Revista de Ingeniería Sanitaria y Ambiental

Universidad Mayor de San Andrés

Facultad de Ingeniería

IngenieríaSanitaria y Ambiental

Nº 2

Universidad Mayor de San Andrés Mayo 2015

La Paz – Bolivia

I I SInstituto de IngenieríaSanitaria y Ambiental

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I I SInstituto de IngenieríaSanitaria y Ambiental

IngenieríaSanitaria y Ambiental

Mayo 2015La Paz – Bolivia

Universidad Mayor de San Andrés

Edición Principal:Oscar Paz - Instituto de Ingeniería Sanitaria y Ambiental – UMSA

Colaboradores en este número:Carla EliasGloria RodrigoJazmin Campos – Servicios Ambientales SA.Margot FrankenHernán CorizaGraciela EspinozaGregorio CarvajalOscar Paz

Dirección a.i. del IIS:Eufemia BriançonEdwin Astorga

Referencias:Al citar este documento debe señalar como: Revista de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, UMSA, No.2. Facultad de Ingeniería. No.1-2015; La Paz, 2015.

Los artículos publicados en la presente revista son de entera y exclusiva responsabilidad de los autores.

Depósito legal: 4-3-58-15 P.O.

©2015 IIS - UMSA

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Contenido

Prólogo ............................................................................................................................. 5

“Estudio de ecotoxicidad y genotoxicidad en recursos hídricos” ...................................... 7

"Gestión integral del recurso hídrico, a partir de la evaluación de la huella hídrica en laciudad de La Paz, Bolivia" ..............................................................................................15

"Eliminación de plomo en soluciones sintéticas empleando la cáscara del limón" ........23

“Valoración de grados de ecotoxicidad en cuerpos de agua en área metropolitana deLa Paz” ...........................................................................................................................30

“Determinación de arsénico en aguas subterráneas sub cuenca Titicaca (época seca)”(parte I) ...........................................................................................................................39

"Eliminación de flúor en soluciones sintéticas empleando un filtro casero" ..................46

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PRÓLOGO

El presente número de la revista Ingeniería Sanitaria y Ambiental de la Carrera de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de la UMSA está destinado a reflexionar sobre cuatro temas fundamentales: a) El nivel de toxicidad de los cuerpos de agua, b) la impor-tancia de la huella hídrica, c) los sistemas de tratamiento de aguas residuales no conven-cionales y d) la presencia de arsénico en aguas de consumo.

Muchos estudios se han realizado sobre la contaminación de cuerpos de agua en la ciudad de La Paz y El Alto, sin embargo, estos se han centrado más en la caracterización físico-química y bacteriológica sin considerar las condiciones de toxicidad de los mismos. Por eso ahora se presentan estudios que permitan mostrar el grado de toxicidad en los que se encuentran algunos cuerpos de agua y se llama a la reflexión para hacer que este tipo de análisis se torne rutinario en los procesos de evaluación.

Un análisis contemporáneo que hoy deben realizar las ciudades en torno al uso del agua es el relacionado a determinar la huella hídrica que permita, al mismo tiempo, plan-tear nuevas políticas en torno a los niveles de consumo en un contexto de cambio climático que generará más stress sobre este importante recurso. Por ello en éste número se pre-senta, gracias a la gentileza de Servicios Ambientales SA y el Programa Huella de ciudades, una investigación trascendental que permite establecer el nivel de la huella hídrica en la ciudad de La Paz y las acciones que deben tomarse al respecto. El IIS al divulgar éste tra-bajo se suma a la iniciativa de trabajar en esta temática.

Finalmente, investigaciones con relación a sistemas alternativos que puedan re-mover flúor y plomo del agua son presentados como opciones de bajo costo que pueden ser implementados a pequeña escala, como medidas preventivas para garantizar agua de buena calidad para el consumo; asimismo se investiga sobre niveles de contaminación de plomo en aguas de consumo en la primera parte de un estudio que realiza el IIS.

De esta manera el Instituto de Ingeniería Sanitaria de la UMSA pone una vez más, a disposición de la comunidad, investigadores, tomadores de decisión y de política, los trabajos que viene realizando, así como las alianzas con otras instituciones sobre temas de trascendencia en el ámbito global.

El Editor

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SUMMARY

RESUMEN

“ESTUDIO DE ECOTOXICIDAD Y GENOTOXICIDAD EN RECURSOS HÍDRICOS”

Elías C.1

Paz O2

Rodrigo G.3

This paper studied ecotoxicity and genotoxicity in the Pallina river basin, this study complement the previous studies made in the river that analyzed physical, chemical, bacteriological and even heavy metals, but that did not express the effect produced by these parameters in biota and in the human beens. In the study area 6 sampling points were taken, in April and August of 2008, two on Seco river, three on Pallina river and one in the effluent of the Wastewater Treatment Plant of Puchucollo. Each sample was examined with three biomarkers: Allium cepa, Viciafaba and Drosophila melanogaster. 6 dilutions were used (100%, 75%, 50%, 25%, 12.5%, 6.25%) to A. cepa and D. melanogaster and an additional for V. faba (3,125%). Levels of ecotoxicity and subtoxic concentrations were determined; with the subtoxic concentrations the genotoxic potential was established. As a negative normal control treated water was used and as a positive control H2O2 (hydrogen peroxide) at 0.02% and 0.5 M. Concerning to the toxicity analysis using Allium cepa as bioindicator, it was found that the basin has different degrees of toxicity, being the most toxic The Seco River, especially in the the point on the urban area of El Alto city. The basin showed genotoxicity in all samples analyzed, indicating that the xenobiotics present in water can interact with DNA, causing alterations that can lead to disease and cancer, relative to the degree of susceptibility of the exposed individual. Samples taken in August, representing dry season, were those that showed higher genotoxic activity.

El presente trabajo realizó estudios de ecotoxicidad y genotoxicidad en la cuenca del río Pallina, con esto pretende complementar estudios anteriores donde se analizaron parámetros físicos, químicos, bacteriológicos e incluso metales pesados, pero que no expresan el efecto que producen estos pa-rámetros en la biota y en el ser humano. Para este fin de la zona seleccionada se tomó 6 puntos de muestreo en los meses de abril y agosto del 2008, dos sobre el río Seco, tres sobre el río Pallina y uno del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Puchucollo. Cada muestra fue examinada con tres bioindicadores: Allium cepa, Vicia faba y Drosophila melanogaster. Se utilizaron 6 diluciones (100%, 75%, 50%, 25%, 12.5%, 6.25%) para A. cepa y D. melanogaster y una adi-cional para V. faba (3.125%). Se determinó grados de ecotoxicidad y concentraciones subtóxicas, para con estas últimas establecer el potencial genotóxico de las muestras. Como control negativo se empleó agua de grifo y como control positivo H2O2 (agua oxigenada) al 0.02% y 0.5 M. Pertinente al análisis de toxicidad con el bioindicador Allium cepa, se obtuvo que toda la cuenca presenta di-ferentes grados de toxicidad, siendo Río Seco el más tóxico, especialmente el punto que está sobre la mancha urbana de la ciudad de El Alto. La cuenca presentó genotoxicidad en todas las muestras analizadas, esto indica que los xenobióticos presentes en el agua pueden interactuar con el ADN, ocasionando alteraciones que pueden desencadenar en enfermedades y cáncer, dependiendo del grado de susceptibilidad del individuo expuesto. Las muestras tomadas en el mes de agosto, repre-sentante de la época de estiaje, fueron las que mostraron mayor actividad genotóxica.

Palabras Claves: Agua, Allium cepa, Vicia faba, contaminación, ecotoxicidad, genotoxicidad.

1 Docente -.Investigadora – invitada IIS - UMSA. – Premiada por este trabajo. 2 Docente -.Investigador –IIS - UMSA.3 Docente -.Investigadora – IBBM - UMSA.

AUTORES

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1. IntroducciónVarios informes han sugerido una directa correlación entre la mutagenicidad y el nivel de ciertos contaminantes como los metales pesados y pesticidas presentes en los cuerpos de agua. La incidencia más alta de cáncer y otros efectos adversos de la salud también pueden ser atribuidos a la presencia de sustancias tóxicas en el medio ambiente en general y en el agua en particular. De hecho muchos agentes sub tóxicos en el medio ambiente actúan directamente dañando el ADN y de ahí causando mutaciones (da Silva et al., 2003).

El presente trabajo realizó estudios de ecotoxicidad y genotoxicidad en la cuenca del río Pallina, puesto que esta cuenca junto a las cuencas de Quelcata, Tujsajahuira y Katari fueron declaradas Zonas de Desastre Ambiental y de Emergencia Hídrica (Ley 2798, 2004). Con esto pretende complementar estudios anteriores donde se analizaron parámetros físicos, químicos, bacteriológicos e incluso metales pesados, pero que no expresan el efecto que producen estos parámetros en la biota y en el ser humano. Para esto es necesario implementar ensayos con bioindicadores que brinden información adicional sobre el riesgo potencial de tóxicos y así establecer un marco completo de niveles de contaminación, proporcionando mayores elementos para una evaluación de aguas que permita una adecuada toma de decisiones.

Por lo expuesto se infiere que no es suficien-te para proteger un determinado ecosistema registrar las concentraciones de sustancias químicas, sino es necesario implementar nue-vos ensayos que puedan brindar información adicional sobre el riesgo potencial de tóxicos. Estos ensayos son los que utilizan indicadores biológicos para hallar respuestas sobre los po-sibles riesgos a que son expuestos todos los seres vivos.

2. Objetivo Objetivo general

Conocer el grado de toxicidad y establecer el potencial genotóxico de las aguas de la cuenca de estudio.

Objetivos específicos

• Implementar técnicas utilizando bioindicado-res para la determinación de ecotoxicidad y genotoxicidad.

• Determinar grado de sensibilidad de los bioindicadores respecto a muestras de agua contaminadas.

• Establecer de donde proviene la mayor con-taminación.

3. Marco teóricoEcotoxicología es el estudio de las sustancias contaminantes en relación a su destino en el ambiente y a los efectos tóxicos producidos so-bre los individuos, poblaciones y comunidades biológicas. A partir de este conocimiento, de-finir si existe riesgo sobre los ecosistemas na-turales comparando las concentraciones de los tóxicos en el ambiente con aquellas que produ-cen efectos. (Asociación Argentina de Ecotoxi-cología, 2010).

La toxicidad inherente o capacidad de causar algún efecto nocivo sobre un organismo vivo, dependerá del grado de exposición, cantidad que ingrese, de cuánto pase a los distintos compartimientos del ecosistema y de su persis-tencia (Levin et al, 1989).

Unidad Tóxica Aguda (Uta), es una unidad que expresa la transformación de relación in-versa de la toxicidad (medida como CL50 ó CE en un determinado periodo de tiempo de expo-sición), esto es, cuanto más baja sea la concen-tración letal que mata 50% de los organismos, CL50, tanto más alta será la concentración del efluente. Como resultado, una unidad de toxi-cidad se define como (Hickman et al., 2001):

UTa= 100 / (CL50 ó CE50)

La Organización Panamericana de la Salud (OPS) ha propuesto en su Manual de Evalua-ción y Manejo de Sustancias Tóxicas en aguas superficiales la siguiente tabla para clasificar grados de toxicidad:

Tabla 1: Clasificación de grados de toxicidad

CE50 UTa Clasificación

< 25% > 4 Muy tóxica

25 a 50% 2 a 4 Tóxica

51 a 75% 1.33 a 1.99 Moderadamente tóxica

> 75% < 1.33 Levemente tóxica

Fuente: Hickman et al., 2001.

La Genotoxicología surge de la integración de distintos conceptos de la Genética y la Toxicología, al identificar y analizar la actividad de xenobióticos sobre el material genético de los seres vivos (Zamorano, 2008). Se encarga de estudiar el daño en el ADN. Las sustancias genotóxicas pueden unirse directamente al ADN o actuar indirectamente mediante la afectación de las enzimas involucradas en la replicación del ADN, causando mutaciones que pueden o no desembocar en un cáncer. Las sustancias genotóxicas no son necesariamente cancerígenas, pero la mayor parte de los cancerígenos son genotóxicos. La correlación entre mutagenicidad y carcinogenicidad es cada día más aceptada. Se ha demostrado que 157 de los 175 carcinógenos conocidos también son mutágenos, de ahí la conveniencia de saber con precisión el posible daño que un compuesto puede tener sobre nuestro organismo o sobre otros seres vivos (Torres, 1999).

Las pruebas para la detección de agentes genotóxicos, son importantes en cuanto que estos compuestos tienen la capacidad de alterar el material genético en los organismos; además, pueden tener efectos

teratogénicos, causar mutaciones en las células germinales y en las células somáticas, inducir enfermedades cardíacas, influir en los procesos de envejecimiento y provocar mutaciones que pueden generar cáncer (Di Giorgio et al., 2003). Los agentes genotóxicos que van a alterar la secuencia de las bases del ADN pueden acelerar o aumentar el surgimiento de mutaciones asociadas con el desarrollo de neoplasias. Al pasar por varias divisiones una célula podría acumular mutaciones que en número elevado perdería el control de la división determinando la aparición del cáncer (Ribeiro y Rodríguez, 2003). Las mutaciones se producen por la inducción al daño al ADN y por alteraciones genéticas, que van desde cambios en uno o pocos pares de base (mutaciones génicas) hasta cambios groseros en la estructura de los cromosomas (aberraciones cromosómicas) o en el número (aneuploidias y poliploidías), quedando establecido que cualquier agente que causa mutaciones es mutágeno. Otros términos especializados como clastógeno y aneunógeno son utilizados para agentes que producen aberraciones cromosómicas y aneuploidías, respectivamente (Carvallo, 2006).

4. Marco prácticoProceso Metodológico de Investigación

• Recopilación, análisis y evaluación de infor-mación.

• Determinación de puntos de muestreo.• Toma de muestras.• Análisis físico, químico y bacteriológico.• Análisis ecotoxicológico y genotoxicológico.• Análisis estadístico.• Análisis de resultados.• Diagnóstico de la cuenca.

Zona de estudio

La zona de estudio corresponde a la cuenca del rio Pallina, esta cuenca atraviesa los municipios de El Alto, Viacha y Laja.

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5. ResultadosPrueba de ecotoxicidad con Allium cepa

Para el estudio estadístico se utilizó el programa PASW Statistics.18 (Antes SPSS). Una vez verificada la normalidad se empleó el modelo ANOVA, donde se puede probar la hipótesis nula acerca de los efectos de otras variables en el medio de varias agrupaciones de una única variable dependiente. Se investigó las interacciones entre los factores, así como los efectos de los factores individuales. Para encontrar el CI50%-96, se realizó un análisis de regresión.

Una vez ajustada la recta de regresión a la nube de observaciones es importante disponer de una medida que evalúe la bondad del ajuste realizado y que permita decidir si el ajuste lineal es suficiente o se deben buscar modelos alternativos. Como medida de bondad del ajuste se utiliza el coeficiente de determinación (R2).Del anterior análisis obtenemos el CI50% y con la Unidad Tóxica Aguda, con estos valores se realizó la clasificación de toxicidad (Tabla 2).

