UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL

ESCUELA UNIVERSITARIA DE POSGRADO

TESIS

“APLICACIÓN DE LA BIORREMEDIACIÓN CON COMUNIDAD

BIOLÓGICA DE MUSGOS NATIVOS EN LA RECUPERACIÓN DE LA

CALIDAD DEL AGUA IMPACTADA CON DRENAJE ÁCIDO DE ROCA

(DAR) EN LA SUBCUENCA DE PACHACOTO, RECUAY- ANCASH

2015”

PRESENTADO POR:

EDELL DORIZA ALIAGA ZEGARRA

PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE:

DOCTORA EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO

SOSTENIBLE

LIMA- PERÚ

2017

ii

Dedicatoria

A Dios, a la Naturaleza y

a mis hijos: Edson y

Nadia.

iii

AGRADECIMIENTOS

- A Dios, quien puso a mi lado a todas las personas, amigos y

familiares que de una u otra manera colaboraron para hacer posible

esta investigación.

- A la Universidad Nacional “Santiago Antúnez de Mayolo”, por

brindarme las facilidades para realizar este doctorado.

- Al Laboratorio de Calidad Ambiental de la Universidad Nacional

Santiago Antúnez de Mayolo por el apoyo brindado con los equipos

para realizar los monitoreos.

- Al SERNANP-PNH-MINAM, en la representación del jefe del Parque

Nacional Huascarán, Ing. Ricardo Jesús Gómez López, sin su

permiso no hubiera sido posible la realización de esta investigación.

- Al Dr. Julio Palomino Cadenas por su asesoramiento y dedicación en

todos los trabajos de campo y demás.

- A mi esposo el Dr. Edson Yupanqui Torres y a la Srta. Bach. Érica

Luna Solano quienes colaboraron en los controles y monitoreos

- Al Ing. Martín Salvador por su colaboración desinteresada.

iv

RESUMEN

El presente trabajo de investigación lleva por título APLICACIÓN DE LA

BIORREMEDIACIÓN CON COMUNIDAD BIOLÓGICA DE MUSGOS

NATIVOS EN LA RECUPERACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

IMPACTADA CON DRENAJE ÁCIDO DE ROCA (DAR) EN LA

SUBCUENCA DE PACHACOTO, RECUAY- ANCASH 2015. Se realizó la

biorremediación del agua impactada con drenaje ácido de roca en la sub

cuenca de Pachacoto utilizando dos tipos de musgos nativos: A

(Anomobryum Prostratum (Múll. Hal) Besch) y B (Clasmatocolea

vermicularis (Lehm.) Grolle), se instaló un humedal piloto usando como

sustrato grava y arena de piedra caliza para asegurar el aumento del pH,

además guano de ovino y lodo como aportantes de nutrientes, luego de la

instalación se controló por cuatro meses la adaptación de los musgos en

el humedal lográndose una cobertura del 100 %, luego se empezó a

monitorear el agua de entrada y salida cada dos meses por tres veces, los

sólidos sedimentables se midieron en el segundo y tercer monitoreo,

mientras que el sedimento formado en el humedal en el tercer monitoreo.

La biorremediación con comunidad biológica de musgos nativos

Anomobryum Prostratum (Múll. Hal) Besch y Clasmatocolea vermicularis

(Lehm.) Grolle, mejora la calidad del agua impactada con Drenaje Ácido

de Roca en cuanto a su contenido de metales pesados, advirtiéndose en

las bajas concentraciones de metales pesados disueltos en el agua a la

salida del tratamiento en el tercer monitoreo, en algunos casos estos

valores están por debajo del ECA establecido para aguas categoría 3: Al

(4,664 mg/L); As (< 0,006 mg/L); Cd (< 0,001 mg/L); Cu (0,004 mg/L); Ni

(0,0642 mg/L); Pb (< 0,02 mg/L) y Zn (0,1187 mg/L).

PALABRAS CLAVES: Biorremediación, drenaje ácido de roca, Musgos

Nativos.

v

ABSTRACT

This research paper entitled Bioremediation APPLICATION OF

BIOLOGICAL COMMUNITY OF NATIVE MOSS IN RECOVERY WATER

QUALITY WITH IMPACTED ACID ROCK DRAINAGE (ARD) IN THE SUB

WATERSHED PACHACOTO, RECUAY- ANCASH 2015. Bioremediation

was conducted the impacted with acid rock drainage in the sub basin

Pachacoto water using two types of native mosses: a (. Anomobryum

prostratum (mull Hal) Besch) and B (. Clasmatocolea vermicularis (Lehm)

Grolle), a pilot wetland was installed using as gravel substrate and

limestone sand to ensure increased pH, as well guano sheep and mud as

contributors of nutrients, after installation was monitored for four months

adaptation of mosses in the wetland achieving a 100% coverage, then

began monitoring the water in and out every two months for three times,

settleable solids were measured in the second and third monitoring, while

the sediment formed in the wetland in the third monitoring. Bioremediation

with biological community of native mosses Anomobryum prostratum

(Müll. Hal) Besch and Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle,

improves the quality of impacted water Acid Rock Drainage in their content

of heavy metals, being noticed at low concentrations heavy metals

dissolved in the water leaving the treatment in the third monitoring, in

some cases these values are below the ECA waters established for

category 3: Al (4.664 mg / L); As (<0.006 mg / L); Cd (<0.001 mg / L); Cu

(0.004 mg / L); Ni (0.0642 mg / L); Pb (<0.02 mg / L) and Zn (0.1187 mg /

L).

KEYWORDS: Bioremediation, acid rock drainage, Native Mosses.

vi

ÍNDICE

CARÁTULA

I

DEDICATORIA II

AGRADECIMIENTO III

RESUMEN Vi

ABSTRACT V

INDICE VI

INTRODUCCIÓN XII

CAPÌTULO I

EL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. ANTECEDENTES DE INVESTIGACIÓN 16

1.1.1 Antecedentes nacionales 16

1.1.2 Antecedentes internacionales 19

1.2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 25

1.2.1. Problema general 33

1.2.2. Problemas específicos 33

1.3. OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN 34

1.3.1. Objetivo general 34

1.3.2. Objetivos específicos 34

vii

1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 35

1.4.1 Justificación teórica 35

1.4.2 Justificación práctica 36

1.4.3 Justificación Metodológica 37

1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES 37

1.5.1 Alcances 37

1.5.2 Limitaciones 38

CAPÍTULO II

MARCO FILOSÓFICO

2.1 JÓNICOS 39

2.2 CORRIENTES FILOSÓFICAS 40

2.2.1 El Naturalismo 40

2.2.2 El Existencialismo 41

2.3 Pensamiento y ciencia de la modernidad 42

2.3.1 El Pensamiento Complejo 42

2.3.2 Cuidado del Medio Ambiente desde el punto de

vista Filosófico

43

2.3.3 La educación ambiental como una filosofía de vida 45

2.3.4 La educación ambiental como un proceso ético 45

viii

CAPÍTULO III

MARCO TEORICO

3.1. EL AGUA 47

3.1.1 Propiedades físicas y de agregación del agua 50

3.1.2 Metales 53

3.2 MUSGOS 60

3.2.1 Definición de musgo 60

3.2.2 Clases de Bryophytas 60

3.2.3 Características más importantes de los musgos 61

3.3. RETIRO DE CONTAMINANTES CON HUMEDALES 63

3.3.1. Retiro de metales 63

3.3.2. Reducción de sulfato 65

3.3.3 Precipitación de hidróxidos férricos y de

manganeso

66

3.4. PRECIPITACIÓN DE LOS METALES PESADOS 68

3.5 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS 68

3.5 HIPÓTESIS 75

3.5.1 Hipótesis General 75

3.5.2 Hipótesis Específicas 76

3.6 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES 76

3.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES 77

ix

CAPÍTULO IV

MÉTODOLOGÍA

4.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN 78

4.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 78

4.3. POBLACIÓN Y MUESTRA 80

4.4.1. Población 80

4.4.2. Muestra 80

4.4.3 Unidad de análisis 80

4.4. TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE

DATOS

82

4.4.1 Técnica 82

4.4.2 Instrumentos 82

4.5. TÉCNICAS ESTADÍSTICAS DE ANALISIS Y

PROCESAMIENTOS DE DATOS

82

CAPÍTULO V

RESULTADOS

5.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL LUGAR DE ESTUDIO 83

5.2 DESCRIPCIÓN DE LAS TAREAS PREVIAS REALIZADAS

ANTES DEL EXPERIMENTO

87

5.2.1 Identificación taxonómica de los musgos A y B 87

5.2.2. Visita previa 88

x

5.2.3 Acopio y preparación de insumos 90

5.2.4 Transporte de insumos y materiales 93

5.3 ETAPA DE INSTALACIÓN- EXPERIMENTO 94

5.3.1 Instalación del Humedal Piloto 94

5.3.2 Determinación del contenido inicial de metales

pesados en los musgos

99

5.3.3 Observación y seguimiento de estabilización del

humedal

100

5.4 ETAPA DE EVALUACIÓN Y MONITOREO DE LA

EFICIENCIA DEL HUMEDAL

108

5.4.1 Primer monitoreo de agua y musgos (O4) 108

5.4.2 Segundo monitoreo de agua, musgos y agua con

sólidos sedimentables sobre los musgos ( O5 )

115

5.4.3 Tercer monitoreo de agua, musgos, sedimentos y

agua con sólidos sedimentables sobre los musgos ( O6

)

119

5.5 CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS 127

5.5.1 Hipótesis General 127

5.5.2 Hipótesis Específicas 129

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

137

CONCLUSIONES 143

RECOMENDACIONES 146

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 148

xi

ANEXOS

1. Matriz de Consistencia

2. Informe de los análisis del Instituto de Corrosión y

Protección, de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

3. Constancias de identificación taxonómica

xii

INTRODUCCIÓN

Una consecuencia directa del calentamiento global o cambio climático es

el fenómeno de desglaciación que se observa en todas las cadenas

montañosas de glaciares del mundo entero, nuestro país no es ajeno a

éste fenómeno global, la desglaciación cada día va en aumento y vemos

que los glaciares y nevados disminuyen de espesor y retroceden

aceleradamente, así lo afirmó Marco Zapata director de la Unidad de

Glaciología del Instituto Nacional de Recursos Naturales INRENA en una

entrevista realizada por el Diario Perú 21 el 09 de Abril de 2007, dijo que

en el estudio realizado por esa unidad se ha determinado que Pastoruri

ha perdido una cueva de 40 metros entre 1995 a 2006 en porcentaje ha

perdido el 40 % de su capa de hielo, y puede desaparecer en 10 a 15

años. Marco Zapata también afirmó que la superficie glaciar del nevado

en 1995 era de 1,8 km2, pero en el 2001 ya había perdido medio kilómetro

y el año pasado sólo tenía 1,21 km2. Perú21 ( 2007).

Antes que se advierta lo serio de la desglaciación el nevado Pastoruri era

un paraíso natural ubicado en la Cordillera Blanca en el sector Carpa en

el Parque Nacional Huascarán muy visitado por turistas nacionales y

extranjeros quienes disfrutaban haciendo sky y escalada o simplemente

contemplando las hermosas cuevas de hielo; sin embargo en el 2006 se

inicia la preocupación por los efectos del cambio climático pues el nevado

como todos en el mundo estaba retrocediendo como medida de

preservación se suspendieron las visitas invasivas; así pues la

desglaciación no solo nos dejó sin un destino turístico sino también con

un problema de gran cantidad de roca expuesta a la erosión y su

consecuente drenaje ácido de roca (DAR) que se descarga en la

subcuenca de Pachacoto; en una visita de estudios se exploró los

drenajes ácidos llamando la atención los musgos que estaban en una

parte de éstos drenajes ácidos por lo que se decidió investigar el efecto

xiii

de la aplicación de la biorremediación con comunidad biológica de

musgos nativos en la recuperación de la calidad del agua impactada

con drenaje ácido de roca (DAR) en la sub cuenca de Pachacoto,

Recuay-Ancash 2015, para tal efecto se diseñó una investigación cuasi

experimental de series de tiempo; el humedal piloto se instaló al pie del

nevado Pastoruri en un canal existente en la desembocadura de la laguna

número 2, las dimensiones del canal son: 0,28 x 0,42 x 16,30 metros, se

colocó un sustrato formado por una capa de 12 cm de espesor de grava

de piedra caliza luego una capa de 8 cm de guano y lodo (portadora de

nutrientes y microorganismos), y una tercera capa de 10 cm de arena

gruesa de piedra caliza, finalmente sobre esta última capa se plantó los

musgos en surcos con 5 cm de separación, en los primeros 15 metros se

plantó el musgo tipo B identificado como (Clasmatocolea vermicularis

(Lehm.) Grolle), luego se colocó un muro de piedras como separador,

después del muro en una longitud de 1,30 metros se sembró el musgo

tipo A identificado como Anomobryum prostratum (Müll. Hal.) Besch. Se

controló la adaptación de los musgos por 3 meses lográndose una

densidad poblacional y tamaño longitudinal de planta de 84 % y 9

centímetros para el musgo B y 76,92 % y 7 centímetros para el musgo

A. finalmente se monitoreó cada dos meses por tres veces, tomando

muestras de agua a la entrada y a la salida, musgos de los dos tipos por

separado así como sólidos sedimentables sobre los musgos en el

segundo y tercer monitoreos; sedimento en el tercer monitoreo, las que

se analizaron en cuanto al contenido de metales pesados por

espectrofotometría de emisión de plasma inductivamente acoplado (ICP);

el pH, CE y OD en el agua se midieron in situ con un equipo

multiparamétrico, los resultados muestran que la biorremediación con

comunidad biológica de musgos nativos Anomobryum Prostratum (Múll.

Hal) Besch y Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle, mejora la calidad

del agua impactada con Drenaje Ácido de Roca, advirtiéndose en las

bajas concentraciones de metales pesados disueltos en el agua a la

salida del tratamiento en el tercer monitoreo, en algunos casos los valores

están por debajo del ECA establecido para aguas categoría 3 (bebida de

animales y riego de vegetales): Al (4,664 mg/L); As (< 0,006 mg/L); Cd (<

xiv

0,001 mg/L); Cu (0,004 mg/L); Ni (0,0642 mg/L); Pb (< 0,02 mg/L) y Zn

(0,1187 mg/L); finalmente la presencia de metales pesados en los musgos

y sedimento indican que el sistema: caliza, lodo, guano y musgos actúan

sinérgicamente mejorando la calidad del agua en cuanto a su

concentración de metales pesados y pH a la salida del tratamiento.

La Investigación realizada por Fernández, J.,Puche, F., Gimeno, C. y

Carballería, A., (1999, pag.83-91), Primeros datos sobre el biocontrol de

la deposición atmosférica de metales pesados en las provincias de

Valencia, Castellón y Teruel mediante musgos terrestres; muestra que

los musgos se están usando en diversos países (España, Holanda,

Alemania) como bioindicadores de contaminación atmosférica por su

capacidad de adsorber metales pesados en sus tejidos; así se demuestra

también en el trabajo realizado por Kłos, A., Czora, M., Rajfur, M., y

Waclawek, M., (2012. Págs. 1829-1836) quienes observan en la segunda

etapa de su investigación el traslado de contaminates (Sodio, cobre y

cadmio) desde una solución acuosa hacia los musgos que se colocaron

dentro de ella.

La tesis se desarrolló en cinco capítulos:

Capítulo I: Planteamiento del Problema, se presenta los antecedentes del

problema, formulación del problema, los objetivos y la justificación de la

investigación, así como los alcances y limitaciones.

Capítulo II: Marco Filosófico, donde se trataron bases filosóficas que

sustentan la investigación.

Capítulo III: Marco Teórico, donde se expone los aspectos más

importantes de las variables de investigación, así como el marco

conceptual y las hipótesis.

xv

Capítulo IV: Método, se presenta el enfoque metodológico, el tipo de

investigación; el diseño; estrategia de la prueba de hipótesis, variables,

población y muestra; así como las técnicas de recolección de datos.

Capítulo V: Resultados, en este capítulo consideramos la validación de

los instrumentos de recolección de datos, los resultados de las etapas del

experimento y las pruebas de hipótesis respectivas.

Finalmente, las conclusiones; las recomendaciones y la bibliografía

correspondiente.

La autora.

16

CAPÌTULO I

EL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN:

1.1.1 Antecedentes nacionales:

La biorremediación como estrategia de recuperación de aguas

contaminadas por metales pesados.

Schrauf, T y Smit. M. (2005). En su trabajo titulado Humedales de

Tratamiento de Drenaje de Mina, dice que la comunidad vegetal y

microbiana presente en los humedales muestra un gran potencial

de adaptación a condiciones adversas, como, por ejemplo, la

contaminación por metales pesados. Esto contribuye a que el

ecosistema del humedal pueda revertir tales condiciones a las de

uno más estable mediante el secuestro y estabilización de metales,

formación de substrato para la proliferación de la comunidad

microbiana biorremediadora y recuperación significativa del

escenario ambiental.

17

Palomino, E., Paredes, M. y Villanueva, A. (2005), en su trabajo

titulado: Biorremediación de DAM mediante sistema de humedales;

fue presentado en el IV Congreso Internacional de Medio

Ambiente en Minería y Metalurgia. Lima, Perú. Concluyeron que los

componentes de los humedales, como plantas, bacterias y

substrato orgánico, actúan sinérgicamente sobre los drenajes

ácidos, recuperando el pH e inmovilizando los metales pesados a

través de procesos conocidos como biosorción, bioacumulación,

quimiosorción, biomineralización, biotransformación y

bioprecipitación.

Aliaga, E. (2003), En su investigación titulada: Biorremediación de

agua de relave minero de la planta concentradora Santa Rosa de la

UNASAM- Jangas, por tratamiento con quitina de crustáceos y

quitosano, encontró que el agua impactada con drenaje ácido de

mina de un pH igual a 3,5 se recuperó a valores de pH igual a 6,8

luego de un tratamiento con quitina y quitosano.

Aliaga, E., Palomino, E., Yupanqui, E. y Bobadilla, M. (2009), en

su estudio titulado; Capacidad de las plantas nativas en ambientes

con drenaje ácido para la bioacumulación de metales pesados;

encontraron que el Calamagrostis ligulata, Ciperus y Juncus

imbricatus, logran bioacumular en promedio Pb en más de 500

mg/L., arsénico y cobre por encima de 900 mg/L., hierro y

manganeso en más de 1600 mg/L., por lo que recomiendan prestar

especial atención a estas plantas en los programas de

biorremediación de pasivos ambientales y otros drenajes ácidos.

Hurtado, J., y Berastain, A. (2012), en su investigación titulada:

Optimización de la biorremediación en relaves de cianuración

adicionando nutrientes y microorganismos. El objetivo fue

encontrar los parámetros óptimos para el desarrollo del proceso de

biorremediacion de relaves de cianuración, mediante experimentos

factoriales a nivel de columnas con la adición de nutrientes y el

18

empleo de bacterias sulfato reductoras (BSR) para estabilizar iones

metálicos mediante la formación de sulfuros y bacterias capaces de

biodegradar cianuro (BC). Se aislaron BSR de relave y se usó un

inoculo previamente aislado de BC. Se realizó una prueba de

adaptación a relave y una prueba en columnas para probar:

primero el efecto del empleo de 1 y 10 mL de lactato para

incrementar la actividad de BSR; y segundo la adición de 0,1 y 1

mL de acetato de sodio y ácido fosfórico para mejorar la actividad

de BC. Con las mejores condiciones encontradas se realizó una

prueba a nivel de columnas donde se adicionó un cultivo mixto

(BSR-BC) y una mezcla de lactato y acetato en concentraciones de

1 y 10 mL. Se encontró que los nutrientes incrementaban la

reducción de sulfatos un 48% en promedio y la adición de inoculo

un 42%. La biorremediacion de cianuro se mantuvo en 12% sin

efecto en la adición de nutrientes o inoculo. Se probó en dos

relaves adicionales y la adición de lactato de sodio 1 mL permitió

la inducción de BSR en 8 días en uno de ellos.

Sevink, J., Verstraten, J. M., Kooijman, A. M., Loayza-Muro, R.

A., Hoitinga, L., Palomino, E. J., y Jansen, B. (2015). En su

estudio titulado “Rare Moss-Built Microterraces in a High-Altitude,

Acid Mine Drainage-Polluted Stream (Cordillera Negra, Peru)”

Encontraron en el río Santiago en una fuerte corriente ácida y a

3800 m sobre el nivel del mar microterrazas formadas por musgos

muertos, el musgo fue identificado como briofitas rara

Anomobryum prostratum (Müll. Hal.) Besch, la parte verde viva del

musgo se recubre de sedimento cremoso induciendo a su muerte,

el sedimento cremoso está formado por SiO2 (25 %), Al2O3 (8 – 10

%), K2O (1,5 %) entre otros en forma de cristales. Los musgos

lavados y analizados muestran que la fijación por adsorción de

arsénico ha seguido para llegar a valores extremos.

Actualmente los humedales artificiales son utilizados como

sistemas depuradores, en diversos países, como Dinamarca,

Alemania, Reino Unido, Francia, España, Austria, Suiza, Bélgica,

19

Luxemburgo, Holanda y Suecia. Entre los diferentes sistemas

tenemos el Free Water System (FWS) y Subsurface Flow System

(SFS).

