Water quality assessment and determination of heavy metals in sediments of the micro-watersheds of the Alajua and Colorado Rivers (Tungurahua -Ecuador)
Authors: Peñafiel Ayala Rodny David , Paredes Beltrán Bolívar Eduardo , Moya Medina Dilon Germán , Morales Fiallos Fabián Rodrigo 
Published: October 2023

Introducción
El presente estudio tiene como objetivo evaluar la calidad del agua superficial y determinar los metales pesado en los sedimentos de la microcuenca de los Ríos Alajua y Colorado (subcuenca Río Ambato) mediante análisis de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. Para lo cual, se realizó una campaña de muestreo determinando cinco puntos en la cuenca alta y baja de cada río. Los resultados de la caracterización de las muestras de agua y sedimentos se compararon con los límites máximos permisibles de la legislación ecuatoriana de la calidad ambiental (TULSMA). En todos los puntos de muestreo se detectó que los parámetros como el pH, conductividad, turbidez, sulfatos y nitratos en muestras de agua y los metales que no excedieron los límites de calidad en agua y sedimentos son Al, As y Ni. Sin embargo, se encontró altas concentraciones de Cr(VI), Cd, Mn, Fe, Cu y Pb en sedimentos de la microcuenca alta y baja, sobrepasando los límites TULSMA. Los resultados del análisis microbiológico demostraron que todos los puntos presentaron niveles altos de coliformes totales y fecales. Con estos datos recolectados se ha calculado dos índices de calidad del agua NSF y Dinius. Al evaluar la calidad del agua del río con los dos índices de calidad, los puntos de muetreo tuvieron una calificación regular para el consumo humano y aceptable para el regadío. Por lo tanto, se sugiere mantener un monitorio contante de las microcuencas.

Objetivos
Los objetivos del estudio fueron: a). Caracterizar los parámetros fisicoquímicos, microbiológicos y metales pesados en las muestras de agua superficial. b) Determinar la concentración de metales pesados en los sedimentos de los Ríos Alajua y Colorado. c) Comparar los resultados de la caracterización de agua y sedimentos con los límites permisibles establecidos por la normativa ambiental vigente. d) Evaluar la calidad del agua mediante índices de calidad del agua (ICA) NSF y Dinius.

Método
Se definieron 5 puntos de muestreo a lo largo de cada río de acuerdo con su ubicación y accesibilidad. Se consideró la norma NTE INEN 2226 (2013), para el muestreo según la identificación de las fuentes de contaminación en el agua y sedimentos. La detección de los parámetros de calidad del agua in situ: temperatura, potencial de hidrógeno (pH), conductividad, turbidez, oxígeno disuelto (OD), turbidez y sólidos totales disueltos se llevó a cabo con un medidor multiparámetro HANNA HI 9829. La determinación de parámetros químicos en laboratorio se realizó mediante el fotómetro multiparamétrico HANNA, de lo siguiente: nitrato, amoniaco, fosfato, cloruros, sulfatos, potasio, calcio, cromo 6+, cobre, cinc, hierro, maganeso y demanda química de oxígeno. Los metales pesados cadmio, cromo total, plomo, niquel y arsénico se determinaron tanto en las muestras acuosas como en sedimentos por absorción atómica en horno de grafito (GFAAS) PG Instruments AA500. Para la determinación de metales pesados en sedimentos, estos fueron previmente digeridos en medio ácido mediante horno microondas (ETHOS UP) para de acuerdo con el método EPA 3015, por 50 min.

Principales resultados
Los resultados obtenidos de la caracterización del agua del Río Colorado con los criterios de calidad reportados por el anexo 1 del Libro VI, TULSMA; los cuales en su mayoría se encontraron dentro del límite permisible para el consumo humano y doméstico a excepción de los coliformes fecales (> 1000 NPM/100 ml); Zn (> 0,03 mg/L); Pb (> 0,01 y 0,001 mg/L); Fe (> 0,3 mg/L) y Mn (> 0,1 mg/L) que excedieron los criterios de calidad para la preservación de la vida acuática y silvestres en aguas dulces así como para el criterio de calidad para riego agrícola Mn (>0,2 mg/L). De la misma forma los resultados del análisis de los sedimentos muestran que los valores de Cr 6+ (>0,4 mg/kg); Cd (> 0,5 mg/kg) y Cu (> 25 mg/kg) sobrepasaron los criterios de la calidad del sedimento señalado en el anexo 2 del TULSMA, por lo que se han investigado sus posibles fuentes de exposición. Se identificó la presencia de metales pesados en el agua y sedimentos del río Alajua. Donde, la mayor concentración de metales pesados en muestras de agua fueron Ca >Mg >As >Pb >Ni >Mn >Fe >Cd > Cr+6> Al> Cu. Cade destacar, existieron puntos que no se evidenció contaminación de dos metales Pb y Ni siendo los puntos 4 y 5 para el Pb y los puntos 1 y 2 en el caso del Ni.

Conclusiones
Se evaluó la calidad del agua mediante el ICA – NSF el cual permitió revelar el grado de contaminación de las aguas en las cinco zonas de muestreo de cada río, las cuales en su mayoría se clasificaron como regulares o moderadamente contaminadas. En cuanto al índice de Dinius las aguas se catalogaron en contaminadas a excepción del punto 3 que fue aceptable (ICA: 79), por lo que, no se considera necesario purificar para el uso agrícola pero sí para el consumo humano; sin embargo, al presentar un exceso de coliformes, Zn y Pb, Fe y Mn, se podría limitar el uso del agua en las zonas determinadas de forma temporal hasta que el sistema fluvial del río recupere su estado natural y se acerque a los niveles aceptables para no afectar la calidad del recurso hídrico y la salud de los consumidores. Los resultados obtenidos de los parámetros fisicoquímicos, microbiológicos en las muestras de agua superficial, así como de la concentración de los metales pesados en los sedimentos y aguas se verificaron con los criterios de calidad ambiental (TULSMA) admisible para el consumo humado, preservación de la vida acuática y riego agrícola. Las causas de las mediciones excedidas especialmente de los metales pesados con respecto a la norma se deben a las condiciones ambientales y antrópicas de cada punto de muestreo.