Tabla 2: CI50%, Uta y Clasificación de grados de Toxicidad

Muestra CI50% UTa ClasificaciónM1-I 9,09 11,00 Muy tóxicaM1-II 11,51 8,69 Muy tóxicaM2-I 43,82 2,28 TóxicaM2-II 14,73 6,79 Muy tóxicaM3-I 79,29 1,26 Levemente tóxicaM3-II 28,36 3,53 TóxicaM4-I 66,80 1,50 Moderadamente tóxicaM4-II 27,49 3,64 TóxicaM5-I i 0,00 No tóxicaM5-II 110,69 0,90 Levemente tóxicaM6-I 118,53 0,84 Levemente tóxicaM6-II 61,08 1,64 Moderadamente tóxica

Fuente: Elaboración propia.

Prueba de Genotoxicidad con Vicia faba

Para el estadístico se realizó un análisis de va-rianza multivariente (MANOVA) para determinar el grado de dependencia de las variables Índice Mitótico (IM), Micronúcleos (MN) y Aberraciones cromosómicas (AC), respecto a los factores lugar, fecha y concentración. Para este efecto se utilizó el programa PASW Statistics.18 (Antes SPSS). Posteriormente se empleó la prueba de Dunnett (α=0.05 y α=0.01) para determinar diferencias significativas entre los valores medios obtenidos en las muestras de agua respecto al control nega-tivo de genotoxicidad (Huilan&Liangyan, 2007).

Figura 1: Cuenca del río Pallina

Fuente: Google earth - Elaboración propia.

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Tabla 3: Genotoxicidad en las muestras analizadas con Vicia faba

MuestrasAberraciones cromosómicas

Quiebracromosómica

Cromosomasresagados

Cromosomaspegados

Puentescromosómicos Promedio ±DS

K( -) 2,00 ± 1,00 1,00 ± 1,00 1,67 ± 1,53 0,00 ± 0,00 4,67 ± h

M1-I3,13% 1,33 ± 0,58 1,00 ± 1,00 0,67 ± 0,58 0,33 ± 0,58 3,33 ± 0,726,25% 1,33 ± 1,53 H2,00 ± 1,00 1,33 ± 1,15 0,00 ± 0,00 4,67 ± 1,1912,5% 2,00 ± 2,00 2,33 ± 1,53 2,67 ± 2,52 0,33 ± 0,58 7,33 ± 1,80

M1-II3,13% 0,67 ± 1,15 3,33 ± 1,53 4,33 ± 1,53 0,33 ± 0,58 8,67 ± 2,086,25% 1,33 ± 1,15 1,67 ± 0,58 5,00 ± 1,00 * 0,67 ± 0,58 8,67 ± 1,9012,5% 3,33 ± 1,53 3,67 ± 1,15 4,33 ± 1,15 0,00 ± 0,00 11,33 ± 1,99

M2-I3,13% 0,33 ± 0,58 3,33 ± 1,53 2,67 ± 0,58 0,00 ± 0,00 6,33 ± 1,686,25% 6,00 ± 2,00 2,67 ± 2,08 4,00 ± 2,00 0,67 ± 1,15 1,33 ± 2,57 * Genotóxica

12,50% 4,67 ± 1,53 7,33 ± 3,06 *** 4,67 ± 2,08 1,00 ± 1,00 17,67 ± 2,9 4 *** Genotóxica

M2-II3,13% 3,00 ± 1,73 2,67 ± 1,53 5,33 ± 1,53 * 0,00 ± 0,00 11,00 ± 2,306,25% 4,67 ± 1,15 3,67 ± 1,53 3,33 ± 1,53 0,33 ± 0,58 12,00 ± 2,00 * Genotóxica12,5% 16,67 ± 4,51 *** 6,67 ± 3,06 *** 7,33 ± 2,08 *** 0,00 ± 0,00 30,67 ± 6,68 ***

M3-I3,13% 1,00 ± 1,00 3,33 ± 1,53 5,67 ± 1,53 * 0,00 ± 0,00 10,00 ± 2,506,25% 1,00 ± 1,00 1,67 ± 1,15 6,00 ± 1,73 * 0,33 ± 0,58 9,00 ± 2,5312,5% 1,33 ± 1,53 2,00 ± 2,00 3,00 ± 1,00 1,33 ± 1,53 * 7,67 ± 1,51

M3-I3,13% 8,33 ± 3,06 *** 3,67 ± 2,52 2,67 ± 2,08 0,33 ± 0,58 15,00 ± 3,60 *** Genotóxica6,25% 13,00 ± 3,61 *** 6,00 ± 3,46 *** 8,00 ± 1,73 *** 0,00 ± 0,00 27,00 ± 5,36 *** Genotóxica12,5% 7,67 ± 5,51 *** 2,67 ± 2,08 6,67 ± 2,31 *** 1,00 ± 1,73 18,00 ± 4,01 *** Genotóxica

M4-I3,13% 2,67 ± 1,53 0,33 ± 0,58 2,33 ± 1,53 0,00 ± 0,00 5,33 ± 1,566,25% 2,33 ± 1,53 1,33 ± 1,53 2,00 ± 1,00 0,00 ± 0,00 5,67 ± 1,3812,5% 1,00 ± 1,73 0,67 ± 1,15 8,67 ± 3,21 *** 0,00 ± 0,00 10,33 ± 4,03

M4-II3,13% 12,00 ± 5,00 *** 3,33 ± 1,53 4,00 ± 3,61 0,33 ± 0,58 19,67 ± 5,26 *** Genotóxica6,25% 9,33 ± 1,15 *** 4,00 ± 2,00 5,33 ± 2,08 0,00 ± 0,00 18,67 ± 3,73 *** Genotóxica12,5% 11,00 ± 3,61 *** 5,33 ± 2,08 * 5,33 ± 1,53 * 0,00 ± 0,00 21,67 ± 4,48 *** Genotóxica

M5-I3,13% 2,33 ± 1,53 2,00 ± 1,00 4,33 ± 1,53 0,00 ± 0,00 8,67 ± 1,906,25% 2,00 ± 1,00 3,00 ± 1,00 4,00 ± 1,73 0,00 ± 0,00 9,00 ± 1,8212,5% 1,00 ± 1,73 2,00 ± 1,73 4,00 ± 2,65 0,00 ± 0,00 7,00 ± 2,18

M5-II3,13% 11,33 ± 1,53 *** 6,33 ± 1,15 *** 5,33 ± 1,53 * 0,00 ± 0,00 23,00 ± 4,33 *** Genotóxica6,25% 10,00 ± 4,36 *** 9,33 ± 7,51 *** 10,00 ± 3,00 *** 0,00 ± 0,00 29,33 ± 5,91 *** Genotóxica12,5% 11,67 ± 2,52 *** 6,33 ± 2,31 *** 7,67 ± 3,06 *** 2,00 ± 2,65 27,67 ± 4,25 *** Genotóxica

M6-I3,13% 0,67 ± 0,58 1,33 ± 2,31 4,33 ± 3,21 0,00 ± 0,00 6,33 ± 2,436,25% 0,00 ± 0,00 1,67 ± 1,53 1,67 ± 2,08 0,00 ± 0,00 3,33 ± 1,4012,5% 0,67 ± 0,58 1,33 ± 1,15 4,67 ± 2,08 0,00 ± 0,00 6,67 ± 2,15

M6-II3,13% 6,67 ± 1,53 * 2,67 ± 1,53 7,33 ± 1,53 *** 0,00 ± 0,00 16,67 ± 3,33 *** Genotóxica6,25% 8,33 ± 3,06 6,00 ± 1,00 *** 5,67 ± 1,53 * 1,00 ± 1,73 21,00 ± 3,25 *** Genotóxica12,5% 4,67 ± 3,06 4,00 ± 1,00 6,00 ± 3,61 0,00 ± 0,00 14,67 ± 3,11 *** Genotóxica

K(+) 5,67 ± 2,52 6,00 ± 2,65 *** 10,33 ± 3,06 *** 0,67 ± 1,15 22,67 ± 4,14 *** Genotóxica

*** Nivel de significancia 0.01 (confiabilidad 99%), para la Prueba de Dunnett.

* Nivel de significancia 0.05 (confiabilidad 95%), para la Prueba de Dunnett.

Fuente: Elaboración propia.

Prueba de Genotoxicidad de Drosophila melanogaster SMART

El método estadístico recomendado en el pro-tocolo para analizar los resultados del test SA-MRT fue propuesto por Frei &Würgler (1988),

posibilita la caracterización de los resultados como positivo, débil-positivo, negativo e in-conclusivo.

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Tabla 4: Resultados del Análisis Estadístico del Potencial Genotóxico mediante Cruce Estándar para SMART

Genotipos y Conc.

Nº de moscas(N)

Manchas por mosca (Nª de manchas) diag. estadísticoa

Total manchas mwhc

(n)MSP

(1-2 céls)b

m = 2MSG (>2 céls)b

m = 5 MG m = 5 TM m = 2

mwh/ flr3K- 20 0,35 (07) 0,00 (00) 0,00 (00) 0,35 (07) 7

M1-I 20 0,95 (19) + 0,00 (00) i 0,05 (01) i 1,00 (20) + 19M1-II 20 0,80 (16) + 0,10 (02) i 0,00 (00) i 0,90 (18) + 17M2-I 20 0,60 (12) i 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,60 (12) i 11M2-lI 20 0,40 (08) i 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,40 (08) i 8M3-I 20 0,45 (09) i 0,05 (01) i 0,05 (01) i 0,55 (11) i 10M3-II 20 0,45 (09) i 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,45 (09) i 9M4-I 20 0,90 (18) + 0,00 (00) i 0,05 (01) i 0,95 (19) + 17M4-II 20 0,70 (14) i 0,10 (02) i 0,00 (00) i 0,80 (16) + 16M5-I 20 0,60 (12) i 0,10 (02) i 0,00 (00) i 0,70 (14) i 13M5-II 20 0,45 (09) i 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,45 (09) i 9M6-I 20 1,20 (24) + 0,00 (00) i 0,00 (00) i 1,20 (24) + 23M6-Il 20 0,85 (17) + 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,85 (17) + 17K+ 20 0,80 (16) + 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,80 (16) + 16

Fuente: Elaboración propia.

Tabla 5: Resultados del Análisis Estadístico del Potencial Genotóxico mediante Cruce HB para SMART

Genotipos y Conc

Nº demoscas

(N)

Manchas por mosca (Nª de manchas) diag. estadísticoa Totalmaschas

mwhc

(n)MSP

(1-2 céls)b m=2MSG

(>2 céls)b m=5MG

m=5 TM

m=2

mwh/ flr3K- 20 0,25 (05) 0,05 (01) 0,00 (00) 0,30 (06) 5

M1-I 20 0,85 (17) + 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,85 (17) + 17M1-II 20 0,75 (15) + 0,00 (00) i 0,05 (01) i 0,80 (16) + 15M2-I 20 0,45 (09) i 0,00 (00) i 0,10 (02) i 0,55 (11) i 9M2-lI 20 0,25 (05) i 0,10 (02) i 0,05 (01) i 0,40 (08) i 7M3-I 20 0,45 (09) i 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,45 (09) i 9M3-II 20 0,85 (17) + 0,10 (02) i 0,05 (01) i 1,00 (20) + 18M4-I 20 0,55 (11) i 0,05 (01) i 0,00 (00) i 0,60 (12) i 12M4-II 20 1,00 (20) + 0,05 (01) i 0,05 (01) i 1,10 (22) + 21M5-I 20 0,70 (14) + 0,00 (00) i 0,00 (00) i 0,70 (14) i 14M5-II 20 0,75 (15) + 0,05 (01) i 0,05 (01) i 0,85 (17) + 16M6-I 20 1,05 (21) + 0,05 (01) i 0,00 (00) i 1,10 (22) + 21M6-Il 20 1,20 (24) + 0,05 (01) i 0,00 (00) i 1,25 (25) + 25K+ 20 0,75 (15) + 0,05 (01) i 0,00 (00) i 0,80 (16) + 16

aDiagnóstico estadístico Frei y Würgler (1988): +, positivo; -, negativo; i, inconclusivo. bIncluso las manchas sizx cConsiderando los clones mwh para las manchas simples mwh y para las manchas gemelas.

m factor de multiplicación a fin de evaluar los resultados significativamente negativos.

Niveles de significancia α = β = 0,05.

Fuente: Elaboración propia.

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6. Conclusiones y recomendacionesEn la prueba con Vicia faba, la aberración pre-dominante fue de cromosomas pegados, esto refleja efectos sumamente tóxicos, general-mente de tipo irreversible llevando a la muerte celular (Turkoglu, 2008). En segundo lugar está la quiebra cromosómica, las sustancias que in-ducen este proceso son conocidas como clastó-genos y su acción en los cromosomas es con-siderada una acción en el ADN (Grant, 1978; Chauhan&Sundararaman, 1990). Finalmente se tiene a los cromosomas rezagados, resulta-do de la falla de los cromosomas al moverse a cualquiera de los polos, adicionalmente frag-mentos acéntricos aparecen como rezagados (Turkoglu, 2008).

Del estudio estadístico con Drosophila mela-nogaster, tenemos que para el Cruce Estándar (ST), 6 muestras salieron genotóxicas y 6 in-conclusivas. Para el cruce de Alta Bioactivación (HB), 7 muestras salieron genotóxicas y 5 in-conclusivas. Los resultados inconclusivos ex-presan que aunque la frecuencia de mutación de las muestras es significativamente mayor respecto a la mutación espontánea, la diferen-cia entre la frecuencia del número de manchas encontrado en las muestras y el número de manchas presentes en el control negativo no fue significativa. Nótese que en ninguna de las muestras analizadas dio resultado negativo (-), es decir no podemos aseverar que alguna de las muestras no es genotóxica.

El mecanismo molecular de daño al ADN no es comprendido claramente, sin embargo varios autores plantean ideas de posibles mecanismos en la formación de aberraciones cromosómicas, a continuación las más aceptadas.

• Los cromosomas rezagados serían el resulta-do de la falla de los cromosomas al moverse a cualquiera de los polos, adicionalmente, fragmentos acéntricos aparecen como reza-gados (Türkoglu, 2008).

• Cromosomas pegados son posiblemente el resultado de la acrecentada contracción

y condensación de cromosomas (Ahmed & Grand, 1972) o por la despolimerización del ADN (Darlington, 1942) y la disolución par-cial de microproteínas (Kaufman, 1958), en todo caso refleja efectos sumamente tóxicos, generalmente de tipo irreversible llevando a la muerte celular.

• En cuanto a la quiebra cromosómica, las sus-tancias que la producen son conocidas como clastógenos y su acción en los cromosomas es considerado una acción en el ADN (Grant, 1978; Chauhan&Sundararaman, 1990).

Después de estas consideraciones, se puede afirmar la presencia de sustancias genotóxicas en la cuenca analizada, en ambas fechas de muestreo, mutágenos de acción directa e in-directa, es decir que los genotóxicos presentes interactúan con el ADN en su forma original y también después de experimentar un proceso de metabolización, clastógenos que inducen a la quiebra cromosómica y aneugénicos que in-tervienen en la fijación de las fibras del huso al cinetocoro y, por ende, el desplazamiento de cromosomas en la anafase. Ocasionando alte-raciones que pueden desencadenar en enfer-medades y cáncer, dependiendo del grado de susceptibilidad del individuo expuesto.

En relación con la ecotoxicidad, la cuenca pre-sentó efectos tóxicos con el bioindicador Allium cepa en 11 de los 12 puntos de muestreo, la única muestra no tóxica fue en el Río Pallina después de la confluencia con río Seco, tomada en el mes de abril, posiblemente por el fenóme-no de autorrecuperación de los ríos.