1.1.2 Antecedentes internacionales:

Chem, Y., Yuan, S., Su, Q. y Wang, L. (2010), en su estudio

denominado: Comparasion of heavy metal accumulation capacity of

some indigenous mosses in southwest China cities: a case study in

Chengdu city, utilizaron briofitas, para evaluar la capacidad de

acumulación de metales pesados (Cu, Zn, Fe, Mn, Ni, Pb, Cd, Cr)

entre musgos nativos de la región (Brachythecium plumosum,

Eurhynchium laxirete, Taxiphyllum taxirameum y Haplocladium

strictulum). Los muestreos se realizaron únicamente en jardines

urbanos pues allí es donde habitan dichos musgos. Utilizando un

espectrofotómetro de absorción atómica se encontró que T.

taxiramenum fue el musgo que acumuló mayores concentraciones

de metales pesados, lo que pudo deberse a sus características

biológicas en particular. Aunque también se encontró que algunos

de los musgos que fueron evaluados pueden captar mejor los

metales que provienen de fuentes específicas de contaminación.

Satake et al., 1989 citado por (Glime, 2007) en su artículo

titulado: Utilidad Económica y Étnica de las Briofitas, dice que las

altas concentraciones de metales pesados en su tejidos se debe a

que además de poseer una gran variedad de medios para

secuestrar sustancias, los metales pesados pueden ser ligados a

las paredes celulares a través de intercambio catiónico, ligados

dentro de las células en vesículas que protegen al metabolismo

celular de una eventual interferencia, combinadas con otros

elementos como compuestos insolubles, transformándolos en

compuestos inocuos (Satake et al., 1989)

Sarmiento, D.V. (2013), en su estudio titulado: Evaluación de la

contaminación por metales pesados en muestras de musgo

20

recolectadas durante el período febrero–marzo 2011 en la Estación

Antártica Ecuatoriana Pedro Vicente Maldonado. El musgo fue

utilizado como biomonitor de la contaminación por metales

pesados. Se establecieron cinco puntos de muestreo que

corresponden a áreas de influencia directa e indirecta de la

Estación. Los elementos se cuantificaron por espectroscopia de

absorción atómica y se determinó que el arsénico (1.193 µg/g),

cromo (0.013 µg/g), plomo (0.067 µg/g) y cadmio (0.0031 µg/g) se

encuentran en mayor concentración en el musgo recogido en el

área cercana al Módulo de los Generadores Eléctricos de la

estación, que en el musgo recolectado de los otros sitios más

distantes. También, se determinó que el mercurio (9.25 µg/g) se

encuentra en mayor concentración en el área del Módulo de

Laboratorio. Las actividades realizadas en los módulos, como

quema de combustibles fósiles, uso de pinturas anticorrosivas,

procesos de soldadura, etc., pueden ser los causantes del

incremento de metales en el sitio. Esta investigación fue

presentada como ponencia oral durante el VI Simposio

Latinoamericano sobre Investigaciones Antárticas en Lima – Perú

en septiembre 2011.

Glime, J.M. (2007), En su artículo titulado: Utilidad Económica y

Étnica de las Briófitas, hace una recopilación de conclusiones

arribadas por varios investigadores sobre el uso de los musgos

como bioindicadores acuáticos dice que las briófitas son

particularmente útiles como monitores en hábitats acuáticos. Su

mayor ventaja es su habilidad de integrar polución a lo largo del

tiempo y mantener un registro que no puede ser obtenido a través

de pruebas químicas del agua, dado que su contenido de

contaminantes es más constante que aquel de los sedimentos.

Erdman,J.A. y Modreski, P.J. (1984), en su artículo titulado

Copper and cobalt in aquatic mosses and stream sediments from

the Idaho Cobalt Belt, encontraron que la Warnstorfia

(Drepanocladus) fluitans concentraba hasta 35000 μg g-1 de cobre,

21

comparado con los 1700 μg g-1 del sedimento. Además, su muerte

es lenta, como lo es la liberación de las sustancias acumuladas,

permitiendo a las briófitas retener su carga tóxica largo tiempo

después de su muerte, son fáciles de recolectar y trasplantar,

pueden ser cosechadas en cualquier época del año, y las muestras

pueden ser almacenadas durante muchos años para posteriores

análisis.

Fernández, J. A., Ederra, A. y Carballeria , A. (1997) En el

estudio titulado: Biocontrol de la deposición atmosférica de metales

pesados en Navarra (España) mediante musgos terrestres; con el

fin de estudiar la deposición atmosférica de metales pesados, se

han analizado los contenidos en Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn,

Ni, Pb y Zn en muestras de diferentes tipos de musgos Hypnum

cupressiforme Hedw., Scleropodium purum (Hedw.) Limpr.,

Hylocomium splendens (Hedw.) B., S. y G. Thuidium tamariscinum

(Hedw.) B., S. y G. y Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt, recolectados

en 17 localidades repartidas por toda la provincia de Navarra. Los

datos obtenidos están en el rango de otros conocidos de zonas

rurales de Italia, zonas rurales de Portugal y Galicia (España).

Globalmente las localidades con mayor cantidad de metales

pesados se sitúan en el norte y en el oeste de la provincia. Cd, Cr,

As y Mn son los elementos en los que se registran los niveles más

altos, mientras que Co y Hg tienen niveles considerados normales.

Salazar, J. P., Hernández, M. L., y Arango, A. (2012). En su

estudio titulado: Alternativas de tratamientos de las aguas de los

drenajes ácidos de minas; concluyen que los tratamientos

biológicos utilizan microorganismos o plantas para degradar los

contaminantes y disminuir la acidez. Son el resultado de nuevos

desarrollos tecnológicos que ofrecen una alternativa económica,

sostenible y práctica para el tratamiento de este tipo de aguas,

presentando altos porcentajes de remoción de los sulfatos y

metales, en donde se han logrado valores superiores al 90% en

22

tratamientos con microorganismos de los géneros Thiobacillus y

Leptospirillum.

Fernández, J. A.,Núñez, E.,Martínez, J.,y Carballería, A., (1999),

presentan un avance de los resultados obtenidos en la

bioacumulación de la deposición atmosférica de varios metales

pesados Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb Y Zn mediante

uso de musgos terrestres fundamentalmente Hypnum

cupressiforme Hedw. En 16 localidades de las provincias de La

Rioja, Burgos y Soria, concluyendo que no hay contaminación.

Además, en otra investigación titulada Biocontrol de la deposición

atmosférica de metales pesados en la Rioja, Burgos y Soria

(España) mediante musgos terrestres, han determinado los

siguientes metales: Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb Y Zn

en las especies de musgos Hypnum cupressiforme Hedw y

Scleropodium purum Hedw utilizadas como bioindicadores de

contaminación en localidades rurales de las provincias de Valencia,

Castellón y Teruel.

Los resultados del resumen estadístico se muestran en la tabla 1.

Tabla N° 1

Resumen estadístico del contenido de metales pesados en

μg.g-1 de las muestras de Hypnum cupressiforme (n=16),

Scleropodium purum (n=2), procedentes de la Rioja, Burgos y

Soria.

Al As Cd Co Cr Cu Fe Hg Mn Ni Pb Zn

H.cupre-

ssifor-

me Media 1013 0.36 0.15 0.82 3 5.1 714 0.14 158 2 7.5 22

SD 761 0.35 0.1 0.27 0.7 1.6 432 0.1 166 0.6 3.1 7.3

CV(%) 75 97 67 33 23 31 60 71 105 30 41 33

S. purum Media 316 0.05 0.15 0.15 2.8 5.2 278 0.008 349 1.5 4.1 32

n=número de datos: SD= desviación estándar: CV= coeficiente de

variación

23

Concluyendo que hay cinco casos de “situación sospechosa” según

el criterio de Factor de Concentración en musgos, tres de ellos

cercanos al límite provincial de Soria – La Rioja y dos en la

provincia de Burgos en localidades distantes entre sí más de 100

kilómetros.

Brooks, R. R. (1972). En su investigación titulada: Bryophytes as

a guide to mineralisation, dice que varios intentos han sido

realizados para persuadir a los geólogos que utilicen briofitas para

la prospección de minerales, recomendando briofitas como guías

de la mineralización.

Celis, J., Junod,J., y Sandoval, M. (2005) En su investigación

titulada: Recientes aplicaciones de la depuración de aguas

residuales con plantas acuáticas, encontraron una buena

correlación entre la distribución de metales en las briofitas y en los

sedimentos de los arroyos donde crecían.

Los musgos actualmente se están reproduciendo en biorreactores

para asegurar su pureza en cuanto al contenido de metales y luego

se los expone por un determinado tiempo, en dispositivos

especiales (cápsulas) al medio ambiente y luego se los procesa

químicamente para determinar cuánto y qué tipo de metales han

sido retenidos por estas especies.

A continuación, se muestran algunas fotografías de musgos.

24

Figura N° 1

Polytrichum juniperinum

Figura N° 2

Musgo en roca desnuda

25

Figura N° 3

Didymodon tophaceus

Didymodon tophaceus con los ápices de las hojitas convertidas en

mineral calizo.

1.2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN:

Una consecuencia directa del calentamiento global o cambio climático

es el fenómeno de desglaciación que se observa en todas las

cadenas montañosas de glaciares del mundo entero, nuestro país no

es ajeno a éste fenómeno global, la desglaciación cada día va en

aumento y vemos que los glaciares y nevados disminuyen de espesor

y retroceden aceleradamente, así lo afirmó Marco Zapata director de

la Unidad de Glaciología del Instituto Nacional de Recursos Naturales

INRENA en una entrevista realizada por el Diario Perú 21 el 09 de

Abril de 2007, quien dijo que en el estudio realizado se ha

determinado que Pastoruri ha perdido una cueva de 40 metros entre

1995 a 2006 en porcentaje ha perdido el 40 % de su capa de hielo, y

puede desaparecer en 10 a 15 años. Marco Zapata también afirmó

que la superficie glaciar del nevado en 1995 era de 1,8 km2, pero en

26

el 2001 ya había perdido medio kilómetro y el año pasado sólo tenía

1,21 km2. Perú21 ( 2007).

Figura N° 4

Pastoruri en 2005

Pastoruri en 2005, todavía se practicaba el esquí y escalada en hielo.

Figura N° 5

27

Pastoruri- 2015

Pastoruri actualmente (6 de Diciembre de 2015) ya no se permite el

acceso al pedazo de nieve que queda.

Como consecuencia de la desglaciación, en Pastoruri ha quedado

gran cantidad de roca expuesta que se erosiona o meteoriza y va

liberando sedimentos que al estar en la intemperie son susceptibles

de oxidaciones que producen lixiviados ácidos conocidos como

drenaje ácido de roca (DAR) provocando que los metales pesados se

disuelvan y contaminen el agua que discurre hacia los ríos, cuyas

aguas usan las comunidades en sus actividades agrícolas y

pecuarias.

Las comunidades campesinas de Catac tienen acceso a este sector

de Pastoruri dedicándose a las actividades pecuarias, como crianza

de ganado vacuno, ovino y otros animales menores, además

organizadamente brindan servicios (comida, acémilas, botas, ponchos

de aguas), expenden artesanías y golosinas a los turistas; en los

años 90 usaban directamente el agua que bajaba del nevado, hace

28

unos años atrás se han visto obligados a dejar de usar esa agua por

estar fuertemente acidificada y cargada de sedimentos rojizos lo que

se evidencia cuando uno camina siguiendo el curso de las aguas y en

la corrosión que produce a las cañerías y los sedimentos en tanques o

reservorios, las fotos de la visita previa que se realizó en enero de

2015 son una prueba contundente de la problemática.

Figura N° 6

Roca erosionada en la cadena montañosa

Roca erosionada en la cadena montañosa, antes cubierta de nieve

29

Figura N° 7

Roca erosionada, restos de hielo en Pastoruri

Figura N° 8

Escorrentía de agua rojiza y ácida

30

Figura N° 9

Plantas que viven en condiciones severas de acidez

Plantas que viven en condiciones severas de acidez, con pH entre

(2,89 - 3,17)

Figura N° 10

Reservorio de agua

Reservorio de agua con precipitación rojiza y tuberías corroídas,

abandonadas.

31

Figura N° 11

Tuberías corroídas

Muestra tuberías corroídas por el agua ácida y con metales

sedimentados en el fondo del tanque.

Actualmente se proveen de agua de puquio, que traen desde la

cordillera negra, la cantidad de agua es escasa por lo que no pueden

brindar un buen servicio a los turistas.

El problema no solo es local, sino que muy pronto afectará a la sub

cuenca de Pachacoto ya que esta agua discurre hacia el río

Pachacoto con lo cual se afectará las actividades agrícolas y

pecuarias de la comunidad.

El efecto invernadero es un proceso natural necesario para la vida en

la Tierra, que permite que la atmósfera absorba parte de la radiación

solar; reflejada por la superficie de la Tierra. Este proceso permite que

durante la noche nuestro planeta no se enfríe demasiado, pues de lo

contrario la vida en él, como la conocemos ahora, sería imposible.

32

Esta absorción de radiación (retención de calor) se produce gracias a

la presencia de los denominados gases de efecto invernadero (GEI),

los que están presentes en nuestra atmósfera de manera natural. Los

principales GEI son: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido

nitroso (N2O).

El problema surge cuando estos gases de efecto invernadero son

emitidos al ambiente sin restricciones, originando una interferencia en

el comportamiento habitual de la atmósfera y el clima. La

concentración de estos GEI se ha incrementado tanto, que este

proceso natural y esencial para la vida en la Tierra se ha transformado

en un problema conocido como cambio climático o calentamiento

global que está produciendo la desglaciación de los nevados; el

problema se agrava más cuando se emite además gases fluorados

como el perfluorocarbono (PFC), hidrofluorocarbono (HFC) y

hexafluoruro de azufre (SF6) que destruyen la capa de ozono y nos

exponemos a la temible radiación UVB. (Cigarán, M.P., y García, J.

2006. Págs. 56-68).

Los glaciares son de gran importancia pues son una valiosa reserva

de agua, ya que gracias a ellos se puede beber y utilizar el agua,

principalmente en la sierra de nuestro país, pero este recurso hídrico

que tanto hace bien a la humanidad se está contaminando poco a

poco debido a la desglaciación.

Según el Plan maestro del Parque Nacional Huascarán (PNH) 2010 -

2015, pág. 90, El 95% de la Cordillera Blanca, corresponde a la

cadena nevada tropical más alta y extensa del mundo, y se encuentra

dentro de los límites del PNH y ha sufrido uno de los impactos más

evidentes y severos del calentamiento global. Según información

proporcionada por la Unidad de Glaciología y Recursos Hídricos,

dentro de los límites del ANP el año 1997 existían 663 glaciares, con

un área de 693,72 Km2 y en año 2003 se tuvo solo 486,037 Km2 de

superficie, evidenciándose una pérdida de aproximadamente el 30%

33

de área glacial dentro del PNH, a nivel de toda la Cordillera Blanca el

decremento del área glacial es del 26% en 33 años (723,37Km2 en

1970 y 535,717Km2 el 2003), observándose también la fragmentación

severa de los glaciares.

Por otro lado como hemos advertido en diversos trabajos de

investigación revisados, como la investigación realizada por

Fernández, J.,Puche, F., Gimeno, C. y Carballería, A., (1999, pag.83-

91), Primeros datos sobre el biocontrol de la deposición atmosférica

de metales pesados en las provincias de Valencia, Castellón y

Teruel mediante musgos terrestres. Los musgos se están usando en

diversos países (España, Holanda, Alemania,etc.) como

bioindicadores de contaminación atmosférica por su capacidad de

adsorber metales pesados en sus tejidos; así se demuestra también

en el trabajo realizado por Kłos, A., Czora, M., Rajfur, M., y Waclawek,

M., (2012. Págs. 1829-1836) quienes observan en la segunda etapa

de su investigación el traslado de contaminates (Sodio, cobre y

cadmio) desde una solución acuosa hacia los musgos que se

colocaron dentro de ella. “The research was arranged into two stages.

The first stage was carried out to evaluate the translocation of

pollutants with dusts uplifted from the soil. The marker used was

137Cs, which had no inflowing character at the time of the study. The

second stage dealt with the translocation of pollutants by diffusion in

aqueous solutions wetting the mosses. Sodium, copper or cadmium

ions were used as markers in three various experimental setups”.

Por todas estas razones en esta investigación se usaron dos especies

de musgos nativos de la zona de Pastoruri, los que fueron

identificados como Anomobryum prostratum (Müll. Hal.) Besch y

Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle, para mejorar la calidad

del agua impactada con drenaje ácido de roca (DAR) y proponer un

método accesible y natural que evite el deterioro de la calidad del

agua en cuanto a su contenido de metales pesados y acidez, antes de

que llegue al río Pachacoto, contribuyendo así con la mitigación de

34

ésta consecuencia del cambio climático; finalmente se plantea la

siguiente pregunta de investigación.

1.2.1 Problema general:

¿Cuál es el efecto de la aplicación de la biorremediación con

comunidad biológica de musgos nativos en la recuperación de

la calidad del agua impactada con Drenaje Ácido de Roca

(DAR) en la subcuenca de Pachacoto, Recuay- Ancash 2015?

1.2.2. Problemas específicos:

1. ¿Cuáles son los resultados obtenidos en la etapa de

Adaptación de la comunidad biológica de musgos antes del

control del contenido de metales pesados en los mismos?

2. ¿Cuál es la diferencia en cuanto al contenido de metales

pesados entre el musgo A: Anomobryum prostratum

(Müll. Hal.) Besch y B: Clasmatocolea vermicularis

(Lehm.) Grolle, en cada uno de los monitoreos de la etapa

de biorremedación ?

3. ¿Cuál es la diferencia de concentración de metales

pesados en el agua antes y después del tratamiento de

biorremediación?

4. ¿Cuál es la cantidad de sólidos sedimentables sobre los

musgos y en el sedimento formado en el fondo del humedal

al final del experimento, expresados en concentración de

metales pesados?

35

1.3. OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN

1.3.1. Objetivo General:

Determinar el efecto de la aplicación de la biorremediación con

comunidad biológica de musgos nativos en la recuperación de

la calidad del agua impactada con Drenaje Ácido de Roca

(DAR) en la subcuenca de Pachacoto, Recuay- Ancash 2015.

1.3.2. Objetivos específicos:

1. Describir los resultados obtenidos en la etapa de

Adaptación de la comunidad biológica de musgos antes

del control del contenido de metales pesados en los

mismos.

2. Identificar la diferencia entre el musgo A: Anomobryum

prostratum (Müll. Hal.) Besch y B: Clasmatocolea

vermicularis (Lehm.) Grolle, en cuanto al contenido de

metales pesados en cada uno de los monitoreos en la

etapa de biorremedación.

3. Identificar la diferencia de concentración de metales

pesados en el agua antes y después del tratamiento de

biorremadiación.

4. Determinar la cantidad de sólidos sediméntales sobre los

musgos y en el sedimento formado en el fondo del

humedal, expresados en concentración de metales

pesados al final del experimento.

36

1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

1.4.1 Justificación teórica:

Los musgos son plantas Bryophytas viven en climas

húmedos y sombríos o sumergidos en el agua, son especies

colonizadoras o pioneras de las superficies rocosas

desnudas, lagos y estanques participando en la formación de

los pantanos; soportan heladas y periodos largos de sequías

recobrando su estado de crecimiento poco tiempo después de

agregarle agua, se reproducen por esporas que al germinar

forman los protonemas que dan origen a los vástagos que

viven por mucho tiempo formando verdaderas alfombras

verdes . (Jensen, W. y Salisbury, F., 1994). Las altas

concentraciones de metales en los musgos se debe a que

además de poseer una gran variedad de sitios para fijar o

retener a las sustancias, los metales son ligados a las

paredes celulares através de intercambio catiónico,

transformándolos en inócuos. Satake et al., 1989 citado por

(Glime, 2007). Los musgos mantienen un registro más

constante de la contaminación a través del tiempo que el

agua y los sedimentos. (Glime, 2007). Los musgos han sido

usados como biomonitores de la contaminación atnosférica

por muchos investigadores en diferentes países de europa

desde los años 70, en latinoamérica las investigaciones son

más recientes.

Por otro lado el agua exibe muchas propiedades importantes

y vitales, tiene la capacidad de disolver tanto a compuestos

iónicos (sales) como moleculares, por lo que el agua pura de

los químicos, en la naturaleza no existe, pues contiene

siempre otras sustancias que aún en cantidades pequeñas le

dan características organolépticas especiales, pero si la

37

catidad de sustancia supera los límites establecidos por la

Autoridad Nacional del Agua (ANA) el agua puede convertirse

en insevible o contaminada. Chang, R. (2002. Págs. 240, 450

- 454)

1.4.2 Justificación práctica:

La biorremediación es una tecnología nueva que ha

demostrado ser eficiente para retirar contaminantes de aguas

residuales y aguas afectadas con drenajes ácidos en

humedales artificiales en los que se sinergiza la actividad de

los microorganismos, plantas y sustrato recuperando el pH e

inmovilizando los metales pesados a través de procesos

conocidos como biosorción, bioacumulación, quimiosorción,

biomineralización, biotransformación y bioprecipitación,.

Palomino, E., Paredes, M. y Villanueva, A. (2005) Los

humedales se vienen aplicando desde los años 80 en

diversos países del mundo.

Así mismo, la revisión de Investigaciones realizadas en

diferentes países demuestran que, la biorremediación es una

tecnología nueva que permite purificar las aguas residuales y

contaminadas con drenaje ácido, con la finalidad de mejorar la

calidad del agua impactada con drenaje ácido de roca se ha

instalado un humedal piloto de 16,3 metros de longitud por 28

centímetros de ancho y 38 centímetros de profundidad en el

que se ha encontrado diferencias significativas en cuanto a

concentración de metales pesados en el agua de entrada y

salida, alcanzándose agua de clase tres para la mayoría de

los metales estudiados excepto para hierro y manganeso, sin

embargo la investigación es el punto de partida para que el

gobierno regional, local y la dirección de SERNANP-PNH-

MINAM puedan aplicar los musgos y los datos obtenidos en

38

un humedal diseñado para obtener un agua de clase tres,

apta para el riego de vegetales y bebida de animales.

