DINÁMICA DE NUTRIENTES ENTRE EL AGUA Y LOS SEDIMENTOS EN EL HUMEDAL NATURAL CIÉNEGA DE TAMASOPO, S.L.P.

Transcripción

1 DINÁMICA DE NUTRIENTES ENTRE EL AGUA Y LOS SEDIMENTOS EN EL HUMEDAL NATURAL CIÉNEGA DE TAMASOPO, S.L.P. 1 Filiberta Virginia Pérez Castillo, 1 Ma. Catalina Alfaro de la Torre, 2 Roberto Briones Gallardo, 3 Pedro Medellín Milán. 1 Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP), Av. Dr. Manuel Nava 6, 78210, San Luis Potosí, México, filibertavirginia.perez@uptlax.edu.mx, alfaroca@uaslp.mx; 2 Instituto de Metalurgia, UASLP. Av. Sierra Leona 550, Lomas 2a Sección, 78210, San Luis Potosí, México, briones@uaslp.mx; 3 Agenda Ambiental, UASLP. Av. Dr. Manuel Nava 201, Tercer Piso, Zona Universitaria , San Luis Potosí, México, pmm@uaslp.mx Queretaro, Qro., a 23 de julio de 2015

2 INTRODUCCIÓN Procesos naturales Cambios inducidos por el hombre Cambios en los valores de parámetros principales (ph, pe, alcalinidad, etc.) Movilidad de especies químicas entre interfaces, depósito de sustancias, mineralización de materia orgánica, etc.

3 SITIO DE ESTUDIO Estaciones de muestreo (S1 a S5; S6 Río El Trigo) - principales actividades desarrolladas en la microcuenca, y, - localización de manantiales 12 MANANTIALES FLORA Y FAUNA, ALGUNAS ESPECIES CON CATEGORIA DE PROTECCIÓN Profundidad: a) m en zonas profundas, y, b) m en zonas someras Precipitación promedio anual 1500 mm Lluvias: Julio Septiembre Secano: Diciembre Abril Las lluvias abundantes ocasionan inundaciones de los campos de caña de azúcar y potreros con la consecuente entrada de nutrientes al humedal. RAMSAR (sitio 1814, 4MX095), 1364 Ha Vegetación abundante - ~68% de la superficie

4 JUSTIFICACIÓN Las actividades desarrolladas en la microcuenca de la Ciénega de Tamasopo, contribuyen con nutrientes (C, N, P, Fe y S) y se reflejan por un enriquecimiento de estos elementos en los sedimentos del humedal. El impacto sobre la productividad del humedal depende de la asimilación de los nutrientes y del comportamiento químico de algunos elementos que afectan su disponibilidad: Fe, Ca influyen en la disponibilidad de nutrientes esenciales como el fósforo, el nitrógeno.

5 METODOLOGÍA TOMA DE MUESTRAS EN: SEDIMENTOS DE FONDO AGUA INTERSTICIAL COLUMNA DE AGUA Nov 2010 Sept 2012 NÚCLEOS SECCIONADOS CADA 0.5, 1.0 Y 2.0 cm. SECADO EN ESTUFA (45 C) DIGESTIÓN ÁCIDA (HNO 3, HClO 4 y HF 15:5:5 ml; Fortín et al., 1993) DETERMINACIÓN DE Ca, Mg, Mn, Fe, Na, K, COD, Aniones (SO 4 2-, NO 3-, PO 4 3-, NO 2-, Sulfuros ( [HS - ]), ph DETERMINACIÓN IN SITU DE PARAMETROS FISICOQUÍMICOS (ph, pe, Cond, turbidity, DO, T) CON SONDA MULTIPARAMTRICA (Horiba U-10 Water Quality Checker) Nov 2011 Mayo 2012 Nov 2012 DETERMINACIÓN DE P, Ca, Fe, Mn (AAS-F, AA-HG), ph, N, C T, C inor, C org, Isótopos de 15 N, 13 C Y 34 S EAA-FLAMA, EAA-HORNO DE GRAFITO, UV Vis, CROMATOGRAFÍA DE IONES. METODOS POR TITULACIÓN, C INOR, ANIONES, Ca, Fe, Mn, Mg

6 ph: RESULTADOS Y DISCUSIÓN COLUMNA DE AGUA Alcalinidad Total >150 mg/l CaCO 3 (sistemas con alta productividad) Sistema dinámico con ambientes mayormente reducidos (pe de 7 a 51 mv) Oxígeno Disuelto: mg/l Conductividad: <1.46 ms/cm Temperatura del agua: C Nitratos: > 0.7 mg/l; Fosfatos: ND Sulfatos: > 350 mg/l Carbón Orgánico Disuelto (COD): > 10 mg/l Mg: mg/l Agua de tipo sulfatada cálcica y/o magnésica Análisis Clúster (CA) indicó similitud entre sitios: S1 S3, S4 S5 y S6. El Sitio S3, funciona como parteaguas entre la zona alta y baja del humedal.

