Introducción
Los sedimentos de los lagos constituyen archivos de procesos ambientales (Poerschmann et al., 2017) y los indicadores físicos, químicos y biológicos que se preservan en los sedimentos lacustres proporcionan información sobre eventos pasados y el efecto de los mismos en el sistema lacustre (Cuña, 2018); lo que permite inferir la distribución espacial de algunos contaminantes, la estructura de poblaciones bacterianas y bentónicas, fitolitos, metales pesados y otros componentes que son estudiados por la paleolimnología (Arias & Ramírez, 2009).
Los sedimentos, al ser muy sensibles a los cambios en el ambiente, retienen evidencia de procesos de deposición de materiales derivados de factores exógenos como el clima, la erosión, la meteorización y la evolución de la flora y fauna; y endógenas como la tectónica, la actividad volcánica, las fluctuaciones geomagnéticas y otros (Herrera, 2011; Xu et al., 2017); asimismo, los depósitos de sedimentos en los lagos funcionan bien sea como fuente o como reserva de muchos de los nutrientes (Ramírez & Noreña, 2004), por lo que sus estudios deben ser incluidos en la caracterización de los sedimentos de humedales.
Los parámetros característicos que se analizan con mayor frecuencia en los sedimentos son pH, conductividad eléctrica, materia orgánica, N, P, K, Na, Ca, Cu, Mn, Zn y metales como el As, Cd, Cr, Hg y Pb, que son indicadores de contaminación conforme lo indican González et al. (2018), Santana (2020) y Villalba (2020).
En ese sentido, el humedal Laguna Bella, localizado en la selva de Huánuco, Perú, es parte de los humedales distribuidos en la región Amazónica. Presenta variedad de recursos bióticos y potencial turístico; sin embargo, está siendo afectada por diversos tensores ambientales (Castillo, 2018), principalmente por la intensa actividad agrícola de la zona, sin disponer de información sobre la calidad de sus sedimentos. En ese sentido, el presente estudio tuvo por objetivo caracterizar las propiedades físico-químicas de los sedimentos del humedal Laguna Bella, lo que contribuirá al conocimiento de su calidad ambiental.
Materiales y métodos
Área de estudio
El humedal Laguna Bella es un cuerpo de agua somero y geomorfológicamente es un meandro abandonado, conocido localmente como “tipishca”, que se formó cuando el río Huallaga cortó el cuello del meandro acortando su curso, lo que hizo que el antiguo canal quede rápidamente bloqueado y luego quede separado del cauce, conforme lo explica Luque (2018).
El humedal se localiza a un kilómetro del río Huallaga y en sus alrededores presenta vegetación secundaria y cultivos agrícolas y le corresponde las siguientes coordenadas UTM: Este 352312 y Norte 9064722. Políticamente pertenece al Centro Poblado Paraíso, Distrito de Cholón, Provincia de Marañón, Región Huánuco, Perú. El humedal posee 1.24 ha, con perímetro de 2 348.76 m y a una elevación de 503 msnm. Presenta los siguientes datos climáticos medios anuales: temperatura mínima de 21.0 °C, temperatura máxima de 29.7 °C y precipitación de 2 574.8 mm (GOREHCO, 2016).
Puntos de Muestreo
Utilizando una lancha se definieron seis puntos de muestreo, los que se muestran en la Figura 1, así como las respectivas profundidades. Los muestreos se realizaron en noviembre de 2016.
Muestreo y pretratamiento de las muestras de sedimentos
Las muestras de sedimentos se colectaron según Andreu & Camacho (2002) y lo recolectado (3 Kg aproximadamente) se depositó en recipientes de plástico con tapa hermética, se preservaron con hielo embolsado dentro de una caja de Tecnopor y luego fueron trasladados al Laboratorio de Química de la Universidad Nacional Agraria de la Selva, donde se almacenaron bajo refrigeración a 4 °C.
Determinación de las características físico-químicas de los sedimentos
Los procedimientos para el análisis físico-químico de los sedimentos se resumen en la Tabla 1.
