Editorial Universidad Manuela Beltrán

Análisis del Recurso Hídrico: Acciones

Orientadas a la Sostenibilidad Ambiental

2018

Análisis del Recurso Hídrico: Acciones

Orientadas a la Sostenibilidad Ambiental

Editores

Laura Estefany López Cubides

Carlos Augusto Sánchez Martelo

Henry Leonardo Avendaño Delgado

Manuel Antonio Sierra Rodríguez

Carlos Andrés Collazos Morales

Domingo Alirio Montaño Arias

Breed Yeet Alfonso Corredor

José Daniel Rodríguez Munca

Marlio Harold Barrera Chavarro

Carlos Augusto Sánchez Martelo, Henry Leonardo Avendaño Delgado,

Manuel Antonio Sierra Rodríguez, Juan Sebastián Lara Rodríguez, Carlos

Andrés Collazos Morales, Domingo Alirio Montaño Arias, Breed Yeet

Alfonso Corredor, Marlio Harold Barrera Chavarro, José Daniel Rodríguez

Munca

Análisis del Recurso Hídrico: Acciones Orientadas a la Sostenibilidad

Ambiental, Bogotá, UMB

© Chaparro García Oscar Andrés, Lemus Portillo Ciromar, Echavarría

Pedraza Mónika, Barrios Miguel, Olaya Marín Esther Julia, Noreña Calvo

Felipe Andres, Ordoñez Díaz Martha Melizza, Aguilar Orjuela Samantha,

Álvarez Díaz Jimmy Edgard, Chenet Julien G, Solorza Medina Juan David,

Ramírez Contreras David Leonardo , De Luque Villa Miguel, Robledo

Buitrago Daniel Armando, Herrería Elisabeth Ruth, Sanchez Olivares Jina

Karin, Duarte Martínez Vicky Paola, García Solarte, Ferney Agustín, Duarte

Suárez Andrea Marcela, Valdes Solano Diana Milena

© Universidad Manuela Beltrán

Bogotá, Colombia

http:// www.umb.edu.co

Queda prohibida la reproducción total o parcial de este libro por cualquier

proceso gráfico o fónico, particularmente por fotocopia, Ley 23 de 1982

Análisis del Recurso Hídrico: Acciones Orientadas a la Sostenibilidad Ambiental.

/ Editores Carlos Augusto Sánchez Martelo… (y otros 8) - Bogotá: Universidad

Manuela Beltrán, 2018.

200 p.: ilustraciones, gráficas, tablas; [versión electrónica]

Incluye bibliografía

ISBN: 978-958-5467-15-6

1. Impacto ambiental del recurso hídrico 2. Gestión ambiental del recurso

hídrico 3. Sostenibilidad ambiental del recurso hídrico. i. López Cubides, Laura

Estefany, ed. ii. Avendaño Delgado, Henry Leonardo, ed. iii. Sierra Rodríguez,

Manuel Antonio, ed. iv. Collazos Morales, Carlos Andrés, ed. v. Montaño Arias,

Domingo Alirio, ed. vi. Alfonso Corredor, Breed Yeet, ed. vii. Rodríguez Munca, José

Daniel, ed. viii. Barrera Chavarro, Marlio Harold, ed.

658.514 cd 23 ed.

CO-BoFUM

Catalogación en la Publicación – Universidad Manuela Beltrán

Autoridades Administrativas

Gerente

Juan Carlos Beltrán Gómez

Secretario General

Juan Carlos Tafur Herrera

Autoridades Académicas

Rectora Alejandra Acosta Henríquez

Vicerrectoría de Investigaciones

Carlos Andrés Collazos

Coordinador General UMB Virtual

Gustavo Adolfo Salas Orozco

ISBN: 978-958-5467-15-6

11

Universidad Manuela Beltrán – Análisis del Recurso Hídrico: Acciones

Orientadas a la Sostenibilidad Ambiental

Edición

Editorial Universidad Manuela Beltrán

Comité editorial

Laura Estefany López Cubides

Carlos Augusto Sánchez Martelo

Henry Leonardo Avendaño Delgado

Manuel Antonio Sierra Rodríguez

Juan Sebastián Lara Rodríguez

Carlos Andrés Collazos Morales

Domingo Alirio Montaño Arias

José Daniel Rodríguez Munca

Marlio Harold Barrera Chavarro

Comité científico

Mg. María Fernanda Pabón

Mg. Cristian Camilo López

Mg. Martha Melizza Ordoñez

Mg. Elvia Johanna Gelvez Bernal

Esp. Martha Rocío Castro

Mg. Juan Sebastián Ramos

Mg. Naydu Shirley Rojas

Autores

Chaparro García, Oscar Andrés

Lemus Portillo, Ciromar

Echavarría Pedraza, Mónica

Barrios, Miguel

Olaya Marín, Esther Julia

Noreña Calvo, Felipe Andres

Ordoñez Díaz, Martha Melizza

Aguilar Orjuela, Samantha

Álvarez Díaz, Jimmy Edgard

Chenet, Julien G

Solorza Medina, Juan David

Ramírez Contreras, David Leonardo

De Luque Villa, Miguel

Robledo Buitrago, Daniel Armando

Herrería Elisabeth, Ruth

Sánchez Olivares, Jina Karin

Duarte Martínez, Vicky Paola

Epalza Sánchez, Gustavo Elberto

García Solarte, Ferney Agustín

Duarte Suárez, Andrea Marcela

Valdes Solano, Diana Milena

Evaluadores

Dr. Miguel García Torres

Dr(c). Luz Ángela Rodríguez González

Colaboradores del Libro

Mg. María Fernanda Pabón

Publicado en Julio de 2018

Formato digital PDF (Portable Document Format)

Diagramación: Iván Camilo Duarte Silva

Diseño de Portada: Iván Camilo Duarte Silva

Paula Andrea Quintero Celis

Corrección de estilo (Editor secundario)

Editorial Universidad Manuela Beltrán

Avenida Circunvalar Nº 60-00

Bogotá – Colombia

Tel. (57-1) 5460600

Editorial: Las opiniones y contenidos de los resúmenes publicados en esta obra son de

responsabilidad exclusiva de los autores.

12

13

Contenido

Prólogo __________________________________________________________ 15

La alteración del régimen hidrológico y su efecto en el ecosistema acuático: caso de estudio del pez

capitán de la sabana en el río Neusa __________________________________________ 19

Estudio de las variaciones en los parámetros fisicoquímicos del río Cusiana relacionados con el

desarrollo de las actividades de explotación de hidrocarburos en el Municipio de Tauramena,

Casanare _______________________________________________________________ 37

Evaluación de la reducción de la concentración de mercurio en muestras de agua y lodo del río

Bogotá, mediante el uso de pseudomonas aeruginosa y microorganismos nativos ______ 59

Tratamiento de aguas grises con humedales artificiales en la Universidad EAN (resultados

parciales) _______________________________________________________________ 77

Evaluación del decaimiento de Escherichia Coli (E. coli), en aguas costeras con sistemas de

emisarios submarinos _____________________________________________________ 93

La sostenibilidad ambiental de los bienes y servicios hídricos más allá de la visión neoclásica 111

Herramientas jurídicas colombianas para la protección del recurso hídrico y la sostenibilidad 127

Análisis de la sustentabilidad del recurso hídrico en la vereda Campo Alegre del municipio de

Puerto Asís, Putumayo_____________________________________________________ 147

Selección del modelo de caudal ecológico ajustado a los componentes evaluados en los estudios

ambientales del proyecto hidroeléctrico del río Sogamoso _________________________ 175

14

15

PRÓLOGO El cuidado del recurso hídrico ha sido de gran importancia debido a que es una necesidad básica para

los seres humanos, no solo porque sin ella no podría sobrevivir, sino también porque en sus actividades

económicas y sociales es un recurso indispensable. Actualmente el agua es usada ampliamente

convirtiéndose en la base del desarrollo económico de la sociedad, siendo usada en grandes procesos y

en la agroindustria. Debido a estos usos y en la forma en la que se realizan dichos procesos se ha venido

afectando considerablemente la calidad del agua; por lo tanto, es indispensable generar estrategias que

propendan por la sostenibilidad de este preciado recurso.

Nuestro país cuenta con una gran disponibilidad de recursos hídricos en comparación con el panorama

a nivel mundial, por lo tanto, es un reto el hecho de plantear estrategias de gestión de este recurso para

lograr su aprovechamiento adecuado, el desarrollo de políticas ambientales consecuentes con las

necesidades y realidades del recurso, y acciones efectivas de control para la reducción de impactos

negativos generados por el uso inadecuado del recurso, así como el cuidado de los ecosistemas que

sustentan la permanencia y resiliencia del recurso hídrico a través de la prevención de la expansión

urbana, expansión de la frontera agrícola, deforestación, cultivos ilegales entre otros que los afectan en

la actualidad.

Es importante dar a conocer los avances que se han realizado a través de la academia, así como las

organizaciones públicas y privadas, es por esto que se desarrolló el libro: Análisis del Recurso Hídrico:

Acciones Orientadas a la Sostenibilidad Ambiental, en su primera versión bajo el lema: “+ Conciencia

+ Agua + Vida”, donde se abordó el tema de la gestión del recurso hídrico basada en la premisa de que

la adecuada gestión del recurso permite el desarrollo de la sociedad, el mejoramiento de la calidad de

vida y asegura la sostenibilidad del recurso a largo plazo.

Las investigaciones y aportes de los conferencistas, panelistas y ponentes procuraron la integración de

las dimensiones del desarrollo sostenible (social, económica y ambiental), basados en los objetivos de

desarrollo sostenible. Todo esto con el fin de dar a conocer los diferentes contextos y posturas frente al

recurso hídrico, y que partiendo de esto se generen diferentes puntos de acción para la gestión adecuada

del mismo.

Enero 2018

Elvia Johanna Gelvez Bernal

Universidad Manuela Beltrán

16

17

Capítulo 1

Impacto ambiental del recurso hídrico

El presente eje centra su estudio en las diferentes metodologías de identificación, valoración y

evaluación de impactos ambientales enfocados en la hidrósfera, con el propósito de definir la

viabilidad ambiental de la ejecución o continuidad de un proyecto, obra o actividad y la

caracterización del componente hídrico y su interacción con los demás componentes del

medioambiente (geofísico, biótico y socioeconómico).

18

19

La alteración del régimen hidrológico y su efecto en el

ecosistema acuático: caso de estudio del pez capitán

de la sabana en el río Neusa

Chaparro-García, Oscar Andrés*

Lemus Portillo, Ciromar**

Echavarría Pedraza, Mónika***

Barrios Peña, Miguel****

Olaya-Marín, Esther Julia*****

Resumen

Los regímenes hidrológicos de los ríos de todo el mundo han sido drásticamente alterados por

la regulación de caudales y la extracción de agua, lo que ha provocado profundos cambios en

su estructura y funcionamiento, como ocurre en el río Neusa, en donde se presenta el declive

de especies nativas como es el caso del pez Capitán de la Sabana (Eremophilus mutisii),

endémico del Altiplano Cundiboyacense. Este pez está catalogado en el libro Rojo de Peces

Dulceacuícolas de Colombia como especie vulnerable. El objetivo del presente artículo fue

identificar y analizar los efectos ambientales generados por la regulación de caudales

ocasionada por el embalse del Neusa sobre E. mutisii. El estudio se desarrolló en dos fases, en

la primera se realizó la caracterización del hábitat fluvial del río Neusa en un segmento

hidrológicamente alterado y en la segunda fase se efectuó análisis de presiones e impactos que

afectan el hábitat del pez. Se encontró que la regulación de caudales afecta la formación de

* Miembro del Grupo de Investigación en Sistemas y Recursos Ambientales Sostenibles (Vicerrectoría de

Investigaciones, Universidad Manuela Beltrán). oscar.chaparro@umb.edu.co ** Miembro del Grupo de Investigación en Sistemas y Recursos Ambientales Sostenibles (Vicerrectoría de

Investigaciones, Universidad Manuela Beltrán). ciromar.lemus@docentes.umb.edu.co *** Miembro del Grupo de Investigación en Sistemas y Recursos Ambientales Sostenibles (Vicerrectoría de

Investigaciones, Universidad Manuela Beltrán). monika.echavarria@docentes.umb.edu.co **** Facultad de Ingeniería Forestal (Universidad del Tolima). mibarrios@ut.edu.co ***** Miembro del Grupo de Investigación en Sistemas y Recursos Ambientales Sostenibles (Vicerrectoría de

Investigaciones, Universidad Manuela Beltrán). esther.olaya@docentes.umb.edu.co

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mesohábitats, requeridos para el desarrollo de la especie; ya que el régimen hidrológico aguas

abajo de la represa es inverso al régimen natural de caudales.

Palabras clave: embalse, hábitat, regulación de caudales, Eremophilus mutisii.

Abstract

The hydrological regimes of rivers around the world have been drastically altered by the

regulation of flows and the extraction of water, which has caused profound changes in its

structure and functioning, as occurred in the Neusa river where exists the decline of native

species. As is the case of the Capitán de la Sabana (Eremophilus mutisii), endemic to the

Cundiboyacense high savannah, cataloged as a vulnerable specie in the Red Book of Freshwater

Fishes of Colombia. The objective of this article was to identify and analyze the environmental

effects generated by the regulation of flows caused by the Neusa reservoir in the E. mutisii. The

study was carried out in two phases, the first one was the characterization of Neusa river habitat

in a hydrologically altered segment, in the second phase was carried out pressures analysis and

impacts that affect the fish habitat. It was found that the flow regulation affects the formation

of mesohabitats requiered for the development of the species; because the hydrological regime

downstream of the reservoir is inverse to the natural flow regime.

Keywords: reservoir, habitat, flow regulation; Eremophilus mutisii.

1. Introducción

En el mundo existen más de 40 000 grandes presas que impactan aproximadamente al 60 % de

los grandes ríos en el mundo (Nilsson et al., 2005). Con ello se genera graves alteraciones en

el régimen de caudales circulantes, lo que ha ocasionado el descenso de la biodiversidad del

planeta en aproximadamente un 50 % en los últimos 40 años (Millenium Ecosystem

Assessment, 2005). Colombia no es ajena a esta realidad, pues actualmente muchos de sus ríos

están impactados por represas, como es el caso del río Neusa el cual evidencia una disminución

en la cantidad y diversidad de especies nativas de peces. Un ejemplo de ello es el pez capitán

de la sabana (Eremophilus mutisii), considerado una especie amenazada de extinción en un

21

futuro próximo (Mojica, et al., 2012). Una de las razones de esta situación se relaciona con la

regulación de sus caudales y otras actividades que afectan el hábitat de esta y de otras especies

endémicas (Bastidas y Lemus, 2014).

A lo anteriormente señalado, se le suma el escaso conocimiento que existe sobre la

ecología y biología del pez capitán de la sabana (Bastidas y Lemus, 2014), información que es

necesaria para contribuir en la elaboración de propuestas para su conservación y uso sostenible,

dado que es una especie endémica del altiplano Cundiboyacense y que tiene una alta

importancia cultural, económica y ecológica.

No obstante, es ampliamente aceptado que el régimen natural de caudales es el principal

determinante en la estructura y funcionamiento del sistema fluvial, y que su alteración ha

ocasionado la degradación ambiental de estos ecosistemas (Merritt et al., 2010; Poff y

Zimmerman, 2010). Varios investigadores han analizado los impactos generados por la

regulación de caudales sobre el ecosistema acuático, por ejemplo, Herrera y Burneo (2017)

observaron cambios en las condiciones fisicoquímicas e hidrobiológicas en el río Manchángara

por la presencia de dos represas. Estos investigadores concluyen que la determinación de un

caudal ambiental que permita conservar las condiciones del río es relevante. Por su parte,

Ramírez et al. (2017) analizaron el acuerdo binacional entre Estados Unidos y México para la

circulación de caudales ambientales en el delta del río Colorado, e indican que el éxito de tal

esfuerzo político, operativo y científicamente complejo en la cuenca del río Colorado es un

buen inicio para el futuro de los caudales ambientales en este río y para otros sistemas fluviales

en todo el mundo. Lin et al., (2017), estudiaron los efectos de la alteración hidrológica de

caudales en el río Pearl al sur de China y encontraron que el caudal ambiental es fundamental

para la salud y la integridad del sistema fluvial.

De acuerdo a lo señalado anteriormente, es importante el análisis de la alteración

hidrológica en ríos regulados por embalses, pues la restitución del régimen hidrológico de

caudales es una de las actuaciones más efectivas en el área de la restauración fluvial (Roni,

Hanson y Beechie, 2011). Esta investigación tiene como objetivo principal identificar y analizar

los efectos ambientales generados por la operación del embalse del Neusa, sobre el hábitat del

22

pez capitán de la sabana, lo que permitirá apoyar el desarrollo de estrategias para su

conservación y uso sostenible. Por otra parte, la estrategia de investigación que se utilizó

consistió en el uso de los métodos analítico y sintético que permitieron cumplir con el objetivo

propuesto.

Es pertinente indicar que este trabajo fue financiado con recursos provenientes del

patrimonio autónomo Fondo Nacional de Financiamiento para la Ciencia, la Tecnología y la

Innovación Francisco José de Caldas; Proyecto de investigación “Determinación de los factores

de hábitats físicos y ecológicos que afectan la distribución de Eremophilus mutisii en el río

Neusa”. Código: 1263-714-51250. Contrato: 099-2016. Así mismo, es importante mencionar

que este trabajo hizo parte de la tesis de pregrado de Llanos, Mesa y Chaparro (2017), la cual

contó con apoyo económico del proyecto antes mencionado.

2. Materiales y método

a. Descripción del área de estudio

El río Neusa se encuentra en el departamento de Cundinamarca y nace en el municipio de

Cogua. Su cuenca es alimentada por los ríos Cubillos (río Salitre y Guandoque) y el río Checua,

y desemboca en el río Bogotá. La cuenca cuenta con un área de 44 734,9 hectáreas y el cauce

principal tiene una longitud aproximada de 45,1 km (CAR, 2006). En la parte alta del río se

encuentra el embalse del Neusa, cuya funcionalidad esta direccionada a prevenir inundaciones

en épocas de lluvias y al abastecimiento de agua de los municipios de Cogua y Zipaquirá en

época de estiaje.

El segmento de estudio se encuentra ubicado aguas abajo de la represa del embalse del

Neusa a una altura de 2 688 m s. n. m. y finaliza a 2 577 m s. n. m., el segmento tiene una

longitud aproximada de 11 km (Tabla 1) y está comprendido entre las coordenadas 5°06’ 37.30”

N, 73°58’ 14.04” O y 5°05’ 04.45” N, 74°56’ 04.45” O.

23

Figura 1. Área de estudio y estaciones de muestreo en la subcuenca del río Neusa.

Fuente. Elaboración propia.

b. Diseño experimental

La metodología empleada para el desarrollo de la investigación se desarrolló en dos fases. A

continuación, se presenta cada una de ellas.

c. Caracterización del hábitat fluvial del río Neusa en un segmento hidrológicamente

alterado

El segmento del río en estudio se caracterizó a partir del régimen de caudales y de unidades

hidromorfológicas presentes en el cauce, para lo cual se utilizó cartografía y se llevó a cabo

trabajo de campo. En la identificación del tipo de régimen de caudales, tanto natural como

alterado, se utilizaron registros históricos de caudales de 20 años (desde el año 1996 hasta el

2016), información proporcionada por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca

(CAR).

El régimen natural de caudales del segmento del río Neusa se determinó a partir de la

estación de aforo del río Cubillos, llamada El Volador, ubicada en inmediaciones del embalse.

Se seleccionó esta estación teniendo en cuenta que el río Cubillos genera mayor aporte de

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caudales al embalse, y además se encuentra aguas arriba de este, es decir, no presenta

alteraciones en su régimen natural.

Figura 2. Segmento de estudio con estaciones de muestreo y estaciones hidrometeorológicas.

Fuente. Elaboración propia.

Por otro lado, a partir de la información de la estación Acequia El Molino se estableció el

régimen alterado de caudales para el segmento en estudio. La estación hidrometeorológica

Acequia El Molino fue seleccionada principalmente porque se encuentra ubicada en el

segmento de estudio y además es la única que se encuentra activa allí.

A partir del tipo de trazado en planta se definieron características geomorfológicas del

segmento elegido y se realizó la descripción del tipo geomorfológico con base en lo propuesto

por Belletti et al., (2017) y Rinaldi et al., (2015). En el segmento hidrológicamente alterado se

definieron cuatro tramos de aproximadamente 3 km de longitud cada uno, los cuales fueron

representativos en cuanto a diversidad de hábitats. En cada tramo se estableció una estación de

muestreo, las cuales albergan altitudes que van desde 2 577 a los 2 688 m s. n. m., cubriendo

parte de lo que corresponde a la zona alta y media del río Neusa (ver tTabla 1).

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Figura 3. Segmento de estudio en el río Neusa.

Fuente. Elaboración propia.

Tabla 1. Estaciones de muestreo ubicadas en el segmento de estudio

Estación Coordenadas Elevación (m s. n.

m.) Latitud Longitud

1 5°06’ 37.30” N 73°58’ 14.04” O 2688

2 5°06’ 29.22” N 73°58’ 06.40” O 2673

3 5°06’ 06.70” N 73°57’ 44.57” O 2635

4 5°05’ 04.45” N 74°56’ 04.45” O 2577

Fuente. Elaboración propia.

Para realizar la identificación de unidades hidromorfológicas (HMU) (llamadas también

mesohábitats o unidades geomorfológicas) en el segmento elegido, se utilizó la metodología

propuesta por Rinaldi et al., (2015). Dicha metodología consiste en una apreciación visual de

las diferentes HMU que se pueden encontrar en un tramo o segmento de río.

Para determinar las HMU utilizadas por el pez Capitán de la Sabana en su fase juvenil y

adulta se utilizó información secundaria, proveniente de estudios recientes y de observaciones

realizadas en campo con el apoyo de expertos en la especie. Entre los estudios consultados se

encuentra la Evaluación ecohidráulica para la determinación del índice de calidad de hábitat

del pez Capitán en un tramo de una corriente de agua de alta montaña tropical, elaborado en

el río Neusa (Herrera y Prieto, 2015). Las observaciones en campo se llevaron a cabo el 8 de

26

octubre de 2016 y el 6 y 14 de diciembre de 2016 con acompañamiento de profesionales

conocedores del pez Capitán de la Sabana y del río Neusa.

d. Análisis de presiones e impactos generados por el embalse que afectan el hábitat

del pez Capitán de la Sabana

En esta fase se identificaron y analizaron las diferentes presiones e impactos presentes en el

segmento hidrológicamente alterado del río Neusa que afectan el hábitat físico del pez Capitán

de la Sabana, para lo cual se realizaron en el año 2016 tres visitas al río Neusa y dos en el año

2017, en donde se establecieron las presiones e impactos más significativos, así como sus

efectos generados de acuerdo con lo planteado por González y García de Jalón (2007), quienes

definen las presiones como todas aquellas actividades humanas que alteran de alguna manera

la estructura y el funcionamiento natural de los ríos, por ejemplo la agricultura y la urbanización

(figura 4), y como impactos las modificaciones de los ríos que han sido inducidas por las

presiones que recibe, como es el caso de la creación de un embalse para generación de energía

eléctrica, abastecimiento o para riego, el cual en su operación regula los caudales naturales del

río, causa alteraciones geomorfológicas e inclusive en algunos casos puede llegar a contaminar

el agua (figura 4), y que a su vez, tiene un efecto en la composición y estructura de las

comunidades y en las características de los hábitats físicos del sistema fluvial.

En la descripción de las presiones e impactos ambientales identificados se tuvo en cuenta

información del estudio titulado Diagnóstico, prospectiva y formulación de la cuenca

hidrográfica del río Bogotá, subcuenca río Neusa elaborado por la CAR (2006).

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Figura 4. Presiones, impactos y efectos en un río.

Fuente: González, 2007.

3. Resultados

En todo el segmento en análisis se observó al pez Capitán de la Sabana tanto en estado juvenil

como adulto y se encontró a la Trucha Arcoíris (Oncorhynchus mykiss) en la parte alta del río

(estación 1). El segmento presenta dos tipos de forma en planta: carácter sinuoso y meándrico

(Belletti, et al., 2017), como se puede observar en la figura 5, la forma sinuosa del segmento

contiene en su cauce materiales tipo gravas, arenas gruesas y finas. Así mismo, se observaron

unidades hidromorfológicas tipo corriente, poza, cascada y salto en bloques de roca. La parte

del segmento que tiene forma meándrica se caracteriza por la presencia de arenas finas, arcillas

y limos; los mesohábitats que se encontraron fueron pozas y tablas. Los resultados hallados

coinciden con lo reportado por Belletti et al., (2017).

28

Figura 5. Forma en planta del segmento hidrológicamente alterado en el río Neusa.

Fuente. Elaboración propia.

A partir de la información proporcionada por la Corporación Autónoma Regional de

Cundinamarca (CAR) se realizó la figura 6 que corresponde al régimen natural de caudales, en

la cual se evidencia el régimen de lluvias bimodal que caracteriza al río Neusa (con dos épocas

de lluvia, dos de caudales bajos y dos de transición).

Figura 6. Régimen natural de caudales del río Neusa - 1996 hasta el 2016.

Fuente. Elaboración propia.

29

Por otro lado, a partir de información de la estación Acequia El Molino proporcionada por la

Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca (CAR) se estableció el régimen alteado de

caudales para el segmento en estudio (ver figura 7).

Figura 7. Régimen de caudales alterado del río Neusa - 1996 hasta el 2016

Fuente. Elaboración propia.

En la figura 8 se presenta una comparación del régimen natural y el régimen alterado de

caudales medios mensuales en el segmento de estudio.

Figura 8. Caudales medios mensuales del régimen natural contra el régimen alterado - 1996 hasta el 2016.

Fuente. Elaboración propia.

En el segmento fluvial del río Neusa se encontraron dos tipos de presiones: agricultura y

urbanización, las cuales dieron lugar a la construcción del embalse del Neusa para el suministro

de agua, el cual ha generado impactos significativos en el sistema fluvial, tales como la

regulación de caudales y alteraciones morfológicas del cauce. De las presiones identificadas, la

agricultura es la que ejerce mayor presión del uso del suelo en la subcuenca del río Neusa, y es

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también una de las más influyentes en la economía de los municipios Tausa, Cogua, Nemocón,

Suesca, Zipaquirá, Carmen de Carupa, Cucunubá, Gachancipá, Pacho, Sutatausa y Tocancipá

que conforman la cuenca del río Neusa, donde aproximadamente 64,97 % de la cuenca es

empleada para actividades agrícolas (cultivos de papa, maíz, arveja, siembra de pastizales) y

pecuarias (ganadería), lo cual ejerce grandes afectaciones al cauce (CAR, 2006).

Para observar la evolución del uso de suelo en actividades agropecuarias se emplearon

imágenes satelitales en el periodo comprendido entre 1989 - 2015 (ver figura 9). En las

imágenes se observó que en 1989 la parte alta del río Neusa tenía áreas de vegetación densa,

las cuales fueron disminuyendo a partir del año 2001. Así mismo, se evidenció la pérdida de

vegetación aguas abajo de la presa, principalmente en la parte media de la cuenca donde

actualmente no existe una franja de vegetación ribereña.

Figura 9. Análisis multitemporal del crecimiento de cultivos en la cuenca del río Neusa.

Fuente. Elaboración propia.

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4. Discusión y conclusiones

Al comparar el comportamiento del régimen de caudales del río Neusa en condiciones naturales

(río Cubillos) y alteradas (aguas abajo del embalse) se evidencia una considerable diferencia

entre los dos, puesto que el régimen hidrológico del río en el segmento objeto de estudio

presenta un comportamiento inverso a sus condiciones naturales (ver figura 8). Lo anterior es

debido a que en los meses de enero, febrero, junio, julio, agosto y diciembre (meses que abarcan

las épocas de estiaje) el embalse realiza las descargas más altas del año, y en los meses de abril

y mayo, octubre y noviembre (correspondientes a épocas de lluvias) el embalse almacena mayor

cantidad de agua (ver figura 8) y realiza sueltas de caudales característicos de épocas de estiaje,

lo que representa una amenaza para la supervivencia de la especie, ya que la actividad de

reproducción del Capitán de la Sabana se realiza en periodos lluviosos, en los cuales el pez se

desplaza de la zona bentónica hacia los litorales con el fin de realizar el desove (Bastidas y

Lemus, 2014).

Además, este no es el único aspecto que compromete el desarrollo y distribución del pez

Capitán de la Sabana en el río Neusa, pues sus desplazamientos también son afectados por la

alteración del régimen de caudales. Por ejemplo, en épocas de estiaje o de precipitación la

especie realiza desplazamientos entre mesohábitats que se crean y se destruyen con el cambio

de periodo de lluvia y estiaje (tablas, rápidos, pozas, corrientes, entre otras) (Alcaraz et al.,

2011) y que con la regulación de caudales estos mesohábitats no se forman con la periodicidad

y la heterogeneidad que requiere la especie en diferentes etapas de su vida (Naiman et al., 2008).

Por otra parte, los caudales liberados por el embalse en épocas de desove de la especie

(periodo de lluvia) no facilitan la creación de mesohábitats requeridos para realizar la puesta de

huevos, ya que en este periodo el embalse del Neusa libera caudales típicos de época estiaje,

los cuales reducen considerablemente la superficie de lecho inundado. Esta situación afecta la

producción de alimento y los eventos de desove del pez Capitán de la Sabana. Otra situación

que afecta la calidad del hábitat físico del pez en el río es la escasa o inexistente cobertura

vegetal en la ronda hídrica, principalmente en la parte media del río, pues la formación de los

mesohábitats “lentos” tipo poza y tabla requieren de material alóctono (ramas, troncos, frutos,

32

hojas) que caen de los árboles y que son arrastrados por la lluvia al cauce (Allan y Castillo,

2007).

En ese sentido, las características que toma el río Neusa a partir de dichas regulaciones

evidencia la desaparición de los patrones estacionales de caudales mínimos y máximos, dando

lugar a una reducción considerable de la variabilidad natural de caudales. De esta manera se

pierde el régimen bimodal característico, necesario e importante para la sostenibilidad a largo

plazo del río y su vegetación ribereña (Naiman et al., 2008).

La regulación de caudales no solo afecta las condiciones de mesohábitats para la especie,

sino que también crea ambientes favorables para las especies foráneas (García de Jalón, 2008;

Olaya et al., 2016). Como es el caso de la Trucha Arcoíris (O. mykiss) originaria de los ríos y

lagos de Norte América, la cual fue introducida en el río Neusa para su uso en la pesca deportiva

y por su carne como fuente de proteína animal. En este río, debido a su carácter ictiófago, esta

especie se convierte en una potente depredadora del pez Capitán, así como de su alimento

(insectos y crustáceos). Por lo tanto, la trucha es en parte la responsable de la disminución de

las poblaciones de E. mutisii en el río Neusa. De acuerdo a lo anterior, el control de la Trucha

Arcoíris y su erradicación en el río Neusa es necesaria para la conservación del pez Capitán de

la Sabana.

Para solucionar la situación expuesta se recomienda: a) el establecimiento de un régimen

de caudales ambientales por parte de los administradores del embalse del Neusa, que permita

mantener la estructura y funcionamiento de los ecosistemas acuáticos y de la vegetación riparia;

b) regeneración natural de la vegetación riparia, así como control y eliminación de especies

vegetales invasoras; c) cerramiento de la ronda de protección del río Neusa (al menos del

segmento en estudio) de acuerdo con las coordenadas de la Resolución 2167 de 2016 de la CAR

(por medio de la cual se determina la zona de protección del río Neusa); d) eliminación de

especies exóticas e invasoras de peces; e) ejecución de obras de bioingeniería para la creación

de hábitats que sirvan de refugio o de zonas de descanso para el pez Capitán de la Sabana, tales

como bloques de rocas agrupados o individuales sobre el cauce en forma de rampa (para simular

un mesohábitat tipo rápido), revegetación de la zona ribereña (proveer alimento y refugio a los

33

peces), deflectores de corriente (mejorar la relación rápidos-lentos) y modificar el trazado del

río hacia uno sinuoso; f) educación ambiental de los usuarios del río Neusa sobre temas

relacionados con la restauración fluvial y sus beneficios.

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36

37

Estudio de las variaciones en los parámetros

fisicoquímicos del río Cusiana relacionados con el

desarrollo de las actividades de explotación de

hidrocarburos en el Municipio de Tauramena,

Casanare

Noreña Calvo, Felipe Andrés*

Ordóñez Díaz, Martha Melizza**

Resumen

El campo petrolero Cusiana es un área de plataformas multipozo adscrita al municipio de

Tauramena. Ha sido operada desde 1990 por la empresa Equión Energía Limited, a la cual se

le atribuyen una serie de impactos socioambientales en la región causados por la operación de

exploración y explotación de hidrocarburos. A través de la presente investigación se analiza la

incidencia de las actividades de explotación de petróleo sobre el recurso hídrico en Tauramena,

entre los años 2001 y 2016. Para ello, se realiza una revisión documental de los principales

impactos que se pueden materializar en el desarrollo de este tipo de industria y se comparan

con análisis fisicoquímicos de calidad del agua, realizados específicamente al río Cusiana (pH,

conductividad, coliformes fecales, oxígeno disuelto, turbiedad y DBO), con el fin de identificar

la variación de los parámetros y el grado de influencia de la industria petrolera en el estado del

recurso hídrico del área de influencia del proyecto en el municipio de Tauramena. Finalmente,

teniendo en cuenta los impactos identificados, se presentan las buenas prácticas aplicadas

actualmente, las cuales pueden servir de referencia para el establecimiento de mecanismos de

control en otros proyectos similares.

* Empresa Equión Energía Limited. f_norena@yahoo.com.mx ** Universidad Manuela Beltrán. martha.ordonez@umb.edu.co

38

Palabras clave: gestión ambiental, impactos ambientales, recurso hídrico, explotación de

hidrocarburos, sostenibilidad.

Abstract

The Cusiana oil field is an area of multi-pound platforms attached to the municipality of

Tauramena, which has been operated since 1990 by Equión Energía Limited, which is attributed

a series of socio-environmental impacts in the region caused by the operation exploration and

exploitation of hydrocarbons. The present study analyzes the impact of oil exploitation

activities on the water resource in Tauramena between 2001 and 2016, for which a documentary

review of the main impacts that can materialize in the (pH, conductivity, fecal coliforms,

dissolved oxygen, turbidity and DBO) in order to identify the variation of the parameters and

the degree of influence of the oil industry on the state of the water resource of the area of

influence of the project in the municipality of Tauramena. Finally, taking into account the

identified impacts, the present good practices are presented, which can serve as reference for

the establishment of control mechanisms in other similar projects

Keywords: Environmental Management, environmental impacts, water resources,

hydrocarbon exploitation, sustainability.

1. Introducción

El petróleo es un motor de desarrollo. Es considerado en muchos países como un pilar

fundamental para el crecimiento de la economía (ANH, 2013). Actualmente este sector se

encuentra atravesando un periodo de retos tanto a nivel financiero como ambiental y social, lo

cual ha llevado a las diferentes empresas petroleras a evaluar los cambios que deben ejecutar

para adaptarse a las nuevas condiciones del mercado y responsabilidades socioambientales.

Entre los principales impactos socioambientales ocasionados por las actividades de exploración

y explotación de crudo se encuentra la variación de la calidad y disponibilidad de agua, lo cual

conlleva a la pérdida de fauna, problemas de salud pública, conflictos sociales, disminución de

39

la productividad pesquera y degradación de ecosistemas, muchos de los cuales tienen un valor

cultural para las comunidades campesinas e indígenas (Ramírez, Restrepo y Fernández, 2003).

Frente a lo anterior, diferentes actores sociales y organizaciones ambientales de los municipios

en donde se ejecutan actividades petroleras se han unido para el desarrollo de protestas,

bloqueos y campañas que buscan la protección del recurso hídrico. Por ejemplo, la campaña

Agua o Petróleo, impulsada en el departamento del Meta, tiene como fin

denunciar a nivel nacional y local hechos como la posible contaminación por parte de Ecopetrol

de los ríos Acacías, Orotoy y Guayuriba, y la afectación del ecosistema del piedemonte y sus

repercusiones en las fuentes de agua que abastecen el departamento (Equión, 2016).

Es preciso denotar que la magnitud y grado de afectación al recurso natural, dependerá

siempre de las medidas de prevención, mitigación y control que se hayan tomado en cada caso

específico, las cuales deben obedecer a una evaluación de riesgos y deben garantizar la

protección del recurso, por lo cual no es válido aseverar que todas las operaciones

petroquímicas son iguales y que siempre se va a obtener el mismo impacto sobre el ambiente.