Analizados los grados de toxicidad y genotoxi-cidad, se puede aseverar que la mayor carga contaminante proviene de la ciudad de El Alto, tanto de las descargas de aguas residuales e industriales como de la mala disposición de re-siduos sólidos.

Los resultados obtenidos en el presente trabajo fuerzan a desarrollar análisis similares en otros cuerpos de agua que actualmente están sujetos a recibir descargas de aguas residuales en todo

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el país, para concientizar a la población sobre los efectos de la contaminación sobre la vida y así obligar a que se tomen medidas más agre-sivas para mejorar las condiciones ambientales.

7. Referencias - Asociación Argentina de Ecotoxicología,

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AUTORES

SUMMARY

RESUMEN

Campos J.5

Franken M.6

"GESTIÓN INTEGRAL DEL RECURSO HÍDRICO, A PARTIR DE LA EVALUACIÓN DE LA HUELLA HÍDRICA EN LA CIUDAD DE LA PAZ, BOLIVIA4"

In response to a growing need for an integral management of water resources, new indicators are being developed and applied as a basis for the design of public policies aimed at increasing resilience, especially in cities, in the face of the enormous challenge of global urbanization. The Water Footprint is an indicator of water management that allows visualizing the use, consumption and pollution of water, identifies deficiencies and prioritizes measures to maintain the supply for various sectors, restore and/or maintain a good quality of water bodies and avoid social conflicts, among others. The methodology developed by the Water Footprint Network, was applied for the first time at the level of cities in the framework of the “Cities Footprint” project, of which one is La Paz, Bolivia. The assessment of the Water Footprint of La Paz aided in identifying the residential sector as the one with greater impact (85% of the total), which highlights the importance of more efficient water use at the household level. With the reduction of the residential Water Footprint, are also reduced the possibilities of water scarcity and reliance on glaciers, which in turn increases the resilience to the current and future impacts of climate change. The management of effluents in all sectors is also fundamental, as they are currently untreated and discharged directly into rivers: the gray Water Footprint of the city represents 98% of the total. The purpose of the study is to propose public policies for integral water management in order to achieve a city that is resilient to climate change and sustainability in the use of water for future generations, starting mainly from the demand-side management. Taking into account that the largest volume of water used by a citizen is used for personal hygiene, measures proposed include incentives for the use of water-saving equipment, which can reduce up to 100% of water used in toilets, showers and faucets of low consumption, changes in the billing of water to large consumers, etc. These measures are discussed and proposed as basis for the development of public policies at the municipal level.456

Como respuesta a una creciente necesidad para una gestión integral del recurso hídrico nuevos indicadores está siendo desarrollados y aplicados como base para el diseño de políticas públicas orientadas al incremento de resiliencia, especialmente en ciudades, ante el enorme reto de la urbanización global. La Huella Hídrica es un indicador de gestión hídrica que permite visualizar el uso, consumo y contaminación de agua, permite identificar deficiencias y priorizar medidas a fin de mantener el abastecimiento de los distintos sectores, restablecer y/o mantener una buena calidad de cuerpos de agua y evitar conflictos sociales. La metodología de evaluación desarrollada por la Water Footprint Network, fue aplicada por primera vez a nivel de ciudades en el marco del Proyecto Huella de Ciudades, una de ellas en La Paz, Bolivia. La evaluación de la Huella Hídrica de La Paz, permitió identificar al sector residencial como el sector con mayor impacto (85% del total); lo cual resalta la importancia de que la ciudadanía haga un uso más eficiente del agua. Con una reducción de la Huella Hídrica residencial, se reducen también las posibilidades de escasez de agua y dependencia de glaciares, es decir, se incrementa la resiliencia a los impactos presentes y futuros del cambio climático. También es fundamental la gestión de efluentes en todos los sectores, que actualmente no son tratados y son descargados directamente a los ríos, la Huella Hídrica Gris de la ciudad representa el 98% del total. El fin del estudio es proponer políticas públicas para la gestión integral del agua a fin de lograr una ciudad resiliente al cambio climático y la sostenibilidad en el uso del agua para las generaciones futuras, a partir principalmente de la gestión de la demanda. Tomando en cuenta que el mayor volumen de agua utilizada por un ciudadano es utilizada para la higiene personal, se proponen medidas como incentivos para el uso de equipos ahorradores que reducen hasta el 100% de agua utilizada en retretes, duchas y grifos de bajo consumo, cambios en la facturación de agua a grandes consumidores, etc. Estas medidas se analizan y proponen como bases para la elaboración de políticas públicas a nivel municipal.

Palabras clave: Huella hídrica. Resiliencia. 4 Gentileza de Servicios Ambientales S.A. para la Revista del IIS.5 Jazmin Campos Zeballos, Servicios Ambientales; jazmin@sasa-bolivia.com6 Margot Franken; mvfranken@gmail.com

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1. IntroducciónEl crecimiento demográfico en la ciudad de La Paz, y en la ciudad contigua de El Alto, ha incre-mentado de manera sustancial la demanda de agua en la cuenca.

Por otro lado, por efecto del cambio climático y el consecuente incremento de la temperatura a nivel mundial,-que es aún mayor en la franja de los Andes7-, la superficie de los glaciares es cada vez menor. En el caso de la ciudad de La Paz el aporte anual de glaciar es del 5 al 12%, aunque en época seca este aporte puede subir hasta 25% (Olmos, 2011 (a))(Soruco, 2012).

Ambas ciudades se abastecen de represas que colectan agua en la cuenca alta de los ríos afluentes del río Choqueyapu y del lago Titica-ca, en menor medida por las aguas del río Kalu-yo (cuenca alta del Choqueyapu8), y de glacia-res de la Cordillera Real.

Para ambas ciudades, mejorar e implementar mejoras en la gestión de agua es vital para en-carar una posible futura escasez de agua.

2. MetodologíaLa cuantificación de la Huella Hídrica (HH) de la ciudad de La Paz, se realizó siguiendo la me-todología del Manual para Evaluación de la HH (Hoekstra, et al., 2011), desarrollado por la Water Footprint Network.

Esta metodología fue aplicada por primera vez a nivel de ciudad. La HH ofrece la posibilidad de visibilizar algunos problemas y priorizar ac-ciones para mantener el abastecimiento de los distintos sectores, restablecer y mantener una buena calidad de los cuerpos de agua.

7 Hoffmann & Requena, 2013.8 Subcuenca no regulada, es decir sin embalse.

3. Objetivo y alcancesEl objetivo de esta evaluación fue sentar las bases para el desarrollo de políticas públicas orientadas a una mejor gestión del agua, a par-tir de un nuevo indicador cuantificable, verifica-ble y fácil de comunicar: la Huella Hídrica.

El alcance de la evaluación abarcó la mancha urbana de la ciudad de La Paz, y las actividades en los sectores residencial, comercial, industrial y público.

4. Resultados de la cuantificaciónLa HH Total de la ciudad de La Paz es 208.489.287m3 para el año 2012, compues-ta por HH Azul9: 3.474.592 m3 y HH Gris10: 204.836.986 m3. El sector Residencial aporta el 85% a la huella total, el sector Industrial el 10% y los sectores Público y Comercial el 5%. La HH Gris representa el 98% del total, lo que evidencia que, la principal problemática del agua en La Paz es la contaminación de cuerpos de agua por efluentes no tratados.

El volumen de HH total de La Paz es aproxima-damente 8 veces más alto que el volumen de agua utilizada11, y 5 veces mayor que el volu-men extraído12.

Figura 1: Fases en la metodología de evaluación de Huella Hídrica

Fuente: Elaboración propia en base a (Hoekstra, et al., 2011).

9 La HH Azul se refiere al volumen de agua que es extraído de la cuenca, se evapora o se incorpora, y no regresa a la misma cueca.

10 La HH Gris, se refiere al volumen de agua que necesita un cuerpo de agua para asimilar una carga contaminante hasta niveles ambientales adecuados.

11 Se refiere al volumen de agua incorporada o evapora, que no regresa a la cuenca.

12 Se refiere al volumen que se extrae de la cuenca, que no necesariamente se incorpora o se evapora.

Establecer objetivos y alcances

Cuantificar la HH

Análisis de Sostenibilidad

de la HH

Formulación de respuestas

de la HH

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Figura 2: Volumen de HH versus 1 litro de agua facturada

Fuente: Elaboración propia en base al resultado de la HH de la ciudad de La Paz.

Análisis de Sostenibilidad

A finales de la época de estiaje -entre octubre y noviembre-, el volumen de agua disponible en la cuenca es mínimo, y es donde existe mayor aporte glaciar.

Tabla 1: Disponibilidad de agua en las subcuencas altas, año 2012 (en Hm3)

Disponibilidad Demanda = Extracción Milluni 19,63 16,61Kaluyo 26,51 3,53Incachaca 8,07 5,19AjuanKhota/ Hampaturi 23,35 14,19Total 77,55 39,53

Fuente: (Proyecto de adaptación al impacto del retroceso acelera-do de glaciares en los Andes tropicales (PRAA), 2012).

Por otro lado, las pérdidas de agua en el siste-ma de producción y distribución de agua pota-ble alcanzan el 39% ((Olmos, 2011 (b)), es de-cir, para cada litro de agua facturada se extraen 1,4 litros de la cuenca (Figura 3).

Figura 3: Pérdidas de agua para 1 litro de agua facturada

Fuente: Elaboración propia en base a (Olmos, 2011 (b).

Aunque estos volúmenes de pérdidas posible-mente regresan a la cuenca, son un factor im-portante a considerar para el abastecimiento futuro de agua y en los costos de operación de la empresa de agua local.

Respecto al Análisis de Sostenibilidad (Figura 4), se observa que la HH Azul no afecta el cau-dal ecológico de los ríos, por lo tanto es soste-nible13.

Para el Análisis de Sostenibilidad de la HH Gris, se utilizaron como punto de partida datos mensuales de caudal a la salida del río Choque-yapu. Como se observa en la Figura 5, la HH Gris de la ciudad excede varias veces el caudal del río Choqueyapu. Requiere 1,5 veces todo el escurrimiento superficial para diluir sus aguas, y cumplir con el estándar mínimo de la Clase D14. La HH gris entre el periodo de abril a di-ciembre no es sostenible.

De implementarse una planta de tratamiento de aguas residuales domésticas, la HH gris seredu-ciría entre 54%15 y 73%16 de la huella actual. En ambos casos, el río Choqueyapu podría diluir la carga contaminante en todos los meses del año, es decir, la HH gris sería sostenible (Figura 6).

Figura 4: Análisis de Sostenibilidad HH Azul

Fuente: Resultados Proyecto Huella de Ciudades – La Paz.

13 La disponibilidad real - considera solo el 20% del volumen de agua disponible, ya que el restante 80% es considerado caudal ecológico (Hoekstra, et al., 2011).

14 Calidad clase D, se refiere a las concentraciones máximas para cuerpos de agua (Estado Plurinacional de Bolivia, 1992)

15 Utilizando el valor de 80 mg/l como concentración máxima en los efluentes industriales (calidad ind).

16 Utilizando el valor de 30 mg/l en el efluente -como concen-tración máxima de DBOS (correspondiente a la Clase D).

Litro

s de A

gua

7,006,005,004,003,002,00

0,00Volúmen de agua Facturada HH Azul + HH Gris

1,00

HH Azul; 0,08

HHGris;7,48

Litro

s

1,5

1

0

0,5

Volumen deextracción

Volumen deagua de entrada

a Planta deTratamiento

Volumen de aguade salida de

Planta deTratamiento

Volumende aguafacturada

Hm3 /m

es

25,00

30,00

20,00

15,00

10,00

5,00

0,00Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicEne

Volumen totaldisponible (Hm3)Disponibilidadreal (Hm3)HH Azul DirectaTotal (Hm3)

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Tabla 2: Uso del agua en el hogar por actividad y potencial de reducción

UsoConsumo Consumo

Posibilidades de reducciónPosibilidades de reducción

Alemania % España % Estimado en % del rubro

Retretes 32 27

Implementación de inodoros de bajo consumo Hasta 40 %Implementación de baños ecológicos sin agua Hasta 100 %Implementación de sistemas al vacío Hasta 80 %Reuso de aguas grises de ducha y lavamanos en los inodoros Hasta 100 %

Uso de agua pluvial en los inodoros Hasta 100 %

Limpieza 5 6Reuso de aguas grises de ducha y lavamanos Hasta 100 %Uso de agua pluvial Hasta 100 %

Riego 3Reuso de aguas grises de ducha y lavamanos Hasta 100 %Uso de agua pluvial Hasta 100 %

Lavado de ropa 13 19,8 Implementación de equipos de bajo consumo Más de 50 %

Higiene personal 38 35,9 Implementación de grifos y duchas de bajo consumo Más de 50 % (algunos grifos pueden ahorrar hasta 90 %)

Lavado de vajilla 7 Implementación de grifos de bajo consumo Hasta 70 %Comer y beber 2 11,4Toda la casa Válvulas de flujo de agua en la tubería de suministro Hasta 50 %

Fuente: Elaboración propia en base a (Umweltbundesamt, 2001) (CEPYME, s.f.) (Abbotsford Mission Water & Sewer Services, 2011).

Figura 5: Análisis de Sostenibilidad HH Gris

Fuente: Proyecto Huella de Ciudades, (SENAMHI – Datos de cau-dal 1990 – 2012, 2012).

Figura 6: Análisis de Sostenibilidad HH Gris con tratamiento

Fuente: Elaboración propia.

5. Resultados, recomendaciones para la gestión integral del recurso hídrico

El volumen de agua que se abstrae de la cuenca depende principalmente de dos factores:

• La demanda real de los sectores de la ciudad, reflejada en el volumen de agua facturada.

• Las pérdidas en el sistema, desde su capta-ción, potabilización y distribución al consu-midor (responsabilidad de la empresa local de agua).

Reducción de la demanda

Para definir medidas de reducción de uso de agua, se deben identificar los usos diferencia-dos por actividades dentro de un hogar y sus porcentajes de uso de agua.

30,00

25,00

20,00

15,00

10,00

Millo

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e m3

35,00

5,00

0,00Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicEne

PTAR (50% efluentesresidenciales)Calidad ind

PTAR (50% efluentesresidenciales)Calidad clase D

Media mensualRío Choqueyapu(m3/mes)

Millo

nes d

e m3

30,0035,00

25,0020,0015,0010,00

5,000,00

Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicEne

HH Gris (m3/año)

Media mensualRío Choqueyapu(m3/mes)

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Si se suma el potencial de reducción de todas las alternativas planteadas, el uso de agua en un hogar podría reducirse hasta en 87%.

Es importante fomentar la importación y adop-ción de equipos y accesorios de bajo consu-mo, concientizar la población sobre sus venta-jas y/o subvencionar su adquisición.

Por otro lado, la promoción de medidas “greenbulding” en el sector de la construcción, -mediante reducción de impuestos a inmue-bles, por ejemplo-, orientadas al ahorro, reuso y reciclaje de agua, como:

• La construcción de inodoros ecológicos sin uso de agua, con la reintegración de los productos con sus nutrientes contenidos en abono17.

• La segregación de flujos a nivel de casa, edi-ficio y/o urbanización, con reuso y reciclaje de aguas grises, para inodoros, limpieza, rie-go.