Parámetro | Método |
---|---|
Humedad (% H2O) | Gravimétrico: (Zagal & Sadzawka, 2007) |
Materia orgánica (% MO) | Incineración: (Bernal & Betancur, 1996) |
pH | Potenciométrico (Andrades et al., 2015) |
Conductividad (µS/cm) | Potenciométrico (Andrades et al., 2015) |
Densidad real (g/cm3) | Picnómetro en agua (Villaseñor, 2015). |
Nitrógeno total (% N) | Microkjeldahl (Fernández et al., 2006). |
Fósforo disponible (mg/Kg) | Olsen (Gilabert et al., 2015) |
Determinación del contenido de elementos metálicos en los sedimentos
Los métodos analíticos empleados para determinar el contenido de elementos metálicos se indican en la Tabla 2.
Parámetro / Unidades | Método y Descripción |
---|---|
Concentración de metales mg/Kg | Digestión ácida fuerte. Digestión con ácido nítrico y ácido clorhídrico. |
Espectrofotometría de Absorción Atómica (Method 3050B) (USEPA, 1996). Medición espectrofotométrica de absorción atómica con llama. Fuentes de radiación: Lámparas de cátodo hueco (LCH). Técnica: Curva estándar. |
Asimismo, al no contar el Perú con Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para contenido de metales en sedimentos, se consideraron normas ambientales de Canadá, México y Estados Unidos, los que se resumen en la Tabla 3.
NORMAS | Pb | Cu | Fe | Mn | Zn | |
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USEPA-823-B93-001 (USEPA, 1993) | NP | < 40 | < 25 | < 17 000 | < 90 | |
MP | 40 - 60 | 25 - 50 | 1 700 - 25 000 | 90 - 200 | ||
HP | > 60 | > 50 | > 25 000 | > 200 | ||
NOM-147-SEMARNAT/SSA1-2004 (SEMARNAT, 2007) | 400 | |||||
Canadian Sediment Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life (CCME, 2001) | ISQG | 35 | 35.7 | 123 | ||
PEL | 91.3 | 197 | 315 | |||
Norma Ontario (Persaud et al., 1993) | LEL | 31 | 16 | 20 000 | 460 | 120 |
SEL | 250 | 110 | 40 000 | 1 100 | 820 | |
NOAA (NOAA, 2008) | 4 - 17 | 10 - 25 | 9 900 - 18 000 | 400 | 7 - 38 |
Leyenda: NP: No contaminado; MP: Moderadamente contaminado; HP: Altamente contaminado; ISQG: Guía provisional de calidad del sedimento; PEL: Nivel de efecto probable; LEL: Nivel de efecto más bajo; SEL: Nivel de efecto severo.
Resultados
Características físico-químicas de los sedimentos
Los resultados del análisis físico-químico de los sedimentos de los puntos de muestreo (Pn) se presentan en la Tabla 4. Según ésta, el mayor contenido de humedad promedio se obtuvo en el P6 (67.43%), mientras que el menor se determinó en el P5 (59.70%); el mayor porcentaje de materia orgánica se encontró en el P1 (12.05%) y el menor en el P5 (11.26%). Respecto al pH, los valores son bastante homogéneos. El mayor valor se obtuvo en el P5 (7.98) y el menor en el P6 (7.67). La conductividad eléctrica de los sedimentos osciló entre 188.14 y 269.72 µS/cm. La mayor densidad promedio se observó en el P5, con un valor de 2.65 g/cm3, mientras que el menor promedio se obtuvo en el P1, con una media de 2.45 g/cm3. El mayor contenido promedio de N se obtuvo en el P4, con un valor de 0.282%, mientras que el menor promedio se obtuvo en el P1, con una media de 0.204%. El mayor contenido promedio de P se obtuvo en el P1, con un valor de 48.455%, mientras que el menor valor promedio se obtuvo en el P6, con una media de 25.081%.
