CARACTERIZACIÓN DE SEDIMENTOS SUPERFICIALES DEL LAGO DE VALENCIA
Hoy comparto con la comunidad de Steemit y de Stem-espanol este artículo, síntesis de los resultados del proyecto "Estudio Ambiental del Lago de Valencia", cuya línea de investigación es la evaluación y pérdida de ecosistemas asociada al cambio climático y estrategias de restauración, investigación que se ha llevado a cabo desde el año 2009 y que ha tenido resultados parciales cada 3 años. Estos resultados forman parte de las Memorias del Primer Congreso Nacional sobre Cambio Climático realizado en julio 2016, en la República Bolivariana de Venezuela.
La Cuenca del Lago de Valencia está localizada en la zona Centro-Norte de Venezuela, formando parte de los estados Aragua y Carabobo, con una superficie total de 3.140 Km2.
El espejo de agua del lago ocupa un área de 391 Km2. Es un cuerpo de agua dulce natural, sin desagüe al mar, tiene una profundidad máxima de 43 metros (para el momento del último muestreo). Cubre una superficie que dependiendo del ascenso de las aguas del lago puede generar afectación en áreas en las cuales hay asentamientos humanos, áreas de actividad agrícola y pecuaria e incluso infraestructuras u obras civiles.
En virtud de su estratégica localización en esta cuenca se ha venido desarrollando una intensa actividad económica que la ubica actualmente como una de las áreas más dinámicas, con alta densidad poblacional lo que trae como consecuencia mayor acción antrópica sobre sus diversos ecosistemas. Hoy día es uno de los espacios físiconaturales más afectados por variados y complejos problemas ambientales (Suárez et al., 2013) y de ocupación espacial.
El objetivo de este artículo fue presentar una síntesis de los resultados obtenidos a partir del muestreo conjunto de aguas y sedimentos superficiales, realizado en la Campaña Mayo 2009 en relación a la Caracterización de los sedimentos superficiales del Lago de Valencia, en el marco de un proyecto cuya línea de investigación es la evaluación y pérdida de ecosistemas asociada al cambio climático y estrategias de restauración.
Los sedimentos acumulados en el fondo de un cuerpo de agua son de gran importancia para el estudio de esos ecosistemas, dado que conservan el registro histórico de lo acaecido en el lugar. El sedimento está constituido por una mezcla de diversos compuestos (cristalinos y amorfos) de composición inorgánica u orgánica, estas últimas en diferentes estadios de descomposición (Mariani y Pompêo, 2008). Los aportes de nutrientes a los lagos, cuerpos de agua y estuarios están a menudo determinados por la liberación de nutrientes de los sedimentos. Los contaminantes vertidos en un sistema acuático son depositados en el sedimento cuando la velocidad de la corriente disminuye, y pueden liberarse de modo gradual en la columna de agua. En ese caso, los sedimentos actúan como fuente difusa de esos compuestos, aun después de que la fuente primaria de contaminación termine. Por esta razón los sedimentos de algunos lugares muy contaminados deben ‘vigilarse’ constantemente. Por esta razón es necesario conocer la calidad del sedimento y las proporciones aceptables de contaminantes para evitar su toxicidad (Mariani y Pompêo, 2008). De allí la importancia de estudiar la distribución espacial de contaminantes en sedimentos de ecosistemas acuáticos (Suárez et al., 2013).
Es importante destacar que no es el análisis aislado en el espejo de agua lo que va a generar la solución a la problemática ambiental de este ecosistema acuático. El Lago de Valencia es la consecuencia de la dinámica estructural y el desequilibrio ambiental en la cuenca. El estudio de la problemática ambiental debe realizarse con un enfoque sistémico. Ninguna solución aislada resolverá el desequilibrio ecológico en el Lago de Valencia, potencial recurso hídrico para la Región Central de Venezuela.
La Figura 1 muestra los sitios de muestreo conjunto de aguas y sedimentos superficiales en el Lago de Valencia. El muestreo de aguas se realizó a nivel superficial y a diferentes profundidades en las 41 estaciones de muestreo georreferenciadas. Las áreas de color verde determinan muestreo por triplicado en campo.