La anterior afirmación desconoce tanto las limitaciones del medio impactado, como los

controles y procedimientos de eliminación, mitigación, control y compensación de los impactos

generados (Red de Desarrollo Sostenible de Colombia, 2014).

Dada la proyección de recuperación de las actividades de exploración y explotación de

petróleo en Colombia, y la celeridad de los procesos que se implementan en este tipo de

industria asociados a una presión estatal por impulsar este renglón económico, se considera

importante presentar a través de esta investigación una evaluación sobre las posibles variaciones

que se pueden presentar en las variables fisicoquímicas del río Cusiana relacionadas con el

desarrollo de las actividades de explotación de hidrocarburos en el campo Cusiana a cargo de

la empresa Equión Energía Limited en el municipio de Tauramena, con el fin de establecer el

grado de influencia de la operación petrolera sobre el recurso hídrico y establecer las medidas

de manejo ambiental que se recomiendan implementar con el fin de prevenir, mitigar y/o

compensar los impactos ambientales sobre el recurso hídrico.

40

2. Materiales y métodos

La calidad de las aguas superficiales se determina comparando las características físicas y

químicas de una muestra de agua con unas directrices o estándares de calidad del agua. El

objetivo 3 del punto VI (Plan hídrico nacional) de la Política Nacional para la Gestión Integrada

del Recurso Hídrico propone mejorar la calidad y minimizar la contaminación del recurso

hídrico. La Red Básica de Calidad Superficial del Ideam consta de 154 estaciones en 90

corrientes ubicadas en su mayoría en el área Andina. Se ha medido desde 2005 en las corrientes

superficiales un conjunto de cinco (5) variables, a saber: oxígeno disuelto, sólidos suspendidos

totales, demanda química de oxígeno, conductividad eléctrica y pH total (Ideam, 2015).

Con el objetivo de establecer la incidencia de las actividades de explotación de

hidrocarburos sobre el recurso hídrico en el municipio de Tauramena, se realiza una revisión

documental de los principales impactos que se pueden materializar en el desarrollo de este tipo

de industria, se compararon con los valores reales de las diferentes variables fisicoquímicas de

calidad del agua avalados por el Ideam para este tipo de análisis (pH, conductividad, coliformes

fecales, oxígeno disuelto, turbiedad y DBO) y fueron medidos por los diferentes organismos

gubernamentales de control y/o las empresas encargadas del desarrollo de los diferentes

proyectos a través del tiempo. De esa forma es posible establecer la variación de los parámetros

y el grado de influencia de la industria petrolera, de acuerdo al estado del recurso hídrico en el

área de influencia del proyecto de desarrollo petrolero Cusiana, implementado en el municipio

de Tauramena, Casanare. Finalmente se presentan las buenas prácticas aplicadas actualmente,

las cuales pueden servir de referencia para el establecimiento de mecanismos de control en otros

proyectos similares.

El tramo de interés del presente estudio corresponde al sector que inicia en la bocatoma

del proyecto de inyección de agua fase II de Equión Energía Limited, ubicado antes de la

desembocadura del río Caja, hasta el punto ubicado en la vereda Paso Cusiana, aguas abajo de

cualquier incidencia del campo Cusiana.

Para lo anterior, se recopilaron las informaciones históricas de los parámetros pH,

conductividad, coliformes fecales, oxígeno disuelto, turbiedad y DBO desde el año 2001 hasta

41

2016, tomando los valores de cada parámetro aguas arriba y aguas debajo de las actividades

industriales del campo Cusiana y se compararon con los valores que establece el artículo

2.2.3.3.9.3 del Decreto Único 1076 de 2015.

3. Resultados

El departamento de Casanare presentó un auge y crecimiento a partir de los descubrimientos,

exploración y explotación de los campos de Cusiana y Cupiagúa, ubicados en los municipios

de Tauramena y Aguazul respectivamente, lo que trajo como consecuencia que el PIB per cápita

promedio entre 1990 y 2007 fuera de 26 938 420 con un crecimiento del 5,16 %, cifras nunca

antes vistas en nuestro país (Alcaldía Tauramena, 2010).

La operación petrolera en el municipio de Tauramena ha generado impactos de carácter

positivo, entre los que se encuentran el aumento de la inversión social a través de desarrollo de

proyectos, la activación de las organizaciones comunitarias, el aumento en la tasa de empleo y

una mayor participación comunitaria que contribuyó a la reducción de conflictos sociales

(Equión, 2016). Sin embargo, como lo contempla la alcaldía de Tauramena (2010) “se han

generado impactos negativos sobre el medio físico, dentro de los cuales sobresalen: el deterioro

de los suelos, deterioro en la calidad del agua y es probable que se haya afectado el recurso

hídrico subterráneo”.

Teniendo en cuenta que el municipio de Tauramena presenta un gran potencial hídrico,

ya que tiene cuatro subcuencas, nueve microcuencas y numerosos drenajes directos que aportan

sus aguas a la cuenca del río Meta, el cual es la arteria fluvial más importante del departamento

de Casanare, se hace necesario la revisión del estado de sus subcuencas principales, adyacentes

al desarrollo de actividades petroleras, de tal forma que sea posible identificar las variaciones

en los parámetros fisicoquímicos que puedan ser adjudicados al vertimiento de aguas,

relacionado con esta industria, ya que, como lo menciona Bravo (2007).

uno de los problemas más significativos durante la extracción de petróleo es el agua salobre

presente en los yacimientos petroleros, y que sale a la superficie asociada con el crudo. Es

42

conocida también como agua de formación, y representa uno de los problemas que con mayor

dificultad enfrenta la industria petrolera (p. 2).

Figura 1. Cuenca río Cusiana.

Fuente: Equión, 2016.

El presente estudio se realizará sobre el río Cusiana, ya que fue inicialmente la fuente principal

utilizada en las actividades de exploración y explotación de hidrocarburos, se tendrá en cuenta

la capacidad de su caudal en época de invierno y también que es uno de los ecosistemas más

sensibles de la región (Ideam, 2015). El tramo de interés corresponde al sector que inicia en la

bocatoma del proyecto de inyección de agua fase II de Equión Energía Limited, ubicado antes

de la desembocadura del río Caja, hasta el punto ubicado en la vereda Paso Cusiana, aguas

abajo de cualquier incidencia del Campo Cusiana. El análisis se realiza por parámetros para

especificar detalladamente los cambios presentados en el recurso hídrico.

a) Caudal

43

En la figura 2 se puede apreciar que existe una disminución de los valores del caudal

(19,6%), pero la misma condición se presenta aguas abajo del área donde se desarrollan las

operaciones de exploración y explotación de hidrocarburos; por lo cual se puede intuir que

existen factores externos que influencian este resultado.

Figura 2. Caudal del río Cusiana año 2000.

Fuente. Elaboración propia

De acuerdo con el Estudio nacional del agua elaborado por el Ideam (2015), la demanda sobre

los cuerpos de agua del sector, y en el caso específico del río Cusiana, se presentan desde la

parte alta del río, antes de las operaciones petroleras y se acentúa con factores climáticos como

las sequías que generan una sobredemanda para otros usos como el agrícola y pecuario.

Adicionalmente, el mismo informe revela que para la actividad petroquímica en el país se

emplean 4 Hm3/año (millones de m3) de agua, que es muy inferior a los 2 979 Hm3/año de agua

que demanda todo el país. Para ejemplarizar esta situación es posible remitirnos a lo que sucede

en otro cuerpo de agua del sector (figura 3), la cual tiene captación de aguas superficiales por

parte de la industria petroquímica, como es el río Charte. El mismo tiene autorizado de acuerdo

a la información de la Corporación Autónoma Regional de Orinoquía (Corporinoquia) 7 878 l/s

de captación de los cuales 10 l/s son para uso industrial y 7 868 l/s corresponden a usos

agrícolas.

44

Figura 3. Concesiones de agua río Charte.

Fuente: Corporinoquia, 2013.

Teniendo en cuenta la información anterior, se aprecia que para el periodo de estudio los

caudales promedio de los ríos Charte y Cusiana están influenciados por varios factores. Entre

los que se pueden incluir las actividades petroquímicas que requieren de aguas superficiales

para sus procesos. Sin embargo, existen otros efectos como cambios de clima por el pastoreo y

la agricultura que también se desarrollan en la región. Aunque la actividad petroquímica es un

factor, no es el de mayor potencial sobre la sobredemanda en el uso del recurso.

b) Características fisicoquímicas de los cuerpos de agua

Los resultados presentados corresponden al sector que inicia en la bocatoma del proyecto de

inyección de agua fase II de Equión Energía Limited, ubicado antes de la desembocadura del

río Caja, hasta el punto ubicado en la vereda Paso Cusiana, aguas abajo de cualquier incidencia

del Campo Cusiana. Las características fisicoquímicas del agua, en este caso del río Cusiana,

pueden verse afectadas por los vertimientos de las actividades petroleras; por lo cual, se

analizarán los siguientes parámetros fisicoquímicos aguas arriba y aguas debajo de las

operaciones del CPF Cusiana:

pH. En la figura 4 se puede observar el comportamiento que ha presentado el pH en el

río Cusiana, desde el año 2001 al año 2016 en los puntos aguas arriba de la

desembocadura del río Caja (trazado de color azul) y en el brazo derecho antes de la

segunda bocatoma (trazado de color verde). Además, se hace un comparativo con el

rango de valores del pH que establece el artículo 2.2.3.3.9.3 del Decreto Único 1076 de

45

2015 (trazado de color rojo), el cual establece los criterios mínimos de calidad del agua

con destino a consumo humano y que requiere solamente tratamiento convencional.

Figura 4. Resultados del pH en el río Cusiana.

Fuente. Elaboración propia

De la gráfica anterior se puede apreciar que los valores del pH mantienen similitud en los dos

puntos de monitoreo durante todo el periodo, lo cual indica que para este parámetro de calidad

del agua no se ha presentado alteración debido a la operación del CPF Cusiana en los pozos

ubicados sobre áreas que drenan hacia el río Cusiana. Tampoco se ha presentado alteración por

la permanencia de focos de contaminación ajenos al campo Cusiana, como son: el vertimiento

de las aguas residuales tratadas del casco urbano de Tauramena, el vertimiento de las aguas

residuales domésticas tratadas del centro poblado Paso Cusiana y el vertimiento directo de

algunas viviendas ubicadas sobre la margen derecha del río.

Es de resaltar que en todo el periodo de análisis los valores del pH se mantuvieron dentro

del rango establecido por el artículo 2.2.3.3.9.3 del Decreto Único 1076 de 2015, norma que

regula la calidad del agua. Teniendo en cuenta los resultados del río Cusiana, se puede

evidenciar que el efecto generado frente a la variable del pH en los cuerpos de agua analizados

no implica un deterioro importante en la calidad de esta por fuera de los parámetros para el

consumo humano. Es decir que el agua cumpliría desde el punto de vista del pH, pero se deben

4

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6

Un

idad

es

Mes

pH - RÍO CUSIANA

Aguas Arriba unión Río Caja

Brazo derecho antes 2da

bocatoma

Art 38 D1594/84 (Decreto único

1076 de mayo 26 de 2015, Artículo

2.2.3.3.9.3)

46

revisar los otros parámetros de interés. En otras palabras, para este parámetro la influencia

generada por los vertimientos del sector es mínima.

Conductividad. Es otro de los parámetros de interés a analizar dentro de las aguas del

sector. La conductividad en el río Cusiana presenta uniformidad aguas arriba y aguas

abajo, como se puede evidenciar en la figura 5. Si se observa el comportamiento en cada

uno de los monitoreos realizados, se identifica que los trazados tienen un

comportamiento en forma de zigzag. Esto significa que se presentan variaciones

representativas entre un monitoreo y otro, las cuales son características de los regímenes

climáticos, pero no se presenta variación significativa (mayor a 100 unidades) entre los

dos puntos monitoreados.

Figura 5. Conductividad en el río Cusiana.

Fuente. Elaboración propia

La gráfica evidencia que en los meses de agosto y diciembre de 2001, julio de 2005, agosto de

2006, marzo de 2007, junio y octubre de 2009, septiembre y noviembre de 2011, se presentan

los valores más bajos, mientras que en los meses de enero de 2003, abril de 2004, abril de 2008,

febrero de 2009, marzo de 2011 y enero de 2016 se presentan los valores más altos de

conductividad. Lo anterior significa que en los meses de menor precipitación (octubre a marzo)

se presenta la mayor concentración de la conductividad. Sin embargo, los valores de este

parámetro no sobrepasan los valores máximos establecidos por el artículo 2.2.3.3.9.3 del

Decreto Único 1076 de 2015 que es de 1000 µmhos/cm, lo que permite indicar que la calidad

del agua respecto a la conductividad cumple los criterios establecidos en la norma.

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70

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ago-

2001

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015

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2016

µmho

s/cm

Mes

CONDUCTIVIDAD - RÍO CUSIANA

Aguas Arriba unión Río Caja

Brazo derecho antes 2da

bocatoma

47

Con respecto a la calidad del agua, se concluye que no se presenta alteración de la

conductividad eléctrica en la fuente, comparando los resultados del punto ubicado antes de la

incidencia del proyecto respecto al punto ubicado después de la incidencia del proyecto.

En cuanto a las variaciones presentadas en las distintas fechas de monitoreo es un

comportamiento atribuible a las condiciones cambiantes marcadas entre los periodos del año:

invierno–verano y las transiciones entre estos. Finalmente, teniendo en cuenta que las aguas

derivadas de los procesos petroquímicos cuentan con conductividades mayores a 1 000

µmhos/cm, es claro que estas aguas no están siendo puestas en contacto con las aguas

superficiales.

Coliformes fecales. Los coliformes fecales están relacionados directamente con la

disposición de aguas residuales domésticas humanas (Ideam, 2015). La concentración

de las coliformes fecales en los dos puntos de monitoreo sobre el río Cusiana presentan

uniformidad en el periodo diciembre de 2001 a enero de 2016, con valores entre 210 y

5400 NMP/100 ml. Los valores muestran el comportamiento normal de una fuente

superficial que recibe una gran cantidad de agua de escorrentía superficial que arrastra

microorganismos y bacterias de las zonas aledañas dedicadas a la ganadería.

Figura 6. Coliformes fecales en el río Cusiana.

Fuente. Elaboración propia

Respecto de la calidad del agua del río Cusiana, evaluada tomado como referencia la cantidad

de coliformes fecales halladas, se puede indicar que presenta condiciones típicas de una fuente

superficial cuyas áreas aferentes se encuentran altamente intervenidas para la cría de ganado y

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16000

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2015

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-2016

NM

P/1

00 m

l

Mes

COLIFORMES FECALES - RÍO CUSIANA

Aguas Arriba unión Río Caja

Brazo derecho antes 2da

bocatoma

48

que además recibe una descarga puntual de aguas residuales domésticas tratadas. En el periodo

del año 2004 al año 2016 se presenta una tendencia a la disminución de la cantidad de

coliformes fecales, asociada al mejoramiento del tratamiento de los vertimientos domésticos

del municipio de Tauramena. Esto induce a concluir que la calidad de la fuente ha mejorado

con respecto a este tipo de microorganismos, ya que la concentración es muy inferior al límite

establecido por el artículo 2.2.3.3.9.3 del Decreto Único 1076 de 2015 (2000 NMP/100 ml).

Sin embargo, frente a la Resolución 2115 de 2007, la presencia de coliformes fecales en

cualquier cantidad impediría el uso como una fuente de uso del recurso para consumo humano.

Oxígeno disuelto. El comportamiento presentado por la concentración de oxígeno

disuelto en los dos puntos monitoreados en el río Cusiana varía entre 6,5 mg/L y 8,72

mg/L (figura 7). Se puede ver que para los puntos monitoreados hay uniformidad en los

valores reportados. La concentración más baja fue de 6,5 mg/L, valor que indica una

fuente rica en oxígeno disuelto, propia para el desarrollo de la fauna acuática, pero que

para el caso del río Cusiana es apenas un comportamiento normal teniendo en cuenta

que los puntos de monitoreo están ubicados en la zona de transición entre la zona media

y baja de la cuenca. Es decir, en la zona transicional entre un régimen de flujo turbulento

y uno laminar, ya que concentraciones de oxígeno disuelto, superiores a los 4,0 mg/L

son indicadores de fuentes con poca materia orgánica en descomposición, baja cantidad

de DBO y una buena tasa de oxigenación y capacidad de autorrecuperación, la cual

favorece el desarrollo de la vida acuática (Roldán, 1992).

Figura 7. Oxígeno disuelto en el río Cusiana.

Fuente. Elaboración propia

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/L O

2

Mes

OXÍGENO DISUELTO - RÍO CUSIANA

Aguas Arriba unión Río Caja

Brazo derecho antes 2da

bocatoma

49

Turbiedad. La figura 8 deja ver valores normales para una fuente de agua superficial,

que presenta alto grado de arrastre de sedimentos, debido a que en la parte alta de la

cuenca se presentan procesos sucesionales de remoción en masa y deslizamientos

menores. Los valores de la figura muestran concentraciones altas de la turbiedad en los

meses de invierno, lo cual es normal, debido a que los sólidos disueltos y suspendidos

en el agua son el resultado del arrastre generado por las aguas de escorrentía superficial

(Roldán, 1992).

Figura 8. Turbiedad en el río Cusiana

Fuente. Elaboración propia

No existen variaciones relevantes en los datos obtenidos con excepción del valor puntual

obtenido en junio de 2015, en especial en el monitoreo realizado aguas arriba del área de

influencia, lo cual coincide con un periodo de lluvias muy fuerte, por lo cual se puede establecer

un grado de influencia bajo este parámetro. Sin embargo, se debe tener en cuenta que para

considerar un agua apta para el consumo humano se requieren de valores inferiores a 2 unidades

de turbiedad de acuerdo a la resolución 2115 de 2007, situación que no es posible en varios de

los meses de invierno tanto aguas arriba como aguas debajo de los puntos de monitoreo. Por

tanto, requiere de un proceso de eliminación de sólidos para su consumo.

Demanda bioquímica de oxígeno. Este parámetro mide la cantidad de materia orgánica

contenida en el agua. En la figura 9 se observa que en los dos puntos monitoreados se

mantiene uniformidad en los resultados obtenidos, así como concentraciones

relativamente bajas (la más alta es de 20 mg/L), lo cual resalta que el valor más alto se

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16

UN

T

Mes

TURBIEDAD - RÍO CUSIANA

Aguas Arriba unión Río Caja

Brazo derecho antes 2da

bocatoma

50

presentó en el punto antes del área de influencia de los proyectos petroleros. La gráfica

deja evidenciar que la calidad del agua en el río Cusiana, respecto al contenido de DBO,

es buena. Las concentraciones reportadas fueron normales en una fuente que en época

de invierno tiene aporte de grandes cantidades de materia orgánica especialmente en la

parte alta de la cuenca.

Figura 9. Resultados de DBO en el río Cusiana.

Fuente. Elaboración propia

Al revisar los resultados de cada una de los parámetros analizados (pH, conductividad,

coliformes fecales, oxígeno disuelto, turbiedad y DBO) y conforme a lo expresado por la

Gobernación de Casanare (2010),

la cuenca del Cusiana se caracteriza por la presencia de formas de producción que combinan

elementos modernos y tradicionales. La cuenca alta y media presentan básicamente una economía

campesina marginada y con tendencia al estancamiento, registra una capacidad productiva limitada,

de tipo artesanal, las actividades agrícolas son de pancoger, aunque no garantizan seguridad

alimentaria para las familias de esas zonas, la actividad ganadera registra mayor productividad y

rentabilidad, pero con el mismo carácter de explotación artesanal. Las localidades tienen dificultad

al acceso de programas nacionales y regionales, las inversiones en desarrollo socioambiental son

escasas. Por otra parte, la cuenca baja tiene una mayor proyección de agricultura de tipo comercial,

la ganadería es significativa por su aporte al PIB regional. Aunque la explotación conlleva aún

sistemas tradicionales, su capacidad potencial de producción es amplia. Es una región exportadora

de petróleo, ganado y productos agrícolas, aunque con una baja capacidad de generación de valor

agregado y de transformación de materias primas. Tiene mayores inversiones de orden estatal,

0

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ago-

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/L O

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Mes

DBO - RÍO CUSIANA

Aguas Arriba unión Río Caja

Brazo derecho antes 2da

bocatoma

51

apoyadas en las regalías que llegan a las entidades territoriales, que promueven la modernización

económica.

Teniendo en cuenta lo anterior y los resultados de las diferentes entidades ambientales

encargadas de la regulación del recurso, se puede establecer, como lo dice Corporinoquia y las

alcaldías locales, que más allá de los impactos directos sobre el recurso, los cuales no han

podido ser comprobados como se puedo evidenciar en la recopilación y análisis de los

parámetros fisicoquímicos analizados, lo que existe es un acelerado aumento de las densidades

poblacionales. Tauramena pasó de 5 882 habitantes en 1993 a 15 896 en el 2005 (Alcaldía

Tauramena, 2010). Por efecto de la movilidad que ocasionó el “boom” petrolero, se ubicaron

en los municipios de Aguazul, Yopal, Tauramena y en menor escala en Maní (representan el

78.5 % del total de la cuenca), lo que ocasionó mayor presión sobre los recursos naturales y la

exigencia por mayores coberturas de servicios públicos y de servicios sociales (Gobernación de

Casanare, 2010).

Aunque algunos autores como Avellaneda (2004) refieren que existe un marcado

conflicto por el uso del recurso y que el gobierno ha permitido y ha dado permisos para la

extracción ilimitada de materiales de río, la tala de bosques, el aprovechamiento de aguas para

inyección en los campos petroleros (como en el caso de la cuestionada concesión de aguas del

río Cusiana) y hablan de la contaminación de las aguas y agotamiento de las cuencas en el

piedemonte de Casanare, donde se ubican los campos de Cusiana y Cupiágua; en realidad no

existen estudios serios fundamentados en valores numéricos que permitan evidenciar algún tipo

de cambio en las condiciones fisicoquímicas de las aguas, por lo menos en las cuencas del área

del municipio de Tauramena. Sin embargo, como también lo mencionan estos estudios, la

situación tiene una mayor relación con el aumento de la población y el cambio en la estructura

económica que conduce a una sobreexplotación del recurso por parte de las personas locales y

nuevos moradores que conduce a un deterioro progresivo de la calidad y cantidad del recurso.

Teniendo en cuenta los resultados analizados, se puede establecer que medios como el

agua en las áreas intervenidas por los proyectos petroquímicos realizados en el municipio de

Tauramena, han sido afectados para poder desarrollar las actividades económicas de extracción

52

y producción de hidrocarburos. Sin embargo, también se pudo identificar una serie de controles

y formas de manejo que, como lo demuestran los datos de seguimiento y control sobre el medio,

muestran que los parámetros fisicoquímicos y concentración de sustancias de interés están en

los rangos de aceptabilidad para este tipo de operaciones.

Adicionalmente, se puede evidenciar que ha existido un cambio en algunos aspectos

ambientales a través del tiempo, lo cual se puede ver en temas como la calidad de las aguas y

el uso del suelo. No obstante, dichos cambios no tienen la magnitud que se podría presumir

inicialmente, ni se puede responsabilizar claramente a la industria petroquímica como el único

aportante (Alcaldía de Tauramena, 2010). Además, se pudo evidenciar que existen otros

factores y fuentes de contaminación, por ejemplo, en el tema de las aguas superficiales. De

acuerdo a los resultados obtenidos se identifica que las sustancias de interés ambiental antes y

después de los puntos donde se localizan las operaciones petroquímicas se mantienen similares,

por lo cual no se puede establecer que dichas actividades estén generando un efecto directo

sobre la calidad de las aguas del sector.

Por tanto, no se pudo identificar que para los parámetros analizados (pH, conductividad,

coliformes fecales, oxígeno disuelto, turbiedad y DBO) exista una clara influencia de la

industria petroquímica desarrollada en el municipio de Tauramena con los cambios generados

en el medioambiente, es más bien la sumatoria de todos los impactos individuales que todas las

personas generan sobre el medioambiente lo que conlleva a la situación actual, pues la

sobreexplotación del recurso es lo que evita que este sea reversible, pues es producido por un

deterioro progresivo del medioambiente en la región.

En ese sentido, más que culpar a la actividad, se debe establecer cómo ejecutarla de forma

responsable y adecuada, sabiendo que la misma tiene unos efectos asociados. Que se convierta

en un motor que impulse el desarrollo del municipio, o en algo que acreciente el malestar social

y perjudique el medioambiente depende del manejo que se le dé.

53

c) Prácticas socioambientales para el desarrollo de una actividad petroquímica responsable

que propenda por la sostenibilidad del recurso hídrico.

Las medidas de control mencionadas a continuación tienen como fin brindar las herramientas

necesarias para mejorar las condiciones de manejo del recurso hídrico. Estas son un

complemento de las acciones, controles y medidas de manejo contempladas en cada uno de los

estudios de impacto ambiental, planes de manejo ambiental y actos administrativos de cada

proyecto específico. Son una guía para tener la mejor práctica posible. (Estudio de Impacto

Ambiental para la perforación y operación del Campo Cusiana, Plan de manejo ambiental para

la operación del CPF Cusiana, Plan de manejo Ambiental para la operación de la estación de

transferencia, cargadero y líneas de flujo - Ocensa, Plan de Manejo ambiental para la operación

de las facilidades de Producción Buenos Aires GX, Plan de Manejo ambiental para la operación

de las facilidades de Producción río Chitamena).

Con respecto al agua que, de acuerdo a Ramírez (2003), es uno de los recursos más

críticos a nivel regional, se han identificado buenas prácticas aplicadas actualmente, las cuales

pueden servir de referencia para el establecimiento de mecanismos de control en otros proyectos

similares, estas son:

- Garantizar que ninguna de las operaciones que se realizan genera vertimiento de aguas

residuales domésticas, industriales o de producción a fuentes hídricas superficiales, sin previo

tratamiento que garantice el cumplimiento de lo indicado en la Resolución 631 de 2015 o las

normas que lo sustituyan o reglamenten según la autoridad ambiental.

- Todas las aguas residuales domésticas que sean generadas en las operaciones y en las

actividades conexas deben ser sometidas a tratamiento antes de ser vertidas acorde con los

permisos respectivos. Se recomienda, en la medida de lo posible, no realizar vertimiento de

aguas residuales domésticas tratadas a fuentes de agua superficial y subterránea, ya que como

se pudo evidenciar en la revisión de los parámetros de seguimiento a las aguas superficiales

aledañas a los proyectos petroquímicos revisados, esta es una acción de control bastante

efectiva, que reduce la posibilidad de afectación de este recurso.

- Para las actividades temporales que se realizan en las áreas de pozos se emplean letrinas

secas o baños químicos. Para el caso de los baños químicos estos deben se proveídos por una

54

empresa especializada, la cual se encargará de realizar el mantenimiento, tratamiento y

disposición final de las aguas generadas, ya sea por sí mismos o a través de un tercero

autorizado.

- Las aguas residuales industriales se recolectan mediante diques y se deben llevar a los

skimmer o API para ser tratadas. El proceso consiste en una separación física y química que

garantice las condiciones de calidad físico-química requerida para hacer el vertimiento.

Se busca que las aguas de producción se sometan a separación física y luego se reinyecten a los

pozos autorizados. La reinyección se realiza en la formación productora para garantizar que el

agua quede confinada en medio de dos formaciones impermeables que eviten que el agua

contamine los acuíferos. La profundidad y presión de la inyección y reinyección será la que

está indicada dependiendo del tipo de yacimiento.

Todo el personal vinculado a las actividades de la operación, ya sea de forma directa o a

través de empresas contratistas, debe recibir inducción y capacitación donde se aborden los

compromisos ambientales de cada proyecto, entre las que se debe resaltar la obligación de hacer

manejo adecuado de las aguas residuales.

4. Discusión y conclusiones

Luego de la revisión realizada al caso del desarrollo de la industria extractiva en el municipio

de Tauramena, Casanare, específicamente para el caso de Cusiana, es claro que este tipo de

actividad impactó otros aspectos ambientales y socioeconómicos, que generaron un cambio en

la dinámica del municipio y producen un reto para las instituciones, empresas y población de

forma que exista una adecuada adaptación y transición en este proceso que evite generar grietas

sociales, desequilibrios económicos o daños graves al medioambiente de quienes habitan

tradicionalmente el sector.

En realidad, los cambios en el recurso hídrico del municipio de Tauramena para los

parámetros de interés analizados en el sector de estudio de la cuenca del río Cusiana, como se

pudo ver en la información recopilada en este documento, obedecen a un fenómeno con

múltiples actores. De los resultados se podría extraer que más allá de un impacto directo a los

55

valores de los parámetros fisicoquímicos del agua por causa de las actividades de exploración

y explotación de biocarburos, lo que sucede es que la introducción de la actividad petroquímica

a la región generó un cambio en el modo de vida y costumbres de los habitantes originales,

fusionándolas con las nuevas costumbres de los foráneos atraídos por el desarrollo industrial,

lo que ocasionó una demanda mayor de servicios sobre el medioambiente, que trajo como

consecuencia un área donde el modo de vida de la última generación y la dinámica institucional

ha dependido y dependerá de esta industria, ya que la misma atrae y transforma al poner en

circulación capitales que no están asociados a otros tipos de actividad económica.

Por otra parte, también es importante mencionar algunas prácticas que pueden direccionar

de manera positiva los impactos generados, evitando la generación de pasivos sociales y

ambientales, que a la postre generen deterioro social y ambiental en el área de influencia de un

proyecto de este tipo.

En conclusión, una industria como la petroquímica no debe ser juzgada por su tipo, ni se

puede pretender extrapolar los impactos individuales sobre el recurso hídrico de un lugar

geográfico a otro, ya que los ecosistemas presentes, la disponibilidad de los recursos, la

infraestructura y organización estatal y el tipo de proceso seleccionado, determinarán la forma

como se lleve a cabo un desarrollo industrial y el adecuado manejo a los múltiples factores que

afectan directa o indirectamente al ambiente y la sociedad, son la clave para determinar si al

sumar y restar un proyecto dejo un beneficio real y tangible.

Referencias

Alcaldía de Tauramena. (2010). Esquema de Ordenamiento Territorial Tauramena Casanare

2000 – 2010. Recuperado de

http://cdim.esap.edu.co/BancoConocimiento/T/tauramena_-_casanare_-_eot_-

_2000_-_2010/tauramena_-_casanare_-_eot_-_2000_-_2010.asp

ANH (Asociación Nacional de Hidrocarburos). (2013). Manual Activos en Asociación

Ecopetrol. Bogota D. C., Colombia: Asociación Nacional de Hidrocarburos.

56

Avellaneda, A. (2004). Petróleo, ambiente y conflicto en Colombia. Recuperado de:

http://library.fes.de/pdf-files/bueros/kolumbien/01993/11.pdf

Bravo, E. (2007). Los impactos de la explotación petrolera en ecosistemas tropicales y la

biodiversidad [informe de Acción Ecológica]. Recuperado de:

http://www.inredh.org/archivos/documentos_ambiental/impactos_explotacion_petrol

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Corporinoquia (Corporación Autónoma Regional de Orinoquía). (2013). Concesiones de agua

por fuente hídrica. Yopal, Casanare: Autor.

Equión Energía Limited. (2016). Informe de cumplimiento ambiental CPF Cusiana,

Tauramena, Casanare.

Ideam (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales). (2015). Estudio

Nacional del Agua 2014. Bogotá D. C., Colombia: Ideam.

Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), (2016). Diagnóstico de la

conflictividad social. Ministerio del Interior, Bogotá D.C., Colombia.

Ramírez, A., Restrepo, R., y Fernández, N. (2003). Evaluación de impactos ambientales

ocasionados por vertimientos sobre aguas continentales. Ambiente y Desarrollo, 12,

53-80.

Roldán, G. (1992). Fundamentos de Limnología Neotropical. Medellín, Colombia:

Universidad de Antioquia.

Semana Sostenible. (agosto, 2014). El fracking llegó a Colombia. Semana Sostenible.

Recuperado de http://sostenibilidad.semana.com/medio-ambiente/articulo/fracking-

llego-colombia/31672

57

Capítulo 2

Gestión ambiental del recurso hídrico

El presente eje incorpora el análisis de las dinámicas y características propias de cada territorio

(potencialidades y necesidades referentes al recurso hídrico) en la formulación,

implementación, evaluación y/o seguimiento de políticas, planes, programas, proyectos, obras

o actividades, que conlleven al mejoramiento de las condiciones ambientales y de la calidad de

vida.

58

59

Evaluación de la reducción de la concentración de

mercurio en muestras de agua y lodo del río Bogotá,

mediante el uso de pseudomonas aeruginosa y

microorganismos nativos

Echavarría Pedraza, Mónika*

Aguilar, Samantha**

Lemus Portillo, Ciromar***

Álvarez Díaz, Jimmy Edgard****

Resumen

El río Bogotá es uno de los más contaminados del planeta. El mercurio es el principal

contaminante que excede los niveles máximos permitidos; razón por la cual, merece especial

atención para buscar medidas para su recuperación. Este estudio determina la concentración

inicial de mercurio en muestras de agua y lodo del río Bogotá, para la posterior examinación

de medidas de biorremediación, a partir de microorganismos nativos y Pseudomonas

aeruginosa. Se tomaron muestras de agua y lodo de tres subcuencas del río para la

determinación de la concentración inicial de mercurio. A continuación, se tomó la muestra de

agua y lodo de la subcuenca que presentó la mayor concentración de este metal y se inoculó

en placas de agar de cloruro de mercurio, con el fin de aislar los microorganismos nativos

presentes. De igual modo, se sembró P. aeruginosa en similares placas de agar; cuando hubo

un crecimiento, se inocularon nuevamente muestras ya fuera con microorganismos nativos, P.

aeruginosa o un consorcio entre ellas. Se encontró que la subcuenca media ubicada en Soacha,

vía a Indumil, presentó la mayor concentración de Hg, con 0,107 mg Hg/L en la muestra de

lodo. De igual forma, en esta misma muestra el consorcio inoculado fue el tratamiento que más

* Universidad Manuela Beltrán. monikepe@hotmail.com ** Universidad Manuela Beltrán. samantha.aguilar22@hotmail.com *** Universidad Manuela Beltrán. ciromar.lemus@docentes.umb.edu.co **** Universidad Manuela Beltrán. jimmy.alvarez@docentes.umb.edu.co

60

redujo la concentración de mercurio, con un valor de 0,042 mg Hg/L. Este valor representa

una reducción de 60,74 %. Ante esto, se concluye a nivel experimental en los laboratorios de

la Universidad Manuela Beltrán que el consorcio entre P. aeruginosa y los microorganismos

nativos, tienen la capacidad de disminuir la concentración de mercurio en 0,065 mg Hg/L,

tanto en muestras de agua como de lodo.

Palabras clave: Consorcios, mercurio, microorganismos, Pseudomonas, aeruginosa,

remediación, río Bogotá.

Abstract

The Bogotá river is one of the most polluted river on the planet, among all pollutants mercury

exceeds levels above the maximum amounts permitted; therefore, this project looks for

alternatives aiming to remove high levels of mercury from water and also aims to determine the

initial mercury concentration in water and sludge samples, for each of the considered Bogotá

river’s sub-basins. This information led to seek bioremediation alternative solutions using

native microorganisms and Pseudomonas aeruginosa. There were taken water and sludge

samples from three sub basins to determine mercury initial concentrations; then, the sample

with the highest mercury initial concentrations was chosen and inoculated in agar plates

amended with mercury as mercuric chloride in order to isolate native microorganisms. A similar

procedure was used by inoculating P. aeruginosa onto similar agar plates. Once any culture

shows a colony growth, new inoculations were made in three possible ways, either native

microoorganisms or P. aeruginosa inoculated individually or combined. The results shown that

the mid sub basin named Soacha, vía Indumil, contained the highest concentration with 0.107

mg Hg/L, only in the sludge sample. Similarly, the consortium was the treatment that produced

the most significant reduction of mercury concentration in the mud sample with a final value

of 0.042 mg Hg/L; this value represented a reduction of 60.74 % compared to the initial

concentration of 39.25 %. Therefore, it was concluded that microorganism was efficient in

mercury reduction either in waters and sludge samples.

Keywords: Bogotá river, consortium, microorganisms, mercury, remediation.