Parámetros | Puntos de muestreo | TOTAL | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |||
Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | CV (%) | |
Humedad (%) | 63.99 ± 1.45 | 63.89 ± 1.25 | 60.61 ± 2.46 | 64.09 ± 1.86 | 59.70 ± 1.72 | 67.43 ± 0.67 | 63.28 ± 0.84 | 5.63 |
Materia orgánica (%) | 12.05 ± 0.06 | 11.67 ± 0.07 | 11.74 ± 0.05 | 11.96 ± 0.06 | 11.26 ± 0.02 | 11.96 ± 0.06 | 11.77 ± 0.07 | 2.40 |
pH | 7.75 ± 0.03 | 7.85 ± 0.01 | 7.89 ± 0.01 | 7.84 ± 0.02 | 7.98 ± 0.02 | 7.67 ± 0.03 | 7.83 ± 0.03 | 1.34 |
Conductividad eléctrica (µS/cm) | 269.72 ± 7.00 | 236.40 ± 1.23 | 223.39 ± 1.90 | 215.48 ± 1.34 | 188.14 ± 1.26 | 244.67 ± 0.54 | 229.63 ± 0.54 | 0.38 |
Densidad (g/cm3) | 2.45 ± 0.05 | 2.55 ± 0.01 | 2.63 ± 0.14 | 2.60 ± 0.03 | 2.65 ± 0.05 | 2.52 ± 0.01 | 2.57 ± 0.03 | 4.66 |
Nitrógeno (%) | 0.204 ± 0.01 | 0.206 ± 0.02 | 0.212 ± 0.00 | 0.282 ± 0.02 | 0.186 ± 0.01 | 0.223 ± 0.01 | 0.22 ± 0.01 | 17.97 |
Fósforo (mg/Kg) | 48.46 ± 0.24 | 42.89 ± 0.44 | 31.02 ± 0.47 | 32.39 ± 0.51 | 32.69 ± 0.66 | 25.08 ± 0.30 | 35.42 ± 1.64 | 22.72 |
Contenido de elementos metálicos en los sedimentos
Los valores del contenido de elementos metálicos se muestran en el Tabla 5. Según ésta, el mayor contenido de Pb promedio se encontró en el P2 (63.54 mg/Kg), mientras que el menor en el P6 con 56.85 mg/Kg. La mayor concentración promedio de Cu se encontró en el P2, con 35.71 mg/Kg, mientras que la menor concentración se determinó en el P1 (34.60 mg/Kg). La mayor concentración de Fe se encontró en el P6 (44 759.46 mg/Kg) y la menor concentración en el P1 (34 900.58 mg/Kg). El mayor contenido de Mn se obtuvo en el P4 (918.29 mg/Kg), mientras que el menor contenido en el P1 (678.74 mg/Kg). La mayor concentración promedio de Zn se obtuvo en el P4 (86.14 mg/Kg), mientras que la menor se obtuvo en el P1, con 69.43 mg/Kg. Asimismo, el mayor contenido de K se determinó en el P5 (5 190.82 mg/Kg), mientras que el menor contenido se encontró en el P1 (2 326.73 mg/Kg).
Elemento (mg/Kg) | Puntos de muestreo | Total | ||||||
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P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | |||
Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | Media ± EE | CV (%) | |
Pb | 62.42 ± 1.86 | 63.54 ± 1.29 | 59.62 ± 0.75 | 59.33 ± 0.20 | 59.33 ± 0.20 | 56.85 ± 0.15 | 59.78 ± 0.71 | 5.01 |
Cu | 34.60 ± 0.34 | 35.71 ± 0.47 | 35.29 ± 0.21 | 35.60 ± 0.19 | 35.60 ± 0.19 | 35.22 ± 0.10 | 35.24 ± 0.13 | 1.53 |
Fe | 34 900.58 ± 348.50 | 37 416.99 ± 837.55 | 42 189.80 ± 816.74 | 42 290.82 ± 407.51 | 42 290.82 ± 407.51 | 44 759.46 ± 1 077.81 | 40 430.57 ± 844.83 | 8.87 |
Mn | 678.75 ± 2.81 | 806.39 ± 2.20 | 864.31 ± 0.71 | 918.29 ± 1.36 | 918.29 ± 1.36 | 892.93 ± 1.26 | 839.10 ± 19.27 | 9.74 |
Zn | 69.43 ± 0.88 | 72.41 ± 1.31 | 83.62 ± 1.64 | 86.14 ± 1.68 | 86.14 ± 1.68 | 84.48 ± 0.83 | 79.21 ± 1.67 | 8.92 |
K | 2 326.73 ± 6.97 | 2 582.69 ± 12.46 | 4 181.27 ± 6.41 | 4 896.05 ± 10.51 | 4 896.05 ± 10.51 | 5 138.28 ± 4.29 | 4 052.64 ± 285.98 | 29.94 |
Discusión
El porcentaje de humedad promedio total (63.28%) que se muestra en la Tabla 4 es ligeramente superior a lo reportado para la laguna Limoncocha-Ecuador (60.96%) determinado por Ordoñez (2013).
