Caracterización fisicoquímica y microbiológica de las aguas de reservorios en los resguardos indígenas localizados en la zona de influencia del Complejo Carbonífero Cerrejón, La Guajira-Colombia. Carlos Doria 1, Alcides Daza 1, Haroldo Deluque 1, Álvaro López 1 John Serna 2 1 GI. Territorios semiáridos del Caribe 2 Fundación Cerrejón para el Agua en La Guajira kdoria@hotmail.com; ardd22@gmail.com; haroldodeluque@gmail.com; alvarolopez81@gmail.com; John.serna@cerrejoncoal.com 1. RESUMEN. En el marco del convenio interinstitucional entre la Fundación Cerrejón para el Agua en La Guajira y la Universidad de La Guajira, a través de INESAG, se realizó un estudio para evaluar la calidad del agua en comparación con la resolución 2115/07 del Ministerio de Protección Social y el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, donde se señalan las condiciones mínimas para la calidad del agua para consumo humano, en este caso, para las comunidades indígenas presentes en el área de influencia de Cerrejón. El estudio se realizó en los resguardos indígenas de Provincial, Trupio Gacho y San Francisco del municipio de Barrancas, en el periodo de octubre a diciembre de 2008. Se caracterizaron las propiedades fisicoquímicas (conductividad eléctrica, ph, turbidez, sólidos totales, alcalinidad, dureza, color, oxígeno disuelto, amonio, nitrito, nitrato, fosfatos, cloruros y hierro) y microbiológicas (coliformes fecales y totales) del agua de 14 jagüeyes. Se siguieron los protocolos establecidos por el IDEAM para los muestreos y análisis de laboratorio y a los datos obtenidos se les realizó análisis con estadística descriptiva. Los resultados muestran que la dinámica sanitaria de estos sistemas es consecuencia directa de su utilización por parte de los habitantes de las comunidades. Actividades de aseo personal dentro del agua y a orillas del sistema, la entrada de animales domésticos para saciar la sed, las deposiciones de excretas tanto de humanos como de animales y las actividades de lavado de utensilios del hogar y ropa, influyen sobre los patrones de distribución de las variables físicoquímicas y microbiológicas. Palabras claves: Jagüeyes, parámetros fisicoquímico y microbiológico, Cerrejón, La Guajira 2. INTRODUCCIÓN. A través de la cooperación técnica y científica, la Fundación Cerrejón Para el Agua en La Guajira y La Universidad de La Guajira se encuentran desarrollado un estudio técnico centrado en la calidad ambiental y sanitaria de los sistemas de abastecimientos de agua, denominados jagüeyes, los cuales constituyen la principal y casi única fuente de agua para consumo humano, de las familias indígenas wayuu que habitan en las comunidades de los municipios de Hatonuevo y Barrancas, los cuales se encuentran incluidos en la zonas de influencia del Complejo carbonífero de CERREJÓN. Con la realización de este estudio se pretende caracterizar la calidad del agua de los sistemas de abastecimiento de agua (jagüeyes), con base en la normativa colombiana, para el caso de agua para consumo humano e identificar las fuentes de contaminación del agua de los jagüeyes. El componente metodológico de la investigación comprende un conocimiento en detalle de los cuerpos de aguas superficiales denominados jagüeyes, desde los puntos de vista físico, químico y microbiológico; así como su intervención frente a actividades antropogénicas.