• Captación de aguas pluviales, para riego. Con la implementación de doble tubería sani-taria, el agua pluvial también se puede usar para inodoros, lavado de ropa, limpieza etc.

En la ciudad de La Paz, en una superficie de te-cho de 100 m2 se puede cosechar aproximada-mente 35 m3 anuales de agua pluvial (cálculos en base a (Boese, 2011)). Se puede incentivar a actividades con intenso uso de agua de riego a cambiar su fuente de agua de riego, a aguas pluviales.

El uso de aguas pluviales y el reciclaje de las aguas grises en el sector residencial necesitan la segregación de flujos dentro de la casa o ur-banización y la implementación de una segun-da tubería sanitaria de distribución. Si el agua captada o reciclada solo se usa en el riego de los jardines, no es imprescindible esa segunda tubería.

17 Se prevé la implementación de 663 baños ecológicos hasta el 2036 que servirán a 3978 habitantes de zonas periurba-nas (Planes Maestro Metropolitanos de Agua Potable y Sa-neamiento de La Paz y El Alto, 2013).

La implementación de un sistema al vacío18. Es-tos sistemas reducen la demanda de agua, la HH azul y la HH gris, y además producen abono para las áreas verdes y energía en forma de biogás.

Una medida importante, es la creación de mo-delos en forma de nuevas urbanizaciones eco-lógicas, con manejo ecológico de todo el sis-tema de aguas. Investigaciones sobre distintos modelos descentralizados de manejo urbano de agua se están realizando en Alemania y China. (Dezentrales Urbanes Infrastruktur-System, s.f.)(Institute for Social-Ecological Research, s.f.)

Reducción de la HH gris

Es importante reducir la contaminación de las aguas servidas antes de que sean descargadas a los ríos. Se puede lograr la reducción de la polución por:

• Reuso y reciclaje de una parte de aguas ser-vidas en ciclo cerrado (reduce también la de-manda de agua).

• Cambiar el alcantarillado a un sistema sepa-rado. En las partes más antiguas de la ciudad se cuenta con alcantarilla mixta. Llevar las aguas pluviales a los ríos. Llevar las aguas servidas a las plantas de tratamiento. Así, se evitan los bypass en las plantas de trata-miento, de las aguas diluidas durante la épo-ca de lluvias y tormentas fuertes.

• Llevar los tubos de alcantarilla directamente a una o varias plantas de purificación. Se re-comienda por lo menos un tratamiento par-cial descentralizado. Por ejemplo, podrían implementarse tanques Imhoff o plantas compactas modernas estacionarias y mó-viles (Zeolitas e Insumos Nacionales, s.f.)(Agua Market, s.f.). Los tanques Imhoff solo realizan un pretratamiento sedimentando los sólidos, su instalación es económica y son de fácil operación y mantenimiento.

18 Alcantarilla al vacío usada en aviones y cruceros; puede ser usada en urbanizaciones nuevas, con producción de biogás y uso de los residuos como abono.

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• Implementación de plantas de purificación con por lo menos una fase mecánica y una fase biológica de tratamiento por lodos acti-vados19.

• Utilizar los lodos que se forman durante el proceso de purificación para fines agrícolas20.

Sensibilización de la Población

• Concientizar a la población sobre los riesgos de algunos ingredientes de las aguas servi-das (usar menos detergente, no botar fár-macos y otros residuos a los inodoros etc.)

• Fomentar el uso de baños ecológicos y el uso de las aguas grises restantes en el riego21.

• Fomentar el reciclaje de las aguas servidas grises para limpieza y uso en inodoros. Im-plementación de flujos segregados a nivel descentralizado.

• Fomentar la creación de urbanizaciones mo-delo incluyendo el tratamiento de las aguas servidas.

Sostenibilidad y posibilidades de introducción de sistemas descentralizados

La siguiente figura muestra que el manejo des-centralizado de aguas a nivel de hogar y urba-nización es más sostenible, no sólo en sentido ecológico sino también en sentido económico.

Conclusiones y validación de la herramienta Huella Hídrica como base para la gestión integral del agua

La metodología de medición de HH se ha apli-cado por primera vez a nivel de ciudades por medio del Proyecto Huella de Ciudades. En este estudio se ha medido especialmente la HH di-recta, en el espacio geográfico de una cuen-ca, para dar pautas a las autoridades locales y nacionales, sobre la gestión de los recursos hídricos orientada a incrementar la resiliencia de la ciudad.

19 No se recomiendan lagunas de estabilización, por la gran superficie necesaria y por su bajo rendimiento.

20 Solo si los contaminantes contenidos están debajo de los límites permisibles.

21 El suelo y las plantas retienen los contaminantes restantes por gran parte, pero no se permite la entrada de tóxicos ni patógenos.

Fueron identificadas áreas de mejora en la ges-tión de la oferta, como los niveles de pérdidas en distribución. Se detectó la insostenibilidad de la HH gris de la ciudad que forma un hots-pot22 en toda la mancha urbana, requiriendo un volumen de agua 2 veces mayor al disponible para asimilar la carga contaminante generado en la ciudad. El sector que contribuye más a la HH total de La Paz es el residencial (más del 90%), por lo que las medidas de reducción de la HH gris deben concentrarse en éste.

Se puede reducir la HH gris a través de imple-mentación de plantas de tratamiento de aguas servidas (preferentemente descentralizadas) y medidas de reciclaje y reuso de agua como:

• Separación del sistema de evacuación entre agua residual y natural,

• Implementación de artefactos ahorradores.• Creación de modelos en zonas periurbanas

y nuevas urbanizaciones incluyendo el tra-tamiento de las aguas residuales en el lugar.

Figura 7: Evaluación de sostenibilidad de tres escenarios de mane-jo de aguas

Fuente: (Hiessl & Toussain, 2002).

Por otro lado, la HH Azul es mínima porque el agua usada retorna a la cuenca baja y, no afec-ta el caudal ecológico de los ríos en la cuenca de La Paz. Esto es importante para el sistema natural de aguas corrientes, pero no dice nada sobre la capacidad de las subcuencas altas de abastecer suficiente agua a la ciudad. 22 Punto crítico (físico y/o temporal) en el cual el volumen de

agua de la cuenca no es suficiente para asimilar la carga contaminante generada.

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10

0,60

0,00Sostenibilidad Economía Sociedad Ecología

Ciclo comunal del aguaIgual que siempre

Ciclo del agua a nivel de hogar

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Para una gestión integral de agua, se debe complementar el estudio de la HH con datos de extracción total de agua por la ciudad. Las fuentes de agua son limitadas y definidas por la disponibilidad de agua en la cuenca y la ofer-ta real resultante. En este caso, la herramienta tradicional de balance entre oferta y extracción de agua, es necesaria para juzgar la situación de abastecimiento actual y futuro de la pobla-ción. Para incrementar la resiliencia de la ciu-dad y hacer una buena gestión de agua se debe identificar problemas críticos a ser atacados, como las pérdidas en distribución y disminución de la demanda a un mínimo.

El consumo de agua per cápita del sector re-sidencial fue en promedio 77 l/habitante/día23. Hasta 12% de este volumen (9 l) proviene de glaciares. Para incrementar la resiliencia de la ciudad, se podría definir la meta de eliminar del consumo de cada ciudadano el aporte glaciar. Para esto, bastaría con reemplazar el principal componente del consumo; duchas e inodoros, por modelos de bajo consumo. La reducción de un porcentaje del volumen de agua que usa cada ciudadano diariamente, puede equivaler al volumen que provee una costosa represa, o a aquel provisto por un conjunto de glaciares en extinción, contribuyendo al proceso de in-cremento de la resiliencia de la ciudad

Se ha demostrado claramente la validez de la nueva herramienta de la HH, aunque no es el único factor que se tiene que tomar en cuenta para una gestión sostenible de los recursos hí-dricos. La HH permite especialmente visualizar y cuantificar los impactos ambientales también en sentido monetario (Figura 3), mostrando las externalidades, el costo que actualmente es absorbido por el medio ambiente. Ambas he-rramientas, las tradicionales y la nueva herra-mienta de la HH son imprescindibles para una buena gestión de los recursos hídricos. Ambas se complementan.

23 Dato para el año 2012.

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RESUMEN

AUTORES

La contaminación del agua por metales pesados ocurre principalmente por la actividad industrial, agrícola o por la disposición final de residuos. Para disminuir la concentración de este tipo de contaminantes en el agua, se utilizan métodos como la precipitación química o la ósmosis inversa. Sin embargo, resultan ser demasiado caros en su operación o mantenimiento. 24

La cáscara de naranja o la cáscara de limón, se encuentran en grandes cantidades en nuestro país, estos materiales pueden ser utilizados porque tienen la propiedad de acumular iones de metales pesados por medio de distintos mecanismos fisicoquímicos. La investigación actual, se centra en utilizar la cáscara del limón para la reducción la concentración del plomo en aguas residuales a niveles establecidos de la ley de medio ambiente 1333 de descargas hídricas. Utilizando el biosorbente cáscara de limón con una dosis de 8 gr se disminuye la concentración de plomo en 0,24 mg/l (prueba 1) y para una dosis de 9 gr se reduce 0,16 mg/l (para la prueba 2), en un tiempo de contacto de 10 minutos para ambas pruebas, partiendo con una solución de plomo de 5mg/l.

Además se observa que la remoción del plomo utilizando la cáscara de limón alcanza un porcentaje de remoción de entre el 95,2 % y 97%.

Palabras clave: limón, plomo.

24 Ing. Civil. Docente Investigador IIS.

Water pollution by heavy metals occurs mainly by industrial, agricultural or waste disposal activity. To decrease the concentration of such contaminants in the water, methods such as chemical precipitation, reverse osmosis is used. However, they are too expensive to operate or maintain. Orange peel or lemon peel, are found in large quantities in our country, these materials can be used because they have the property of accumulating heavy metal ions through various physicochemical mechanisms. Current research focuses on using lemon peel to reduce the concentration of lead in wastewater to levels set by the Environmental Law 1333 of water discharges. Using a dose of 8 g of the biosorbent lemon peel, the lead concentration decreased to 0.24 mg / l from 5 mg/l ( test 1) and a with dose of 9 g of lemon peel the lead concentration decreased to 0.16 mg / l ( test 2 ) in a contact time of 10 minutes for both tests.

Also has been observed that the removal of lead using lemon peel reaches a removal percentage between 95.2 % and 97 %.

Coriza E.24

"ELIMINACIÓN DE PLOMO EN SOLUCIONES SINTÉTICAS EMPLEANDO LA CÁSCARA DEL LIMÓN"

SUMMARY

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1. AntecedentesLa contaminación del agua por metales pesa-dos ocurre principalmente por la actividad in-dustrial, agrícola o por la disposición final de residuos (Arnason and Fletcher, 2003; Ingleza-kis et al., 2003).

El plomo se ha venido usando desde la antigüe-dad y a lo largo de los siglos se han evidenciado sus efectos tóxicos. El hecho de hervir zumo de uva en recipientes de plomo, pudo haber cau-sado el envenenamiento de gran parte de la po-blación y con ello haber contribuido a la caída del Imperio Romano (GRAEME, K.A.; POLLACK, 1998 Ch. V. Jr. Heavy metal toxicity, part II )

Los efectos tóxicos del plomo son actualmen-te bien conocidos y la máxima concentración aceptada, para el agua de bebida está fijada en todos los países del mundo a niveles muy bajos. La Directiva 98/83 de la Unión Europea y la guía de la Organización Mundial de la Salud fijan la concentración máxima de plomo para el agua de consumo en un valor de10µg.l-1. (SUBLET, R. 2003. Selection of an adsorbent for Lead removal from drinking water by a point-of-use tratment device.)

La contaminación antropogénica de plomo es mucho más significativa que la natural. Hamil-ton, un patólogo pionero del control en la ex-posición en las industrias de plomo, detectó ya a principios de los 90 daños en aquéllas perso-nas que ocupaban puestos de trabajo en dichas industrias. A pesar de las recomendaciones de Hamilton, el uso del plomo como aditivo en la gasolina se introdujo en el mercado americano en 1923 (SUBLET, R.). Además, la pintura con bases de plomo para las casas, han sido causa de envenenamiento para muchos niños, estos tipos de pinturas no han sido prohibidas hasta el año 1977.

La exposición a plomo tiene como origen las pilas y baterías, el cemento Pórtland, la masilla, polvo de algunas industrias, tuberías de plomo o las soldaduras de éstas, equipamiento para

las granjas, elementos de joyería y cosméticos, entre otros. Las principales fuentes industriales de plomo incluyen las plantas de fundición, de reciclaje de baterías y las de pinturas para bar-cos y puentes (GRAEME, K.A.; POLLACK, Ch. V. Jr. Heavy metal toxicity, part II 1998).

Se ha comprobado que el plomo es capaz de dar respuesta a una amplia gama de tests biológi-cos y bioquímicos, entre éstos se encuentran: los de inhibición enzimática, mutación, cáncer y defectos de nacimiento. El plomo reacciona o forma complejos con muchas biomoléculas afectando de forma adversa los sistemas repro-ductivo, nervioso, gastrointestinal, inmunológi-co, renal, cardiovascular, del esqueleto y mus-cular, así como en los procesos de desarrollo. Es muy probable que el plomo sea un agente selectivo que continúa actuando e influencian-do en la estructura genética y en la futura evo-lución de la flora y fauna expuesta (JOHNSON, F.M. 1998 The genetic effects of environtmental lead. Mutation Research)

Debido a la acumulación de los metales pesa-dos en la cadena alimenticia y su persistencia en la naturaleza, es necesario eliminar a los metales pesados tóxicos de las aguas residua-les. Para disminuir la concentración de este tipo de contaminantes en el agua, se utilizan méto-dos como la precipitación química, la ósmosis inversa, el intercambio iónico, las membranas de separación y la adsorción (Volesky, 2001; Aksu, 2001; Bayramoglu et al., 2002; Lacour et al., 2001; Yan y Viraraghavan, 2001). Sin embargo, algunos de estos procesos tienen una eficiencia baja y resultan ser demasiado caros en su operación o mantenimiento.

La cáscara de cacahuate, cáscara de soya, cás-cara de naranja, cáscara de limón, mazorcas de maíz, que están disponibles en grandes cantida-des y pueden presentar potenciales altos como sorbentes de bajo costo para el tratamiento de efluentes entre ellos el plomo (Marshall et al., 1999; Wafwoyo et al., 1999; Vaughan et al., 2001). Estos materiales tienen la propiedad de acumular iones de metales pesados por medio

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de distintos mecanismos fisicoquímicos (Chu and Hashim, 2004).

La biosorción es un término que describe la eliminación de metales pesados por la unión pasiva a una biomasa no viva a partir de soluciones acuosas; el mecanismo de remoción no está controlado por el metabolismo. El término bioacumulación refiere al proceso activo por el cual los metales son eliminados por la actividad metabólica de un organismo vivo. (P. Sharma, P. Kumari, M. M. Sirvastava, S. Srivastava, 2007). Los biomateriales utilizados en estos procesos actúan en tiempos cortos de contacto, generan efluentes de alta calidad, con la posibilidad de trabajar en un amplio rango de condiciones.