61

1. Introducción

El río Bogotá nace en el alto de la Calavera, municipio de Villapinzón al nororiente de

Cundinamarca y desemboca en el río Magdalena, pasando por 42 municipios del país

(Campos-Pinilla, Cárdenas-Guzmán, Guerrero-Cañizares, 2008). Este río presenta un alto

grado de contaminación, que es ocasionado por la permanente recepción de aguas

residuales industriales y domésticas, que han venido deteriorando la calidad del agua del

río durante más de un siglo. Entre los efectos más considerables de este alto grado de

contaminación, se encuentran la disminución de la biodiversidad endémica, la generación

de vectores y plagas y la generación de enfermedades (muchas de ellas epidémicas al ser

humano). Entre los principales contaminantes presentes en el río Bogotá está el mercurio,

el cual es un metal pesado que se encuentra en la naturaleza en forma orgánica e

inorgánica (PNUMA, 2005). Muchas son las formas antrópicas por la que este metal llega

al río, por ejemplo, como insumo de las curtiembres y de la minería de oro, actividades

que generan un alto impacto con consecuencias negativas muy significativas. Algunos

estudios han demostrado que los lodos del lecho del río Bogotá presentan concentraciones

de mercurio de 25 mg/kg, lo cual afecta las comunidades acuáticas y, por tanto, las

cadenas tróficas establecidas (Prieto, Guerrero y Podlesky, 1995), cuyos efectos se

pueden evidenciar a nivel ambiental y sobre la salud pública. Con respecto al efecto del

mercurio sobre la salud, se ha determinado que personas o poblaciones expuestas a

concentraciones de mercurio desarrollan alteraciones en las funciones del sistema

nervioso y consecuencias neurofisiológicas en la formación del feto (Mancera y León,

2006).

El aumento de ambientes contaminados por mercurio ha generado la necesidad de

desarrollar sistemas de resistencia microbiana basados en la presencia de grupos de genes

organizados en un operón denominado “operón mer”, el cual permite la desintoxicación

enzimática del mercurio (Paisio et al., 2012). De esta manera, se ha determinado una serie

62

de microorganismos capaces de reducir enzimáticamente el mercurio (Hg) (Paisio et al.,

2012), como la Pseudomonas aeruginosa.

Este proyecto busca una alternativa eficiente y de bajo costo que contribuya a la

disminución en la concentración de mercurio en cuerpos de agua mediante el uso de

microorganismos eficientes, siendo estos adaptados previamente para su

biorremediación. De esta manera, se plantea como objetivo evaluar la eficiencia de una

metodología para la reducción de la concentración de mercurio [Hg] presente en el río

Bogotá mediante el uso de microorganismos eficientes.

2. Materiales y métodos

2.1. Descripción del área de estudio

El río Bogotá nace al nororiente de Cundinamarca, en el Páramo de Guacheneque, en el

Alto de la Calavera localizado en el municipio de Villapinzón, a 3300 m s. n. m. Recorre

375 km y desemboca finalmente en el río Magdalena a la altura del municipio de Girardot.

Durante su recorrido drena 599,68 Ha de superficie, por medio de los tributarios de los

ríos Sisga, Neusa, Tibitó, Teusacá, Negro, Chicú, Río Frío, Salitre, Soacha, Funza,

Tunjuelito, Apulo y Calandaima (Campos-Pinilla, Cárdenas-Guzmán, Guerrero-

Cañizares 2008).

La cuenca del río Bogotá se divide en tres subcuencas: 1) la cuenca alta está conformada

por 18 municipios. Inicia en Villapinzón, uno de los principales municipios junto a

Chocontá donde se encuentran empresas de curtiembres, las cuales para los años noventa

eran en total 186 las que vertían directamente sus desechos al río Bogotá (Peña, 2010); 2)

la subcuenca media que está conformada por nueve municipios y la ciudad de Bogotá y

3) la subcuenca baja que está conformada por 14 municipios.

En la cuenca del río Bogotá se registra una precipitación entre los 400 y 2 200 mm/año.

La subcuenca del río Soacha es la que presenta menor precipitación y el embalse de

Tominé y el río Teusacá las de mayor precipitación. Respecto a la temperatura, esta oscila

63

entre los 6 °C y los 30 °C, la cuenca alta y la cuenca media presentan una temperatura

entre los 9 °C y 15 °C y la cuenca media presenta temperaturas que oscilan entre los 16 °C

y 30 °C (CAR, 2006).

En cuanto a la flora, se encuentran los bosques andinos localizados en la ladera de la

montaña, caracterizados por árboles de porte alto, medio y bajo, con más de 12 metros de

altura, que presentan deformaciones por los fuertes vientos. Por otro lado, los bosques

secundarios están conformados por coberturas vegetales con tallo y tronco leñoso. Con

respecto a los bosques de galería, estos se localizan sobre las márgenes de los ríos

favoreciendo el desarrollo de vegetación exuberante y sirviendo como corredores para la

dispersión de la fauna y flora (Aldana, 2014).

2.2. Diseño experimental y/o de muestreo

Muestreo

La delimitación de los puntos de muestreo se realizó de la siguiente manera:

1) en la cuenca alta se ubicó el municipio de Chocontá (5° 8' 54.92'' N y 73° 41'

33.84'' W).

2) en la cuenca media se ubicó el municipio de Soacha, vía Indumil (4° 34' 41.08''

N y 74° 15' 8.11'' W).

3) en la cuenca baja se ubicó el municipio de Mesitas del Colegio (4° 35' 57.20''

N y 74°26' 09.32'' W) (figura 1).

Estos puntos se establecieron a través de los informes reportados en la literatura sobre la

concentración de mercurio (Hg) en el río Bogotá, por medio de vertimientos al cuerpo

de agua (Peña, 2010).

64

Figura 1. Distribución de los puntos de muestreo en la cuenca alta, media y baja del río Bogotá.

Fuente: autores.

En cada punto de muestreo, se tomaron dos litros de agua en botellas plásticas y las

muestras de lodo se extrajeron con tubos de PVC de 5 cm de diámetro y 1 metro de largo,

que luego se depositaron en bolsas “Ziploc” para su transporte y conservación. Las

botellas, los tubos y las bolsas fueron previamente esterilizadas con ácido nítrico al 0,1

N.

2.3. Parámetros fisicoquímicos

El multiparámetro YSI serial 14H103952 se utilizó para la toma de los siguientes

parámetros fisicoquímicos in situ: conductividad eléctrica, pH, temperatura, presión

atmosférica y oxígeno disuelto. Igualmente se utilizó un altímetro y un turbidimétrico

serial E0049271 para la medición de la turbidez. Posteriormente, las concentraciones de

mercurio inicial en agua y lodo se determinaron en el laboratorio AllChem, en Bogotá,

usando el método de espectrofotometría de absorción atómica con vapor frío para

metales, código SM3112–B y la técnica de absorción atómica – Generador de hidruros.

65

2.4. Metodología experimental

En el laboratorio central de microbiología de la Universidad Manuela Beltrán se realizó

el crecimiento en caldo nutritivo de los microorganismos de las muestras de agua y lodo

del río Bogotá que presentaron mayor concentración de mercurio. Se realizó una

inoculación en caldo nutritivo de una muestra de 1 ml extraída con micropipeta de las

muestras de agua y lodo. Este cultivo inicial de microorganismos se realizó con el objeto

de bioaumentar la población presente en la muestra para luego, al tercer día, al alcanzar

la absorbancia correspondiente con la fase de crecimiento exponencial tardía, proceder a

realizar una nueva siembra. Esta vez en el medio diseñado con mercurio el cual se

menciona a continuación. Microbiológicamente, el primer paso en la obtención de un

cultivo de microorganismos en un medio nutritivo es la realización de diluciones seriadas

de la muestra de agua para la posterior siembra en caja (usando el medio de selección que

se requiere); posteriormente a la incubación, se deben aislar los microorganismos

seleccionados y luego sí se aumenta su población en caldo nutritivo para los fines

requeridos.

Como el objetivo primario fue el aislamiento de microorganismos que crecieran en un

medio de mercurio, se elaboró un agar de cloruro de mercurio bajo el protocolo de

bioseguridad establecido por la Universidad Manuela Beltrán. La elaboración de este tipo

de agar contó con la ayuda de los analistas encargados del laboratorio, quienes

desarrollaron una composición de LB (Luria Bertani) —agar a base de triptona, extracto

de levadura, cloruro de sodio y agua desionizada—. Adicional a esto, se añadieron tres

diferentes concentraciones de cloruro de mercurio al LB–Agar.

Una vez se evidenció un crecimiento de los microorganismos nativos en el caldo nutritivo,

se hizo siembra de estos en agar de cloruro de mercurio en concentraciones de 2 %, 3 %

y 5 %. Este procedimiento se realizó de manera similar para la siembra de Pseudomonas

aeruginosa, la cual fue proporcionada por el laboratorio central de la Universidad

Manuela Beltrán. La incubación se realizó durante 24 horas a 37 ºC.

66

Una vez terminado el periodo de incubación de los microorganismos nativos y de P.

aeruginosa, estos se aislaron nuevamente en placas de agar de cloruro de mercurio a las

mismas concentraciones en que crecieron con antelación y se realizó una segunda siembra

en la que se utilizó como técnica el agotamiento en forma de zigzag para obtener colonias

aisladas. En una tercera siembra, se dividió la placa de agar mercurio en seis partes iguales

y se realizó un cultivo en forma de zigzag en cada una de ellas, usando un palillo de

madera. Este procedimiento se realizó dos veces para obtener colonias puras.

Una vez se obtuvieron colonias puras de microorganismos nativos y de P. aeruginosa

estas fueron sembradas en 250 ml de caldo nutritivo por separado, durante un tiempo de

ocho días, a 37 ºC. Finalizado este tiempo, se midió la absorbancia a 540 mn. Posterior al

aislamiento de ambos tipos de microorganismos, se diseñaron seis prototipos plásticos

para identificar cuál de los dos tipos de microorganismos generaba una mayor reducción

de mercurio, que se estimó a partir de la concentración de mercurio final obtenida para

ambos tipos de muestra, ya fuera de agua o lodo. El diseño metodológico se muestra en

la tabla 1.

Tratamiento

Microbiológico

Cantidad

Tratamiento

Tipo de

muestra Unidades

Cantidad

Muestra

Microorganismos

Nativos 50 ml

Agua ml 100

Lodo mg 100

Pseudomona

aeruginosa 50 ml

Agua ml 100

Lodo mg 100

Consorcio 50 ml Agua ml 100

Lodo mg 100

Tabla 1. Diseño metodológico de los prototipos de tratamiento microbiológico en las muestras de agua y lodo con

mayor concentración de mercurio

Fuente. Elaboración propia.

Los tratamientos consistieron en 50 ml de cualquiera de los dos tipos de microorganismos

(nativos o P. aeruginosa), ya fuera en 100 ml de muestra de agua o lodo. Transcurridos

15 días bajo condiciones de laboratorio, las muestras fueron llevadas al laboratorio

67

AllChem, en Bogotá, donde se determinó la concentración final de mercurio en el agua y

en el lodo, respectivamente. Lo anterior, se realizó utilizando el método SM 3112 B y la

técnica de absorción atómica-generador de hidruros.

3. Resultados

A continuación, se presentan los datos correspondientes a los parámetros fisicoquímicos

tomados en la cuenca del río Bogotá. El pH en toda la cuenca osciló entre 6,97 y 7,32

unidades, con tendencia a la neutralidad. Estos valores estuvieron dentro de los rangos

establecidos en la normativa ambiental, que establece un rango de valores permisibles

para el pH entre 6 a 9 para aguas naturales y vertimientos (Resolución 0631 del 2015)

(tabla 2).

Parámetros

Puntos de muestreo

Chocontá-Cuenca

alta

Soacha-Cuenca

media

Mesitas del Colegio-

Cuenca baja

Altitud (m s. n. m.) 2640 2530 900

pH 6,97 7,1 7,32

Turbidez (NTU) 28,11 73 138

Temperatura (ºC) 12,1 16,8 17,9

Conductividad (mS/cm) 25,8 52 45,9

Oxígeno disuelto (%) 73 Bajo del rango 79

Tabla 2. Parámetros fisicoquímicos cuenca alta, media y baja del río Bogotá

Fuente. Elaboración propia.

Las concentraciones de mercurio obtenidas en agua y lodo para las diferentes cuencas

fueron las siguientes:

1) cuenca alta: 0,0147 mg Hg/L en agua y < 0,02 mg Hg/L en lodo

2) cuenca media: 0,0061 mg Hg/L en agua y 0,107 mg Hg/L en lodo

3) cuenca baja: 0,0045 mg Hg/L en agua y < 0,02 mg Hg/L en lodo.

68

De acuerdo con estos valores, que se observan igualmente en la tabla 3, se evidencia que

el mayor valor de mercurio se encontró en la muestra de lodo de la cuenca media, con un

valor de 0.107 mgHg/L, correspondiente al municipio de Soacha, vía Indumil (tabla 3).

Punto de muestreo Tipo de muestra Unidades Resultado

Soacha Agua mgHg/L 0.0061

Lodo mgHg/L 0.107

Chocontá Agua mgHg/L 0.0147

Lodo mgHg/L <0.02

Mesitas del Colegio Agua mgHg/L 0.0045

Lodo mgHg/L <0.02

Tabla 3. Concentración de mercurio inicial en las subcuenca del río Bogotá

Fuente. Elaboración propia.

Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en la tabla 3, las muestras de agua y lodo de

la subcuenca media, en el punto Soacha, vía Indumil, fueron las que presentaron mayor

concentración de mercurio. Por lo tanto, se procedió a realizar la siembra con el agua y

lodo perteneciente a esta subcuenca. El aislamiento de microorganismos realizado y los

diseños experimentales utilizados se basaron en los microorganismos nativos obtenidos

de las muestras de esta subcuenca. Los diseños experimentales, en condiciones de

laboratorio, se dividieron en tres tratamientos microbiológicos: microorganismos nativos,

Pseudomona aeruginosa y el consorcio entre estos dos tipos de microorganismos. El

diseño experimental utilizado, así como la concentración final de mercurio obtenida en

cada tratamiento se aprecia en la tabla 4.

69

Tratamiento Tipo de muestra Unidades Resultado

P. aeruginosa Agua mgHg/L 0.006

Lodo mgHg/L 0.056

Microorganismos nativos Agua mgHg/L 0.006

Lodo mgHg/L 0.048

Consorcio

(P. aeruginosa + nativos)

Agua mgHg/L 0.006

Lodo mgHg/L 0.042

Concentración Inicial Hg Agua mgHg/L 0.0061

Lodo mgHg/L 0.107

Tabla 4. Concentración final de mercurio en la muestra de Soacha, vía Indumil, a través del uso de microorganismos

Fuente. Elaboración propia.

Para el primer tratamiento “siembra de P. aeruginosa”, el resultado final de la

concentración de mercurio en la muestra de agua fue de 0,006 mg Hg/L y en la muestra

de lodo fue de 0,056 mg Hg/L; para el segundo tratamiento el resultado en la muestra de

agua fue de 0,006 mgHg/L y en la muestra de lodo fue de 0,048 mg Hg/L; por último,

para el tercer tratamiento el resultado en la muestra de agua fue de 0,006 mg Hg/L y en

la muestra de lodo fue de 0,042 mgHg/L. En la tabla 4 se hace una comparación de las

concentraciones iniciales de mercurio obtenidas en la cuenca media en la muestra de agua,

con un valor de 0,0061 mg Hg/L y en la muestra de lodo que fue de 0,107 mg Hg/L.

De acuerdo con estos resultados, se evidencia que el tratamiento prototipo de la mezcla

de los microorganismos nativos y Pseudomonas aeruginosa (consorcio) para la muestra

de lodo presenta una mayor degradación de mercurio, con un valor de 0,042 mg Hg/L en

relación al contenido inicial de este metal pesado en la muestra de lodo, el cual

correspondió a 0,107 mg Hg/L (tabla 3). Esto significa que hubo una eficiencia de

remoción de mercurio equivalente a 60,74 %.

4. Discusión y conclusiones

La realización de este proyecto tuvo como propósito disminuir la concentración de

mercurio haciendo uso de tres tratamientos microbiológicos (microorganismos nativos,

Pseudomonas aeruginosa y un consorcio entre estos dos) en muestras de agua y lodo en

70

condiciones de laboratorio. Estas muestras se escogieron de la subcuenca del río Bogotá

que presentó mayor concentración de mercurio. La presencia de este metal se asoció a las

actividades económicas de las industrias que han venido generando vertimientos sobre el

cuerpo de agua desde hace más de una década, tal como lo indica Prieto, Guerrero,

Podlesky (1995), cuando mencionan que en el año 1982 se realizó un estudio que encontró

concentraciones de mercurio en la leche de ganado vacuno que se encontraba pastando

en las riberas del río Bogotá, en una zona comprendida entre Villa Pinzón y Soacha. En

este estudio se tomaron 58 muestras de leche, de las cuales 54 estaban contaminadas con

mercurio. Dichas muestras presentaron concentraciones entre 0,002 mg/L y 0,014 mg/L.

Así mismo, otro estudio similar demostró la contaminación del río Bogotá con mercurio,

en el tramo que se encuentra en Girardot (Gómez y Martínez, 1993) donde encontraron

concentraciones entre 2,3−5 mg/L y 1,3−5

mg/L en peces de la dieta Colombiana. Por

último, un estudio realizado por Reyes et al. (2016) encontró la presencia de mercurio,

plomo y arsénico en los tejidos de algunos vegetales como lechuga, apio, repollo y brócoli

que habían sido regadas con agua del río Bogotá.

A partir de estos hallazgos, se realizaron múltiples investigaciones y estudios para la

degradación del mercurio usando tecnologías biológicas con y sin modificaciones

genéticas para evitar otras problemáticas ambientales. Este tipo de tecnologías se basan

en los sistemas de resistencia microbiana empleando genes organizados en un operón

denominado “operón mer” (Paisio et al., 2012). En otros estudios asociados a este, se

encontraron bacterias como P. aeruginosa que crece en aerobiosis (Montero, 2012), la

cual posee un plásmido que contiene genes para la resistencia al mercurio

(𝐻𝑔2+) llamados “genes mer” situado en un operón mer bajo la proteína MerR (Beltrán-

Pineda y Gómez-Rodríguez, 2016). Cuando el mercurio entra en contacto con P.

aeruginosa se forma un complejo denominado MerR, que funciona como un activador de

la transcripción del operón mer, formando de esta manera la proteína periplasmática

MerP. Esta proteína capta el mercurio (𝐻𝑔2+), lo transfiere a otra proteína de membrana

71

MerT que transporta el mercurio (𝐻𝑔2+) al interior de la célula donde se encuentra la

reductasa mercúrica que lo reduce a (𝐻𝑔2+) (Beltrán-Pineda y Gómez-Rodríguez, 2016).

4.1. Selección de los sitios de muestreos

El sitio seleccionado en la cuenca alta del río Bogotá se encuentra localizado en

jurisdicción del municipio de Chocontá. El lugar se caracteriza por la presencia de

industrias de curtiembres que usan el mercurio como un insumo del proceso industrial.

Tal y como demostró Artuz, Martínez y Morales (2011), gran parte de la contaminación

del río Bogotá por mercurio se debe a la falta de capacitación de los trabajadores con

respecto al uso del insumo utilizado en el proceso productivo. Además, señala que en el

municipio de Chocontá se encuentran 50 empresas que ejercen esta actividad, todas ellas

arrojan residuos sólidos y vertimientos sin ningún sistema de tratamiento al alcantarillado

o directamente sobre el cuerpo de agua del río Bogotá. De esa forma deteriora la calidad

de vida de las personas que laboran o residen en esta zona y genera impacto negativo al

medioambiente (Artuz, Martínez y Morales, 2011).

Seguidamente, en la cuenca media se escogió el sitio Soacha, vía Indumil, puesto que en

esta zona del mencionado municipio se realizaban actividades de curtiembres, hacia el

año 1950, y se encontraban cerca de 350 industrias en el barrio San Benito, las cuales

generaban vertimientos importantes en el río Bogotá (Artuz, Martínez y Morales 2011).

Finalmente, con relación a la cuenca baja se escogió el municipio de Mesitas del Colegio,

porque es uno de los municipios que reúne las aguas procedentes de toda la cuenca del

río Bogotá.

4.2. Caracterización fisicoquímica de los sitios de muestreo

Una de las principales variables fisicoquímicas analizadas fue el pH, el cual se asocia a

los diferentes vertimientos que descargan al río. Ante este hecho se resalta que en la

cuenca baja los flujos de agua que llegan desde la capital de la república y de los

municipios ubicados aguas arriba de la cuenca presentan un alto contenido de

72

surfactantes, como el hipoclorito de sodio, producto utilizado en la limpieza de hogares y

empresas, que hace que el pH del agua aumente considerablemente (Salager, 2002). Sin

embargo, los valores reportados de pH para la cuenca baja se mantienen dentro de la

neutralidad.

En segundo lugar, se destaca el oxígeno disuelto que presenta un valor de 62 % en la

cuenca alta. Este valor se debe a que la corriente de agua presenta movimientos en los

pequeños saltos de agua que ayudan a la oxigenación de la misma. Mientras tanto, en la

cuenca media se presentaron valores de oxígeno disuelto por debajo del rango de lectura

del multiparámetro, hecho que se explica por la cantidad de contaminación del cuerpo

hídrico por un aumento considerable de la materia orgánica y por degradación de material

vegetal que hace que se presente un proceso anóxico en el agua. Además, se evidenciaron

movimientos lentos del cuerpo de agua y presencia de grasas. Por otro lado, este

fenómeno, según lo indica Peña (2010), se asocia al aumento de temperatura del cuerpo

de agua que hace que disminuya el oxígeno disuelto. De igual forma, el aumento de

temperatura evidenciado se asocia a los vertimientos que hacen las industrias ubicadas

muy cerca de la ronda del río.

En tercer lugar, los valores de temperatura en las tres subcuencas están relacionados con

la altitud de cada punto de muestreo, puesto que de acuerdo a lo mencionado por Pabón-

Caicedo y Eslava-Ramírez (2001), a menor altitud mayor es la temperatura y mayor la

presión atmosférica. Esta información muestra concordancia con los datos de presión

obtenidos (tabla 2).

En resumen, se aprecia de forma general una disminución de la calidad del agua desde la

cuenca alta hasta la cuenca media (tabla 2). A partir de la cuenca media hasta la baja los

resultados obtenidos en los parámetros medidos in situ muestran una tendencia del río a

autodepurarse, ya que se evidenció un aumento del caudal y la presencia de un sistema

rocoso que ayudó a generar un proceso de oxigenación del mismo.

73

4.3. Concentración de mercurio en los sitios de muestreo

Con base en los resultados obtenidos se llegó a la conclusión de que la muestra de lodo

tomada en la cuenca media presentó la mayor concentración de mercurio en comparación

con las restantes muestras, debido principalmente al bajo flujo hídrico de la cuenca media

que hace que los sedimentos decanten en el lecho del cuerpo hídrico y acumulen los

metales pesados provenientes de actividades antrópicas y de las actividades industriales

de la cuenca alta y media.

4.4. Inoculación de microorganismos

El tiempo de cultivo de los tres tratamientos microbiológicos evaluados, tanto en las

muestras de agua y lodo, fue de 15 días. Los resultados de estos tratamientos muestran

que se generó una mayor disminución del mercurio en el tratamiento microbiológico

correspondiente al consorcio en la muestra de lodo, en comparación a la concentración

inicial de mercurio. Así se generó una reducción de 0,065 mg Hg/L, equivalente al

60,74 % de la concentración inicial de mercurio. A pesar de ser bacterias genéticamente

no manipuladas, esta eficiencia alcanzada muestra que puede convertirse en una

propuesta sencilla y económica para la biorremediación de ríos contaminados con

mercurio, como es el caso del río Bogotá. Adicional a esto, se sugiere para futuras

investigaciones contemplar la interacción entre este metal con otros parámetros

fisicoquímicos del agua, ya que la forma del mercurio varía según algunos parámetros,

como el pH, la temperatura, el potencial de oxidación, la materia orgánica, entre otros

(Jimenez, 2005).

El tratamiento correspondiente al consorcio bacteriano tuvo el mejor resultado

probablemente debido a una relación positiva entre las bacterias, de tal forma que se

presenta una distribución de funciones metabólicas que permiten el consumo del

contaminante de manera más eficiente (Brenner, You y Arnold, 2008). La importancia de

estos resultados radica en la proyección de su uso en la mayoría de ríos alto-andinos de

Colombia, los cuales han sido gravemente contaminados con este metal pesado, debido a

las diferentes actividades antrópicas, como las curtiembres o la minería de oro. Es decir,

74

los microorganismos tienen la capacidad de devolver las características más o menos

prístinas al ecosistema acuático.

Referencias

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georeferenciados cuyas coordenadas geográficas son 5´11´31.98´ N y

73´36´57.98 W y el punto 5´13´49.63 N y 73´35´32.04 W. [Trabajo presentado

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76

77

Tratamiento de aguas grises con humedales

artificiales en la Universidad EAN (resultados

parciales)

Chenet, Julien Gwendal*

Solorza Medina, Juan David**

Ramírez Contreras, David Leonardo***

Resumen

Existen varias dificultades a nivel mundial para el suministro de agua potable de calidad

y de forma continua. Los continuos vertimientos de aguas residuales sin tratar a cuerpos

de agua pueden ser parte del problema, debido a que generan un grave problema de

eutrofización en ríos, lagunas, humedales, entre otros cuerpos de agua superficial. El

impacto ambiental, social y económico entre las comunidades es alto. Por tal motivo, se

realizó un estudio sobre el estado del arte de los sistemas naturales de tratamiento de

aguas residuales domésticas no convencionales a nivel nacional e internacional, con el fin

de diseñar y construir un prototipo de humedal de flujo subsuperficial a escala laboratorio

para el tratamiento de aguas grises provenientes de las actividades de lavado de los

hogares, para que puedan ser reusadas en el lavado de sanitarios y zonas comunes. Para

la realización de este proyecto se utilizó el método científico y cuantitativo, siguiendo las

guías Treatment Wetlands (Kadlec y Wallace, 2009), Depuración de aguas residuales

municipales con humedales artificiales (Lara Borrero, 1999) y Guidelines for water reuse

(EPA, 2012). Adicionalmente, se utilizaron bases de datos como Web of Science, SciElo

y Google Scholar. Posteriormente, se diseñaron, desarrollaron y construyeron tres

humedales artificiales, plantados en paralelo a escala laboratorio, en la sede de

laboratorios de la Universidad EAN, para la evaluación de la remoción de contaminantes

* Universidad EAN. jgchenet@universidadean.edu.co ** Universidad EAN. jsolorza7525@universidadean.edu.co *** Universidad EAN. dramirez1207@universidadean.edu.co

78

mediante la interacción entre plantas y microorganismos a través de sus actividades

metabólicas naturales. Se espera obtener los rendimientos calculados, o mejores, para así

poder reutilizar el agua tratada en el lavado de pisos, baños, vehículos y riego de jardines

y proyectar su uso a mayor escala. Como resultado de esta investigación, se determinó

que los humedales artificiales disminuyen el impacto ambiental sobre cuerpos de agua y

estimulan la biodiversidad. No obstante, la ciudad de Bogotá o las zonas urbanas

aledañas, al presentar una gran densificación poblacional con poco espacio disponible, no

son las más indicadas. Sin embargo, se evalúa la puesta en marcha de humedales en las

periferias de la ciudad, mientras se optimizan los sistemas para incluirlos en el tejido

urbano.

Palabras clave: humedal artificial, aguas residuales domésticas, tratamiento de aguas

grises, sistemas naturales, sistemas no convencionales.

Abstract

There are several global challenges for the provision of quality drinking water on an

ongoing basis. There are several global challenges for the provision of quality drinking

water on an ongoing basis. The environmental, social and economic impact on the

communities is high, for this reason, a study was carried out to precise the background of

natural systems for the domestic unconventional wastewater treatment at national and

international level. This led to the design and construction of a laboratory-scale wetland

prototype for the greywater treatment. The laboratory has functions from the washing

activities of households to reuse it as a sanitary flushing and also have cleaning purposes.

A scientific and quantitative method was used to realize this project, following the

guidelines Treatment Wetlands (Kadlec & Wallace, 2009), Municipal wastewater

treatment with artificial wetlands (Lara Borrero, 1999) and Guidelines for water reuse

(EPA, 2012). In addition, were used databases such as Web of Science, SciElo, and

Google Scholar. Subsequently, three parallel artificial planted wetlands at laboratory

scale were designed, developed and built in the laboratories of the EAN University, for

the evaluation of the removal of contaminants through the interaction between plants and

79

microorganisms through their natural metabolic activities. It is expected to obtain at least

the calculated yields in order to reuse the treated water in the washing of floors,

bathrooms, vehicles and garden irrigation and scale it up. As result, it was determinate

artificial wetlands reduce the environmental impact on water bodies and stimulate

biodiversity, however, Bogota city or nearest urban areas, due to its density, and lack of

space, are not the best place for first experimentation. Thus, the outskirts of the city were

evaluated first, while optimizing the systems to include them into the city and its density.

Keywords: artificial wetland, domestic wastewater, grey water treatment, natural

systems, conventional systems.

1. Introducción

Actualmente, en Colombia se utilizan principalmente tratamientos de aguas residuales

convencionales como las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), las cuales

se encargan de llevar a cabo todos los procesos necesarios para disminuir la

contaminación del agua hasta los niveles de calidad máximos permisibles para

vertimientos a cuerpos de agua superficiales. Estos niveles están establecidos en la

Resolución 631 de 2015 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS),

de forma que se garantice una preservación del medio receptor.

El problema de la implementación de este tipo de sistemas es su alto costo de

construcción, mantenimiento y operación, razón por la cual no todos los municipios del

país cuentan con una PTAR para el tratamiento de sus aguas residuales. En América

Latina, 46 millones de habitantes aún no cuentan con instalaciones de saneamiento

mejorado (CAF, 2016); por lo que es necesario buscar nuevos métodos más económicos

para el tratamiento de las aguas residuales.

Los humedales artificiales son unos sistemas de tratamiento de aguas residuales

de bajo costo operativo. Se han utilizado principalmente en regiones como Países Bajos,

Estados Unidos, Canadá, Unión Europea, regiones de América Latina y algunos países

80

del Sur de África, como alternativa para mitigar el impacto ambiental de las aguas

residuales, bien sea como un sistema único o como complemento de otro (Kadlec y

Wallace, 2009). Los humedales permiten mejorar la calidad del agua tratada incorporando

los sistemas naturales en los procesos de tratamiento, favoreciendo los componentes

sociales, económicos y ambientales de la región (Zapata Palacio, 2014). Si están en

buenas condiciones para un óptimo manejo. Se presentan entonces como una solución

para disminuir la presión sobre los recursos hídricos naturales, tanto por reducción de la

carga vertida, tanto por posibilidad de reúso de las aguas tratadas disminuyendo así la

cantidad de agua necesaria para el abastecimiento desde las redes de agua potable (Kadlec

y Wallace, 2009). En Bogotá se estima que el consumo promedio de agua potable por

habitante es del orden de 80 litros de agua al día según los datos publicados por la Alcaldía

Mayor de Bogotá, con datos de la Secretaría de Planeación (SDP) y de la Empresa de

Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB) (2012). De los cuales aproximadamente

el 80 % es vertida a la red de alcantarillado (Salinas, 2011). Una solución de tratamiento

de aguas residuales doméstica por humedal plantado puede tener un aproximado de 10

m2 por persona (Chenet, 2011). Por lo cual, para toda Bogotá se requeriría del orden de

85 millones de metros cuadrados para tratar las aguas urbanas. Si bien no es viable a tal

escala, sigue siendo válido a pequeña escala en zonas rurales que dispongan de espacios

mayores.

Pero, ¿estos sistemas de humedales artificiales plantados son realmente una

solución para el tratamiento y reúso de las aguas grises domésticas, teniendo en cuenta

las condiciones ambientales de la ciudad de Bogotá, los volúmenes de aguas residuales

domésticas, el poco espacio y la escasez de recursos económicos?

El presente proyecto tiene como propósito diseñar un sistema de humedal artificial

plantado para el tratamiento de aguas grises domésticas, que cumpla con los estándares

de calidad del agua establecidos para el reúso en el hogar, según la norma 631 de 2015

del MADS y normas asociadas. Para esto, se realizó una revisión bibliográfica sobre el

81

estado del arte, casos similares en Colombia, zonas tropicales y otras regiones del mundo

sobre las especies vegetales presentes en los humedales de Bogotá, la concentración y

carga contaminante presente en el agua gris de un hogar en Bogotá y datos relacionados

con el diseño, construcción y manejo de humedales artificiales consignados en la

literatura, para aplicarlos al contexto local. A partir de ello, se determinó la necesidad de

remoción de cada contaminante (grasas y aceites, fósforo, nitrógeno, tensoactivos y

materia orgánica principalmente). También se estudiaron las condiciones técnicas y

operacionales necesarias para el correcto funcionamiento del sistema de tratamiento.

Adicionalmente, se encuentra en desarrollo el proceso de análisis fisicoquímico y

biológico de las aguas grises domésticas y la determinación de las condiciones

operacionales para el funcionamiento de un sistema de humedales artificiales plantados

para un hogar en la ciudad de Bogotá y su periferia, con resultados esperados para

noviembre de 2017.

Para realizar este proyecto se utilizó el método científico y cuantitativo, con base

en la revisión bibliográfica de la literatura disponible relacionada con los sistemas de

tratamiento de aguas residuales mediante humedales artificiales en diferentes partes del

mundo; también se siguieron las guías Treatment Wetlands (Kadlec y Wallace, 2009),

Depuración de aguas residuales municipales con humedales artificiales (Lara Borrero,

1999) y Guidelines for water reuse (EPA, 2012); adicionalmente, se utilizaron bases de

datos como Web of Science, SciElo y Google Scholar. Posteriormente, se diseñaron y

construyeron tres humedales artificiales plantados en paralelo a escala laboratorio, en la

sede de laboratorios Universidad EAN, para la evaluación de la remoción de

contaminantes mediante la interacción entre plantas y microorganismos a través de sus

actividades metabólicas naturales. Se espera obtener los rendimientos previstos mejores,

para así poder reutilizar el agua tratada en el lavado de pisos, baños, vehículos, riego de

jardines y proyectar su uso a mayor escala. El reporte de los resultados obtenidos se

realizará mediante notas e informes de laboratorio según corresponda.

82

2. Materiales y métodos

2.1. Descripción del área de estudio

Se realizó un estudio sobre la aplicación de sistemas no convencionales para el

tratamiento de aguas grises generadas en hogares. En este caso se utilizan humedales

artificiales sembrados con especies nativas de la Sabana de Bogotá como medio de

tratamiento, esto con el fin de evaluar la viabilidad de implementación de sistemas de

humedales artificiales para la ciudad de Bogotá y sus alrededores, así como las

condiciones de operación necesarias y los resultados que se puedan esperar.

Esta investigación se está desarrollando en la Universidad EAN, sede de

laboratorios Alfonso Crissien Aldana, ubicados en la Calle 74 # 9-47 en la ciudad de

Bogotá, Colombia, lugar en el cual se ha dispuesto un espacio para la ubicación del

prototipo funcional de humedal artificial. Es allí donde se da uso a los laboratorios y

materiales requeridos para la ejecución de las pruebas necesarias para el proyecto. Con

este experimento se completa la información secundaria con análisis en laboratorio e

información primaria para el caso específico de aguas grises y humedales artificiales en

el clima de la Sabana de Bogotá.

2.2. Procedimiento metodológico

La metodología utilizada para el desarrollo del proyecto fue principalmente el método

científico y cuantitativo. En el cual inicialmente se llevó a cabo una revisión de la

bibliografía disponible en internet y libros físicos sobre humedales artificiales, casos de

estudio e investigaciones en Colombia, zonas tropicales y otros países del mundo.

Para la realización de todos los cálculos referentes a los diseños posibles y la

remoción asociada esperada, se tomó como base la guía Depuración de aguas residuales

municipales con humedales artificiales (Lara Borrero, 1999), ya que los conceptos y

83

ecuaciones manejan menor cantidad de datos, lo cual es ideal para el diseño inicial de un

humedal artificial. También se tuvieron como referencia las guías de Kadlec y Wallace

(2009) y EPA (2012). Sin embargo, no se implementaron las ecuaciones planteadas allí,

pues requieren muchos datos específicos que, si bien permiten tener una precisión más

alta en los cálculos, aún no se cuenta con ellos para el caso de estudio.

Conjuntamente, se investigó sobre las especies vegetales macrófitas e hidrófitas

nativas de los humedales naturales de la Sabana de Bogotá para estudiar su capacidad de

remoción de contaminantes y nutrientes presentes en el agua fuente. Posteriormente, se

establecieron los estándares para DBO5, DQO, grasas y aceites, fósforo, nitrógeno,

sólidos suspendidos totales, sustancias activas al azul de metileno, pH, turbidez, color y

olor. Lo anterior, siguiendo la normatividad nacional e internacional de calidad de agua

para el reúso en el hogar.