1.4.3 Justificación Metodológica:

De acuerdo con el objetivo de investigación, Se aplicó la

Investigación Experimental, con el Diseño Cuasi- experimental

de Series de Tiempo, que nos permitió realizar mediciones

periódicas de la variable dependiente, cuyos resultados se

exponen en el capítulo V, de la presente investigación.

1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES

1.5.1. Alcances

La presente investigación tiene como alcance determinar la

relación que existe entre las variables de estudio, medir a

cada una de ellas, analizar el vínculo entre ambas. Razón por

la cual será sometida la hipótesis a prueba.

Pretende responder a la pregunta como: ¿Cuál es el efecto de

la aplicación de la biorremediación con comunidad biológica

de musgos nativos en la recuperación de la calidad del agua

impactada con Drenaje Ácido de Roca (DAR) en la subcuenca

de Pachacoto, Recuay- Ancash 2015?

Así mismo la investigación tiene un valor explicativo del

comportamiento de las variables en cada etapa, de acuerdo al

diseño aplicado.

39

1.5.2 Limitaciones

Las limitaciones más importantes fueron la distancia y el

clima. Ya que el lugar del estudio se encontraba a 4 horas de

viaje desde la ciudad de Huaraz. Sin embargo, se superó

estas limitaciones contratando una movilidad que nos

desplazada en horarios y días acorde al requerimiento.

40

CAPÍTULO II

MARCO FILOSÓFICO

2.1 JÓNICOS: Es el grupo de Filósofos que desarrollaron sus

actividades en Jonia, en la Costa Occidental del Asia Menor.

A continuación veremos aspectos importantes que son tratados por

Basanta E. (2013).

TALES de Mileto: (640/639-546/545 a J.C.). Al responder por

el origen de las cosas, indica que es el agua, o mejor dicho lo

húmedo, el origen, del cual las cosas son alteraciones,

condensaciones o dilataciones.

ANAXIMANDRO de Mileto: (610-547 a.J.C.). Opinó que el

Apeiron (lo indeterminado) es el fundamento de la generación

de las cosas. Del Apeiron surgen lo frío y lo cálido como

separaciones de la sustancia primordial, y se constituyen lo

fluido, la tierra, el aire y los astros.

ANAXÍMENES de Mileto: (588-524 a.J.C.). Las cosas nacen

por sus condensaciones y rarefacciones. El aire recubre todo

el universo, es el elemento vivo y dinámico.

41

HERÁCLITO de Éfeso: (ca.544 - fl.504/501 a.J.C.). Dice que

todas las cosas fluyen y que nada permanece quieto. Todo

fluye y todo cambia, y comparando cosas existentes a la

corriente de un río dijo: 'No nos podemos sumergir dos veces

en el mismo río". (27-200).

2.2 CORRIENTES FILOSÓFICAS

2.2.1 El Naturalismo:

Etimología del Naturalismo: El término naturalismo, del latín

naturalis, es usado para denominar las corrientes filosóficas

que consideran a la naturaleza como el principio humanitario y

excluye cualquier otra explicación ajena a agentes meramente

fantasmagóricos.

Definición del Naturalismo: Es un sistema filosófico y de

creencias que sostiene que no hay nada más que naturaleza,

fuerzas y causas del tipo de las estudiadas por las ciencias

naturales; estas existen para poder comprender nuestro

entorno físico.

El naturalismo mantiene que todos los conceptos relacionados

con la consciencia y la mente hacen referencia a entidades que

pueden ser reducidas a relaciones de interdependencia

(Superveniencia) con fuerzas y causas naturales.

42

2.2.2 El Existencialismo: Según Salgado G. S. (s.a).

Representantes: Martín Heidegger (Alemania, 1889-1976),

Karl Jaspers (1883-1969) y, en España.

Tesis:

- La existencia precede lógica y ontológicamente a la esencia:

el hombre, por tanto, no está definido de antemano. Es un

proyecto, algo que tiene que hacerse, que está abocado al

futuro. Recordemos que estas tesis también fueron

defendidas por Ortega y Gasset, aunque no es posible incluir

a este filósofo en el ámbito del existencialismo.

La realidad humana es, así, su propio trascender hacia

aquello que le falta. En este sentido diría Sartre en “El

existencialismo es un humanismo”: “El hombre es el único

que no sólo es tal como él se concibe, sino tal como él se

quiere, y como se concibe después de la existencia, como

se quiere después de este impulso hacia la existencia; el

hombre no es otra cosa que lo que él se hace”.

- De esta forma, el hombre está condenado a la libertad: su

existencia viene definida por su ser libre. El hombre es libre,

pero no elige ser libre, ésta es su condición, su condena, su

facticidad: está obligado a elegir, a elegir-se; la libertad no es

sólo „poder elegir‟ sino sobre todo „tener que elegir‟.

- Esta libertad es siempre una libertad-en-situación, porque

cuanto más experimentamos nuestra libertad más

reconocemos la del otro; cuanto más nos exige, más la

exigimos. De nuevo Ortega compartiría esta tesis

existencialista al afirmar que la libertad se vive siempre en

una circunstancia.

- Pero si verdaderamente la existencia precede a la esencia,

si el hombre es libre, absolutamente libre en tanto que está

condenado a ello, entonces es responsable de lo que es,

que es justamente lo que hace. Así el primer paso del

43

existencialismo es poner a todo hombre en posesión de lo

que es, y asentar sobre él la responsabilidad

2.3 Pensamiento y ciencia de la modernidad

2.3.1 El Pensamiento Complejo: La complejidad se encuentra

presente en todos lados, desde comprensión de la existencia

hasta el entendimiento de los fenómenos naturales, ésta nos

permite un replanteamiento de todos los conocimientos

constantemente. El pensamiento complejo constituye un

método de construcción humano desde el punto de vista

explicativo, es decir interpretativo y comprensivo retomando la

explicación, cuantificación y la objeción (Tobón, 2005). Este

constituye una nueva forma de comprender el mundo y el ser

humano, donde existe una serie de partes y elementos que se

relacionan, organizan y complementa diferentes factores de la

naturaleza.

Además, es una estrategia de organización del conocimiento

radicalmente diferente a la concepción clásica fundada en el

paradigma positivista, además constituye un nuevo discurso

desde la cual la formación humana se enlaza estrechamente

a la dinámica de la realidad de un país. Morín resalta

incesantemente que el pensamiento complejo es ante todo un

pensamiento que relaciona, este se opone al aislamiento de

los objetos de conocimiento, los restablece a su contexto y,

toda vez que resulte posible, los reinserta en la globalidad a la

cual pertenecen (Morín Edgar, 2004).

Este tipo de pensamiento (complejo) transmitiría en el ser

humano incertidumbre, interés y conciencia sobre los

acontecimientos que se produzcan en la naturaleza, es decir,

un tipo de pensamiento que está pendiente de los detalles, de

44

los procesos, de los elementos y componentes, del todo en

general, de cada una de las cosas abordadas con el

razonamiento. Aunque este pensamiento pueda ser utópico,

se debe comenzar con una actitud de búsqueda constante del

porqué de las cosas y fenómenos que vivimos y observamos.

El planteamiento sobre el desarrollo de un pensamiento

complejo luce, como una especie de desafío a la hora de

afrontar y razonar todo lo que nos rodea, una necesidad para

evolucionar la realidad humana (Paiva, 2004).

2.3.2 Cuidado del Medio Ambiente desde el punto de vista

Filosófico: Para Jaimes A. (2014)

- Problemas

Para el mundo hoy en día es necesario saciar un

conocimiento de que todo tiene y es necesario saber la

explicación de este. Heráclito nos dice que hay que guiarnos

por los sentidos para hallar una razón. Empédocles nos dice

que venimos de la unión y separación de los cuatro elementos

y el hecho de que se acabe uno de estos afecta todo.

- Argumentos filosóficos

Sócrates: Decía que para tener una vida completa y estar

bien con uno mismo hay que tener un bien común y un bien

individual. El bien común se lo hace al individual y viceversa.

La ética es lo más importante para Sócrates, decía que,

nosotros no fallamos como persona porque si, sino porque

somos ignorantes. Lo que es decir que nuestra ignorancia es

lo que nos lleva a dañar diariamente nuestro planeta. Todos

tenemos una moral, es una virtud que se debe enseñar. Es

decir, nosotras las personas que ya podemos tener esa

capacidad para entender y asimilar las cosas tenemos que

enseñarles a los más pequeños a cuidar parte de lo que aún

45

nos queda. También decía que el hombre por naturaleza

busca y desea el bien y la felicidad. Nosotros podemos usar la

mayéutica para hacer un alumbramiento a las niñas, jóvenes y

hasta a los adultos. Nosotros podemos ejercer esto utilizando

el cuestionamiento que ellos mismos nos hacen para que

caigan en cuenta de lo que sucede.

Tales: Decía que proveníamos del agua, porque él era un

marinero y para él lo más importante era eso. Es muy

importante que cuidemos el agua porque la mayoría de

nuestro cuerpo está compuesta por el 70% de agua. El punto,

es enseñar de una u otra forma a cuidar nuestro entorno.

Platón: El hombre en el mundo de las ideas, nosotros vamos

a necesitar en algún momento tener agua cuando ya no haya,

y eso nos va a llevar a una guerra por querer de esta. La

educación es una herramienta del hombre y el ser buen

ciudadano. Ciudadanos es aprender a ser y convivir en un

ambiente y un bien común. No podemos ser ciudadanos

cuando ni siquiera cuidamos de donde venimos, EL MUNDO.

Cada una de las tres almas que nos planteaba Platón puede

ayudar a nuestro planeta.

- El racional puede hacer campañas y motivar a la gente

porque se preocupe y cuide su entorno.

- El irasible, es decir, los guerreros pueden hacer que esto

funcione pero no a la violencia, sino enseñando.

- El concupiscible puede que nos ayude a ilustrarnos

Causa

La causa de que nuestro planeta este así es principalmente

por la falta de conciencia que tenemos cada uno de nosotros,

porque no vemos más allá de lo que se nos muestra y no

sabemos el daño tan grande que hacemos cada vez que

abusamos de él.

46

Según Sócrates tenemos que ayudar a que no haya tanta

ignorancia y la virtud es la base de la ética y la ética es lo que

nos enseña a ser buenos y así poder solucionar los

problemas ambientales que tenemos hoy en día.

2.3.3 La educación ambiental como una filosofía de vida

Una filosofía de vida, no en un sentido metafísico, sino el de

una idea fuerza. Una filosofía entendida como la aplicación

diaria de los principios de conservación y aprovechamiento

sustentable de los recursos naturales, derivada del fuero

interno de cada individuo, (Sierra-Bravo, 1994) en todos los

ámbitos de socialización de la vida diaria, y no exclusivamente

en el académico.

2.3.4 La educación ambiental como un proceso ético

Según Novo (1996), la educación ambiental es, antes que

nada, un movimiento ético que no se centra exclusivamente

en el aspecto conservacionista. La ética plantea un carácter

eminentemente racional y normativo que orienta y dirige las

decisiones libres del ser humano en su búsqueda de lo

correcto (Gutiérrez, 1992). Esta capacidad de meditar en las

propias acciones se manifiesta sobre todo al enfrentarse a

situaciones nuevas (Linton, 1972), lo cual implica que, en vista

del panorama ambiental actual, él necesita actuar y comenzar

a repetir los patrones responsables hacia el ambiente y

transmitirlos a las nuevas generaciones. Ergo, ante la “nueva”

situación ambiental, es necesario que la especie humana

“aprenda” a actuar en consecuencia lo anterior significa que la

educación ambiental, debiera transmitirse con un fuerte

componente ético y no solo como un conjunto de

metodologías aisladas entre sí. Esto normaría nuestras

47

acciones sobre el ambiente, y permitiría elegir libre y

responsablemente aquellas compatibles con el entorno. No se

trata de decidir por otros en cuanto a sus actos para con el

ambiente, sino decidir cada quien, con base en un análisis del

estado de su entorno y su problemática, la manera de

coadyuvar en su solución (Meza-Aguilar, 1992).

48

CAPÍTULO III

MARCO TEÓRICO

3.1. EL AGUA

Según la Real Academia Española, agua deriva del latín (Aqua). El

agua es un compuesto químico formado por dos átomos de hidrógeno

y uno de oxígeno unidos por enlace covalente polar muy fuerte lo que

hace que la molécula sea muy estable, la carga electrónica se

distribuye de manera irregular en la molécula, lo que se explica por la

mayor electronegatividad del oxígeno, éste atrae con mayor fuerza a

los electrones haciendo que ésta parte de la molécula adquiera una

carga parcial negativa mientras que el lado de los hidrógenos

adquiere cargas parciales positivas, además el oxígeno sufre una

hibridación sp3 de sus orbitales atómicos los que se distribuyen en el

espacio en un tetraedro adquiriendo una geometría angular con un

ángulo de enlace de 105°; ver la figura (a) cuando una molécula de

agua se acerca a otra molécula de agua se hace presente una fuerza

intermolecular de Van der Waals conocida como enlace de puente de

49

hidrógeno ver la figura (b) al unirse muchas moléculas de agua se

tiene una estructura reticular ver el gráfico.

Figura N° 12

Estructura reticular

Geometría angular, puente de hidrógeno y estructura tetraédrica

reticular de la molécula de agua, Chang,R. (2002).

Esta propiedad del agua de formar enlaces de puente de hidrógeno

hace que la densidad del agua sólida (hielo) sea menor a la densidad

del agua líquida, este hecho favorece a que la vida en los lagos siga

en la época de invierno, ya que el hielo que se forma en la superficie

aísla al agua dentro del lago. Brown, T.L., LeMay, H.E. y Bursten,

B.E., (1998) afirma “Una de las consecuencias notables de los

puentes de hidrógeno se observa al comparar la densidad del hielo

con la del agua líquida… la densidad del hielo a 0 °C (0,917 g/mL) es

menor que la del agua líquida a 0 °C (1,00 g/mL)… Puesto que el

50

hielo es menos denso que el agua, flota en ella. Cuando se forma

hielo por lo frío del tiempo cubre la superficie del agua y aísla el agua

que está abajo. Si el hielo fuera más denso que el agua, el hielo que

se forma en la superficie de un lago se hundiría al fondo, y el lago

podría congelarse por completo. Casi ningún organismo acuático

podría sobrevivir ”

El agua en la naturaleza se presenta en tres estados, líquido, sólido y

gaseoso, el agua de los químicos es decir pura en condiciones

normales es incolora, inodora e insípida, sin embargo, en la

naturaleza el agua de los ríos, lagos, mares, océanos, subterránea,

lluvia, etc. Contiene siempre otras sustancias disueltas que aún en

cantidades pequeñas le dan características organolépticas especiales,

pero si la cantidad de sustancia supera los límites establecidos por la

OMS o la Autoridad Nacional del Agua (ANA) en el Perú, el agua

puede convertirse en inservible.

Por otro lado el agua cubre las ¾ partes de la superficie terrestre, el

97 % de esta agua es salada y solo el 3 % restante es dulce de la cual

solo aproximadamente entre un 0,3 % - 0,6 % es accesible o

disponible y se encuentra en ríos y lagos, como vemos a pesar de ser

la sustancia más abundante en el planeta es también escasa y casi

siempre la menospreciamos, no la cuidamos y a diario la

contaminamos a pesar de que el agua participa en todos los procesos

vitales y es considerada un alimento más que incluimos en nuestra

dieta.

Para Chang, R. (2002. Págs. 240, 450 - 454) “ El agua es una

sustancia tan común en la tierra que casi siempre se menosprecia su

naturaleza única, pues participa en todos los procesos vitales, es un

magnífico disolvente para muchos compuestos iónicos así como para

otras sustancias que son capaces de formar enlaces de hidrógeno

con el agua. El agua tiene un calor específico elevado de 4.184 J/g°C;

la razón es que para elevar la temperatura del agua primero se debe

romper muchos enlaces de hidrógeno intermoleculares. Por ello

51

absorve una gran cantidad de calor mientras que su temperatura solo

aumenta ligeramente, lo opuesto también es cierto el agua puede

proporcionar mucho calor con solo una ligera disminución de su

temperatura. Por esta razón la enorme cantidad de agua que se

encuentra en nuestros , lagos y océanos moderan de manera eficáz el

clima de las zonas circundantes, al absorver calor en el verano y

proporcionarlo en el invierno únicamente con pequeñas variaciiones

de la temperatura del agua”.

De todas las propiedades magníficas que exhibe el agua nos interesa

resaltar la capacidad de disolver a muchos compuestos iónicos y a

otras sustancias que sean capaces de formar enlaces de puente de

hidrógeno con ella, de allí la denominación de disolvente universal;

debido a esta propiedad en la naturaleza no se la encuentra pura sino

formando mezclas, de acuerdo a las sustancias que incorpora a su

seno el agua adquiere ciertas características que se conocen como

propiedades físicas y de agregación, de las cuales solo trataremos las

de mayor interés para esta investigación.

3.1.1 Propiedades físicas y de agregación del agua

A continuación, mencionamos las principales propiedades físicas

y de agregación del agua:

- Color: Se debe a sustancias coloreadas disueltas en el agua,

por ejemplo las sulfuradas son verdes azuladas pasando a

amarillentas con la conservación, las ferruginosas son rojizas,

las cloruradas se ven verdosas, etc. APHA - AWWA - WPCF,

(1992. Págs. 2-1 a 2-91); Rodier, J. (1981. Págs. 105 - 287).

- Olor: Se debe a sustancias volátiles o a grandes cantidades de

sustancias disueltas en el agua, por ejemplo, los sulfuros huelen

a huevo podrido. APHA - AWWA - WPCF, (1992. Págs. 2-1 a 2-

91); Rodier, J. (1981. Págs. 105 - 287).

52

- Sabor: Depende del grado de mineralización y temperatura del

agua, por ejemplo, las cloruradas son saladas, las sulfatadas

son amargas, las carbonatadas-gaseosas son aciduladas, etc.

APHA AWWA - WPCF, (1992. Págs. 2-1 a 2-91); Rodier, J.

(1981. Págs. 105 - 287).

- Depósitos: Es producida por materias que estando suspendida

en el líquido se deposita en el fondo, debido a las siguientes

causas: simple acción de la gravedad, cambios de temperatura,

pérdida de CO2 y subsiguiente precipitación de carbonatos;

oxidaciones por el oxígeno del aire, neutralización de cargas

eléctricas o reducciones por la acción de la flora bacteriana, etc.

APHA - AWWA - WPCF, (1992. Págs. 2-1 a 2-91); Rodier, J.

(1981. Págs. 105 - 287).

- Turbidez: Es producida por materias en suspensión, como

arcilla, materias orgánicas e inorgánicas finamente divididas,

compuestos orgánicos solubles coloreados, plancton y otros

microorganismos. APHA - AWWA - WPCF, (1992. Págs. 2-1 a 2-

91); Rodier, J. (1981. Págs. 105 - 287).

- Densidad: Se debe al grado de mineralización del agua,

dándole una densidad mayor a la del agua pura. La densidad del

agua pura a 4 °C es 1 g/mL. APHA - AWWA - WPCF, (1992.

Págs. 2-1 a 2-91); Rodier, J. (1981. Págs. 105 - 287).

- Temperatura: La temperatura de las aguas superficiales

depende de la procedencia, las que proceden de los nevados

son gélidas, en cambio un agua subterránea se calienta cuando

en su recorrido pasa por zonas volcánicas o emergen de las

profundidades de la tierra donde la temperatura terrestre es alta.

APHA - AWWA - WPCF, (1992. Págs. 2-1 a 2-91).

- pH: Este parámetro mide la actividad de los iones hidrógenos, a

mayor concentración de iones hidrógeno el pH será más bajo,

pues se define como el logaritmo negativo de la concentración

de iones hidrógeno. Chang, R., (2002. Págs. 638-642); (Brown,

T.L., LeMay, H.E. y Bursten, B.E., 1998. Págs.576-579).

53

pH = log 1/[H+] = - log [H+]

Un pH bajo indica alto grado de acidez.

García, J.P.,(2002), asegura que el pH es una propiedad

fundamental e importante que afecta a muchas reacciones

químicas y biológicas, y adiciona que a valores extremos de

pH pueden originar la muerte de peces, drásticas

alteraciones en la flora y fauna; además investigaciones

científicas que estudian esta relación encuentran que a medida

que disminuye el pH acuático, los metales pasan a formas

iónicas más fácilmente absorbibles por los peces y otros

organismos. El principal sistema regulador del pH en aguas

naturales es el sistema carbonato (dióxido de carbono, ión

bicarbonato y ácido carbónico).

El Estándar Nacional de Calidad Ambiental (ECA) para agua

Categoría 3: Riego de vegetales y bebida de animales establece

el valor de 6,5 – 8.5 unidades de pH. Ministerio del Ambiente,

Decreto supremo 002-2008.

MINAM, (2008. Pág. 6).

- Conductividad: Es la capacidad que tienen las aguas de

conducir la corriente eléctrica, depende de la presencia de iones

y de su concentración total, de su movilidad, valencia, así como

de la temperatura de medición; el ECA establecido por la

Autoridad Nacional del Agua (ANA) es menor a 2000 µS/cm.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(MINAM., 2008. Pág. 6).

- Sólidos totales: Es la expresión que se aplica a los residuos de

material que quedan en un recipiente después de la evaporación

de la muestra tal como está, a la temperatura de 103 a 105oC.

54

Los sólidos totales incluyen los sólidos totales suspendidos y los

sólidos totales disueltos.