El fraccionamiento granulométrico fue realizado mediante el tamizado en húmedo de las muestras de sedimentos, usando tamices de acero inoxidable de las siguientes mallas: 10, 18, 35, 60, 120, 230 y 325. El material pasante a través de 325 mallas, es decir, el tamaño limo y arcillas fue separado por sedimentación, según los procedimientos utilizados en el Instituto de Ciencias de la Tierra (Tosiani et al. 2005; Suárez, 2014b).
La Figura 2 muestra la distribución granulométrica de los sedimentos superficiales y la distribución promedio para el Lago. Los sedimentos del Lago de Valencia son de granulometría predominantemente arcillosa y a su vez está fuertemente influenciada por la profundidad. Esta fracción es la que controla la composición total de los sedimentos en este sistema acuático al ser ésta la granulometría dominante.
Es posible agrupar los sedimentos superficiales del Lago en 5 grupos, según su contenido de arcilla. Un primer grupo, con más de 90% de material tamaño arcilla. Un segundo grupo, que presenta entre 90% y 70% de tamaño arcilla. El tercer grupo que contiene entre 50 y 70% de material tamaño arcilla. Un cuarto grupo donde se halló entre 5% y 15% de material tamaño arcilla, y por último el quinto grupo que lo constituye la granulometría gruesa, donde no fue posible obtener material tamaño arcilla, estando a profundidades de 3,5 y 5 metros, respectivamente. La Figura 3 muestra la distribución espacial de los sedimentos superficiales en la fracción arcilla y la Figura 4 muestra la distribución espacial de los sedimentos superficiales en la fracción limo. La granulometría promedio de los sedimentos superficiales para el Lago, corresponde con 82% de arcillas, 12% de limos y 6,1% de arenas.
El contenido de carbono orgánico fue determinado mediante el método de titulación por retroceso propuesto por Walkley-Black. La concentración de carbono inorgánico fue determinada haciendo uso de los datos obtenidos en la etapa de caracterización termogravimétrica de los sedimentos, específicamente los datos de pérdida a 750°C, mediante un cálculo estequiométrico, asumiendo que el total de esta pérdida corresponde a la descomposición térmica de carbonatos de calcio y magnesio. La concentración de carbono total fue determinada por la adición de los dos anteriores mediante la siguiente relación:
Para la determinación de carbono orgánico, fue estimado el peso de muestra a utilizar, aprovechando los datos de porcentaje de pérdida a 450°C, correspondiente a la combustión de la materia orgánica, asumiendo que aproximadamente un 50 % de esta pérdida de peso, corresponde al peso de carbono orgánico.
El carbono orgánico está distribuido hacia el centro del Lago, asociado a las fracciones de grano fino. El carbono inorgánico se encuentra distribuido hacia la periferia del Lago, asociado a las fracciones de grano grueso.
La Figura 5 muestra la distribución espacial de carbono inorgánico en sedimentos superficiales del Lago de Valencia. En el caso de la distribución de carbono inorgánico en muestra total, para cada estación, se observa que el porcentaje de carbono inorgánico en el Lago, está por debajo de 3% en la mayoría de las estaciones, destacándose picos de máxima concentración en la estación 4, 15, 26 y 39.
La Figura 6 muestra la distribución espacial de carbono orgánico en los sedimentos superficiales del Lago de Valencia. En el caso de la distribución de carbono orgánico en muestra total, para cada una de las estaciones, se observa una amplia variabilidad en cuanto al porcentaje de carbono orgánico, desde 0,5% a 13%, esta variabilidad se puede asociar a la diferencia en cuanto a la composición granulométrica de cada estación. Así en estaciones como la 15 y la 25, debido a que presentan alto contenido en peso de las fracciones arenas y gravas, no pueden ser asociadas con un alto contenido de carbono orgánico. Además se puede observar también, que al menos en 11 de las estaciones los valores de carbono orgánico son mayores a 10%, específicamente en las estaciones 12, 14, 19, 28, 31, 32, 36, 37 y 38.
La Figura 7 muestra la distribución espacial de carbono total en los sedimentos superficiales del Lago de Valencia.
