Universidad de La Salle Universidad de La Salle
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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
2015
Evaluación fisicoquímica del agua lluvia en la hacienda Santa Evaluación fisicoquímica del agua lluvia en la hacienda Santa Elena-Cota, para identificar niveles de acidez y posibles efectos Elena-Cota, para identificar niveles de acidez y posibles efectos en especies liquénicas
en especies liquénicas
Juliana Andrea Dueñas Sandoval Universidad de La Salle, Bogotá María Camila García Garzón Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada
Dueñas Sandoval, J. A., & García Garzón, M. C. (2015). Evaluación fisicoquímica del agua lluvia en la hacienda Santa Elena-Cota, para identificar niveles de acidez y posibles efectos en especies liquénicas.
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EVALUACION FISICOQUIMICA DEL AGUA LLUVIA EN LA HACIENDA SANTA ELENA-COTA, PARA IDENTIFICAR NIVELES DE
ACIDEZ Y POSIBLES EFECTOS EN ESPECIES LIQUENICAS.
Trabajo De Grado Presentado Para Optar Al Título De Ingeniero Ambiental Y Sanitario
Universidad de La Salle, Bogotá
Juliana Andrea Dueñas Sandoval & María Camila García Garzón.
Agosto 2015.
EVALUACION FISICOQUIMICA DEL AGUA LLUVIA EN LA HACIENDA SANTA ELENA-COTA, PARA IDENTIFICAR NIVELES DE
ACIDEZ Y POSIBLES EFECTOS EN ESPECIES LIQUENICAS.
Juliana Dueñas Sandoval María Camila García Garzón
Trabajo De Grado Presentado Para Optar Al Título De Ingeniero Ambiental Y Sanitario
Director
Camilo Andrés Vargas Terranova Ing. Ambiental Y Sanitario
Codirector
Johan Alexander Álvarez Berrio Ing. Ambiental Y Sanitario
Universidad De La Salle Facultad De Ingeniería
Programa De Ingeniería Ambiental Y Sanitaria Bogotá D.C.
2015
Dedicatoria
Primero quiero agradecer a Dios, porque ha estado conmigo en cada paso que doy, cuidándome y dándome fortaleza para continuar. A mi hijo hermoso Santiago quien ha sido mi motor, mi apoyo y mi compañía en esta etapa tan importante en mi vida, a mis padres quienes a lo largo de mi vida han velado por mi bienestar y educación siendo mí apoyo en todo momento, a mi hermano y a mi familia por estar ahí cuando los he necesitado y creer en mí siempre.
TE AMO HIJO Juliana Andrea Dueñas Sandoval
Quiero agradecer a Dios por haberme permitido llegar hasta este punto y por darme salud para lograr mis objetivos y alcanzar mis metas. A mis padres por todo su amor, su apoyo, sus consejos, sus valores y por la constante motivación para no desfallecer en los malos momentos, pero quiero agradecerle especialmente a mi madre por su perseverancia y empuje para salir siempre adelante. Quiero agradecer a Nicolás Ramos por estar siempre ahí cuando más te necesite, por tu amor, por tu apoyo y por creer siempre en mí. Gracias a mi familia y amigos por su ayuda, sus palabras de aliento y por querer siempre lo mejor para mí.
María Camila García Garzón
Agradecimientos
Al Ingeniero Camilo Andrés Vargas Terranova docente de la Universidad de La Salle y director de nuestro proyecto de grado, por su guía, apoyo, buenas críticas para que esta investigación llegara a un buen término y por siempre creer en nosotras a pesar de las adversidades.
Al Ingeniero Johan Álvarez docente de la Universidad Santo Tomás y codirector de la tesis, por su constante y paciente seguimiento y asistencia compartiendo su tiempo de manera generosa durante el desarrollo del presente trabajo.
Al meteorólogo Leonardo López Jiménez, por su orientación y aporte de conocimientos en lo concerniente a la realización de los análisis climatológicos de la zona de estudio.
A los docentes de la Universidad Santo Tomás, por su importante orientación y colaboración en temas estadístico y biológicos.
A nuestros compañeros Cristian Arana, Tatiana Acosta y Dayán Huertas, estudiantes de la Universidad Santo Tomás, por su compromiso y trabajo en equipo, para el desarrollo del proyecto.
Al señor Rafael González dueño de la Hacienda Santa Helena, por su gran amabilidad al permitir el ingreso en forma ininterrumpida para el eficiente desarrollo del muestreo.
A las universidades Salle, Santo Tomas y Sergio Arboleda, por su colaboración en el préstamo de equipos e instalaciones para los análisis de los parámetros fisicoquímicos.
A nuestros padres por su apoyo, dedicación y paciencia con la que cada día se preocupaban por el avance y desarrollo de esta tesis. Gracias por siempre en confiar y creer en nosotras, por siempre desear y anhelar lo mejor para nuestras vidas, por cada consejo y por cada una de sus palabras que nos guiaron durante toda nuestra vida.
A Nicolás Ramos y Fhanor Bravo por su apoyo, acompañamiento y colaboración en el desarrollo de este proyecto. Gracias por su amor, paciencia, por creer en nosotras y siempre desearnos lo mejor para nuestras vidas.
A nuestros amigos por estar ahí cuando más los necesitamos, su colaboración, sus palabras de aliento su preocupación y sus aportes durante el desarrollo de la tesis.
Resumen
Este proyecto se enmarca en una investigación interinstitucional conformada por la Universidad de la Salle, Universidad Santo Tomas y la Universidad Sergio Arboleda. Para la ejecución de este, se contó con el apoyo de tres tesistas de la Universidad Santo Tomás, con quienes se realizó la toma, recolección y análisis de muestras en las instalaciones de la Universidad Sergio Arboleda durante los primeros meses y en los meses restantes se llevaron a cabo en la Universidad de la Salle.
Este proyecto busca determinar la existencia de condiciones de acidez en la precipitación en la Serranía del Majuy, municipio de Cota-Cundinamarca, producto de diversas actividades antrópicas de la región circunvecina a esta reserva como potenciales agentes generadores del fenómeno, y sus posibles efectos en bioindicadores que puedan llegar a denotar impactos ambientales.
Para el alcance de este objetivo macro, se desarrolló esta evaluación preliminar de condiciones de posible acidez en un predio incluido en la zona de interés (Hacienda Santa Elena), a partir de muestras de agua lluvia, y el monitoreo de parámetros fisicoquímicos respondiendo a protocolos ambientales de ubicación de puntos de muestreo, manejo y transporte de muestras, y evaluación de afectación de comunidades liquénicas, también objetivo de este proyecto.
La malla de muestreo constituida por siete (7) estaciones fue diseña, construida y materializada por parte de los autores de este documento. Las estaciones tres (3) y seis (6), presentan anomalías en valores de nitratos y sulfatos, respecto los reportes de las otras estaciones donde los registros mostraron congruencia con los valores de pH.
Los resultados exponen valores de pH en un rango entre 6.646 y 6.349, lecturas de conductividad entre los 32.85 y 20.99 µs/cm, sulfatos con oscilaciones entre 14.05 y 5.64 mg/l, y nitratos en un rango entre 1.71 y 0.75 mg/l. Estos registros evaluados de forma colectiva, infieren una categorización de acidez nula en respuesta al estándar del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales -IDEAM-, pero ameritan importantes consideraciones
ambientales del entorno y procedimentales de la investigación, al momento de identificar valores anómalos que alteran las tendencias de los datos al desarrollar un análisis estadístico descriptivo apoyados en ANOVA y Kruskal-Waills.