Una vez concluida la revisión bibliográfica, se calcularon las variables necesarias

para el diseño y construcción de tres humedales plantados en paralelo para el tratamiento

de agua gris, proveniente principalmente del lavado de ropa de los hogares. En esta etapa

del proyecto se está analizando el comportamiento de las especies vegetales expuestas a

la carga contaminante; así como también los parámetros de calidad de agua a la entrada

y salida de los humedales, teniendo en cuenta los estándares nacionales e internacionales

(tabla 1), con el fin de obtener una calidad mínima para la reutilización de esta agua en

las descargas de los sanitarios, en el lavado de pisos y riego de jardines. Posteriormente

se analizará la capacidad de remoción de contaminantes de los humedales construidos,

haciendo comparaciones entre los humedales del experimento.

2.3. Protocolos para la recolección de información

Para la recolección de la información normativa y de los estados del arte a nivel nacional

e internacional se utilizaron herramientas para la búsqueda y gestión de la información

académica disponible como SciElo, Google Scholar y Web of Science. Este último es un

84

software proporcionado por la Universidad EAN como apoyo para los investigadores.

También se utilizaron los sitios web de entidades gubernamentales, tanto

nacionales como internacionales. Algunos de los más utilizados fueron portales

normativos como el de la Environmental Protection Agency (EPA) de los Estados Unidos

para la consulta de diferentes tipos de documentos.

Toda la información obtenida en la práctica y desarrollo del proyecto de

investigación se consigna en notas, informes y artículos que den cuenta de los avances y

resultados obtenidos mediante experimentos y observaciones realizadas durante la

investigación.

Para la toma de muestras, realización de pruebas y análisis de resultados se

elaboraron guías de laboratorio para cada uno de los contaminantes determinados,

siguiendo las instrucciones de los manuales de los equipos de medición. Los equipos,

reactivos y métodos utilizados se consignan en la tabla 1.

Nombre Reactivo/equipo/método Función

HI 83099 – COD and Multiparameter Bench

Photometer Equipo

Utilizado para medición de

fosfatos, cloro, DQO, sulfatos y

oxígeno disuelto

HI 93732-01 Reactivo oxígeno disuelto Reactivo Medición de oxígeno disuelto

HI 93713-01 Reactivo fosfatos Reactivo Medición de fosfatos

HI 93711-01 Reactivo cloro total Reactivo Medición de cloro total

931050 Visocolor ECO Anionic detergents Reactivo y equipo Medición de detergentes aniónicos

931051 Visocolor ECO Cationic detergents Reactivo y equipo Medición de detergentes catiónicos

Checkit comparator kit ammonia Reactivo y equipo Medición de amonio

Standard Methods 5220 D COD closed reflux

colorimetric method Método

Medición de DQO

Oil and Grease, USEPA hexane extractable

gravimetric method 10056 Método

Medición de grasas y aceites

Biochemical oxygen demand USEPA dilution

method 8043 Método

Medición DBO

85

Tabla 1. Reactivos, equipos y métodos empleados

Fuente. Elaboración propia

3. Resultados

Se determinaron las concentraciones de los contaminantes relevantes para aguas grises

provenientes de la lavadora a la entrada, con base en los valores reportados por Niño

Rodríguez y Martínez Medina (2013), mientras que las concentraciones para la salida

fueron tomadas de los máximos permisibles por varias autoridades ambientales del

mundo como la Environmental Protection Agency (EPA), South African Department of

Water Affairs and Forestry, el Parlamento Europeo, la Colorado State University y la

Division of Water Pollution Control de Massachusetts. A continuación, en la tabla 2 se

presentan las concentraciones encontradas en la literatura disponible:

Parámetro de calidad Entrada Salida

Grasas y aceites (EPA) 35,05 0,1

DBO5 (EPA) 270,75 5,5

DQO (EPA) 493,25 10

POx (Resolución 2115, 2007) 6,965 0,2

Cl (OMS) 18,8 250

SOx (Colorado State University) 64,9 250

Solidos Totales (Colorado State University) 451 500

NH4 (South African Water Quality Guidelines) 1 1

NO2 (Parlamento Europeo) 1 10

NO3 (EPA) 1 0,1

NTK (Parlamento Europeo) 6,95 1

MBA – SAAM (EPA) 28,13 0,5

Tabla 2. Concentraciones de contaminantes en el agua de entrada y concentración esperada después del

tratamiento (mg/l)

Fuente. Elaboración propia.

86

Así mismo, se determinaron las condiciones operativas para cada humedal que se

construyó. A continuación, en la tabla 3 se consignan las condiciones operacionales del

sistema para humedales de flujo subsuperficial (SubSuperficial flow en inglés – SSF) y

de superficie libre (Free Water Surface en inglés - FWS):

Caudal 0,02 m3/d

Población 5 personas

Medio-sustrato 22 mm

Porosidad 0,38 n

Conductividad hidráulica 5000 m3/m2*d

Profundidad del humedal SSF 0,25 m

Profundidad del humedal FWS 0,2 m

Profundidad de la capa vegetal 0,01 m

Porosidad humedal FWS 0,35

Temperatura del agua a la entrada 10 °C

Constante de temperatura (Kt) 0,61 d-1

Tabla 3. Condiciones de operación del humedal

Fuente. Elaboración propia.

Se realizaron cálculos para el diseño de un humedal de flujo superficial (FWS) y para un

humedal de flujo subsuperficial (SFS) para determinar cuál es la mejor opción a

implementar, teniendo en cuenta sus fortalezas y debilidades en el tratamiento de agua

residuales domésticas. La tabla 4 y la tabla 5 muestran los resultados de los cálculos para

un humedal SFS y FWS respectivamente:

Grasas

y

Aceites

DBO DQO POx Cl SOx SST NH4 NO2 NO3 NT

K

MBA-

SAAM

Área

superficial

humedal

(m2)

2,17 1,44 1,45 1,32 -0,96 -0,50 -0,04 0 -0,85 0,85 0,72 1,49

87

TRH

Humedal

(días)

9,50 6,32 6,32 5,76 -4,20 -2,19 -0,17 0 -3,74 3,74 3,14 6,54

Tabla 4. Cálculos de área superficial y TRH para un humedal SFS para cada contaminante

Fuente. Elaboración propia.

Los datos con signo negativo consignados en la tabla 4 indican que la concentración de entrada

es menor a la concentración de salida, como en el caso de los compuestos de nitrógeno. Es

importante destacar que en el caso del nitrógeno se lleva a cabo un ciclo biogeoquímico en el

cual se disminuye la concentración de nitrógeno orgánico y amonio, convirtiéndose en nitratos

y nitritos.

Grasas y

aceites NTK DBO DQO SAAM

Áreas superficiales necesarias (m2) 1,34 13,11 0,058 0,058 0,92

Constante de reacción de primer orden dependiente de la

temperatura (d-1) 1 0,03 15,13 15,13 1

Tabla 5. Cálculos de área superficial humedal FWS

Fuente. Elaboración propia.

Posteriormente, y conociendo las condiciones del agua que se debe tratar, se inició con la

construcción de los tres humedales piloto en la sede de laboratorios Alfonso Crissien Aldana

de la Universidad EAN. En la tabla 6 se pueden apreciar las especies de plantas seleccionadas

para ser utilizadas en este sistema:

Nombre

común Familia

Variedad

especie

(Nombre

científico

Principal)

Sinonimias

(Otros

nombres

científicos)

Información de la

planta Autor

Información del

documento

88

Junco

Juncaceae Juncus Effusus

L

Juncus

Bogotensis

Kunth

Hidrófitas

enraizadas

emergentes,

función

depuradora, el

sustrato por lo

general es ácido

Luna Pabello

V.M. y

Aburto

Castañeda S.

2014. Bosque

San Juán de

Aragón,

México.

Especies utilizadas

en humedales de

flujo superficial y

subsuperficial

Juncaceae Juncus

Microcephalus -

Rolon A. S.

2011. Sao

Carlos,

Brasil.

Importancia de la

macrófitas como

filtros biológicos y

reguladoras de

nutrientes.

Enea Typhaceae Typha Latifolia -

Presenta

problemas de

adaptación a

condiciones del

agua residual. La

Typha latifolia

remueve de mejor

manera el potasio

y el sodio

Fia F. R. L. et

al. 2011.

Brasil.

Comparación entre

Typha latifolia y

Cynodon spp en la

adaptación a

condiciones de aguas

residuales

provenientes de

crianza de cerdos

para su tratamiento.

Tabla 6. Especies de plantas estudiadas y disponibles en los humedales de Bogotá

Fuente. Elaboración propia.

A continuación, en las figuras 1 y 2, se puede apreciar el diseño y el prototipo construido de los

tres humedales artificiales en funcionamiento.

89

Figura 1. Diseño virtual del sistema de humedales en

Google SketchUp.

Fuente. Elaboración propia

Figura 2. Sistema de humedales artificiales en la

Universidad EAN.

Fuente. Elaboración propia.

4. Discusión y conclusiones

Esta alternativa para el tratamiento y reutilización de las aguas residuales representa un gran

beneficio ambiental. Ya que el aumento de la población produce el consecuente aumento de la

demanda del recurso hídrico y esta alternativa permite reducir el consumo de agua y, por ende,

su consecuente vertimiento.

Por otro lado, Mediante la revisión bibliográfica y los cálculos realizados se identifica que para

las zonas urbanas, los humedales de flujo subsuperficial son los más apropiados para tratar

aguas residuales con carga orgánica. Además, requieren menos espacio para su instalación y

funcionamiento.

Adicionalmente, los humedales artificiales más adecuados para desarrollar en las áreas urbanas

como Bogotá, son los de flujo subsuperficial, ya que este tipo de sistemas evitan en gran medida

los malos olores, no atraen vectores al mantener un nivel bajo de agua y se pueden implementar

como zonas recreativas. Además, Son sistemas versátiles, se pueden implementar como

complemento de los sistemas convencionales o como un tratamiento completo, combinando los

diferentes tipos de humedales.

90

Es importante realizar los cálculos necesarios con respecto al caudal de entrada, volumen

disponible, carga y concentración de contaminantes; ya que al momento de la puesta en marcha

de los humedales se pueden presentar fallos en el funcionamiento, por la cantidad tan pequeña

de agua producida en aguas grises en un hogar por un día. De no tener los caudales bien

ajustados, se puede sobrecargar los humedales o entregarles menos carga, y no conseguir los

resultados requeridos.

Próximamente, se tendrán los resultados completos del sistema y de sus posibilidades para

Bogotá, definiendo así las opciones de reutilización del agua gris en los hogares y la

potencialidad de implementación de estos sistemas en las zonas rurales de la Sabana de Bogotá

Referencias

CAF. (2016). El agua frente a la nueva ruralidad de América Latina [Reporte N° 5]. Caracas,

Venezuela: Autor. Recuperado de: http://scioteca.caf.com/handle/123456789/973

Chenet J. G. (2011), Técnicas de tratamiento de aguas residuales posibles para la zona del

Guájaro. Trabajo presentado a la Gobernación del Atlántico en el marco del proyecto de

cooperación francesa FASEP Guájaro, Barranquilla, Atlántico.

Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá (EAAB). (2012). Gestión de la EAAB en

los planes de saneamiento y manejo de vertimientos. Bogotá D. C., Colombia: Autor.

Kadlec, R. H., y Wallace, S. D. (2009). Treatment Wetlands. Boca Ratón: CRC Press.

Lara Borrero, J. A. (1999). Depuración de aguas residuales municipales con humedales

artificiales [Tesis de maestría, Universidad Politécnica de Cataluña e Instituto Catalán

de Tecnología, Barcelona, España]. Recuperada de:

https://agua.org.mx/biblioteca/depuracion-de-aguas-residuales-municipales-con-

humedales-artificiales/

Niño Rodríguez, E. D., y Martínez Medina, N. C. (2013). Estudio de las aguas grises domésticas

en tres niveles socioeconómicos de la ciudad de Bogotá [Tesis de pregrado, Pontificia

Universidad Javeriana, Bogotá D. C., Colombia]. Recuperado de:

https://goo.gl/qunzRU

91

Salinas, J. M. (2011). Retos a futuro en el sector de acueducto y alcantarillado en Colombia.

Santiago de Chile, Chile: Cepal, Ministerio Federal de Cooperación Económica y

Desarrollo y GIZ. Recuperado de

https://www.cepal.org/publicaciones/xml/3/42733/lcw379e.pdf

EPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos). (2012). Guidelines for Water

Reuse. Washington D. C.: Autor.

Zapata Palacio, A. R. (2014). Humedales artificiales; una propuesta para la mitigación de la

contaminación hídrica de la quebrada La Nutria, de los cerros orientales de Bogotá D. C.

[Tesis de Maestría, Universidad de Manizales, Manizalez, Colombia]. Recuperado de:

http://ridum.umanizales.edu.co:8080/xmlui/bitstream/handle/6789/1930/Zapata_Palaci

o_Aura_Raquel_2014.pdf?sequence=1

92

93

Evaluación del decaimiento de Escherichia Coli (E. coli),

en aguas costeras con sistemas de emisarios

submarinos

De Luque Villa, Miguel Antonio*

Robledo Buitrago, Daniel Armando**

Resumen

Los sistemas de emisarios submarinos se han venido presentando como una solución al

problema de las aguas residuales domésticas en las ciudades costeras, por sus facilidades de

diseño y sus costos. En el presente estudio se evaluó la aplicación de un modelo matemático

para predecir los efectos de las variables intensidad de luz, salinidad y proporción volumétrica

de la mezcla de agua residual y agua marina en el decaimiento de la bacteria Escherichia coli

(E. coli) en el océano. A través del software MATLAB se estableció la relación entre las

variables mencionadas anteriormente y se realizaron ensayos de laboratorio establecidos en un

diseño experimental rotable. Bajo cada combinación de los factores, la concentración de E. coli

fue medida al inicio de cada experimento y cada media hora en un periodo total de dos (2)

horas. Se utilizó el método de filtración de membrana del Standard Methods. Los resultados de

las pruebas se analizaron estadísticamente a través de una regresión stepwise, donde se encontró

la expresión matemática que permitió relacionar los tres (3) factores mencionados con el

decaimiento de la E. coli. Este modelo sirve como herramienta para poder predecir el

decaimiento bacterial de cualquier emisario submarino en el planeta.

Palabras clave: emisario submarino, modelación, Escherichia coli, aguas residuales

domésticas, océano.

* Universidad de Cundinamarca. mdeluque@ucundinamarca.edu.co ** Universidad de Cundinamarca. drobledo@ucundinamarca.edu.co

94

Abstract

Submarine outfall systems have been presented as a problem solution for domestic wastewater

in coastal cities, due to their design facilities and costs. In this study the application of a

mathematical model to predict the effects of the light intensity, salinity and volumetric ratio

variables of the mixture of wastewater and seawater in the Escherichia coli (E. coli) die-off rate

on ocean was evaluated. The relationship between the variables mentioned above was

established through the MATLAB software, performing laboratory tests established in a rotable

experimental design. Under each combination of factors, the concentration of E. coli was

measured at the start of each experiment and every half hour in a total period of two (2) hours

using the membrane filtration method of Standard Methods. The results of the tests were

statistically analyzed through a stepwise regression, where the mathematical expression was

found that allowed to relate the three (3) factors mentioned with the output variable (E. coli die-

off rate). This model serves as a tool to predict E. coli die-off rate of any submarine outfall on

the planet.

Keywords: Submarine outfall, Modelling, Escherichia coli, Domestic wastewater, Ocean.

1. Introducción

El vertimiento de aguas residuales al océano mediante sistemas de emisario submarino es uno

de los métodos de disposición final más utilizados en el mundo por ciudades costeras, puesto

que es un sistema muy económico y conveniente (Muchiut, 2016). No obstante, este sistema

causa grandes impactos al ambiente marino, entre los cuales podemos mencionar la

contaminación por microorganismos, que se convierte en un riesgo de salud pública en las

ciudades costeras, al aumentar la probabilidad de enfermedades como gastroenteritis e

infecciones en la piel (Aragonés et al., 2016; Betancourt et al.; Cheung et al., 2015).

Debido a lo anterior, se advierte la necesidad de tratar las aguas residuales antes de ser

descargadas al mar a través del emisario submarino. Teniendo en cuenta que generalmente las

95

zonas costeras son usadas con fines recreativos y de explotación pesquera, la disposición final

de aguas residuales en el océano merece especial atención, dado que las aguas residuales

podrían afectar la calidad e interferir con actividades propias que se llevan a cabo en el marco

de la vocación de dichas aguas. Para la desinfección de aguas residuales se utiliza comúnmente

el cloro (Cl2), universalmente conocido e implementado por su bajo costo, mantenimiento y

efectividad en los resultados obtenidos. No obstante, esta sustancia química representa una

amenaza para la salud humana y el medioambiente, ya que al encontrarse en el agua el cloro se

disocia y reacciona con el material inorgánico presente en el agua, lo cual forma sales de cloro.

Así mismo, forma compuestos orgánicos halogenados con la materia orgánica (Otón, Artés y

Artés-Hernández, 2014). A través de resultados de numerosas investigaciones se ha demostrado

que algunos de estos compuestos halogenados resultan ser tóxicos en el medio acuático y

cancerígeno para el cuerpo humano.

Teniendo en cuenta que las aguas marinas poseen una capacidad de autodepuración, se

ha considerado descargar aguas residuales sin tratamiento previo, con el fin de ser desinfectadas

de manera natural en el medio marino, ahorrando costos de operación y mantenimiento y

disminuyendo las sustancias producidas por la disociación y reacción de elementos químicos

provenientes del tratamiento previo del agua residual (McLaughlin et al., 2017;

Muhammetoglu, Yalcin y Ozcan, 2012; Stark et al., 2016). La autodepuración de aguas

residuales en el medio marino para el caso de microorganismos se debe principalmente a

factores como salinidad, radiación solar, temperatura, variaciones del pH, presencia de

sustancias tóxicas, competencia de nutrientes y depredación (Acevedo-Merino et al., 2005).

La investigación tuvo como objetivo modelar los efectos de los factores de intensidad

de luz, salinidad y proporción volumétrica de la mezcla de agua residual y agua marina en la

desinfección natural de aguas residuales, evaluando la tasa de reducción de E. coli.

2. Materiales y métodos

2.1. Diseño experimental y/o de muestreo

96

En este estudio se utilizó agua de mar artificial. En su preparación se usó NaCl, MgSO4.7H2O

10 g, NaHCO3 y agua destilada. Variando la proporción de estos se prepararon aguas de

diferentes salinidades (tabla 1). El agua de mar artificial se esterilizó antes de iniciar las pruebas,

empleando una autoclave (All American) a 120 ºC por un lapso de 15 min libras de presión. El

agua residual de composición típicamente doméstica (tabla 2) se tomó del alcantarillado de la

ciudad de Santa Marta en la estación de bombeo del emisario submarino (figura 1).

Salinidad % NaCl (g) MgSO4.7H2O (g) NaHCO3 (g)

0 0 0 0,05

8,11 7 2,5 0,05

20 20 5 0,05

31,89 28 10 0,05

Tabla 1. Composición del agua de mar artificial

Fuente. Elaboración propia.

Parámetro Concentración

Amonio (mg/L) 0,23

Nitrógeno (mg/L) 13,16

Fósforo total (mg/L) 4,72

Sólidos totales (mg/L) 432,33

Sólidos fijos (mg/L) 77,13

Sólidos volátiles (mg/L) 169,13

DBO5 (mg/L) 192,50

DQO (mg/L) 300,00

DQO/DBO5 1,60

Coliformes totales (UFC/100ml) 1,4E+08

Coliformes fecales (UFC/100ml) 2,46E+08

T (ºC) 30,23

pH (Und, pH) 7,08

Tabla 2. Características del agua residual

Fuente. Elaboración propia.

97

Figura 1. Localización de la estación de bombeo del emisario submarino de Santa Marta.

Fuente. Elaboración propia.

Se empleó un diseño experimental compuesto central rotable para evaluar los efectos de los

factores intensidad de luz, salinidad y proporción volumétrica de agua residual y agua marina

en el decaimiento de E. coli. El diseño compuesto rotable con 3 factores se subdividió en tres

partes: 1) Los 2 m puntos con un nivel alto (1) o bajo (-1) en cada coordenada constituyeron un

diseño 2 m factorial. 2) Los 2 m puntos axiales, uno en cada extremo de cada factor y en el

centro de todos los otros factores, fueron incluidos para formar un diseño compuesto central. 3)

Algunos puntos fueron añadidos al centro para dar una precisión aproximadamente igual para

los valores arrojados en un círculo de radio 1, donde para m = 3 se agregaron seis puntos

centrales. Un paso preliminar en cualquier experimento de este tipo es preparar las relaciones

entre los niveles codificados y las unidades del nivel original del factor. En este estudio los

niveles originales de los factores controlados fueron fijados de acuerdo a la magnitud de ellos

mismos (tabla 3). En razón a ello, los cinco niveles codificados fueron -1 888, -1 154, 0, 1 y

1 734 en orden creciente. Para este diseño compuesto central con m = 3 factores, se realizaron

15 ensayos. El orden para correr los experimentos bajo las combinaciones factor nivel fue

completamente aleatorio.

98

Factores Niveles

Intensidad de luz (lux) 0 20 270 50 000 79 730 100 000

Salinidad 0 8.11 20.00 31.89 40.00

Proporción volumétrica de agua

residual y agua marina (R:1) 1:1 20:1 50:1 80:1 100:1

Tabla 3. Niveles de los factores controlados en los ensayos

Fuente. Elaboración propia.

El Erlenmeyer a muestrear se llenó primero con el agua marina artificial, luego esta fue

esterilizada a 120 °C durante 15 minutos. Subsiguientemente se le agregó agua residual, con

una proporción de mezcla establecida previamente. La intensidad de luz se reguló para cada

test usando el luxómetro (Minipa, MLM-1010). Las muestras fueron tomadas con una

micropipeta (Brand, ±0.02) previamente esterilizada. Las alícuotas iniciales de aguas residuales

fueron tomadas en el tiempo cero, justo antes de ser expuestas a la luz, las sucesivas fueron

tomadas con un intervalo de tiempo de 30 minutos por (2) dos horas hasta completar cinco (5)

muestras. Para cada muestra se calculó el número de bacterias E. coli por el método de filtración

de membrana del Standard Methods (APHA et al., 1992).

2.1.1. Modelación estadística de los resultados

Se desarrolló un análisis estadístico mediante la metodología de respuesta superficial (RSM,

por su sigla en inglés que corresponde a Response Surface Methodology) como una herramienta

para entender la relación cuantitativa entre las múltiples variables de entrada consideradas en

la investigación (intensidad de luz, salinidad y proporción volumétrica de la mezcla de agua

residual y agua marina) con una variable de salida (tasa de decaimiento bacterial). Se encontró

la constante de decaimiento (k) mediante la ley de Chick y el T90 como la inversa de k. Se

implementó una herramienta con código fuente desarrollado en Matlab, para encontrar las

ecuaciones que describen la tasa de decaimiento bacterial. Dados los resultados de la

experimentación se seleccionó la ecuación con el menor error medio cuadrático como la óptima

opción para modelar la desinfección natural en cualquier emisario del mundo.

99

3. Resultados

3.1. Resultados de E. coli de cada ensayo

4.1. Los cambios en el tiempo (de 0 a 120 min) en la concentración de E. coli (UFC/100ml)

sujetos a las variaciones de diferentes condiciones de salinidad, luz y razón de mezcla

de aguas residuales se muestran en la

Tabla 4. En los ensayos la concentración inicial de los microorganismos varió debido a que se

utilizaron muestras diferentes de aguas residuales. Siempre se procuró usar aguas residuales

frescas, pues las mismas no se procesaron simultáneamente.

No

tratamiento

Intensidad

de luz (Lux)

Salinidad

(%)

Proporción

de mezcla

(R)

UFC/100ml Tiempo (min)

0 30 60 90 120

1 0 20 50:1 4,60E+08 3,90E+08 3,50E+08 3,30E+08 3,00E+08

2

20 270

8,11 20:1 2,00E+08 1,50E+08 1,30E+08 1,20E+08 1,00E+08

3 8,11 80:1 3,00E+08 2,40E+08 3,30E+08 3,00E+08 2,80E+08

4 31,89 20:1 9,00E+07 4,00E+07 3,00E+07 3,00E+07 2,00E+07

5 31,89 80:1 1,30E+08 1,90E+08 1,60E+08 4,00E+07 4,00E+07

6

50 000

0 50:1 3,80E+08 3,60E+08 3,00E+08 2,90E+08 2,30E+08

7 20 1:1 4,10E+08 3,60E+08 2,40E+08 1,60E+08 9,00E+07

8 20 50:1 4,10E+08 2,10E+08 6,00E+07 5,00E+07 4,00E+07

9 20 100:1 4,20E+08 2,00E+08 1,60E+08 1,40E+08 8,00E+07

10 40 50:1 6,20E+08 5,00E+07 4,00E+07 3,00E+07 2,00E+07

11

79 730

8,11 20:1 3,30E+08 2,30E+08 1,50E+08 5,00E+07 2,00E+07

12 8,11 80:1 1,50E+08 1,30E+08 1,20E+08 5,00E+07 5,00E+07

13 31,89 20:1 2,10E+08 8,00E+07 7,00E+07 5,00E+07 2,00E+07

14 31,89 80:1 6,10E+08 3,30E+08 3,10E+08 1,60E+08 7,00E+07

15 100 000 20 50:1 5,20E+08 8,00E+07 4,00E+07 2,00E+07 2,00E+07

Tabla 4. Resultados de E. coli en cada tratamiento

Fuente. Elaboración propia.

100

3.2. Tasas de decaimiento de E. coli.

Las aguas marinas ofrecen condiciones hostiles para la supervivencia de las bacterias. Muchas

investigaciones han demostrado el decaimiento en la cantidad de microorganismos o la

inhibición de actividades fisiológicas de las mismas cuando las bacterias entéricas entran en

contacto con el agua de mar (Pommepuy et al., 2006). Recientemente han sido propuestos

algunos modelos que toman la respuesta adaptiva de las bacterias entéricas en el medio marino

(Pommepuy et al., 2006). Igualmente, los cambios de los componentes del metabolismo

intracelular han sido introducidos en los modelos para estudiar los efectos del stress de la

fisiología bacterial (Pommepuy et al., 2006; Troussellier et al., 1998). Diferentes modelos de

decaimiento son usados para ajustar los resultados obtenidos en experimentos para propósitos

de estudiar los efectos de la contaminación marina. Un modelo simple de primer orden fue

propuesto por Chick (1908) cuya expresión matemática conocida como la ley de Chick se

describe por la ecuación 1:

𝑵𝒕

𝑵𝟎= 𝟏𝟎 − 𝒌𝒕 ∧ 𝒍𝒐𝒈 (

𝑵𝒕

𝑵𝟎) = −𝒌𝒕 ∧ 𝑳𝒏 (

𝑵𝒕

𝑵𝟎) = 𝒌 ∗ 𝒕 (𝟏)

Donde:

Nt: es el número de bacterias (o virus) en el tiempo t.

N0: es el número de bacterias en el tiempo cero (0).

t: es el tiempo expresado en minutos.

k: es la constante de primer orden calculado por regresión lineal.

La tabla 5 muestra los resultados de la tasa de decaimiento bacterial para cada uno de los

ensayos realizados durante la experimentación. Los valores más altos para k se presentaron en

los tratamientos 10 y 12, con tasas de 0.02822 min-1 y 0.02756 min-1 respectivamente. El

primero con un nivel de intensidad de luz alto (100000 lux) y los otros dos factores en

condiciones medias (S=20 y R=50). El segundo valor más alto para k correspondió a salinidad

alta y demás factores en condiciones medias (L=50000 y R=50). Los valores más pequeños de

k se observaron en los ensayos donde el nivel de intensidad de luz o el nivel de salinidad fueron

101

bajos. En el tratamiento n. ° 8, el valor de k obtenido resultó negativo. Una posible explicación

a esto es que los niveles de intensidad de luz (L=20270) y de salinidad (S=8.11) fueron bajos,

mientras que la relación de proporción de mezcla entre el agua residual y el agua de mar (R=80)

fue alta; por ello, la población bacteriana no disminuyó, sino tendió a su multiplicación en este

escenario. Los valores más pequeños que k corresponden a los tratamientos n. ° 11 y 13, con

valores de 0.00341 min-1 y 0.00407 min-1 respectivamente, en los cuales los niveles de

intensidad de luz (tratamiento n. ° 11) y salinidad (tratamiento n. ° 13) fueron cero (0) en ambos

ensayos. Los otros dos (2) factores estaban en condiciones medias (S=20 y R=50 para el test 11

y L=50000 y R=50 para el t tratamiento 12).

No Tratamiento Intensidad

de luz (lux)

Salinidad

(%)

Proporción de

mezcla (R)

Temperatura del

licor mezclado (ºC)

Tasa de

decaimiento

(k,min-1)

T90

(min)

1 79.730 31,89 20 24,1 0,01724 58,00

2 20.270 31,89 20 23,1 0,01099 90,99

3 79.730 8,11 20 23,9 0,02378 42,05

4 20.270 8,11 20 25,2 0,00536 186,57

5 79.730 31,89 80 30,9 0,01685 59,35

6 20.270 31,89 80 23,2 0,01592 62,81

7 79.730 8,11 80 25,2 0,01051 95,15

8 20.270 8,11 80 25,4 -0,00028 -----

9 50.000 20 50 25,3 0,02030 49,26

10 100.000 20 50 26,1 0,02822 35,44

11 0 20 50 25,6 0,00341 293,26

12 50.000 40 50 26,2 0,02756 36,28

13 50.000 0 50 24,2 0,00407 245,70

14 50.000 20 1 23,2 0,01281 78,06

15 50.000 20 100 24,5 0,01224 81,70

Tabla 5. Resultados T90

Fuente. Elaboración propia.

102

3.3. Respuesta del modelo superficial

Se aplicó la metodología Response Surface Methodology (RSM) para entender la relación

cuantitativa entre múltiples variables de entradas (independientes) y una variable de salida

(dependiente). Las variables de entradas analizadas fueron salinidad, intensidad de luz y

proporción de mezcla de agua residual y agua de mar. La respuesta superficial del modelo está

representada por la expresión (2):

𝒌𝒑 = 𝜷𝟎 + ∑ 𝜷𝒊𝒙𝒊

𝟑

𝒊=𝟏

+ ∑ 𝜷𝒊𝒊𝒙𝒊𝟐

𝟑

𝒊=𝟏

+ ∑ 𝜷𝒊𝒋𝒙𝒊𝒙𝒋 + 𝜼 (𝟐)

𝟏≤𝒊≤𝒋≤𝟑

Donde:

{𝛽𝑖, 𝛽𝑖𝑖, 𝛽𝑖𝑗}1≤𝑖≤𝑗≤3

son parámetros desconocidos.

𝑥1 = 𝐿.

𝑥2 = 𝑆.

𝑥3 = 𝑅.

𝜂 es el error experimental.

Mediante una rutina de cálculo en Matlab se desarrolló el procesamiento de los datos para

modificar las variables de entrada en el modelo y generar la respuesta superficial (figura 2).

Para cada paso de la regresión (lineal, interacciones, cuadrático y full) se encontraron las

expresiones matemáticas que relacionan la tasa de decaimiento bacterial con los factores

analizados. Las expresiones formuladas con los coeficientes obtenidos se presentan en las

siguientes ecuaciones (3, 4, 5 y 6):

103

Figura 2. Gráficos de respuesta superficial a) Lineal b) Interacciones c) Cuadrática d) Cuadrática completa.

Fuente. Elaboración propia.

𝑘 = −0.00054811 − 1.82 × 10−7𝐿 + 0.00035164𝑆 − 2.8093 × 10−5𝑅 (3)

𝑻é𝒓𝒎𝒊𝒏𝒐𝒔 𝒍𝒊𝒏𝒆𝒂𝒍𝒆𝒔

𝑘 = −0.0048641 + 4.4785 × 10−7𝐿 + 0.00037736𝑆 − 0.000106977𝑅 −

9.0359 × 10−9𝐿𝑆 − 1.3212 × 10−9𝐿𝑅 + 9.4522 × 10−6𝑆𝑅 (4)

𝑻é𝒓𝒎𝒊𝒏𝒐𝒔 𝒍𝒊𝒏𝒆𝒂𝒍𝒆𝒔 𝒚 𝒕é𝒓𝒎𝒊𝒏𝒐𝒔 𝒅𝒆 𝒊𝒏𝒕𝒆𝒓𝒂𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔

𝑘 = −0.014289 + 4.0398 × 10−7𝐿 + 0.00090543𝑆 + 0.0003289𝑅 − 2.1934 × 10−12𝐿2

− 1.3708 × 10−5𝑆2 − 3.5754 × 10−6𝑅2 (5)

𝑻é𝒓𝒎𝒊𝒏𝒐𝒔 𝒍𝒊𝒏𝒆𝒂𝒍𝒆𝒔 𝒚 𝒕é𝒓𝒎𝒊𝒏𝒐𝒔 𝒄𝒖𝒂𝒅𝒓á𝒕𝒊𝒄𝒐𝒔

104

𝑘 = −0.019786 + 7.0533 × 10−7𝐿 + 0.001021𝑆 + 0.00018802𝑅 − 9.7789 ×

10−9𝐿𝑆 + 1.0267 × 10−9𝐿𝑅 + 1.0189 × 10−5𝑆𝑅 − 2.5217 × 10−12𝐿2 − 1.5759 ×

10−5𝑆2 − 3.9066 × 10−6𝑅2 (6)

𝑪𝒖𝒂𝒅𝒓á𝒕𝒊𝒄𝒂 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒍𝒆𝒕𝒂

Dónde:

k = Tasa de decaimiento de E. coli estimada.

L = Intensidad de luz.

S = Salinidad.

R = Proporción de mezcla entre agua residual y agua de mar.

El error en la utilización de cada una de las ecuaciones encontradas se determinó mediante el

estimador estadístico del error de la raíz media cuadrática (7):

𝑹𝑴𝑺 = √∑(𝒌𝒐𝒃𝒔𝒆𝒓𝒗𝒂𝒅𝒐 − 𝒌𝒔𝒊𝒎𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐)𝟐

𝒏

𝒏

𝟏

(𝟕)

La

6 muestra la comparación de las tasas de decaimiento encontradas en las experimentaciones

(kobservado) y las tasas calculadas mediante cada una de las expresiones matemáticas de las

relaciones de la intensidad de la luz, salinidad y proporción de mezcla (kmodelo). Se encontró que

la ecuación que presenta un mejor ajuste entre los datos simulados y los resultados de la

experimentación es la que corresponde a la que presenta un ajuste cuadrático completo

(términos lineales, de interacción y cuadrático) ya que mostró un error más pequeño (0.00262

min-1).

105

No

tratamiento

K (min-1)

(Experimental)

K (min-1) Términos

lineales

K (min-1)

Términos

lineales y de

interacción

K (min-1)

Términos

lineales y

cuadráticos

K (min-1) Cuadrática

completa

1 0,01724 0,024651 0,20429 0,024058 0,01914

2 0,01099 0,013802 0,012504 0,013079 0,01196

3 0,02378 0,016289 0,024091 0,023554 0,02355

4 0,00536 0,0054402 0,0033909 0,0045877 0,00254

5 0,01685 0,022965 0,022008 0,022339 0,02157

6 0,01592 0,012117 0,018797 0,011361 0,01805

7 0,01051 0,014603 0,012184 0,013848 0,01144

9 0,02030 0,014203 0,0137 0,020558 0,02077

10 0,02822 0,023326 0,023754 0,024306 0,02477

11 0,00341 0,00508 0,0036468 0,0058427 0,00415

12 0,02756 0,021236 0,021664 0,022217 0,02268

13 0,00407 0,00717 0,0057368 0,0079329 0,00624

14 0,01281 0,015579 0,015993 0,013377 0,01385

15 0,01224 0,012798 0,011361 0,010187 0,00849

RMS (Min-1) 0,00469 0,05010 0,00361 0,00262

Tabla 6. Resultados de tasas de decaimiento

Fuente. Elaboración propia.

4. Discusión y conclusiones

Los ensayos de laboratorio desarrollados en la investigación corroboraron que el factor

ambiental más determinante en la tasa de decaimiento de E. coli es la intensidad de la luz. Lo

cual coincide con lo reportado por otros autores (Brooks y Field, 2016; Chan, Thoe y Lee, 2015;

Mattioli et al., 2017), quienes indican que estas dos variables son directamente proporcionales.

De acuerdo a estos resultados, la luz solar provoca una rápida disminución de la capacidad de

la E. coli para formar colonias. Este efecto se ve restringido por la profundidad de la lámina de

agua, la presencia de materia orgánica disuelta, la clorofila y la materia particulada en el agua,

que dificulta la penetración de la radiación solar y minimiza los efectos nocivos de esta sobre

coliformes. Este fenómeno ocurre con mayor frecuencia en sistemas costeros y estuarinos

eutroficados y donde la radiación UV-B es más baja dada la situación geográfica. A

106

consecuencia de ello las bacterias son expuestas a una menor intensidad de luz visible (400-775

nm) y radiación UV-A (320-400 nm).

