros fisico-químicos en los sitios analizados son similares a los reportados en estudios previos (Araujo et al., 2014; Gutiérrez, 2015; Martinez et al., 2018), con algunas variaciones en la conductividad y el oxígeno disuelto (Cuadro 4). Los valores de pH se encuentran dentro de los registrados anteriormente por Araujo et al. (2014). Para la conductividad, solo en la quebrada Herrera se encontraron valores superiores (81± 1.07 µS) a los registrados por Araujo et al. (2014) (67-74 µS). No obstante, en los sitios de Botafogo y Espinoza fueron entre 15 y 23% inferiores a los registrados por estos autores. Cabe indicar que estas diferencias podrían estar relacionadas con la estación de muestreo (Jerves- Cobo et al., 2020), dado que el presente estudio se realizó en la transición de época de secas a lluvias, mientras que Araujo et al. (2014) lo realizaron en los meses típicos de la época de secas y lluvias.
Los elevados niveles de conductividad en el lago Túpac Amaru coinciden con los datos reportados para otros cuerpos de agua lénticos en Madre de Dios; por ejemplo, Cocha Cashu (Araújo-Flores, 2016). En general, los valores de conductividad encontrados en el presente estudio son bajos (<140 µS), lo cual es típico en los ríos de la amazonia (Wasserman et al., 2019) y de la cuenca del río Madre de Dios (Araújo-Flores, 2016); aunque en ríos de la cuenca de Las Piedras y la Intercuenca Alto Acre pueden presentar valores superiores a 200 µS (Maco-García, 2008; Araújo-Flores, 2016), e incluso valores superiores a 300 µS en la parte alta de la cuenca del rio Inambari (Lujan et al., 2013).
Figura 2 Análisis de componentes principales para los sitios evaluados, variables fisicoquímicas y coliformes de las aguas superficiales de la periferia urbana de Puerto Maldonado, Perú
Diversidad Biológica
Los valores de abundancia y riqueza de especies de peces, macroinvertebrados, fitoplancton y zooplancton se muestran en el Cuadro 5. La mayor riqueza de especies de peces se obtuvo en el lago Túpac Amaru y en los sitios de muestreo ubicados en los ríos (Botafogo y Espinoza). La abundancia y riqueza de especies de fitoplancton y zooplancton fue superior en el lago Túpac Amaru en comparación con los sitios en ríos y quebradas evaluadas. Sin embargo, la quebrada Chonta fue el sitio con mayor abundancia y riqueza de macroinvertebrados.
Figura 3 Coliformes totales y termotolerantes encontrados en ocho sitios evaluados de aguas superficiales de la periferia urbana de Puerto Maldonado, Perú y su comparación con los Estándares de Calidad Ambiental peruano
La presencia del oxígeno disuelto es fundamental para mantener una variedad de formas de vida biológica en el agua (Effendi et al., 2015). Los niveles de oxígeno disuelto encontrados, cercanos o superiores a 5 ppm, permitirían a los organismos que habitan en estos cuerpos de agua evaluados cubrir sus actividades metabólicas (Chota-Macuyama et al., 2014). No obstante, se encontró una disminución (entre 4-32%) en la mayoría de los ríos y quebradas en comparación a lo reportado por Araujo et al. (2014) (Cuadro 4). Así mismo, los sitios con mayor disminución de oxígeno disuelto (>24%) fueron aquellos con mayor influencia de la zona urbana (Espinoza y Capitanía) y de actividades antrópicas (quebrada Herrera), lo cual esta- ría relacionado con cambios en la temperatura y pH de estos cuerpos de agua (Effendi et al., 2015; Blair et al., 2019).