Este monitoreo se desarrolló en el periodo comprendido entre los meses de marzo y junio de 2015, proyectando una futura continuidad a lo largo de un periodo anual total que incluya periodos secos y húmedos, para lograr a una conclusión definitiva respecto a la acidez de la en la totalidad de la Serranía del Majuy.
La información meteorológica con la cual se desarrolló el análisis climatológico correspondió a los reportes de la estación -Aeropuerto el Dorado- perteneciente a la red IDEAM, en respuesta a la similitud de condiciones ambientales de la zona evaluada y su proximidad a la misma. En lo referente al sustento climatológica, se emplearon los mapas resultado de la “Caracterización climática de Bogotá y cuenca alta del Rio Tunjuelo-2007” realizada también por el IDEAM.
Respecto a la evaluación de posibles impactos en comunidades de líquenes, se analizaron los índices de Diversidad Liquénica (LDV) y de Pureza Atmosférica (IPA/IAP) en dos momentos del periodo de estudio, para lograr una comparación de cobertura de los bioindicadores. El análisis desarrollado a partir de estos índices, no mostró variación alguna que pueda asociarse al fenómeno de lluvia ácida local.
Tabla de Contenidos
Planteamiento Del Problema... 15
1.1. Descripción del Problema ... 15
Objetivo General ... 17
1.1. Objetivos Específicos... 17
Justificación ... 19
1. Marco Referencia ... 19
1.1. Generalidades de la Lluvia acida ... 20
1.1.1. Química de la lluvia ácida ... 20
1.1.2. Fuentes precursoras de lluvia ácida ... 211
1.1.3. Comportamiento de la lluvia ácida con respecto a la meteorología ... 222
1.1.4. Efectos ambientales de la lluvia ácida ... 244
1.1.5. Parámetros empleados para caracterizar la lluvia ácida ... 255
1.2. Bioindicadores ... 267
1.2.1. Líquenes ... 27
1.2.3. Indices para cuantificar la calidad atmosférica con líquenes ... 299
1.3. Antecedentes ... 30
1.3.1. Antecedentes Nacionales ... 31
1.3.2. Antecedentes Internacionales ... 32
1.4. Marco Legal ... 32
2. Metodología ... 34
2.1. Enfoque Metodológico... 34
2.2. Esquema Metodológico ... 34
2.2.1. Recopilación de Información Base ... 34
2.2.2. Selección de los Puntos para la Instalación de las Estaciones y Objetos de Muestreo ………39
2.2.3. Elaboración, Preparación e Instalación de los Instrumentos de Recolección de las Muestras de Precipitación ... 43
2.2.4. Conteo y Recolección de Líquenes ... 44
2.2.5. Muestreo y Obtención de los Datos ... 51
2.2.6. Análisis Fisicoquímico... 52
2.2.7. Procesamiento de la Información... 552
3. Resultados y Análisis ... 54
3.1. Análisis meteorológico ... 54
3.1.1. Comportamiento de la precipitación ... 54
3.1.2. Comportamiento de la temperatura ... 55
3.1.3. Comportamiento de la humedad relativa ... 57
3.1.4. Comportamiento de vientos ... 58
3.2. Resultados evaluación fisicoquímica ... 59
3.2.1. Análisis estadístico de la evaluación fisicoquímica ... 59
3.2.2. Comportamiento fisicoquímico en el área de estudio………...62
3.2.3. Relacion entre el estudio fisicopquimico y comportamiento climatico ... 63
3.3. Resultados especies liquénicas ... 67
3.3.1.Índice de Diversidad Liquénica (LDV) ... 71
3.3.2. Índice de Pureza Atmosférica (IPA) ... 72
3.3.3. Correlación de sulfatos con líquenes ... 74
4. Conclusiones y recomendaciones ... 75
4.1. Conclusiones ……….75
4.2. Recomendaciones ……….77 Anexos………..
Lista de tablas
Tabla 1. ... 19
Tabla 2. ... 20
Tabla 3. ... 32
Tabla 4. ... 59
Tabla 5. ... 62
Tabla 6. ... 68
Tabla 7. ... 71
Tabla 8. ... 72
Lista de figura
Figura 1. Formación y efectos de la precipitación ácida. ... 21
Figura 2. Fuentes de generación de SO y NO ... 21
Figura 3. Liquen Crustáceo (parte izquierda) y Liquen Folioso (parte derecha) ... 29
Figura 4 Ubicación geoespacial de la Hacienda Santa Elena... 35
Figura 5. Estación de muestreo 1 ... 40
Figura 6. Estación de muestreo 2 ... 40
Figura 7. Estación de muestreo 3 ... 41
Figura 8. Estación de muestreo 4 ... 41
Figura 9. Estación de muestreo 5 Fuente: Autoras ... 42
Figura 10. Estación de muestreo 6 ... 42
Figura 11. Estación de muestreo 7 ... 43
Figura 12. Elemento de la estación de muestreo. ... 44
Figura 13. Malla de LDV ... 45
Figura 14. Recolección de toma de muestra de agua lluvia. ... 51
Figura 15. Diligenciando la cadena de custodia. ... 52
Figura 16. Precipitación Media Anual Vs Precipitación Media Mensual, Aeropuerto el Dorado54 Figura 17 .Temperatura Media Anual Vs Temperatura Media Mensual, Aeropuerto el Dorado 55 Figura 18. Temperatura Máxima Media Anual Vs Temperatura Máxima Media Mensual Aeropuerto el Dorado Fuente: Autores ... 56
Figura 19. Temperatura Mínima Media Anual Vs Temperatura Mínima Media Mensual Aeropuerto el Dorado Fuente: Autores ... 56
Figura 20. Humedad Relativa Media Anual Vs Humedad Relativa Media Mensual, Aeropuerto el Dorado Fuente: Autores ... 58
Figura 21. Distribución espacio-temporal de sulfatos en las estaciones durante los meses de marzo a junio... 60
Figura 22. Distribución espacio-temporal de pH, conductividad y nitratos en las estaciones durante los meses de marzo a junio. ... 61
.Figura 23 Datos de pH durante el tiempo de muestreo ... 64
Figura 24 Datos de Conductividad durante el tiempo de muestreo ... 65
Figura 25 Datos de Nitratos durante el tiempo de muestreo ... 66
Figura 26 Datos de Sulfatos durante el tiempo de muestreo ... 67
Figura 27. Frecuencia de especies por estaciones (Inicial). ... 70
Figura 28. Frecuencia de especies por estaciones (Final). ... 70
Glosario
Ácido: sustancia que en disolución aumenta la concentración de iones de hidrógeno y se combina con las bases para formar las sales. (Vélez, Valencia, Carvajal, Gonzalez, & Mariscal, 2010)
Bioindicadores: organismos que con su presencia, abundancia, ausencia, o alguno de sus procesos fisiológicos (que se manifiestan generalmente en cambios morfológicos), evidencian características del medio en que se desarrollan. (Universidad Nacional, 2006)
Calidad del aire: apreciación cualitativa y cuantitativa del estado del aire ambiente según lo indique su grado de contaminación. (Ambientum, 2014)
Clima: síntesis de las condiciones meteorológicas, caracterizado por los estados y las evoluciones del tiempo (representado por estadísticas a lo largo plazo que muestran los valores medios, varianzas, probabilidades de valores extremos, etc.) en una porción determinada del del espacio. (WMO, 1992)
Contaminación Atmosférica: fenómeno de acumulación o de concentración de contaminantes en el aire. (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2010)
Conductividad: medida de la resistencia que opone el agua (u otro cuerpo) al paso de la corriente eléctrica a su través. La conductividad del agua está relacionada con la concentración de los sales en disolución, cuya disociación genera iones capaces de transportar la energía eléctrica. (Navarra, 2014)
Entorno: ambiente que rodea a una persona, animal, planta o cosa que influye en su desarrollo.