El contenido de materia orgánica (MO) promedio, indicado en la Tabla 4 (11.77%), es superior a lo encontrado por De La Mora-Orozco et al. (2018) en los sedimentos de una presa (9.61%) y muy superior al valor encontrado en sedimentos de la laguna “La Zacatecana” en México que, según Covarrubias et al. (2018), está en el rango de 4.3 - 1.2% . Las fuentes de materia orgánica sedimentaria pueden dividirse en endógenas y exógenas. La primera proviene principalmente de bacterias lacustres, algas, plantas acuáticas y otros grandes organismos acuáticos, y la segunda proviene principalmente de plantas terrestres de alto grado y de actividades humanas (Xu et al., 2017).
Los valores de pH, mostrados en la Tabla 4, se ubican en el rango de neutros y medianamente alcalinos (6.6 hasta 8.5), de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2000 (Secretaria de Gobernación, 2002), De La Mora-Orozco et al. (2018) y Covarrubias et al. (2018).
La conductividad eléctrica osciló entre 188.14 y 269.72 µS/cm, valores que corresponden a efectos despreciables de salinidad, según la Norma Oficial Mexicana NOM-021 RECNAT-2000 (Secretaria de Gobernación, 2002). De igual manera, son muy inferiores a los valores determinados por De La Mora-Orozco et al. (2018), que reportaron 2 100 µS/cm.
Los sedimentos del humedal Laguna Bella, considerados en la Tabla 4, presentan una densidad media de 2.57 g/cm3, que es menor a lo determinado por Carbajal et al. (2018) para la laguna del Golfo de California (2.65 g/cm3).
La concentración total promedio de N en los sedimentos del humedal Laguna Bella (0.22%), indicado en la Tabla 4, está comprendida entre el Nivel de efecto más bajo (0.055%) y el Nivel de efecto severo (0.480%) estipulado por la norma de Ontario (Persaud et al., 1993). Es muy inferior a la concentración media de N total para Bahía Oriental del Lago Lácar-Argentina (3.91%) reportado por Temporetti et al. (2014) pero mayor a lo determinado por Liu et al. (2021) en el lago Balkhash (0.16%) y Ji et al. (2019) para el lago Baiyangdian (0.000216%), ambos en Asia.
La concentración total promedio de P en los sedimentos del humedal Laguna Bella (35.42 ppm) reportada en la Tabla 4, es aproximadamente 17 veces menor para el Nivel de efecto más bajo (600 ppm) estipulado por la norma Ontario (Persaud et al., 1993) e inferior al rango 900 - 380 mg/Kg reportado por Varol (2020) para la presa Keban en Turquía, pero mayor al valor registrado para el lago Baiyangdian (0.72 mg/Kg) por Ji et al. (2019) y De La Mora-Orozco et al. (2018) que reportaron 27.10 mg/Kg para un ecosistema lacustre.
La concentración promedio de Pb (59.78 mg/Kg), mostrado en la Tabla 5, se encuentra en el rango de moderadamente contaminado (40 - 60 mg/Kg), según USEPA (1993), pero es inferior a lo estipulado por la SEMARNAT (2007) (Tabla 3); y de acuerdo a la guía de calidad ambiental canadiense para sedimentos (CCME, 2001), las concentraciones de Pb se ubican en el rango de la Guía provisional de sedimento (ISQG) (35 mg/Kg) y el Nivel de efecto probable (PEL) (91.3 mg/Kg). Con referencia a la norma NOAA (NOAA, 2008), es aproximadamente 3.5 veces superiores (4 - 17 mg/Kg) y, según la norma Ontario ((Persaud et al., 1993), está entre el Nivel de efecto más bajo (LEL) y el Nivel de efecto severo (SEL), (31-250 mg/Kg, respectivamente).
Asimismo, la concentración de Pb en el presente estudio, fue superior a lo encontrado por Ji et al. (2019) en el lago Baiyangdian en China (44.16 mg/Kg), pero inferior a los registrado por Babcsányi et al. (2020) que indica un rango de 62 - 72 mg/Kg para sedimentos de meandros abandonados en el valle del rio Tisza, Hungría.
Según los estándares establecidos para sedimentos por las normas indicadas en la Tabla 3, la concentración de Cu encontrada en los sedimentos del humedal Laguna Bella (35.24 mg/Kg) indica que están catalogados como de contaminación moderada según la USEPA (1993) (25-50 mg/Kg), similar al nivel de ISQG que indica el valor de 35.7 mg/Kg según CCME (2001), pero superior a lo estipulado por la NOAA (2008), y está entre el Nivel de efecto más bajo y Nivel de efecto severo según la norma Ontario (Persaud et al., 1993), (16-110 mg/Kg).