Cuando las aguas residuales son descargadas ocurre un choque osmótico por efecto de

la salinidad. La presión osmótica sobre estas bacterias las induce a pérdidas drásticas de agua a

través del citoplasma, lo que contribuye a su muerte (Hrenovic y Ivankovic, 2009; Patel et al.,

2014). Cuanta más alta es la salinidad mayor será la tasa de muerte de estos organismos en

ausencia de luz, el decaimiento bacterial es debido a la salinidad y la dilución. Cuando se

combinan los valores máximos de estas dos variables sin luz, el T90, o tiempo en el cual las

concentraciones de E. coli se reducen al 10 %, puede llegar a ser hasta de 300 minutos.

Se encontró que la ecuación (6) presenta un mejor ajuste entre los datos simulados y los

resultados de la experimentación, debido a que mostró un error más bajo (0.00262 min-1). Por

otro lado, se desarrolló una herramienta computacional que permite simular el valor de la tasa

de decaimiento bacterial bajo diferentes condiciones de salinidad, intensidad de luz y mezcla

de agua residual y marina.

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109

Capítulo 3 Sostenibilidad ambiental del recurso

hídrico

El presente eje centra su estudio en el desarrollo de proyectos, obras o actividades enfocadas en

el mejoramiento de la gestión del recurso hídrico, que busquen el cumplimiento de las metas

del desarrollo sostenible y que promuevan el aumento del bienestar individual, colectivo y la

satisfacción de las necesidades presentes y futuras. Así mismo, este eje contempla las

experiencias en torno a los procesos de planeación de proyectos sostenibles, teniendo en cuenta

la viabilidad y factibilidad ambiental, social y económica de un proyecto, obra o actividad bajo

los lineamientos normativos vigentes y la reducción de los impactos generados.

110

111

La sostenibilidad ambiental de los bienes y servicios

hídricos más allá de la visión neoclásica

Herrería, Elisabeth Ruth*

Resumen

El presente trabajo tiene como objetivo escrutar los conceptos y supuestos nucleares del

paradigma de la economía neoclásica. Particularmente aquellos que conforman las bases

teóricas de la política económica ambiental y sus implicaciones para la sostenibilidad de los

recursos hídricos, en el contexto de profundización de las condiciones de degradación de los

bienes y servicios hídricos. Estas últimas extensamente vinculadas al creciente desarrollo

urbano con carencia de servicios básicos de agua potable y sin tratamiento de aguas residuales

domiciliarias, a la expansión del uso de agroquímicos, a los impactos de efluentes industriales

no controlados y al uso y acceso desigual a los recursos hídricos. Consiguientemente, la apuesta

en este trabajo es preguntarse hasta qué punto resulta posible como ejercicio de especulación

teórica sostener explícitamente o tácitamente que la sostenibilidad ambiental de los bienes y

servicios hídricos puede ser alcanzada por políticas económicas ambientales que privilegian la

búsqueda del nivel óptimo de contaminación en los cuerpos de agua, la asignación de precios a

los bienes y servicios hídricos y la preservación solamente de un capital crítico de bienes y

servicios hídricos.

Palabras clave: sostenibilidad ambiental, bienes y servicios hídricos, política económica

ambiental.

Abstract

This paper aims at examining the main concepts and assumptions underpinning the neoclassical

economics paradigm, particularly those that form the basis of the theoretical foundation of

* Departamento de Ingeniería e Investigaciones Tecnológicas. Universidad Nacional de La Matanza.

eherreria@unlam.edu.ar

112

environmental economic policy and its implications for the environmental sustainability of

water resources in a context of widespread degradation of water-related ecosystem services,

mainly related to rapid urban growth without sustainable access to safe drinking water and basic

sanitation, extensive use of pesticides, impacts of uncontrolled industrial effluents, and unequal

use and access to water resources. Consequently, the main purpose of this paper is to question

to what extent environmental sustainability of water-related ecosystem services can be achieved

by environmental economic policies that favour the search for an optimal pollution level in

water bodies, price allocation to water-related ecosystem services and the conservation of only

a critical capital of these ecosystem services.

Keywords: environmental sustainability, water-related ecosystem services, environmental

economics and policy.

113

1. Introducción

La propuesta a seguir en este trabajo consiste en realizar un recorrido por los principales

supuestos y concepciones que ha adoptado la economía ambiental basada en el paradigma de

la economía neoclásica, con el fin de elucidar si los mismos son pertinentes para asegurar un

uso sostenible de los variados recursos hídricos y los bienes y servicios que ellos brindan, los

cuales resultan esenciales para sustentar el bienestar humano, tanto en el presente como en el

futuro.

En el denominado paradigma neoclásico se asume que los individuos se comportan

racionalmente de tal manera que maximizan sus beneficios o sus ganancias, lo que reduce el

comportamiento humano a un simple mecanismo de cálculo de utilidades. Por otra parte,

presenta como objetivo primordial la asignación eficiente de recursos escasos, sin importar las

consecuencias distributivas de esa asignación de recursos. De ahí que su área de interés se

concentra en los mecanismos de mercados determinados por la oferta y la demanda de bienes,

que tienden al equilibrio.

Si bien algunos supuestos subyacentes en la concepción más amplia de la Teoría General

de Equilibrio, tales como la información perfecta, la Ley de Says, la competencia perfecta, la

teoría de la productividad marginal de la distribución, el Homo Economicus, etc., han sido

ampliamente cuestionados y por lo tanto se presentan ilusorios (Bowles y Gintis, 1993 y 2000;

Bromley, 1990; Daly, 1992; Georgescu-Roegen, 1975; Fehr y Fischbacher, 2002; Gregory y

Slovic, 1997; Norton, Costanza y Bishop, 1998), se percibe que aún existe una visión en la que

el mundo real se encuentra atraído por una idealizada imagen del comportamiento económico

neoclásico. Desde esta perspectiva no resulta difícil encontrar argumentos que sostengan que

los mercados, incluido el mercado de bienes ambientales, se acercan demasiado a los resultados

imaginados del equilibrio general, más de lo que se aproximan a los idealizados resultados del

tan anhelado desarrollo sustentable (Gowdy y Erickson, 2005).

Para alcanzar el objetivo planteado previamente, se decidió estructurar este trabajo con

base en tres preguntas para cuestionar los principales supuestos en los que se basan comúnmente

114

los principales lineamientos de política económica ambiental, para la sustentabilidad ambiental

de los bienes y servicios hídricos.

2. ¿A qué se hace referencia con establecer un óptimo de contaminación en los

cuerpos de agua?

La inapelable noción de establecer niveles óptimos de contaminación ambiental que sustenten

la base normativa sobre máximos admisibles a los cuerpos de agua, se encuentra

intrínsecamente relacionada con la teoría neoclásica del bienestar, que, a pesar de haber

desencantado, incluso a aquellos que abogaban por una expansión económica desdeñando los

límites biofísicos, persiste aún como dispositivo legitimador de recomendaciones de política

económica ambiental.

Asimismo, cabe cuestionarse acerca de los motivos por los cuales el paradigma

neoclásico del bienestar sigue presentándose atractivo para resolver, o al menos intentar

solucionar, problemáticas ambientales apremiantes tales como la degradación de la calidad de

las aguas, la pérdida de biodiversidad acuática en cuencas hídricas, la creciente desigualdad

frente a los riesgos por contaminación hídrica, etc. Por lo tanto, para responder esta cuestión es

recomendable analizar ciertos preceptos atesorados en la economía neoclásica del bienestar, y

cómo estos luego son aplicados a las problemáticas de contaminación o degradación de los

cuerpos de agua.

En primer lugar, se analizará la teoría de las preferencias del consumidor, en donde se

asume que las mismas son completas, continuas y transitivas. No existen límites para

satisfacerlas, se presentan no solamente engañosa para un completo entendimiento de la función

de demanda, sino que se adscriben a la tradición reduccionista de medir las acciones humanas

por su función de utilidad, como si las mismas existiesen por fuera de la esfera ética. Esta visión

del comportamiento humano ha sido ampliamente rebatida por los desarrollos teóricos de la

economía de la información, el nuevo institucionalismo, o la economía del comportamiento,

entre las corrientes más destacadas que han demostrado la falacia de esta concepción de

comportamiento humano. También ha sido cuestionada por autores como Bowles y Gintis,

1993 y 2000; Gregory y Slovic, 1997; Norton, Costanza y Bishop, 1998 y Fehr y Fischbacher,

115

2002. Por lo demás, se ha venido demostrando ampliamente que la mayoría de las decisiones

que realizan los individuos se alejan de aquellas que se predicen a partir de los modelos teóricos

económicos tradicionales (Gowdy y Erickson, 2005).

En segundo lugar, la disciplina de la economía neoclásica del bienestar le da

continuidad al modelo walrasiano de equilibrio, basado en el propio interés, en cuanto a la

concepción exógena de las preferencias, y en donde no se incurre en costos de transacción,

supuestos que dudosamente acontecen en los mercados reales. Asimismo, en el modelo

walrasiano se vislumbra una fuerte influencia de la concepción de equilibrio de la física

newtoniana, para interpretar los procesos económicos de la reproducción social humana. Sin

embargo, y tal como fue augurado por Georgescu-Roegen (1975), el problema fundamental de

la economía tradicional, incluida la corriente neoclásica de la economía del bienestar, reside en

soslayar la irreversibilidad de los procesos económicos, por lo tanto, dichos procesos no

ameritan ser analizados como mecánicos sino en términos de cambio cualitativo.

En tercer lugar, el modelo Walrasiano se encuentra influenciado por los supuestos de la

Ley de Says, con respecto a que los mismos admiten abiertamente que el comportamiento

racional se presenta como el cimiento del funcionamiento de los agentes económicos, de los

procesos de producción, del consumo y de la demanda de bienes y servicios. Por lo tanto, se

presume que se actúa exclusivamente para maximizar beneficios en la tradición utilitarista,

debido a que esta forma de proceder asegura los mecanismos para las condiciones de equilibrio

en los distintos mercados de bienes y servicios.

En último lugar, y dado que el objetivo de la política económica en general, y por

extensión la política económica ambiental radica en generar las bases para el funcionamiento

de mercados competitivos, aquello que es susceptible de producirse conlleva la premisa que

debe realizarse bajo un criterio de eficiencia y de maximización del lucro. Por lo tanto, y desde

la perspectiva de la economía neoclásica del bienestar se apuesta por lograr un óptimo de Pareto

para cualquier problemática que se quiera abordar, incluida la degradación de la calidad del

agua por causas antrópicas, lo cual implica maximizar preferencias bajo restricciones

presupuestarias y maximizar lucro bajo las condiciones tecnológicas dadas.

116

Este óptimo de Pareto al igual que el criterio de compensación de Kaldor-Hicks o el

criterio de mejora de compensación de Pareto, que acontece cuando al menos algunos

individuos mejoren su condición sin empeorar simultáneamente las condiciones de otros

individuos, no manifiesta ninguna consideración con respecto a las consecuencias distributivas

de la asignación de recursos, incluidos los recursos hídricos. Tal como señala Martínez Alier y

Roca Jusmet (2006), la teoría económica ha separado el análisis de los impactos sobre la

eficiencia en la asignación de cualquier tipo de recurso natural de aquellos sobre la distribución

de las consecuencias en las decisiones de política económica.

Del mismo modo, esta separación entre aspectos de asignación y de distribución de las

consecuencias de las asignaciones se presenta disputable para abordar problemáticas de

contaminación hídrica, cuando se focaliza el análisis en alcanzar un resultado eficiente donde

los costos marginales son iguales a los beneficios marginales.

Considérese la hipotética situación de pretender establecer un óptimo de contaminación

ambiental mediante criterios de eficiencia con compensación potencial, para, supóngase, los

efluentes líquidos de un establecimiento industrial a ser vertidos a un cuerpo de agua que

actualmente presenta un alto índice de diversidad de especies acuáticas. En tanto y en cuanto

los beneficios que ese establecimiento industrial aportan al conjunto social sean mayores que

los costos para las especies acuáticas afectadas, y para la comunidad local impactada por la

pérdida de diversidad acuática, entonces resulta viable acordar un óptimo de contaminación.

Ahora bien, ¿qué estaría sucediendo con las consecuencias distributivas de asignar ese criterio

de contaminación óptima?

Por una parte, los criterios de eficiencia con compensación potencial considerados para

esta situación hipotética no advierten acerca de los impactos sobre la distribución de las

consecuencias de haber encontrado un óptimo nivel de contaminación para ese cuerpo de agua.

Ni siquiera informan acerca de los efectos que sufrirán sus variadas funciones ecosistémicas,

muchas de las cuales aún se desconocen, pero no por esto dejan de ser primordiales para

sostener la diversidad de especies acuáticas que allí habitan. Por otra parte, y asociada a esta

117

idea de incertidumbre en las consecuencias planteadas en este hipotético caso, la corriente

neoclásica de la economía del bienestar no concibe los aspectos de incertidumbre, dado que

todo se reduce a cuestiones de expectativas subjetivas.

En último lugar, se puede aducir que al igual que la teoría neoclásica, la corriente de la

economía del bienestar solamente presta atención a cuestiones de asignación de recursos

escasos. Por lo tanto, la política económica ambiental de corte neoclásico busca conseguir

eficiencia en la asignación, sin dar respuestas a cuestiones de índole de equidad, como el uso y

el acceso al agua potable, y de qué manera valorar las preferencias sociales sobre aquellas

individuales, como se ha planteado en el caso considerado en este apartado.

3. ¿Qué precio asignarle a los bienes y servicios hídricos?

Desde la concepción neoclásica económica se parte de la premisa de que tanto al ambiente

como a los bienes que produce la naturaleza se les puede poner precio. Sin embargo, se pude

aducir que los bienes ambientales, entendiendo a los mismos como aquellos que son producidos

en la esfera de la naturaleza (ej. agua, las maderas, los recursos genéticos, etc.) poseen, a

diferencia de los bienes producidos por el hombre, cualidades que difícilmente pueden ser

medidas exclusivamente en términos monetarios, incluyendo los bienes y servicios hídricos. Es

así que el ordenamiento que supone el mercado, solo resulta posible si todo bien se reduce a

una única medida de valor económico, negando la problemática de la inconmensurabilidad de

los bienes y servicios ecosistémicos.

Por otra parte, esta concepción neoclásica en que se basan los instrumentos de política

económica ambiental tradicional asume que los bienes y servicios hídricos pueden ser tratados

como cualquier otro tipo de bien. Por lo tanto, también resultan susceptibles de ser

intercambiados, tal cual se compran y se venden todos los demás. Valorizar los bienes

ambientales es otorgar a estos un precio de mercado basado en la función de oferta y demanda

de acuerdo a preferencias individuales.

Igualmente, al considerar el valor de los bienes y servicios hídricos exclusivamente

como valor de cambio, asumiendo que los mismos pueden ser simplemente intercambiados en

el mercado, se niega que merecen ser también valorados por otras formas no monetarias, como

118

por el valor intrínseco que los mismos poseen, incluyendo los valores estéticos y las

consideraciones éticas acerca de su valor de uso. Por lo tanto, cabe preguntarse si resulta sensato

pretender valorizar los bienes y servicios hídricos reduciendo la pluralidad de sus valores a solo

uno.

Asimismo, esta premisa neoclásica supone concebir al poder del mercado la capacidad

para asignar de manera socialmente óptima y eficiente los bienes y servicios hídricos. Desde

esta perspectiva, estos bienes y servicios se valoran con un precio, de forma tal que ese valor

monetario refleje la escasez de los mismos, para así garantizar el reconocimiento en el mercado

de esos valores.

Cabría agregar que la premisa de escasez de recursos y finitud de los mismos resultaría

quimérica, ya que el problema no es ni la carestía ni la exigüidad de los recursos materiales y

energéticos que provee la naturaleza, sino que como señala Georgescu-Roegen (1975) la

irreversibilidad en términos energéticos y materiales de los procesos productivos origina la

escasez económica.

Por lo demás, se puede apreciar el legado de la concepción walrasiana, en donde los

precios son asignados por leyes naturales. Por consiguiente, se basa en una noción de

determinismo natural del mercado, ignorando de esta manera que el valor de cualquier bien se

relaciona con una función de un conjunto de variables, y por lo tanto los precios de esos bienes

son expresiones que poco tienen que ver con una esencia de origen natural (Gowdy y Erickson,

2005).

Sin embargo, y frente a las dificultades de poder establecer un precio a los bienes y

servicios hídricos, la economía clásica intenta dar respuesta a esta cuestión extrapolando sus

técnicas de valoración económica de los bienes públicos a los bienes ambientales. Por lo tanto,

su análisis parte de que, frente a la ausencia de precios, una forma básica para obtener valores

de los bienes ambientales es preguntarle a la gente cuál es el monto máximo que pagaría por

preservar un bien ambiental o mejorar la calidad ambiental, por lo tanto, conocer su disposición

a pagar. En esta premisa, nuevamente se percibe el sempiterno supuesto de poder ponerle un

119

precio a los bienes ambientales, ya que los valores de preferencia y de opción pueden ser

trasladados a las inclinaciones de la gente, y consecuentemente esas preferencias pueden ser

susceptibles de medirse, y así establecer un precio.

Dentro de las distintas técnicas de valoración económica, se encuentra la valoración

contingente que consiste en recabar mediante una encuesta lo más representativa posible cuánto

está dispuesto a pagar cierto grupo de individuos por, supóngase, preservar el cuerpo de agua

con un alto índice de diversidad de especies utilizado como ejemplo en el apartado anterior.

Véase qué podría suceder si se aplicase una técnica de valoración contingente.

En primer lugar, habría que asegurarse de que todos los individuos a quienes se les

administre la correspondiente encuesta posean información de aquello que se pretende

preservar. ¿Sería solamente preservar la calidad del agua?, ¿mantener la alta concentración de

diversidad de especies?, ¿proteger las funciones ecosistémicas existentes, independientemente

de que muchas de ellas aún se desconocen? Por lo tanto, sus preferencias van a estar

conformadas por el grado de información y de conocimiento de aquello a lo cual se aspira a

preservar (Gowdy y Erickson, 2005).

En segundo lugar y en relación con lo anterior, sus preferencias también van a estar

conformadas por la información disponible acerca de las potenciales consecuencias de sus

opciones. Frente a esto, surge preguntarse cómo garantizar esa información para el total de los

individuos que se encuestarán.

En tercer lugar, y como consecuencia de que se asume que los individuos prefieren

maximizar sus propios intereses, y que actúan como agentes racionales, se supone que aquellos

que puedan obtener más utilidad de preservar el cuerpo de agua porque, por ejemplo, realizan

actividades deportivas acuáticas, estarían dispuestos a pagar más que aquellos que, por ejemplo,

no realizan este tipo de actividades. Por lo tanto, se plantea una representación menesterosa de

las preferencias de los individuos, negando la dimensión social de las motivaciones y

percepciones acerca de otros valores que no sean los monetarios cuando de preferencias se trata

(Fehr y Fischbacher, 2002).

120

4. ¿Cuáles son las implicaciones para los bienes y servicios hídricos suponer que todas

las formas de capital resultan susceptibles de ser sustituidas?

En el análisis económico convencional se parte de la premisa de que existe sustitución perfecta

entre los factores productivos, por lo tanto, los bienes ambientales, tales como lo son los bienes

y servicios hídricos, son considerados como un factor más de producción que puede ser

sustituido. Ahora bien, ¿cuál es la relación que esta premisa presenta con la idea de crecimiento

económico?

Básicamente, las teorías del crecimiento económico de corte neoclásico hasta la década

de 1970 no mostraban interés alguno por los aspectos medioambientales, incluyendo el rol de

los bienes producidos por la naturaleza en las actividades económicas (Martínez Alier y Roca

Jusmet, 2006). Por lo tanto, las posibilidades de crecimiento económico se suponían que eran

potencialmente ilimitadas, apartándose de la visión clásica de David Ricardo acerca de los

problemas de disponer de un recurso exiguo como se consideraba al factor tierra.

En la tradición neoclásica dominante durante el periodo de bonanza que caracterizó a

los Años Dorados de posguerra, se suponía que se podía crecer económicamente destinando los

recursos naturales disponibles y degradando el medioambiente en tanto y en cuanto se

incrementase la infraestructura y el capital por un valor económico equivalente. Esta potente

idea fundó los cimientos para la concepción débil del desarrollo sustentable. Cabe añadir que

la misma hegemonizó gran parte de la discusión acerca de la viabilidad de armonizar

crecimiento económico con políticas de protección ambiental durante más de dos décadas, y

que, por otro lado, fundamenta actualmente ciertos instrumentos de política económica

ambiental, tales como las alineadas a la búsqueda de tecnologías ambientalmente sostenibles.

Ahora bien, ¿cuál es el punto de partida desde esta lógica neoclásica para poder concluir

que puede existir sustitución perfecta entre los bienes ambientales y otros bienes producidos

por el hombre? La típica función clásica agregada de producción que considera que en este

proceso intervienen los factores tierra, capital y trabajo experimentó una redefinición

conceptual a principios de la década del 90 sobre valorización económica de servicios

121

ecosistémicos (Costanza et al., 1989; Costanza y Daly, 1992; Costanza et al., 1998; Daly, 1992;

Costanza, 2000).

Asimismo, estos desarrollos conceptuales permitieron introducir el término capital

natural para referirse a aquellos bienes y servicios producto de la naturaleza, que son necesarios

para mantener y satisfacer la reproducción social, entre ellos las funciones de regulación y

depuración de los humedales, la provisión de agua para consumo humano, la recarga de

acuíferos, etc. A partir de ahí, los dos factores señalados fueron diferenciados como capital

natural y capital fabricado.

Ahora bien, la posibilidad de sustitución entre ambas formas de capital conduce a

problemáticas que demuestran poca capacidad de entendimiento de los procesos, no solamente

de los aspectos biofísicos del comportamiento de los ecosistemas que sustentan la reproducción

social, sino que tampoco acerca de las interacciones entre las actividades humanas, las

instituciones sociales y el medioambiente.

En primer lugar, la sustitución entre ambas formas de capital puede acontecer si se está

dispuesto a sacrificar una forma de capital por la otra, como por ejemplo la afectación de las

funciones ecosistémicas de almacenamiento y retención de agua, brindado por el servicio

ecosistémico de provisión de agua de una cuenca, por, supóngase, la instalación de una planta

de celulosa. Por lo tanto, se presupone que los logros del crecimiento económico que genera

esa planta industrial, considérese los puestos de trabajo y la alta rentabilidad para los socios

accionarios, pueden atenuar los daños, perjuicios y pérdidas que han sufrido las funciones

ecosistémicas de provisión de agua brindada por la cuenca, afectada por la planta de celulosa.

Esta idea de aceptar un trade off entre beneficio y daño por sustituir ambas formas de capital es

lo que se conoce como sustentabilidad débil, ya que el aspecto de interés desde esta perspectiva

radica en lograr mantener un capital natural crítico, supóngase un mínimo de provisión de agua

suministrada por la cuenca.

Por lo tanto, es factible predicar el grado de sostenibilidad del desarrollo económico en

cuanto el nivel de ahorro para realizar inversiones logre reemplazar el grado de amortización

122

del capital natural y del capital fabricado en conjunto. Sin embargo, hay determinados bienes y

servicios hídricos que, por más inversión a realizarse, de ningún modo podrán ser sustituidos

mediante un bien fabricado, como son las funciones de filtrado y retención de nutrientes y

ciertos contaminantes que proveen los humedales o el servicio ecosistémico de provisión de

agua anteriormente referido.

Asimismo, resulta posible distinguir dos condiciones de producción por las cuales la

supuesta sustitución entre ambas formas de capital se presenta acertada desde la perspectiva de

la sustentabilidad débil. Con base en la crítica propuesta por Martínez Alier y Roca Jusmet

(2006), la primera condición postula que es posible producir incluso cuando la dotación del

capital natural es nula, aunque siempre y cuando el capital manufacturado sea adecuadamente

abundante.

A su vez, la segunda condición, mayoritariamente empleada en los modelos teóricos,

indica que en el proceso de producción el capital natural es un insumo indispensable, que puede

disminuir siempre y cuando el capital manufacturado crezca infinitamente, porque de esta

manera sería viable contrarrestar esa disminución vía capital manufacturado.

Tal como se señalara previamente, si el énfasis radica en el mantenimiento del capital

natural, porque las pérdidas de depreciación del mismo pueden ser mitigadas por las inversiones

realizadas para ampliar la base del capital manufacturado, entonces lo que subyace como

principio facilitador para este proceso de sustitución entre ambas formas de capital, y así lograr

un aparente itinerario sustentable de crecimiento, es concebir extraordinariamente el avance

tecnológico como ilimitado (Gowdy y Erickson, 2005).

No obstante, esta presunción de crecimiento exponencial del progreso tecnológico

colisiona con la existencia de un límite teórico, que resulta independiente del estado de la

técnica y que en realidad nunca puede ser alcanzado, tal como lo señalara Georgescu-Roegen

(1975). Por lo tanto, concebir que la tecnología pueda avanzar ad infinitum, no

indispensablemente se realizará sin límite, debido a que ese límite va a estar dado por el

coeficiente teórico de eficiencia termodinámica.

123

Pero a la vez, supone que ese proceso de sustitución opera en un mercado irreal, porque

asume que no existen relaciones desiguales de apropiación y distribución en el mercado global,

negando posiciones dominantes en la forma en la que el capital se reproduce al interior del

sistema capitalista.

Nuevamente, considérese el caso del cuerpo de agua que presenta un alto índice de

diversidad acuática. Supóngase que en el área aledaña al curso de agua se decide emplazar

varias industrias que cuentan con un alto grado de protección, por lo tanto, su nivel de

competitividad en los mercados radica más en esos beneficios que en su base tecnológica.

Asimismo, sus efluentes líquidos son vertidos a ese cuerpo de agua sin mayores controles

ambientales, y con escasa tecnología de prevención y tratamiento de contaminantes líquidos. A

partir de ahí, el cuerpo de agua comienza a experimentar una reducción del oxígeno disuelto

debido al impacto del proceso de eutrofización, debido a las altas concentraciones de materia

orgánica presente en esos efluentes industriales, por lo cual llega casi al umbral en el cual el

ecosistema acuático colapsa.

Desde la postura que proclama la posibilidad de sustituir capital natural, en este caso lo

constituiría el alto índice de diversidad, por bienes manufacturados, que sería, en esta situación,

tecnologías descontaminantes, se pueden observar ciertos problemas de ensayar esta posibilidad

de sustitución. Por un lado, se presenta la situación por la cual si la capacidad de inversión de

las industrias (tanto para incorporar tecnologías de producción más limpia como para

desarrollar dispositivos de descontaminación de los efluentes industriales con excesiva carga

orgánica y así devolver al cuerpo de agua sus funciones para la regeneración de su hábitat

acuático), se viera limitada por un cambio en las condiciones de mercado, como puede ser caída

de precios, entonces sus planes de reinversión de utilidades no podrían prever optimizar el

tratamiento de efluentes líquidos. Por lo tanto, cabría preguntarse cómo sería posible alcanzar

la sustitución de la pérdida de ese capital natural (funciones ecosistémicas acuáticas) por el

capital manufacturado (tecnologías de producción limpias y tecnologías descontaminantes).

Este esquema conceptual pareciera no poder responder esta cuestión.

124

5. Conclusiones

Este trabajo ha examinado las principales premisas en que descansa la teoría económica

neoclásica como marco teórico de la tradicional concepción de política económica ambiental.

Especialmente la forma de establecer óptimos de contaminación para cuerpos de agua, la

determinación del valor de los bienes y servicios hídricos y la noción de sustitución de cualquier

forma de capital natural, incluidos los recursos hídricos, por bienes producidos por el hombre,

y sus implicancias para rebatir la noción de sustentabilidad débil.

Asimismo, en estas controversias se demostró cómo varias de las premisas que subyacen

en estas temáticas no representan una visión real de las complejas interrelaciones que existen

entre las actividades económicas y los bienes producidos por la naturaleza, como lo son los

bienes y servicios hídricos. En primer lugar, se demostró que la noción de establecer niveles

óptimos de contaminación en los cuerpos de agua como marco regulador para la gestión

sostenible y la protección de los bienes y servicios hídricos no aporta una visión realista de la

complejidad de las relaciones entre la asignación de estos recursos y los impactos distributivos

de dicha asignación. En segundo lugar, se objetaron los argumentos que promueven la

monetización de los bienes y servicios hídricos para asegurar un uso sostenible de los mismos.

En tercer lugar, se rebatieron los supuestos que consideran que los bienes y servicios hídricos

pueden ser sustituidos por bienes manufacturados, objetando la debilidad conceptual de la

postura del desarrollo sostenible como principio general de sostenibilidad ambiental de los

recursos hídricos.

Por consiguiente, los instrumentos tradicionales de política económica ambiental para

la sostenibilidad ambiental de los bienes y servicios hídricos, basados en la concepción

neoclásica, adolecen de cualidades para interpretar el impacto de las actividades económicas

sobre los mismos bienes y servicios que, por otra parte, difícilmente puedan ser sustituidos si

no se adecuan los instrumentos de gestión para asegurar la sostenibilidad de los mismos desde

un enfoque superador.

125

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998.pdf

127

Herramientas jurídicas colombianas para la protección

del recurso hídrico y la sostenibilidad

Sánchez Olivares, Jina Karin*

Resumen

Existen en Colombia principios ambientales que protegen los recursos naturales y el

medioambiente, entre ellos se encuentran los siguientes: precaución, el que contamina paga;

prevención y sostenibilidad. Las políticas de implementación de los principios dan paso a los

instrumentos ambientales, que se ejecutan por medio de un ordenamiento jurídico, cumpliendo

de esta manera con las finalidades de prevención, protección y conservación del

medioambiente. Este documento hace especial referencia al ordenamiento jurídico existente en

Colombia para la protección del recurso hídrico, importante y fundamental para la subsistencia

de la humanidad y la sostenibilidad. Por ende, cobra especial relevancia en la investigación la

Agenda 2030 (Naciones Unidas, Cepal, 2016), por sus políticas conjuntas, integrales y actuales.

La agenda es promovida por la Organización de las Naciones Unidas, entidad que declaró el

recurso hídrico como el objetivo 6 de desarrollo sostenible: “agua limpia y saneamiento”. Las

metas e indicadores propuestos para la protección y sostenibilidad del recurso en esta nueva

agenda ambiental deben apoyarse en la aplicación de herramientas jurídicas efectivas para tal

fin, las cuales fueron identificadas y descritas en este proceso, con el propósito de dar a conocer

la importancia que reviste las normas y su efectiva aplicación para la vida, la sostenibilidad y

el desarrollo.

Palabras clave: Objetivos de Desarrollo Sostenible, recurso hídrico, sostenibilidad, protección

medioambiental, instrumentos jurídicos.

Abstract

* Universidad Manuela Beltrán. jina.sanchez@umb.edu.co

128

There are environmental principles in Colombia that protect natural resources and the

environment, such as precautionary, polluter pays, prevention and sustainability; its

implementation policies give way to environmental instruments, which are implemented

through a legal system, thus fulfilling the purposes of prevention, protection and conservation

of the environment. This document makes special reference to the existing legal system in

Colombia for the water resource protection, important and fundamental for the subsistence of

humanity and sustainability, it becomes then of special importance in the investigation, for its

joint policies, integral and current "Agenda 2030 (United Nations, Cepal, 2016) ", promoted by

the United Nations Organization, which declared the water resource as one of the objectives of

sustainable development," clean water and sanitation ", proposed goals and indicators for the

protection and sustainability of the resource in this new Environmental, should be supported by

the application of effective legal tools for this purpose, which were identified and described in

this process, with the purpose of publicizing the importance of standards and their effective

implementation, for life, sustainability and the development.

Keywords: Sustainable development objectives, water resources, sustainability, environmental

protection, legal instruments.

1. Introducción

En el ordenamiento jurídico ambiental Colombiano, el recurso hídrico tiene una doble

connotación, pues se constituye como un derecho fundamental y como un servicio público, en

tal sentido, todas las personas deben poder acceder al servicio de acueducto en condiciones de

cantidad y calidad suficiente y al Estado le corresponde organizar, dirigir, reglamentar y

garantizar su prestación de conformidad con los principios de eficiencia, universalidad y

solidaridad; el agua es una necesidad universal y básica, al ser un elemento indispensable para

la existencia del ser humano, por cuanto se requiere de medidas contundentes para hacer de este

recurso sustentable (Corte Constitucional, 2011).

El interés de protección de los recursos, impulsó a movimientos mundiales en defensa

y conservación de estos, tal como se refleja en los denominados Objetivos de Desarrollo

Sostenible (ODS), generados en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo

129

Sostenible, celebrada en Río de Janeiro en 2012. El proyecto buscó crear un conjunto de

objetivos mundiales relacionados con los retos ambientales, sociales, públicos y económicos

con que se enfrenta el planeta en cuanto a los recursos naturales, sin embargo, los ODS

sustituyen a los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM), con los que se emprendió en el

año 2000, una iniciativa mundial cuyo principal objetivo fue hacer frente a la pobreza extrema

y el hambre, prevenir las enfermedades mortales y ampliar la enseñanza primaria a todos los

niños, entre otras prioridades del desarrollo, (Naciones Unidas, 2008). El legado y los resultados

de los ODM, aportaron experiencias para comenzar a trabajar en procura de los nuevos

Objetivos que se integran por 17 Objetivos, los cuales responden a la amenaza del cambio

climático y esto trasciende en la forma en que se gestiona los recursos naturales en beneficio

de la vida de las generaciones futuras.

El presente escrito, se centra en la descripción del objetivo 6 “agua limpia y

saneamiento”, por lo cual se indicarán las metas propuestas del recurso, así mismo, se realizará

un estudio de las normas ambientales más relevantes de Colombia para la protección del recurso

y finalizará con un análisis en cuanto a la eficacia y eficiencia de la norma, para el alcancé de

los indicadores propuestos en la medición de cumplimento del objetivo 6 del ODS.

La presente investigación es cualitativa de tipo descriptiva, basada en fuentes de

investigación jurídicas en normas vigentes y documentos en general, con el fin de resaltar los

rasgos más relevantes dentro de este estudio.

2. Método

Se realizó una investigación general de las convenciones ambientales y los principios generales

que de allí emanan, frente a la protección del medioambiente y los recursos naturales con

especial enfoque del recurso hídrico, lo anterior, llevó a una revisión general de las normas

ambientales colombianas, que inician su derrotero con las normas de aplicación en aguas

marítimas que se destaca por su extensión y alcance. Se continúa con el proceso de

investigación normativa para el recurso en aguas no marítimas, siendo puntuales en destacar las

más importantes dentro del contexto legal.

130

Con la información obtenida de un primer análisis normativo del recurso hídrico

colombiano, se realiza una verificación a nivel nacional sobre las políticas administrativas

existentes para la gestión y protección del recurso, además de las políticas internacionales

propuestas por la ONU, para la conservación y protección del medioambiente en los Objetivos

de Desarrollo Sostenible (ODS) presentados en la agenda 2030 (Naciones Unidas y Cepal,

2016), se continua por la misma línea de investigación documental y se determina de manera

específica, las metas propuesta por la ONU al año 2030, para la protección del recurso hídrico

y se establece los indicadores propuestos para medir tal cumplimiento.

Por su alcance y vigencia, cobra en esta investigación especial relevancia el estudio de

normas jurídicas, técnicas y administrativas existentes en Colombia, para la consecución de

cada una de las metas descritas en los ODS sobre protección del recurso hídrico.

Finalmente se analiza en conjunto la información obtenida y pretende establecer, si

Colombia dispone de instrumentos jurídicos eficaces para el alcance de cada una de las metas

propuestas en los ODS, frente al agua y saneamiento.

3. Resultados

La importancia de estudiar o investigar sobre la normatividad y responsabilidad ambiental

radica en cada actividad o proceso, en el que esté inmerso cualquier profesional, se debe

garantizar el goce de un ambiente sano como un derecho humano (Constitución Política, 1991).

Esto último se constituye como un derecho fundamental en cuanto a que todos los seres

humanos tienen el derecho a un adecuado ambiente para la salud y el bienestar, además de la

responsabilidad de proteger el ambiente para el benéfico de las generaciones futuras (Briceño,

2003, p. 127).

El proceso normativo para la protección del recurso hídrico en Colombia data de hace

mucho tiempo; sin embargo, se inicia el estudio a partir del año 1972, fecha en la que se realizó

la cumbre de Estocolmo también llamada “la primera gran cumbre de la tierra”, donde se

analizó el desarrollo económico, desde la perspectiva del uso y aprovechamiento de los recursos

131

naturales renovables, suscitado por la crisis económica presentada a nivel mundial, de esta

primera gran cumbre, se generaron recomendaciones trascendentales que se pueden resumir en

la conjunta responsabilidad ambiental por parte del Estado y de la sociedad, la importancia de

realizar una efectiva planeación para la conservación de los recursos naturales y la necesidad

de materializar todo aquello en normas (Naciones Unidas, 1972).