(RAE, 2011)
Estaciones de muestreo: infraestructura que tiene por finalidad favorecer la determinación de niveles probables de los contaminantes de interés, que requiera un estudio. (Autores)
Estenóico: organismos que necesitan del cumplimiento riguroso de condiciones ambientales muy precisas para sobrevivir. Su capacidad de adaptación es limitada. (Diccionario ecológico, 2012)
Forófito: medio en el que crece una epífita, es decir, el huésped. (Revista Ciencias 91, 2008)
Isocontaminación: área o región delimitada por líneas imaginarias, asociadas a valores similares de variables tales como concentraciones de contaminantes. (Autores)
Índice de Diversidad Liquénica: estimador estadístico de las condiciones ambientales de la unidad de muestreo. Este es un método estándar desarrollado por la “European guideline for maping lichen diversity as an indicator of environmental stress”. (The Lichen Society, 2003)
Índice de Pureza Ambiental: índice que considera las comunidades de líquenes, la presencia y distribución de las mismas en un área con zonas precisas de contaminación y cuantifica los datos.
Este índice refleja la riqueza o escasez de la vegetación epífita de una determinada zona y es válido únicamente, a nivel comparativo, entre territorios o regiones que presenten aproximadamente la misma climatología y ecología. (Universidad de Manizales, 2003)
Liquen: organismos que se encuentran principalmente sobre las cortezas de los árboles, cubriendo la superficie de rocas y sobre el suelo, que están compuestas por la unión de un hongo y un alga en simbiosis. (Espitia & Gómez, 1998)
Lluvia ácida: fenómeno relacionado con el cambio global de la atmósfera, el cual se ha generado a partir de la interacción entre la emisión y formación de gases contaminantes, y la dinámica atmosférica. La lluvia ácida se caracteriza principalmente por la formación de precipitaciones con un carácter de acidez (que incluyen la lluvia, la nieve y la depositación de partículas), las cuales causan efectos importantes sobre el medio. Los principales precursores de la lluvia ácida son los óxidos de azufre y los óxidos de nitrógeno. (IDEAM, 2014)
Meteorología: ciencia que estudia los distintos fenómenos y procesos físicos que suceden en la atmósfera. (López Jiménez, 2012)
Nitrato: compuesto inorgánico conformado por un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de oxígeno (O); el símbolo químico del nitrato es NO3. El nitrato no es normalmente peligroso para la salud a menos que sea reducido a nitrito (NO2). (Lenntech, 2013)
pH: medida de la acidez o basicidad de una solución. Se indica con una escala logarítmica cuyos valores usuales van de 0 a 14. (IDEAM, 2014)
Precipitación: elementos líquidos o sólidos procedentes de la condensación o sublimación del vapor de agua que caen de las nubes o son depositados desde el aire en el suelo. (IARNA, 2011)
Protocolo: instrumento técnico que describe los objetivos, diseños, metodología y consideraciones tomadas en cuenta para la implementación y organizan o experimento científico.
Influye el diseño de los procesamientos a ser utilizados para la observación, análisis e interpretación de los datos. (Organización Panamericana de la Salud, 2000)
Sulfatos: minerales cuya unidad estructural fundamental son los grupos SO4-2
, pudiendo estas enlazados entre sí por cationes de aluminio, sodio, calcio, potasio, magnesio y hierro. (Moreno, Ibáñez, & Gisbert, 2004)
Sustrato: sustancia sobre la cual la planta vegeta, tanto superficialmente como penetrando en ella, puede ser tierra o cualquier otra sustancia. (Glosario botánica, 2014)
Zonificación ambiental: proceso y herramienta de apoyo al ordenamiento territorial o ambiental del país, cuya elaboración se basa en la oferta de recursos de un espacio determinado geográfico, considerando las demandas dela población, dentro del marco de desarrollo sostenible. (CAR, 2008)
Planteamiento del Problema Descripción del Problema
En Colombia existe una preocupación creciente frente a los efectos nocivos en la población y en los recursos naturales, producto de la contaminación derivada de las actividades del sector industrial y de transporte. Por esta razón se hace necesario emprender acciones encaminadas a regular todas las actividades que puedan causar alguna alteración y/o afectación al ambiente, los recursos naturales y la salud pública. Con respecto al recurso aire, se busca en primer lugar analizar el estado actual en el que se encuentra, las causas de su contaminación y/o deterioro y las posibles consecuencias producto de esta alteración. En segundo lugar es necesario precisar la creación de mecanismos para su estudio y análisis, identificando causas que puedan estar produciendo alguna alteración a la calidad del aire. (Ángel & Aparicio, 2015).
Dentro de estas alteraciones producidas, se encuentra la lluvia ácida, que es un fenómeno ligado principalmente al consumo de combustibles fósiles y de ciertas prácticas agrícolas que al liberar indiscriminadamente sustancias como los óxidos de azufre y de nitrógeno a la atmósfera, aportan la materia prima para la formación de los ácidos sulfúrico y nítrico, que posteriormente retornan a la superficie terrestre, bien sea como líquidos o como aerosoles y afectan a los ecosistemas naturales. (Ruiz & Benavides, 2007)
En el caso del Municipio de Cota-Cundinamarca, la creación de zonas francas y de otras en las vías principales de municipios vecinos, ha desarrollado un proceso complejo de ocupación del territorio y de contaminación del aire, dado que la gran mayoría de las industrias albergan dentro de sus procesos productivos cantidades significativas de contaminantes. Así mismo, estas también han contribuido en el aumento del flujo vehicular por el transporte de materias primas y/o producción de las mismas, generando emisiones que contienen sustancias precursoras de lluvia ácida. (Camacho, 2009)
La iniciativa de llevar a cabo este proyecto en la Serranía del Majuy, como área estratégica de conservación ambiental para el departamento de Cundinamarca, surge porque esta posee biodiversidad de gran importancia, y además, alberga a la Comunidad Indígena Muisca de Cota.
Bajo estos dos factores, se considera una zona vulnerable y de gran interés para el proyecto, el cual tendrá como fin realizar una evaluación preliminar en la Hacienda Santa Elena-Cota Cundinamarca, iniciando con el periodo lluvioso del primer semestre del año 2015, donde los resultados obtenidos servirán de apoyo para darle continuidad a la ampliación del proyecto, permitiendo una total cobertura de estudio en la Serranía.
Finalmente, con la aplicación de los índices de los líquenes presentes en la zona, se podrá dar un primer estimado de una posible relación entre los resultados obtenidos del análisis de los parámetros fisicoquímicos para determinar la acidez de la precipitación (pH, conductividad, sulfatos y nitratos), y de esta manera poder identificar posibles impactos en la cobertura vegetal, como uno de los recursos naturales de mayor relevancia.
Objetivo General
Evaluar los parámetros fisicoquímicos pH, conductividad, sulfatos y nitratos, en muestras de agua lluvia recolectadas en una malla de muestreo ubicada en la Hacienda Santa Elena (Cota- Cundinamarca), para identificar posibles condiciones de acidez y sus efectos en líquenes presentes en la zona de estudio.
Objetivos Específicos
Diseñar e implementar una malla georreferenciada de estaciones de muestreo en función de características meteorológicas y ambientales del área de estudio.
Evaluar la composición fisicoquímica de la precipitación local, a partir de la medición y análisis de las variables seleccionadas.
Analizar los indicies de Diversidad Liquénica (LDV) y de Pureza Atmosférica (IPA), asociándolos a posibles condiciones ácidas de la lluvia.