3. MATERIALES Y MÉTODOS. 3.1 Área de estudio. El municipio de Barrancas se localiza en el margen izquierdo del Río Ranchería a 10 57 30.84 norte y 72 47 40.83 oeste. Sus actividades principales son la explotación agrícola, ganadera y minera. La población es de 28.926 habitantes, tiene una extensión de 742 Km 2, altitud de 40 m. y una temperatura media de 28º C. En estas zonas opera el complejo carbonífero Cerrejón, Los resguardos indígenas donde están ubicados los jagüeyes, objeto del presente estudio, son: Provincial (6 jagüeyes), Trupio Gacho (7 jagüeyes) y San Francisco (1 jagüey). Fuente: Encarta 2009; www.googleearth.com 3.2 Toma de muestras y análisis en laboratorio. La toma de muestras de agua se realizó acorde al Decreto 3100 de octubre de 2003 del Ministerio de Protección Social y del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (Por medio del cual se reglamenta las tasas retributivas por la utilización directa del agua como receptor de los vertimientos puntuales), en lo que tiene que ver con las actividades de muestreo, análisis de muestras y programas de monitoreo de fuentes hídricas. Para el monitoreo se tomaron muestras puntuales de 14 jagüeyes. La frecuencia del muestreo se efectuó teniendo en cuenta la época de invierno (noviembre y diciembre de 2008). El programa de monitoreo del agua de los 14 jagüeyes contempló los parámetros físicoquímicos (conductividad eléctrica, ph, turbidez, sólidos totales, alcalinidad, dureza, color, oxígeno disuelto, amonio, nitrito, nitrato, fosfatos, cloruros y hierro) y microbiológicos (coliformes fecales y totales) establecidos en la Resolución 2115 de 2007- Ministerio de Protección Social y Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. La metodología para los análisis de laboratorio siguió las recomendaciones del: (1) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation. 19ed., New York, 1995, (2) Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes. United States Environmental Protection Agency. Cincinnati, 1983, (3) República de Colombia. Ministerio de Salud. Instituto nacional de salud. Análisis de Agua para consumo humano. Bogotá, 1999. 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Los resultados del estudio realizado a los 14 jagüeyes ubicados en los resguardos indígenas de Provincial, Trupio Gacho y San Francisco en el municipio de Barrancas, presentados a continuación, parten del hecho que, desde el punto de vista del origen, el agua que se encuentra embalsada en los jagüeyes se considera como agua superficial. Esta agua, básicamente se han
originado por una combinación de procedencias como: 1) correntias superficiales debido a la lluvia que ha caído sobre el terreno y que fluye directamente sobre la superficie hacia la masa de agua; 2) precipitación directa, que corresponde a la lluvia que directamente en la masa de agua; 3) manto intermedio, que hace referencia al exceso de humedad en el suelo que está continuamente drenando en la masa de agua; y 4) llenado de manera directa por un flujo de agua. 4.1 CALIDAD DEL AGUA DE LOS JAGÜEYES. 4.1.1 Parámetros físico-químicos y microbiológicos Los resultados de los parámetros físicos se muestran en la figura 1. Los resultados indican que la conductividad promedio del agua es de 225.4 µs/cm (con intervalo de 59.0 1127.0 µs/cm). Este valor promedio guarda relación con la práctica, ya que la mayoría de las aguas crudas poseen una conductividad específica que varía entre los 50 y 500 µmho/cm. El agua de los jagüeyes presenta una turbidez promedio de 40.84 FTU (con intervalo de 7.80 110.0 FTU). La turbidez propia de estas aguas superficiales puede ser ocasionada por partículas de arcilla, limo, materia orgánica e inorgánica finamente dividida, organismos planctónicos y microorganismos. Según la OMS (Organización Mundial para la Salud) la turbidez del agua para consumo humano no debe superar en ningún caso las 5 NTU, y debe estar idealmente por debajo de 1 NTU, por lo cual el agua de los jagüeyes en ninguno de los casos es apta para el consumo humano. Los sólidos en estas aguas superficiales están en promedio de 0.09 g/l (con intervalo de 0.02 0.20 g/l). Al igual que la turbidez registrada, los valores de los sólidos nos indican presencia de materiales en suspensión (arcilla, limo, materia orgánica e inorgánica). En el agua para consumo humano, la determinación de sólidos totales es una de las variables de mayor interés y se recomienda que su contenido sea menor de 1.0 g/l. Se observa que en ninguno de los casos este valor es superado, y reflejan la poca posibilidad de formación de lodos. Figura 1. Comportamiento de los parámetros físicos del agua de los jagüeyes de los resguardos indígenas Provincial, Trupio Gacho y San Francisco, municipio de Barrancas- La Guajira. 