Es así como surgió el interés colectivo por encontrar herramientas que permitieran

detener el detrimento incontrolado a la naturaleza, que estaría provocando tal desenlace, la

premisa incluyó la preservación los recursos naturales en beneficio de las generaciones

presentes y futuras (principio 2 Estocolmo 1972). Colombia realizó un primer esfuerzo para

cumplir los principios propuestos al expedir el Decreto 2811 de 1974 conocido como el Código

Nacional de Recursos Naturales y de protección del medioambiente, cuyos objetivos

principales son: lograr la preservación y restauración del ambiente y la conservación, velar por

el mejoramiento y utilización racional de los recursos naturales renovables, y lograr la máxima

participación social para beneficio de la salud, el bienestar de los presentes y futuros habitantes

del territorio Nacional, prevenir y controlar los efectos nocivos de la explotación de los recursos

naturales no renovables sobre los demás recursos, regular la conducta humana, individual o

colectiva y la actividad de la Administración Pública, respecto del ambiente y de los recursos

naturales renovables y las relaciones que surgen del aprovechamiento y conservación de tales

recursos y del ambiente (Decreto 2811 de 1974).

Al nombrar herramientas jurídicas importantes para la protección del recurso natural

hídrico, se debe mencionar la Constitución Política de Colombia de 1991, que proporcionó al

medioambiente y los recursos naturales una categoría especial para su protección. Estableció el

respeto a la vida a partir de una relación armónica con la naturaleza y convirtió el recurso natural

hídrico en un derecho fundamental y colectivo por su connotación de servicio público.

En desarrollo a los preceptos de la carta magna y de acuerdo con la conferencia realizada

en Rio de Janeiro en el año 1992, “Cumbre de la Tierra de Rio de Janeiro”, se expide en

Colombia la Ley 99 de 1993, norma categorizada por la dirección y fortalecimiento del sector

ambiental, junto con las instituciones que representan esta área, como una de las más relevantes.

132

Se faculta al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y demás entes territoriales con

amplias competencias para velar por una correcta aplicación de políticas ambientales en todo

el territorio Nacional, todo bajo un mismo Sistema Nacional Ambiental (SINA), lo que provee

una contextualización descentralizada y participativa al involucrar diferentes sectores

institucionales, territoriales, sociales y empresariales.

En la citada norma, además de regular los preceptos que integran el SINA, se incorpora

a la legislación disposiciones contenidas en normas con anterior vigencia (Código Nacional de

Recursos Naturales); de manera específica, con el recurso hídrico reconoce todas las normas

anteriores sobre aguas marítimas y no marinas.

Una vez referidas las normas ambientales que conforman el marco legislativo

colombiano, se inicia con la exposición de la norma vigente en el país para la protección del

recurso hídrico. Para esto, el resultado muestra tres partes:

aguas marítimas.

aguas no marítimas.

Instrumentos jurídicos dispuestos para la consecución de las metas de los

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) del recurso hídrico en la Agenda

2030.

3.1. Aguas marítimas

De las aguas marítimas colombianas es importante mencionar la política ambiental principal

(Decreto Ley 2324 de 1984, en concordancia con lo dispuesto en el Decreto 5057 de 2009),

pues de ahí se derivan los instrumentos jurídicos utilizados para su protección. Se establece

como prioridad velar por el desarrollo sostenible del espacio oceánico y de las zonas costeras

al realizar un manejo integrado entre la calidad de vida de la población y la conservación y

preservación de los ecosistemas marinos y costeros, puesto que representan casi un 50 % del

territorio colombiano. Las bases de protección se basan, además, en la Constitución política, en

los tratados internacionales aprobados y ratificados por Colombia como fuente primaria para la

creación de estas normas.

133

En 1978, Colombia aprueba la convención internacional Marpol de 1978, que debió su

origen al gran desastre ecológico causado por el derrame del buque Torrey Canyon, que encalló

cerca de las costas de Inglaterra y derramó 120 000 toneladas de petróleo al ambiente,

generando uno de los desastres ecológicos más grandes a nivel marítimo. En Colombia se

ratifica la convención con la expedición de la Ley 12 de 1981, por medio de la cual se previene

la contaminación de aguas marítimas por buques. De la norma se destacan las siguientes

directrices dispuestas para:

El control de las descargas de hidrocarburos.

Métodos para prevenir la contaminación por hidrocarburos desde buques que

operen en zonas especiales.

Instalaciones y servicios de recepción de buques que tengan que descargar

residuos de hidrocarburos.

Dispositivos de vigilancia y control de descargas de hidrocarburos y equipo

separador de agua e hidrocarburos.

Instalaciones de bombas, tuberías y dispositivos de descarga a bordo de los

petroleros (Ley 12 de 1981).

Es importante nombrar en este estudio la convención aprobada y ratificada para la protección y

el desarrollo del medio marino en la región del gran caribe en 1983. La norma aprobatoria del

tratado es la Ley 56 de 1987, cuyo objetivo principal es combatir los derrames de hidrocarburos

en la zona del caribe con medidas como:

La adaptación de todas las resoluciones adecuadas para prevenir, reducir y

controlar la contaminación causada por descargas desde buques.

La elaboración de directrices técnicas que sirvan de ayuda en la planificación de

proyectos de desarrollo importantes. De manera que se prevenga o minimice su

impacto nocivo en la zona de aplicación del convenio (evaluación del impacto

ambiental).

134

Cooperación científica y técnica. En esta medida se aplica lo señalado en el

principio internacional de protección ambiental, principio de buena vecindad y

de cooperación internacional.

Cooperación con miras a la adopción de normas y procedimientos adecuados,

respecto de la responsabilidad, y la indemnización por los daños resultantes de

la contaminación de la zona de aplicación del convenio (Ley 56 de 1987).

En aras de respaldar los convenios internacionales y leyes aprobatorias de los tratados de

protección del recurso hídrico marítimo, es adoptado por Colombia un plan de contingencia

para las sustancias nocivas por medio del Decreto 321 de 1999: instrumento jurídico regulador

dirigido a prevenir y corregir los daños que se puedan producir en ocasión al transporte de

sustancias hidrocarburos, derivados y sustancias nocivas, emergencias atendidas bajo criterios

unificados y coordinados en todo el territorio Nacional con un plan estratégico, un plan

operativo y un plan informático, coordinado por la Dirección Nacional para la Prevención y

Atención de Desastres (DNPAD).

De esta manera, se nombran algunas de las normas más relevantes y protectoras del

recurso hídrico marítimo, reglamentaciones que sufren constantes cambios y atienden a las

necesidades de la protección del recurso. A continuación, la tabla 1 da cuenta de lo expuesto,

al tomar los decretos expedidos durante el año 2017.

Año Tipo de norma Epígrafe

2017

Decreto 910 de 2017. Por el cual se

adiciona el título 7 a la parte 4 del libro

2 del Decreto número 1070 del 2015.

30 de mayo de 2017.

Objetivo: facilitar el transporte marítimo mediante la

simplificación y reducción al mínimo de los trámites,

documentos y formalidades relacionadas con la llegada,

estancia en puerto y salida de la nave que efectúa viajes

internacionales.

El convenio para facilitar el tráfico marítimo

internacional (convenio FAL) fue aprobado mediante la

Ley 17 de 1991.

2017

Decreto 415 de 2017 Decreto Único

Reglamentario del Sector Ambiente y

En el capítulo 3 se establece el Plan de Ordenación y

Manejo Integrado de la Unidad Ambiental Costera

(Pomiuac) Caribe Insular, en el departamento

135

Desarrollo Sostenible. Se incluirá el

capítulo 3. Aguas marítimas.

13 de marzo 2017.

Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa

Catalina.

Tabla 1. Reformas en materia ambiental 2017

Fuente. Decreto 910 (2017) y Decreto 415 (2017), modificado por el autor.

La autoridad responsable de proteger el territorio marítimo colombiano es la Dirección General

Marítima (Dimar), apoyada por la subdirección de desarrollo marítimo y la subdirección de

marina mercante, departamentos encargados de la investigación científica y lo relacionado con

la navegación del trasporte marítimo respectivamente. Dimar en el ejercicio de la dirección

dispone de las siguientes potestades: controlar las actividades marítimas, fluviales y costeras;

contribuir a la seguridad de la navegación; velar por la aplicación de la normatividad en trámites

de licencias de navegación; registros de nave; inspecciones de buques; prevenir la

contaminación con aplicaciones de estándares de responsabilidad en la exploración y

explotación del medio marino; entre otras, lo que supone en su proceso de controles de

implementación exigentes para su cumplimiento.

La investigación también es un punto clave para la sostenibilidad y el desarrollo del

medio marino. Colombia dispone del Instituto de Investigación Marina y Costera (Invemar),

entidad vinculada al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Entre sus funciones se

encuentran las exploraciones realizadas en las aguas profundas del mar y el océano, estudiar

los genes y especies y establecer las líneas de investigación para la conservación y la protección

del recurso marítimo, que son de utilidad al SINA, frente a la formulación de políticas y planes

dirigidos al manejo, protección y recuperación del medioambiente costero y marino.

De lo expuesto se deduce la existencia de un conjunto de normas protectoras de estas

aguas en Colombia, con un respaldo institucional que abarca la protección, la dirección y la

investigación, para hacer de este medio un recurso sostenible con la aplicación de las políticas

de protección del 50 % del territorio colombiano.

3.2. Aguas no marítimas

136

En la segunda parte del análisis de los instrumentos normativos protectores del recurso hídrico

colombiano, se encuentran las aguas no marítimas o continentales, recurso que dispone de

normas suficientes además de dispersas para su protección. Por lo mismo, se nombrarán las más

relevantes para el propósito de esta exposición.

Es indispensable nombrar el Decreto 2811 de 1974, reglamentación trascendental para

la protección del recurso, puesto que en el contexto indica la obligación de realizar un censo de

las aguas, los modos de adquirir el derecho al uso, el procedimiento y las condiciones

determinadas en virtud del uso. Así mismo, establece parámetros para la explotación de las

servidumbres, infraestructura hidráulica, las obligaciones principales para el uso, conservación

y preservación de las aguas, dicta la prevención y control de la contaminación que reglamenta

otros decretos, informa de los usos especiales como la concesión de agua para la explotación

de minerales, refiere a las aguas lluvias y aguas subterráneas, reconoce la administración de las

aguas y cauces al gobierno, incluye sanciones para los que infrinjan normas que rigen las

concesiones de uso de agua pública o privada.

Para reglamentar lo anterior se expide el Decreto 1541 de 1978 modificado por el

Decreto Nacional 2858 de 1981, el cual establece el dominio de las aguas y normas que rigen

su aprovechamiento sujeto a prioridades, restricciones y limitaciones al dominio, en orden a

asegurar el aprovechamiento de las aguas por todos los usuarios, las condiciones para la

construcción de obras hidráulicas que garanticen la correcta y eficiente utilización del recurso,

las sanciones y las causales de caducidad a que haya lugar por la infracción de las normas o por

el incumplimiento de las obligaciones contraídas por los usuarios entre otros.

Entre las reglamentaciones del código nacional de recursos naturales y el recurso hídrico

está el Decreto 3930 de 2010, modificado de manera parcial por el Decreto 4728 de 2010. De

ellos se puede destacar lo siguiente:

Regula los temas de usos del agua y residuos líquidos.

Establece el ordenamiento del recurso hídrico y delega funciones de

clasificación y usos objetivos de calidad para la conservación del recurso.

137

Fija criterios de priorización para el ordenamiento del recurso hídrico,

competencia de la autoridad ambiental.

Reglamenta los vertimientos y controla las sustancias contaminantes que llegan

a los cuerpos de agua sin causar daño y sin afectar la calidad del recurso hídrico

(Decreto 3930 de 2010).

La norma contempla parámetros para diferentes sectores y actividades productivas, que son de

obligatorio cumplimiento para los sectores productivos tales como la agroindustria, ganadería,

minería, hidrocarburos, elaboración de productos alimenticios y bebidas, entre otros. De las

características principales de la norma se encuentran:

Se incorpora la diferenciación entre aguas residuales no domésticas (ARnD) y

aguas residuales domésticas (ARD).

Se redefinió el cumplimiento de los parámetros de porcentaje de carga a calores

de concentración.

Se definieron 56 parámetros considerando las características de las actividades

industriales, comerciales y de servicios (Decreto 3930 de 2010).

3.3. Instrumentos jurídicos dispuestos para la consecución de las metas de los Objetivos

de Desarrollo Sostenible (ODS) del recurso hídrico, en la Agenda 2030

Para complementar los instrumentos jurídicos existentes en la protección del recurso hídrico de

aguas no marítimas, se da paso al tercer tema propuesto.

Colombia persigue desde hace un tiempo la implementación de políticas de gestión

integral del recurso hídrico. Es por ello que, en el año 2010, el Ministerio de Ambiente,

Vivienda y Desarrollo Territorial (hoy Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible –

MADS), tiene como premisa

Garantizar la sostenibilidad del recurso hídrico mediante una gestión y un uso eficiente y eficaz,

articulados al ordenamiento y uso del territorio y a la conservación de los ecosistemas que

regulan la oferta hídrica, considerando el agua como factor de desarrollo económico y bienestar

138

social, e implementando procesos de participación equitativa e incluyente (Ministerio de

Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2010).

En la actualidad, la política nacional para la gestión integral del recurso hídrico tiene una

extensión de 12 años (2010-2022), cuyo principal objetivo es garantizar la sostenibilidad del

recurso hídrico, mediante una gestión y un uso eficiente y eficaz, articulados al ordenamiento

y uso del territorio y a la conservación de los ecosistemas que regulan la oferta hídrica,

considerando el agua como factor de desarrollo económico y de bienestar social, e

implementando procesos de participación equitativa e incluyente. (Objetivo Desarollo

Sostenible , 2014).

La pequeña introducción de las políticas nacionales del recurso hídrico da cuenta de la

sincronización con las políticas internacionales de la Organización de las Naciones Unidas. La

“Agenda 2030” estipula como primordial el objetivo agua limpia y saneamiento, que trae como

precepto fundamental mitigar la escasez del agua (Naciones Unidas y Cepal, 2016). Colombia

institucionaliza este mandato por medio del Decreto 280 de 2015: Los Objetivos de Desarrollo

Sostenible en Colombia, por el cual, se realiza un alistamiento a nivel nacional, el cual crea una

comisión interinstitucional para la efectiva implementación de la agenda 2030 y sus 17

objetivos fundamentales con 169 metas claras y sus respectivos indicadores por objetivo.

Las metas propuestas frente al recurso hídrico son once (11), las cuales se deben

cumplir, según el compromiso del plan de acción en favor del planeta, la humanidad y la

sostenibilidad. Es necesario presentar el resultado de alguna de las metas, el indicador y los

instrumentos jurídicos que dispone Colombia para poder cumplir con la premisa.

A continuación, se realiza un resumen sobre las metas e indicadores del sexto ODS,

junto con un estudio de normas jurídicas, administrativas y técnicas existentes para la

consecución de tales fines.

La primera meta del objetivo 6 de los ODS 2030 (Naciones Unidas y Cepal, 2016),

busca lograr el acceso universal y equitativo del agua potable a un precio asequible para todos.

Como indicador será medido del porcentaje de la población que dispone de servicio de

139

suministro de agua potable gestionada de manera segura. Para lo anterior se encuentran los

siguientes instrumentos jurídicos vigentes para la consecución.

Decreto 1575 de 2007. Por el cual se establece el Sistema para la Protección y

Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano.

Resolución 2115 de 2007. Por medio del cual se señalan características,

instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la

calidad del agua para consumo humano.

Resolución 759 de 2016. El cual presenta los requisitos generales aplicables

a los contratos que suscriban los prestadores de servicios públicos domiciliarios

de acueducto y/o alcantarillado, para suministro de agua potable e interconexión.

La segunda meta pretende lograr el acceso a servicios de saneamiento e higiene adecuada,

prestando especial atención a las necesidades de las mujeres, las niñas y las personas en

situaciones de vulnerabilidad. A través del porcentaje de la población que dispone de servicios

de suministro de agua potable gestionados de manera segura será medida esta meta. Los

instrumentos jurídicos que sirven de apoyo son el Decreto 1575 de 2007, Decreto 2115 de 2007,

Resolución 759 de 2016. Los cuales fueron descritos en el anterior listado.

Decreto 1575 de 2007, por el cual se establece el Sistema para la Protección y

Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano.

Resolución 2115 de 2007, por medio de la cual se señalan características,

instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad

del agua para consumo humano.

Resolución 759 de 2016, por el cual se plantean los requisitos generales

aplicables a los contratos que suscriban los prestadores de servicios públicos

domiciliarios de acueducto y/o alcantarillado, para suministro de agua potable e

interconexión.

140

La tercera meta propende por mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación,

eliminando el reciclado y la reutilización sin riesgos, el porcentaje de aguas residuales y tratadas

de manera segura. Los instrumentos jurídicos encontrados son:

Decreto 1575 de 2007. Por el cual se establece el Sistema para la Protección y

Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano.

Decreto 2811 de 1974. De prevención y control de la contaminación.

Decreto 3930 de 2010. En el cual se determinan los usos del agua y residuos

líquidos.

Resolución 1207 de 2014. Permite adoptar disposiciones relacionadas con el

uso de aguas residuales tratadas.

Resolución 0631 de 2015. Por la cual se establecen los parámetros y valores

límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua

superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras

disposiciones.

La cuarta meta se trata de mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación, eliminando

el vertimiento y minimizando la emisión de productos químicos y materiales peligrosos,

aumentando el reciclado y la reutilización sin riesgos porcentaje de masas de agua de buena

calidad. Instrumentos jurídicos:

Decreto 849 de 2002. El cual define los requisitos que deben cumplir los municipios

y distritos en materia de agua potable y saneamiento básico.

Decreto 1575 de 2007. Por el cual se establece el Sistema para la Protección y

Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano.

Resolución 1207 de 2014. Por la cual se adoptan disposiciones relacionadas con el

uso de aguas residuales tratadas.

Norma Técnica NTC-ISO Colombiana 5667. Establece los principios generales

que deben aplicarse al diseño de muestreo para el propósito del control de calidad.

141

La quinta meta es aumentar el uso eficiente de los recursos hídricos en todos los sectores y

asegurar la sostenibilidad de la extracción y el abastecimiento de agua dulce, para hacer frente

a la escasez de agua, y reducir considerablemente el número de personas que sufren la falta de

este recurso. También busca la eficiencia del uso del agua con el tiempo. Instrumentos jurídicos:

Ley 373 de 1997. Por la cual se establece el programa para el uso eficiente y ahorro

del agua.

Resolución 1508 de 2010. Por la cual se establece el procedimiento para el recaudo

de los recursos provenientes de las medidas adoptadas por la Comisión de

Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico, para promover el uso eficiente

y ahorro del agua potable y desestimular su uso excesivo.

Resolución CRA 725 de 2015. Por la cual se presenta el proyecto de resolución en

la que se adoptan medidas para promover el uso eficiente y ahorro del agua potable

y desincentivar su consumo excesivo.

Expuestas las metas más relevantes de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la agenda 2030

y la normatividad vigente en Colombia, se establece que en el país la legislación ambiental tiene

un importante desarrollo. Es posible resumir la legislación marco en el Decreto Ley 2811 de

1974, la Constitución Política de 1991, la Ley 99 de 1993, el Decreto 2041 de 2014, la Ley

1333 de 2009 y el Decreto 1076 de 2015 por medio del cual se expide el Decreto Único

Reglamentario del Sector Ambiente y Desarrollo Sostenible.

4. Conclusiones

Existen suficientes herramientas jurídico-ambientales para proteger el recurso hídrico en todo

el territorio colombiano (aguas marítimas y no marítimas). Sin embargo, se debe intensificar la

fuerza en la efectividad de estas herramientas con el respaldo institucional de los garantes del

cumplimiento de las políticas relacionados con su tutela, cumplimiento e investigación.

Por otro lado, el cumplimiento de los ODS requiere bastante exigencia. Sin embargo,

Colombia cuenta con los instrumentos jurídicos suficientes para su logro.

142

Finalmente, es importante indicar que para la protección medioambiental, más allá de un

orden jurídico amplio, bastaría con una conciencia de todos los integrantes de la sociedad en

pro de su resguardo. Las normas ambientales tan solo son manifestaciones que dicta la misma

naturaleza para su protección.

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Decreto 849 de 2002 Por el cual se reglamenta el artículo 78 de la Ley 715 de 2001, Diario

Oficial n. ° 44790 (2002).

Decreto 1575 de 2007 Por el cual se establece el Sistema para la Protección y Control de la

Calidad del Agua para Consumo Humano, Diario Oficial n. ° 46623 (2007).

Decreto 5057 de 2009 Por el cual se modifica parcialmente la estructura del Ministerio de

Defensa Nacional – Dirección General Marítima y se dictan otras disposiciones, Diario

Oficial n. ° 47579 (2009).

Decreto 3930 de 2010 Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979,

así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974

143

en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones, Diario

Oficial n. ° 47837 (2010).

Decreto 4728 de 2010 Por el cual se modifica parcialmente el Decreto 3930 de 2010, Diario

Oficial n. ° 47932 (2010).

Decreto 2041 de 2014 Por el cual se reglamenta el Título VIII de la Ley 99 de 1993 sobre

licencias ambientales, Diario Oficial n. ° 49305 (2014).

Decreto 1076 de 2015 Por medio del cual se expide el Decreto Único Reglamentario del Sector

Ambiente y Desarrollo Sostenible, Diario Oficial (2015).

Decreto 280 de 2015 Por el cual se prorroga una licencia ordinaria y se hace un encargo, Diario

Oficial (2015).

Decreto 415 de 2017 Por el cual adiciona al Título 4 de la Parte 2 del Libro 2 del Decreto

número 1076 de 2015, Decreto Único Reglamentario del Sector Ambiente y Desarrollo

Sostenible, un Capítulo 3 en el que se establece el Plan de Ordenación y Manejo

Integrado de la Unidad Ambiental Costera (Pomiuac) Caribe Insular, en el departamento

Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina, Diario Oficial n. ° 50174

(2015).

Decreto 910 de 2017 Por el cual se adiciona el Título 7 a la Parte 4 del Libro 2 del Decreto

1070 del 2015, Decreto Único Reglamentario del Sector Administrativo de Defensa,

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146

147

Análisis de la sustentabilidad del recurso hídrico en la

vereda Campo Alegre del municipio de Puerto Asís,

Putumayo

Duarte Martínez, Vicky Paola*

García Solarte, Ferney Agustín**

Duarte Suárez, Andrea Marcela***

Valdés Solano, Diana Milena****

Epalza Sánchez, Gustavo Elberto*****

Resumen

La vereda colombiana Campo Alegre del municipio Puerto Asís, Putumayo, presenta actividad

agropecuaria y petrolera que ha generado problemas de salud en sus habitantes, contaminación

en las fuentes hídricas, fragmentación y deterioro de los ecosistemas. Es por ello que se realizó

una descripción de la sustentabilidad de los recursos hídricos en la zona de estudio. La

sustentabilidad del recurso hídrico fue analizada a partir de cuatro factores: técnico, social,

institucional y ambiental. Se estudiaron 12 fuentes de agua subterránea dispuestas para

consumo humano y tres puntos en la quebrada Campo Alegre, se hizo un diagnóstico

participativo, entrevistas semiestructuradas y encuestas. Los resultados muestran una escasa

sustentabilidad del recurso hídrico, lo que se evidencia en la falta de apoyo por parte de las

entidades gubernamentales para suministrar apoyo técnico en los procesos de potabilización,

controlar la descarga de aguas residuales y conservar las zonas aledañas a las fuentes hídricas

para disminuir su contaminación por lixiviados. No existen organizaciones sociales locales o

formación de comités que defiendan el derecho al agua de los ciudadanos y que gesten

soluciones a los problemas de contaminación, debido posiblemente a problemas de orden

* Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña. vpduartem@ufpso.edu.co ** Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña. fagarcias@ufpso.edu.co *** Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña. amduartes@ufpso.edu.co **** Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña. dmvaldess@ufpso.edu.co ***** Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña. geepalzas@ufpso.edu.co

148

público en la zona y al abandono del Estado. Lo anterior, ocasiona la falta de apropiación y

legitimización del territorio, situación reflejada en el deterioro ambiental de la vereda. Por ello

es necesario generar un sistema de gestión del recurso hídrico sustentable que garantice el

abastecimiento de agua en la cantidad y calidad necesarias para satisfacer las necesidades de

las generaciones presentes y futuras.

Palabras clave: petróleo, agua subterránea, gestión del recurso hídrico, sustentabilidad,

Colombia.

Abstract

The Colombian municipal rural settlement Campo Alegre of the municipality Puerto Asís,

Putumayo, presents agricultural and oil activity that has generated health problems to its

inhabitants, pollution in water sources, fragmentation and deterioration of ecosystems, that is

why we sought to make a description of the sustainability of water resources in the study area.

The sustainability of the water resource was analyzed from the technical, social, institutional

and environmental factors. Twelve sources of groundwater and the Campo Alegre stream used

for human consumption were studied, semi-structured interviews, a participatory diagnosis and

surveys were conducted. The results denote a lack of sustainability as it is evidenced there is

no support from government entities to provide technical support in the potabilization

processes, to control the wastewater discharge and to conserve the areas around the water

sources to reduce their contamination by leachate. There are no local social organizations or

committees to defend the right to water of citizens and to provide solutions to problems of

pollution, possibly due to problems of public order in the area and the abandonment from the

government, causing a lack of appropriation of the territory and legitimization, being reflected

in the environmental deterioration of the municipal rural settlement. It is necessary to generate

a sustainable water resource management system that guarantees water supply in the amount

and quality necessary to meet the needs of present and future generations.

Keywords: oil, groundwater, water resource management, sustainability, Colombia.

1. Introducción

149

El agua es esencial para el desarrollo de la vida de los ecosistemas y de las comunidades. Sin

embargo, pese a su abundancia, en el planeta no se puede disponer de todos los recursos hídricos

debido a las condiciones climáticas y a las presiones antrópicas que genera el crecimiento

poblacional y la demanda de recursos. Esta demanda está distribuida de forma desigual, dejando

comunidades con abundancia y otras con carencias (Bagatin, Jaromír, Pietro y Huisingh, 2014).

Por esa razón, es necesario generar sistemas de gestión del recurso hídrico que permitan

satisfacer las necesidades de la población en todo tiempo y lugar, teniendo en cuenta que este

recurso es influenciado por el crecimiento demográfico y las actividades económicas que

alteran la composición física, química y microbiológica del agua. En consecuencia, en las

últimas décadas se han generado sistemas de gestión integrales que reconocen la importancia

de los ecosistemas y las comunidades en los procesos de manejo del agua, además de ello se

busca una gestión coordinada con el suelo que potencié las capacidades de los gestores y amplié

sus efectos en el sostenimiento del agua para futuras generaciones (BID, 1998; Van Hofwegen

y Jaspers, 2000; Ding y Ghosh, 2017).

El Comité de Asesoramiento Técnico de Global Water Partnership (2000) definió la

gestión integrada de los recursos hídricos (GIRH) como un proceso que promueve el manejo y

el desarrollo coordinado del agua, la tierra y los recursos relacionados, con el objetivo de

potencializar el bienestar social y económico de forma equitativa sin comprometer la

sostenibilidad de los ecosistemas estratégicos (Global Water Partnership, 2000).

Según el Banco interamericano para el desarrollo (BID) 1998, la GIRH se sustenta en

los principios de la Declaración de Dublín, el Programa 21, la Declaración de San José, y el

Plan Acción aprobados por la Cumbre de las Américas para el Desarrollo Sostenible, celebrada

en Santa Cruz de la Sierra (Bolivia) en diciembre de 1996, los cuales se sintetizan en cuatro

componentes: el agua es un recurso finito esencial para la vida, los sistemas de gestión del agua

deben fundamentarse en enfoques participativos, la mujer juega un papel esencial en el manejo

del agua y el agua tiene un valor económico (BID, 1998; Global Water Partnership. Technical

Advisory Committee, 2000).

150

Tomando como referente las presiones sobre el recurso hídrico, los cambios a nivel

climático y nuevos retos en el manejo del agua, los actuales sistemas de gestión deben ser

sustentables, es decir, generar capacidades que permitan la suplencia del recurso en las

cantidades y la calidad pertinentes para las presentes y futuras generaciones. Si bien la puesta

en práctica del concepto de sustentabilidad puede ser una tarea difícil, en los últimos años se ha

trabajado para poder generar marcos de análisis e indicadores que deben estar inmersos en los

principios de sustentabilidad: económico, social, ambiental e institucional.

Cunha, Ferreira y Pires (2015) definen algunas de estas categorías: el componente social

abarca temas de acceso a fuentes seguras, suplencia de necesidades básicas y participación; el

componente económico incluye todos los procesos de financiación y en la dimensión ambiental

se toma como referente los ecosistemas, la reducción de impactos y el uso eficiente de los

recursos naturales, entre otros. Adicionalmente, estos autores definen otras categorías de

análisis como la gobernabilidad, la cual resulta indispensable para generar sistemas de gestión

sustentables.

Zijp et al. (2017) determinaron tres aspectos para evaluar los procesos de

sustentabilidad: definición del contexto, los actores y sus posiciones y la selección de métodos

de evaluación pertinentes con las dinámicas del contexto, los cuales se relacionan de forma

transversal con un sistema de indicadores que incluye bienestar económico y social, recursos,

calidad ambiental, biológica y salud humana.

Por otro lado, Kativhu et al. (2017) sistematizaron el concepto de sustentabilidad a partir

de cinco factores: I) Técnico, que direcciona las estructuras de tratamiento de aguas; II) Social,

que incluye aspectos como participación comunitaria; III) Institucional, en cuanto a creación

de instituciones o de comités que fijan reglas de actuación; IV) Financiero, uso de fondos y

transferencia de los mismos; V) Ambiental, que se refiere a la calidad de las fuentes de

abastecimiento. También se ha elaborado indicadores, que permiten sistematizar y cuantificar

información para quienes toman las decisiones, como lo son el índice de la pobreza del agua

WPI en 2003 y el índice canadiense de la sostenibilidad del agua CWSI en 2007. Por otro lado,

Juwana, Muttil y Perera (2016) compararon cuencas de Java por medio del índice de

151

sostenibilidad del agua de Java occidental (WJWSI), el cual se desarrolla por medio de tres

categorías de análisis: conservación, uso del agua y política y gobernanza. Pellicer-Martínez y

Martínez (2016) utilizaron la huella hídrica como indicador de sustentabilidad, puesto que por

medio de los usos del agua se puede evaluar su disponibilidad para las presentes y futuras

generaciones.

Colombia no ha sido ajena a la implementación de los procesos de gestión integrados,

ya que en el año 2010 generó la política nacional de gestión integral del recurso hídrico. Este

sistema se articula por medio de cuatro parámetros: planificación, administración, seguimiento,

monitoreo y manejo de conflictos relacionados con el agua. Además, se propone como objetivo

garantizar la sostenibilidad del recurso hídrico mediante una gestión y un uso eficiente y eficaz,

articulados al ordenamiento y uso del territorio y a la conservación de los ecosistemas que

regulan la oferta hídrica, considerando el agua como factor de desarrollo económico y de

bienestar social, e implementando procesos de participación equitativa e incluyente (Ministerio

de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010).

El departamento de Putumayo posee alta riqueza hídrica distribuida en aguas

superficiales y subterráneas. La zona es atravesada por el Río Putumayo (al cual aportan sus

aguas los ríos Cara-Paraná, Igara Paraná, San Miguel, Guamúez, San Juan, Orito, San

Francisco, San Pedro, Quinchoa, entre otros). Sin embargo, la oferta hídrica se encuentra

distribuida de forma heterogénea; es decir, algunas comunidades con abundancia,

sobreabundancia y otras con escasez, condiciones que han generado conflictos entre los usos

del suelo y la disponibilidad de agua. Por otra parte, los asentamientos humanos del

departamento se abastecen de pequeñas fuentes (quebradas o riachuelos), con bajas condiciones

de regulación y disponibilidad, limitando el abastecimiento de agua para las presentes y futuras

generaciones. Además, no hay cobertura total de los sistemas de saneamiento básico, lo cual

causa contaminación en un gran número de fuentes hídricas superficiales por coliformes totales

y fecales (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2011). Estos factores han

generado que parte de la población se abastezca de fuentes subterráneas sin control y monitoreo

a las condiciones del agua, estableciendo sistemas de abastecimiento que pueden poner en

152

riesgo la salud humana, el desarrollo de las comunidades y los ecosistemas asociados a dichas

fuentes.

Estos factores y la importancia del agua para el desarrollo de la vida hacen necesario

evaluar los procesos de sustentabilidad del recurso hídrico para tomar decisiones frente a su

uso. Para ello se toman diferentes categorías de análisis, por ejemplo, de tipo social e

institucional para identificar las estructuras de gestión del recurso hídrico; el componente

técnico para reconocer aspectos de los procesos de captación y potabilización del recurso

hídrico; el componente ambiental para identificar condiciones físicas, químicas,

microbiológicas y ecológicas del agua —se puede hacer empleando índices de contaminación

ICO, los cuales permiten sistematizar información relevante de los procesos de gestión del

recurso hídrico— (Pérez y Rodríguez, 2008). Teniendo en cuenta los criterios descritos, la

sustentabilidad del recurso hídrico en la vereda de Campo Alegre, ubicada en el municipio de

Puerto Asís, Putumayo, fue analizada porque posee condiciones que pueden limitar el

abastecimiento del agua, como lo son actividades que generan contaminación a las fuentes

hídricas y carencia de sistemas de potabilización.

2. Materiales y métodos

El departamento del Putumayo está ubicado al sur occidente de Colombia, limita con los

departamentos de Caquetá, Nariño, Cauca, Amazonas y las repúblicas de Ecuador y de Perú.

El municipio de Puerto Asís está localizado sobre la margen izquierda del río Putumayo,

algunos kilómetros aguas abajo de la desembocadura del río Guamuez, aproximadamente a 90

km. En Puerto Asís se encuentra la mayor población de todo el departamento; 60 792 de los

345 204 habitantes de todo el departamento se concentra en esta zona, lo que equivale al 18 %

de la población. La totalidad de sus territorios son planos o ligeramente ondulados,

pertenecientes a la Amazonía. Por la conformación de su relieve, únicamente ofrecen el piso

térmico cálido. En la actualidad cuenta con 152 veredas agrupadas en seis inspecciones y cinco

corregimientos. Además, tiene 12 cabildos y 5 resguardos indígenas (Ministerio de Ambiente,

Vivienda y Desarrollo Territorial, 2011). En lo que respecta a la vereda Campo Alegre se

encuentra ubicada en la Inspección Alto Cuembi, conformada por las veredas: Agua Blanca,

Agua Negra, Campo Quemado, La Esmeralda, La Libertad, Los Álamos, Samaria, Villa de

153

Leyva, Villa Marquesa, La Manuela, La Italia, la Y, El Diamante y la Cumbre (Alcaldía

Municipal de Puerto Asís, 2016).

El área de influencia directa (AID) de esta investigación se encuentra ubicada en la

vereda Campo Alegre del municipio de Puerto Asís del departamento del Putumayo con

coordenadas geográficas 0°24´51.80´´ N - 76°34´48.11´´ O. Los puntos que se tomaron para el

análisis se observan en la figura 1. El municipio cuenta con una extensión total de 66 385 km2,

la cual está dividida en área urbana: 27 922 km2 y área rural: 38 463 km2, la altitud de la

cabecera municipal es de 250 m s. n. m. y una temperatura aproximada de 28 º C (Alcaldía

Municipal de Puerto Asís, 2016).

La vereda Campo Alegre se encuentra a 10 km del casco urbano del municipio de Puerto Asís

y su acceso se realiza a través de tramos terrestres y fluviales. Hace parte central de la

explotación de hidrocarburos y su eventual transporte en rutas en las que circulan vehículos

de carga pesada.

Figura 1. Mapa de ubicación de la zona de estudio.