Justificación
El incremento de la actividad industrial cercana a la Serranía del Majuy y el aumento de población en el municipio de Cota, pueden llegar a ser agentes directos de transformación de la calidad del aire, debido al aporte de niveles de contaminación que se realiza a la atmósfera. Para este caso se destacan los precursores de la lluvia ácida (óxidos de azufre SOX y óxidos de nitrógeno NOX). Debido a esto, es importante llegar a cuantificar esa variación para poder definir si efectivamente estas fuentes de emisión son generadoras del cambio en la atmósfera, si se determinara algún tipo de comportamiento ácido en la precipitación, teniendo en cuenta la vulnerabilidad de la Serranía del Majuy, puesto que está clasificada como zona protegida y área con diversidad de gran importancia.
Como un primer acercamiento a esta problemática, se inició con el diseño e implementación de una malla de muestreo, la cual permitió elaborar una evaluación fisicoquímica del agua lluvia en la Hacienda Santa Elena, ubicada en el costado sur de la Serranía, para identificar niveles de acidez y posibles efectos en líquenes como bioindicadores. Estas especies cobran importancia en esta integración de saberes, al entender que estos agentes bióticos capturan, retienen, acumulan y distribuyen sustancias presentes en la atmósfera reflejando los procesos e impactos tanto positivos como negativos que tales sustancias generan en la naturaleza.
Se debe agregar que, actualmente no se cuenta con un documento técnico donde se contemple un estudio referente a la determinación de la precipitación ácida en este lugar. Es por esto, que se realizó una evaluación preliminar en la zona, con el fin de determinar la presencia de precipitaciones ácidas, y si estas se encuentran vinculadas con la calidad del aire de los sectores aledaños con actividad industrial creciente. Hay que mencionar que cerca de la Hacienda se encuentra una reserva natural, la cual podría verse afectada por este incremento, siendo esta otra de las razones por la cuales se debe efectuar este estudio inicial.
1. Marco Teórico
1.1. Generalidades de la Lluvia ácida
La precipitación ácida o lluvia ácida, es un fenómeno troposférico y uno de los principales efectos de la contaminación atmosférica, en el cual, compuestos de características ácidas producto de reacciones químicas son depositados sobre la superficie terrestre. Tales compuestos ácidos se forman a partir de precursores gaseosos emitidos por fuentes antrópicas y naturales, principalmente óxidos de nitrógeno y azufre, las características de su generación dependen fuertemente de ciertos factores meteorológicos y químicos. (Vélez, Valencia, Carvajal, Gonzalez, & Mariscal, 2010)
Según los niveles de acidez determinados por los valores de pH en la lluvia, es posible clasificar el agua lluvia en cuatro grupos principales. La Tabla 1 resume dicha clasificación.
Tabla 1.
Clasificación de la lluvia ácida según su valor de pH.
pH Clasificación de la lluvia pH > 5.6
4.7 < pH 5 .6 4.3 < pH 4 .7
pH 4 .3
Lluvia no ácida Lluvia ligeramente ácida Lluvia medianamente ácida
Lluvia fuertemente ácida Fuente: IDEAM
Dentro de la caracterización fisicoquímica de la lluvia, la determinación de compuestos iónicos como sulfatos y nitratos es de gran importancia. Según Berner et al. (Citado por Antolínez y Díaz, 2003), una concentración mayor de 92.85 μeq/l (1.3 mg/L) para nitratos es un indicador de alta contaminación, mientras que para sulfatos el límite es de 62.5 μeq/l (3 mg/L). Se puede catalogar la lluvia ácida como un indicador de contaminación atmosférica de acuerdo con diferentes parámetros fisicoquímicos. La Tabla 2 muestra los parámetros más importantes.
Tabla 2.
Lluvia ácida como indicador de contaminación.
Fuente: (IDEAM, 2014)
1.1.1. Química de la lluvia ácida
La lluvia ácida se identifica mediante la concentración de iones hidrógeno (H+) presentes en el medio (expresada como pH; pH = Log (concentración H+). Cuanto mayor sea dicha concentración, menor será el valor del pH y mayor será su acidez. La lluvia es ácida, ya que tiene un pH alrededor de 5,6, cuando los óxidos de azufre y nitrógeno intervienen en la química de la atmósfera y en su equilibrio, causando que el pH de la lluvia, disminuya por debajo de 5,6 en la escala de pH. (Acosta & Barahona, 2008)
Según Ravishankara (1997), en la tropósfera se dan principalmente dos tipos de reacciones, de tipo heterogéneo y multifásicas, como se puede observar en la Figura 1. Las primeras toman lugar en la superficie de partículas sólidas presentes en la atmósfera y las segundas toman lugar en el seno de gotas líquidas. Son muchos los ácidos que se forman en la atmósfera, pero los ácidos nítrico y sulfúrico revisten especial interés, siendo éstos productos de la oxidación de contaminantes tales como NOx y SO2 respectivamente, provenientes de fuentes fijas y móviles.
(Vélez, Valencia, Carvajal, Gonzalez, & Mariscal, 2010)
Parámetro Valor Características
pH
< 5.6 Lluvia ácida 5.6 Valor normal de la
lluvia
> 5.6 Lluvia básica Conductividad > 20 μs/cm Lluvia ácida
Sulfatos 2,0 mg/l a 8,0 mg/l Lluvia ácida Nitratos 0,4 mg/l a 2,0 mg/l Lluvia ácida
1.1.2. Fuentes precursoras de lluvia ácida
Los óxidos de azufre y óxido de nitrógeno, principales precursores de la lluvia ácida, son emitidos a la atmósfera por fuentes naturales y antropogénicas, como se indica en la Figura 2 (Caucalí & Ibarra, 2008)
Figura 1. Formación y efectos de la precipitación ácida.
Fuente (IDEAM, 2007)
Figura 2. Fuentes de generación de SO y NO Fuente (Caucalí & Ibarra, 2008).
En este estudio se evaluó únicamente las fuentes antropogénicas como generadoras de SOx y NOx, precursoras en la posible formación de lluvia ácida. Es por esto que a continuación se hace referencia a esta fuente.
Fuentes antropogénicas
Se encuentran constituidas por las actividades y procesos desarrollados por los seres humanos, que son susceptibles de emitir contaminantes al aire. Los principales focos de emisiones primarias se pueden clasificar en (Caucalí & Ibarra, 2008):
a. Fuentes móviles.
La contaminación de los automóviles proviene de los productos de combustión incompleta (escape), de las emisiones evaporativas 1 y de las pérdidas durante los procesos de llenado.
b. Fuentes fijas.
Entre las distintas fuentes de contaminación atmosférica de origen industrial, el uso de combustibles fósiles para la generación de calor y electricidad ocupa un lugar preponderante, tanto por la cantidad como por los tipos de contaminantes emitidos. Los tipos de contaminantes generados por los focos industriales dependen del tipo del proceso de producción empleado, de la tecnología utilizada y de las materias primas usadas.
1.1.3. Comportamiento de la lluvia ácida con respecto a la meteorología
El comportamiento de la lluvia ácida y de los demás fenómenos asociados a la contaminación atmosférica, no sólo involucra el fenómeno de la precipitación y la emisión de gases, sino que está en función de las variables meteorológicas que de una u otra manera intervienen en su formación y/o en su transporte y dispersión.