Los agentes contaminantes generados por actividades antrópicas deterioran la calidad del agua y pueden influir en la composición y estructura de las comunidades de macroinvertebrados (Meneses-Campo et al., 2019). Custodio y Chanamé (2016) encontraron que las descargas de aguas residuales producto de actividades urbanas y pecuarias influyen de forma negativa en la biodiversidad de macroinvertebrados bentónicos, de allí que la riqueza de especies de macrofauna es altamente dependiente de la calidad del agua, en tanto que la presencia de macroin- vertebrados suele estar influenciada por la saturación de oxígeno (Custodio y Chanamé, 2016; Araújo-Flores et al., 2021; Galarza et al., 2021), mientras que algunos contaminan- tes influyen negativamente en las concentraciones de oxígeno (Jerves-Cobo et al., 2020). Estas serían unas de las razones por la cuales no se encontraron especies de macroin- vertebrados en la quebrada Herrera, debido a que este sitio presentó los niveles de oxígeno disuelto más bajos que en las otras quebradas. Estos resultados coinciden con otros estudios en los Andes y en la amazonia (Friberg et al., 2010; Jerves-Cobo et al., 2020). Asimismo, dan soporte al uso de los macroinvertebrados como indicadores de eutrofización y contaminación por actividades antrópicas (Pascual et al., 2020).
Cuadro 4. Parámetros fisicoquímicos del agua superficial (A) comparado con la información de Araujo et al. (2014) (B)
Contaminación Microbiológica
Las concentraciones de coliformes totales y termotolerantes fueron elevados (>3000 UFC/100 ml) en los sitios Espinoza (río Tambopata) y Capitanía (río Madre de Dios), mientras que en el lago Tupac Amaru no se encontraron coliformes totales. Asimismo, los niveles más bajos se encontraron en las quebradas Loboyoc y Chonta, y en playa Botafogo (río Tambopata) y Pastora (río Madre de Dios) (Figura 3). Por otro lado, no se registraron coliformes termotolerantes en la quebrada Loboyoc y el lago Túpac Amaru, y la concentración más baja se registró en playa Botafogo (río Tambopata). En Espinoza superan en dos veces los límites del ECA y en Capitanía se supera 75 veces (Figura 3).
Las concentraciones más altas de coliformes termotolerantes que superan los ECA para conservación del ambiente acuático de ríos de la selva (MINAM, 2017) se registraron en los ríos Tambopata (Espinoza) y Madre de Dios (Capitanía). Similares resultados fueron reportados por Araújo-Flores (2016) en Puerto Maldonado en un estudio desarrollado entre 2011-2012. Asimismo, Rondón et al. (2020) encontraron resultados similares en Pucallpa, ciudad amazónica de caracteristicas similares a Puerto Maldonado; es decir, los parámetros fisicoquímicos en los niveles permitidos por el ECA, pero con niveles elevados de coliformes.
Cuadro 5 Abundancia y riqueza de especies de peces, macroinvertebrados, fitoplancton y zooplancton encontrados en las aguas superficiales de la periferia urbana de Puerto Maldonado, Perú
La elevada cantidad de contaminación microbiana es preocupante debido a que está estrechamente relacionado con los ecosistemas y la salud humana (Frena et al., 2019). Las elevadas concentraciones de coliformes totales y termotolerantes estarían relacionados a su cercanía a zonas urbaniza- das (Rodríguez-Romero et al., 2018) de la ciudad de Puerto Maldonado. Similares resultados fueron reportados por Araújo-Flores (2016), que encontró diferencias significativas entre sitios en entornos urbanos y aquellos alejadas de esta. Esto se debería a la contaminación de los ríos Madre de Dios y Tambopata por el vertido de aguas residuales sin depurar; no obstante, el estado y la concentración de coliformes en las masas de agua son dinámicos y suelen estar relacionados con factores ambientales (Zhang et al., 2020). En este sentido, Araújo-Flores (2016) reportó que los valores de coliformes varían según la estacionalidad (época seca y lluviosa).
CONCLUSIONES
Las características fisicoquímicas de los cuerpos de agua evaluados en la periferia de la ciudad de Puerto Maldonado se encuentran dentro los límites establecidos por los Estándares de Calidad Ambiental del Perú (ECA) para la conservación del medio acuático, a excepción del oxígeno disuelto.
La abundancia y riqueza de peces, fitoplancton y zooplancton fueron superiores en los cuerpos de agua más alejados de las áreas urbanas y con menor contaminación debido a las actividades antrópicas.
Los cuerpos de agua cercanos a las zonas urbanas presentaron los niveles más altos de contaminación por coliformes fecales.
Se demuestran altos niveles de contaminación en los principales ríos de Madre de Dios.