Existe evidencia que indicaría que el intercambio iónico es el principal mecanismo de captación del metal por la biomasa. Además, se estable-cieron vínculos muy fuertes entre la captación de metales por diferentes tipos de biomasa y las uniones de metales por biopolímeros, ex-traídos a partir de células de organismos vivos (L. Macaskie, A. Dean 2006 en Biosorption of Heavy Metals)

La biomasa suele ser pre-tratada por lavado con ácidos y/o bases, antes de secada y moli-da. El corte y/o pulverización y granulación de la biomasa seca puede dar lugar a partículas estables (G. C. Silva, I. F. Vasconcelos, R. P. de Carvahlo 2009)

En varios países se han establecido mecanismos para regular el problema de la contaminación. En Bolivia, según el REGLAMENTO DE LA LEY DEL MEDIO AMBIENTE N° 1333, Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica, establece el límite permisible para descargas liquidas de 0,6 mg/l en promedio diario para el caso de Plomo.

2. Objetivo Estudiar la descontaminación del Plomo en so-luciones sintéticas usando la cáscara del limón

a niveles establecidos por el reglamento de contaminación hídrica.

Objetivos específicos

• Preparación del Biosorbente de la cáscara del limón.

• Establecer la dosis y tiempo de contacto uti-lizando el Biosorbente en muestras sintéticas a niveles establecidos por el reglamento de contaminación hídrica.

• Determinar la eficiencia del Biosorbente em-pleado.

3. JustificaciónLas tecnologías que se están aplicando actualmente para la eliminación de metales pesados provenientes de efluentes industriales, resulta ser inadecuada, ya que generan problemas secundarios: como los lodos, difíciles de tratar. Debido a que estos metales son clasificados como “sustancias tóxicas”, se requiere un manejo especial y lugares para depositarlos.

La búsqueda de alternativas de tratamiento de aguas residuales basadas en la utilización de Biosorbentes naturales en los procesos de descontaminación de metales pesados, se hace más que necesaria imprescindible teniendo en cuenta las condiciones económicas actuales de nuestro país.

La investigación actual, se centra en tecnologías eficaces de bajo costo económico y no contaminante desde el punto de vista medioambiental.

Materiales y Reactivos

• El Biosorbente cáscara de limón.• Nitrato de Plata para solución de plomo.• Solución de etanol al 5%.• Agua destilada.• Ácido Nítrico (HNO3)

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4. Metodologia Preparación del Biosorbente de la cáscara del Limón.

El Biosorbente utilizado para la investigación fue la cáscara de limón, (Citrus limonum), a la cual se le realizó un pretratamiento:

• Primeramente se realizó cortes pequeños a la cáscara del limón, después se lavaron va-rias veces con una solución de etanol al 5%, para poder eliminar diferentes impurezas.

• Seguidamente se efectuó el secado de la cáscara del limón en una estufa a una tem-peratura de 50 °C durante 24 horas.

• A continuación se realizó el correspondiente molido de la cáscara del limón para poder emplearlo en la investigación.

Fotografía 1: Lavado en etanol de la cáscara del limón.

Preparación de la muestra sintética

Para la preparación de la solución de plomo se realizó lo siguiente:

• Se pesó 0,1599 gr de Nitrato de Plomo en grado reactivo (Pb (NO3)2) y se disolvió en 200 ml de agua destilada.

• A continuación a la anterior preparación se añadió 10 ml de Ácido Nítrico (HNO3) con-centrado y se diluyo en 1000 ml de agua destilada.

Procedimiento

• Se realizaron las pruebas con una concentra-ción inicial de 5 mg/l de solución de plomo, esto debido a limitaciones del equipo em-pleado para el análisis y a un valor de pH inicial de 2,19.

• Se utilizó 500 ml de la solución de plomo, a la cual se añadió 8 gr de cáscara de limón tratada y luego se mezcló completamente con ayuda de una varilla.

• A continuación antes de realizar las medicio-nes, se realizó el filtrado con ayuda de pa-pel filtro cuantitativo, esto para no dañar el equipo de Absorción atómica.

• Posteriormente se determinó la concentra-ción de plomo finales para diferentes tiem-pos de contacto 3, 5, 10,15 y 30 minutos.

• Las concentraciones de plomo se determina-ron utilizando el equipo de Absorción atómica.

Fotografía 2: Absorción Atómica.

Resultados

En la Tabla 1 y Figura 1 se observan los valo-res de concentración de plomo en función de la cantidad de cáscara de limón tratada y el tiem-po de contacto entre el biosorbente y la solu-ción de plomo. Se observa que para un tiempo de contacto de 10 minutos se alcanza una con-centración mínima de 0,24 mg/l y 0,15 mg/l para las pruebas 1 y 2, respectivamente, y es importante mencionar que se observa un valor de concentración constante a partir de los 15 minutos para ambas pruebas.

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Se realizaron también los ensayos como se muestra en la Tabla 2 y Figura 4 con valores de cáscara de limón tratada desde 3 mg/l hasta 6 mg/l, obteniendo como resultado valores mí-nimo 3,58 a 2,18 mg/l de concentración de plo-mo a partir de 5 mg/l concentración de muestra sintética y para un tiempo de contacto de 15 minutos. Podemos observar que ninguno cum-ple con los valores mínimos para descargas li-quidas de plomo de 0,6 mg/l.

Tabla 1: Concentración de Plomo en función del tiempo de contacto

TiempoPrueba 1-8 gr (Cáscara de

Limón procesado)

Prueba 2-9 gr (Cáscara de

Limón procesado)

Limitepermisible para descargas liqui-

das (mg/l)

(min) Concentración de Plomo (mg/l)

Concentración Plomo (mg/l)

Concentración Plomo (mg/lt)

3 0,28 0,18 0,6

5 0,26 0,18 0,6

10 0,24 (pH=2,73) 0,15 (pH=2,92) 0,6

15 0,25 0,16 0,6

30 0,25 0,16 0,6

Fuente: Elaboración propia.

Figura 1: Concentración de Plomo en función del tiempo de contacto

Fuente: Elaboración propia.

En la Figura 2 y 3 se muestra el porcentaje de remoción de plomo en función del tiempo de contacto. Se observa que para 10 minutos de contacto la cáscara de limón preparada elimi-na un 95,2% y 97 % para las pruebas 1 y 2, posteriormente se observa que la remoción es constante a partir de los 15 minutos de contac-to para ambas pruebas.

Figura 2: Remoción del Plomo en función del tiempo de contacto Prueba 1

Fuente: Elaboración propia.

Figura 3: Remoción del Plomo en función del tiempo de contacto Prueba 2

Fuente: Elaboración propia.

0,45

0,3

0,15

0,6

0,28 0,26

0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

0,003 5 10 15 30

Prueba 2 9 gr (Cáscara de Limón procesado)Prueba 1 8 gr (Cáscara de Limón procesado)

Límite permisible para descargas líquidas (mg/l)

Tiempo de contacto (Min)

0,24 0,25 0,25

0,18

0,18

0,15 0,1

6

0,16

Tiempo de contacto (min)

Remoción del plomo prueba 1

0

94,4 94,8 95,2 95 95

0102030405060708090

100

0 5 10 15 20 25 30

Remo

ción d

el plo

mo %

Tiempo de contacto (min)

Remoción del plomo prueba 2

0

96,496,4 97 96,8 96,8

0102030405060708090

100

0 5 10 15 20 25 30

Rem

oció

n de

l plo

mo

%

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Tabla 2: Concentración de Plomo en función del tiempo de contacto

TiempoPrueba 1

3 gr (Cáscara de Limón procesado)

Prueba 24 gr (Cáscara de Limón

procesado)

Prueba 35 gr (Cáscara de

Limón procesado)

Prueba 46 gr (Cáscara de

Limón procesado)

Limite permisible para descargas liquidas(mg/l)

(min) Concentración de Pb (mg/l)

Concentración de Pb (mgr/l)

Concentración de Pb (mg/l)

Concentración de Pb (mgr/l)

Concentración de Pb (mgr/l)

3 3,21 2,95 2,82 2,35 0,6

5 3,59 3,08 2,82 2,44 0,6

10 3,59 3,08 2,82 2,44 0,6

15 3,59 3,08 2,56 2,18 0,6

30 3,59 3,08 2,56 2,18 0,6

Fuente: Elaboración propia.

Figura 4: Concentración de Plomo en función del tiempo de contacto

Fuente: Elaboración propia.

La Tabla 3 y Figura 4 muestra la concentración de plomo en función del tiempo de contacto.

5. ConclusionesUtilizando el biosorbente cáscara de limón con una dosis de 8 gr se disminuye la concentra-ción de plomo en 0,24 mg/l (prueba 1) y para una dosis de 9 gr se reduce 0,16 mg/l (para la prueba 2), en un tiempo de contacto de 10 mi-nutos para ambas pruebas, partiendo con una solución de plomo de 5 mg/l.

Además se observa que la remoción del plomo utilizando la cáscara de limón alcanza un por-centaje de remoción del 95,2 % y 97%.

Por otro lado se observa que se alcanza valores constantes de concentración plomo a partir de los 15 minutos de contacto.

Comparando los resultados obtenidos de con-centración de plomo empleando la cáscara de limón con el límite permisible para descargas liquidas, se puede concluir que se encuentran por debajo del límite permisible.

De lo anterior se señala que se alcanza buenos resultados de remoción de plomo utilizando la cáscara de limón como biosorbente, constitu-yendo de esta manera una alternativa econó-mica y ecológica para la remoción de plomo y la cual puede ser aplicada para el tratamiento de efluentes contaminados con plomo a niveles establecidos por el Reglamento de Contamina-ción Hídrica.

Por otro lado realizando la interpolación de los datos de la Tabla 1 y 2 obtenidos en labora-torio, encontramos la dosis óptima de 7,67 gr de cáscara tratada de limón para un tiempo de contacto de 15 minutos y una concentración de 0,6 mg/l de plomo, que es limite permisible de descargas hídricas.

0

54,5

43,5

32,5

21,5

10,5

3 5 10 15 30

Prueba 2 4 gr (Cáscara de Limón procesado)Prueba 1 3 gr (Cáscara de Limón procesado)

Prueba 4 6 gr (Cáscara de Limón procesado)Prueba 3 5 gr (Cáscara de Limón procesado)

Tiempo de contacto (Min)

3,21

2,95

2,82

2,35

0,6 0,6

3,59

3,08

2,82

2,44

0,6

3,59

3,08

2,56

2,18

0,6

3,59

3,08

2,56

2,18

3,59

3,08

2,82

2,44

0,6

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SUMMARY

AUTORES

RESUMENEl presente trabajo pretende consolidar información realizada de estudios sobre ecotoxicidad en cuerpos de agua en área metropolitana de La Paz y establecer si los mismos están siendo alterados en su composición y sí se están constituyendo en potenciales vehículos de enfermedades ligadas a estas características tóxicas. Solamente se identificaron dos estudios a nivel de recursos hídricos, uno realizado en la zona de Lipari (Área de riego) de la cuenca del río Choqueyapu y otro en la cuenca del río Pallina de la ciudad de El Alto, a lo largo de todo su recorrido (ambos realizados propuestos por el IIS). Si bien las aproximaciones metodológicas y objetivos de ambos estudios son diferenciados, se puede al menos inferir tendencias que alerten sobre los niveles de toxicidad existentes en las aguas de dichas cuencas. En el caso de la cuenca del río Choqueyapu se analizó simplemente ecotoxicidad y las concentraciones de letalidad (CL 50) y de inhibición (CI50), Allium cepa y artemia salina, respectivamente, no presentan niveles de ecotoxicidad aguda, ya que sus valores de Unidades Tóxicas Agudas (Uta) para CL50 y CI 50 son de 0.97 y 0.93, respectivamente, lo que significa que se encuentra por debajo del nivel de agua Levemente Tóxica (Uta = 1,33). Para el caso del río Pallina que recibe aguas de toda la zona industrial de El Alto los estudios fueron referidos a establecer grados de ecotoxicidad. Referente al análisis de toxicidad con el bioindicador Allium cepa, se obtuvo que toda la cuenca presenta diferentes grados de toxicidad, siendo Río Seco el más tóxico, especialmente el punto que está sobre la mancha urbana de la ciudad de El Alto. El efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales “Puchucollo”, también presenta niveles de toxicidad. 25 26 27

Palabras Clave Toxicidad, Ecotoxicidad, bioindicadores.

25 Docente -Investigadora – invitada IIS - UMSA.26 Ingeniero Civil.27 Docente – Investigador IIS_UMSA.

The present paper tries to consolidate information related to studies on ecotoxicity in water bodies of the metropolitan area of La Paz and to establish if this water bodies are being altered in their composition and if these toxic characteristics are being constituted in potential vehicles of diseases. Two studies concerning water resources were only identified, one developed in the Lipari zone (irrigation area) in the Choqueyapu river basin in La Paz city and another one in the Pallina river basin in the El Alto city (both supported by IIS). Although the methodologic approaches and objectives of both studies are differentiated, however it is possible to be at least inferred tendencies that alert on the existing levels of toxicity in waters of these river basins. In the case of the river basin of the Choqueyapu river only was analyzed ecotoxicity and the concentrations of lethality (CL50) and inhibition (CI50), Allium cepa y artemia salina, respectively, do not present levels of acute ecotoxicity, since their values of Acute Toxic Units (Uta) for CL50 and CI 50 are of 0,97 and 0,93, respectively, which means that it is below the Slightly Toxic water level (Uta = 1.33). For the case of the Pallina river that receives waters of all the El Alto industrial zone the studies were referred to establish degrees of ecotoxicity Referring to the analysis of toxicity with the bioindicator Allium cepa, it was obtained that all the river basin presents different degrees of toxicity, being most toxic the “Seco River”, especially the point located in urban area of the El Alto city. The effluent of the “Puchucollo” wastewater plant, also presents toxicity levels.

Elías C.25

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“VALORACIÓN DE GRADOS DE ECOTOXICIDAD EN CUERPOS DE AGUA EN ÁREA METROPOLITANA DE LA PAZ”

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1. IntroducciónLa mayoría de estudios realizados a nivel de la caracterización de la calidad de los cuerpos de agua en las ciudades de La Paz y El Alto (Cuenca del Río La Paz, Cuenca del río Choqueyapu, Cuenca del río Orkojahuira, Cuenca del río Seco, y Cuenca del río Katari) se han concentrado en determinar la composición físico-química y bacteriológica de los mismos.

De todos éstos, los análisis y evaluaciones realizadas hasta la fecha se sabe que las aguas de estos ríos están contaminadas, no sólo con agua residual doméstica sino también con metales pesados, seguramente producto de la actividad industrial y minera en algunas de las zonas que conforman éstas cuencas.

En cuanto a estudios referidos a ecotoxicidad en nuestro medio sólo se realizaron uno sobre la cuenca del río Choqueyapu28 y otro sobre la cuenca del río Pallina29 que son los que apoyan el presente trabajo. A nivel mundial el tema es mucho más investigado ejemplo España30 y México31. Se podría seguir enumerando muchos más estudios ejecutados o que están en ejecución en diferentes países.

2. ObjetivosObjetivo general

Analizar el nivel de toxicidad que presentan las cuencas del río Choqueyapu y del río Pallina en las ciudades de La Paz y de El Alto.