1Las emisiones evaporativas son causadas por la evaporación de combustible pueden ocurrir cuando el vehículo está estacionado y también cuando está en circulación; su magnitud depende de las características del vehículo, factores geográficos y meteorológicos, como la altura y la temperatura ambiente y, principalmente, de la presión de vapor del combustible. Fuente: (INECC, 2009)
Un contaminante, una vez emitido a la atmósfera, sufre una serie de transformaciones físicas y químicas que forman parte de un ciclo. Básicamente, el ciclo consiste, en primer lugar, en una mezcla de los contaminantes a causa de las turbulencias atmosféricas, favorecidas por el relieve de la superficie terrestre. A esto le sigue su dispersión por la atmósfera, la cual está favorecida por la circulación dominante de las masas de aire, con lo que, además, se logra una distribución homogénea de los contaminantes en una extensa región horizontal de la atmósfera.
Posteriormente, los contaminantes pueden retornar a la superficie terrestre o bien sufrir transformaciones químicas que, eventualmente, pueden dar lugar a otros contaminantes. La última etapa del ciclo consiste en el retorno de los contaminantes, tanto primarios como secundarios, mediante precipitación seca o húmeda, incorporándose en este último caso en el agua de lluvia.
Al hablar de los fenómenos de transporte de contaminantes, es necesario mencionar que esta es la principal razón por la que la contaminación y la lluvia ácida son consideradas de efecto transfronterizo. La dirección y velocidad de los vientos juega un papel preponderante, ya que su análisis permite conocer los posibles reservorios de contaminantes y en parte, los lugares en los cuales se depositarán las sustancias ácidas. Pero, este no es el único componente de la relación entre contaminación y meteorología, las transformaciones de precursores en compuestos ácidos y la velocidad de estas transformaciones, dependen fuertemente de condiciones físicas, principalmente la temperatura, la radiación solar y la humedad. Por lo tanto, la meteorología de cierta zona debe ser conocida e interpretada en detalle, con el fin de determinar las posibles condiciones de la precipitación, no solo húmeda sino también seca. (Vélez, Valencia, Carvajal, Gonzalez, & Mariscal, 2010)
Relación entre variables meteorológicas y fisicoquímicas
La búsqueda de relaciones entre la química y la meteorología se caracteriza por la utilización de las variables fisicoquímicas medidas por evento y los valores medios de variables
meteorológicas, ya sea en la estación meteorológica que coincida con el punto de muestreo o la estación más cercana al mismo.
Como es el caso de la relación entre precipitación total respecto al pH y la conductividad, se espera que una precipitación elevada genere una dilución de contaminantes mayor que conlleva a aumentos de pH y descensos en los valores de conductividad.
Por otra parte, la temperatura favorece los procesos químicos de transformación de precursores en compuestos ácidos, por lo que en zonas de mayor temperatura ambiente se espera una concentración mayor de iones ácidos. (Vélez, Valencia, Carvajal, Gonzalez, & Mariscal, 2010)
1.1.4. Efectos ambientales de la lluvia ácida
Son numerosos los efectos de la lluvia ácida en el ambiente, ya que traslada un problema de la atmósfera al suelo y también al agua; el grado de impacto está relacionado entre otros, con las condiciones ambientales de cada ecosistema, con el nivel de contaminación del lugar y con la capacidad de resiliencia del entorno.
Más exactamente, los efectos ambientales de la lluvia ácida varían de acuerdo con la sensibilidad de los ecosistemas a la acidificación, siendo una característica importante la capacidad de neutralización. (Vélez, Valencia, Carvajal, Gonzalez, & Mariscal, 2010)
Efectos en vegetación
Los cambios en los organismos bioindicadores pueden dar un indicio de la calidad del medio en que ellos se desarrollan. Los líquenes, y en particular algunas de sus especies, están mundialmente reconocidos como los organismos más sensibles frente a los efectos nocivos de la contaminación atmosférica. Existe, por lo general, una buena correlación entre la diversidad de los líquenes y la concentración de contaminantes, principalmente SO2 y CO (Giordani, 2006).
En fuentes de origen difuso, por ejemplo, el casco urbano en las ciudades, las respuestas ecológicas de los líquenes se evalúan a través de cambios en la diversidad y en la frecuencia- cobertura de las especies.
Las especies más afectadas son los líquenes y los musgos, pues toman directamente el agua a través de sus hojas. Además, estas especies son indicadores directos de la contaminación atmosférica; por ejemplo, los líquenes permiten medir el nivel de las emisiones de dióxido de azufre. (Rubiano & Chaparro, 2006)
1.1.5. Parámetros empleados para caracterizar la lluvia ácida
Entre los parámetros propuestos por estas regiones, y en lo publicado por la OMM para la estandarización de los procesos de monitoreo de química de la precipitación a nivel mundial, se encuentran: sulfatos (SO4-), nitratos (NO3-), Calcio (Ca2+), potasio (K+), y magnesio (Mg2+), además de otros parámetros como metales pesados y compuestos orgánicos volátiles. De estos parámetros, los más representativos y por lo tanto los más utilizados, son el pH, la conductividad, los nitratos y los sulfatos, Calcio, potasio, y magnesio, de los cuales, los cuatro primeros son medidos en Colombia. (Ruiz & Benavides, 2007)
pH-Acidez
El pH es un término de uso general para expresar la magnitud de acidez o alcalinidad. Es una forma de expresar la concentración o actividad de iones hidrógeno en solución. Este indicador es representado a partir de la escala de pH, que usualmente oscila entre 0 a 14.
La acidez en el análisis químico de la lluvia, puede definirse como la capacidad de los ácidos de azufre, nitrógeno y cloro, entre otros, para neutralizar bases, reaccionar con iones hidroxilo, ceder protones, o como la medida del contenido total de estas sustancias. El CO2 se encuentra disuelto en el agua lluvia como resultado de la disolución del CO2 atmosférico y se combina con el agua para formar ácido carbónico, disminuyendo el pH de la lluvia a 5,65. (Ruiz & Benavides, 2007)
Conductividad
La conductividad del agua es una expresión numérica de su habilidad para transportar una corriente eléctrica. Depende de la concentración total de sustancias disueltas ionizadas en el agua (principalmente ácidos) y de la temperatura a la cual se haga la determinación. Por ello, el valor de la conductividad es muy usado en análisis de aguas para obtener un estimativo rápido del contenido de sólidos disueltos. En un agua lluvia con características normales, el valor de la conductividad expresada en microsiemens por centímetro ( S/cm) debe tender a cero. En un agua lluvia con características ácidas son comunes valores por encima de los 20 S/cm. (Ruiz &
Benavides, 2007)
Nitratos y Sulfatos
La presencia de nitratos y sulfatos en el agua lluvia, da un indicio de la intensidad del uso de combustibles por parte del transporte automotor y de las actividades industriales, destacándose las relacionadas con el sector agroindustrial, como son la quema de biomasa, y otras como la quema de sabanas para cultivos. En condiciones normales, la concentración de nitratos en aguas lluvias debe tender a cero. En aguas lluvias de carácter ácido son comunes valores del orden de 0,4 mg/l a 2,0 mg/l en nitratos y de 2,0 mg/l a 8,0 mg/l en sulfatos. (Ruiz & Benavides, 2007)
1.2. Bioindicadores
La utilización de organismos vivos como bioindicadores es una técnica reconocida en la cual los organismos manifiestan síntomas particulares en respuesta a cambios medioambientales o para interpretar factores ambientales. En general cuanto más estenoica sea la especie en cuestión, es decir, cuando más estrechos sean sus límites de tolerancia, mayor será su utilidad como indicador ecológico. Las especies bioindicadoras deben ser en general, abundantes, muy sensibles al medio de vida, fáciles y rápidas de identificar, y así mismo se requiere conocer los requerimientos de las especies y sus adaptaciones para resistir contaminantes agudos y crónicos. (CONICET MENDOZA)
Dentro de la variedad de bioindicadores existentes, de manera preliminar se seleccionaron los líquenes, por ser indicadores de la calidad del aire y ser sensibles a sustancias que posiblemente pueden estar presentes en el área de estudio, dado que son capaces de absorberlas y acumularlas rápidamente. Estas características se ven favorecidas, porque en la zona fue posible identificar este tipo de especies que permitieron estructurar un panorama de posibles impactos que puedan estar relacionados con algún tipo de comportamiento ácido en la precipitación.