1200 VALORES 1000 800 600 400 200 0 Provincial 1 Cerrito Cardonalito 2 Trupio gacho 1 Majawito Jarara Pirata Temperatura ºC Transparencia cm Conductividad ms/cm Turbidez FTU Salinidad % Sólidos mg/l JAGUEYES Los resultados de las variables químicas se muestran en la figura 2. El agua de los jagüeyes mostró un ph básico, es decir alcalino. El valor promedio del ph registrado en el agua es de 8.0 (con intervalo de 7.17-9.85). En aguas naturales, la alcalinidad se debe generalmente a la
presencia de tres clases de compuestos: bicarbonatos (HCO 3 - ), carbonatos (CO 3-2 ) e hidróxidos (OH - ). En algunas aguas es posible encontrar otras clases de compuestos (boratos, silicatos, fosfatos, etc.) que contribuyen a su alcalinidad. La alcalinidad promedio del agua de los jagüeyes es de 83.9 mg/l (con intervalo de 32.06-245 mg/l). Los resultados de la alcalinidad están relacionados con el ph de carácter básico de las aguas, este sentido se atribuye a la presencia de los carbonatos en disolución. La concentración promedio de oxígeno disuelto en el agua es de 5.7 mg/l (con intervalo de 2.1-9.1 mg/l). El oxígeno es uno de los principales gases que se encuentran disueltos en el agua, y proviene en gran parte de la atmósfera. Este factor permite establecer las condiciones de aerobiosis del agua y su concentración muestra la clase de organismos que pueden vivir en el sistema. En el caso de estas aguas naturales superficiales, el oxígeno proviene también de la actividad biológica de los organismos que contienen clorofila, capaces de realizar fotosíntesis. Además, el oxígeno disuelto depende en gran medida de la altura, la presión atmosférica, la temperatura y sobre todo la cantidad de materia orgánica que es procesada biológica y químicamente. Para el momento del estudio se observa una dramática condición anóxica (<0.5 mg/l de oxígeno disuelto) en ciertos jagüeyes, lo que indica la demanda del oxígeno para procesos de oxidación biológica y química, que puede involucrar nitrógeno y fósforo principalmente. Los compuestos de nitrógeno son de gran interés en los estudios de medio ambiente debido a su importancia en los procesos vitales de todas las plantas y animales. Las formas de nitrógeno consideradas en este estudio prestan concentraciones promedio de 0.03 mg/l para el NH 4 + (con intervalo de 0.00-0.11 mg/l), 0.12 mg/l para el NO 2 - (con intervalo de 0.00 0.34 mg/l) y de 1.5 mg/l (con intervalo de 0.00 17.3 mg/l). De acuerdo con el ciclo del nitrógeno que ocurre en el agua, una concentración de nitrógeno orgánico es característica de una polución fresca o reciente. Para el caso de los jagüeyes, esta concentración puede provenir de las descargas de excretas: orina y materia fecal, tanto de animales domésticos (cabras, chivos, asnos, caballos), como de humanos. Las concentraciones de amonio encontradas indican la existencia de putrefacción del agua, debido a que la descomposición bacteriana de la materia orgánica aporta la mayor cantidad de esta forma de nitrógeno. Desde el punto de vista de la ecología de los jagüeyes, concentraciones de amonio son de gran importancia, debido a que influyen fuertemente en la dinámica del oxígeno disuelto de medio, ya que para oxidar 1.0 mg son necesarios cerca de 4.3 mg de oxígeno; además el ph básico de esta agua facilita la transformación del amonio en amoníaco, el cual puede llegar a ser tóxico para los microorganismos acuáticos. La dureza promedio del agua es de 60.32 mg/l (con intervalo de 0.00 138 mg/l). Con base en el valor promedio el agua de los jagüeyes se clasifica como blanda (0.0 75.0 mg/l). La causa de la dureza de esta agua puede estar relacionada con la presencia de iones metálicos, especialmente Ca +2 y Fe +2 y por los aniones HCO 3 -, Cl -, NO 3 - y SO 4-2, y refleja que la naturaleza geológica de los sitios de estudio están relacionados con creta, caliza y rocas impermeables como el granito. La dureza es un factor importante en el sabor del agua. En la práctica a valores por encima de 500 mg/l el agua comienza a presentar una sabor desagradable. La Organización Mundial de la Salud establece una concentración máxima recomendada de 500 mg/l para agua para consumo humano y potable, en Colombia la normatividad establece un máximo de 300 mg/l, basados en fundamentos estéticos, y un poco en salud. Según los aspectos relativos a la salud humana, el consumo de aguas duras puede estar relacionado con enfermedades cardiovasculares, e incluso ataques al corazón y enfermedades isquémicas. El promedio de la concentración de fosfato en mg/l en el agua es de 0.24 mg/l (con intervalo de 0.00 0.60 mg/l). El fósforo junto con el nitrógeno, representan los principales limitantes de la producción primaria (fotosíntesis), igualmente se señala como el principal responsable de la eutrofización artificial de los cuerpos