28 Villafuerte Renan, Evaluación de la Ecotoxicidad Aguda de las aguas de riego del río Choqueyapu 2002.

29 Elías Carla, Estudio de ecotoxicidad y genotoxicidad en los recursos hídricos de la cuenca del río Pallina, 2011.

30 Riva y Ribó, Estudio en ríos de la cuenca Mediterránea 2005-2007.

31 Prieto-García, Lechuga, Méndez, Barrano y Callejas Daños tóxicos en tejidos Vegetales 2005.

Objetivos específicos

• Identificar los cuerpos de agua que cuentan con análisis de ecotoxicidad.

• Mostrar las técnicas de detección utilizadas.• Establecer los rangos de toxicidad. • Valorar el nivel de Toxicidad.

3. Marco teóricoEcotoxicología es el estudio de las sustancias contaminantes en relación a su destino en el ambiente y a los efectos tóxicos producidos so-bre los individuos, poblaciones y comunidades biológicas. A partir de este conocimiento, de-finir si existe riesgo sobre los ecosistemas na-turales comparando las concentraciones de los tóxicos en el ambiente con aquellas que produ-cen efectos (Asociación Argentina de Ecotoxico-logía, www.aae.org.ar).

La toxicidad inherente o capacidad de causar algún efecto nocivo sobre un organismo vivo, dependerá del grado de exposición, cantidad que ingrese, de cuánto pase a los distintos compartimientos del ecosistema y de su per-sistencia. Para determinar la toxicidad se reali-zan ensayos con organismos bioindicadores de una especie (uniespecíficos), de varias especies (multiespecíficos) o simulando microecosiste-mas (multitróficos). Los resultados de los ensa-yos se interpretan para definir efectos letales, subletales y crónicos de tales sustancias, y su tendencia a acumularse en tejidos vivos32.

Se ha dividido a la ecotoxicología en dos ramas: La ecotoxicología prospectiva evalúa la toxici-dad de las sustancias antes de su producción y uso. La ecotoxicología retrospectiva se ocupa de confirmar si la sustancia produce daños en el ecosistema33. Esta última es la que se analiza en los estudios.

32 LEVIN, S. A., M. A. HARWELL, J. R. KELLY y K. D. KIMBALL. 1989. Ecotoxicology: problems and approaches. Springer-Verlag, New York.

33 BLAISE, C., N. BERMINGHAM y R. van COILLIE, 1985. The integrated ecotoxicological approach to assessment of eco-toxicity. Water Quality Bull. 10: 1: 3 - 7.

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El concepto de organismo bioindicador obedece a la condición de susceptibilidad, que experi-mente dicho ser biológico, frente a ciertas con-diciones del medio, por lo tanto, los organismos empleados o considerados bajo esta categoría serán aquellas especies que, por su ausencia o presencia, indiquen la abundancia o la existen-cia de un factor crítico determinado o señalen el impacto de un contaminante presente en ese medio.34 Los criterios para seleccionar los orga-nismos de prueba son cumplidos en la práctica por muy pocas especies.

Estos son:

• Alta y constante sensibilidad frente a los tó-xicos: se requiere contar, en consecuencia, con una batería de especies para asegurar esta sensibilidad.

• Alta disponibilidad y abundancia, relacionada con una amplia distribución geográfica y do-minancia en el medio.

• Estabilidad genética y uniformidad de las po-blaciones usadas en el ensayo.

• Uso de organismos autóctonos o representa-tivos del ecosistema que se evalúa.

• Localización dentro de la estructura y funcio-namiento del ecosistema.

• Conocimiento de su biología, hábitos nutri-cionales y fisiología.

• Sencillo mantenimiento y cultivo en condi-ciones de laboratorio.

• Disponibilidad de los ejemplares a lo largo de todo el año.

• Preferencia por especies de importancia re-creacional, comercial o ecológica.

4. Marco prácticoLa metodología de trabajo ha consistido en:

• Recopilación, análisis y evaluación de la in-formación relacionada con el tema.

• Análisis aplicados en cada uno de los estu-dios.

• Diagnóstico de las aguas de la cuenca del río La Paz y del río Pallina.

• Evaluación de resultados.

Bioindicadores utilizados en los estudios analizados34

Tabla 1: Selección de Bioindicadores (muy bueno 4; malo 1)

Criterios para selección Allium cepa Artemia salina

1. Alta y constante sensibilidad frente a los tóxicos 4 3

2. Alta disponibilidad y abundancia 4 3

3. Estabilidad genética y uniformidad de las poblaciones 3 3

4. Uso de organismos autóctonos o representativos. 2 1

5. Localización dentro de la estructura y funcionamiento del ecosistema. 2 1

6. Conocimiento de su biología, hábitos nutricionales y fisiología. 4 3

7. Sencillo mantenimiento y cultivo en condiciones de laboratorio. 4 2

8. Disponibilidad de los ejemplares a lo largo de todo el año. 4 3

9. Preferencia por especies de importancia recreacioanl, comercial o ecológica 3 2

Total 30 - 30 21

Río Pallina Río Choqueyapu

Fuente: Elías, 2011.

34 Martin & Coughtrey, 1982 fide. Chuecas, 1998. WILHM, J. L., 1975. Biological indicators of pollution, en: B. A. WHITTON (Ed.). RiverEcology. BlackwellSci. Publ., Oxford: 725 pp.

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Los estudios realizados en las cuencas del río Choqueyapu y del río Pallina escogieron los bio-indicadores en función de una serie de criterios, que muestra la tabla a continuación. La figura a continuación establece los bioindicadores utili-

zados para cada uno de los estudios. Los ensa-yos realizados en el estudio del río Choqueyapu en algunos casos son coincidentes con el estu-dio del río Pallina.

Áreas de estudio

Los estudios analizados se caracterizan por tener áreas de análisis diferenciadas, por el objetivo que cada uno buscaba. El proyecto de evaluación de ecotoxicidad del río Choqueyapu se concentra en las aguas de uso para el riego, por lo que se ha concentrado en información en un solo punto de la cuenca (ver figura 2); en tanto que la evaluación de toxicidad del río Pallina se concentra en analizar diferentes puntos de control a lo largo de esta cuenca (ver figura 3).

Fuente: Elaboración propia.

Allium cepa

Río Choqueyapu

Río Pallina

Toxicidad: Inhibición del crecimiento radicular

Artemia Salina

Río Choqueyapu

Toxicidad: Conteo sobrevivencia

Figura 1: Esquema de ensayos de ecotoxicidad en cada río

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Fuente: Elías, 2011.

Fuente: Villafuerte, 2002.

Figura 2: Área de riego en la zona de Lipari, en la cuenca del río Choqueyapu

Figura 3: Cuenca del río Pallina

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5. ResultadosCuenca del Río Choqueyapu

La tabla 2 a continuación sintetiza los resultados determinados en el punto de control del río Cho-queyapu con Artemia Salina y Allium Sepa.

Tabla 2: Resumen de resultados de análisis de Ecotoxicidad en aguas de riego del río Choqueyapu35

Muestra Fecha T.agua [ºC] pH OD [mg/l] DBO5 [mg/l] DQO [mg/l] Coli. Fecal [UFC/100ml]

Artemia SalinaCL 50 [%]

Allium SepaCI 50 [%]

1 07-oct-02 21 8,46 4,7 92 318 2,80E+04 96,7498 110,962

2 07-oct-02 20 8,13 2,4 134 396 1,00E+05 91,0345 107,864

3 09-oct-02 19 7,95 4,1 45 174 1,60E+04 103,493 124,433

4 09-oct-02 20 8,13 3,45 56 230 4,40E+04 104,166 106,579

5 14-oct-02 13 8,13 5,9 20 130 2,00E+05 105,093 118,905

6 14-oct-02 15 8,2 5,85 23 134 1,40E+06 101,561 117,397

7 16-oct-02 16 8,15 5,35 48 136 2,10E+06 107,014 92,886

8 16-oct-02 17 8,21 4,75 70 214 3,60E+06 99,8364 104,22

9 28-oct-02 17 8,02 4,45 45 156 4,10E+06 99,2392 109,339

10 28-oct-02 21 7,82 1,1 140 682 7,10E+06 86,839 55,623

Muestra Fecha T.agua [ºC] pH OD [mg/l] DBO5 [mg/l] DQO [mg/l] Coli.Fecal [UFC/100ml]

Artemia SalinaCL 50 [%]

Allium SepaCI 50 [%]

11 30-oct-02 21 8,02 3,85 46 154 4,20E+06 107,853 101,578

12 30-oct-02 22 8,1 4,05 48 162 7,90E+06 107,142 104,883

13 04-nov-02 17 8,38 5,1 38 68 5,00E+05 116,014 103,218

14 04-nov-02 19 7,92 3,5 60 142 6,00E+06 100,667 104,851

15 06-nov-02 19 7,68 3,4 72 150 5,00E+06 103,546 120,368

16 06-nov-02 21 7,73 3,45 80 165 7,00E+06 104,15 Rechazado

17 11-nov-02 19 8,07 4,85 45 68 1,40E+06 102,398 117,295

18 11-nov-02 18 8,08 5,1 48 86 1,40E+06 101,532 Rechazado

19 13-nov-02 23 8,02 2,75 50 120 7,20E+06 111,125 107,184

20 13-nov-02 18 7,95 1,55 135 388 1,20E+07 105,024 91,1235

Fuente: Villafuerte R. (2003).

35 Detalle de análisis y estudio estadístico ver en Villafuerte R. (2003)

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La tabla 3 establece los resultados de ecotoxici-dad en el río Pallina con el indicador allium cepa.

6. ConclusionesCuenca del Río Choqueyapu

Los porcentajes promedio de Concentración letal así como de Inhibición son superiores al 100% (CL50=102.86% y CI50=107.43%), lo que significa que la muestras analizadas sin di-luciones no logran causar la muerte y la inhi-bición de crecimiento de la mitad de la pobla-ción de los organismos expuestos. Por tanto la concentración máxima que alcanza el agua del río en ese punto (Lipari) no presenta un valor ecotóxico agudo estrictamente.

El grado de toxicidad en promedio, en términos de Unidad Tóxica Aguda (UTa) para CL50 y CI50 significa 0,97 y 0,93, debajo del valor de 1,33, que clasifica al agua como levemente tóxica.

Cuenca del Río Pallina

Punto de muestreo M1

Situado sobre el río Seco en inmediaciones del Puente Bolivia en la ciudad de El Alto. En la eva-

luación de ecotoxicidad con Allium cepa, este punto obtiene los mayores valores de UTa, 11 en abril y 8,69 en agosto, esto lleva a conside-rar que es el sector de la cuenca que presenta mayor grado de toxicidad, debido a las descar-gas de aguas residuales industriales y domésti-cas que se sabe son tóxicas (Smaca-Kiclt et al., 1995; White y Rasmussen, 1998).

Punto de muestreo M2

Efluente de la planta de Puchucollo, esta mues-tra fue tomada para evaluar la calidad del efluente descargado sobre el río Seco. Para la evaluación de Ecotoxicidad los valores obteni-dos en la UTa fueron 2,28 en abril y 6,79 en agosto, catalogando a este punto como “tóxico” y “muy tóxico”. Se puede concluir inicialmente que las aguas residuales que recibe la Planta de Puchukollo al ser altamente tóxicas, no posibi-litaría su degradación a través del sistema de tratamiento por lagunas de estabilización.

Punto de muestreo M3

El lugar de muestreo está ubicado sobre el río Seco a 1,4 Km después del vertido del efluen-te de la Planta de Tratamiento de Aguas Resi-duales Puchucollo. La calidad Ecotoxicológica en

Cuenca del Río Pallina

Tabla 3: CI50%, Uta y Clasificación de grados de Toxicidad con Allium Cepa (fuente Elías C. 2011)

Muestra CI50% UTa ClasificaciónM1-I 9,09 11,00 Muy tóxicaM1-II 11,51 8,69 Muy tóxicaM2-I 43,82 2,28 TóxicaM2-II 14,73 6,79 Muy tóxicaM3-I 79,29 1,26 Levemente tóxicaM3-II 28,36 3,53 TóxicaM4-I 66,80 1,50 Moderadamente tóxicaM4-II 27,49 3,64 TóxicaM5-I i 0,00 No tóxicaM5-II 110,69 0,90 Levemente tóxicaM6-I 118,53 0,84 Levemente tóxicaM6-II 61,08 1,64 Moderadamente tóxica

Fuente: Elías, 2011.

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este punto varía de “levemente tóxica” en abril a “tóxica” en agosto, con valores de UTa de 1,26 y 3,53, respectivamente. Esta reducción en el ni-vel de toxicidad entre épocas de muestreo puede deberse al efecto de dilución. Y por otra parte, la reducción de toxicidad respecto a la de aguas arriba, puede relacionarse a la capacidad que tie-nen los cuerpos de agua de autorrecuperarse.

Punto de muestreo M4

El lugar de muestreo está sobre el río Pallina, antes de la confluencia con el río Seco en el municipio de Viacha. En la evaluación de Eco-toxicidad se obtuvo valores de 1,50 en abril y 3,64 en agosto en Unidades de toxicidad aguda UTa, esto clasifica a las aguas como “moderada-mente tóxicas” y “tóxicas”. La toxicidad hallada se debe a las descargas de aguas residuales domésticas e industriales cuyos componentes actúan sobre las proteínas que regula el ciclo celular (Diana et al, 2000).

Punto de muestreo M5

El punto de muestreo está ubicado sobre el río Pallina a 0,73 Km después de la confluencia con el Río Seco. En la evaluación Ecotoxicológica esta muestra fue la única que no presentó to-xicidad, pero sólo en el primer muestreo, abril. En agosto la UTa tuvo un valor de 0,90, catalo-gando a esta muestra como “levemente tóxica”.

Punto de muestreo M6

Las muestras M6, fueron recolectadas del río Pallina en inmediaciones de Puente Pallina en el municipio de Laja. En la evaluación Ecotoxi-cológica los valores obtenidos para UTa fueron 0,84 para abril y 1,64 para agosto, clasificando a este punto como “levemente tóxico” y “mode-radamente tóxico”, respectivamente.

En general al recurso hídrico de la cuenca del río Pallina se lo puede catalogar con un grado importante de toxicidad, siendo necesario ac-ciones que controlen y reduzcan la presencia

de elementos causantes de este problema y por tanto un nivel de control mayor relacionado con las descargas industriales y domésticas tanto sobre el sistema de alcantarillado sanitario, como sobre los cuerpos de agua.

Conclusión general en torno a ambas cuencas

Se puede inferir que los niveles de toxicidad son diferentes en la cuenca del río Choqueya-pu y en la cuenca del río Pallina, observándose que en la primera de ellas, en el punto de con-trol (Lipari), presenta niveles por debajo de los denominados levemente tóxicos, siendo con-trastante con lo que pasa en el río Pallina que en general presenta grados de toxicidad mayor (toxico y muy tóxico).

Los resultados llaman a la necesidad de nor-malizar sistemas de control de ecotoxicidad en los cuerpos de agua de manera rutinaria, como una medida preventiva que permita establecer los niveles de riesgo que pueden significar el uso y consumo de esta agua.