1.2.1. Liquenes
Los líquenes son organismos que se encuentran principalmente sobre las cortezas de los árboles, cubriendo la superficie de rocas y sobre el suelo, que están compuestas por la unión de un hongo y un alga en simbiosis. Debido a que presentan una estructura sencilla y a que carecen de sistemas conductores para obtener nutrientes de sus sustratos, acumulan los iones disueltos en la humedad atmosférica exhibiendo síntomas diversos cuando se presentan en zonas contaminadas.
Por lo anterior, son particularmente atractivos como indicadores biológicos de la contaminación ambiental. (Espitia & Gómez, 1998)
Factores ecològicos de los líquenes
a. Factores abióticos
El sustrato. Los líquenes son capaces de desarrollarso sobre todo tipo de sustrato inertes u organicos (minerales, cortezas, madera muerta, hojas, caparezones de animale, pàsticos, etc.).
Textura. Es un factor limitante para la instalación de los líquenes así por ejemplo que las cortezas sean finas, suaves, duras, lisas o agrietadas; las rocas duras, porosas, exfoliables, etc., o los suelos arenosos, moviles, arcillosos, duros o estables son importantes factores de selección, ya que permitirán una más fácil instalación o retendán el agua ± tiempo.
pH. En función de la acidez o alcalinidad del sustrato, los materiales se ionizarán de forma distinta y tendran uno u otro modo de influencia sobre los talos liquénicos; aunque no se conoce
el mecanismo de influencia si se sabe que muchas especies y comunidades liquénicas están relacionadas con la acidez o basicidad de sus sustratos.
Radiación. Es un factor ecológico decisivo para los líquenes, los cuales pueden definirse como organismos bastantes fotófitos para poder asegurar el crecimeinto de los talos simbióticos. La interacción de la luz, humedad y temperatura sobre los fotosintezadores en general, suelen expresarse por los valores del punto de compenzación en el cual la cantidad de CO2 asimilada mediante fotosíntesis es igual a la expulsada por la respiración.
Temperatura. Influye directamente sobre el metabolismo. Las especies de altas montañas tienen rangos de tolerancia muy distintos de la de los desiertos cálidos. Pero este factor actúa también de manera indirecta sobre la disponibilidad de lagua, cuanto mayor sea la temperatura del aire circundante o la del sustrato, la pérdida de agua de los talos será más rápida y por tanto el tiempo para superar el punto de compensación es más corto.
Viento. Tiene efectos indirectos que se traducen sobre todo en su infñuencia sobre el estado de hidratación de los talos y, en menor medida, por efecto erosivo y mecánico del viento de alta velicidad que éstos deben soportar en la colonización de determinados sustrados. (Barreno &
Perez , 2003)
Especies de Seleccionada
Para la intencionalidad del proyecto se eligieron dos tipos de líquenes, foliosos y crustáceos los cuales se encuentran presentes en la Hacienda Santa Elena.
a. Líquenes Foliosos
Tienen el talo laminar por lo regular lobulado, se fijan por medio de grupos de hifas alargadas (rizinas), con las que absorben agua y sales minerales. En la Figura 3 se puede observar un ejemplo de este tipo de liquen. (Redes Cepalcala, 2013)
b. Líquenes Crustáceos
Se presentan como costras irregulares que se adhieren al suelo como se muestra en la Figura 3, las rocas o el tronco de los árboles y penetran, al menos en parte, en el sustrato. (Redes Cepalcala, 2013)
Relación entre tipo de líquenes y contaminación
La diversidad liquénica es dependiente de muchos factores externos, tales como la radiación solar, velocidad del viento, temperatura y precipitación, siendo esta última la de mayor importancia, puesto que es el factor más variable en una región.
Por otro lado, la diversidad también depende en gran medida a la química del forófito, por esto es de suma importancia la utilización de forófitos similares química y físicamente para la bioindicación. (Espitia & Gómez, 1998)
1.2.2. Índices para cuantificar la calidad atmosférica con líquenes
Para la utilización de líquenes como bioindicadores de la calidad del aire, es necesario emplear indices para así poder indentificar los diversos niveles de contaminanción que se presentan en la zona el area de estudio.
Figura 3. Liquen Crustáceo (parte izquierda) y Liquen Folioso (parte derecha) Fuente: Autores
Índice de Diversidad Liquénica (LDV)
Este índice tiene como objetivo otorgar un estimativo estadístico de las condiciones ambientales de cada unidad de muestreo. Es un método estandar desarrollado en la “European guideline for maping lichen diversity as an indicator of environmental stress”, el cual explica los lineamientos para poder calcular el valor que ralaciona al igual que el IPA diversidad, frecuencia y cobertura de líquenes da una manera rápida y fácil. Este índice solo se puede comparar con valores de LVD y es aplicable en las zonas que tienen similitud en sus especies. (Espitia & Gómez, 1998)
Índice de Pureza Atmosférica (IPA)
Valor numérico que se obtiene a partir del sumatorio de las frecuencias de cada una de las especies de líquenes que aparecen en un inventario. Además, este índice es utilizado para calcular la calidad atmosférica a través de estas especies, donde relaciona diversidad, frecuencia y cobertura de líquenes. Este índice toma valores positivos, en donde cero (0) es la ausencia total de líquenes, y el valor máximo es solo comparable con el de los sitios de igual diversidad liquénica. (Espitia & Gómez, 1998)
El IPA puede tomar valores que varían entre cero (0) (ausencia total de líquenes) y un valor positivo cualquiera que será máximo para la condición no alterada por contaminación atmosférica. Obviamente este valor máximo tiene solamente validez local pues está definido por la riqueza de especies liquénicas de cada zona. (Rubiano & García, 1984)
1.3. Antecedentes
Para la recopilación de la información bibliográfica, se realizó un estudio básico bibliométrico tanto para los antecedentes nacionales como internacionales, el cual consistió en la búsqueda y cuantificación de estudios, investigaciones y artículos científicos, relacionados con los temas de lluvia ácida y utilización de líquenes como bioindicadores. En el Anexo 1 se encuentran las tablas de los antecedentes nacionales como internacionales. En el siguiente apartado se hace una breve descripción de los antecedentes más relevantes para este estudio.
1.3.1. Antecedentes Nacionales
Dentro de la búsqueda se encontraron 17 estudios relacionados con lluvia ácida y la utilización de líquenes como bioindicadores. Estos documentos se clasificaron entre trabajos de grado, artículos de revista e investigaciones.
Por otro lado, cada una de estas herramientas bibliográficas que se encuentran citadas en el Anexo 1, fueron utilizadas para crear criterios y fortalecer los conocimientos en la elaboración del proyecto, además, muchos de los apartados fueron utilizados para la construcción del mismo.
Dentro de los estudios seleccionados, cabe destacar el trabajo de grado titulado “Determinación del comportamiento ácido en las precipitaciones del Parque Natural Chicaque y su posible afectación a la vegetación”, realizado en el año 2015 por dos estudiantes de la Universidad Santo Tomás, el cual se empleó como base para la metodología de este estudio.