de aguas. La presencia del fósforo en los jagüeyes puede atribuirse a la entrada de compuestos fosforados por el agua proveniente de las lixiviaciones de los suelos y rocas o por las descargas las aguas de escorrentía y/o residuales. La ausencia de fosfato en algunos jagüeyes y las bajas concentraciones encontradas nos hace pensar que gran parte del fósforo en el agua se encuentra bajo la forma particulada depositada en el fondo, producto de los procesos de sedimentación, muerte y excreción que viene siendo arrastrada por circulación, o al parecer, porque la descomposición microbiana de la materia orgánica a compuestos orgánicos asimilables es lenta, quizá debido a la ausencia o poca disponibilidad de oxígeno disuelto. La concentración promedio de hierro en el agua es de 0.09 mg/l (con intervalo de 0.00 0.36 mg/l). La concentración concuerda con los valores en agua superficial, los cuales son menores a 1.0 grm/l. La presencia del hierro se debe a que es común encontrarlo en grandes cantidades en el suelo, aunque normalmente en forma insoluble (pirita, FeS 2 y siderita, FeCO 3 ). Sin embargo, debido a un número de complejas reacciones que se suceden en forma natural en el suelo, se pueden crear formas solubles de hierro que pueden contaminar el agua. A pesar que el consumo humano de aguas con hierro no tiene efectos nocivos para la salud, bajas concentraciones de este ión imparten sabores metálicos. Los cloruros en el agua se encuentran en promedio de 5.7 mg/l (con intervalo de 0.00 50.0 mg/l). La presencia de cloruros con concentraciones bajas es propia de las aguas superficiales, ya que estos tienen acceso a este tipo de aguas en muchas formas: el poder disolvente del agua introduce cloruros de la capa vegetal y de las formaciones más profundas; los excrementos humanos y de animales, principalmente la orina en una cantidad casi igual a la de los cloruros consumidos con los alimentos y el agua. En este sentido la presencia de cloruros puede servir de indicador de influencia de algún tipo de vertimiento de agua residual que influye en estos sistemas. Figura 2. Comportamiento de los parámetros químicos del agua de los jagüeyes de los resguardos indígenas Provincial, Trupio Gacho y San Francisco, municipio de Barrancas- La Guajira. 180 VALORES 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Provincial 1 Provincial 2 Cerrito Cardonalito 1 Cardonalito 2 Tinajita Trupio gacho 1 Trupio gacho 2 JAGUEYES Majadito Veladero Jarara Cerrito Pirata San Francisco ph Alcalinidad mg/l Dureza mg/l Oxígeno Disuelto mg/l Amonio mg/l Nitrito mg/l Nitrato mg/l Fosfato mg/l Cloruros mg/l Hierro mg/l Color UPC Los resultados de los valores de las variables microbiológicas a través de la técnica por filtración por membrana del agua de los jagüeyes se encuentran registrados en la tabla 1. El agua de lo jagüeyes contiene suficientes sustancias nutritivas que permiten el desarrollo de diferentes microorganismos. Las bacterias del agua no solamente provienen del contacto con el aire, el suelo, animales, plantas vivas o en descomposición o minerales, sino también, por presencia de materia fecal. El grupo coliformes que incluye bacterias de forma bacilar,
aeróbicas y facultativas anaeróbicas, Gram-negativas, no formadoras de esporas; presentes en los excrementos humanos, es muy grande. La secreción diaria por persona puede variar entre 125 x 10 10 y 400 x 10 9. En este sentido los valores incontables de estas bacterias, registrados como resultados en las muestras de agua de los jagüeyes, se considera como un índice evidente de la ocurrencia de polución fecal y por tanto, de contaminación con organismos patógenos. Tabla 1. Resultados de análisis microbiológico del agua de los jagüeyes en la época de invierno, de los Resguardos de Provincial, Trupillo Gacho, San Francisco. Barrancas, La Guajira. Jagüey Coliformes Fecales UFC/ml Coliformes Totales UFC/L Provincial 1 >30000 >30000 Provincial 2 >30000 >30000 Cerrito >30000 >30000 Cardonalito 1 >30000 >30000 