- Sólidos disueltos: Se refiere a los sólidos disueltos en el agua

que pasan por un filtro de membrana de 0,45 µm y secados a

180oC.

- Turbidez: Se debe a las partículas sólidas en suspensión y

coloides, como consecuencia de reacciones químicas y

floculaciones que se producen en las aguas. Rodier, J. (1981.

Págs. 105 - 287).

- Caudal: Se refiere a la cantidad de agua que corre en una

unidad de tiempo.

3.1.2 Metales:

Los metales son elementos químicos buenos conductores de la

electricidad, maleables, dúctiles, flexibles, que poseen brillo, etc.

Todas estas propiedades se las confiere el enlace metálico que

poseen; los metales se conocen como minerales que son

necesarios para los seres vivos, pero algunos llegan a ser

tóxicos si rebasan ciertas concentraciones, la presencia de

metales en el agua puede ser beneficiosa, tóxica o simplemente

molesta, en muchos casos el potencial beneficio o riesgo

depende de la concentración. APHA - AWWA - WPCF, (1992.

Págs. 3-14 a 3-67).

- Metales disueltos: Técnicamente son los componentes

metálicos en una muestra de agua tal cual, es decir sin acidular

que pasan a través de un filtro de membrana de 0,45 µm. APHA

- AWWA - WPCF, (1992. Págs. 3-14 a 3-67).

- Metales totales: Es la concentración de metales determinada en

una muestra sin filtrar, luego de una digestión intensa, o la suma

de las concentraciones de metales en las fracciones disuelta y

suspendida APHA - AWWA - WPCF, (1992. Págs. 3-14 a 3-67).

55

- Metales pesados: Químicamente son considerados metales

pesados aquellos elementos químicos que presentan una

densidad igual o superior a 5 g/cm3 cuando están en forma

elemental, o cuyo número atómico es superior a 40 incluyendo a

los metales alcalinos y alcalinotérreos. Ambientalmente abarca

elementos de transición (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb y Zn) al igual

que metaloides (As y Sb) por tanto no son todos metales.

APHA - AWWA - WPCF, (1992. Págs. 3-14 a 3-67).

- Cadmio: En la naturaleza el cadmio está asociado al cinc y en

las aguas superficiales su concentración no sobrepasa de

algunos microgramos por litro debido a la poca solubilidad del

carbonato e hidróxido al pH habitual del agua, pero si el pH es

ácido estos compuestos se solubilizan. Rodier, J. (1981. Págs.

105 - 287).

La ingesta diaria por vía oral es de 10 a 35 µg/L.

Concentraciones de cadmio a partir de 37 µg/L es tóxica para

ciertos peces; para el ser humano es peligroso a partir de 1 mg/L

por lo que la OMS en 1995 ha establecido un valor guía para el

agua de consumo humano de 0,003 mg/L . El cadmio es un

elemento sumamente tóxico que ataca principalmente a los

riñones destruye el tejido testicular y los glóbulos rojos, la

absorción de los compuestos de cadmio depende de su

solubilidad. Este elemento se acumula principalmente en los

riñones y tiene una vida media biológica prolongada de 10 a 35

años en los seres humanos. La concentración crítica es

aproximadamente de 200 mg/Kg y se alcanza con una ingesta

alimentaria diaria de 175 µg por persona durante 50 años, los

primeros síntomas son parecidos al reumatismo y a la neuritis

los huesos se ablandan y duelen mucho. Jiménez, B.E., (2001.

Pág.56).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 0,01 mg/L para

bebida de animales y 0,005 mg/L para riego de vegetales.

56

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

- Cobre: El cobre es un metal rojizo, la concentración de cobre en

el agua para beber es por lo general baja, dado a que aún

persiste la incertidumbre sobre la toxicidad del cobre para los

seres humanos, el valor guía establecido por la OMS en 1995 se

considera provisional e igual a 2mg/L. La ingesta alimentaria

representa por lo común de 1 a 3 mg diarios. En algunas

personas cuando la concentración en el agua es superior a 3

mg/L aparece una irritación gástrica aguda y la ingestión

prolongada puede provocar cirrosis hepática. Jiménez,B.E.,

(2001. Pág.56).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 0,5 mg/L para

bebida de animales y 0,2 mg/L para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

- Plomo: El plomo llega al agua por diversas fuentes, por arrastre

de la atmósfera con la lluvia, por disolución de los minerales

cuando el agua es ácida, por fuentes industriales, etc. El plomo

se considera como un veneno fuerte y acumulativo. Afecta los

sistemas hematopoyético y nervioso, se puede consumir durante

varias semanas agua con 2 a 4 mg/L de plomo sin presentar

ningún síntoma, pero si se ingiere durante tres meses resulta

dañino. Concentraciones de 0,05 mg/L se consideran

fisiológicamente seguras para el hombre, pero 0,01 mg/L es

tóxico para los peces. Jiménez,B.E., (2001. Pág.56).

El plomo es uno de los cuatro metales que tienen un mayor

efecto dañino sobre la salud humana por que interacciona con

un gran número de moléculas biológicas (aminoácidos,

hemoglobina, enzimas y ácidos nucleicos) en consecuencia

interfiere en muchos procesos metabólicos. Los efectos a

escala molecular, interfiere en la síntesis del grupo hemo

57

provocando anemia a niveles de 20 µg de Pb por decilitro de

sangre, a concentraciones inferiores se ha detectado un

aumento de la tensión arterial en adultos. Cuando los niveles de

Pb en sangre son muy elevados afecta a los riñones y al

cerebro. El plomo puede entrar en el cuerpo humano a través

de la comida (65%), agua (20%)y aire (15%). Castro, K. (

2015. Págs. 17-20).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 0,05 mg/L para

bebida de animales y 0,05 mg/L para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

- Hierro: Es uno de los elementos más abundantes en la corteza

terrestre se encuentra en corrientes naturales de agua en

concentraciones que varían de 0,5 a 50 mg/L el incremento de

su concentración se debe al pH, en aguas ácidas su

concentración es variable y se encuentra como sulfato y más

abundante como óxido. No presenta problemas graves de

toxicología pero en concentraciones superiores a 0,3 mg/L le

imparte un color amarillento y a partir de 1 mg/L le da un sabor

amargo astringente, tiñe los textiles y las cañerías y reservorios

con precipitados que se conocen como herrumbre de color pardo

rojizo. Jiménez,B.E., (2001. Pág.56).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 1,0 mg/L para

bebida de animales y 1,0 mg/L para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

- Aluminio: Es el tercer elemento más abundante en la corteza

terrestre, no se lo encuentra libre, sino en casi todas las rocas,

sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de

minerales de aluminio silicato. Rodier, J. (1981. Págs. 105 -

287). Cuando estos minerales se disuelven, según las

condiciones químicas, es posible precipitar el aluminio en forma

58

de arcillas minerales, hidróxidos de aluminio o ambos los cuales

forman las bauxitas que sirven de materia prima fundamental en

la producción de aluminio. Estos compuestos son arrastrados

por el agua como sal soluble, coloide o como compuestos

insolubles en cantidades abundantes provocando una ligera

opalescencia y un sabor sensiblemente metálico. Al aluminio se

lo relacionó con el alzhéimer, pero aún no existe evidencia

definitiva de toxicidad, el valor guía de la OMS establecido en

1995 con fines estéticos es de 0,2 mg/L. Jiménez,B.E., (2001.

Pág.56).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 5,0 mg/L para

bebida de animales y 5,0 mg/L para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

- Arsénico: El Arsénico es uno de los elementos más tóxicos,

podemos quedar expuestos al Arsénico a través de la comida,

agua, aire y del contacto de la piel con el agua o suelo que

contenga arsénico. Rodier, J. (1981. Págs. 105 - 287).

Los niveles de arsénico en peces y mariscos pueden ser alta,

porque los peces absorben arsénico del agua donde viven. La

exposición al arsénico inorgánico puede causar varios efectos

sobre la salud, como es irritación del estómago e intestinos,

disminución en la producción de glóbulos rojos y blancos,

cambios en la piel, e irritación de los pulmones; las posibilidades

de desarrollo de cáncer de piel, pulmón, hígado, linfa. La

exposición muy alta de Arsénico inorgánico puede causar

infertilidad y abortos en mujeres, puede dañar el ADN. Lenntech

B.V, (1998).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 0,1 mg/L para

bebida de animales y 0,05 mg/L para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

59

- Manganeso: El Manganeso es un compuesto muy común que

puede ser encontrado formando diversos compuestos en la

tierra. Rodier, J. (1981. Págs. 105 - 287).

El manganeso es uno de los tres elementos trazas esenciales

para la supervivencia de los humanos, pero cuando está

presente en elevadas concentraciones es tóxico, causando

problemas de salud. Los efectos del manganeso mayormente

ocurren en el tracto respiratorio y el cerebro. Los síntomas por

envenenamiento con Manganeso son alucinaciones, olvidos y

daños en los nervios. El Manganeso puede causar Parkinson,

embolia de los pulmones y bronquitis, perturbaciones en hígado,

decremento de la presión sanguínea, fallos en el desarrollo de

fetos de animales y daños cerebrales. Lenntech B.V, (1998).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 0,2 mg/L para

bebida de animales y 0,2 mg/L para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

- Zinc: El zinc es uno de los elementos menos comunes; se

estima que forma parte de la corteza terrestre en un 0.0005-

0.02%. Ocupa el lugar 25 en orden de abundancia entre los

elementos. Su principal mineral es la blenda, marmatita o

esfalerita de zinc, ZnS. Es un elemento esencial para el

desarrollo de vegetales, animales y para la salud humana, la

deficiencia de zinc en la dieta humana deteriora el crecimiento y

la madurez y produce también anemia. El zinc está presente en

la mayor parte de los alimentos, especialmente en los que son

ricos en proteínas, sin embargo, la industria minera y del acero

vierten sus aguas residuales con grandes cantidades de zinc a

los ríos y cursos de agua contaminándola y haciéndola no apta

para el consumo humano y para las actividades agrícolas, los

peses que viven en aguas contaminadas acumulan zinc

60

biomagnificándose en la cadena alimenticia. Lenntech B.V,

(1998).

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 24,0 mg/L para

bebida de animales y 2,0 mg/L para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

- Níquel: El níquel es un elemento bastante abundante,

constituye cerca de 0.008% de la corteza terrestre y 0.01% de

las rocas ígneas y se piensa que existen grandes cantidades en

el núcleo terrestre.

Como mineral importante se tiene: Sulfuros de níquel,

pentlandita y pirrotita (Ni, Fe)xSy; el mineral garnierita, (Ni,

Mg)SiO3.nH2O. El níquel se presenta en pequeñas cantidades

en plantas y animales. Está presente en pequeñas cantidades

en el agua de mar, el petróleo y en la mayor parte del carbón.

El níquel además de los compuestos simples o sales, forma una

variedad de compuestos de coordinación o complejos. La mayor

parte de los compuestos de níquel son verdes o azules a causa

de la hidratación o de la unión de otros ligandos al metal. El ion

níquel presente en soluciones acuosas de compuestos simples

es a su vez un complejo, el [Ni(H2O)6]2+.

La mayor parte de todos los compuestos del níquel que son

liberados al ambiente se absorberán por los sedimentos o

partículas del suelo y llegará a inmovilizarse. En suelos ácidos,

el níquel se une para llegar a ser más móvil y a menudo alcanza

el agua subterránea.

Altas concentraciones de níquel en suelos arenosos pueden

claramente dañar a las plantas y altas concentraciones de níquel

en aguas superficiales puede disminuir el rango de crecimiento

de las algas. Microorganismos pueden también sufrir una

disminución del crecimiento debido a la presencia de níquel,

61

pero usualmente desarrollan resistencia al níquel. El níquel para

los animales es un elemento esencial en pequeñas cantidades.

Pero puede ser también peligroso cuando se excede la máxima

cantidad tolerable. Esto puede causar varios tipos de cánceres

en diferentes lugares del cuerpo.

El ECA establecido para aguas de clase 3 es 0,2 mg/L tanto

para bebida de animales como para riego de vegetales.

Ministerio del Ambiente, Decreto supremo 002-2008-MINAM,

(2008. Págs.5- 6).

3.2 MUSGOS

3.2.1 Definición de musgo: Clase de plantas briofitas formadas por

tallos y hojas pequeñas y delgadas, sin tejido vascular; carecen

de verdaderas raíces, pero tienen unas estructuras

filamentosas que las sujetan, y crecen formando masas

apiñadas de aspecto aterciopelado, formando capa sobre la

tierra, las rocas, los troncos de los árboles y en el agua.

Jensen, W. y Salisbury, F., (1994).

3.2.2 Clases de Bryophytas : Las Bryophytas se dividen en tres

clases: La Hepaticae o Hepáticas, la Musci o Musgos y la

Anthocerotae o antoceros, de esta división los musgos son los

más abundantes existiendo 14 500 especies frente a 9 000 de

hepáticas y 100 de antoceros; los musgos por tanto

pertenecen a las Bryophytas, viven en climas húmedos y

sombríos, crecen en las orillas de los arroyos y también

sumergidos en el agua, en los troncos de los árboles en las

paredes; los musgos son especies colonizadoras o pioneras

de las superficies rocosas desnudas debido a su capacidad de

soportar las desecaciones por heladas o periódicas por falta de

62

agua, recobrar su estado de crecimiento poco tiempo después

de agregarle agua, también colonizan los lagos y estanques

participando en la formación de los pantanos. Jensen, W. y

Salisbury, F., (1994).

“Muchos musgos pueden soportar desecaciones periódicas y

recobrar su estado de crecimiento poco tiempo después de

agregárseles agua. Los musgos y hepáticas tienen la

capacidad de soportar la desecación que sufre por las heladas

invernales”. Jensen, W. y Salisbury, F., (1994).

3.2.3 Características más importantes de los musgos:

- Los musgos son plantas criptógamas que pertenece a la clase

de las bryophytas, deriva del griego bryon = musgo.

- Tienen un color verde debido a la clorofila.

- El pequeño vástago folioso es su generación gametofítica, el

vástago se compone de tres tipos de escamas con forma de

hojas dispuestas de manera helicoidal sobre el tallo.

- Los vástagos se desarrollan a partir de filamentos celulares

denominados protonemas que viven por mucho tiempo y

forman verdaderas alfombras verdes.

- Los protonemas se producen cuando las esporas germinan.

- Las hojas son delgadas y algo más gruesas en la parte central,

carecen de tejido vascular verdadero.

- El tallo consta de una epidermis, una corteza y una columna

central de células alargadas.

- La corteza puede estar separada de la región central por una

capa de células llenas de almidón.

- En los musgos más complejos, las células de la columna

central se pueden diferenciar, en células de apoyo, células para

el transporte de los nutrientes y células para el transporte del

agua, sin ser por ello vasculares.

63

- En algunos musgos el agua se mueve por la parte externa de

la planta y penetra en ella a través de las células de las hojas.

- Poseen rizoides multicelulares que se adhieren a la parte

inferior del vástago folioso y ayudan a anclar la planta y a la

absorción del agua y minerales del suelo.

- El gametofito adulto se conforma de una excrecencia

semejante a una yema que surge de la célula protonémica y

solo algunas de estas células protonémicas pueden dar origen

a los vástagos.

- El vástago maduro origina anteridios y arquegonios, las células

de la cubierta de los anteridios contienen cromoplastos que le

dan el color anaranjado característico en algunos musgos.

- Los espermatozoides son células biflageladas con una sola

mitocondria alargada, la membrana plasmática y los flagelos

anteriores.

- La célula huevo contiene abundantes reservas alimenticias.

- El agua líquida es esencial para la fecundación, los

espermatozoides se desplazan de los anteridios a los

arquegonios por una película de agua y en otros casos las

gotas de agua hacen saltar a los espermatozoides que entran

en la célula huevo pero solo uno se fusionará con el núcleo de

dicha célula, para producir un cigoto, los demás se degeneran.

- El esporofito consta de un pie, una seta y una cápsula que es

la encargada de la producción y descarga de las esporas.

- La cápsula tiene una tapa u opérculo que se desprende cuando

las esporas maduran y queda expuesto el peristoma que solo

se abre durante los periodos secos y de mucho viento.

- Las esporas pueden germinar al poco tiempo de haber sido

liberadas formando los protonemas o permanecer viables por

largos periodos de tiempo, de este modo se inicia el ciclo vital.

“El agua es esencial para la fecundación, en los musgos

más grandes las gotas de lluvia hacen saltar los

espermatozoides desde los anteridios a los arquegonios.

64

En las especies más pequeñas los espermatozoides se

difunden desde los anteridios a los arquegonios por una

película de agua” Wilson, C. y Loomis,W., (1992. Págs.

531-548)

Figura N° 13

Ciclo de vida de los musgos

Fuente: Jensen, W. y Salisbury, F., (1994).

3.3. RETIRO DE CONTAMINANTES CON HUMEDALES:

3.3.1 Retiro de metales: La aplicación de los humedales para

remover los metales en drenaje ácido de minas comenzó en los

años 80. Sin embargo, en los últimos años, el conocimiento

referente a esta capacidad de humedales construidos está

creciendo y, hoy en día, éstos son altamente apreciados por su

alta capacidad de acumular los metales principalmente por la

adsorción, la precipitación y complejación, pero incluso cuando

65

los estudios muestran resultados positivos en el mejoramiento

de DAM, todavía se siguen buscando los mecanismos exactos

y los factores que controlan.

Aduvire, O. (2006) y Schrauf, T. y Smith, M., (2005) dicen que

la remoción de metales en humedales anaerobios se debe a

una combinación de procesos físicos, químicos y biológicos

que incluyen la dilución, dispersión, oxidación/reducción,

precipitación/co-precipitación, adsorción e intercambio iónico,

que tienen lugar entre los sedimentos en suspensión y el

sustrato del humedal en donde conviven microorganismos,

algas y la vegetación, de estos procesos, la precipitación de

óxidos, hidróxidos u oxihidróxidos metálicos remueve metales

de la columna de agua y los incorpora y acumula en los

sedimentos del humedal. La mayoría de estos oxihidróxidos

tienen baja solubilidad a pH 6 y 10.

El retiro del metal se asocia altamente a la acción de plantas y

de microorganismos. Varios investigadores destacan las

capacidades de plantas para contribuir al retiro de metales.

Schrauf, T y Smit. M, (2005, págs. 1-5). También indica que las

macrófitas juegan un papel importante en estos procesos

puesto que pueden proveer oxígeno y la materia orgánica a la

matriz. Adicionalmente, Vymazal, J. (2008. Págs. 965-980)

menciona que las plantas del humedal pueden potencialmente

estimular el crecimiento de bacterias que oxidan el metal por

transferencia del oxígeno en la rizosfera. Los procesos

principales implicados en el retiro del metal son:

- La adsorción. Que implica el atascamiento de partículas o

de sustancias disueltas en la solución ya sea en la planta o

la superficie de la matriz.

- El intercambio catiónico. En este proceso los iones

positivamente cargados del metal en la solución se unen a

66

los sitios negativamente cargados en la superficie del

material de adsorción. Vymazal, J. (2008. Págs. 965-980).

Schrauf, T y Smit. M,(2005, Págs. 1-5). Dice “las

características del intercambio catiónico de los substratos

de los humedales se han atribuido a los grupos funcionales

del carboxy (- COOH) en los ácidos de los tejidos finos

celulares de las plantas” .

3.3.2 Reducción de sulfato: La reducción de sulfato es favorecida

por el bajo pH donde los sulfuros son las formas de azufre

termodinámicamente estables. Éstas son exactamente las

condiciones que predominan en el ambiente de humedales. La

bacteria que reduce sulfato usa la energía creada por

reducción de sulfato en tales ambientes y es generalmente

resistente y capaz de acomodarse a grandes variaciones del

pH y temperatura, sin embargo, la misma no tolerará periodos

largos de condiciones aerobias. Aunque la actividad bacteriana

está significativamente reducida en casos cuando el pH es

menor de 5, la bacteria puede controlar su micro ambiente

regulando el pH a través de reducción de sulfato. (Schrauf, T y

Smit. M, 2005).

Aduvire, O. (2006), dice que en el proceso de reducción

bacteriana del sulfato en ambiente anóxico también se reduce

la acidez mineral potencial debida al hierro y otros metales al

precipitar como sulfuros por acción de las bacterias anaerobias

sulfo-reductoras (Desulfovibrio y Desulfomaculum) capaces de

utilizar su reacción con la materia orgánica del sustrato (CH2O)

y el sulfato disuelto en el agua intersticial como fuente de

energía para su metabolismo. Esta reducción bacteriana del

sulfato genera ácido sulfhídrico, o azufre elemental, y

alcalinidad mediante las siguientes reacciones (donde CH2O es

la representación genérica de la materia orgánica).

67

SO42- + 2 CH2O + bacterias ---- H2S + 2HCO3

-

SO42- + 2 CH2O + ½ O2 + bacterias ---- S° +H2O + 2HCO3

-

SO42- + 2 CH2O + Fe2+ ---- FeS + 2CO2 + H2O

Tambien afirma que otra fuente de alcalinidad generada por el

sustrato es la disolución de la caliza al reaccionar con la acidés

del agua.

CaCO3 + H+ ----- Ca2+ + HCO3 -

El bicarbonato generado por la disolución de la caliza y/o

reducción bacteriana de sulfatos neutraliza la acidéz protónica

dentro del humedal.