Fuente: autores

154

En esta investigación se realizaron aforos, análisis fisicoquímicos y microbiológicos

como son: demanda bioquímica de oxígeno, oxígeno disuelto, alcalinidad, dureza,

conductividad, pH, sólidos suspendidos y Escherichia coli a doce (12) cuerpos hídricos

subterráneos y a una fuente superficial (quebrada Campo Alegre) en la vereda del mismo

nombre. Por otra parte, se efectuaron 100 encuestas que equivalen a un 30 % de la población

total para determinar la condición actual de los habitantes en cuanto a salud y disponibilidad de

agua, con el fin de identificar aspectos de sustentabilidad de carácter técnico, ambiental,

institucional y social como lo recomienda Kutivhu, Mazvimavi, Tevera y Nhapi (2017). En la

tabla 1 se muestran los parámetros que se analizaron en la vereda Campo Alegre, por lo que se

recopiló información de las fuentes ya mencionadas y se clasificó en cada una estas categorías,

para posteriormente tener un balance general de la sustentabilidad de forma cualitativa.

Categoría

Caracterización Componentes

Técnico Estructuras de

potabilización

Sistema de extracción del agua

Estructura de los pozos (recubrimiento con concreto)

Social Participación

Participación y resolución de conflictos

Institucional Instituciones de

carácter local

Formación de comités (calidad, usuarios, capacitación y apoyo externo).

Presencia de instituciones del Estado

Ambiental Características del

recurso hídrico

Calidad (ICOMI, ICOSUS e ICOMO).

Abastecimiento (caudales máximos y mínimos)

Potencial de contaminación

Tabla 1. Componentes de análisis de sustentabilidad para la vereda Campo Alegre

Fuente. Adaptado de Kutivhu, Mazvimavi, Tevera y Nhapi (2017)

En primera instancia, se realizó una revisión de la información primaria existente de la zona en

cuanto a estudios de calidad del agua, con la colaboración de la junta de acción comunal de la

vereda Campo Alegre, la Corporación para el Desarrollo Sostenible del Sur de la Amazonía

155

(Corpoamazonia), la Alcaldía del municipio de Puerto Asís, Putumayo, y el centro educativo

rural San Gerardo de la vereda Campo Alegre, quienes suministraron información

indispensable como geomorfología, características del suelo, fauna y flora, entre otros aspectos

del área de influencia directa a la zona de estudio.

En el área de estudio se concentra la mayor cantidad de la población de la vereda y se

evidencia un paisaje de planicie aluvial, con una localización entre los 300 y 400 m s. n. m.,

que presenta un patrón de drenaje de tipo dendrítico con una densidad media, con algunas

colinas aisladas. Dado a la condición de su geomorfología, en épocas de invierno se presentan

encharcamientos que forman suelos de fertilidad baja, que se encuentran permanentemente

húmedos, inclusive en las épocas de verano. Se observó que en zonas donde predomina la palma

de Canangucha (Mauritia flexuosa L.F.) se mantienen terrenos pantanosos, ya que dicha especie

de palma es un indicador de terrenos húmedos y predomina en la zona de estudio.

Con la información descrita se realizó una salida de campo para conocer detalladamente

la situación actual de la zona, como las condiciones en las que vive la población (características

físicas de las viviendas, cubrimiento de servicios públicos, nivel de escolaridad y acceso a

salud), el estado actual de los pozos subterráneos (aljibes) y de la quebrada Campo Alegre, la

cercanía de los pozos sépticos y los pozos petroleros a los pozos subterráneos (aljibes); para tal

propósito se hizo un registro fotográfico que puede verse en la figura 2. También se obtuvo

información de la comunidad afectada mediante encuestas (100) y entrevistas (10), en donde se

discutieron aspectos en torno a la participación y organización comunitaria, presencia del estado

y desarrollo de capacidades); así mismo, se realizó un diagnóstico rural participativo (DRP) que

contó con 123 asistentes (figura 3), en donde la propia comunidad presenta la situación actual

de la problemática. Adicionalmente, se elaboraron mapas de la zona que incluyen puntos de los

pozos petroleros, subterráneos y sépticos con ayuda del GPS y el software ArcGIS. De esta

manera, se facilitó la identificación de las fuentes hídricas de mayor interés para su análisis.

156

Figura 2. Descripción de pozos y aljibes de la zona de estudio.

Fuente. Elaboración propia

157

Figura 3. Descripción de pozos y aljibes de la zona de estudio.

Fuente. Elaboración propia

Se tomaron doce (12) muestras de agua de los aljibes considerados con mayor incidencia en

contaminación por su cercanía a pozos sépticos, a la industria petrolera y por la generación de

malos olores. También se tomaron tres (3) muestras de agua de la quebrada Campo Alegre en

tres puntos: el primero aguas arriba de los asentamientos, el segundo cerca de los asentamientos

y el tercero aguas abajo de los asentamientos.

Los análisis fisicoquímicos realizados para calcular los ICO, tales como, índice de

contaminación por mineralización (ICOMI), índice de contaminación por materia orgánica

(ICOMO), índice de contaminación por sólidos suspendidos (ICOSUS) pueden verse en la tabla

2. Su nivel de contaminación se determinó según la tabla 3. Por otra parte, debido a la

proximidad de las fuentes hídricas analizadas a pozos petroleros se hicieron análisis de grasas

158

y aceites en el laboratorio de la Universidad Francisco de Paula Santander, Ocaña (UFPSO).

Las muestras se recolectaron de manera puntual en 15 recipientes de plástico esterilizado, de

acuerdo a la metodología propuesta por el IDEAM (2010). La cadena de custodia (preservación,

etiquetado y transporte de las muestras) se realizó con base en las disposiciones de la NTC–

5657, la cual determina los tiempos de conservación en un rango permisible de 28 horas a una

temperatura de refrigeración de 4 °C.

Índice Fórmula

ICOMI

ICOMO

ICOSUS

ICOpH

ICOMI= 1

3(𝐼𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 + 𝐼𝑑𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 + 𝐼 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑)

Conductividad, dureza y alcalinidad

ICOMO= 1

3( IDBO5 + ICT + IOD)

Demanda bioquímica de oxígeno, coliformes totales y oxígeno disuelto

ICOSUS= 0,02 + 0,0003SS

Sólidos suspendidos

ICOpH= 𝑒 −31,08+3,45𝑝𝐻

1+ 𝑒− 31,08+ 3,45𝑝𝐻

pH

Tabla 2. Parámetros analizados en la zona de estudio para determinar ICO

Fuente. Ramírez, Restrepo y Viña, (1997).

ICO Nivel de

contaminación Caracterización Escala de color

0-0.2 Ninguna Aguas puras sin aportes biogénicos

>0.2-0.4 Baja Con leve incidencia antrópica

>0.4-0.6 Media Notable actividad antrópica

>0.6-0.8 Alta Incidencia importante de la industria del petróleo

>0.8-1.0 Muy alta Áreas muy contaminadas por hidrocarburos

petrogénicos

Tabla 3. Denominación y rangos de los ICO

Fuente. Ramírez, Restrepo y Viña (1997).

Una vez ingresadas las muestras al laboratorio de agua de la UFPSO, se procedió al análisis

fisicoquímico de cada parámetro relacionado de acuerdo a los métodos propuestos por Standard

Methods 22ed. (2012). La determinación de grasas y aceites se realizó en el laboratorio de

nutrición de la UFPSO por el método de Soxhlet. Las muestras de agua para análisis de las

159

variables dureza, alcalinidad, demanda bioquímica de oxígeno5, oxígeno disuelto,

conductividad, sólidos suspendidos, pH y Escherichia coli, según los Standard Methods 22ed.

(2012), requieren de un análisis químico antes de las 24 horas. Se determinaron en la

Universidad de Nariño de la ciudad de Pasto. De igual forma, en la misma universidad se realizó

el análisis de hidrocarburos por medio de cinco (5) muestras que fueron seleccionadas de

acuerdo con los puntos reportados de mayor concentración de grasas y aceites, las cuales fueron

determinadas con anterioridad en la UFPSO.

Se efectuó la toma de aforo en tiempo de menores lluvias y en tiempo de mayores lluvias

a la quebrada Campo Alegre por el método del flotador. La medición del volumen del agua de

los pozos subterráneos (aljibes) se hizo mediante el procedimiento sugerido por la autoridad

ambiental, para lo cual se tomó el diámetro de los pozos y la profundidad. Esta última, con

ayuda de una estaca que hace la función de decámetro, se introduce hasta el fondo del aljibe y

se toma la medición hasta donde llega el nivel del agua. Por otro lado, considerando el pozo

como un cilindro, se determinó el volumen; para este procedimiento se debe tener en cuenta

que el diámetro del pozo de la parte superior no es igual al de la parte inferior; por tanto, se

toma un margen de error de 1 a 5 cm. Este procedimiento se realizó en tiempo de menores

lluvias y en tiempos de mayores lluvias para así obtener la variación del volumen de agua.

En última instancia, para determinar la calidad de las fuentes hídricas (aljibes y

quebradas) se realizó la interpretación del estado de los cuerpos de agua a partir del cálculo de

los índices de contaminación del agua (ICO) sobre los puntos de muestreo, para lo que se

tuvieron en cuenta los resultados fisicoquímicos y microbiológicos del agua. Se determinaron

índices de contaminación por mineralización (ICOMI), índice de contaminación por materia

orgánica (ICOMO) y el índice de contaminación por sólidos suspendidos (ICOSUS).

3. Resultados

Factores técnicos:

160

En este apartado se describen los medios y los procesos por los cuales se hace el abastecimiento

de agua para la zona de estudio, también se incluyen factores relacionados con aguas residuales

y residuos sólidos.

Mediante visitas a campo, encuestas y el diagnóstico rural participativo (DRP) se

identificó que el agua correspondiente a la subcuenca quebrada Campo Alegre es utilizada por

la comunidad, sobre todo para realizar tareas domésticas (lavado de ropa) y algunos como

balneario, pues sobre su curso se encuentran ubicados los asentamientos de la vereda del mismo

nombre. En el área de estudio los aljibes son la práctica más común para la obtención de agua

para uso doméstico y consumo, la cual se ha convertido en una importante fuente de suministro

de agua, debido a que no cuenta con una red de distribución de acueducto.

En temporadas de verano, algunos aljibes no cuentan con buena disponibilidad de agua

y presentan un color grisáceo o amarillo con presencia de malos olores, por lo que los habitantes

rechazan estas aguas y optan por comprar agua embotellada. Como lo manifiesta un miembro

de la comunidad:

En temporadas de verano, como lo son en los meses de inicio de año no podemos tomar agua

del aljibe, debido a que presenta un olor desagradable (barro podrido), posiblemente debido a la

baja disponibilidad. Cuando contamos con los recursos compramos bolsas de agua de 5 L, que

es utilizada para consumo. De igual manera en los tiempos de verano nos desplazamos donde

los vecinos quienes nos comparten este preciado líquido, en ocasiones hay aljibes que abastecen

dos o más familias.

Para conocer el uso de las fuentes hídricas de la comunidad de Campo Alegre se les preguntó a

un porcentaje representativo de la población 30 %, cuál era la fuente que abastecía su vivienda

en el último año. El 96,8 % de la población encuestada utiliza aljibe como su fuente de

abastecimiento de agua y el 3,2 % utiliza el agua de la quebrada Campo Alegre.

También se les preguntó si el tipo de fuente que utilizaban presentaba escasez en tiempos

de menos lluvias. Según los encuestados, el 100 % de las fuentes presenta escasez, y de estas el

161

40 % de los aljibes toman un olor y color desagradable. De igual forma se encontró que el 63 %

de los pozos analizados cuentan con bombas eléctricas para acceder al recurso y el restante de

la población lo hace por medio de baldes; el 75 % de los pozos no cuentan con recubrimiento

de concreto y con cubiertas en concreto o madera para evitar que el agua se contamine.

Adicionalmente, la vereda no cuenta con servicio de alcantarillado, el drenaje de las

aguas residuales domésticas se realiza por medio de pozos sépticos y ciertas viviendas realizan

sus vertimientos directamente a la quebrada (el 10 % de las familias encuestadas). Los tanques

sépticos usados en su mayoría están construidos rudimentariamente por los mismos usuarios y

no cuentan con revestimiento, lo que los hace trabajar como si fueran pozos de infiltración. Este

tipo de disposición de las aguas residuales está contaminando los propios acuíferos o aljibes de

donde se extrae el agua para consumo domiciliario. Los receptores de los efluentes de las aguas

residuales son en general, los drenajes naturales de la zona y la quebrada Campo Alegre

evidentemente están siendo usados inadecuadamente, y están recibiendo numerosas descargas

de aguas residuales domésticas por largos periodos de tiempo. Incluso algunos pozos sépticos

actualmente generan malos olores y propician la proliferación de insectos y roedores, como se

pudo comprobar por medio del trabajo de campo, el diagnóstico participativo y las encuestas,

ya que cerca del 90 % de los encuestados posee pozos sépticos, de ese porcentaje el 87 % los

han elaborado sin ningún tipo de revestimiento y menos de 10 metros de los pozos son

destinados al consumo humano.

El 3 % de las familias realizan cunetas para transportar las aguas de las actividades

domésticas hacia sectores lejanos donde generalmente se encuentran humedales. Estas cunetas

pasan cerca de los aljibes, lo cual genera posibles filtraciones a estos cuerpos de agua.

La vereda no cuenta con un sistema de recolección de residuos sólidos. Esta actividad

la realizan los propios habitantes mediante la quema, el entierro o simplemente los arrojan al

aire libre o a la quebrada Campo Alegre, lo cual genera acumulación de basuras con problemas

derivados, como olores desagradables y la proliferación de vectores y roedores debido al

manejo inadecuado que se realiza.

162

Factores sociales e institucionales:

Se hace una caracterización somera de la historia y conformación de la comunidad, se indican

algunos parámetros relacionados con la participación y la formación de comités o grupos que

permitan la gestión local del recurso hídrico.

Teniendo en cuenta la caracterización colono-campesina en la vereda Campo Alegre, se

analiza un comportamiento de la población mediante entrevistas y charlas con los habitantes,

donde se pudo constatar que el crecimiento se da a partir de la construcción de la carretera que

une a los corregimientos de Puerto Vega con Teteyé, y la vía que desde la vereda Campo Alegre

comunica con el Municipio del Valle de Guamuez (corregimiento del Tigre).

Los habitantes manifiestan que la bonanza de la coca atrajo personas de otros

departamentos quienes se dedicaban a cultivar, raspar y transformar la hoja de coca, lo cual

trajo como consecuencia un mayor aumento de la población. Este fenómeno conllevó al cambio

del uso del suelo donde la actividad agropecuaria fue reemplazada por cultivos ilícitos. Por otro

lado, estos factores generaron confrontaciones con grupos armados, en donde los pobladores

eran los más afectados, puesto que se presentaron asesinatos, masacres y secuestros.

La población adulta en general presenta bajos niveles de escolaridad (solo primaria),

debido a que desde muy pequeños han estado vinculados a la vida laboral o actividades del

campo para poder cubrir sus necesidades y las de sus familias. Sus viviendas han sido

elaboradas por ellos mismos en ladrillo, algunas son de una planta con una o dos habitaciones

en donde se concentran aproximadamente 5 personas.

La comunidad se integra a través de actividades recreativas como el fútbol y fiestas

familiares, lo que les permite conocer a cada uno de los integrantes de la vereda, pero no se

presenta un sistema de organización comunitario que les permita dar solución a sus

problemáticas. Si bien han existido líderes comunitarios, ninguno ha podido cristalizar un

proyecto que beneficie a la comunidad. Por otro lado, la población manifestó abandono del

Estado tanto en la época de la violencia como ahora: “esporádicamente viene gente de la

163

alcaldía, nos dicta un curso sobre manejo de basuras o fertilizantes y se van” (comentó un

entrevistado).

No se encontró la existencia de comités o grupos que mejoren o potencialicen los

procesos de gestión del recurso hídrico en la zona, cada familia de forma autónoma ha generado

su sistema de abastecimiento de agua. No se encontró la presencia permanente del Estado, que

permita el desarrollo de capacidades en la población para la resolución de conflictos en torno

al agua. Solo se identificó la presencia del ejército en zonas aledañas a los pozos petroleros.

Factores ambientales:

En este apartado se hace una descripción de los usos del suelo y sus posibles afectaciones al

agua. Así mismo, se realiza una caracterización de la calidad del agua empleando parámetros

fisicoquímicos y microbiológicos.

La región donde se encuentra ubicada el área de influencia se caracteriza por presentar

una fuerte afectación de las zonas boscosas. La fragmentación de estos ecosistemas se ha

presentado principalmente por la ampliación de los cultivos ilícitos, debido a las costumbres de

los pobladores y la falta de apoyo de las entidades gubernamentales. En segunda instancia, por

las condiciones topográficas y climáticas de la zona se favorece el establecimiento de pastos

para el manejo de ganadería semiintensiva. Por último, por pequeñas zonas que comprenden

áreas ocupadas con cultivos cuyo ciclo vegetativo es menor a un año (cultivos transitorios)

como el arroz, maíz, plátano y yuca para sustento de la población.

En la zona se encontró actividad petrolera. Principalmente pozos de hidrocarburos. Se

identificó un polígono con un área de 2,54 ha aproximadamente, correspondientes a una

plataforma de producción nombrado Campo Quinde, que se localiza al sur occidente del

departamento de Putumayo, en jurisdicción del municipio de Puerto Asís con un tiempo de

producción de más de veinte (20) años. Campo Quinde ha brindado empleo a la comunidad de

mano de obra no calificada. En esta área petrolera se encuentran 4 pozos de explotación de

crudo. Debido a la baja del petróleo cesaron actividades 3 de ellos.

164

La quebrada Campo Alegre posee un buen caudal para el suministro de agua a la

población de Campo Alegre. Dicha quebrada cuenta con un caudal de 2483 L/s

aproximadamente en tiempo de mayores lluvias. Aunque en tiempo de verano disminuye

considerablemente el caudal a 504,95 L/s aproximadamente, aún es suficiente para dotar a la

poca población de la vereda Campo Alegre. Considerando que en tiempo de verano muchos de

los habitantes de la vereda que utilizan los aljibes sufren desabastecimiento de agua, y teniendo

en cuenta los caudales de la quebrada Campo Alegre, es preferible que los habitantes pudieran

utilizar esta fuente siempre y cuando se realice un tratamiento convencional antes de su

consumo. La vegetación en la microcuenca es abundante y se conserva en buenas condiciones,

con ejemplares de arbustos y herbáceas distribuidos en la ronda de la quebrada y en sus zonas

aledañas. Dentro de los principales impactos locales sobre la quebrada se encuentran la

contaminación con residuos sólidos, vertimientos por pastoreo y manutención bovina y el paso

animal. En el momento del monitoreo no se percibieron olores ni se observaron aceites.

A continuación, se muestran los resultados de los parámetros fisicoquímicos y

microbiológicos evaluados en 12 aljibes y en la quebrada Campo Alegre:

Grasas y aceites: se buscó su determinación por la actividad petrolera en la zona con el

fin de identificar su incidencia en la calidad del agua.

Los datos obtenidos de grasas y aceites pueden verse en la tabla 4. Según la

normatividad vigente, Decreto 475 de 1998 y la Resolución 2115 de 2007, el agua para

consumo humano no debe contener película visible de grasas y aceites flotantes. Como puede

verse, el 80 % de los puntos tienen valores de grasas y aceites entre 0,01 y 0,19 mg/L, que puede

deberse a la presencia de suelos arcillosos de la zona e infiltraciones de diferentes vertimientos

por actividades domésticas.

Puntos muestreados Grasas y aceites (mg/L)

Punto 01 Aljibe 0,15

Punto 02 Aljibe 0,16

Punto 03 Aljibe 0,19

165

Puntos muestreados Grasas y aceites (mg/L)

Punto 04 Aljibe 0,15

Punto 05 Aljibe 0

Punto 06 Aljibe 0

Punto 07 Aljibe 0,03

Punto 08 Aljibe 0,07

Punto 09 Aljibe 0,02

Punto 10 Aljibe 0,01

Punto 11 Aljibe 0,02

Punto 12 Aljibe 0,02

Quebrada 1 0,02

Quebrada 2 0,08

Quebrada 3 0,02

Tabla 4. Resultados de la prueba de grasas y aceites

Fuente. Elaboración propia.

Debido a los datos positivos en la presencia de grasas y aceites, se procedió al análisis de

hidrocarburos; teniendo en cuenta la cercanía de pozos petroleros (tabla 5). En los puntos

muestreados no se detecta presencia de hidrocarburos, lo que significa que las grasas y aceites

identificados en estos puntos pueden deberse a los vertimientos que se realizan por actividades

domésticas. También puede que las grasas y aceites presentes en estos puntos se deban a la

presencia de arcillas que comprenden los aljibes. El Decreto 475 de 1998 y la Resolución 2115

de 2007 determinan los valores máximos en cuanto a los hidrocarburos aromáticos de 0,01

mg/L para considerarse agua segura. Por lo anterior, según los resultados en los puntos

muestreados, las actividades de hidrocarburos no influyen en la calidad de las aguas.

Puntos muestreados Hidrocarburos totales

P1 ND

P2 ND

P3 ND

P4 ND

Q2 ND

Tabla 5. Resultados de la presencia de hidrocarburos

Nota. Las pruebas de hidrocarburos fueron realizadas en los puntos

que reflejaron los mayores valores de cantidad de grasas y aceites

que se encuentran en la tabla 3. ND = No detectados, utilizando

166

LOD instrumental; S/N calculado con solución estándar de

antraceno = 0,003 mg/L.

Parámetros fisicoquímicos y biológicos:

Con el fin de evaluar la calidad del agua se realizó el cálculo de los índices de contaminación

ICOMO, ICOMI e ICOSUS. Los resultados de estos índices en los diferentes puntos evaluados

pueden verse en las tablas 6, 7 y 8. En general, los índices ICOMO e ICOMI mostraron un nivel

de contaminación bajo, mientras que el índice ICOSUS mostró un nivel de contaminación muy

alto.

Puntos muestreados IDBO5 ICT IOD ICOMO Grado de

contaminación

P1 0,161 0,641 0,709 0,504 MEDIO

P2 0,161 0,583 0,438 0,394 BAJO

P3 0,161 0,146 0,326 0,211 BAJO

P4 0,161 0,409 0,593 0,388 BAJO

P5 0,161 0,42 0,667 0,416 MEDIO

P6 0,161 0,383 0,437 0,327 BAJO

P7 0,161 1,000 0,786 0,649 ALTO

P8 0,161 0,655 0,493 0,436 MEDIO

P9 0,161 0,655 0,726 0,514 MEDIO

P10 0,161 0,873 0,494 0,509 MEDIO

P11 0,161 0,800 0,586 0,516 MEDIO

P12 0,161 1,000 0,393 0,518 MEDIO

Q1 0,161 0,494 0,595 0,417 MEDIO

Q2 0,161 0,153 0,146 0,243 BAJO

Q3 0,161 0,969 0,461 0,530 MEDIO

Tabla 6. Resultados del índice de contaminación ICOMO

Fuente. Elaboración propia.

Puntos muestreados ICT IDT IA ICOMI Grado de

contaminación

P1 0,2539 0,01384 0,0000 0,08925 NINGUNO

P2 10,000 0,51286 0,3420 0,61829 ALTO

P3 10,000 0,01384 0,0240 0,34595 BAJO

P4 10,000 100,000 0,4300 0,81000 MUY ALTO

167

Puntos muestreados ICT IDT IA ICOMI Grado de

contaminación

P5 10,000 0,00572 0,0000 0,33524 BAJO

P6 0,4018 0,00296 0,0000 0,13494 NINGUNO

P7 0,5292 0,03139 0,0900 0,21687 BAJO

P8 0,3283 0,00257 0,0000 0,11030 NINGUNO

P9 0,2376 0,00000 0,0000 0,07921 NINGUNO

P10 0,4557 0,00390 0,0000 0,15320 NINGUNO

P11 10,000 0,00000 0,0000 0,33333 BAJO

P12 0,2837 0,00341 0,0000 0,09569 NINGUNO

Q1 10,000 0,19213 0,1680 0,45338 MEDIO

Q2 10,000 0,00000 0,0000 0,33333 BAJO

Q3 10,000 0,00296 0,0000 0,33432 BAJO

Tabla 7. Resultados del índice de contaminación ICOMI

Fuente: elaboración propia.

Puntos muestreados ICOSUS Grado de

contaminación

P1 0,940 MUY ALTO

P2 0,910 MUY ALTO

P3 0,820 MUY ALTO

P4 0,820 MUY ALTO

P5 0,820 MUY ALTO

P6 0,940 MUY ALTO

P7 1,000 MUY ALTO

P8 1,000 MUY ALTO

P9 0,940 MUY ALTO

P10 0,970 MUY ALTO

P11 0,940 MUY ALTO

P12 0,880 MUY ALTO

Q1 0,940 MUY ALTO

Q2 0,880 MUY ALTO

Q3 1,000 MUY ALTO

Tabla 8. Resultados del índice de contaminación ICOSUS

Fuente. Elaboración propia.

4. Discusión y conclusiones

Se hizo una descripción de los aspectos relacionados con la gestión local del recurso hídrico en

la vereda Campo Alegre, los cuales se clasificaron en cuatro aspectos: técnico, social,

institucional y ambiental. Lo anterior, para establecer condiciones de sustentabilidad de forma

168

cualitativa. Siguiendo la investigación de Kativhu et al (2017), se tomaron como referentes

estos parámetros, puesto que otros análisis y evaluaciones de sustentabilidad se hacen con un

grupo de indicadores. Los cuales para su aplicación requieren sistemas robustos de información

y la coordinación con instituciones encargadas de la gestión del recurso hídrico. Estos

elementos permiten tener una visión general e integral del manejo del agua. La variable técnica

se relacionó con los sistemas de potabilización y acceso a aguas seguras para consumo humano.

La vereda no cuenta con sistemas de acueducto y alcantarillado. Si bien el municipio de Puerto

Asís posee acueducto, este no tiene el cubrimiento para algunas áreas rurales; lo mismo ocurre

con las instituciones, por lo que se vuelven insuficientes para satisfacer las necesidades de la

población. Así que la comunidad se abastece de aljibes que son construidos de forma artesanal

por ellos mismos sin seguir parámetros que les permita mantener la calidad del agua, lo que

hace más susceptible el agua a contaminación por sólidos suspendidos como se pudo comprobar

con la determinación de los ICOSUS, donde todos los pozos poseen contaminación muy alta,

puesto que al no ser recubiertos los pozos hay deslizamiento de las capas del suelo; por ende,

caen partículas y residuos al agua.

Por otro lado, los aspectos institucionales se relacionan con los componentes sociales,

ya que los habitantes no han generado estructuras locales que les permitan gestionar o hacer un

mejor manejo de sus recursos hídricos, no existe un reconocimiento de los mecanismos y de la

importancia de la participación comunitaria, debido a las dinámicas locales como violencia,

abandono del Estado, desplazamiento, presencia de grupos armados y cultivos ilícitos. Por otro

lado, si bien los pobladores reconocen que la problemática ambiental tiene una influencia

directa en su salud y el desarrollo socioeconómico de la población, carecen de empoderamiento,

lo que es una limitante al formar comités y grupos para la solución de los conflictos

socioambientales.

Para analizar la dinámica ambiental se tuvo en cuenta tres aspectos:

I) Fiabilidad del suministro de agua: no existe suministro de agua por red de

distribución. Debido a factores antrópicos y ambientales en algunos periodos del año no se

puede consumir agua de estas fuentes, ya que en temporadas de invierno el nivel de los pozos

169

disminuye; no obstante, se midió el caudal de la quebrada Campo. Alegre en invierno y en

verano, y su caudal es suficiente para abastecer a la vereda.

II) Calidad del agua de la fuente (Arévalo, Sommer y Caporali, 1999): fue determinada

por medio de los ICO, donde el ICOMO mostró una contaminación por materia orgánica de

media a baja, lo que refleja presencia de microorganismos como coliformes, que son altamente

peligrosos para la salud humana. El ICOMI arrojó resultados entre baja y media y en algunos

pozos resultados altos, lo cual indica la presencia de minerales, lo que se puede contrastar con

el pH que tuvo valores entre ligeramente ácidos y neutros; esta situación influye en la salud y

en las actividades domésticas. En cuanto al ICOSUS, la contaminación es muy alta, de allí que

muchas veces los pobladores se han visto en la necesidad de comprar bolsas de agua.

III) Potencial de contaminación: debido a las actividades antrópicas de la zona, el

potencial de contaminación es alto, causando un deterioro ambiental por la proximidad de pozos

petroleros, el descargue de material a la quebrada y la falta de sistemas de alcantarillado y

recolección de residuos sólidos. Por esas razones, las personas se ven en la necesidad de generar

pozos sépticos. Muchos de ellos están ubicados cerca a los pozos destinados para consumo

humano, los cuales pueden ser contaminados por infiltración o por escorrentía (Otálvaro, 1999;

Carrasco, s. f.). Además, las actividades agrícolas y ganaderas de la zona generan residuos que

el agua de lluvia puede arrastrar, como se evidenció por medio de la presencia de coliformes en

todos los pozos.

Como puede observarse, los resultados de cada uno de los factores analizados (técnico,

social, institucional y ambiental) muestran que la sustentabilidad del recurso hídrico en la zona

de estudio es baja, ya que de los cuatro parámetros analizados el componente social e

institucional son deficientes, pues no existe una participación activa y organizada que permita

la creación de grupos de trabajo. De igual forma el componente ambiental, al determinar los

índices de contaminación estos dieron entre medio y alto; así mismo, los usos del suelo generan

presiones que influyen severamente en la calidad del recurso hídrico. Por su parte, en los

factores técnicos no se aplica ningún tipo de mecanismos o tecnología que garantice la calidad

del recurso para consumo humano. En la tabla 9 se condensan los elementos empleados para

170

describir la sustentabilidad de los 12 pozos en estudio y los tres puntos de la quebrada. Se asignó

una valoración a cada parámetro a partir de su porcentaje de cumplimiento o carencia así: de 0-

50 es bajo; de 51-80 es medio y de 81-100 es alto.

Categoría Caracterización Componentes Descripción Calificativo

Técnico

Estructuras de

potabilización

Sistema de

extracción del agua.

63 % de los pozos

analizados emplean

bombas eléctricas.

Medio

Estructura de los

pozos

(recubrimiento con

concreto).

25 % de los pozos

analizados con

revestimiento.

Bajo

Social

Participación

Participación y

resolución de

conflictos.

Se participa en

torno a discutir las

problemáticas de la

zona de forma

individual, sin un

sistema de

organización que

promueva la

solución de

problemáticas.

Bajo

Institucional

Instituciones de

carácter local

Formación de

comités (calidad,

usuarios,

capacitación y

apoyo externo).

No existe.

Bajo

Presencia de

instituciones del

Estado.

El ejército hace

presencia en las

cercanías a los

pozos petroleros.

La alcaldía visita la

zona de forma

esporádica para

brindar

capacitaciones.

Medio

Ambiental Características del

recurso hídrico

Calidad (ICOMO,

ICOMI e ICOSUS).

60 % medio

ICOMO

Bajo

171

Categoría Caracterización Componentes Descripción Calificativo

40 % bajo y 40 %

ninguno ICOMI

100 % muy alto

ICOSUS.

Abastecimiento

(caudales máximos

y mínimos).

Deficiente en pozos,

alto en la quebrada.

Medio

Potencial de

contaminación

Actividades

agrícolas, pozos

sépticos sin

revestimiento y

vertimientos

directos de fuentes

de agua.

Cercanía de pozos

sépticos a pozos

para consumo

humano.

Bajo

Tabla 9. Matriz de descripción de elementos de sustentabilidad

Fuente. Adaptado de Kutivhu et al. (2017), a partir de la información recopilada por los autores.

A modo de conclusión, teniendo en cuenta los resultados de los parámetros fisicoquímicos y

microbiológicos analizados para el cálculo de los ICO de los pozos subterráneos y de la

quebrada Campo Alegre, se recomienda la construcción de una planta de tratamiento

convencional de agua potable, teniendo en cuenta como posibles alternativas: en primer lugar,

y siendo más recomendable según un análisis de costo–beneficio, la realización de una planta

de nivel de complejidad bajo con tratamiento convencional, ubicada en la parte alta de la

quebrada Campo Alegre cerca al punto quebrada 1 (figura 1). Esta planta se puede llevar a cabo

debido a que la vereda es un punto estratégico para la explotación de petróleo, lo que le brinda

beneficios para exigir su construcción. Además, se debe considerar la responsabilidad social de

estas empresas con la comunidad en el área de influencia directa.

Otra posibilidad es realizar un acueducto con bombeo eléctrico, el cual podría llevarse

a cabo aprovechando el taladro que la nueva petrolera llevará a esta zona para abrir nuevos

pozos. De esta manera, una vez hecha la fracturación de la roca se puede contar con un

172

suministro de agua que posteriormente, y con el adecuado tratamiento, le facilite a la comunidad

la obtención de agua. Otra alternativa de fácil adquisición es que por medio de entes territoriales

se brinde a la comunidad filtros de buena calidad para garantizar agua apta para consumo.

De igual forma, se requiere trabajo social que reconstruya este tejido y capacite a los

diferentes actores de la comunidad en la resolución de problemas socioambientales, y así

generar espacios de participación donde existan diálogos de saberes que le permitan a la

comunidad apropiarse de su territorio y construir un futuro común encaminado a la

sustentabilidad. Finalmente, es necesario priorizar áreas estratégicas cercanas a las fuentes de

abastecimiento, es decir, generar procesos de gestión del recurso hídrico coordinados con los

usos del suelo y los planes de ordenamiento territorial.

Los índices de contaminación son una herramienta para determinar algunos

componentes de la sustentabilidad hídrica, en especial aquellos relacionados con su calidad y

potencial de contaminación. Sin embargo, es necesario generar toda una gama de mecanismos

que permitan identificar todos los aspectos de la sustentabilidad hídrica.

Analizar la sustentabilidad del recurso hídrico permite tener una visión general de cómo

los procesos de gestión están garantizando el abastecimiento del agua para las presentes y

futuras generaciones y, por otro lado, es un marco de análisis que se puede adaptar a diversos

contextos, pero es necesario aplicar un sistema de indicadores, ya que estos permiten

sistematizar y organizar información para mejorar la toma de decisiones, puesto que los

procesos de sustentabilidad son complejos y dinámicos.

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175

Selección del modelo de caudal ecológico ajustado a los

componentes evaluados en los estudios ambientales

del proyecto hidroeléctrico del río Sogamoso

Álvarez Díaz, Jimmy*

Torres Gambasica, Dennys**

Echavarría Pedraza, Mónika****

Chaparro García, Oscar*****

Lemus Portillo, Ciromar******

Resumen

En este artículo se discuten los impactos ambientales del proyecto Hidrosogamoso, que obtuvo

la licencia ambiental, con una concesión de aguas por 50 años para el llenado y operación, así

como un caudal ecológico de 80 m3/s. Sin embargo, la autoridad ambiental no fue precisa en

exigir un método de estimación de este caudal, ya que para la fecha de otorgación de la licencia

no existía una normativa clara. Solo hasta el año 2013 se reglamentó el cálculo del caudal

ambiental para proyectos licenciados, luego de un trabajo iniciado por el Ministerio de

Ambiente en 2008. En este estudio se identificaron las fortalezas y debilidades del proyecto, se

realizó una revisión bibliográfica para comprender los conceptos de caudal ambiental y

ecológico y se compararon los métodos de estimación de los caudales aportados al río

Sogamoso. Se encontró que el componente ambiental y el legal ejercieron mayor presión sobre

el ecosistema fluvial, debido a la disminución del caudal natural del río y el transporte de

* Universidad Manuela Beltrán, Vicerrectoría de Investigaciones, Programa de Ingeniería Ambiental, Bogotá,

Colombia. jimmy.alvarez@docentes.umb.edu.co ** Universidad Manuela Beltrán, Vicerrectoría de Investigaciones, Programa de Ingeniería Ambiental, Bogotá,

Colombia. dennystgambasica@gmail.com **** Universidad Manuela Beltrán, Vicerrectoría de Investigaciones, Programa de Ingeniería Ambiental, Bogotá,

Colombia. monika.echavarria@docentes.umb.edu.co ***** Universidad Manuela Beltrán, Vicerrectoría de Investigaciones, Programa de Ingeniería Ambiental, Bogotá,

Colombia. oscarandreschaparrog@gmail.com ****** Universidad Manuela Beltrán, Vicerrectoría de Investigaciones, Programa de Ingeniería Ambiental, Bogotá,

Colombia. ciromar.lemus@docentes.umb.edu.co

176

sedimentos después del llenado, y por los antecedentes de sanción ante el incumplimiento del

plan de manejo ambiental. Por otro lado, los conceptos de caudal ambiental y ecológico se

incorporaron en la normativa ambiental. El primer concepto es fundamental para determinar la

oferta mientras el segundo es el caudal mínimo para la conservación de los recursos

hidrobiológicos. Los programas informáticos WEAP, IHA y PHABSIM son una interesante

propuesta para determinar el caudal ecológico del proyecto hidroeléctrico.