El contenido de nitrógeno fue determinado por el método Kjeldahl. La Figura 8 muestra la distribución espacial de nitrógeno en los sedimentos superficiales del Lago de Valencia. El nitrógeno está distribuido hacia el centro del Lago, asociado a las fracciones de grano fino.
Para la determinación de fósforo fueron tomados 2 gramos de cada una de las fracciones granulométricas obtenidas luego del tamizado para ser pulverizadas y calcinadas, aprovechando este procedimiento para determinar el contenido de humedad y el resto de volátiles, estimando por gravimetría la pérdida a las temperaturas de 100°C, 450°C, 550°C y 750°C; usándose el contenido de humedad para calcular el peso en base seca de cada alícuota.
Para la extracción del fósforo fueron tomados los residuos del calcinado y sometidos a una digestión ácida con 50ml de HCl 1M con agitación, durante 14 horas, siendo luego filtrada la solución para obtener el extracto de HCl.
La Figura 9 muestra la distribución espacial de la concentración de fósforo en sedimentos superficiales del Lago de Valencia. En cuanto a las concentraciones de fósforo en los sedimentos del lago es notorio que las mayores concentraciones, entre 4800 y 3000ppm, están ubicadas en las estaciones cercanas a la ciudad de Valencia y Maracay. Son áreas cercanas a los mayores centros urbanos de la zona y considerando las elevadas concentraciones de fósforo, en gran parte superiores a 2000 ppm, dan fuertes indicios de que el aporte de fósforo presente en los sedimentos es derivado de la actividad antrópica, ya sea doméstica o industrial, evidenciando contaminación por fósforo en el Lago de Valencia.
📉 Los sedimentos superficiales del Lago de Valencia son de granulometría predominantemente arcillosa y está fuertemente influenciada por la profundidad.
📉 La fracción arcilla es la que controla la composición total de los sedimentos superficiales en este sistema acuático al ser la granulometría dominante.
📉 La granulometría promedio de los sedimentos superficiales para el Lago, corresponde a 82% de arcillas, 12% de limos y 6,1% de arenas.
📉 El Carbono orgánico y el Nitrógeno están distribuidos hacia el centro del Lago, asociados a las fracciones de grano fino.
📉 El Carbono inorgánico se encuentra hacia la periferia del Lago asociado a las fracciones de grano grueso.
📉 El fósforo se acumula en mayor proporción en los sedimentos gruesos, especialmente en las arenas finas y medias.
📉 Las mayores concentraciones de fósforo se encuentran en zonas cercanas a las desembocaduras de los ríos Cura y Guacara, que drenan las aguas servidas de la ciudad de Valencia, río Turmero que cruza a las poblaciones de Turmero y Maracay y río Aragua, el cual atraviesa numerosas zonas agrícolas.
Mariani, C. y Pompêo, M. (2008, Octubre-Noviembre). La Calidad del Sedimento. La Contaminación por Metales puede ser una Amenaza para los Seres Vivos. Revista Ciencia Hoy, 18(107): 48-53. Universidad de San Pablo. Brasil.
Suárez, M. (2014a, enero). Estudio Ambiental del Lago de Valencia. Observador del Conocimiento, [en línea], 2(1): 15-25. ISSN 2343-6212.
Suárez, M. (2014b, enero). Caracterización granulométrica de sedimentos superficiales del Lago de Valencia. Observador del Conocimiento, [en línea], 2(1): 37-49. ISSN 2343-6212.
Suárez, M.; Marcano, E.; Ramírez, A.(†); Segura, Y.; Marcó, L-M. (2013, marzo). Distribución espacial de fósforo en sedimentos superficiales del Lago de Valencia. Universidad, Ciencia y Tecnología, [en línea], Vol. 17-66: 2-10. ISSN 1316-4821.
Tosiani, T.; Yanes, C. y Ramírez, A. (2005). Sedimentos recientes frente al Delta del Orinoco, Venezuela. p 53-61. En: Gómez MG, Capaldo M., Yanes C. y Martín A. (Eds.) (2005). Frente Atlántico Venezolano. Investigaciones Geoambientales: Ciencias de la Tierra. Tomo II. Petróleos de Venezuela S. A. (PDVSA)-Fondo Editorial Fundambiente. Caracas. Venezuela. 159 pp.