HCO3 - + H+ --- CO2 + H2O

3.3.3 Precipitación de hidróxidos férricos y de manganeso:

Schrauf, T y Smit. M, (2005); señala que “el drenaje ácido de

roca típicamente contiene Fe+2 y Mn+2 que son más solubles

que Fe+3 y Mn+4. El proceso de retiro eficiente por precipitación

del hidróxido requiere oxidación que puede ocurrir a través de

una catálisis microbiana en la zona aerobia de humedales con

un pH de 5 o mayor habrá una gran cantidad de bacteria que

puede oxidar hierro usando el material orgánico como una

fuente nutritiva; sin embargo, la bacteria que oxida el

manganeso no parece estar presente en mayores cantidades

en los humedales”.

En la tabla siguiente se muestran los mecanismos y

características de remoción.

68

Tabla N° 2

Mecanismos y Características de Remoción

Mecanismo Descripción

Adsorción de

metales (intercambio de iones)

Adsorción de iones de metal implica la desabsorción de otros metales (generalmente Ca, Mg, Na, K) e iones de hidrógeno;

La cantidad de metal que puede ser adsorbida varía significativamente entre materiales. La adsorción de manganeso, cinc y cadmio es difícil;

La adsorción más efectiva sucede entre un pH de 4 a 6 dependiendo de los iones metálicos; por lo tanto, otros procesos deben estar presentes para aumentar el pH del drenaje ácido (turba no proporciona una capacidad antiácida significante);

La reacción es reversible y, por lo tanto, si haya cambios de condiciones, la desabsorción de metales puede ocurrir.

Reducción de sulfato

(acción microbiana, precipitación de sulfuros de metales)

La reducción de sulfato aumenta el pH de aguas altamente ácidas y forma las precipitaciones de sulfuro altamente insolubles con cadmio, cobre, hierro, plomo y cinc. El sulfuro de manganeso es más soluble y por lo tanto no es fácil de retirar;

Limitada por disponibilidad de sulfato y, en largo plazo, podría ser limitada por disponibilidad de materia orgánica;

Si las condiciones vuelven a las aerobias (debido a fluctuaciones de nivel de agua u otros factores) las reacciones se reversarán y los humedales se convertirán en una fuente de sulfatos y metales.

Precipitación

aerobia (hidróxido férrico y de manganeso)

Desde que la oxidación y precipitación generan iones de hidrógeno, algunos otros procesos deben operar para aumentar el pH. En humedales con turba donde las aguas y suelo permanecen ácidos, existe una pequeña posibilidad de remoción de manganeso;

Oxidación y reducción de sulfato no pueden ocurrir simultáneamente, lo cual puede requerir un sistema de dos fases (anaeróbica seguida por aerobia);

Manganeso es más difícil de remover comparado con hierro y requiere un área aproximadamente 3 veces mayor de humedales para la misma carga.

Adsorción de

metales (hidróxidos férricos)

Hidróxidos de hierro y aluminio retiran los iones de metales. Buen acabado o fase final.

Absorción de

metales por plantas vivientes

En adición a la absorción directa, los sistemas de una raíz crean micro ambientes que promueven los procesos de reducción y oxidación y generan biomasa para el soporte de otros procesos del humedal

Fuente: Schrauf, T y Smit. M, (2005. Pág. 3)

69

3.4. PRECIPITACIÓN DE OTROS METALES PESADOS:

Los metales pesados precipitan como hidróxidos insolubles en un

intervalo de pH que suele estar comprendido entre 8,5 a 10. El

hierro ferroso se convierte en hidróxido ferroso a pH superior a 8,5 y

el manganeso se transforma en insoluble cuando el pH es superior a

9,5. El aluminio precipita en el agua a un pH de 5,5 pero se vuelve

otra vez soluble a pH superior a 8,5. Por estas razones,

dependiendo de la clase de metales y su concentración en las aguas

ácidas se elegirá el método de tratamiento más apropiado. Aduvire,

O. (2006, pág.81).

3.5. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS

- DRENAJE ÁCIDO: El término generalmente hace alusión al drenaje

ácido de mina DAM, no obstante, el drenaje ácido, también se

genera por la erosión de las rocas que habiendo quedado sin

protección reaccionan con la humedad y oxígeno del ambiente, a

éste drenaje se lo conoce como Drenaje Ácido de Roca (DAR). El

fenómeno de drenaje ácido proveniente de minerales sulfurosos es

un proceso que ocurre en forma natural y es rojizo – anaranjado.

Cualquiera sea el término (DAM o DAR) el drenaje ácido se refiere a

la generación de ácido originada por la oxidación de los minerales

sulfurosos cuando son expuestos al aire y agua, lo cual da por

resultado la producción de acidez, sulfatos y la disolución de

metales, principalmente hierro, manganeso y aluminio. Aduvire, O.

(2006. Págs. 4-10). Afirma, “Durante la explotación de determinados

yacimientos (carbón, sulfuros metálicos, hierro, uranio y otros)

quedan expuestos a la meteorización grandes cantidades de

minerales sulfurosos que pueden llegar a formar drenajes ácidos.

Para que esto tenga lugar son necesarias condiciones aerobias, es

decir la existencia de cantidades suficientes de agua, oxígeno y

simultáneamente la acción catalizadora de bacterias tales como

Thiobacillus ferrooxidans. También afirman que los procesos físicos,

70

químicos y biológicos tienen gran influencia en la generación,

movilidad y atenuación de la contaminación ácida de las aguas. El

agua se considera altamente ácida cuando su pH está entre 1,5 a

4,5 unidades de pH entonces la concentración de Fe, Al, Mn, Zn,

Cu, Ni, Pb, es alta así como el contenido de oxígeno”. Las

reacciones químicas de formación de acidez a partir de la pirita son:

FeS2 + 7/2 O2 + H2O → Fe2+ + 2 SO4 2- + 2 H+

Fe2+ + ¼ O2 + H+ → Fe3+ + ½ H2O

A valores de pH entre 3,5 a 4,5 el ion férrico es catalizado por la

bacteria Metallogenium y a pH por debajo de 3,5 la reacción es

catalizada por la bacteria Thiobacillus ferrooxidans. Por lo general, a

pH entre 2,3 a 3,5 el ion férrico por hidrólisis precipita como

hidróxido Fe(OH)3 (sólidos de color amarillo, naranja o rojo), lo que

provoca un descenso del pH.

Fe3+ + 3 H2O → Fe(OH)3 (sólido) + 3 H+

La reacción completa, sería:

FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O → Fe(OH)3 + 2 SO4 2- + 4 H+

Algunos cationes férricos (Fe3+) que no precipitan en la solución,

pueden seguir oxidando adicionalmente a la pirita (catálisis) y formar

nuevamente iones ferrosos, sulfato e hidrógeno.

FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O → 15 Fe2+ + 2 SO4 2- + 16 H+

Por lo tanto, la reacción final para estabilizar el ion férrico formado a

partir de la oxidación de la pirita, sería:

FeS2+15/8 O2 +13/2 Fe3+ + 17/4 H2O ⇒ 15/2 Fe2+ + 2 SO4 2- +

17/2 H+. Gamonal, P. (2009. Págs.2-5).

71

- BIOINDICADORES: Son aquellos organismos o comunidades en los

que su existencia, características estructurales, funcionamiento y

sus reacciones, dependen del medio en que se desarrollan y

cambian al modificarse las condiciones ambientales, ya que son

sensibles a los cambios ambientales y responden a los estímulos

absorbidos. La utilización de organismos como bioindicadores de

contaminación del agua empezó hace más de 100 años en Europa,

esta técnica es considerada muy útil, y de bajo costo, por lo que es

muy utilizada. Además, tiene la ventaja de mostrar tendencias a

través del tiempo, lo que permite comparar condiciones pasadas y

presentes. Salazar, J. P., Hernández, M. L., y Arango, A., (2012.

Págs. 349-366)

- BIORREMEDIACIÓN: Alternativa biológica que usa plantas y

microorganismos vivos o sus metabolitos para acumular, transformar

o degradar contaminantes. El proceso se basa fundamentalmente en

la capacidad de ciertos grupos biológicos de soportar altas

concentraciones de metales (Hg, Pb, Cd, As, Cu, Fe, Zn, etc)

presentes en los medios donde se encuentran. Los mecanismos de

esta resistencia se encuentran codificadas en genes que les permite

modificar la forma contaminante, en el caso del mercurio,

usualmente el metilmercurio se transforma en una forma menos

tóxica como mercurio elemental. Adicionalmente, puede presentarse

una acumulación o retención del químico en la biomasa. González,

M.C., (2005, Págs. 29-37).

- BIOADSORCIÓN: Es un proceso físico - químico que incluye los

fenómenos de adsorción y absorción de iones y moléculas. Este

método poco convencional busca principalmente la remoción de

metales pesados en aguas naturales o provenientes del sector

industrial, usando como sorbente diferentes materiales de origen

biológico (vivo o muerto), tales como: algas, hongos, bacterias,

plantas, cáscaras de frutas, productos agrícolas y algunos tipos de

biopolímeros. Estos materiales son de bajo costo y se encuentran en

72

gran abundancia en la naturaleza, además, su transformación a

biosorbente no es un proceso costoso. El proceso de bioadsorción

involucra una fase sólida (biomasa) y una fase líquida (agua) que

contiene disueltos la sustancia de interés que será adsorbida (en

este caso, los iones de los metales pesados). Para que el proceso

de bioadsorción se pueda realizar con éxito, debe existir una gran

afinidad entre los grupos funcionales de la biomasa y el

contaminante, ya que este último debe ser atraído hacia el sólido y

enlazado por diferentes mecanismos. Aduvire, O. (2006. Págs.90-

100).

- HUMEDALES: El convenio RAMSAR en su artículo 1.1 define los

Humedales como: “Extensiones de marismas, pantanos y turberas, o

superficies cubiertas de agua, sean éstas de régimen natural o

artificial, permanentes o temporales, estancadas o corrientes,

dulces, salobres o saladas, incluidas las extensiones de agua marina

cuya profundidad en marea baja no exceda de seis metros”. El

Convenio de Ramsar o Convención relativa a los Humedales de

Importancia Internacional especialmente como Hábitat de Aves

Acuáticas, se firmó en la ciudad de Ramsar, Irán el 2 de febrero de

1971 y entró en vigor en el año 1975. El Perú aprueba este convenio

con Resolución Legislativa N° 25353, del 23 de Noviembre de

1991. Ministerio del Ambiente, (2014).

Desde el punto de vista ecológico, los humedales son lugares de

gran valor. Se encuentran entre los ecosistemas más productivos del

mundo. Proporcionan el soporte de agua y productividad primaria de

la cual dependen para su supervivencia un número incontable de

especies de plantas y animales. Su importancia radica tanto en sus

grandes valores biológicos, una vegetación y una fauna especializa,

como en las fundamentales funciones que desempeñan en el ciclo

del agua y de la materia orgánica, soporte de redes tróficas,

reciclado de nutrientes y filtro biogeoquímico.

73

Están constituidos por lo general, por lámina de agua poco profunda

o de una capa freática en superficie sobre suelos hidromorfos,

vegetación especializada (hidrófita e hidrófila), sustrato

microorganismos, hongos, algas. Ramos, Y., Uribe, I., (2009, Págs.

1-15)

- HUMEDALES ARTIFICIALES: Los humedales, son áreas donde

la vegetación se adapta a la inundación periódica, pueden ser

construidos en ubicaciones donde no existen naturalmente; se

utilizan en el manejo ambiental de aguas impuras.

- HUMEDALES O SISTEMAS DE FLUJO SUBTERRÁNEO O

SUBSUPERFICIAL: Estos Humedales consisten en una cama de

grava plantada con vegetación, el agua fluye debajo de la superficie

de grava, y proporciona nutrientes a las plantas emergentes, el flujo

puede ser horizontal o vertical.

Estos sistemas son adaptados a muchos climas, pero disminuye su

eficiencia a temperaturas muy frías, se recomienda para el

tratamiento de aguas negras son más eficientes que los humedales

construidos con flujo superficial, además de estar lejos del contacto

humano, tener disminución de olores desagradables, y disminución

en la proliferación de mosquitos. Setty, K. (2008. Pág.1-3).

74

Figura N° 14

Humedales

A Humedales con flujo superficial, y B con flujo subsuperficial,

horizontales

Figura N° 15

Humedales con flujo sub-superficial vertical

75

Los beneficios de esta tecnología incluyen: un diseño sencillo,

bajos costos de operación y mantenimiento, y a veces un aumento

en la fauna. La eliminación de contaminante ocurre por procesos

físicos (sedimentación y filtración), procesos químicos (la

precipitación y adsorción), y procesos biológicos (metabolismo

bacteriano) US EPA, (1999. Págs.16)

- HUMEDALES O SISTEMAS DE FLUJO SUPERFICIAL

HORIZONTAL: En estos sistemas el agua entra por la parte

superior de un extremo penetra la grava, discurre por todo el

humedal y sale también por la parte superior del otro extremo. Las

plantas y los microbios están implicados en el proceso del

tratamiento de aguas residuales. Las plantas que son usadas en el

humedal varían de entrada a salida, las plantas cercanas a la

entrada son arraigadas y capaces de manejar grandes cantidades

de aguas residuales; plantas arraigadas menos profundas están

situadas cerca del otro extremo.

- ÁREA NATURAL PROTEGIDA: Son espacios continentales y/o

marinos del territorio nacional, expresamente reconocidos y

declarados como tales, incluyendo sus categorías y zonificaciones,

para conservar la diversidad biológica y demás valores asociados

de interés cultural, paisajístico y científico, así como por su

contribución al desarrollo sostenible del país.

Las Áreas Naturales Protegidas constituyen patrimonio de la

nación. Su condición natural debe ser mantenida a perpetuidad

pudiendo permitirse el uso regulado del área y el aprovechamiento

de recursos, o determinarse la restricción de los usos directos. Es

un área geográficamente definida: lo que indica que su ubicación,

límites y extensión están claramente establecidos a través de un

instrumento legal, y demarcados en el terreno. Ley de Áreas

Naturales Protegidas, N° 26834 (1997. Pág. 1-9)

76

Para las definiciones de: zona de recuperación, recreación y

servicios se consultó el (MINAM., Ministerio del Ambiente - Manual

de Legislación Ambiental, 2008).

- ZONA DE RECUPERACIÓN: Es el área donde la condición natural

ha sido severamente alterada o dañada, de modo que se hace

necesario planificar e implementar obras para su recuperación. Una

vez recuperada, la zona se integra nuevamente a su categoría.

- ZONA DE RECREACIÓN: Es un área natural que contiene

paisajes y recursos sobresalientes, que se prestan para el

desarrollo de actividades recreativas relativamente intensas. En

esta zona se permite instalar infraestructura vial y de apoyo para el

servicio de los visitantes, cuidando de mantener el ambiente de la

manera más natural posible.

- ZONA DE SERVICIOS: Es un área de extensión reducida en la

que se instala la infraestructura de la administración o los centros

de interpretación de la unidad de conservación.

3.5 HIPÓTESIS

3.5.1. Hipótesis General:

El efecto de la aplicación de la biorremediación con comunidad

biológica de musgos nativos es eficiente para mejorar la

calidad del agua impactada con Drenaje Ácido de Roca (DAR)

en la subcuenca de Pachacoto, Recuay- Ancash 2015.

77

3.5.2. Hipótesis Específicas:

H1 Los resultados obtenidos en la etapa de adaptación

muestran el crecimiento y aumento en la población de los

musgos que permite acumular los metales pesados

presentes en el agua.

H2 La diferencia entre el musgo A: Anomobryum prostratum

(Müll. Hal.) Besch y B: Clasmatocolea vermicularis

(Lehm.) Grolle,, en cuanto al contenido de metales

pesados en cada uno de los monitoreos es significativa.

H3 La diferencia de concentración de metales pesados en el

agua antes y después del tratamiento de biorremediación

es significativa.

H4 La cantidad de sólidos sediméntables sobre los musgos y

sedimento formado en el fondo del humedal, expresados

en concentración de metales pesados al final del

experimento, son significativas.

3.6 IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES

- Variable (X):

APLICACIÓN DE LA BIORREMEDICACIÓN CON

COMUNIDAD BIOLÓGICA DE MUSGOS NATIVOS

- Variable (Y):

CALIDAD DEL AGUA

78

3.7 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES:

Tabla N° 3

Operacionalización de variables

VARIABLE DIMENSIÓN INDICADORES

Variable

Independiente:

APLICACIÓN DE LA

BIORREMEDICACIÓN

CON COMUNIDAD

BIOLÓGICA DE

MUSGOS NATIVOS

Biológica: Musgo A

Concentración de

metales pesados:

Aluminio, Arsénico,

Cadmio, Cobre,

Hierro, Manganeso,

Níquel, Plomo, Zinc

• Biológica: Musgo B Concentración de

metales pesados:

Aluminio, Arsénico,

Cadmio, Cobre,

Hierro, Manganeso,

Níquel, Plomo, Zinc

Variable Dependiente:

CALIDAD DEL AGUA

Física pH, Conductividad

eléctrica, Oxígeno

disuelto, Temperatura,

Caudal

Química Concentración de

metales pesados:

Aluminio, Arsénico,

Cadmio, Cobre,

Hierro, Manganeso,

Níquel, Plomo, Zinc

Elaboración propia.

79

CAPÍTULO IV

METODOLOGÍA

4.1 TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN:

En la presente investigación se aplicó la Investigación Experimental.

Para Schmelkes (1988), citado por (Sánchez, H. y Reyes, C., 2009.

P. 43) Sánchez Carlessi Hugo y Reyes Meza Carlos (2009. P. 43), “El

objetivo de la Investigación Experimental, es realizar un experimento,

que permita demostrar presupuestos e hipótesis explicativas; se

trabaja en una relación causa- efecto inmediata por lo cual requiere la

aplicación del método experimental”.

4.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN:

Se aplicó el Diseño Cuasi- experimental de Series de Tiempo. Al

respecto Sánchez Carlessi Hugo y Reyes Meza Carlos (2009. P. 43),

señalan que: “este diseño de investigación para su ejecución implica

que el investigador realice mediciones periódicas de la variable

80

independiente en un solo grupo antes de la aplicación de la variable

dependiente y luego de dicha aplicación, efectúe nuevas mediciones

en la variable de interés”.

Esquema :

O1 O2 O3 X O4 O5 O6

Dónde:

O1 … Control de la adaptación de los musgos A y B en el mes de

Abril del 2015.

O2 … Control de la adaptación de los musgos A y B en el mes de

Mayo del 2015.

O3… Control de la adaptación de los musgos A y B en el mes de

Junio del 2015.

X … Estabilización del humedal

O4 … Monitoreo de agua y musgos el 28 de Julio del 2015

O5 … Monitoreo de agua, musgos y agua con sólidos sedimentables

el 27 de Setiembre del 2015.

O6 … Monitoreo de agua, musgos y sedimento el 08 de Diciembre del

2015.

81

4.3 POBLACIÓN Y MUESTRA

4.4.1. Población

El agua que discurre desde el Nevado Pastoruri, por tanto, la

población es infinita.

4.4.2. Muestra

• El agua que entra y que sale del tratamiento con musgos.

• Los musgos extraídos del humedal piloto luego del

tratamiento.

• Los Sedimentos extraídos del humedal

• Los Sólidos sedimentables extraídos del humedal

4.4.3 Unidad de análisis:

El agua, los sedimentos, los sólidos sedimentables y los

musgos.

a. Métodos de análisis de indicadores: El análisis de los

indicadores establecidos se llevará a cabo siguiendo los

métodos normalizados que se muestran en la tabla.

82

Tabla N° 4

Métodos de análisis de indicadores fisicoquímicos y químicos

Indicadores Método Unidad Límite de detección

Valor guía

ECA –Categoría 3 (Bebida de animales y riego de vegetales)

Fisicoquímicas

Ph EPA 150.1 valor pH 0,1 6,5 – 8,5

Conductividad Eléctrica

EPA 120-1 µS/cm 0.1 ≤ 2000

Oxígeno Disuelto (OD)

APHA 4500-OG

mg/L -- ≥ 4

Temperatura APHA 2550B ºC 0,1 --

Químicas

o Metales pesados en agua y musgos (Al, As, Cd, Cu, Fe. Mn, Ni, Pb y Zn)

APHA 3500

ICP-MS

EPA-200.7-Rev.4.4- 94 ICP-(alternativo)

mg/L

ó

mg/Kg

5,0 y 5,0 (Al)

0,1 y 0,05 (As)

0,01 y 0,005 (Cd)

0,5 y 0,2 (Cu)

1,0 y 1,0 (Fe)

0,2 y 0,2 (Mn)

0,2 y 0,2 (Ni)

0,05 y 0,05 (Pb)

24 y 2,0 (Zn)

Fuente: Valores guía: Decreto supremo 002-2008-MINAM, (2008. Págs.5- 6) y

APHA - AWWA - WPCF, (1992. Págs. 3-14 a 3-67).

83

4.4 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

4.4.1 Técnica:

Fuentes primarias: observación de campo, experimentación

en el piloto.

Fuentes secundarias: revisión y análisis documental, tesis,

revistas, textos.

4.4.2 Instrumentos:

- Ficha de observación de campo.

- Informe de ensayo de laboratorio. Ver anexo.

4.5 TÉCNICAS ESTADÍSTICAS DE ANALISIS Y PROCESAMIENTO DE

DATOS:

Dada la naturaleza de la investigación, se han considerado los

resultados de análisis llevados a cabo en el Laboratorio del Instituto

de Corrosión y Protección de la Pontificia Universidad Católica

del Perú.