Palabras clave: caudal ecológico, caudal ambiental, proyecto hidroeléctrico Hidrosogamoso,

modelación fluvial, río Sogamoso, impacto ambiental.

Abstract

Environmental impacts caused by the Hidrosogamoso Project were discussed. The Project was

granted an environmental license, which covers a 50 years water concession for the filling and

operation of the Topocoro dam, during which time should guarantee an environmental flow of

80 m3/s. However, the Colombian environmental authority did not require a precise

environmental flow assessment, because by the date of the license, there was no any clear rules

to implement a suitable assessment method. It was only until 2013, that environmental flow

assessment was regulated after a work initiated by the Environmental Ministry in 2008. This

paper also. Environmental and legal factors exerted pressure on fluvial ecosystem since main

impacts were the natural river flow reduction and the sediment discharges, but also there were

failures to comply with environmental management plan guidelines and license conditions since

many sanctions were imposed. A literature review was made to correctly understand the

environmental flow concepts incorporated into Colombian environmental regulations, while

the first concept is fundamental to determine the water supply for the different uses, the second

one guarantees the conservation of hydro-biological resources. Finally, environmental flow

assessment methods were compared to determinate the best approach that can be applied for

the real downstream dam control flows assessment. Finally, there were found three

environmental flow modeling software: WEAP, IHA y PHABSIM, which constitute an

interesting proposal to determine the ecological flow adjusted to the project conditions.

Keywords: ecological Flow; environmental flow; Sogamoso Hydroelectric Project; river

177

modelling; Sogamoso River; environmental impact.

1. Introducción

La gestión integral del recurso hídrico (GIRH) actúa sobre las causas que hacen incompatibles

el desarrollo económico y social con la protección de los ecosistemas (Pérez, 2004). La política

nacional para la GIRH en Colombia adoptó el marco conceptual desarrollado por el Global

Water Partnership (Cook y Bakker, 2012), mediante la identificación de cuatro aspectos clave:

oferta, demanda, calidad y riesgos. Los anteriores elementos están relacionados con los

primeros cuatro objetivos de la política que se alcanzan con la implementación de seis

instrumentos de gestión: planeación, administración, monitoreo y seguimiento económico y

financiero, participación y manejo de conflictos y normativos (MADS, 2010). En este estudio

se discute la afectación del río Sogamoso aguas abajo del embalse Topocoro y su respectiva

administración teniendo en cuenta la oferta (calidad y cantidad) y el balance hídrico

representado en el caudal ambiental y ecológico.

El Proyecto Hidroeléctrico del Río Sogamoso (Hidrosogamoso) desarrollado por Isagen

S.A., se encuentra ubicado sobre la Cordillera Oriental en el departamento de Santander, lugar

donde se ubica el cañón formado por el río Sogamoso que atraviesa la Serranía de La Paz y

desemboca en el valle aluvial del río Magdalena (Ingetec S.A., 2008). Hidrosogamoso genera

electricidad a partir del aprovechamiento del caudal del río Sogamoso por medio de la

construcción de una presa que formó el embalse Topocoro, la cual tiene una capacidad

aproximada de 4,8 mil millones de metros cúbicos (m3) y un área total de 7 590 hectáreas (ha),

que fue llenado con un caudal natural de 471,5 m3/s en el sitio de presa (Ingetec S.A., 2008).

Fueron muchos los impactos ambientales ocasionados por la construcción del embalse,

particularmente durante y después de la fase de llenado, que se desarrolló entre el 7 de junio y

el 14 de diciembre de 2014 (Isagen, 2014), ya que el caudal aguas abajo no ha garantizado el

funcionamiento básico del río ni el bienestar social y económico de las comunidades de

pescadores artesanales. Sumado a esto, se presentó un impase técnico en el inicio de la fase de

llenado, por fallas en las compuertas, según lo expresado por Isagen S.A. Esta situación redujo

a cero el caudal del río (Redacción Vanguardia.com, 2014); ante lo cual, la Agencia Nacional

178

de Licencias Ambientales (ANLA) inició una investigación ambiental, según el Auto 3186 del

10 de agosto de 2015.

Sin lugar a dudas, los principales impactos ambientales se relacionan con la oferta

hídrica del río Sogamoso aguas abajo del embalse, que ha interrumpido el ciclo natural de los

peces afectando a los pescadores artesanales quienes han visto reducida la pesca (Estrada,

2016). La licencia ambiental (Resolución 476 de 2000) y su posterior actualización (Resolución

1497 de 2009) autorizaron un permiso de concesión de aguas por 50 años, tiempo durante el

cual se debe garantizar en cualquier época del año un caudal ecológico de 80 m3/s. Sin embargo,

la autoridad ambiental no fue precisa en exigir un método apropiado de estimación del caudal

controlado por la presa (ANLA, 2017), que se estimó mediante un método deductivo a partir

del análisis de caudales históricos y estudios multitemporales (Isagen, 2014), sin recurrir a

ninguna metodología de las existentes hoy en día (Díez, 2000; Boodoo et al., 2014; Jayasiri,

Dayawansa y Gunawardena, 2015; Acreman, 2016).

Debido al gran volumen de agua requerido para el llenado del embalse de Topocoro, es

necesario conocer de manera fidedigna el procedimiento de cálculo del caudal ecológico

llevado a cabo en el Estudio de Impacto Ambiental (Ingetec S.A., 2008), de tal forma que se

tenga certeza de la cantidad y calidad de los recursos hídricos necesarios para mantener el

hábitat del río y su entorno en buenas condiciones (Ríos y Vélez, 2004). Ante este panorama,

el objetivo general de este estudio fue la revisión de la estimación del caudal ecológico realizada

en el EIA del proyecto Hidrosogamoso. Para lo cual, se realizó la comparación y selección de

los diferentes modelos de caudal ecológico que puedan ser utilizados en este tipo de proyectos,

de manera que se establezca el mejor modelo que corrobore o mejore el estimativo del caudal

ecológico para las condiciones establecidas al momento de la fase de llenado del embalse.

2. Materiales y métodos

La metodología aplicada fue de tipo descriptiva, la cual conllevó cuatro fases que facilitaron la

selección del modelo de estimación del caudal ajustado a las condiciones ambientales del EIA

del proyecto Hidrosogamoso. En la fase 1 se recopila la información referida a los aspectos

179

normativos de la licencia ambiental otorgada y los factores ambientales del respectivo EIA

(figura 1).

Figura 1. Esquema metodológico del presente estudio.

Fuente. Elaboración propia.

Por otro lado, la fase 2 comprendió el análisis PESTLE de la información, sugerida por la guía

Green Project Management (GPM, 2013), que considera el proyecto Hidrosogamoso en el

contexto de su entorno cultural, económico, legal, político y físico. Para ello, se recopiló la línea

base del EIA, para identificar los aspectos ambientales que hicieron parte de la evaluación de

impactos ambientales, con el ánimo de documentar el panorama de planificación e

implementación del proyecto. Una vez la información fue tabulada, se procedió a calificar los

impactos en una escala cualitativa de cinco niveles (muy positivo, positivo, indiferente,

negativo y muy negativo).

La fase 3 se relacionó con el levantamiento del estado del arte de los conceptos y

modelos utilizados para la estimación de caudales ambientales y ecológicos y su posible

implementación para proyectos hidroeléctricos, para lo cual se hizo uso de las bases de datos

de la Universidad Manuela Beltrán, tales como Scopus y Science Direct, entre otros buscadores

comerciales y académicos, como Google Scholar. Finalmente, en la fase 4 se seleccionaron los

modelos de caudal ambiental que se ajustaron a los requerimientos identificados en el análisis

del entorno del proyecto.

1. Recolección de información

2. Análisis de información: metodología

PESTLE

3. Estado del arte del caudal ecológico

4. Búsqueda y selección del

modelo de caudal ecológico

180

3. Resultados

3.1. Análisis PESTLE

La información para realizar el presente análisis se obtuvo del EIA actualizado por Ingetec S.A.

(2008), En la tabla 1 se presenta la matriz elaborada para el análisis PESTLE, solamente para

los factores que dieron un nivel de incidencia muy negativo o los más relevantes para el

proyecto. Los demás factores con un nivel de incidencia distinto se omitieron del análisis.

Todos los factores del componente ambiental, a excepción de los factores climáticos y

las aguas subterráneas, tienen una afectación muy negativa por el desarrollo del proyecto

hidroeléctrico. Aguas abajo del sitio de presa se presentó afectación en: 1) los regímenes de

caudal en la morfología del río Sogamoso que presenta un tramo recto de 4,5 km, otro trenzado

de 41 km y un último meándrico de 30 km de extensión antes de la desembocadura al río

Magdalena; 2) la descarga de sedimentos al lecho de los tres tramos considerados, que modificó

la granulometría natural del río; 3) las crecientes súbitas que varían según el régimen de

precipitación, que exigen una operación de apertura y cierre de compuertas comprometiendo

los caudales máximos y mínimos del río y 4) mayor aporte de sedimentos y erosión del cauce

del río debido a los cambios abruptos en los flujos del río.

Componente Factor Descripción Fase de

análisis

Nivel de

incidencia

Ambiental

Hidrología

Cuenca del río Sogamoso Im Mn

Morfología del río Sogamoso aguas abajo del sitio de la

presa Cr Mn

Material del lecho del río Sogamoso Cr Mn

Crecientes Cr Mn

Caudales medios Cr Mn

Producción de sedimentos Cr Mn

Biótico Fauna Im Mn

Flora Im Mn

Tecnológico

Vertedero Im, C, Cr Mn

Descarga de fondo Im, C, Cr Mn

Bocatoma Im, C, Cr Mn

Legal Autos

Ocupación de quebradas 7,8,9 y 10 Im, C, Cr Mn

Seguimiento y control de programas PMSB -3 y PMSB -4 Im, C, Cr Mn

Contingencia en el llenado del embalse Im, C, Cr Mn

Medidas sancionatorias Im, C, Cr Mn

Derrame de lodos en la vereda La Pantana Im, C, Cr Mn

181

Captación quebrada La Joya Im, C, Cr Mn

Fase de Análisis: (I) Iniciación; (P) Planificación; (Im) Implementación; (C) Control; (Cr) Cierre.

Nivel de Incidencia: (Mn) Muy negativo; (N) Negativo; (I) Indiferente; (P) Positivo; (Mp) Muy positivo.

Tabla 1. Análisis PESTLE del entorno del proyecto hidroeléctrico del río Sogamoso

Fuente. Elaboración propia.

Se considera que la geología es un factor muy negativo para el proyecto hidroeléctrico, puesto

que este transcurre por distintas formaciones geológicas que aportan sedimentos según cambien

los caudales del río, aumentado por la actividad sísmica de la zona. En cuanto a la fauna y flora

de la región, el proyecto afectó principalmente las especies que se encuentran bajo alguna

categoría de amenaza (UICN, 2001), como la planta endémica Zamia encephalartoides

(Zamiaceae) y otras como Licania parvifructa (Chrysobalanaceae), Gustavia augusta

(Lecytidaceae) y Rourea neglecta (Connaraceae); las aves Tinamus major (Tinamidae),

Trogon viridis (Trogonidae), Glaucis hirsutus y Amazilia amabilis (Trochilidae),

Odontophorus atrifrons (Odontophoridae) y Chauna chavaria (Anhimidae).

Los municipios rivereños aguas abajo del proyecto hidroeléctrico son: Barrancabermeja,

Puerto Wilches y Sabana de Torres (Ingetec S.A., 2008), cuyas actividades económicas

principales son la pesca y la agricultura. La principal preocupación de los pescadores

artesanales es la disminución de peces que se ha producido con el tiempo, problema generado

por los cambios provocados por el proyecto hidroeléctrico en relación con la disminución del

caudal aguas abajo o la interrupción total del mismo durante la fase de llenado del embalse, y

el control del caudal por el cierre y apertura de la presa que interrumpe el ciclo natural de

reproducción de los peces y provoca mayor erosión de las riveras por crecientes abruptas

(Estrada, 2016).

Los antecedentes normativos del proyecto hidroeléctrico han mostrado que la licencia

ambiental otorgada fue revisada y aprobada con requerimientos más exigentes por parte de la

autoridad ambiental. Sin embargo, no fue suficiente para impedir que los impactos ambientales

disminuyeran o fueran mitigados adecuadamente, dada la promulgación de varios Autos de

sancionamiento ambiental por el incumplimiento del manejo ambiental aprobado. Los

antecedentes normativos del proyecto Hidrosogamoso (tabla 2) muestran los incumplimientos,

182

permisos o contingencias no informados oportunamente durante la construcción de la

megaobra, el llenado del embalse y la puesta en marcha de la central hidroeléctrica.

Factor Descripción del factor en el entorno del proyecto

Resolución 476 de 2000 Licencia ambiental

Resolución 898 de 2002 Amplía plazos y definición de actualización del EIA. Modificación de Artículos 5 y 20:

Plazos de ejecución de obras y actividades de manejo ambiental

Resolución 1497 de 2009 Actualización del Estudio de Impacto Ambiental

Resolución 1497 de 2009 Modificación de la licencia ambiental en el marco de la EIA

Resolución 2329 de 2009 Respuesta al recurso de la Resolución 1497, monitoreo según PMSB - 3

Resolución 2649 de 2010 Modificación de permisos de obra

Resolución 970de 2011 Modificación de la licencia ambiental: permisos para uso, aprovechamiento y afectación

de recursos naturales y construcción de vías sustitutas

Auto 1368 de 2010 (Sancionatorio) Ocupación de quebradas 7, 8, 9 y 10: Construcción de obras hidráulicas en vía de

acceso al depósito 1 sin modificar la licencia ambiental

Auto 3928 de 2011 Incluir monitoreo de zonas inestables en los ICA

Auto 3179 de 2011 Apertura de una investigación ambiental

Auto 2824 de 2014 (seguimiento) Seguimiento y control de llenado. Inicio del llenado el 5/06/2014

Auto 2824 de 2014 (seguimiento)

Auto 3186 de 2015 (Sancionatorio:

Apertura de investigación)

Programas PMSB -3: Monitoreo fisicoquímico e hidrobiológico del agua del río

Sogamoso, embalse y ciénaga El Llanito

Programa PMSB - 4: seguimiento y monitoreo a manejos para la protección del recurso

íctico y pesquero del río Sogamoso aguas abajo del sitio de la presa

Contingencia del 08/06/2014: Disminución del caudal (Q) del río Sogamoso desde las

2:00 a. m. hasta las 5:00 p. m. - Niveles más bajos entre las 12 m y las 4 p. m.

Resolución 1373 de 2015

(Sancionatorio: Medida Preventiva) Suspensión de actividades

Auto 4643 de 2015 (Sancionatorio) Apertura de indagación preliminar

Auto 2714 de 2016 (Formula Cargos) Derrame de lodos en la vereda La Pantana (Betulia) 19/09/2011

Auto 2714 de 2016 (Formula Cargos) Captación quebrada la Joya

Tabla 2. Antecedentes del cumplimiento de la licencia ambiental del proyecto hidroeléctrico Hidrosogamoso

Fuente. Elaboración propia con base en las normas.

3.2. Definición de caudal ambiental y ecológico

Internacionalmente los términos precedentes al caudal ambiental y ecológico fueron el caudal

mínimo y el caudal interno necesario que dejaron de utilizarse, ya que no explicaban

adecuadamente la dinámica y el funcionamiento ecológico de un río (Aguilera y Pouilly, 2012).

La acogida posterior de los términos de caudal ambiental y ecológico se debe al trabajo

realizado por Poff et al. (1997), quienes relacionaron ambos conceptos con el paradigma de los

flujos naturales, cuyo principal supuesto fue que la gestión del caudal debe evidenciar los

183

regímenes naturales esenciales para el mantenimiento de la calidad ecosistémica del río. El

régimen de caudales de un río se evalúa a través de cinco componentes: duración, frecuencia,

magnitud, predictibilidad y periodicidad (Aguilera y Pouilly, 2012), así que cualquier alteración

de alguno de estos componentes incide directa o indirectamente en la integridad ecológica de

la corriente hídrica (Poff et al., 1997).

La definición de caudal ambiental y ecológico está bien sustentada por Aguilera y

Pouilly (2012), cuando establecen que ambos conceptos se definen por la cantidad y calidad del

agua para conservar el funcionamiento ecológico y la biodiversidad del ecosistema acuático.

Ambos conceptos conllevan la gestión del recurso hídrico, puesto que se utilizan para planificar

el uso adecuado del caudal natural de un río sin alterar su dinámica y funcionamiento natural.

Así que pueden ser tratados de forma sinónima o complementaria, aunque resulta más

comprensible si se considera al caudal ecológico como una parte del caudal ambiental (Aguilera

y Pouilly, 2012). Por tanto, el caudal ambiental representa el volumen de agua que será

administrado por la autoridad ambiental para los diferentes usos a realizarse en el río,

garantizando al mismo tiempo la necesidad hídrica de los ecosistemas y los usos concesionados

(Palacios y Chamorro, 2013).

En Colombia, los conceptos de caudal ambiental y ecológico han estado implícitos en

la normativa ambiental colombiana desde la promulgación de la Ley 99 de 1993, aunque se

requiere que el Sistema Nacional Ambiental (SINA) coordine sus funciones para gestionar

integralmente los recursos hídricos (Carvajal, 2010). La línea de tiempo de la tabla 3 muestra

la introducción de ambos conceptos en la normativa colombiana, desde la postulación del

aseguramiento de la oferta hídrica total y disponible de una corriente en el Estudio Nacional del

Agua-ENA (Ideam, 2001), adoptada por la Resolución 865 de 2004 y retomada nuevamente en

los ENA del 2010 y 2014, que incorporaron el cálculo de dos índices hidrológicos (índice de

aridez-IA e índice de retención de regulación hídrica-IRH) para obtener el caudal mínimo

histórico. Siguiendo la tendencia internacional, empezó a tomar fuerza la incorporación de

ambos conceptos desde el convenio elaborado entre el Ministerio de Ambiente, Vivienda y

Desarrollo Territorial (MAVDT) y la Universidad Nacional para proponer una metodología de

caudal ambiental para proyectos licenciados (MAVDT, 2008), el cual culminó con la adopción

184

de una aproximación metodológica para la estimación y evaluación del caudal ambiental en

proyectos que requieren licencia ambiental (ANLA, 2013).

Resolución 865 de

20041.

Política Nacional

para la Gestión

Integral del

Recurso Hídrico

(PNGIRH)

(2010).

Decreto 3930 de

20102.

Propuesta para

determinar los

caudales

ambientales en

proyectos

licenciados

(2008).

Estudio

Nacional del

Agua (2000,

2010, 2014).

Metodología para la

estimación y

evaluación del caudal

ambiental en

proyectos que

requieren licencia

ambiental (2013).

Planes de

ordenamiento

del recurso

hídrico (2014).

Sentencia N° 25000-

23-27-000-2001-

90479-01(AP) de

2014 Consejo de

Estado4.

Resolución 330 de

20173.

1. Resolución 865 de 2004: “Por la cual se adopta la metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas

superficiales a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otras disposiciones”.

2. Decreto 3930 de 2010: “Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9 de 1979, así como el

Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-Ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos

líquidos y se dictan otras disposiciones”.

3. Resolución 330 de 2017: “Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS)”.

4. Sentencia N° 25000-23-27-000-2001-90479-01(AP) de Consejo de Estado - Sala Plena Contenciosa

Administrativa - Sección Primera, de 28 de Marzo de 2014.

Tabla 3. Línea de tiempo de la incorporación del caudal ambiental y ecológico en la normativa ambiental colombiana

Fuente. Elaboración propia con base en las normas.

El concepto de caudal ecológico se incorporó en la Política Nacional para la Gestión Integral

del Recurso Hídrico (MAVDT, 2010) y en la Resolución 865 de 2004, las cuales lo definen

como el caudal mínimo histórico propuesto en el ENA del 2000 (Ideam, 2001), que se obtiene

a partir de curvas de duración de caudales medios diarios. Para la Resolución 865 de 2004 el

caudal ecológico es “el 25 % del caudal medio multianual más bajo de la corriente en estudio”

y el caudal ambiental “el caudal 85 % o 75 % de la curva de duración, dependiendo del valor

del IRH”. De esta forma, se infiere que el concepto de caudal ecológico se define a partir de la

185

determinación de los usos y la identificación de los conflictos que permiten la reglamentación

del agua a través de la distribución y la asignación del caudal disponible. Mientras que el caudal

ambiental se relaciona con la estimación de la oferta hídrica total y disponible que se obtiene

teniendo en cuenta la información climática.

El desarrollo de ambos conceptos ha encontrado su aplicación en la modelación del

recurso hídrico, como una herramienta para su ordenación (MADS, 2014). Durante este

ordenamiento, la fase del diagnóstico utiliza el caudal ambiental para la estimación de la oferta

hídrica disponible y total, según las metodologías disponibles, para la determinación del estado

ecológico, los indicadores de calidad y el régimen hidrológico de la corriente (IDEAM, 2015).

De esta forma, el caudal ambiental es fundamental para determinar la oferta que se sustrae para

los diferentes usos autorizados o concesionados sin alterar la necesidad hídrica de los

ecosistemas y usos ecológicos aguas abajo de la corriente hídrica (Palacios y Chamorro, 2013).

Mientras que el caudal ecológico es el caudal mínimo que deben mantener las corrientes

hídricas para garantizar la conservación de los recursos hidrobiológicos y los ecosistemas

asociados (ANLA, 2013).

3.3. Estimación del caudal ambiental y ecológico

La ANLA (2013) desarrolló una metodología para la estimación y evaluación del caudal

ambiental en proyectos que requieren licenciamiento ambiental (tabla 3), la cual recomienda su

aplicación únicamente para la gestión de las fuentes hídricas superficiales, luego que se ha

autorizado la concesión de agua, especialmente para el trasvase necesario para la generación de

energía (ANLA, 2013). Esta metodología surgió de un convenio desarrollado en 2008 por la

Universidad Nacional, que revisó los métodos existentes hasta la fecha y concluyó que ninguno

de ellos podría aplicarse a las particularidades del contexto nacional, según ciertas

consideraciones normativas, metodológicas y conceptuales (Pinilla et al., 2014). En este

sentido, actualmente no existe una metodología única ni ajustada a las características

hidroclimatológicas del país, incluida la metodología del ANLA (2013), por lo que se

recomienda la verificación de la metodología a utilizarse antes de su aplicación teniendo en

cuenta las condiciones locales prevalecientes, de forma que se gestione debidamente el recurso

hídrico (Carvajal, 2010; Pantoja, 2017).

186

Las metodologías existentes se pueden clasificar según los datos requeridos y la

información derivada, las cuales presentan ventajas y desventajas (Acreman, 2016). Estas

metodologías van desde aquellas que requieren información hidrológica destinada a conservar

el caudal indispensable para la pesca comercial o artesanal, hasta otras que exigen datos más

holísticos o integradores entre los aspectos ecosistémicos, hidrobiológicos y socioeconómicos

(Tharme, 2003).

La metodología hidrológica o de caudales históricos es la más sencilla y utilizada a

nivel mundial, la cual analiza las características del régimen hidrológico natural de una corriente

hídrica a partir de registros históricos, con el fin de calcular el caudal mínimo indispensable

para mantener la integridad del sistema fluvial (Parra y Carvajal, 2012). En Colombia, este

método fue adoptado por el Ideam (2001) y el índice de escasez para aguas superficiales

adoptado mediante la Resolución 865 del 2004 pertenece a esta categoría. Este índice estima el

caudal ecológico (Qe) o el caudal mínimo después de algún tipo de captación autorizada, los

cuales se obtienen a partir de la curva de duración de caudales medios diarios que debe

permanecer en la corriente durante el 75 % del tiempo (Castro, Carvajal y Durango, 2006). La

curva de duración de caudales se construye relacionando los rangos de caudales y el porcentaje

de tiempo en que cada uno de los rangos es igualado o excedido (Pantoja, 2017). El Ideam

(2001) y la Resolución 865 de 2004 definen el caudal promedio multianual, relacionado con el

concepto de caudales medios diarios, como aquel que permanece el 97,5 % del tiempo (entre 5

y 10 años) y un periodo de recurrencia de 2,33 años.

Algunos de los métodos hidrológicos relevantes a nivel mundial son el método de

Tennant o Montana, que estima el porcentaje del caudal promedio necesario para mantener las

propiedades biológicas de una corriente hídrica, cuya desventaja radica en que solo puede ser

utilizado en aquellas corrientes que no están controladas por embalses u otras modificaciones

artificiales de su cauce (Pantoja, 2017). Sin embargo, se encuentran algunas derivaciones de

este método basados en las curvas de duración de caudales (CDC), que se pueden adaptar a

cauces modificados (Jayasiri et al., 2015). Otros métodos conocidos, como el 7Q10 calculan el

caudal mínimo promedio con duración de 7 días y un periodo de retorno de 10 años (Pantoja,

187

2017). Por último, se presentan los métodos RVA (por sus siglas en inglés) que muestran los

rangos de variabilidad del régimen de caudales que mantienen la integridad del río,

especialmente sometidos a presión por represamiento de su cauce (Parra y Carvajal, 2012).

La metodología hidráulica se recomienda cuando no se cuenta con registros históricos

de los caudales (Jayasiri et al., 2015). Los diferentes métodos pertenecientes a esta categoría

establecen diferentes secciones transversales en una corriente hídrica, dependiendo de las

variaciones observadas, para medir diferentes parámetros hidráulicos, como la velocidad,

profundidad y superficie cubierta por la lámina de agua (Parra y Carvajal, 2012). El método

más extendido se conoce como el perímetro mojado, que relaciona esta variable hidráulica

(perímetro de contacto entre el flujo de la corriente y su cauce) con diferentes caudales (Diez y

Ruiz, 2007). Al construir la curva de esta relación se establece el hábitat óptimo para las

especies hidrobiológicas en su punto de inflexión, el cual corresponde a la estabilización del

perímetro a partir de un determinado volumen de descarga (Pantoja, 2017). Existe una

derivación de este método conocido como transectos múltiples que no es más que evaluar la

relación entre el perímetro mojado y varios caudales, velocidades, sustratos y coberturas.

La metodología hidrobiológica, de amplio uso internacionalmente, también es conocida

como de simulación del hábitat. Esta metodología se relaciona con la metodología hidráulica

al basarse en el estudio del caudal y otras variables hidráulicas, aparte de analizar la idoneidad

del hábitat físico disponible para las especies hidrobiológicas a diferentes condiciones del

caudal (Jayasiri et al., 2015). El estudio del hábitat requiere conocer el comportamiento de

varias especies ícticas en diferentes condiciones de la corriente hídrica analizada, con el

propósito de obtener las curvas de idoneidad o de preferencia del hábitat que articulan todas las

variables utilizadas para estimar el caudal ambiental. El método IFIM (Instream Flow

Incremental Methodology) pertenece a esta categoría, el cual es la base del programa

PHABSIM (Physical Habitat Simulation System) que a su vez es el más utilizado en la

actualidad (Waddle, 2001). Este programa fue creado por el Servicio Geológico de los Estados

Unidos (USGS) para describir los cambios de flujo dependientes de los componentes físicos

del cauce y los traduce en un estimado de la calidad y la cantidad de microhábitat para los

organismos acuáticos. El modelo PHABSIM simula físicamente el hábitat en distintas

188

situaciones hidráulicas teniendo en cuenta la presencia de la especie íctica en la simulación, a

fin de encontrar los efectos hidráulicos y de hábitat sobre las poblaciones acuáticas.

Por último, se cuenta con la metodología holística cuyo reciente desarrollo incluye la

información examinada en las tres metodologías anteriores: hidrología, hidráulica e idoneidad

del hábitat, más un componente socioeconómico que permite la determinación del caudal

ambiental y sus presiones desde una aproximación holística e integral (Pantoja, 2017). La

metodología holística surgió de los principios consagrados en la Declaración de Brisbane

(2007) que incorpora en la definición de caudal ambiental elementos como cantidad, régimen

y calidad del flujo; sostenimiento del ecosistema acuático y la subsistencia y bienestar de las

comunidades de pescadores artesanales. En cuanto a los métodos holísticos, destaca la

metodología para la estimación del caudal ambiental en proyectos licenciados del MAVDT en

convenio con la Universidad Nacional (MAVDT, 2008) y adoptado por la ANLA (2013).

Jayasiri et al. (2015) realizaron una comparación entre las diferentes metodologías,

donde encontraron que las metodologías hidrológicas e hidráulicas son las más sencillas,

rápidas, fáciles y económicas en su implementación, pero a la vez resaltan que son las menos

confiables en sus resultados, puesto que no asumen ningún criterio biológico ni son flexibles

para evaluar la variación temporal del ecosistema. Los métodos hidrológicos se han aplicado

en varias regiones a nivel mundial, los cuales están incorporados grandemente en la normativa

nacional y junto con los métodos hidráulicos, desde una aproximación holística, ya han

producido una metodología que se utiliza para ciertos campos de actuación en Colombia

(MAVDT, 2008; ANLA, 2013). Si se comparan las tres metodologías: hidrológica, hidráulica

e hidrobiológica, esta última resulta más confiable desde una aproximación holística, ya que

permite una mirada más completa del funcionamiento ecológico de la corriente hídrica

analizada, mientras que toma en cuenta las características idóneas del hábitat para el

sostenimiento de las especies ícticas consideradas. No obstante, los métodos holísticos

requieren mayores recursos económicos para la medición de todas las variables comentadas en

distintas épocas del año.

189

Los programas informáticos que dominan el mercado actual de la modelación del caudal

ambiental son: 1)HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center´s River Analysis System),

utilizado para la modelación hidráulica del flujo en cauces naturales y modificados (Brunner,

2002); 2)HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center's Hydrologic Modeling System),

desarrollado para modelar eventos hidrológicos de fina escala, lo cual permite revelar la

respuesta de una cuenca a eventos individuales de precipitación (Chu y Steinman, 2009) a través

del cálculo de hietogramas de diseño, pérdidas por infiltración, flujo base y conversión de

escorrentía directa; 3)WEAP (Water Evaluation and Planning), permite la planificación y

suministro del recurso hídrico en diferentes escalas, a través de la construcción de diferentes

escenarios que contemplan cambios en los suministros y demanda de aguas y los efectos de

diferentes estrategias de manejo implementados (Höllermann et al., 2010); 4) IHA (Indicators

of Hydrologic Alteration), provee información para comprender el impacto de algunas

actividades humanas en el régimen hidrológico de una cuenca (Mathews y Richter, 2007; TNC,

2011) y 5) PHABSIM (Physical Habitat Simulation System), que relaciona los cambios del

flujo y los componentes físicos del cauce para estimar la calidad y cantidad de hábitats

adecuados para las poblaciones ícticas consideradas (Parasiewicz y Dunbar, 2001).

4. Discusión y conclusiones

De acuerdo al análisis PESTLE, se evidencia que los componentes ambiental y legal del

proyecto Hidrosogamoso fueron los que mayor presión ejercieron sobre el ecosistema fluvial

aguas abajo del río Sogamoso. Los eventos acontecidos, como la falta de una metodología

establecida para el cálculo del caudal ambiental y ecológico, trajeron consigo consecuencias

como los graves impactos ambientales sucedidos al inicio del llenado del embalse del Topocoro,

que conllevó durante una semana el nulo caudal del río, que afectó a todos los pescadores

artesanales desde el sitio de presa hasta la desembocadura al río Magdalena. Este evento junto

con los bajos niveles del caudal ambiental observados posteriormente al llenado del embalse,

no fueron los esperados según los establecidos en el EIA y que fueron aprobados por la ANLA

mediante la Resolución 476 del 2000.

Por otra parte, se puede observar que las mayores afectaciones sobre el río Sogamoso

se presentan durante las operaciones de implementación, control y cierre (tomando como el

190

cierre el inicio de la operación), según los factores ambientales descritos en la tabla 1, de los

cuales los de mayor alteración correspondieron a la hidrología, clima y biótico, como resultado

del cambio de los regímenes naturales del caudal. Adicionalmente, se presenta que el factor

tecnológico, correspondiente a la bocatoma, el embalse, el vertedero y la descarga de fondo,

fueron los que ocasionaron los cambios de estos regímenes. Otras alteraciones, como la

disminución del caudal natural del río y el transporte de sedimentos fueron resultado de la

presión ejercida durante la fase de operación del proyecto. Finalmente, el factor legal atestiguó

las múltiples ocasiones en que la implementación y puesta en marcha del proyecto afectaron

los recursos naturales de la región y la calidad de vida de los habitantes asentados en el área de

influencia aguas abajo del proyecto, ya que eventos sucedidos como el derrame de lodos,

ocupación de quebradas y contingencias durante el llenado del embalse, así como las

correcciones en las medidas de manejo ambiental, señalan un desinterés hacia la conservación

y protección de las áreas forestales y los recursos hidrobiológicos de la región.

En cuanto a la selección del modelo para determinar el caudal ambiental y ecológico, se

analizaron cinco programas comerciales disponibles teniendo en cuenta la información

suministrada por la ANLA, en referencia al modelo que pudo haber sido utilizado por el

Proyecto Hidroeléctrico para realizar el mismo. Sin embargo, el proyecto utilizó una

aproximación hidrológica, pero sin recurrir a un método en específico por lo que el cálculo

estimado para el proyecto pudo haber sido subestimado. Los caudales estimados aguas abajo

luego del llenado del embalse, se mantuvieron en un rango entre 62,4 y 100 m3/s, según los

criterios y detalles que se encuentran consignados en los volúmenes 1 y 2 del respectivo EIA

del proyecto (Ingetec S. A., 2008).

Las limitaciones del modelo HEC-RAS para las características del ecosistema fluvial del

río Sogamoso aguas abajo del embalse Topocoro, se asocian con la pendiente del área de

estudio, la altura de la lámina de agua en secciones transversales del río y las condiciones

geométricas consideradas por el funcionario encargado del modelamiento. Por otra parte, el

modelo HEC-HMS se adecúa a flujos controlados por embalses, permite el cálculo de drenajes

pluviales y analiza el impacto ambiental asociado a los cambios en el uso del suelo a nivel rural

o urbano. Otro modelo de gran aceptación y con buenas opciones para el cálculo adecuado del

191

caudal ambiental en las condiciones ambientales del proyecto hidroeléctrico, corresponde al

modelo WEAP que permite el modelamiento de cuencas hidrográficas en varios escenarios

simulados, teniendo en cuenta variables climáticas, actividades económicas, demanda y

abastecimiento de agua según requerimientos humanos y ecológicos analizados. Cabe destacar

que este modelo representa una propuesta interesante en cuanto a la gestión del recurso hídrico,

ya que incorpora herramientas que permiten abordar la escasez del agua bajo la influencia del

cambio climático (Flores, Escobar y Purkey, 2012).

Por su parte, el modelo IHA es el único que presenta un análisis por separado para el

caudal ecológico, lo que constituye una de sus principales ventajas. Además, permite conocer

el efecto de los parámetros hidrológicos sobre el ecosistema en estudio. Sin embargo, presenta

fallas en cuanto a la cobertura automática de datos vacíos y complicaciones con los cálculos en

el análisis del rango de variabilidad (RVA) (TNC, 2011). Cabe destacar que este modelo se

incluye en la metodología para la estimación y evaluación del caudal ambiental en proyectos

que requieren licencia ambiental (ANLA, 2013), cuya aplicabilidad se confiere a proyectos que

solicitan un permiso de captación de fuentes superficiales, entre ellos la formación de embalses.

Finamente, se encuentra el modelo PHABSIM, el cual ha sido utilizado ampliamente para la

determinación del caudal ecológico. Su mayor ventaja radica en relacionar el estudio hidráulico

con las características idóneas del hábitat para los diferentes estadios vitales de las especies

ícticas en consideración.

Si bien los métodos HEC-RAS y HEC-HMS, constituyen un importante acercamiento a

la información hidrológica y son programas libres, la información conferida en estos no toma

en cuenta el referente ecosistémico y solo apuntan a la obtención de caudales máximos y

mínimos, los cuales por sí solos no garantizan la supervivencia de la diversidad biológica que

depende de las condiciones óptimas del cuerpo de agua a intervenir. De este modo, es

importante hacer énfasis en el enfoque biológico que tienen los demás programas analizados.

El programa WEAP, por su parte, incluye una interesante propuesta de gestión del recurso

hídrico integrando diversas actividades y características morfológicas del área de estudio y sus

relaciones ecosistémicas, al igual que los programas IHA y PHABSIM. Este último programa,

se integra con otros sistemas computacionales de soporte que permiten el modelamiento del

192

hábitat hidráulico e idóneo según sea la especie íctica en consideración. Por consiguiente, estos

tres últimos programas corresponden a una interesante propuesta para determinar el caudal

ecológico en las condiciones establecidas para el proyecto hidroeléctrico analizado.

Referencias

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Reviews: Water, 3(5), 622-628. doi: 10.1002/wat2.1160

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