7 AGUA INTERSTICIAL Perfiles de concentración Índices de saturación Flujos de difusión Movilidad de especies químicas (agua sedimento) Producción de sulfuros (2.2 y 300 μm) en la interface agua-sedimento (excepto en S2). La producción de sulfuros está asociada a la reducción de sulfatos los cuales son abundantes en el humedal. Condiciones de sobresaturación (IS>1) con respecto de vivianita (Fe 3 (PO 4 ) 2(s) ) y dolomita (CaMg(CO 3 ) 2(s) ), de saturación (IS~1) con respecto de calcita (CaCO 2(s) ) y sulfuros de Fe (FeS X ) y de insaturación (IS<1) con respecto de (CaSO 4(s) ). Perfiles de concentración de Sulfuros Totales Disueltos ( [HS - ]) y Sulfatos en el agua intersticial. Muestras colectadas en Noviembre 2012.

8 FLUJOS DIFUSIVOS DE Fe, Ca, Mg, Σ[HS-] y SO 4 2- ENTRE EL SEDIMENTO Y LA COLUMNA DE AGUA Datos de Nov J D (-) indica la difusión sustancias hacia el sedimento; J D (+) indica la difusión de sustancias hacia la columna de agua. Calcio. En la mayoría de los sitios (excepto S1), este elemento se moviliza hacia la columna de agua posiblemente como consecuencia de reacciones donde se neutralizan ácidos (ejemplo, durante la mineralización de la materia orgánica). Magnesio y hierro. La columna de agua aporta estos elementos al sedimento en S1-13 mientras que en los sitios S4-S5 es el caso contrario. Notar que los valores de J D para sulfuros, sulfatos y Fe son mayores en S5 que podría asociarse a una intensa actividad biológica en donde la movilidad de Fe podría estar ligada a la oxidación-reducción de los sulfuros.

9 Continuación. La presencia de sulfuros es controlada por la disolución de las fases sólidas y la producción vía sulfato reducción. Los sulfuros pueden controlar la concentración del hierro el cual permanece a bajas concentraciones en el agua intersticial; fosfatos fueron mayormente no detectables en el agua intersticial. El P unido al Ca como en la apatita, generalmente se encuentra no disponible, mientras que el unido al Fe, que es sensible a las condiciones redox, puede llegar a ser disponible bajo condiciones anaerobias. Altos contenidos de Ca y condiciones cercanas a la neutralidad favorecen la precipitación de P unido a Ca y Mg. La disponibilidad del fósforo en sedimentos alcalinos es determinada por la solubilidad de los compuestos de Ca.

10 SEDIMENTOS Concentración de C, N, P Relaciones isotópicas δ 13 C y δ 15 N Origen de la materia orgánica y perturbaciones del estado trófico Prueba de Tukey (p < 0.001) 1. Comparación de sedimentos a diferentes profundidades (0-5 cm, 6-10 cm, >10 cm) 2. Comparación entre sitios (S1 a S5) 1. Las fuentes de materia orgánica son similares en S1 a S3 y diferentes con S4 y S5 en los sedimentos más recientes. 2. Hay diferencias significativas entre los sedimentos más recientes (0-5cm) con respecto a los más viejos (>10cm) en S4 y S5 para d 15 N, sugiriendo un diferente orígen de la materia orgánica que recientemente se ha acumulado en el humedal. 3. Los valores de δ 13 C (-30 a -23 ) en los sedimentos del humedal corresponden a los reportados para plantas acuáticas C3 que dominan la vegetación del humedal.

11 SEDIMENTOS continuación Concentración de C, N, P Relaciones isotópicas δ 13 C y δ 15 N Origen de la materia orgánica y perturbaciones del estado trófico Relaciones C/N 14-22: macrófitas acuáticas ~24: plantas acuáticas emergentes : fitoplancton en ríos Los valores C/N sugieren plantas acuáticas como la fuente principal de materia orgánica en los sitios S1-S3 y S5, contribución de fuentes externas en S4 y periodos con incrementada productividad en los sedimentos más recientes en S3 (0-10 cm), S4 (2-4.5 cm) y S5 (0-5 cm).

12 CONCLUSIÓN La materia orgánica puede describirse a través del reciclamiento interno de nutrientes en S1-S3 y algún impacto de fuentes externas (fertilizantes de la agricultura, por ejemplo) que han afectado los sedimentos en S4 y S5. La parte alta del humedal es la más preservada por la cobertura vegetal. Los estudios de la calidad del agua reflejan una limitada disponibilidad de P debida a su posible interacción con Ca y/o Fe. Los sedimentos reflejan condiciones reductoras y una limitada disponibilidad de oxígeno en la columna de agua cerca de la interface agua - sedimento. El humedal es un sistema acuático eutrofizado la huella isotópica de δ 15 N indica un sistema enriquecido con N en donde los procesos redox asociados a la oxidación reducción de S parecen controlar la disponibilidad de nutrientes.

13 Gracias por su atención!