84

CAPÍTULO V

RESULTADOS

5.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL LUGAR DE ESTUDIO

El lugar del estudio está ubicado aproximadamente a un km del

nevado Pastoruri, dicho nevado está ubicado en el sector de Carpa

que comprende desde el cerro San Cristóbal (Huaraz) hasta la

Laguna de Conocoha (Bolognesi), según la sectorización del Parque

Nacional Huascarán. El nevado Pastoruri está ubicado en el

departamento de Ancash en la cordillera Blanca, Callejón de Huaylas

dentro del Parque Nacional Huascarán sector Carpa, su cima alcanza

5 240 msnm, se encuentra a 70 Km de la ciudad de Huaraz, pasando

por Recuay, Ticapampa y Catac, el clima es seco y la temperatura

oscila entre 5 °C y -2 °C; dentro de la biodiversidad existente

destacan en flora la puya Raymondi la planta más alta del mundo, y

en fauna destacan las vicuñas, venados, cóndor andino, pato, picaflor

entre otros.

85

Figura N° 16

Lugar del estudio

La investigación se llevó a cabo en el sector de Carpa en la quebrada de

Yanapampa ubicada al pie del nevado Pastoruri en la laguna número 2,

ver a continuación los mapas de las figuras 17 y 18; las coordenadas

geográficas son:260712.51S 8903816.31W.

86

Figura N° 17 Mapa de la Laguna en estudio en la Quebrada de Yanapampa

87

Figura N° 18 Mapa de ubicación geopolítica del lugar de estudio

88

5.2 DESCRIPCIÓN DE LAS TAREAS PREVIAS REALIZADAS ANTES

DEL EXPERIMENTO:

5.2.1 Identificación taxonómica de los musgos A y B

Para la Identificación taxonómica de los musgos se envió una

muestra de cada musgo al Herbario de la Universidad Nacional

de Trujillo (Hebarium Truxillense), obteniendo de esta

institución la identificación solamente del musgo A, por lo que

se envió una muestra del musgo B al herbario del Museo de

Historia Natural de la Universidad Nacional San Marcos;

quedando de ésta forma identificados los dos musgos usados

en el estudio. Los resultados fueron:

Musgo tipo A: Anomobryum prostratum (Müll. Hal.) Besch.

Musgo tipo B: Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle.

Figura N° 19

Musgo tipo A

Musgo tipo A: Anomobryum prostratum (Müll. Hal.) Besch.

89

Figura N° 20

Musgo tipo B

Musgo tipo B: Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle.

Ver en anexo. Las constancias de identificación taxonómica

expedida por las respectivas instituciones.

5.2.2. Visita previa:

Se realizó una visita previa de inspección y reconocimiento de

la zona, realizando mediciones de pH , Conductividad Eléctrica

(CE), temperatura y oxígeno disuelto (OD), en un recorrido

desde la laguna formada al pie del mismo nevado Pastoruri

donde el pH fue de 6,27 y la CE 150 µS/cm, aguas abajo

siguiendo el curso de la escorrentía el agua tenía un color gris

al medir el pH fue de 5,58 y la CE 167 µS/cm, más abajo

cerca de la laguna donde el proyecto por las Rutas del Cambio

Climático construyó el canal el pH fue de 3,17 y CE 770

µS/cm.

90

Figura N° 21

Musgo tipo A

Llegada al pie del Pastoruri

Figura N° 22

Medida de Parámetros en el descenso

91

Figura N° 23

Escorrentías ácidas y rojizas

5.2.3 Acopio y preparación de insumos:

Grava y arena: La preparación de la grava y arena gruesa se

realizaron del 23 al 26 de marzo del 2015 en la calera Casanger

S.R.L. ubicada en el sector Púmpoc – Pariahuanc - Carhuaz

departamento de Ancash. Para conseguir la grava se chancó la

piedra caliza hasta tener un tamaño aproximadamente ½ cm y

para obtener la arena gruesa se tamizó con malla N° 16; ambas

se lavaron con agua de caño. La cantidad de grava y arena

gruesa fue de 2 000,00 kilos cada una.

Presentamos algunas fotografías, correspondientes a esta

etapa:

92

Figura N° 24

Tamizado de arena preparada de piedra caliza

Figura N° 25

Lavado de grava y arena preparadas de piedra caliza

93

Figura N° 26

Tamaño de la grava preparada

Con la finalidad de poder establecer el probable aporte de

metales pesados a partir de éste insumo, utilizado para preparar

la grava y la arena, se separó una muestra de la piedra caliza y

se enviaron al laboratorio del Instituto de Corrosión y Protección

de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) donde se

realizó la determinación de metales por el método ICP-OES,

basado en EPA 200.7/94.

Presentamos a continuación los resultados:

94

Tabla N° 5

Resultados del contenido de metales en piedra caliza

PARÁMETRO UNIDADES PIEDRA

CALIZA

Aluminio mg/Kg 1699,9

Arsénico mg/Kg < 0,6

Cadmio mg/Kg < 0,1

Cobre mg/Kg < 0,1

Hierro mg/Kg 7045

Manganeso mg/Kg 301

Niquel mg/Kg < 0,1

Plomo mg/Kg < 0,2

Zinc mg/Kg 165,6

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-098/2016

- Estiércol de ovino: Se contrató 8 sacos de estiércol de

ovino en la comunidad campesina de Catac.

- Lodo y musgos: Se colectó en humedales ubicados en el

sector Carpa Pastoruri, el lodo en la parte baja a medio

kilómetro aproximadamente y el musgo a unos 200 metros

en la parte alta respecto del lugar de trabajo.

5.2.4 Transporte de insumos y materiales: La carga se realizó el 27

de marzo con cargador frontal hacia un volquete que trasladó la

grava y arena a Huaraz para salir hacia Pastoruri el 28 a las 3

am, en Catac se recogió el guano de ovino. El acceso carrosable

no llega hasta el lugar de trabajo, por lo que se descargó y

trasladó estos insumos manualmente con personal formado por

95

amigos y colegas de trabajo que gentilmente se ofrecieron a

colaborar.

A continuación, mostramos las fotografías:

Figura N° 27

Cargando grava y arena para su traslado a Pastoruri

5.3 ETAPA DE INSTALACIÓN

5.3.1 Instalación del Humedal Piloto: Previamente se realizó la

limpieza del canal construido por el proyecto “Por las Rutas del

Cambio Climático”, retirando las piedras y champas con ayuda

de lampas, pico y pala; lavamos con una escoba de plástico

haciendo pasar agua para eliminar en lo posible los sedimentos

de las paredes y la base; se cerró la entrada de agua al canal

luego con un cordel y un trozo de cal se trazó las líneas de

nivel a una altura de 12, 20 y 30 cm de la base; luego se tendió

la grava hasta la primera línea (12 cm de espesor)

96

compactando y emparejando con una madera gruesa sobre

esta capa se esparció una capa delgada de guano o estiércol

luego se esparció el lodo hasta completar los 8 cm de espesor;

esta capa es la portadora de las bacterias y nutrientes,

finalmente se esparció la arena gruesa emparejando y

compactando con la madera hasta la última línea, alcanzando

10 cm de espesor, de esta manera queda listo el sustrato de

nuestro humedal sobre el cual se plantó los musgos en surcos

con 5 cm de distancia entre surco y surco, el musgo tipo B

identificado como Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle se

plantó en los primeros 15 metros luego se colocó un muro de

piedras como separador, después del muro en una longitud de

1,30 metros se sembró el musgo tipo A identificado como

Anomobryum prostratum (Müll. Hal.) Besch.

A continuación, presentamos algunas fotografías de la

instalación del humedal piloto

Figura N° 28

Zanja dejada por el proyecto por las rutas del cambio climático

97

Figura N° 29

Limpieza concluida, vemos champas y piedras rojizas al costado de la

zanja

Figura N° 30

Zanja limpia

Se observa la zanja limpia recibiendo la primera capa de grava

98

Figura N° 31

Trabajando en el lodo

Agregando el lodo sobre el guano, ambos portadores de nutrientes y microorganismos

(bacterias).

Figura N° 32

Extracción de musgos

A la derecha extracción de musgos tipo B a la izquierda del musgo tipo A.

99

Figura N° 33

Siembra del musgo

En plena operación de siembra del musgo B y A.

Figura N° 34

Después de la siembra

Con la satisfacción de labor cumplida y muestras para análisis.

100

5.3.2 Determinación del contenido inicial de metales pesados en

los musgos

Con la finalidad de tener un punto de referencia del contenido

inicial de metales pesados en los musgos usados en el estudio

se procedió a separar una muestra de cada musgo los que se

lavaron con agua des-ionizada, se secaron bajo sombra sobre

fólderes manila, una vez secos se empacaron en bolsas de

papel etiquetadas y enviaron al laboratorio del Instituto de

Corrosión y Protección de la Pontificia Universidad Católica del

Perú (PUCP) donde se realizó la determinación de metales por

el método ICP-OES, basado en EPA 200.7/94.

Los Códigos fueron:

- MI- A

- MI- B.

A continuación, presentamos los resultados:

Tabla N° 6

Resultados del contenido inicial de metales en los musgos

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADOS

MI-A MI-B

Aluminio mg/Kg 967,2 1093,8

Arsénico mg/Kg 128.9 35,4

Cadmio mg/Kg < 0,05 < 0,05

Cobre mg/Kg < 0,05 < 0,05

Hierro mg/Kg 31700 48958

Manganeso mg/Kg 39 21

Niquel mg/Kg 5,496 < 0,05

Plomo mg/Kg < 0,1 < 0,1

Zinc mg/Kg 22,98 27,92

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-096/2016

101

5.3.3 Observación y seguimiento de estabilización del humedal:

Según el diseño empleado, en esta etapa vamos a describir:

O1 O2 O3

O1, O2 y O3, : Control de la adaptación de los musgos A y B

en el mes de Abril, Mayo y Junio del 2015,

respectivamente: Durante estos meses se viajó una vez

cada semana para realizar una inspección ocular de la

adaptación de los musgos considerando los siguientes

indicadores:

• Tamaño de la planta: Se realizó una inspección ocular del

tamaño de las plantas; en la última inspección de junio los

musgos ya habían alcanzado su máximo desarrollo

longitudinal 9 cm medidos desde la base del musgo hasta

el ápice, mientras que el musgo tipo A alcanzó un tamaño

de 7 cm, estas dimensiones no variaron hasta el último

monitoreo. Tal como se observa las fotos que presentamos

a continuación.

102

Figura N° 35

Medición de tamaño longitudinal de los musgos

• Densidad poblacional: Se observó la fijación o

prendimiento del musgo y en los lugares vacíos se

procedía a resembrar. En la última visita del mes de junio

se observó una mayor densidad poblacional, se midió los

espacios vacíos haciendo un total de 2, 4 metros sin

cobertura de musgo B y 0,3 metros de musgo A.

Ancho del canal es 0,28 metros.

A Total B = 15 x 0,28 = 4,2 m2

LB = 15 m – 2,4 m = 12,6 m

APoblada B = ,12,6 m x 0,28 m = 3,528 m2

A Libre = 0,672 m2

% A poblada B = 84,00 % de musgo B

A Total A = 1,3 m x 0,28 m = 0,364 m2

A Poblada A = 1 m x 0,28 m = 0,28 m 2

% A poblada A = 76,92 % de musgo A

Se resembró por última vez.

A continuación, presentamos algunas fotografías.

103

Figura N° 36

Poca densidad poblacional y el agua cubriendo a los musgos

Figura N° 37

Color del sedimento amarillo- naranja y mayor densidad

poblacional de los musgos

• Caudal del agua: Se observaba que el agua cubra

completamente al musgo. El caudal se midió por el método

del flotador y la jarra.

104

Método del flotador: Se señaló un tramo de 85 cm y se dejó

caer en el primer punto un corcho pequeño y se controló el

tiempo que demoraba en llegar al punto final marcado a 85

cm aguas abajo, se repitió esta prueba 5 veces se sacó el

tiempo promedio (10,3 s) y finalmente el caudal fue

0,00883 m3/s

Método de la jarra: Se usó una jarra graduada de un litro de

capacidad y un cronómetro. Las mediciones se realizaron

en la parte final del humedal en el tubo de desfogue, se

colectaron 5 volúmenes en un tiempo constante de 10

segundos, el volumen promedio colectado en 10 segundos

fue de 876 mL o 0,876 L, haciendo un caudal de 0,00876

m3/s; Se comprueba que los dos caudales obtenidos son

prácticamente iguales.

Generalmente se trató de mantener o regular el caudal

manipulando la compuerta y el desfogue de la laguna, pero

como se trabajó en condiciones naturales el caudal no era

constante todo el tiempo, por la lluvia, nieve, granizada.

Por lo que estos datos solo son referenciales para tener

una idea del tiempo de retención hidráulico del agua en el

humedal piloto, que de acuerdo a los datos fueron 180,75

segundos en el tramo del musgo B y 15,66 segundos en el

tramo del musgo A.

Para corroborar los valores se calculó el caudal. El

mecanismo de cálculo es:

- Distancia o tramo recorrido por el flotador = 85 cm,

marcado con punto inicial y final.

- Tiempo promedio de recorrido del corcho = 10,3

segundos.

105

- Ancho del canal o base = 28 Cm = 0,28 m.

- Profundidad del canal hasta el nivel del agua = 38 Cm =

0,38 m.

- Longitud del canal sembrado con musgo tipo B = 15 m.

- Longitud del canal sembrado con musgo tipo A = 1,3 m.

Las fórmulas para calcular el caudal y el tiempo de

retención hidráulica son:

Q = A x V …. (1)

A = b x a …. (2)

V = e/T …. (3)

Vc = L x a x b …. (4)

TRH = Vc/ Q …. (5)

Donde:

Q = Caudal del agua en el canal

A = Área transversal del canal

V = Velocidad del flujo de agua

Vc = Volumen del canal ocupado

TRH = tiempo de retención hidráulica

e = Espacio recorrido por el flotador

T = Tiempo de recorrido del flotador

b = Base o ancho del canal = 0,28 m

L = Longitud = 15 m

a = altura o Profundidad del canal ocupado = 0,38 m

Cálculo del área transversal del canal, fórmula (2)

A = 0,28 m x 0,38 m = 0,1064m2

Cálculo de la velocidad del flujo de agua en el canal,

fórmula (3)

V = 0,85 m/10,3 s = 0,083 m/s

106

Cálculo de caudal del agua en el canal, fórmula (1)

Q = 0,1064 m2 x 0,083 m/s = 0,00883 m3/s

Cálculo del volumen del canal, fórmula (4)

Vc = 15 m x 0,28 m x 0,38 m = 1,596 m3

Cálculo del tiempo de retención hidráulico en el musgo B

TRH (B) = 1,596 m3/ 0,00883 m3/s

TRH (B )= 180,75 s

Cálculo del tiempo de retención hidráulico en el musgo A

Longitud del canal sembrado con musgo A = 1,30 m

Vc = 1,30 m x 0,28 m x 0,38 m = 0,1383m3

TRH (A) = 0,1383 m3/ 0,00883 m3/s

TRH (A) = 15,66 s

Tiempo de retención hidráulico total = 196,41 s

TRH (T) = 3,27 minutos.

A continuación, presentamos algunas fotografías del

método de medición de caudal.

107

Figura N° 38

Medición del caudal en el canal con Flotador y Jarra

108

• Formación de precipitados o sedimentos: Se observó el

color de los sedimentos que en un inicio fue amarillento

luego se fue tornando ligeramente anaranjado; también se

observó la abundancia de los mismos que fue aumentando

con el paso del tiempo.

A continuación, presentamos algunas fotografías.

Figura N° 39

Formación de sedimentos naranja-rojizo

• Liberación de gases: Se observó el desprendimiento de

gases con olor característico a huevo podrido que

identifica a los gases sulfhídricos. En la última visita del

mes de junio se observó mayor liberación de gases en

forma de burbujas.

A continuación, presentamos una fotografía.

109

Figura N° 40

Liberación de gases en forma de burbujas

5.4 ETAPA DE EVALUACIÓN Y MONITOREO DE LA EFICIENCIA DEL

HUMEDAL

5.4.1 Primer monitoreo de agua y musgos (O4 )

El primer monitoreo de agua y musgos, se llevó acabo el 28 de

Julio del 2015. A continuación, haremos una descripción breve

del método:

- Agua: Se realizó de acuerdo al método 3010 B (toma y

conservación de muestras), 3010 C (precauciones generales)

110

y 3030 B (Filtración preliminar). PHA, AWWA y WPCF, (1992.

Págs. 3-2 a 3-6).

En todos los casos se tomó 1 litro de agua en botellas de

plástico con tapa rosca correctamente etiquetadas con

códigos individuales de identificación, se conservó hasta

llegar al laboratorio de Calidad Ambiental de la UNASAM en

Huaraz, con ice pack, ya en el laboratorio se procedió

inmediatamente al filtrado con filtro de membrana de 0,45 µm

de diámetro de poro, luego se acidificó a pH menor o igual a 2

con ácido nítrico concentrado químicamente puro (1,5 mL de

HNO3 por cada litro de muestra), se empacó en un Kooler con

ice pack y se enviaron a la ciudad de Lima al laboratorio del

Instituto de Corrosión y Protección de la Pontificia

Universidad Católica del Perú (PUCP) donde se realizó la

determinación de metales pesados disueltos por el método

ICP-AES, basado en EPA 200.7/94.

Los códigos fueron:

M1-AE

M1-AM

M1-AS

A continuación, presentamos algunas fotografías de los

monitoreos de agua.

111

Figura N° 41

Fotografía: Muestras de agua en frascos de polietileno de un litro, y los musgos

en bolsas de plástico con cierre hermético.

112

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

Tabla N° 7

Resultados del contenido de metales pesados disueltos en agua en

el primer monitoreo.

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADOS

M1- AE M1-AM M1-AS

Aluminio mg/L 9,386 8,728 8,121

Arsénico mg/L < 0,01 < 0,01 < 0,01

Cadmio mg/L N.D. N.D. N.D.

Cobre mg/L 0,009 0,01 0,014

Hierro mg/L 9,902 9,394 7,302

Manganeso mg/L 2,6782 2,7411 2,7639

Niquel mg/L 0,126 0,120 0,113

Plomo mg/L N.D. N.D. N.D.

Zinc mg/L 0,192 0,204 0,184

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-129/2015

N.D. no detectado.

- Musgos: Se tomó dos muestras del musgo B y una del

musgo A, tomando porciones aleatorias de la planta

completa, de los primeros 2 metros y de los 2 últimos metros

del musgo B y del total de los musgos A las porciones se

colocaron en bolsas de plástico ziplock previamente

etiquetadas, se trasladaron al laboratorio donde se lavaron

con agua des-ionizada y se secaron bajo sombra, una vez

secos se guardaron en bolsas herméticamente cerradas y se

enviaron a la ciudad de Lima al laboratorio del Instituto de

Corrosión y Protección de la Pontificia Universidad Católica

del Perú (PUCP) donde se realizó la determinación de

113

metales por el método ICP-OES, basado en EPA 200.7/94.

Rev. 4.4.

Presentamos algunas fotografías de los diferentes monitoreos

de musgos.

Figura N° 42

Monitoreos de musgos

114

Figura N° 43

Musgos completamente adaptados

Musgos completamente adaptados, enraizados y con un 100% de

densidad poblacional, sedimentos en las raíces.

115

Figura N° 44

Muestreo de musgos colocados en bolsas de polietileno

Figura N° 45

Secado y empacado de muestras de musgos

116

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

Tabla N° 8

Resultados del contenido de metales pesados en musgo en el

primer monitoreo.

PARÁMETROS UNIDADES RESULTADOS

M1- MB-E M1-MB-S M1-MA-S

Aluminio mg/Kg 2379,6 1446,7 6944,0

Arsénico mg/Kg 128,35 104,97 248,47

Cadmio mg/Kg 21,474 16,307 23,859

Cobre mg/Kg < 0,05 < 0,05 < 0,05

Hierro mg/Kg 221834 162658 253902

Manganeso mg/Kg 81 50 330

Niquel mg/Kg < 0,05 < 0,050 15,409

Plomo mg/Kg < 0,01 11,211 < 0,01

Zinc mg/Kg 106,87 32,10 136,69

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-093/2016

5.4.2 Segundo monitoreo de agua, musgos y agua con sólidos

sedimentables sobre los musgos ( O5 )

El Segundo monitoreo de agua, musgos y agua con sólidos

sedimentables sobre los musgos (O5), se llevó acabo el 27 de

setiembre del 2015. A continuación, haremos una descripción

breve:

- Agua para metales pesados disueltos

Se realizó siguiendo la misma metodología y protocolo del

monitoreo 1, los códigos de identificación fueron:

M2-ADE

M2-ADM

M2-ADS

117

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

Tabla N° 9

Resultados del contenido de metales pesados disueltos en agua,

en el monitoreo 2

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADOS

M2- ADE M2-ADM M2-ADS

Aluminio mg/L 11,33 9,71 9,53

Arsénico mg/L < 0,01 < 0,01 < 0,01

Cadmio mg/L < 0,04 < 0,04 < 0,04

Cobre mg/L < 0,009 < 0,009 < 0,009

Hierro mg/L 17,81 14,83 14,49

Manganeso mg/L 3,221 2,794 2,862

Niquel mg/L 0,165 0,161 0,151

Plomo mg/L N.D N.D 0,025

Zinc mg/L 0,227 0,223 0,201

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-180/2015

N.D. no detectado.

- Agua con sólidos sedimentables sobre los musgos

Se realizó tratando de captar la mayor parte de los

sedimentos depositados sobre los musgos, con la finalidad de

cuantificar la cantidad de metales pesados depositados por

adsorción sobre los musgos; con ayuda de una jarra pequeña,

se fue tomando porciones de agua con sedimento, tratando

de sacudir el sedimento de los musgos dentro de la jarra.