Además, las concentraciones de Cu encontradas en el presente estudio son mayores a los de Laguna de Bustillos, en Chihuahua, México (3.5 mg/Kg) según Rubio-Arias et al. (2018), pero menor a lo indicado por Ji et al. (2019) lago Baiyangdian en China (39.20 mg/Kg) y Babcsányi et al. (2020) que reporta un rango de 58- 82 mg/Kg.
Los sedimentos del humedal en estudio (Tabla 5) tienen un nivel alto de Fe (40 430.57 mg/Kg) debido a la intensa meteorización de los suelos de selva que son suelos ácidos muy ricos en óxidos e hidróxidos de Fe y Mn, por el intenso lavaje de las aguas de lluvia, y superan a la norma USEPA-823-B93-001 indicada en USEPA (1993) (> 25 000 mg/Kg), presentan una concentración promedio muy superior a lo estipulado por la norma NOAA (9 900 - 18 000 mg/Kg) (NOAA, 2008), y muy similar a la concentración del Nivel de efecto severo de la norma Ontario (Persaud et al., 1993).
Igualmente, los valores del Fe considerados en la Tabla 5, presentaron concentraciones muy superiores a lo reportado Rubio-Arias et al. (2018) para la Laguna de Bustillos, Chihuahua, México (rango: 3 174 - 3 315 mg/Kg) y Portz et al. (2020) para la laguna Mallorquin en Barranquilla, Colombia (14 269.8 - 11 993.9 mg/Kg).
Las concentraciones de Mn en los sedimentos promedio (839.10 mg/Kg), indicadas en la Tabla 5, superaron al doble de la concentración estipulada por la norma NOAA (400 mg/Kg) (NOAA, 2008), pero se encuentran entre el Nivel de efecto más bajo y el Nivel de efecto severo (460 - 1 100 mg/Kg) de la norma Ontario (Persaud et al., 1993). Del mismo modo, es superior a lo reportado por Cabrera (2018) en el lago Limoncocha, Ecuador (218 mg/Kg) y Ji et al. (2019) que encontró 506.46 mg/Kg en el lago Baiyangdian.
Los sedimentos del humedal Laguna Bella (Tabla 5) presentan una nula contaminación con Zn (79.2 mg/Kg), según USEPA (1993), indicado en la Tabla 3; son inferiores a lo indicado por la ISQG (123 mg/Kg), según CCME (2001). Así mismo, es inferior al Nivel de efecto más bajo estipulado por la norma Ontario (Persaud et al., 1993), cuyo valor es de 120 mg/Kg; sin embargo, es muy superior a lo estipulado en la norma NOAA (7-38 mg/Kg) (NOAA, 2008). Y comparando con resultados de estudios similares de Zn, mostrados en la Tabla 5, el humedal Laguna Bella presentó una concentración menor a lo determinado por Babcsányi et al. (2020) que reportaron un rango de 290 - 215 mg/Kg, pero mayor a lo reportado por Cabrera (2018) en el lago Limoncocha, Ecuador (29.3 mg/Kg) y Moreno et al. (2018) para el lago Titicaca (9.19 - 6.35 mg/Kg).
La concentración de K (4 052.64 mg/Kg) en los sedimentos del humedal Laguna Bella (Tabla 5) superó a lo reportado por Tendaupenyu & Magadza (2019) en el Lake Chivero, Zimbabwe (2 511.32 mg/Kg) y lo encontrado por De La Mora-Orozco (2018) en los sedimentos de la presa La Vegas en Jalisco, México (731.58 mg/Kg).
Conclusiones
La densidad de los sedimentos es uniforme en todos los puntos de muestreo, el valor del pH está en el rango de ligeramente alcalino y el valor de la conductividad tiene efecto despreciable de salinidad.
El contenido de materia orgánica es menor al Nivel de Efecto Severo estipulado por la norma Ontario.
Las características químicas de los sedimentos del humedal Laguna Bella indican el deterioro de su calidad ambiental al presentar valores de Fe que superan los límites permisibles de las normas USEPA, Ontario y NOAA, y de Pb, Cu, Zn y Mn a la norma NOAA.