Cardonalito 2 >30000 >30000 Tinajita >30000 >30000 Trupillo gacho 1 373 2050 Trupillo gacho 2 2300 >30000 Majawito 20 2800 Veladero 250 9600 Jarara 12840 19300 Cerrito 650 2200 Pirata 15 3000 San Francisco 460 3600 5. CONCLUSIONES La dinámica sanitaria de estos sistemas es consecuencia directa de su utilización por parte de los habitantes de las comunidades. Actividades de aseo personal dentro del agua y a orillas del sistema, la entrada de animales domésticos para saciar la sed, las deposiciones de excretas tanto de humanos como de animales y las actividades de lavado de utensilios del hogar y ropa; influyen sobre los patrones de distribución de la materia orgánica que generalmente termina depositándose en el sedimento, al igual que la circulación propia del sistema y las descargas de las escorrentías del agua de lluvia. Por lo cual, las concentraciones de oxígeno son bajas e incluso casi nulas, lo cual inhibe los procesos oxidativos de la materia orgánica y favorece la descomposición anoxigénica de la misma. Se verificó la presencia de aguas muy mezcladas, caracterizadas por presentar las más altas concentraciones de oxígeno disuelto, alto ph y concentraciones de amonio, nitrito y nitrato superiores al resto de los jagüeyes. La calidad física del agua (turbidez, conductividad eléctrica y sólidos) puede estar determinada por partículas finas, tanto de origen orgánico como inorgánico, las cuales son tan pequeñas que no sedimentan y por eso el agua aparece turbia. El hecho que el agua permanezca durante casi todo el tiempo del año estancada en los jagüeyes, permite la disolución de sales de calcio y magnesio, especialmente carbonatos, originando una dureza moderada y ph alcalinos. Los casos específicos de algunas aguas blandas de los jagüeyes, incluso con dureza cero (0.00 mg/l), indican la presencia de bajas concentraciones de cationes como calcio y magnesio, hecho que puede estar relacionado con el poco contacto con el lecho rocoso del fondo al perderse el volumen de agua, ya sea por la evaporación o el deterioro (grietas, fisuras) de los taludes que corresponden a los bordes del sistema. Desde el punto de vista microbiológico y bacteriológico, el agua de los jagüeyes contiene suficientes sustancias nutritivas que permiten el desarrollo de diferentes microorganismos,
teniendo en cuenta que muchas de las bacterias del agua provienen del contacto con el aire, el suelo, animales o plantas vivas o en descomposición, fuentes minerales y materia fecal. Específicamente la presencia del grupo coliformes de bacterias en todas las aguas evidencia la contaminación con materia fecal, y por tanto la exposición a contaminación de humanos y animales domésticos con organismos patógenos. 6. BIBLIOGRAFÍA Diagnóstico y Evaluación de la Calidad Ambiental Marina en el Caribe y Pacifico Colombiano. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras INVEMAR. 2007. GRAY, N.F. Calidad del Agua Potable. Problemas y Soluciones. Acribia S.A.Ed. Zaragoza. España. 1994. Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales. Guía para el monitoreo de vertimientos, aguas superficiales y subterráneas. Bogotá, 1997. Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales. Protocolos para análisis de aguas. Bogotá, 1998. Mapa epidemiológico año 2007, Secretaria de Salud Departamental de la Guajira. Methods for Chemical Analysis of Water and Wases. United States Environmental Protection Agency. Cincinnati. 1983. PÉREZ, Montiel Jhonny. Estudio Integral Del Estado de Agua Potable que se Suministra en la Ciudad de Riohacha. Centro de investigaciones. Universidad de La Guajira. 2006. República de Colombia. Ministerio de Salud. Instituto nacional de salud. Análisis de Agua para consumo humano. Bogotá, 1999. República de Colombia. Ministerio de la Protección Social. Resolución 2115 de 2007 RESTREPO, Mejía Ana Patricia, TOBON, Mejía Olga Lucia. Manual de Calidad de Aguas. Facultad de Ingeniería Ambiental. Medellín. 2002. RINCÓN, Alexander. Colombia un país para construir, citado por Asociación Colombiana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Todos somos responsables del agua. Día interamericano del agua. Cali. Año 46 No. 201, ISSN 01200798. 2003. ROMERO, Rojas Jairo Alberto. Calidad del Agua. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. Segunda edición. 2002 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation. 19ed. New York, 1995. PORTAL VIRTUAL DE GOOGLE EARTH; 2009, Mapa satelital, (Imagen de internet; consultada: 14-mayo-2009), http:// www.googleearth.com