Estas porciones se colocaron en frascos de plástico

etiquetados hasta completar un litro de agua con sólidos

sedimentables adsorbidos. Los frascos contenían ácido nítrico

concentrado para preservar la muestra a pH menor o igual a

2, se cerraron herméticamente y se enviaron a la ciudad de

Lima al laboratorio del Instituto de Corrosión y Protección de

la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) donde se

118

realizó la determinación de metales por el método ICP-OES,

basado en EPA 200.7/94. Rev. 4.4.

Algunas fotografías del monitoreo.

Figura N° 45

El agua con los sólidos sedimentados

El agua con los sólidos sedimentados sobre los musgos

lista para ser envasada.

- Los códigos de identificación fueron:

M2-ATE

M2-ATM

M2-ATS

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

119

Tabla N° 10

Resultados del contenido de metales pesados en sólidos

sedimentables sobre los musgos, en el monitoreo 2

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADOS

M2-

ATE

M2-

ATM

M2-

ATS

PROMEDIO

Aluminio mg/L 21,2 18,0 14,6 17,93

Arsénico mg/L < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01

Cadmio mg/L 0,012 0,010 0,007 0,0096

Cobre mg/L 0,042 0,038 0,030 0,0367

Hierro mg/L 68,6 58,4 38,3 55,10

Manganeso mg/L 3,3 3,2 3,1 3,20

Niquel mg/L 0,192 0,187 0,170 0,183

Plomo mg/L 0,046 0,044 0,027 0,039

Zinc mg/L 0,407 0,326 0,289 0,341

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-180/2015

- Musgos

Se realizó siguiendo el mismo protocolo del monitoreo 1, los

códigos de identificación fueron:

M2-MBE

M2-MBS

M2-MAS

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

120

Tabla N° 11

Resultados del contenido de metales pesados en musgo, en el

monitoreo 2

PARÁMETROS UNIDADES RESULTADOS

M2- MBE M2-MBS M2-MAS

Aluminio mg/Kg 10362,2 4988,0 3112,3

Arsénico mg/Kg 260,93 54,32 42,85

Cadmio mg/Kg 11,974 16,444 12,953

Cobre mg/Kg 6,985 < 0, 05 < 0, 05

Hierro mg/Kg 123778 174008 128238

Manganeso mg/Kg 226 197 88

Niquel mg/Kg 12,971 7,475 < 0,05

Plomo mg/Kg 18,459 10,963 13,950

Zinc mg/Kg 49,89 67,77 54,80

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-094/2016

5.4.3 Tercer monitoreo de agua, musgos, sedimentos y agua con

sólidos sedimentables sobre los musgos ( O6 )

El Tercer monitoreo de agua, musgos, sedimentos y agua con

sólidos sedimentables sobre los musgos ( O6 ), se llevó acabo el

8 de diciembre del 2015.

- Agua para metales pesados disueltos: Se realizó siguiendo

el mismo protocolo del monitoreo 1, los códigos de

identificación fueron:

M3-ADE

M3-ADM

M3-ADS

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

121

Tabla N° 12

Resultados del contenido de metales pesados disueltos

en agua, en el tercer monitoreo

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADOS

M3- ADE M3-ADM M3-ADS

Aluminio mg/L 5,251 5,024 4,664

Arsénico mg/L <0,006 <0,006 <0,006

Cadmio mg/L < 0,001 <0,001 <0,001

Cobre mg/L 0,0039 0,0036 0,004

Hierro mg/L 8,363 7,092 4,294

Manganeso mg/L 1 1 1

Niquel mg/L 0,0716 0,0692 0,0642

Plomo mg/L 0,0021 < 0,002 < 0,002

Zinc mg/L 0, 1324 0,1226 0,1187

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF- 081/2016

- Agua con sólidos sedimentables sobre los musgos

Se realizó siguiendo el mismo protocolo del monitoreo 2, pero

en este caso solo se tomó una muestra compuesta de todo el

humedal aleatoriamente.

El código de identificación fue:

M3-AT

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

122

Tabla N° 13

Resultados del contenido de metales pesados en los sólidos

sedimentables sobre el musgo en el tercer monitoreo

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADOS

M3- AT

Aluminio mg/L 20,39

Arsénico mg/L 0,2943

Cadmio mg/L < 0,001

Cobre mg/L 0,02360

Hierro mg/L 701,4

Manganeso mg/L 3

Niquel mg/L 0,1451

Plomo mg/L 0,02850

Zinc mg/L 0,3529

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-081/2016

- Musgos

Se realizó siguiendo el mismo protocolo del monitoreo 1, los

códigos de identificación fueron:

M3-MBE

M3-MBS

M3-MAS

A continuación, presentamos los resultados obtenidos:

123

Tabla N° 14

Resultados del contenido de metales pesados en musgo, en el

tercer monitoreo.

PARÁMETROS UNIDADES RESULTADOS

M3- MBE M3-MBS M3-MAS

Aluminio mg/Kg 4522,7 3646,0 5356,1

Arsénico mg/Kg 36,75 72,68 212,35

Cadmio mg/Kg 14,899 20,41 11,936

Cobre mg/Kg <0,05 <0,05 <0,05

Hierro mg/Kg 178784 211420 129600

Manganeso mg/Kg 161 129 142

Niquel mg/Kg 6,953 < 0,05 14919

Plomo mg/Kg < 0,1 < 0,1 < 0,1

Zinc mg/Kg 59,59 45,30 5023

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-095/2016

- Sedimentos: Se tomaron 3 muestras de sedimentos dos del

tramo del musgo B y una del tramo del musgo A, sacando con

ayuda de una pala de jardinería porciones aleatorias del fondo

del humedal de los primeros 2 metros y de los 2 últimos

metros del tramo del musgo B y del total del musgo A. Las

muestras de los sedimentos fueron coladas en bolsa de

plástico con cierre hermético, debidamente etiquetadas y se

enviaron a la ciudad de Lima al laboratorio cuyos resultados

del laboratorio del Instituto de Corrosión y Protección de la

PUCP para la determinación del contenido de Metales totales

por el método ICP-AES, basado en EPA 200.7-1994 Rev. 4.4.

A continuación, presentamos algunas fotografías del

monitoreo de sedimentos del humedal.

124

Figura N° 47

Monitoreo de sedimentos del humedal

Muestreo de sedimentos, se ven oscuros y olor a huevo podrido, por

la presencia de sulfuros.

- Los códigos de identificación fueron:

- MS-MBE

- MS-MBS

- MS-MAS

125

Tabla N °15

Resultados del contenido de metales pesados en el sedimento

del humedal en el tercer monitoreo

PARÁMETROS UNIDADES RESULTADOS

MS-MBE MS-MBS MS-MAS

Aluminio mg/Kg 14975,1 6251,5 7205,2

Arsénico mg/Kg <0,6 <0,6 <0,6

Cadmio mg/Kg <0,1 <0,1 <0,1

Cobre mg/Kg <0,1 <0,1 <0,1

Hierro mg/Kg 44706 28733 23881

Manganeso mg/Kg 380 463 380

Niquel mg/Kg 191,426 60,878 26,978

Plomo mg/Kg <0,2 <0,2 219,824

Zinc mg/Kg 406,78 215,57 190,85

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-099/2016

Mediciones in situ, de pH, CE,T y OD

Asimismo en las 3 fechas de monitoreo se realzaron mediciones

in - situ de pH, conductividad eléctrica (CE), temperatura (T) y

oxígeno disuelto (OD) utilizando el equipo Multiparamétrico

marca WTW, modelo multiline 340, serie N° 03440046.

A continuación, presentamos algunas fotografías de medidas de

parámetros de pH, CE, T y OD en agua.

126

Figura N° 48

Medidas de parámetros de pH, CE, T y OD en agua

Medida de parámetros en los diferentes monitoreos.

127

Los resultados se muestran en la siguiente tabla

Tabla N ° 16

Resultados de las mediciones de pH, CE, OD y T

Fecha

ECA

pH

(6,5 – 8,5)

CE (µs/cm)

≤ 2000

OD (mg/L)

≥ 4

T (°c)

-.-

28/7/15 3,57 3,9 3,98 860 738 716 7,36 6,25

27/9/15 2,87 3,19 3,29 883 810 783 6,33 6,8

8/12/15 3,6 3,9 4,3 880 721 689 5,91 6,2

- El caudal de la laguna fue medido in - situ el 28 de Julio del

2015 (inicio de estiaje), el 27 de setiembre de 2015 (época de

estiaje) y el 8 de diciembre del 2015 (época de lluvia)

utilizando el Correntómetro marca Global Water 800-876-

1172, modelo FP111, serie #1302000240; se tomaron cuatro

valores en 4 puntos a diferentes profundidades, se introducen

al sistema computarizado y arroja el caudal.

Q Julio = 13,94 L/s

Q Setiembre = 12,2 L/s

Q Diciembre = 14,76 L/s

Presentamos algunas fotografías de la medición

128

Figura N ° 49

Medición de caudal en la laguna con correntómetro

5.5 CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS

5.5.1 Hipótesis General:

HG El efecto de la aplicación de la biorremediación con

comunidad biológica de musgos nativos es eficiente para

mejorar la calidad del agua impactada con Drenaje Ácido

de Roca (DAR) en la subcuenca de Pachacoto, Recuay-

Ancash 2015.

HO El efecto de la aplicación de la biorremediación con

comunidad biológica de musgos nativos no es eficiente

para mejorar la calidad del agua impactada con Drenaje

Ácido de Roca (DAR) en la subcuenca de Pachacoto,

Recuay- Ancash 2015.

129

Tabla N° 17

Contenido de metales pesados en los diferentes analitos

Referencia: Informe de ensayo ICP/INF – 098/2016, 096/2016, 081/2016, 099/2016 y 095/2016.

METAL PESADO

CALIZA (mg/Kg)

MUSGO A INICIAL(mg/Kg)

MUSGO B INICIAL(mg/Kg)

AGUA ENTRADA 3

(mg/L)

AGUA SALIDA 3 (mg/L)

SOLIDOS SEDIMENTABLES

(mg/Kg)

SEDIMENTO (mg/Kg)

MUSGO B (mg/Kg)

3

MUSGO A (mg/Kg)

3

Al 1699,9 967,2 1093,8 5,251 4,664 20,39 9477,27 4084,35 5356,1

As < 0,6 128,9 35,4 < 0,006 < 0,006 0,2943 < 0,6 54,72 212,35

Cd < 0,1 < 0,05 < 0,05 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,1 17,65 11,936

Cu < 0,1 < 0,05 < 0,05 0,0039 0,004 0,0236 < 0,1 < 0,05 < 0,05

Fe 7045 31700 4895,8 8,363 4,294 701,4 32440 195102 129600

Mn 301 39 21 1 1 3 407,67 145 142

Ni < 0,1 5,496 < 0,05 0,0716 0,0642 0,1451 93,094 3,48 14,919

Pb < 0,2 < 0,1 < 0,1 0,0021 < 0,002 0,0285 219,82 < 0,1 < 0.1

Zn 165,6 22,98 27,92 0,1324 0,1187 0,3529 271,067 52,45 50,23

130

En la tabla se observa que la concentración de metales

pesados en el agua de salida es menor que en el agua de

entrada, alcanzando valores que están por debajo de los ECA

para aguas categoría 3 para aluminio, arsénico, cadmio, cobre,

níquel, plomo y zinc, además se evidencia que los metales han

sido retenidos en los musgos, sedimentos y como sólidos

sedimentables lo que demuestra la eficiencia de la

biorremediación con comunidad biológica de musgos nativos

para mejorar la calidad del agua impactada con drenaje ácido

de roca en la subcuenca de Pachacoto.

Por lo tanto, se acepta la Hipótesis General de

Investigación. Es decir: El efecto de la aplicación de la

biorremediación con comunidad biológica de musgos nativos es

eficiente para mejorar la calidad del agua impactada con

Drenaje Ácido de Roca (DAR) en la subcuenca de Pachacoto,

Recuay- Ancash 2015.

5.5.2 HIPÓTESIS ESPECÍFICAS:

Hipótesis específica 1:

H1 Los resultados obtenidos en la etapa de adaptación

muestran el crecimiento y aumento en la población de los

musgos que permite acumular los metales pesados

presentes en el agua.

H0 Los resultados obtenidos en la etapa de adaptación no

muestran el crecimiento y aumento en la población de los

musgos que permite acumular los metales pesados

presentes en el agua.

131

De los resultados obtenidos de los parámetros controlados en

la etapa de adaptación, como tamaño (9 cm. Musgo B y 7 cm.

Musgo A); densidad poblacional (84 % musgo B y 76,92%

musgo A); caudal (0,00883 m3/s aproximadamente con lo que

se alcanzó un tiempo de retención hidráulico de 3,27 minutos)

y liberación de gases con olor a huevo podrido que identifica a

gases sulfhídricos (H2S) muestran que los musgos se han

adaptado perfectamente y permite acumular los metales

pesados presentes en el agua.

Por lo tanto, se acepta la Hipótesis específica 1. Es decir

que los resultados obtenidos en la etapa de adaptación

muestran el crecimiento y aumento en la población de los

musgos que permite acumular los metales pesados presentes

en el agua.

Hipótesis específica 2:

H2 La diferencia entre el musgo A: Anomobryum Prostratum

(Múll. Hal) Besch y B: Clasmatocolea vermicularis (Lehm.)

Grolle, en cuanto al contenido de metales pesados en cada

uno de los monitoreos es significativa teniendo como

condición el pH

H0 La diferencia entre el musgo A: Anomobryum Prostratum

(Múll. Hal) Besch y B: Clasmatocolea vermicularis (Lehm.)

Grolle, en cuanto al contenido de metales pesados en cada

uno de los monitoreos no es significativa teniendo como

condición el pH

A fin de sustentar la presente hipótesis mostramos los siguientes

resultados:

132

Tabla N° 18

Contenido de metales pesados en musgos

METAL PESADO MONITOREO 1- INICIO DE ESTIAJE

(28-07-15)

MONITOREO 2- FIN DE ESTIAJE

(27-09-15)

MONITOREO 3- LLUVIA

(08-12-15)

M1-MBE M1-MBS M1-MAS M2-MBE M2-MBS M2- MAS M3-MBE M3-MBS M3-MAS

Al (mg/Kg) 2379,6 1446,7 6944,0 10362,2 4988 3112,3 4522,7 3646,0 5356,1

As(mg/Kg) 128,35 104.97 258,47 260,93 54,32 42,85 36,75 72,68 212,35

Cd(mg/Kg) 21,474 16,307 23,859 11,974 16,444 12,953 14,899 20,41 11,936

Cu(mg/Kg) < 0,05 < 0,05 < 0,05 6,985 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05

Fe(mg/Kg) 221834 162658 253902 123778 174008 128238 178784 211420 129600

Mn(mg/Kg) 81 50 330 226 197 88 161 129 142

Ni(mg/Kg) < 0,05 < 0,05 15,409 12,971 7,475 < 0,05 6,953 < 0,05 14,919

Pb(mg/Kg) < 0,01 11,211 < 0,01 18,459 10,963 13,950 < 0,1 < 0,1 < 0,1

Zn(mg/Kg) 106,87 32,10 136,69 49,89 67,77 54,80 59,59 45,30 50,23

Fuente: Informe de Ensayo ICP/INF – 093/2016, 094/2016 y 095/2016.

133

La tabla muestra que a condiciones de pH del primer monitoreo (3,57

a 3,98) y del tercer monitoreo (3,6 a 4,3) el musgo A (Anomobryum

Prostratum (Múll. Hal) Besch) es más efectivo para fijar los metales

que el musgo B (Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle). Por

ejemplo la concentración promedio de Al en el musgo B en el primer

monitoreo es 1913,15 mg/Kg, en el tercer monitoreo es 4084,35 mg/Kg

mientras que en el musgo A es 6944,0 mg/Kg en el primero y 5356,1

mg/Kg en el tercer monitoreo, igual tendencia se observa con los

demás metales.

A pH más severos (más bajos), que se presentan en el segundo

monitoreo (2,87 a 3,29) el musgo tipo B (Clasmatocolea vermicularis

(Lehm.) Grolle) muestra mayor eficiencia para fijar los metales que el

musgo A (Anomobryum Prostratum (Múll. Hal) Besch). Por ejemplo la

concentración promedio del Al en el musgo B es 7675,1 mg/Kg,

mientras que en el musgo A es 3112,3 mg/Kg, igual tendencia se

observa en los demás metales.

Por lo tanto, se acepta la Hipótesis específica 2. Es decir que la

diferencia entre el musgo A: Anomobryum Prostratum (Múll. Hal)

Besch y B: Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle, en cuanto al

contenido de metales pesados en cada uno de los monitoreos es

significativa teniendo como condición el pH

Hipótesis específica 3:

H3 La diferencia de concentración de metales pesados en el agua

antes y después del tratamiento de biorremediación es

significativa.

H0 La diferencia de concentración de metales pesados en el agua

antes y después del tratamiento de biorremediación no es

significativa.

134

Tabla N° 19: Contenido de metales pesados en agua

METAL PESADO

MONITOREO 1- INICIO DE ESTIAJE

(28-07-15)

MONITOREO 2- FIN DE ESTIAJE

(27-09-15)

MONITOREO 3- LLUVIA

(08-12-15)

ECA

CAT. 3

M1-ADE M1-ADM M1-ADS M2- ADE M2-ADM M2- ADS M3-ADE M3-ADM M3-ADS BA RV

Al (mg/L) 9,386 8,728 8,121 11,33 9,71 9,53 5,251 5,024 4,664 5 5

As (mg/L) < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,006 < 0,006 < 0,006 0,1 0,05

Cd (mg/L) ND ND ND < 0,004 < 0,004 < 0,004 < 0,001 < 0,001 < 0,001 0,01 0,005

Cu (mg/L) 0,009 0,01 0,014 < 0,009 < 0,009 < 0,009 0,0039 0,0036 0,004 0,5 0,2

Fe (mg/L) 9,902 9,394 7,302 17,81 14,83 14,49 8,363 7,092 4,294 1 1

Mn (mg/L) 2,678 2,741 2,764 3,221 2,794 2,862 1 1 1 0,2 0,2

Ni (mg/L) 0,126 0,120 0,113 0,165 0,161 0,151 0,0716 0,0692 0,0642 0,2 0,2

Pb (mg/L) ND ND ND ND ND 0,025 0,0021 <0,002 <0,002 0,05 0,05

Zn(mg/Kg) 0,192 0,204 0,184 0,227 0,223 0,201 0,1324 0,1226 0,1187 24 2

Fuente: Informes de Ensayo ICP/INF-129/2015, 180/2015 y 081/2016.

135

En la tabla observamos que en el primer monitoreo los resultados no

son uniformes, mientras que en el segundo y tercer monitoreo se

evidencia la tendencia biorremediadora de los musgos en el humedal,

ya que las concentraciones de metales disueltos en el agua de salida

del tratamiento es menor que la concentración de metales a la entrada

en todos los casos, por ejemplo el aluminio a la entrada en el

segundo monitoreo es 11,33 y a la salida 9,53 mg/L y en el tercer

monitoreo a la entrada es 5,251 y a la salida 4,664 mg/L, igual

tendencia se presenta en los demás metales. Así mismo la

concentración de los metales Aluminio, Arsénico, Cadmio, Cobre,

Plomo y Zinc disueltos en el agua de salida en el último monitoreo

están por debajo de los ECA para aguas categoría 3 (bebida de

animales y riego de vegetales).

Por lo tanto, se acepta la Hipótesis específica 3. Es decir que la

diferencia de concentración de metales pesados en el agua antes y

después del tratamiento de biorremediación es significativa.

Hipótesis específica 4:

H4 La cantidad de sólidos sedimentables sobre los musgos y sedimento

formado en el fondo del humedal, expresados en concentración de

metales pesados al final del experimento, son significativas.

H0 La cantidad de sólidos sedimentables sobre los musgos y sedimento

formado en el fondo del humedal, expresados en concentración de

metales pesados al final del experimento, no son significativas.

136

Tabla N° 20

Contenido de metales pesados en sólidos sedimentables y

sedimento

METAL

PESADO

MONOTOREO 2

(27-09-15)

MONOTOREO 3

(08-12-15)

DIFERENCIA SEDIMENTO

(mg/Kg)

PRO.M2-AT M3-AT

Al (mg/L) 17,93 20,39 2,46 9477,27

As (mg/L) < 0,01 0,2943 0,2943 < 0,6

Cd (mg/L) 0,0096 <0,001 <0,001 < 0,1

Cu (mg/L) 0,0367 0,0236 -.- < 0,1

Fe (mg/L) 55,10 701,4 646,3 32440

Mn (mg/L) 3,20 3 -.- 407,67

Ni (mg/L) 0,183 0,1451 -.- 93,094

Pb (mg/L) 0,039 0,0285 -.- 219,82

Zn(mg/Kg) 0,341 0,3529 0,0119 271,067

Fuente: Informe de ensayo ICP/INF-180/2015, 081/2016 y 099/2016

En la tabla se muestran los resultados del contenido de metales

pesados presentes en los sólidos sedimentables sobre los musgos en

el segundo y tercer monitoreo, así como en el sedimento del humedal

evidenciándose una diferencia significativa en el contenido de

Aluminio (2,46 mg/L), Arsénico (0,2943 mg/L), Hierro (646,3 mg/L) y

Zinc (0,0119 mg/L) en el tercer monitoreo. Así como la acumulación

de Aluminio, Hierro, Manganeso, Níquel, Plomo y Zinc en el

sedimento del humedal.

137

Por lo tanto, se acepta la Hipótesis específica 4. Es decir que la

cantidad de sólidos sediméntales sobre los musgos y sedimento

formado en el fondo del humedal, expresados en concentración de

metales pesados al final del experimento, son significativas.

138

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En relación a la Hipótesis General: El efecto de la aplicación de la

biorremediación con comunidad biológica de musgos nativos es eficiente

para mejorar la calidad del agua impactada con Drenaje Ácido de Roca

(DAR) en la subcuenca de Pachacoto, Recuay – Ancash 2015.

En los resultados de las tablas N° 17 muestran que el contenido de

metales pesados disueltos en el agua de salida en el tercer monitoreo

mejora su calidad en cuanto al contenido de metales pesados disueltos,

alcanzando valores que están por debajo de los ECA para aguas

categoría 3 (bebida de animales y riego de vegetales, así mismo los

resultados de parámetros físicos de la tabla 16, Conductividad Eléctrica,

Oxígeno Disuelto están por debajo del ECA para aguas categoría 3;

mientras que el incremento del pH solo fue en 0,7 unidades. Por otro lado

las concentraciones de metales pesados encontrados en los musgos y en

el sedimento del humedal indican que estos fueron secuestrados o fijados

en estos componentes del humedal demostrando así la eficiencia de la

biorremediación con musgos, resultados que coinciden con las

apreciaciones realizadas por (Aduvire, O., 2006) quien afirma que las

plantas en el humedal ayudan a precipitar y filtrar elementos en

suspensión.

En relación a la hipótesis específica 1: Los resultados obtenidos en la

etapa de adaptación muestran el crecimiento y aumento de la población

de los musgos que permite acumular los metales pesados presentes en el

agua.

Para demostrar la presente hipótesis se llevó a cabo actividades previas y

de control. Que a continuación, se detalla:

1. La comunidad biológica de musgos nativos Anomobryum Prostratum

(Múll. Hal) Besch y Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle, usada

139

en la biorremediación muestra un gran potencial de adaptación a las

condiciones adversas en el agua (pH menores a 3 y concentraciones

elevadas de metales pesados), lo que contribuye a que el ecosistema

del humedal pueda revertir tales condiciones a través del secuestro de

los metales pesados hecho que se evidencia en los reporte de

análisis de metales pesados en musgos, que coincide con lo advertido

por Schrauf, T y Smit. M, (2005) quien afirma que la comunidad

vegetal y microbiana presentes en los humedales muestra un gran

potencial de adaptación en condiciones adversas. Además el pH

favorece al desarrollo de los musgos ya que viven en ambientes

ácidos.

2. En los 4 meses que se controló la adaptación de los musgos se

observó que la densidad poblacional era cada vez mayor, alcanzando

en el mes de junio, el musgo B el 84,00 % y el musgo A 76,92 % de

cobertura, igualmente se alcanzó una longitud o tamaño de 9 y 7

centímetros respectivamente, logrando en esta etapa la estabilización

del humedal como sistema: plantas, substrato orgánico y bacterias o

microorganismos, pues éstos actúan sinérgicamente, según

Palomino, E., Paredes, M. y Villanueva, A., (2005) , potenciando así

el rendimiento y eficiencia del humedal piloto.

3. Se observó que los musgos con el tiempo se cubren de sedimento

cremoso amarillo que se oscurece, se estresan y mueren, pero sobre

estos mismos brotan o germinan las esporas liberadas formando

nuevos protonemas continuando así el ciclo vital al mismo tiempo

forman una especie de raíz que según (Sevink, J., etal. 2015)

(Glime, 2007) es el registro más constante de metales a través del

tiempo, que no se puede encontrar ni en los sedimentos formados en

el fondo de los humedales, pero sí en los musgos muertos que siguen

fijando metales.

4. El aumento de los microorganismos (bacterias) se evaluó por los

gases que se liberan con mayor intensidad al pasar el tiempo y el olor

a huevo podrido que indica la reducción bacteriana de sulfatos con la

consecuente formación de gas sulfhídrico (S-2) los cuales son los

responsables de precipitar a los metales pesados en forma de sulfuros

140

poco solubles en el sedimento del humedal, la actividad microbiana

también neutraliza la acidez del agua y generar alcalinidad (Aduvire,

O., 2006) y (Schrauf, T. y Smith, M., 2005) sin embargo el pH no

mejoró considerablemente, debido al corto tiempo de retención

hidráulico (3,27 minutos).

En relación a la hipótesis específica 2: La diferencia entre el musgo

A: Anomobryum Prostratum (Múll. Hal) Besch y B: Clasmatocolea

vermicularis (Lehm.) Grolle, en cuanto al contenido de metales

pesados en cada uno de los monitoreos es significativa.

1. En la tabla N° 19 se muestra los resultados del análisis químico de

la concentración de metales pesados disueltos en agua,

observando que en el primer y tercer monitoreo se tiene menores

concentraciones que en el segundo monitoreo, estos resultados se

explican por el efecto de dilución que existe en el primer (Julio

inicio de estiaje) que en la zona alto andina se presenta todavía

con lluvias y neviscadas haciendo que el volumen del agua todavía

se conserve alto; igualmente en el tercer monitoreo (Diciembre

periodo de lluvia propiamente dicho) donde el volumen de agua es

mayor por tanto la dilución también y las concentraciones son las

más bajas; mientras que en el segundo monitoreo (Setiembre fin

de estiaje) el volumen de agua es bajo y las concentraciones son

mayores. Este comportamiento que se observa en el agua se

reflejan en los resultados obtenidos en el análisis químico de los

musgos, que se muestran en la tabla N° 18.

2. Por otro lado debemos resaltar que en los valores de pH también

se observa el efecto de la dilución así en el segundo monitoreo se

tiene mayor acidez ya que la dilución es baja en el estiaje, aun así

se tiene un delta de pH ligeramente más alto que en el primero

(0,42 unidades en el segundo frente a 0,41 unidades el primero)

indicando que el sistema: caliza, lodo, guano y musgos está

mejorando su actividad; es así que en el tercer monitoreo se

141

observó la acción de neutralización, de la acidez protónica más

efectiva con un delta de pH de 0,7 unidades, esto se atribuye a la

disolución gradual y lenta de la caliza usada en el sustrato y a la

actividad bacteriana que actúa reduciendo los sulfatos conforme

advierte (Aduvire, O. 2006) quien afirma que en el proceso de

reducción bacteriana del sulfato en ambiente anóxico también se

reduce la acidez mineral potencial debida al hierro y otros metales

al precipitar como sulfuros , por lo que la sinergia está presente

en estos procesos haciéndose cada vez más notoria en los

resultados. Ver el mecanismo de reacciones en la página 67.

3. Analizando el contenido de metales pesados en los musgos, que

se presenta en la tabla 18, debemos resaltar el efecto del pH, así a

condiciones de pH del primer monitoreo (3,57 a 3,98) y del tercer

monitoreo (3,6 a 4,3) el musgo A (Anomobryum Prostratum (Múll.

Hal) Besch) es más efectivo para fijar los metales que el musgo B

(Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle) a pH de influente que

oscilan entre 3,57 a 4,3 unidades; por ejemplo la concentración

promedio de Al en el musgo B en el primer monitoreo es 1913,15

mg/Kg, en el tercer monitoreo es 4084,35 mg/Kg mientras que en

el musgo A es 6944,0 mg/Kg en el primero y 5356,1 mg/Kg en el

tercer monitoreo, igual tendencia se observa con los demás

metales.

4. A pH más severos, que se presentan en el segundo monitoreo

(2,87 a 3,29) el musgo tipo B (Clasmatocolea vermicularis (Lehm.)

Grolle) muestra mayor eficiencia para fijar los metales que el

musgo A (Anomobryum Prostratum (Múll. Hal) Besch). Por ejemplo

la concentración promedio del Al en el musgo B es 7675,1 mg/Kg

mientras que en el musgo A es 3112,3 mg/Kg, igual tendencia se

observa en los demás metales.

5. La gran cantidad de metales pesados que evidenciamos en los

informes de los análisis químicos practicados en los musgos, en los

diferentes monitoreos, muestra lo que afirma Satake et al., 1989

citado por (Glime, 2007), que las altas concentraciones de

metales pesados en los tejidos de los musgos se debe a que

142

además de poseer una gran variedad de sitios para secuestrar

sustancias, los metales pesados pueden ser ligados a las paredes

celulares a través de intercambio catiónico, o ligados dentro de las

células en vesículas que protegen al metabolismo celular de una

eventual interferencia, transformándolos en compuestos inocuos.

En relación a la hipótesis específica 3: La diferencia de

concentración de metales pesados en el agua antes y después del

tratamiento de biorremediación es significativa.

Analizando los reportes de análisis presentados en la tabla 19,

observamos que en el primer monitoreo los resultados no son

uniformes, mientras que en el segundo y tercer monitoreo se

evidencia la tendencia biorremediadora de los musgos en el humedal,

ya que las concentraciones de metales disueltos en el agua de salida

del tratamiento es menor que la concentración de metales a la entrada

en todos los casos, por ejemplo el aluminio a la entrada en el

segundo monitoreo es 11,33 y a la salida 9,53 mg/L y en el tercer

monitoreo a la entrada es 5,251 y a la salida 4,664 mg/L, igual

tendencia se presenta en los demás metales. Así mismo la

concentración de los metales Aluminio, Arsénico, Cadmio, Cobre,

Plomo y Zinc disueltos en el agua de salida en el último monitoreo

están por debajo de los ECA para aguas categoría 3 (bebida de

animales y riego de vegetales).

En relación a la hipótesis específica 4: La cantidad de sólidos

sedimentables sobre los musgos y el sedimento formado en el fondo

del humedal, expresados en concentración de metales pesados al final

del experimento, son significativas.

Explicamos según los resultados obtenidos:

1. La tabla N° 20, muestra que la cantidad de solidos sedimentables

retenidos por los musgos ayuda a aumentar la eficiencia de la

143

biorremediación, y se muestra que con el tiempo éste aumenta, por

ejemplo en el segundo monitoreo el aluminio fue de 17,93 mg/Kg y

en el tercero 20,39 mg/Kg. Igual sucede con los demás metales.

2. Los reportes de los análisis químicos de metales pesados

practicados a los musgos y a los sedimentos en el tercer monitoreo

muestran que hay mayor concentración de algunos metales en los

musgos (195 102 mg/Kg de hierro) que en los sedimentos (32 440

mg/kg de hierro), coincidiendo con los resultados encontrados para

el cobre por (Erdman,J.A. y Modreski, P.J., 1984).

3. El Plomo solo es retenido en el sedimento (219,82 mg/Kg) más no

en los musgos, coincidiendo con lo que afirma (Aduvire, O., 2006)

las plantas en el humedal ayudan a precipitar y filtrar elementos en

suspensión, transfieren oxígeno a través de sus raíces a la zona

anaerobia del sustrato (rizósfera) para oxidar metales tóxicos como

el plomo que precipitan dentro del sustrato (sedimento) y evitan su

adsorción por las plantas.

4. La conductividad eléctrica indica la concentración de iones

disueltos en el agua, en todos los casos es menor a 2000 µS/cm,

en el tercer monitoreo se advierte el menor valor a la salida del

tratamiento (429 µS/cm) coincidiendo con las bajas

concentraciones de metales en el agua de salida; así mismo la

concentración de oxígeno disuelto en el agua en todos los

monitoreos cumple con el ECA (≥ 4 mg/L) pero advertimos que va

descendiendo hasta tener en el tercer monitoreo 5,91 mg/L, lo que

indica que hubo actividad química de oxidación de metales como el

plomo, por esta razón el sustrato de todo humedal debe ser rico en

materia orgánica descompuesta en nuestro caso (lodo y estiércol)

para iniciar y mantener los procesos de reducción de sulfatos y

como fuente de energía para el metabolismo microbiano.

5. Finalmente el contenido de metales en los sólidos sedimentables y

en el agua son la cantidad potencial de metales pesados que

pasarán a los musgos y al sedimento del humedal.

144

CONCLUSIONES

PRIMERA Los resultados nos muestran, que la biorremediación con

comunidad biológica de musgos nativos Anomobryum

Prostratum (Múll. Hal) Besch y Clasmatocolea vermicularis

(Lehm.) Grolle, mejora la calidad del agua impactada con

Drenaje Ácido de Roca en cuanto a su contenido de

metales pesados y pH, advirtiéndose en las bajas

concentraciones de metales pesados disueltos en el agua

a la salida del tratamiento del tercer monitoreo, así como el

aumento del pH en todos los monitoreos. Obteniéndose

valores para los metales pesados por debajo del ECA

establecido para aguas categoría 3 (bebida de animales y

riego de vegetales): Al (4,664 mg/L); As (< 0,006 mg/L); Cd

(< 0,001 mg/L); Cu (0,004 mg/L); Ni (0,0642 mg/L); Pb (<

0,02 mg/L) y Zn (0,1187 mg/L).

SEGUNDA Según los resultados obtenidos en la etapa de adaptación

la comunidad biológica de musgos nativos Anomobryum

Prostratum (Múll. Hal) Besch y Clasmatocolea vermicularis

(Lehm.) Grolle, muestra un gran potencial de adaptación a

las condiciones adversas en el agua (pH menores a 3 y

concentraciones elevadas de metales pesados), logrando

al final de la etapa de adaptación una cobertura del 84,00

% de musgo B y 76,92 % de musgo A, y al segundo

monitoreo se tuvo un 100 % de cobertura de los musgo B

y A, mientras que se alcanzó un tamaño de 9 y 7

centímetros respectivamente. Lo que permitió acumular

aluminio, arsénico, cobre, cadmio, hierro, manganeso,

níquel, plomo y zinc.

145

TERCERA Según los resultados observamos que.

- Aluminio en sedimento (9477,27 mg/Kg), en el

musgos B (4084 mg/Kg) y en el musgo A (5356,1

mg/Kg), siendo el musgo A el que retiene con mayor

eficiencia al aluminio.

- Hierro en sedimento (32440 mg/Kg), en el musgo B

(195102 mg/Kg) y en el musgo A (129600 mg/Kg),

siendo el musgo B el que retiene con mayor eficiencia

al hierro.

- Manganeso en sedimento (407,67 mg/Kg), en el

musgos B (145 mg/Kg) y en el musgo A (142 mg/Kg),

siendo el musgo B el que retiene con mayor eficiencia

al manganeso.

- Níquel en sedimento (93,094 mg/Kg), en el musgo B

(3,48 mg/Kg) y en el musgo A (14,919 mg/Kg), siendo

el musgo A el que retiene con mayor eficiencia al

níquel.

- Zinc en sedimento (271,067 mg/Kg), en el musgos B

(52,45 mg/Kg) y en el musgo A (50,23 mg/Kg), siendo

el musgo B el que retiene con mayor eficiencia al Zinc.

- El Plomo en el último monitoreo solo es retenido en

sedimento (219,82 mg/Kg) más no en los musgos.

- El Arsénico está presente en el agua solo como

sólido sedimentable que se ha fijado en el musgo B

(54,72 mg/Kg) y en el musgo A (212,35 mg/Kg), pero

no en el sedimento, siendo el musgo A el que retiene

con mayor eficiencia al arsénico.

- El Cobre está presente en el agua en muy baja

146

concentración y no se fijó ni en el sedimento ni en los

musgos.

- El Cadmio está presente en el agua por debajo del

límite de detección sin embargo se advierte su

presencia en los musgos, siendo el musgo B el que

retiene con mayor eficiencia (17,65 mg/Kg).

CUARTA Los resultados del monitoreo 3 muestran que la

concentración de metales pesados en el agua de salida

es menor a la del agua de entrada, así el Aluminio se logró

bajar en 0,587 mg/L, Hierro en 4,096 mg/L, níquel en

0,0074 mg/L, plomo en 0,0021 mg/L y zinc 0,0137mg/L.

QUINTA Al final del experimento se observó un sedimento cremoso

sobre los musgos, reteniéndose de esta manera a los

metales pesados: Aluminio 20,30 mg/Kg, Arsénico 0,2943

mg/Kg, Cobre 0,0236 mg/Kg, Hierro 701,4 mg/Kg,

Manganeso 3,0 mg/Kg, Níquel 0,1451 mg/Kg, plomo

0,0285 mg/Kg y Zinc 0,3529 mg/Kg.

147

RECOMENDACIONES

PRIMERA La jefatura del Parque Nacional Huascarán, debería

implementar un humedal aplicativo usando un sustrato de

caliza y materia orgánica, sobre el que debe ir los

musgos, teniendo en cuenta de colocar el musgo B

(Clasmatocolea vermicularis (Lehm.) Grolle) en el primer

tramo del humedal ya que presenta mayor eficiencia en el

secuestro de metales pesados a pH bajo y el musgo A

(Anomobryum Prostratum (Múll. Hal) Besch) en el

siguiente tramo cuando el pH se ha mejorado. Con la

finalidad de mejorar la calidad del agua de la Subcuenca

Pachacoto, que asegure el uso del agua en la agricultura y

bebidas de los animales.

SEGUNDA La jefatura del Parque Nacional Huascarán, como entidad

rectora de la conservación de la calidad del agua de la

Sub cuenca Pachacoto, debe considerar que el tiempo de

retención del agua en el humedal debe ser mínimo una

hora para tener mejores resultados en el pH. En caso

contrario se debe encalar al final del tratamiento para subir

el pH.

TERCERA El gobierno regional y local de Ancash, así como la

jefatura del Parque Nacional Huascarán, deben impulsar

la construcción y manejo de humedales con plantas

nativas para recuperar la calidad de las aguas en las

cuencas y sub cuencas, impactadas con drenajes ácidos

de roca o de mina, a fin preservar el recurso hídrico.

148

CUARTA A las Facultades de la Universidades, que tienen el Área

de Ciencias del Ambientes, recomendamos seguir

investigando a los musgos y otras plantas nativas para

saber las propiedades que puedan ser utilizadas en la

recuperación de los ecosistemas.

149

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155

ANEXOS

156

ANEXO 1: MATRIZ DE CONSISTENCIA

APLICACIÓN DE LA BIORREMEDIACIÓN CON COMUNIDAD BIOLÓGICA DE MUSGOS NATIVOS EN LA RECUPERACIÓN DE LA CALIDAD DEL

AGUA IMPACTADA CON DRENAJE ÁCIDO DE ROCA (DAR) EN LA SUBCUENCA DE PACHACOTO, RECUAY- ANCASH 2015

PROBLEMAS OBJETIVOS HIPOTESIS VARIABLES METODOLOGÍA

PROBLEMA GENERAL

¿Cuál es el efecto de la

aplicación de la biorremediación

con comunidad biológica de

musgos nativos en la

recuperación de la calidad del

agua impactada con Drenaje

Ácido de Roca (DAR) en la

subcuenca de Pachacoto,

Recuay- Ancash 2015?

PROBLEMAS ESPECÍFICOS

1. ¿Cuáles son los resultados

obtenidos en la etapa de

Adaptación de la comunidad

biológica de musgos antes

OBJETIVO GENERAL

Determinar el efecto de la aplicación

de la biorremediación con comunidad

biológica de musgos nativos en la

recuperación de la calidad del agua

impactada con Drenaje Ácido de Roca

(DAR) en la subcuenca de Pachacoto,

Recuay- Ancash 2015.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Describir los resultados obtenidos

en la etapa de Adaptación de la

comunidad biológica de musgos

antes del control del contenido de

metales pesados en los mismos.

HIPOTESIS GENERAL

El efecto de la aplicación de la

biorremediación con comunidad

biológica de musgos nativos es

eficiente para mejorar la calidad del

agua impactada con Drenaje Ácido de

Roca (DAR) en la subcuenca de

Pachacoto, Recuay- Ancash 2015.

HIPOTESIS ESPECÍFICAS

H1 Los resultados obtenidos en la etapa

de adaptación muestran el crecimiento

y aumento en la población de musgos

que permite acumular los metales

pesados presentes en el agua.

VARIABLE

INDEPENDIENTE (X):

APLICACIÓN DE LA

BIORREMEDICACIÓN

CON COMUNIDAD

BIOLÓGICA DE

MUSGOS NATIVOS

VARIABLE

DEPENDIENTE (Y):

TIPO DE INVESTIGACION

EXPERIMENTAL

DISEÑO

Cuasi experimental de

Series de Tiempo.

O1 O2 O3 X O4 O5 O6

POBLACION Y MUESTRA

TECNICAS E

INSTRUMENTOS:

157

del control del contenido de

metales pesados en los

mismos?

2. ¿Cuál es la diferencia en

cuanto al contenido de metales

pesados entre el musgo A,

Anomobryum prostratum (Müll.

Hal.) Besch, y B, XXXX en

cada uno de los monitoreos de

la etapa de biorremedación?

3. ¿Cuál es la diferencia de

concentración de metales

pesados en el agua antes y

después del tratamiento de

biorremediación ?

4. ¿Cuál es la cantidad de sólidos

sedimentables sobre los

musgos y el sedimento

formado en el fondo del

humedal al final del

experimento?

2. Identificar la diferencia entre el

musgo A (a. Prostatum Mult. Hal)

y B, en cada uno de los

monitoreos de la etapa de

biorremedación.

3. Identificar la diferencia de

concentración de metales pesados

en el agua antes y después del

tratamiento de biorremadiación.

4. Determinar la cantidad de sólidos

sediméntales sobre los musgos y

en el sedimento formado en el

fondo del humedal, expresados en

concentración de metales pesados

al final del experimento.

H2 La diferencia entre el musgo A (a.

Prostatum Mult. Hal) y B, en cuanto

al contenido de metales pesados en

cada uno de los monitoreos es

significativa.

H3 La diferencia de concentración de

metales pesados en el agua antes y

después del tratamiento de

biorremediación es significativa.

H4 La cantidad de sólidos sediméntales

sobre los musgos y el sedimento

formado en el fondo del humedal,

expresados en concentración de

metales pesados al final del

experimento, son significativas.

CALIDAD DEL AGUA