De modo similar, cabe resaltar dos de los estudios realizados por la Universidad de la Salle en el año 2008, titulados “Estudio preliminar sobre los efectos que puede causar la lluvia ácida en las especies vegetales caucho sabanero (ficussoatensis), arboloco (smallanthus pyramidalis) y cajeto (cytharexylumsubflavescens) en la estación piloto de la Universidad de la Salle, localidad 17, la candelaria” y “Diagnóstico de lluvia ácida en el sector histórico de La Candelaria-Bogotá D.C. y sus efectos sobre la fachada de La Catedral Primada de Colombia”. De estos estudios se utilizaron los diseños de las estaciones de lluvia ácida y algunos de los criterios de selección de ubicación de las mismas.
Finalmente, con relación a los líquenes, se tomó en cuenta las investigaciones realizadas por el biólogo Luis Juan Rubiano, las cuales sirvieron de guía para la aplicación y análisis del Índice de Pureza Atmosférico. Así mismo, en el estudio “Mapa de estrés atmosférico de cedritos (Bogotá) a partir de diversidad Liquénica” elaborado en el año 2004, se desarrolla un segundo índice para la cuantificación de los líquenes denominado Índice de Diversidad Liquénica. Ambos índices, permitieron conocer la posible variación de cobertura de estas especies presentes en el área de estudio, causadas por la contaminación atmosférica de la misma.
1.3.2. Antecedentes Internacionales
La clasificación de los 10 estudios internacionales que se encuentran en el Anexo 1, se realizó de la misma forma que en los antecedentes nacionales. Por otro lado, se debe agregar que no solo los nacionales se usaron para la elaboración del proyecto, sino también los internacionales, como el estudio que se realizó en Argentina, el cual aportó pautas para la cuantificación de los líquenes para la aplicación de los índices.
El estudio realizado en México titulado “El uso de los líquenes como indicadores de contaminación por dióxido de azufre, en zonas urbanas”, contribuyó al afianzamiento de conocimientos sobre los posibles efectos en los líquenes causados por el dióxido de carbono, siendo este uno de los principales precursores de la lluvia ácida.
Por último, en relación al tema de lluvia ácida, se tomó en cuenta el trabajo de grado realizado en Ecuador, “Determinación de las concentraciones de iones presentes en el agua lluvia de la zona urbana de la Ciudad de Cuenca causantes de la lluvia acida”, con el fin de ampliar la información consignada en el presente documento.
1.4. Marco Legal
A continuación en la Tabla 3 se describe la legislación ambiental nacional que tiene aplicabilidad en el desarrollo del proyecto.
Tabla 3.
Normas aplicables
Norma Fecha Titulo Aplicabilidad
Decreto 2811 18 Diciembre de 1974
Por el cual se dicta el Código Nacional de
Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio
Ambiente.
El decreto 2811 de 1974 es el código que regula el manejo de los recursos naturales renovables, y su atención se centra en garantizar las condiciones ambientales adecuadas. Es por eso, que es importante aplicarlo en el proyecto, dado que el área de estudio se encuentra próximo a una zona de conservación. Por otro lado, uno de los objetivos de este estudio, es evaluar fisicoquímicamente el agua lluvia en la Hacienda Santa Elena, para identificar niveles de acidez y posibles efectos en especies liquénicas, por ende si en los resultados obtenidos se presenta alguna
Norma Fecha Titulo Aplicabilidad
anomalía que pueda estar alterando los recursos, se entraría a analizar este código y se aplicaría cada uno de los artículos que lo reglamente.
Decreto 948 5 Junio de 1995
Por el cual se reglamentan, parcialmente la Ley 23
de 1973, los artículos 33, 73, 74, 75 y 75 del
Decreto-Ley 2811 de 1974; los artículos 41, 42, 43, 44, 45, 48 y 49 de la Ley 9 de 1979; y la Ley 99 de 1993, en
relación con la prevención y control
de la contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire.
Cerca al área de estudio se encuentra un gran número de industrias que pueden estar afectando la calidad del aire y de la vegetación, es por esto que este decreto denota diferentes normas o estándares para la contaminación atmosférica, así como las diferentes fuentes que pueden existir. Por otro lado, dictaminan la prohibición de ciertas sustancias toxicas en los diferentes procesos industriales y en fuentes móviles y con esto medidas de control por la emisiones que estas generan, en caso tal de ser utilizadas.
La información anteriormente nombrada es de gran interés para el desarrollo del proyecto, dado que con esto se tiene una mayor claridad de los tipos de contaminación y fuentes contaminantes que se puedan presentar en la zona de estudio, así como saber cuáles son las obligaciones de las diferentes entidades en caso tal en que se llegue a necesitar alguna solicitud o apoyo frente al tema de calidad de aire.
Resolución 610
Marzo 24 del 2010
Por la cual se establece la Norma de
Calidad del Aire o Nivel de Inmisión, para todo el territorio
nacional en condiciones de
referencia.
Esta resolución aplica en su totalidad con el proyecto dado que en temas de calidad de aire, establece los valores máximos permisibles de ciertas sustancias que modifican las características del recuso, haciendo que su calidad sea mala. Por otro lado, para poder tener control de la calidad del aire, es necesario evaluar por diferentes medios, como es nuestro caso, con bioindicadores.
IDEAM 2007
Lluvia ácida:
documento técnico de respaldo a la información en la
página web del IDEAM
Este documento define el fenómeno de lluvia ácida y las medidas para contrarrestar los efectos. Adicionalmente aporta las variables que deben ser analizadas como conductividad, nitratos, sulfatos y pH, con sus valores de referencia.
Fuente Autores
2. Metodología 2.1. Enfoque Metodológico
Esta investigación está fundamentada en un enfoque correlativo (cuantitativo), donde se reconocieron como reales los fenómenos que se observaron y midieron objetivamente por medio de procedimientos estadísticos. Por otro lado, este estudio obedece a este enfoque, puesto que se realizó una correlación entre los parámetros fisicoquímicos y biológicos medidos en la zona para llevarlo a cabo.
2.2. Esquema Metodológico
La determinación del comportamiento ácido de la precipitación en la Hacienda Santa Elena y la identificación de los posibles efectos de la lluvia ácida en su vegetación se llevó a cabo con base en la metodología planteada en el estudio que se realizó en la Universidad Santo Tomas titulado
“Determinación del comportamiento ácido en las precipitaciones del Parque Natural Chicaque y su posible afectación a la vegetación del ecosistema”. Para el desarrollo de algunas de las fases, se contó con el apoyo de las Universidades Santo Tomas y Sergio Arboleda. A continuación se describen cada una de las fases que permitieron la ejecución del proyecto.
2.2.1. Recopilación de Información Base
2.2.1.1. Información Base del área de estudio
En esta fase se presenta una descripción de la Hacienda Santa Elena, lugar donde se llevó a cabo el estudio, teniendo en cuenta los siguientes componentes:
Localización
La Hacienda Santa Elena está ubicada a 4° 47’ 49.48’’ Latitud Norte y 74° 6’ 45.61’’ Longitud Oeste, a una elevación de 2563 m sobre el nivel del mar. Esta se encuentra situada en el municipio de Cota, en el Km 6,5 vía Siberia. Cuenta aproximadamente con 20 hectáreas, destinadas para actividades agropecuarias y de recreación, siendo este un predio privado. La
Hacienda se encuentra localizada hacia el costado sur de Cota, Figura 4, sobre una sección de la Serranía del Majuy. En el Anexo 2, se puede observar la ubicación espacial de la Hacienda Santa Elena.