7. Bibliografía - Asociación Argentina de Ecotoxicología,

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AUTORES

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RESUMEN

Espinoza G.36

Carvajal G.37

“DETERMINACIÓN DE ARSÉNICO EN AGUAS SUBTERRÁNEAS SUB CUENCA TITICACA (época seca)” (parte I)

In several Latin American countries (Argentina, Chile, Mexico, El Salvador, Nicaragua, Peru and Bolivia), at least four million people drink water permanently with arsenic levels that endanger their health to such an extent that some countries have become a public health problem. This presence to natural geological factors (Mexico, Argentina, Chile, Peru, Nicaragua), anthropogenic activities, including mining and refining of metals smelting (Chile, Bolivia and Peru), is in electrolytic metal production processes high quality cadmium and zinc (Brazil) and to a lesser extent in agriculture in the use of organic arsenical pesticides (Mexico).The presence of arsenic in surface and groundwater in Latin America is natural and is associated with Tertiary and Quaternary volcanism in the Andes. It comes from the dissolution of minerals, erosion and disintegration of rocks and atmospheric deposition (aerosols). In water can be found in its trivalent and pentavalent forms. In drinking water, arsenic is usually found in the arsenate form and can be easily absorbed in the gastrointestinal tract at a rate between 40 and 100%. Ingested inorganic arsenic is absorbed by the tissue and then gradually eliminated in the urine by methylation through the kidneys. When the intake is greater than excretion tends to accumulate on the hair and nails. From the results obtained in this study evidenced that none of the 27 tested sources exceeds the maximum value allowed by regulation of arsenic 50 µg / L; however the presence of Total Arsenic in water samples from 9 populations of this region whether they are in the order of 45 µg / L which draws attention and may be cumulative if consumption as drinking water is continuous because it would involve health problems and requires a control.3637

En varios países de América Latina (Argentina, Chile, México, El Salvador, Nicaragua, Perú y Bolivia), por lo menos cuatro millones de personas beben en forma permanente agua con niveles de arsénico, que ponen en riesgo su salud en tal magnitud que en algunos países se ha convertido en un problema de salud pública. Esta presencia se debe a factores naturales de origen geológico (México, Argentina, Chile, Perú, Nicaragua), actividades antropogénicas que involucran la explotación minera y refinación de metales por fundición (Chile, Bolivia y Perú), en procesos electrolíticos de producción de metales de alta calidad como cadmio y zinc (Brasil) y en menor proporción en la agricultura en el empleo de plaguicidas arsenicales orgánicos (México). La presencia de arsénico en aguas superficiales y subterráneas de América Latina es natural y está asociada al vulcanismo terciario y cuaternario desarrollado en la Cordillera de Los Andes. Proviene de la disolución de minerales, la erosión y desintegración de rocas y por deposición atmosférica (aerosoles). En el agua puede encontrarse en su forma trivalente y pentavalente. En el agua de bebida, por lo general el arsénico se encuentra en la forma de arseniato y puede ser absorbido con facilidad en el tracto gastrointestinal en una proporción entre 40 y 100 %.El arsénico inorgánico ingerido es absorbido por los tejidos y luego eliminado en la orina progresivamente por metilación a través de los riñones. Cuando la ingestión es mayor que la excreción, tiende a acumularse en el cabello y en las uñas. De los resultados obtenidos en este estudio se evidencia que ninguna de las 27 fuentes analizadas supera el valor máximo permitido por norma del arsénico 50 µg/L; sin embargo la presencia de Arsénico total en muestras de agua de 9 poblaciones de esta región, si se encuentran por el orden de 45 µg/L lo cual llama la atención y puede resultar acumulativo si el consumo como agua de bebida es continuo ya que ocasionaría problemas a la salud y requiere un determinado control.

Palabras Clave: Concentración de Arsénico, Hiperpigmentación, límites permisibles.

36 Docente Investigadora del IIS37 Docente Investigador IIS

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1. IntroducciónEn varios países de América Latina como Argentina, Chile, El Salvador, Nicaragua, México, Perú y Bolivia por lo menos cuatro millones de personas beben permanentemente agua con niveles de arsénico que ponen en riesgo su salud. Las concentraciones de arsénico en el agua, sobre todo en el agua subterránea, presentan niveles que llegan en algunos casos hasta 1 mg/L. En otras regiones del mundo como India, Bangladesh, China y Taiwán el problema es aún mayor.

La idea básica es la de hacer conocer lo que sucede en América Latina el problema ambiental y de salud pública, el cual se necesita atender para minimizar sus efectos y disminuir el arsenicismo en las zonas afectadas. Constituye una recopilación bibliográfica de la presencia de arsénico en el agua de bebida y sus efectos en la salud de las personas expuestas.

Debido al aumento progresivo del consumo de agua potable por las poblaciones rurales en Bolivia, se han propuesto planes y programas que están progresando lentamente en los municipios y no ha llegado a dar resultados en el tiempo previsto, debido a la falta de apoyo técnico y financiero para la construcción de infraestructura básica y gestión sostenible de las mismas en las comunidades rurales.

Los estudios realizados en el Norte del Altiplano son considerados de primera aproxi-mación y con el propósito de un aprovecha-miento sostenible, sería necesario realizar estudios complementarios de perforaciones de pozos, con pruebas hidráulicas para una evaluación del potencial hídrico subterráneo, con toma de muestras para determinar la calidad química y bacteriológica de las aguas.

2. ObjetivosObjetivo general

Realizar el análisis de Arsénico en muestras de aguas subterráneas provenientes de la sub cuenca Titicaca.

Objetivos específicos

• Conocer áreas donde existe la presencia de arsénico.

• Dar a conocer los efectos que ocasiona a la salud.

• Realizar el estudio de la presencia de Arséni-co en aguas subterráneas en la sub cuenca Titicaca (época seca).

3. Marco teóricoLa presencia natural de arsénico en aguas su-perficiales y subterráneas proviene de la diso-lución de minerales, la erosión y desintegra-ción de rocas y por deposición atmosférica. Con mayor frecuencia en el agua superficial predominan las formas oxidadas y en el agua subterránea sobre todo, en la más profunda, las formas reducidas.

En América Latina la presencia de arsénico está asociada al volcanismo terciario y cua-ternario desarrollado en la Cordillera de Los Andes, proceso que aún continúa y que se muestra en flujos de lava, géiseres, fumaro-las, aguas termales y fenómenos geotérmicos relacionados con el volcanismo circumpacífi-co. Este volcanismo también ejerce influen-cia en algunas características de estas aguas como son pH alto, alcalinidad variable, baja dureza, moderada salinidad y presencia de boro flúor, sílice y vanadio.

Las principales rutas de exposición de las per-sonas al arsénico son la ingesta e inhalación.

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Este elemento es acumulable en el organismo pro exposición crónica y a ciertas concentra-ciones ocasiona afecciones como alteraciones de la piel con efectos secundarios en el sistema nervioso, irritación de los órganos del aparato respiratorio, gastrointestinal y hematopoyéti-co y acumulación en los huesos, músculos y piel. La evidencia epidemiológica de personas con ingestión prolongada de arsénico inorgá-nico, vía agua de bebida, es la hiperqueratosis palmo-plantar, cuya manifestación principal es la pigmentación de la piel y callosidades locali-zadas en las palmas de las manos y pies.

Resultados con animales de laboratorio indican que el arsénico inorgánico trivalente es más

tóxico que el pentavalente debido a que los compuestos pentavalentes tienen menor efecto en actividades enzimáticas, pero “in vivo” estos pueden reducirse a compuestos trivalentes.

La toxicidad del arsénico depende del estado de oxidación, estructura química y solubilidad en el medio biológico. La escala de toxicidad del arsénico decrece en el siguiente orden: arsina > As+3 inorgánico > As+3 orgánico >As+5 inorgánico > As+5 orgánico > compuestos arsenicales y arsénico elemental. La toxicidad del As+3 es 10 veces mayor que la del As+5 y la dosis letal para adultos es de 1 -4 mg As/Kg.

Figura 1: Ubicación del área de estudio

Fuente: Google earth.

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4. Marco prácticoSe analizaron un total de 27 muestras de agua de pozo (por los meses junio-julio 2014) las cuales corresponden a tres zonas de las regio-nes de Laja, Pucarani, Batallas y Huarina deno-minadas zona Norte (5 muestras), zona Central (13 muestras) y zona sur (9 muestras).

Para la determinación de Arsénico en aguas subterráneas, emplea el método instrumental (espectrofotómetro de Absorción Atómica hor-no de grafito).

Se siguió el siguiente procedimiento:

• Una vez definido el universo de estudio se conocerá el número de muestras a tomar

• El muestreo debe efectuarse en dos épocas del año, (seca y de lluvias)

• Toma de muestras de agua superficial, las muestras de agua deben ser filtradas y pre-

servadas en medio de ácido nítrico con un alto porcentaje de pureza (99 %).

• Todo el material de vidrio deberá estar en-juagado con agua ultra pura.

• Se deberá contar con soluciones patrón o patrones adecuados para el análisis de Ar-sénico.

• Luego se efectuaran las lecturas empleando el equipo de Absorción Atómica (Horno de grafito).

5. ResultadosLos resultados obtenidos por la presencia de Arsénico total en muestras de agua subterrá-nea fue la siguiente:

Zona Norte, que comprende las poblaciones de Villa Vilaque, Santa Ana, Patamanta I, Pata-manta II y Chuñavi, todas las muestras anali-zadas presentan concentraciones por debajo de la Norma Boliviana NB512 (< a 50 µg/L) (ver Tabla 1).

Tabla 1: Resultados de Arsénico en muestras de agua subterránea (Zona Norte)

Zona norte

ValoresLímite Norma

BolivianaNB-512

Nombre de la comunidad Villa Vilaque Santa Ana Patamanta Patamanta Chuñavi

Código punto de muestreo VV-OT SA-OT PAT-OT1 PAT-OT2 CHU-OT

Código de la muestra Lab. IIS N° 412 N° 413 N° 414 N° 415 N° 416

N° Parámetro analizado Método Unidades Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado

Análisis físico

1 Arsénico total Horno de Grafito µg As(t)/l < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 50

Fuente: Elaboración propia.

Zona Central, que comprende las poblaciones de Chipamaya, Pampacallo, Chaucha, Pucarani, Antapata Alta, Cota, Ancocagua, Chacalleta, Mucuña, Cachuma, Querarani, Liquiñoso, Coani de un total de trece muestras analizadas, dos son las que presentan presencia de Arsénico representa-tivo (Chacalleta y Mucuña), acercándose al valor de la NB512 de 50 µg/L. Estos resultados llaman la atención ya que un consumo continuo de estas aguas ocasionaría problemas a la salud. (Ver tablas 2 y 3).

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Tabla 2: Resultados de Arsénico en muestras de agua subterránea (Zona Central)

Zona centro

ValoresLímite Norma

BolivianaNB-512

Chipamaya Pampacallo Chaucha Pucarani Antapata Alta Cota Cota Ancocagua

CHIP-OT PC-OT CHAU-OT PUCA-OT AA-OT CC-OT ANCO-OT

N° 417 N° 422 N° 423 N° 424 N° 425 N° 426 N° 427

N° Parámetro analizado Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado

Análisis físico

1 Arsénico total < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 50

Fuente: Elaboración propia.

Tabla 3: Resultados de Arsénico en muestras de agua subterránea (Zona Central)

Zona centro

ValoresLímite Norma

BolivianaNB-512

Nombre de la comunidad Chacalleta Mucuña Cachuma Querarani Liquiñoso Coani

Código punto de muestreo CHAC-OT MUC-OT CACH-OT QUE-OT LIQ-OT COA-OT

Código de la muestra Lab. IIS N° 431 N° 432 N° 433 N° 434 N° 435 N° 436

N° Parámetro analizado Método Unidades Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado

Análisis físico

1 Arsénico total Horno de Grafito µg As(t)/l 47,48 48,53 < 10 27,24 < 10 < 10 50

Fuente: Elaboración propia.

Zona Sur, que comprende nueve poblaciones de: Caleria, Quiripujo, Asunción, Catavi, Lacaya Pueblo, Achachicala, Lucurmata, Lillimani, Cho-jasivi y Chiluyo. Existen cinco muestras de las poblaciones de Quiripujo, Lacaya Pueblo, Acha-chicala, Lucurmata y Lillimani que presentan

concentraciones de Arsénico cercanas al valor de la NB512 lo cual llama la atención ya que este elemento es acumulativo cuando se bebe continuamente y puede ocasionar problemas a la salud. (Ver tablas 4 y 5)

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Tabla 4: Resultados de Arsénico en muestras de agua subterránea (Zona Sur)

Zona sur

ValoresLímite Norma

BolivianaNB-512

Nombre de la comunidad Caleria Quiripujo Asunción Catavi Lacaya Pueblo Achachicala

Código punto de muestreo CAL-OT QUI-OT AC-OT LACA-OT ACHA-OT

Código de la muestra Lab. IIS N° 437 N° 438 N° 439 N° 440 N° 449

N° Parámetro analizado Método Unidades Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado

Análisis físico

1 Arsénico total Horno de Grafito µg As(t)/l < 10 45,53 < 10 46,23 45,06 50

Fuente: Elaboración propia.

Tabla 5: Resultados de Arsénico en muestras de agua subterránea (Zona Sur)

Zona sur

ValoresLímite Norma

BolivianaNB-512

Nombre de la comunidad Lucurmata Lillimani Chojasivi Chiluyo

Código punto de muestreo LUCUR-OT LILL-OT CHOJA-OT CHIL-OT

Código de la muestra Lab. IIS N° 450 N° 451 N° 452 N° 453

N° Parámetro analizado Método Unidades Resultado Resultado Resultado Resultado

Análisis físico

1 Arsénico total Horno de Grafito µg As(t)/l 46,78 45,91 11,01 10,70 50

Fuente: Elaboración propia.

6. Conclusiones• La población más afectada es la que se en-

cuentra dispersa en el área rural, la cual con-sume agua sin ningún tratamiento y desco-noce el riesgo al que está expuesta. Para esta población se requiere que las autoridades de salud, ambiente y de saneamiento planifi-quen los servicios de aprovisionamiento de agua y entre otras actividades promuevan e intervengan en la ejecución de programas de prevención y control de riesgos del consumo

del agua de bebida con niveles de arsénico superiores a los recomendados.

• La ingestión crónica de arsénico en el agua de bebida genera lesiones en la piel como la hiperpigmentación y la hiperqueratosis pal-mo plantar; desórdenes del sistema nervio-so, diabetes mellitus; anemia; alteraciones del hígado; enfermedades vasculares perifé-ricas consistentes en infartos de miocardio y engrosamiento arterial; cáncer de piel, pul-món y vejiga.

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• Los niños más sensibles que los adultos a la toxicidad por el arsénico y son los más afectados por esta enfermedad y víctimas de la pobreza (por problemas de desnutrición y precario saneamiento en las zonas rurales y pobres).

• De los resultados obtenidos en este estudio se evidencia la presencia de Arsénico total en muestras de agua de 9 poblaciones de esta región, si bien no sobrepasan los 50 µg/L pero si se encuentran por el orden de 45 µg/L lo cual llama la atención y puede re-sultar acumulativo si el consumo como agua de bebida es continuo ya que ocasionaría problemas a la salud.

• Se debe investigar los efectos del arsénico en la salud de las poblaciones expuestas a bajas concentraciones en agua y en otras vías de exposición.

• Se recomienda desarrollar una capacidad analítica confiable y consistente para que se pueda lograr la comparabilidad de los re-sultados de los estudios desarrollados en el campo y laboratorio, contar con métodos y procedimientos analíticos estándares y vali-dados con muestras de referencia que per-mitan asegurar la calidad de los resultados obtenidos.

7. Bibliografía - (1) M.L. Castro de Esparza; Presencia de

arsénico en el agua de bebida en América Latina y su efecto en la salud pública. (2) Valcarcel M.; Principios de Química Analítica, Barcelona – España, 2005.

- (3) Científicos sobre el Arsénico; La toxicidad del arsénico, 2011.

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AUTORES

SUMMARY

RESUMEN

El flúor es un componente normal en las muestras de agua natural. Es un elemento esencial para la nutrición del hombre. Su presencia en el agua de consumo a concentraciones adecuadas (0,8 a 1,2 mg/l) combate la formación de caries dental, principalmente en los niños. (OPS-CEPIS, 2005). Sin embargo, si la concentración de flúor en el agua es alta, podría generar manchas en los dientes (“fluorosis dental”) y dañar la estructura ósea.38

En el presente proyecto de investigación se uso el método de un filtro de flujo ascendente para la reducción del flúor utilizando ladrillo como material de adsorción en el agua, en muestras sintéticas hasta niveles establecidos por la Norma Boliviana NB-512.

Los niveles de remoción de flúor se alcanzan en el mejor de los casos para tiempos de retención superiores a 4,0 hrs, siendo que a las 5 hrs la eficiencia llega a 86%, para un medio filtrante de ladrillo de 0,6 m de altura y carbón de coco con una altura soporte de 0,05 m.

Palabras Clave Flúor. Medio filtrante.

38 Ingeniero Civil – Docente Investigador IIS.

Fluoride is a normal constituent in natural water samples andis essential for human nutrition. The appropriate fluoride concentrations in drink water arebetween 0.8 to 1.2 mg /l; fights the formation of dental caries, especially in children (OPS-CEPIS, 2005). However, if the concentration of fluoride in the water is high, it could cause stains on teeth (“dental fluorosis”) and damage the bone structure.

This research use the filter upstream method to reduce fluoride using brick as adsorption material in the water in synthetic samples to levels established by the Bolivian Standard NB-512.

The removal of fluoride levels are achieved in the best case for retention times exceeding 4.0 hrs; at 5 hrs the efficiency reaches 86%, for a brick and coconut charcoal filter of 0.6m height and support layer of 0.05 m.

Coriza E.38

"ELIMINACIÓN DE FLÚOR EN SOLUCIONES SINTÉTICAS EMPLEANDO UN FILTRO CASERO"

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1. AntecedentesEl flúor es un componente normal en las mues-tras de agua naturales. Su concentración, varía significativamente dependiendo de la fuente de agua. Aunque las fuentes geológicas y artifi-ciales contribuyen a la presencia de flúor en el agua, la contribución principal viene de recur-sos geológicos.

Es un elemento esencial para la nutrición del hombre. Su presencia en el agua de consumo a concentraciones adecuadas (0,8 a 1,2 mg/l) combate la formación de caries dental, princi-palmente en los niños. (OPS-CEPIS, 2005).

Fotografía 1: Consecuencias del exceso de flúor en los dientes. Fuente: Periódico La Patria

Sin embargo, si la concentración de fluoruro en el agua es alta, podría generar manchas en los dientes (“fluorosis dental”) y dañar la estructu-ra ósea, puede originar serios daños a la salud, tales como fragilidad de los huesos, e incluso rigidez total y deformación ósea (PNUD, 1990).

En Bolivia según estudios realizados por la ONG Incade en las zonas rurales de Santa Cruz de la Sierra, el agua que es distribuida por la coope-rativa local tiene exceso de flúor, el cual causa fluorosis en la mayoría de los niños y también se han reportado varios casos de osteoporosis en los adultos.

Por otro lado, en el distrito de Anuradhapura, Sri Lanka, el año de 1994 se llevó a cabo un estudio de campo para remoción de flúor con filtros caseros de intercambio iónico - adsorción de bajo costo. (OPS, 2005- Guía para el mejo-ramiento de la calidad del agua a nivel casero) .

La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra so-bre la superficie de otra fase (generalmente só-lida). Por ello se considera como un fenómeno subsuperficial. La sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama “adsorba-to” y la fase adsorbente se llama “adsorbente”. (Appelo and Postma, 1993).

En el presente proyecto de investigación se uti-lizará este método a través de un filtro de flujo ascendente para la reducción del Flúor, utili-zando ladrillo como material de adsorción en el agua, en muestras sintéticas hasta niveles establecidos por la Norma Boliviana NB-512.

2. Objetivo Estudiar la remoción de Flúor en soluciones sin-téticas usando un Filtro Casero y removerlo a niveles establecidos por la Norma de Agua Po-table NB 512.

Objetivos específicos

• Preparación del filtro casero.• Establecer el tiempo de retención. • Determinar la eficiencia del filtro.

3. JustificaciónLa búsqueda de alternativas de tratamiento de aguas basadas en la utilización de filtros ca-seros en los procesos de remoción de flúor, se hace más que necesaria teniendo en cuenta las condiciones económicas actuales de nuestro país.

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Materiales y Reactivos

• Arcilla (ladrillo reciclado de construcciones, tamaño de 16 a 18 mm).

• Carbón de Coco.• Gravilla (10 a 20 mm).• Vidrio templado 200 mm x 200 mm.• Tubo de PVC 20 mm. • Solución sintética Cloruro de Sodio.• Placa perforada de vidrio templado (10 mm

de diámetro).• Agua des ionizada.• Recipiente de plástico de 40 lt. de capacidad.

4. Metodologia Se realizaron las pruebas para una concentra-ción inicial de 4 mg/l de Flúor.

Para las pruebas se utilizaron 30 lt de agua con una concentración de 4 mg/l de flúor, para lo cual se utilizó 600 ml de la solución de Flúor de la concentración de 200 mg/l preparada anterior-mente, al cual se añadió 30 lt de agua des ioni-zada, luego se mezcló completamente con ayuda de una varilla, por un espacio de un minuto.

Posteriormente se preparó el medio filtrante con ladrillo reutilizado de las construcciones, de arcilla cocida rica en hierro con un tamaño de grano entre 16 y 8 mm y un espesor de lecho de 50 a 60 cm, para realizar las pruebas.

Sobre la arcilla se coloca una capa de 5 cm de espesor de carbón coco, para remoción de olo-res y color.

Encima de ésta una tercera capa de 5 cm de gravilla de río con tamaño de grano entre 1 a 2 cm con el fin de mantener el lecho en su lugar.

Las pruebas en el laboratorio se efectuaron para tiempos de retención y caudales diferen-tes. Asimismo se realizaron las pruebas con di-ferentes alturas de medio filtrante de arcilla.

Además se efectuaron combinaciones con la utilización de arcilla solamente y arcilla más

carbón de coco para experimentar la remoción de flúor al realizar las combinaciones.

5. ResultadosEn la Tabla 1 y Figura 1 se observan los resul-tados de concentración de Flúor en función de tiempo de retención. Se establece que a partir de una concentración inicial de 4 mg/l de flúor y un caudal constante de 0,33 ml/seg, se ob-tuvo después de la filtración una concentración de 1,67 mg/l para un tiempo de retención de 23:30 horas, comparando con la Norma Boli-viana NB 512 se verifica que no cumple con la misma que es de 1,5 mg/l de Flúor.

Tabla 1: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

Muestra Tiempo de Retención (Horas)

Concentración de Flúor al Final del Tratamiento (mg/l)

M-1 22:30:00 1,86

M-2 23:30:00 1,67

M-3 49:00:00 1,77

Fuente: Elaboración propia.

Para un Q =20 ml/60s=0,33 ml/s (Caudal Cons-tante); Concentración inicial = 4 mgl/l (Muestra Sintética); H = Altura del medio filtrante ladrillo =50 cm

Figura 1: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

Fuente: Elaboración propia.

La tabla 2 y figura 2, muestra que partiendo de una concentración de 4 mg/l de flúor con

Tiempo de retención (Hr)

Concentración vs tiempo de retención

1,86

1,67

1,77

1,60

1,70

1,80

1,90

22:30:00 23:30:00 49:00:00

Conc

entra

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r (mg

/l)

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un caudal de 0,96 ml/s, se obtiene en el pro-ceso una concentración final de 1,74 mg/l de flúor para un tiempo de retención de 5:00 ho-ras (medio filtrante de ladrillo de 0,50 m y gra-villa de 0,05 m). Comparando los resultados de concentración de flúor obtenidos en Tabla 2 con la Tabla 1, se puede aseverar que no existe mu-cha diferencia de remoción de 1,67mg/l en 23 horas de retención, respecto a 1,74 mg/l con 5 horas de retención. Por lo tanto para las poste-riores pruebas se tomara muestras a partir de las 4 horas de tiempo de retención después de la filtración.

Tabla 2: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

Muestra Tiempo de Retención (Horas)

Concentración de Flúor al Final del Tratamiento (mg/l)

M-1 4:00:00 1,75

M-2 4:30:00 1,75

M-3 5:00:00 1,74

M-4 6:00:00 1,76

Fuente: Elaboración propia.

Para un Q =100 ml/104 s =0,96 ml/s (Cau-dal Constante); Concentración inicial = 4 ml/l (Muestra Sintética); H = Altura del medio fil-trante ladrillo =50 cm

Figura 2: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

Fuente: Elaboración propia.

La Tabla 3 y Figura 3, presenta los resultados de concentración de flúor para dos alturas de medio filtrante (0,5 m y 0,6 m de ladrillo), gra-villa de 0,05 m para ambos casos, con lo que se logra mejorar la remoción de flúor. Compa-rando con la Norma Boliviana NB-512 el límite permisible para el Flúor es de 1,5 mg/l., se pue-de afirmar que la concentración final de flúor se encuentra por debajo de límite permisible para aguas de consumo.

Tabla 3: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

MuestraTiempo de Retención

(Horas)

Concentración Final de Flúor (mg/l) para una H =0,5 m medio

filtrante ladrillo

Concentración Final de Flúor

(mg/l) para una H =0,6 m medio filtrante ladrillo

M-1 4:00:00 1,75 1,35

M-2 4:30:00 1,75 1,36

M-3 5:00:00 1,74 1,36

M-4 6:00:00 1,76 1,32

Fuente: Elaboración propia.

Para un Q =100 ml/104 s =0,96 ml/s (Cau-dal Constante); Concentración inicial = 4 ml/l. (Muestra Sintética)

Figura 3: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

Fuente: Elaboración propia.

Tiempo de retención (Hr)

Concentración vs tiempo de retención

1,751,75

1,74

1,76

1,73

1,75

1,74

1,76

1,77

4:00:00 4:30:00 5:00:00 6:00:00

Conc

entra

ción d

e Flúo

r (mg

/l)

Tiempo de retención (Hr)

Concentración vs tiempo de retención

0,00

2,001,501,000,50

2,503,00

4:00

1,51,351,75

NB-512H = 0,6 mH = 0,5 m

4:30

1,51,361,75

5:00

1,51,361,74

6:00

1,51,321,76

Conc

entra

ción

de F

lúor

(mg/

l) 1,75 1,75 1,74 1,76

1,35 1,36 1,36 1,32

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La tabla 4 y Figura 4, muestran mejores niveles de remoción de flúor respecto a las otras prue-bas realizadas, alcanzando se niveles de flúor de 0,55 mg/l, para un tiempo de retención de 4 horas, al aplicar medio filtrante ladrillo de 0,6 m de altura y carbón de coco para una altura soporte de 0,05 m. Las eficiencias de remoción son del orden del 86% (Figura 5).

Tabla 4: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

MuestraTiempo de Retención

(Horas)

Concentración(mg/l) de Flúor H =0,6 m me-dio ladrillo + H= 0,05 m de carbón de coco

Limitepermisible NB-

512 (mg/l)

M-1 4:00:00 0,55 1,5

M-2 4:30:00 0,58 1,5

M-3 5:00:00 0,56 1,5

Fuente: Elaboración propia.

Para un Q =100 ml/104seg =0,96 ml/seg (Cau-dal Constante); Concentración inicial = 4 ml/lt (Muestra Sintética)

Figura 4: Concentración de Flúor en función del tiempo de retención

Fuente: Elaboración propia.

Figura 5: Eficiencias de Remoción de Flúor

Fuente: Elaboración propia.

6. ConclusionesLos niveles de remoción de flúor se alcanzan en el mejor de los casos para tiempos de retención superiores a 4,0 hrs, siendo que a las 5 hrs la eficiencia llega a 86%.

De lo anterior podemos concluir que el filtro de flujo ascendente con medio filtrante de ladrillo de 0,6 m de altura y carbón de coco con una altura soporte de 0,05 m resultó ser efectivo como proceso de adsorción.

La ventaja de este filtro es que se puede aplicar para poblaciones rurales y de escasos recursos, por los bajos costos de fabricación, la disponi-bilidad de ladrillo reciclado y es de un fácil ma-nejo y operación por los usuarios.

Se requiere, sin embargo, desarrollar estudios complementarios que permitan evidenciar efi-ciencias para diferentes alturas de filtro y al-canzar resultados que económicamente sean más precisos.Tiempo de retención (Hr)

Concentración vs tiempo de retención

0,00

2,00

1,50

1,00

0,50

2,50

3,00

4:00:00 4:30:00 5:00:00

Conc

entra

ción d

e Flúo

r(m

g/l) NB-512

H = 0,6 m + 0,05 m Carbón

Tiempo de retención (Hr)

Eficiencia de remoción de flúor

62

82

77

72

67

87

92

4:00:00

86,23 85,53 86,0982,02

5:00:004:30:00 6:00:00

Efici

encia

de re

moció

n de f

lúor %

66,2 66,09 66,09 66,91

H = 0,6 m de ladrillo

H = 0,6 m de ladrillo +0,05 m de carbón

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7. Bibliografía - Ministerio de Servicios y Obras Públicas,

Viceministerio de servicios básicos, “Reglamento Nacional Norma NB 512. La Paz - Bolivia, 2005.

- Veizaga A, UMSS “Investigación Físico - Químico del agua y la presencia de Flúor en comunidades del Valle Alto, provincia Gualberto Villarroel, Cochabamba, Julio 2007.

- Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD) (1990) “La India Lucha contra los peligros del flúor”. Sección tecnología, New York U.S.A. pp 15-18.

- Alarcón Herrera, Ma. Teresa, “Concentración de Flúor en el Agua Potable: Su Relación Con La Fluorosis Dental, 2002.

- OPS, Guía para el Mejoramiento de la Calidad del Agua a Nivel Casero, Lima 2005.

Esta revista se imprimió en:TELEIOO Srl.

telf. 2-2210653teleioosrl @yahoo.comTiraje 500 ejemplares.

La Paz - Bolivia

DEDICADO A:

Nuestro colega:Francisco Bellot Alarcón

El Todopoderoso te llamó a su diestra, para enseñarte los misterios de la Ciencia. Dejaste conocimiento a tus colegas y discípulos sin restricción ni egoísmo alguno. Tu ausencia nos motiva al trabajo en investigación de la ciencia, en búsqueda de nuevo conocimiento.

Carlos España V.

Revista de Ingeniería Sanitaria y Ambiental

Universidad Mayor de San Andrés

Facultad de Ingeniería

IngenieríaSanitaria y Ambiental

Nº 2

Universidad Mayor de San Andrés Mayo 2015

La Paz – Bolivia

I I SInstituto de IngenieríaSanitaria y Ambiental

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