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Sustentación trabajo de Investigación

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by

Carlos Ramos Contreras

on 2 September 2014

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Transcript of Sustentación trabajo de Investigación

Evaluación de la toxicidad del agua de los embalses La Fe y Riogrande II y de sus principales afluentes mediantes ensayos agudos con Daphnia pulex
Problema?
Metodología
Ensayos de Toxicidad
Daphnia pulex
•¿Es tóxica el agua de los embalses La Fe y Riogrande II y de los principales tributarios para Daphnia pulex?

•Existen diferencias espaciales y temporales de la toxicidad aguda del agua de los embalses La Fe y Riogrande II y de los principales tributarios?

•¿Existe una relación entre la mortalidad de Daphnia pulex , caudales de afluentes y algunas características fisicoquímicas del agua como pH, conductividad y algunos metales en el agua de los embalses La Fe y Riogrande II?
Pregunta de Investigación
SI en el agua de los embalses La Fe y Riogrande II están presentes sustancias químicas en concentraciones toxicas para la biota, ENTONCES los ensayos de toxicidad aguda con Daphnia pulex evidenciarán mortalidades significativas.
Hipótesis
Ensayos de Toxicidad
Trabajo de Investigación realizado como requisito para optar el Título de Magíster en Ingeniería con énfasis en Ambiental
Qco, Carlos Ramos Contreras
Dr. Jaime Palacio Baena
Director
Resultados
Conclusiones
Evaluar la toxicidad del agua de los embalses La Fe y Riogrande II y de sus principales afluentes mediante ensayos agudos con Daphnia pulex
Objetivo General

•Establecer la variación espacio-temporal de Mn, Cr, Cd, Pb, Fe y Al en la fase soluble en muestras de agua de los embalses La Fe y Riogrande II y principales.

•Determinar el efecto de la exposición durante 48 horas de Daphnia pulex al agua procedente de tres profundidades en siete estaciones de los embalses La Fe y Riogrande II mediante ensayos con muestra única.

•Determinar el efecto de la exposición durante 48 horas de Daphnia pulex al agua procedente delos tributarios de los embalses La Fe y Riogrande II mediante ensayos con muestra única.
Objetivos Específicos
•Determinar la CL50mediante la exposición aguda de Daphnia pulex a diferentes diluciones del agua de los embalses con resultados positivos en los ensayos con muestra única.

•Establecer las variaciones espacio-temporales de la toxicidad del agua procedente de los embalses La Fe y Riogrande II y en sus principales tributarios.

•Establecer la relación entre las variables hidráulicas y fisicoquímicas y el efecto de la exposición de Daphnia pulex al agua de los embalses Riogrande II y La Fe y sus tributarios.
"la definición de embalse debe considerar su naturaleza híbrida entre un río y un lago, así como su calidad de reactor bioquímico de las sustancias y materiales que ingresan a través de los tributarios" . (Roldán y Ramírez, 2003)
Rio Chico , Junio 2010
Cortesía M.T. Flórez
Contaminación de cuerpos de agua
(Adaptado de Álvarez et al , 2005)
Reproducción
Crecimiento
Toxicidad crónica
Toxicidad
Toxicidad Aguda
Toxicidad
Principales Factores que afectan la concentración de sustancias químicas en embalses
Evapotranspiración

Procesos de transformación
Vertimientos,
suministros
Cargas aportantes
Afluentes precipitaciones
ATMOSFERA
BIOMASA
SEDIMENTOS
Metales pesados
Compuestos
orgánicos
Nutrientes
concentración
Respuesta
Respuesta biológica

Comparación con un control o patrón de respuesta.

Especies indicadoras
Toxicidad
Agudos
Crónicos
Efectos tóxicos combinados
Sarma et al 2005
Floricultura
Urbanización
Residuos domésticos e industriales
Ganadería de leche y porcicultivos
Agricultura
Factores de deterioro de la calidad del agua en LF y RGII
Riogrande II
La Fe
Area de Estudio
COD
Sólidos suspendidos, clorofila, cianotoxinas
Climatología, niveles y caudales de embalses
Al, Fe,Mn, Cd, Cr y Pb
Materia Orgánica
Nutrientes -Limnoecologia
Procesos Físicos
Metales disueltos
Variables Fisicoquímicas
Dureza total
US EPA 2002
Temperatura
O
pH
ENSAYOS DE
TOXICIDAD
2
US EPA , 2002
Condiciones del cultivo
Muestra Única
-
SI
SI
NO
NO
Pasa
Falla
Diferencias significativas en sobrevivencia
Prueba T
Prueba T modificada
Prueba de suma de rangos de wilcoxon
Homogeneidad de varianzas?
Normalidad?
(Shapiro Wilk)
Transformación Arcoseno
Datos de sobrevivencia
Proporción de sobrevivientes
NO
SI
Análisis estadístico para ensayos de muestra única
PASA
FALLA
CL50
Diseño experimental de ensayos con diluciones

Análisis no paramétricos krusskal Wallis

Comparación de grupos Mann Whitney y prueba T.

Correlaciones multivariadas, PCA

Software: SPSS version 19, Statgraphycs
Centurion XVI
Tratamiento de la información
Climatología
Niveles y Caudales promedio
embalse La Fe
Resultados
Climatología
Embalse Riogrande II
Niveles y Caudales promedio
Embalse Riogrande II
Riogrande II
Febrero 2011
Agosto 2010
Mayo 2010
Marzo 2010
La Fe
10 respuestas
4
3
2
1
Ensayos de toxicidad con muestra única Sector Norte
Ensayos de toxicidad con muestra única sector Sur
7
6
5
Junio 2010
Marzo 2010
Octubre 2010
VARIACION ESPACIO TEMPORAL
Octubre 2010
Junio 2010
Marzo 2010
Octubre 2010
Marzo 2011
Marzo 2010
Octubre 2010
Junio 2010
Marzo 2010
Marzo 2010
Marzo 2011
MARZO DE 2010
JUNIO DE 2010
OCTUBRE DE 2010
MARZO DE 2011
6 respuestas
Resultados de ensayos de toxicidad con muestra única
Brazo Rio Grande , Presa y confluencia
14 respuestas
Ensayos de toxicidad con muestra única
Brazo Río Chico y Animas
Marzo 2010
Mayo 2010
Agosto 2010
Febrero 2011
19
17
15
12
Resultados principales afluentes
11
10
9
8
12
No hay diferencias estadísticamente significativas entre las respuestas
de muestras provenientes de los diferentes afluentes
Comparación entre afluentes
La toxicidad del agua de muestras procedentes de los tributarios fueron mas significativas en aquellos afluentes donde los caudales eran menores lo cual indicaría la importancia de la capacidad de dilución de sustancias de estos cuerpos.

No se presentaron correlaciones importantes entre la mortalidad y la concentración de metales disueltos
Conclusiones

Las variables fisicoquímicas medidas no tuvieron diferencias importantes entre estaciones ni entre muestreos para ambos embalses estudiados.

Para el embalse La Fe, de 76 experimentos realizados solo el 20% correspondieron a casos positivos de manera similar, en Riogrande II de 84 experimentos solo el 19% correspondieron a casos positivos.
EL mayor número de casos positivos por muestreo se evidenciaron en Agosto 2010 (7) para La Fe y en Octubre de 2010 (9) para Riogrande II

No se encontró una relación entre la toxicidad del agua de los embalses La Fe y Riogrande II y la profundidad de la procedencia de muestra para Daphnia pulex.

Fueron establecidas claras diferencias temporales en la toxicidad del agua de ambos embalses relacionadas probablemente con la temporada de lluvias y consecuente aumento de caudales de los afluentes

Para el embalse La Fe, no fueron claras variaciones espaciales en cuanto a la toxicidad del agua, mientras que para Riogrande II, se verificó una diferencia entre las respuestas obtenidas en los brazos de Rio Chico , Las Animas y Rio Grande siendo mas significativos para esta ultima en la campaña realizada en Octubre de 2010.
Conclusiones
Tener en cuenta los tiempos de residencia para poder relacionar directamente variables medidas en los tributarios y las observadas en el embalse.

Montar al menos un ensayo con otra especie para corroborar y poder realizar proyecciones.

Refinar la detección de metales disueltos en el agua mediante AA con Horno de Grafito.

Realizar estudios con ensayos crónicos.
Recomendaciones
Metales Disueltos Afluentes Riogrande II
Fisicoquímicos
Correlaciones
VARIACION ESPACIO TEMPORAL
Febrero 2011
Agosto 2010
Mayo 2010
Marzo 2010
Agosto 2010
Mayo 2010
Marzo 2010

Factores Importantes

Incremento de lluvias, caudales altos

Bombeo Pantanillo sumergido

Bajo nivel de la cota
Agosto de 2010
Marzo 2010
Mayo 2010
Agosto 2010
Febrero 2011
Marzo 2010
Mayo 2010
Agosto 2010
Febrero 2011
Parámetros de campo
Embalse La Fe
Metales Disueltos embalse La Fe
Ensayos de Toxicidad
9 respuestas
19
57
Afluentes
Metales disueltos Afluentes La Fe
Concentración Letal 50
Embalse La Fe
Marzo 2011
Afluentes
Concentración Letal 50
Embalse Riogrande II
Ensayos de Toxicidad
Embalse Riogrande II
Metales Disueltos
Embalse Riogrande II
Parametros de campo
Embalse Riogrande II
Fisicoquimicos
(Roldán y Ramírez, 2003)
Facilidad de cultivo
Alta tasa reproductiva
Conductividad
pH
Oxígeno Disuelto
Oxígeno Disuelto
Conductividad
pH
AGRADECIMIENTOS
Reproducción por partenogénesis
Alta sensibilidad
Ampliamente estudiada
Ensayos de Toxicidad
Descargas de AR
Estudios Pertinentes
A Dios por darme la oportunidad y las herramientas para que esta meta fuera alcanzada. A mi familia por su apoyo incondicional y regalarme el tiempo invertido en la consecución de este objetivo.



Al profesor Jaime Palacio por su orientación en la realización de este trabajo y permitirme hacer parte del proyecto GAIA.



A la profe María T, por sus aportes académicos y consejos



A mis compañeros de camino: Lina J, Diana, Jhon F, Viviana, Diego, Hilda, Magda, Agustín, Cristina, por su acompañamiento y colaboración durante la realización de este proyecto.

A los compañeros de los grupos PARH de UNALMED, y GDCON de UdeA.


A Adriana Poveda, Lina Cano y Elizabeth Gómez, por su apoyo en las pruebas de toxicidad.



A todas las personas que indirectamente pusieron su granito de arena para lograr llegar hasta este punto.



A Empresas Públicas de Medellín, por la financiación de este proyecto



Al Grupo GAIA por brindar los recursos necesarios para que este sueño se materializara.
EPA, 2002
PTAP Manantiales
PTAP La Ayurá
Mortalidad
pH
CE
OD
Fe (mg/L)

Marzo 2010
Mayo 2010
Agosto 2010
Febrero 2011
Marzo 2010
Junio 2010
Octubre 2010
Marzo 2011
EPA Probit Analysis Program versión 1.5
Trimmed Spearman – Karber Method versión 1.5,
Mortalidad
pH
Mortalidad
(%)
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