Componente Atmosférico
Para establecer la caracterización climatológica del área muestreada, se tuvo en cuenta el estudio de la “Caracterización climática de Bogotá y cuenca alta del Rio Tunjuelo” realizado por el IDEAM en el año 2007, sirviendo como herramienta de aproximación a las condiciones climatológicas del área estudiada, dadas las condiciones orográficas similares que presenta el Aeropuerto el Dorado, y permitiendo comparar de manera teórica la distribución espacio- temporal de sus variables climatológicas con las del área de estudio.
Precipitación
La dirección de los vientos y orografía del área de estudio, inciden en el comportamiento temporal del régimen de lluvias. Su ubicación en el piedemonte en la Serranía, hace que el vapor de agua se enfríe y sufra un proceso de condensación, precipitándose en la ladera de barlovento donde se forman nubes aumentando los valores de la precipitación.
Para el análisis espacio-temporal de esta variable, se tomó el período de 1972-2014, definido como una normal climatológica con 30 años de datos. Como se ilustra en el Anexo 3 A, siguiendo la secuencia de las curvas que corresponden a la precipitación media anual, y teniendo
Figura 4 Ubicación geoespacial de la Hacienda Santa Elena Fuente: Adaptado Google Earth, 2015
en cuenta la ubicación de la Hacienda, los rangos indican una precipitación entre los 900 y 950 mm, aproximadamente. (IDEAM, 2007)
Temperatura
El comportamiento de la temperatura, se obtuvo mediante la información de períodos superiores a los 10 años, para garantizar la confiabilidad de la información. Tomando como referencia el mapa que se observa en el Anexo 3 B y los valores promedios mensuales y anuales de temperatura que se encuentran en el estudio anteriormente mencionado, la distribución espacial de la temperatura media anual del aire oscila entre 13,6 - 13,8 °C con sus valores más bajos entre los meses de diciembre a febrero y de junio a agosto, y durante los meses lluviosos, abril a mayo y octubre a noviembre, su temperatura asciende a 14°C, cuando el cielo está más cubierto y la energía de la tierra no se pierde tan fácilmente. (IDEAM, 2007)
Humedad
La humedad relativa media anual, presenta valores aproximados a 80% en los meses de altas lluvias, la cual se puede estar viendo influenciada directamente por el Río Bogotá que se encuentra cercano al área de estudio, generando mayor cantidad de vapor de agua en el ambiente siendo trasladado por los vientos alisios, mientras que las menores se presentan en los meses relativamente secos o de baja lluvias con 78%. En los demás meses la humedad oscila, dado que son meses de transición donde hay presencia de masas húmedas y secas. (IDEAM, 2007)
Viento
De acuerdo a los registros de la estación del Aeropuerto el Dorado, como se observa en el Anexo 3 C, el comportamiento anual del viento es en sentido este-oeste, debido a que históricamente los vientos fuertes inician a partir del mes de junio y se prolongan hasta el mes de septiembre, ya que en esta época del año predominan los vientos alisios del sureste que provocan un desplazamiento de la zona de confluencia intertropical hacia la parte norte del país. Estos vientos se caracterizan por ser fuertes y fríos. (IDEAM, 2007)
Componente Geosférico Geomorfología y topografía
Los suelos de la Serranía del Majuy corresponden a una estructura geológica de niveles duros atribuidos comúnmente a la formación tipo Guadalupe, bajo la que se encuentran los tipos Villeta y Girón, característicos de toda la cordillera Oriental, ricos en cuarcita, pizarra, arenisca y arcilla. En la Serranía del Majuy, la Hacienda Santa Elena comprende dos paisajes:
I. Piedemonte: En los abanicos formados por depositaciones coluvio aluviales, de relieve ligeramente plano a inclinado con pendientes entre el 3 y el 12%, donde se presentan suelos profundos, bien drenados, de texturas medias, fertilidad media y con erosión ligera, se delimitaron las unidades de paisaje. En las terrazas formadas por sedimentos fluvio-lacustres de la formación Sabana, de relieve plano a ligeramente plano, con pendientes entre el 1 y el 3%, es donde se presentan suelos profundos, bien drenados, de texturas medias y baja fertilidad.
(Consejo Municipal de Cota, 2000)
II. Llanura de desborde: Las vegas y diques constituidas por sedimentos aluviales de la formación Chía, de relieve plano, con pendientes de 0-1%, donde se presentan suelos superficiales, pobremente drenados, de texturas finas y fertilidad moderada. (Consejo Municipal de Cota, 2000)
El 74% de la Serranía del Majuy es de topografía quebrada, muy escarpada y de difícil acceso. El 26% restante, localizado en la parte baja de la Serranía del Majuy, es de menor pendiente, lo que configura la vulnerabilidad natural intrínseca de esta Serranía frente a fenómenos de riesgo estructural y geomorfológico latente. (Consejo Municipal de Cota, 2000)
Usos del suelo
Actualmente en el uso del suelo en la Hacienda Santa Elena se concentra principalmente en uso agropecuario, en recreación y un pequeño porcentaje está destinado a uso residencial.
Componente Biótico
En parte alta del área de estudio, se encuentra constituida principalmente por elementos arbóreos de especies nativas, con plantas leñosas perennes con un solo tronco principal o en algunos casos con varios tallos, que tiene una copa más o menos definida. En lo que resta de terreno, se encuentran pastos manejados y cultivos confinados. (Alcaldía Municipal de Cota , 2012)
Componente socioeconómico Población
La mayor parte de la población en la Hacienda es flotante, debido a que en esta funciona un restaurante y una casa de banquetes, además, en gran parte de su terreno existe una variedad de cultivos, por ende otro porcentaje de su población se constituye en los trabajadores.
Actividad Económica
La actividad económica en la Hacienda Santa Elena se enfoca:
Agricultura: Acelga, lechuga, espinaca, brócoli, coliflor, cilantro y remolacha.
Recreación: Salón de eventos, Restaurante y pesca deportiva.
Industrias
La actividad industrial que predomina en las zonas circunvecinas al área de estudio, son principalmente parques industriales. Por otro lado, existen industrias que se dedican a las siguientes actividades:
Distribución e importación de fertilizantes
Distribución de dispositivos médicos.
Distribución de medicamentos
Fábrica de leche
Construcción
Distribución de tanques
Fábrica de pintura
Comercializadora de pollos
2.2.2. Selección de los Puntos para la Instalación de las Estaciones y Objetos de Muestreo
Con base en la información cartográfica y los rangos de altitud a los que se encuentra la Hacienda Santa Elena, se implementó el protocolo para la selección y ubicación de los puntos de muestreo de lluvia ácida que se encuentra en el Anexo 4. De esta manera se instalaron varios puntos para ubicar las estaciones y obtener la representatividad suficiente cubriendo la totalidad del área de estudio. Luego de escoger los posibles puntos de ubicación para las estaciones, se aplicaron los demás criterios descritos en el protocolo con el fin de realizar un filtro, obteniendo en total los 7 puntos con una ubicación que permitiera lograr una cobertura total de la zona de estudio . Ya con esto, se procedió a ubicarlos en la malla de muestreo que se puede observar en el Anexo 5.
Por otro lado, los puntos de muestreo de líquenes fueron ubicados cerca a las estaciones de lluvia ácida. Para esto, se tuvo en cuenta que por punto se deben tomar mínimo 3 árboles para conformar una estación de muestreo de líquenes.
Hay que mencionar que para el desarrollo de esta fase se contó con el apoyo de las Universidades Santo Tomas y Sergio Arboleda.
2.2.2.1. Implementación del protocolo para la selección y ubicación de los puntos de muestreo de la lluvia acida
A continuación se muestra la implementación del protocolo por cada una de las estaciones de muestreo:
