Evolución temporal de la calidad del agua a 1 m de profundidad
[archivo = SondeHourly_270619-060720.csv , n = 12.366 observaciones]
Los datos presentados son datos brutos, con una frecuencia de adquisición de 30 min.
Tabla 1 – Variabilidad de los datos a lo largo del año de observación (27/06/2019 a 06/07/2020). Variables: Temp. = Temperatura; Conductivity = Conductividad; ORP = potencial de oxidación-reducción; DO = Oxígeno Disuelto; Turbidity = Turbidez; RFU = Unidad Relativa de Fluorescencia; Chl-a = Clorofila-a, 1 RFU = 4 µg/L; BGA PC = Ficocianina de cianobacterias, 1 RFU = 1 µg/L; fDOM = materia orgánica disuelta fluorescente; Depth = profundidad de la sonda YSI EXO2, Estadística: Mean = Promedio; Max = Máximo; Min = Mínimo; Median = Mediana; Stdev = Desviación estándar; SE = Error estándar (= Stdev/raíz(número de observaciones)). *Sensor de pH descalibrado durante los primeros meses. Reemplazado el 02/12/2019 a partir de la cual los valores son confiables. **Valor atípico de ORP. Valores de DO confiables a partir de Octubre. ***Debido a que la sonda se quedó la sonda YSI EXO2 más de 2 meses en el fondo (~10 m), la profundidad promedia es de 4,15 m, sin embargo la media es 0,97 m, o sea corresponde al 1,0 m programado.
Figura 1 - Evolución temporal de la profundidad de inmersión de la sonda YSI EXO2 (programada a 1 m de profundidad para realizar mediciones a cada 30 min) durante el periodo de monitoreo. En varias oportunidades la sonda se quedó cerca del fondo (presa por redes de pesca a la deriva; o por causas desconocidas; precisa ser atento para enviar la sonda a la superficie y programarla para iniciar los perfiles de nuevo). Desde Junio 2020, no ocurrió más. Se tiene que tomar cuidado para interpretar los datos.
Figura 2 - Evolución temporal de la temperatura del agua a 1 m de profundidad (salvo los periodos durante los cuales estaba en el fondo; ver figura anterior). La temperatura sigue una curva perfectamente parabólica, con un máximo de 17 ºC en el final de Enero, y un mínimo de 11ºC en Julio. Nota: las fechas siguen el formato mes/día/año.
Figura 3 - Evolución temporal de la conductividad (en µS/cm). En promedio se mantiene en 1,455 µS/cm, excepto entre Octubre y Noviembre cuando la sonda YSI EXO2 quedo presa en el fondo, llegando a 1,176-1,258 µS/cm (no visible en el gráfico). Esto sugiere la presencia de agua más dulce en el fondo.
Figura 4 - Evolución temporal del pH. De Junio a Noviembre, disponíamos de un captor descalibrado (se observa su deriva) que fue remplazado por uno nuevo el 0/12/2019, a partir de cuándo las mediciones fueron confiables. El pH fluctúo entre 8,75 y 9,21, con un promedio de 9,00.
Figura 5 - Evolución temporal del potencial de oxidación-reducción (ORP) en mili-voltios. El captor fue recalibrado en Octubre. Sin embargo, los datos son confiables a partir de Diciembre cuando fluctuaran entre 190 y 270 mV, siendo 241 mV en promedio.
Figura 6 - Evolución temporal del porcentaje de saturación del oxígeno disuelto. El captor fue recalibrado en Octubre. A partir de Enero, fluctúo entre 67 y 114%, con un promedio de 98%. Este comportamiento representa un muy buen nivel de oxigenación, en equilibrio con la atmosfera. Se observan ciclos (oscilaciones) de 2-4 semanas.
Figura 7 - Evolución temporal de la concentración en oxígeno disuelto. Por la misma razón, los datos son confiables a partir de Octubre. De Octubre a Diciembre fluctúa entre 8,5 y 11,0 mg/L. A partir de Enero oscila entre 7,5 y 11,0 mg/L, con periodos de 2-4 semanas. A partir de Marzo, aumento paulatinamente hasta 12,0 mg/L en Junio. Corresponde a un buen nivel de oxigenación, dada la altitud del lago.
Figura 8 - Evolución temporal de la turbidez. En el período seco (hasta Noviembre) se queda entre 0,1-0,4 NTU. Aumenta en el período lluvioso (Diciembre-Febrero). A partir de Enero, llego a 1,1 NTU, luego bajo paulinamente con oscilaciones hasta llegar a 0,1-0,2 NTU a fin de Marzo. A partir de Junio aumento ligeramente. El promedio es de 0,28 NTU, con fluctuaciones entre 0,08 y 4,02 NTU. O sea que el agua es muy transparente. Se puede notar que el padrón de evolución de la turbidez sigue el padrón de la concentración en clorofila-a (Fig, 9). O sea que la turbidez resulta principalmente de la biomasa del fitoplancton (no de partículas minerales en suspensión).
Figura 9 - Evolución temporal de la concentración en clorofila-a total (en RFU). En el período seco se mantiene entre 0,2-1,0 RFU (según la calibración con la sonda FluoroProbe bbe presentada en el Anexo 5 del 5º Reporte trimestral, se tiene que multiplicar los NTU x 8 para obtener los µg/L), o sea equivalente a 1,6-8,0 µg/L (oligo- a mesotrófico). En el período lluvioso en Enero-Febrero (debido a los aportes de nutrientes por las aguas residuales de los ríos, además de los aportes atmosféricos por aerosoles) aumenta entre 0,5-2,8 RFU, o sea equivalente a 4,0-22,4 µg/L (predominante mesotrófico-eutrófico). Durante el ciclo anual, la clorofila-a fluctuó entre 0,10 y 2,78 NTU (o sea 0,80 y 22,24 µg/L), con un promedio de 0,69 NTU (o sea 5,52 µg/L). En comparación, durante 1979-1980, para todo el Lago Menor, las concentraciones en clorofila-a no pasaban de 0,5 µg/L en el período seco y 2,0 µg/L en el periodo lluvioso, con un máximo de 5,0 µg/L (Lazzaro, 1981).
Figura 10 - Evolución temporal de la concentración de ficocianina (pigmento fotosintético de las cianobacterias). En este período queda inferior a 0,35 RFU, con un máximo de 1,72 RFU. Según la calibración del fabricante YSI, 1 RFU = 1 µg/L de ficocianina. El promedio es 0,14 RFU (=0,14 µg/L) lo que es una concentración muy baja. La concentración fue mayor en Enero, y creció paulatinamente a partir de Abril.
Figura 11 - Evolución temporal de la concentración en materia orgánica disuelta fluorescente (fDOM, por su sigla en inglés). Durante el período seco varío entre 0,8-1,4 RFU. Aumento ligeramente durante el período lluvioso a partir de Enero 2020, hasta 1,8 RFU. Este aumento en Enero y Febrero resulto de los aportes en materia orgánica por los ríos, en particular proveniente de la cuenca Katari, vía los ríos Cohana y Sehuenca juntándose en la laguna Cumana, la cual desemboca por la bahía Cumana. A partir de Marzo, se estabilizo en torno de 1,3 RFU.
Evolución temporal de la calidad de agua a lo largo de perfiles verticales entre 1 y 10 m de profundidad cada 2 horas
[archivo = PFL_Step_270619-060720.csv , n = 22,241 observaciones]
La escala temporal (eje horizontal) de los gráficos está indicada con divisiones mensuales.
Tabla 2 – Variabilidad de los datos a lo largo del año de observación (27/06/2019 a 06/07/2020). Par las abreviaciones de la variables y la estadística ver la Tabla 1.
Figura 12 - Perfiles verticales a cada metro entre 1 y 10 m de profundidad realizados a cada dos horas (2:00, 4:00, 6:00, …, 22:00, 24:00; o sea 12 perfiles diarios). En varias ocasiones la sonda quedo presa cerca o en el fondo arrastrada por redes de pesca a la deriva, o causas desconocidas como la última vez entre los 27/05 y 05/06/2020. Como las misiones son prohibidas desde Marzo no se pudo determinar las causas.
Figura 13 - Evolución temporal de los perfiles verticales de temperatura entre 0 y 10 m de profundidad. Los datos siguen una curva en parábola (en relación con la variación estacional de la altura del sol en el horizonte). A partir de Septiembre 2019, la temperatura aumento de 11,0 ºC hasta un máximo de 17,5 ºC en Enero-Febrero, luego disminuyo hasta 11,0 ºC en Junio 2020. A partir de Diciembre, se mantiene entre 15,0 y 17,5 ºC. La variabilidad vertical diaria es baja en torno de 1,0-1,5 ºC.
Figura 14 - Evolución de la conductividad, la cual varia ligeramente entre un mínimo de 1.480 en Febrero y un máximo de 1.540 µS/cm el 02 de Enero 2020. La conductividad baja hacia ≤ 1500 µS/cm durante la época de lluvias (Enero-Febrero).
Figura 15 - Evolución del pH. Solo instalamos un sensor calibrado el 27 de Noviembre. O sea que los datos solo son validos a partir de Diciembre. El pH promedio fue 9,0 y vario muy poco entre 8,7 y 9,2 , con muy poca variabilidad vertical (≤ 0,1 unidad de pH).
Figura 16 - Evolución temporal del potencial de oxidación-reducción. Su promedio fue 242 mV con un bajo rango de fluctuación entre 189 y 273 mV, con una disminución en Marzo, un plato a partir de Abril 2020, y poca variabilidad vertical (≤ 10 mV).
Figura 17 - Evolución temporal del nivel de saturación en oxigeno disuelto. En promedio, la columna de agua esta muy bien oxigenada (98%), con una amplitud entre 67 y 119 %. En general, la variabilidad vertical es reducida (≤ 10%). El valor mínimo (65%) ocurrió el 15 de Enero en el fondo.
Figura 18 - Evolución temporal de la concentración de oxigeno disuelto en la columna de agua, idéntica a OD%. Fluctúo entre 6,6 y 12,7 mg/L con un promedio de 10,0 mg/L; o sea una muy buen oxigenación en toda la columna, tomando en cuanta la altitud. Los valores más bajos surgen en Enero-Febrero, estación de lluvias. La variabilidad vertical es ≤ 1 mg/L.
Figura 19 - Evolución temporal de la turbidez. Fluctúo entre 0,03 y 2,2 NTU. Durante la época seca la turbidez se quedó ≤ 0,3 NTU. Aumento durante la época de lluvias (Enero-Febrero) hasta 1,2 NTU el 15 de Enero. En Marzo-Abril quedó ≤ 0,3 NTU. Luego en Mayo hubo episodios de alta turbidez (1,49 NTU el 14/5, 1,88 NTU el 15/5, y 1,07 NTU el 23/5). En promedio, la variabilidad vertical fue baja ≤ 0,4 NTU.
Figura 20 - Evolución de la concentración de clorofila-a del fitoplancton (en RFU = Relative Fluorescence Unit). La clorofila-a quedo baja durante la época seca siendo ≤ 0,7 RFU o sea ≤ 5,6 µg/L. Aumento durante la época de lluvias (Enero-Febrero) hasta 2,8 RFU o 22,4 µg/L (correspondiente a un estado mesotrófico, según la clasificación trófica abierta del OECD, 1982) el 15 de Enero 2020, luego bajo nuevamente. La variabilidad vertical fue ≤ 0,5 RFU o sea ≤ 4 µg/L.
Figura 21 - Evolución de la concentración de ficocianina, pigmento fotosintético accesorio de las cianobacterias. Vario entre 0,01 y 0,51 RFU, siendo≤ 0,2 RFU en época seca, y hasta 0,38 RFU (15/01) en época lluviosa (Enero-Febrero), con una variabilidad vertical ≤ 0,1 RFU.
Figura 22 - Evolución de la concentración en materia orgánica disuelta fluorescente fDOM. Vario entre 0,8 y 2,7 RFU (mínimo-máximo). No paso de 1,3 RFU en época seca, mientras llego a 1,8 RFU en época de lluvias (Enero-Febrero). La variabilidad vertical es ≤ 0,2 RFU.
Evolución temporal de la calidad del agua a 1 m de profundidad durante 2 años
[archivo = SondeHourly_270619-230721.csv , n = 26.097 observaciones]
Los datos presentados son datos brutos, con una frecuencia de adquisición de 30 min. Para poder realizar comparaciones inter-anuales, hemos sobrepuesto los datos del 2º semestre de 2019, del 1º y 2º semestres de 2020 y del 1º semestre de 2021 en una escala temporal de Enero (E) a Diciembre (D).
Tabla 1 – Variabilidad de los datos a lo largo de dos años de observación (27/06/2019 a 23/07/2021). Variables: Temp. = Temperatura; Conductivity = Conductividad; ORP = potencial de oxidación-reducción; DO% = % de saturación en oxígeno disuelto; DO = Oxígeno Disuelto; Turbidity = Turbidez; RFU = Unidad Relativa de Fluorescencia; Chl-a = Clorofila-a, 1 RFU = 8 µg/L; BGA PC = Ficocianina de cianobacterias, 1 RFU = 1 µg/L; fDOM = materia orgánica disuelta fluorescente; Depth = profundidad de la sonda YSI EXO2, Estadística: Mean = Promedio; Max = Máximo; Min = Mínimo; Median = Mediana; Stdev = Desviación estándar; SE = Error estándar (= Stdev/raíz(número de observaciones)). *Sensor de pH descalibrado durante 2021. Reemplazado el 02/12/2019 a partir de la cual los valores son confiables. **Valor atípico de ORP. Valores de DO confiables a partir de Octubre. ***Debido a que la sonda YSI EXO2 se quedo ocasionalmente en el fondo (~10 m), las profundidades promedia y mediana son 1,28 m, sin embargo próximo al 1,0 m programado.
Figura 1 - Evolución temporal de la profundidad de inmersión de la sonda YSI EXO2 (programada para permanecer a 1 m de profundidad para realizar mediciones a cada 30 min) durante los dos años de monitoreo. En varias ocasiones la sonda se quedó cerca del fondo (presa por redes de pesca a la deriva; por el control del profundimetro; o por causas desconocidas; arreglamos el problema en 2021 cuando fue mucho menos frecuente). Entonces, se tiene que tomar cuidado de considerar estos eventos para interpretar los datos.
Figura 2 - Evolución temporal de la temperatura del agua a 1 m de profundidad (salvo algunos periodos durante los cuales estaba en el fondo; ver figura anterior). La temperatura sigue una curva perfectamente parabólica, con un máximo de 17,7 ºC de Enero a Marzo, y un mínimo de 10,3 ºC en Junio-Julio. El promedio del período fue 14,2 ºC y la mediana 14,4 ºC. Durante el 1º semestre la temperatura fue ligeramente mayor (≤ 1 ºC) en 2020 en relación a 2021.
Figura 3 - Evolución temporal de la conductividad (en µS/cm) a 1 m de profundidad. En promedio se ha mantenido en 1,455 µS/cm, excepto entre Octubre y Noviembre cuando la sonda YSI EXO2 quedo presa en el fondo, llegando a 1,176-1,258 µS/cm (no visible en el gráfico). Esto podría sugerir la presencia de agua más dulce en el fondo. De Enero a Abril, la conductividad fue mayor en 2021 en relación a 2020 durante el mismo período. No conocemos la causa de este fenómeno: ¿sería una mayor evaporación, una menor pluviometría y/o un menor nivel de agua en 2021?
Figura 4 - Evolución temporal del pH a 1 m de profundidad. De Junio a Noviembre 2019, disponíamos de un captor descalibrado (se observa su deriva) que fue remplazado por uno nuevo el 10/12/2019, a partir de cuándo las mediciones fueron confiables. El pH fluctúo entre 8,75 y 9,21, con un promedio de 9,00 durante 2020. Sin embargo, a partir de Febrero 2021, el captor se descalibro nuevamente y no fue posible calibrarlo en absoluto. Así que desde Febrero 2021 no tenemos datos de pH (ni de ORP por consecuencia). El captor fue encomendado; sin embargo por la penuria de componentes durante la pandemia, solo acabo de llegar el 28 de septiembre 2021. Será instalado en Octubre.
Figura 5 - Evolución temporal del potencial de oxidación-reducción (ORP) en mili-voltios a 1 m de profundidad. El captor fue recalibrado en Octubre 2019. Sin embargo, los datos solo fueron confiables a partir de Enero 2021 cuando fluctuaran entre 190 y 270 mV, siendo 241 mV en promedio. En 2021, se tiene que descartar los datos. El captor será reemplazado en Octubre 2021.
Figura 6 - Evolución temporal del porcentaje de saturación del oxígeno disuelto a 1 m de profundidad. El captor fue recalibrado en Octubre 2019. A partir de Enero 2020, fluctúo entre 67 y 114%, con un promedio de 98%. Este comportamiento representa un muy buen nivel de oxigenación, en equilibrio con la atmosfera. Se observan ciclos (oscilaciones) de 2-4 semanas. Se observa una mayor oxigenación de hasta 20% más durante 2020 en relación a 2021, excepto de Octubre-Diciembre 2020 cuando la oxigenación fue menor en hasta 20% a la oxigenación de 2019. Una mayor oxigenación también puede resultar de una mayor biomasa de micro-algas debido a una mayor intensidad de la fotosíntesis.
Figura 7 - Evolución temporal de la concentración en oxígeno disuelto a 1 m de profundidad. Por supuesto, sigue el mismo padrón que el % de saturación en oxígeno disuelto (%DO) de la Fig. 6. Por la misma razón, los datos son confiables a partir de Octubre 2019. De Octubre a Diciembre 2019 fluctuó entre 8,5 y 11,0 mg/L. A partir de Enero 2020 osciló entre 7,5 y 11,0 mg/L, con periodos de 2-4 semanas. A partir de Marzo 2020, aumentó paulatinamente hasta 12,0 mg/L en Junio. Corresponde a un buen nivel de oxigenación, dada la altitud del lago. La concentración en oxígeno disuelto fue mayor en 2020 en hasta 2 mg/L en relación a 2021, excepto de Octubre a Diciembre cuando el oxígeno disuelto fue menor a la de 2019. Como para el %DO puede resultar de una mayor biomasa/fotosíntesis de las micro-algas.
Figura 8 - Evolución temporal de la turbidez a 1 m de profundidad. En el período seco (hasta Noviembre) se quedó entre 0,1-0,6 NTU. Aumentó en el período lluvioso (Diciembre-Febrero). A partir de Enero 2020, llegó a 1,1 NTU, luego bajó paulinamente con oscilaciones hasta llegar a 0,2-0,4 NTU a fin de Abril 2020. A partir de Junio aumentó ligeramente. El promedio es de 0,34 NTU y la mediana de 0,32 NTU, con fluctuaciones entre 0,08 y 4,02 NTU. O sea que el agua es muy transparente. Se puede notar que el padrón de evolución de la turbidez sigue el padrón de la concentración en clorofila-a (Fig, 9). O sea que la turbidez refleja principalmente la biomasa del fitoplancton (no de partículas minerales en suspensión).
Figura 9 - Evolución temporal de la concentración en clorofila-a total (en RFU) en 1 m de profundidad. Durante el período seco se mantuvo entre 0,2-1,0 RFU (según la calibración con la sonda FluoroProbe bbe presentada en el Anexo 5 del 5º Reporte trimestral, se tiene que multiplicar los NTU x 8 para obtener los µg/L), o sea equivalente a 1,6-8,0 µg/L (oligo- a mesotrófico). En el período lluvioso en Enero-Febrero (debido a los aportes de nutrientes por las aguas residuales de los ríos, además de los aportes atmosféricos por aerosoles) aumentó entre 0,5-2,8 RFU, o sea equivalente a 4,0-22,4 µg/L (predominante mesotrófico-eutrófico). Durante el ciclo anual, la clorofila-a fluctuó entre 0,1-3,0 NTU (o sea 0,8-24,0 µg/L), con un promedio de 0,34 RFU (o sea 2,72 µg/L). En comparación, durante 1979-1980, para todo el Lago Menor, las concentraciones en clorofila-a no pasaban de 0,5 µg/L en el período seco y 2,0 µg/L en el periodo lluvioso, con un máximo de 5,0 µg/L (Lazzaro, 1981). O sea que actualmente en relación a 1979-1980, la concentración en Chl-a actual esta hasta x 16 mayor durante el periodo seco, y hasta x 11 mayor en periodo lluvioso,… en relación a 40 años atrás. Esto demuestra el importante aumento en la biomasa de las micro-algas en respuesta a la combinación de los efectos del cambio climático con varias décadas de aportes masivos de nutrientes provenientes de la contaminación de la zona urbana de El Alto mediante la cuenca Katari.
Figura 10 - Evolución temporal de la concentración de ficocianina (pigmento fotosintético de las cianobacterias) a 1 m de profundidad. Durante este período de 2 años, la ficocianina quedó inferior a 0,4 RFU, con un máximo de 2,9 RFU. Según la calibración del fabricante YSI, 1 RFU = 1 µg/L de ficocianina. El promedio fue 0,78 RFU (=0,78 µg/L) lo que es una concentración relativamente baja. La concentración fue ligeramente mayor durante el 2º semestre de 2020 en relación a 2019. Fue ligeramente mayor durante el 1º semestre de 2021 en relación a 2020, con un pico retrasado al inicio de Marzo 2021 (0,4 RFU) prolongado hasta el inicio de Abril 2021, en relación al pico de 0,32 RFU solo durante Enero 2020. Esto sugiere aguas de peor calidad durante el periodo lluvioso de 2021, así como un incremento gradual de la contribución (~duplicación) de la biomasa de las cianobacterias de 2019 (≤ 0,2 RFU) a 2021 (≤ 0,4 RFU). Entre tanto, la proporción de la biomasa de cianobacterias en relación a la biomasa total del fitoplancton bajó ligeramente de 0,15/0,5 = 30% en 2019 a 0,2/1,0 = 20% en 2021. Sin embargo, necesitamos los datos de 3 años completos para confirmar este cálculo. Una proporción de 20-30% es bastante alta. Sugiere de mantener una vigilancia alta y permanente, porque si las condiciones se tornan favorables, las cianobacterias pueden rápidamente proliferar y generar floraciones (= Blooms) que se pueden tornar recurrentes cada año. Los daños (mortandades de peces, ranas y aves acuáticas) serían irreparables y repetidos a largo plazo, ya que los Blooms de cianobacterias serían imposibles de controlar en el Lago Titicaca. De hecho, el Titicaca no cuenta con organismos herbívoros (ni peces ni zooplancton) capaces de pastorearlas eficazmente, tampoco plantas de tratamiento de aguas residuales (PTARs) capaces de retener los nutrientes que utilizan las algas para su crecimiento. Mismo si los totorales son filtros biológicos naturales de los nutrientes y contaminantes, solos en ausencia de PTARs, no son capaces de controlar las descargas biológicas de un población de 1,2 M habitantes de la zona urbana de El Alto. Para tener efectos benéficos, los totorales (y los humedales en general) tienen que ser asociados como tratamiento complementario de la depuración por las PTARs, como se practica de manera universal en el mundo entero.
Figura 11 - Evolución temporal de la concentración en materia orgánica disuelta fluorescente (fDOM, por su sigla en inglés) a 1 m d profundidad. Durante el período seco varió entre 0,9-1,5 RFU. Aumento ligeramente durante el período lluvioso de 1,7 RFU en Febrero 2020 hasta 2,1 RFU en Noviembre 2020. Este aumento en Febrero y Noviembre resultó de los aportes en materia orgánica por los ríos, en particular proveniente de la cuenca Katari, vía los ríos Cohana y Sehuenca juntándose en la laguna Cumana, la cual desemboca por la bahía Cumana. De manera contra-intuitiva a lo que se pensaba del periodo de pandemia y cuarentena en 2020, la concentración de materia orgánica (fDOM) fue bien mayor en 2020 en relación al 2º semestre de 2019 y al 1º semestre 2021. De hecho, la población no paró de contribuir a la contaminación orgánica de los ríos y de los lagos. Contrariamente a lo que la prensa nos quería convencer, no se observó en 2020 una mejora significativa de la calidad de agua del Lago Menor. Mismo si las descargas de materia orgánica se hubieran detenido completamente en 2020 (situación imposible), la materia orgánica ya depositada durante décadas con los sedimentos contaminados no hubiera desaparecida en un año con el acción (= mineralización) del el bucle microbiano. En conclusión, es imprescindible mantener una vigilancia permanente a largo plazo, ya que sin la implementación de nuevas PTARs, no existen mecanismos para eliminar tales descargas masivas de nutrientes y materia orgánica que benefician a las floraciones de micro-algas.
Evolución temporal de la calidad de agua a lo largo de perfiles verticales entre 1 y 10 m de profundidad cada 2 horas
[archivo = PFL_Step_270619-280721.csv, n = 55.350 observaciones]
La escala temporal (eje horizontal) de los gráficos está indicada con divisiones mensuales.
Tabla 2 – Variabilidad de los datos a lo largo de los dos años de observación (27/06/2019 a 28/07/2021). Para las abreviaciones de las variables y la estadística ver la Tabla 1. Los datos de pH no son indicados aquí porque los sensores removibles han llegado al final de su vida útil (hay que sustituirlos al cabo de 6-12 meses), por lo que no hemos podido recalibrarlos y los datos de 2021 no son utilizables. Lo mismo ocurre con los datos de ORP. Los sensores de repuesto tardaron varios meses en llegar. La sustitución tendrá lugar en octubre o noviembre de 2021.
Figura 12 - Perfiles verticales a cada metro entre 1 y 10 m de profundidad realizados diariamente a cada dos horas (2:00, 4:00, 6:00,…, 22:00, 24:00; o sea 12 perfiles diarios). En 2019 y 2020, en varias ocasiones la sonda quedó presa cerca o en el fondo arrastrada por redes de pesca a la deriva, o por causas desconocidas. A partir de 2021 esto ocurrió de manera meas escasa.
Figura 13 - Evolución temporal de los perfiles verticales de temperatura entre 0 y 10 m de profundidad. La amplitud vertical de cada medición (≤ 1 ºC) indica la diferencia de temperatura entre la superficie y el fondo. Los datos siguen una curva en parábola (en relación con la variación estacional de la altura del sol en el horizonte). Durante el 1º semestre, la temperatura de 2020 fue ligeramente superior (≤ 1ºC) en relación a 2021. Durante el 2º semestre, las temperaturas de 2019 y 2020 fueron bastante semejantes. En las épocas lluviosas (Diciembre a Marzo) las temperaturas llegaron a 16-17 ºC, en cuanto que en las épocas secas (Junio a Agosto) bajaron a 12-11 ºC.
Figura 14 - Evolución de la conductividad. En el período de 2 años, el promedio fue 1.515 y la mediana 1.511 µS/cm. Durante la época de lluvia de manera sorprendente la conductividad fue ligeramente más alta (hasta 1.560 µS/cm); se esperaría el opuesto por la concentración de los sales cuando baja el nivel de agua (~1,0-1,5 m) con la sequía. En 2020, la conductividad se quedó bastante constante durante el año salvo de Octubre a Diciembre cuando se incrementó hasta 1.550 µS/cm. Durante el 1º semestre, la conductividad de 2021 fue ligeramente más alta (~1.550-1.560 µS/cm) que en 2020. Durante el 2º semestre, la conductividad fue ligeramente más alta en 2020 (~1.550 µS/cm) que en 2019 (~1.520 µS/cm).
Figura 15 - Evolución temporal del nivel de saturación en oxígeno disuelto (%DO). En promedio, la columna de agua está muy bien oxigenada (> 93%), con una amplitud entre 67 y 119 %. En general, la variabilidad vertical es reducida (≤ 10%). La oxigenación durante 2020 fue superior a la de 2021, excepto de Octubre a Diciembre cuando fue inferior a la 2019, en torno de 15%.
Figura 16 - Evolución temporal de la concentración de oxígeno disuelto (DO, mg/L) en la columna de agua. El patrón es idéntico al de la OD%. Durante los dos años, fluctúo entre 6,6 y 12,9 mg/L con un promedio de 9,7 mg/L; o sea una muy buen oxigenación en toda la columna, tomando en cuenta la altitud. Los valores más bajos surgieron en Enero-Febrero (~8-9 mg/L), en épocas de lluvias, con máximos en épocas secas (Juno-Agosto, ~10,0-12,9 mg/L). La variabilidad vertical fue baja ≤ 1 mg/L. La concentración fue mayor en 2020 (~1,5 mg/L) en comparación con 2021. Excepto en Octubre-Diciembre, cuando fue mayor en 2019 en relación a 2020.
Figura 17 - Evolución temporal de la turbidez. Fluctúo entre 0,03 y 2,9 NTU. Durante la época seca, la turbidez se quedó ≤ 0,3 NTU. Aumento durante la época de lluvias (Enero-Febrero) hasta ~1,5-2,0 NTU. De Marzo a Septiembre, hubo episodios (durante 1-3 semanas) de mayor turbidez (~1,5-2,0 NTU). En promedio, la variabilidad vertical fue baja ≤ 0,4 NTU. La turbidez de 2020 fue mayor a la de 2019 durante el 2º semestre, y la de 2021 durante el 1º semestre.
Figura 18 - Evolución de la concentración de clorofila-a del fitoplancton (en RFU = Relative Fluorescence Unit; 1 RFU = 8 µg/L). La clorofila-a quedo baja durante la época seca (Abril-Noviembre) siendo ≤ 0,7 RFU o sea ≤ 5,6 µg/L. Aumento durante la época de lluvias (Enero-Febrero) hasta 2,8 RFU o 22,4 µg/L (correspondiente a un estado mesotrófico, según la clasificación trófica abierta del OECD, 1982). La variabilidad vertical fue ≤ 0,5-1,0 RFU o sea ≤ 4-8 µg/L, siendo mayor cerca del fondo, con una inhibición superficial en el primer metro donde la radiación solar, sobre todo la radiación ultravioleta es demasiado intensa y dañina para las micro algas. Durante el 1º semestre, la clorofila-a fue más alta en 2021 (~+1µg/L) en relación a 2020. El pico se produjo a mediado de Enero 2020 (2,7 RFU = 21,6 µg/L) y más tarde a final de Febrero 2021 (3,0 RFU = 24,0 µg/L). Hay que notar que en esta región noreste del Lago Menor en 1979-1980, la clorofila-a no pasaba de 3,0 µg/L, o sea característico de un estado oligotrófico (Lazzaro, 1981). Entonces, a pesar de no ser notable a primera vista (sin el uso de sonda), la biomasa de fitoplancton se ha incrementado de hasta 8 veces en los últimos 40 años, a consecuencia de la mayor disponibilidad de nutrientes provenientes de aportes antrópicos (mayormente de la región urbana de El Alto vía la cuenca Katari) combinados con los efectos del calentamiento global, los cuales magnifican la eutrofización.
Figura 19 - Evolución de la concentración de ficocianina, pigmento el fotosintético accesorio característico de las cianobacterias. Vario entre 0,01 y 0,56 RFU (1 RFU = 1 µg/L), con un promedio y una mediana de 0,16 RFU. Tuve tendencia de tener mayor concentración durante la época seca, en particular en Junio-Julio y Septiembre, con periodos de 2-3 semanas con valores sostenidos más altos hasta 0,45-0,55 RFU y variabilidad de hasta 0,3 RFU entre superficie y fondo. Durante 2020, la concentración fue generalmente más alta (~+0,1 RFU) durante el 1º semestre 2021 en relación, y durante el 2º semestre en relación a 2019. Se nota dos periodos pico, uno en Enero-Febrero 2020-2021 (máximo de las lluvias) y otro en Julio (máximo de la época seca) y fin de Agosto-Septiembre (época del máximo de los vientos). Lo que sugiere que aportes masivos de nutrientes y su mezcla vertical por los vientos, respectivamente, estimulan el incremento de las cianobacterias. Cuando se compara el gráfico de ficocianina con el grafico de clorofila-a, se nota que en general la concentración de ficocianina representa 10% hasta 20% de la concentración de clorofila-a. Lo que incita a mantener la vigilancia sobre la dinámica de las cianobacterias (ficocianina) que tienen capacidad de rápidamente generar florescencias (= proliferaciones o blooms) cuando las condiciones son favorables), las cuales pueden ser extremadamente dañinas y podrían luego ocurrir de manera recurrente cada año.
Figura 20 - Evolución de la concentración en materia orgánica disuelta fluorescente fDOM. Varió entre un mínimo de 0,8 RFU y un máximo excepcional de 11,1 RFU, con promedio y mediana de 1,3 RFU. Generalmente, se mantuvo bajo entre 1-2 RFU, de manera estable durante todo el año. Su variabilidad vertical fue ≤ 0,2 RFU. Podemos concluir que en esta zona relativamente profunda (11 m) para el sector boliviano del Lago Menor ( < 5 m), la concentración en materia orgánica disuelta es baja.
Evolución de los parámetros biofísicos de calidad de agua del 27/06/19 al 01/05/22 (34 meses) en el sitio de la Boya HydroMet a 1m de profundidad
Los datos presentados cubren todo el período de despliegue de la boya HydroMet, del 27/06/19 al 01/05/22, y corresponden al archivo [Boya Sonda Celular SondeHourly 270619-010522.csv]. Están organizados en 29.544 líneas (fecha-hora) x 12 parámetros* = 354.528 datos. Eliminamos todos los datos que corresponden a las profundidades entre 2 y 10 m (ver la sección 1, abajo), para solo conservar los datos correspondientes a la superficie (1 m).
Parámetros: Temperatura = Temp (ºC) | Conductividad específica**= SpCond (µS/cm) |pH y pH (mV) | potencial de óxido-reducción = ORP (mV) | Oxígeno disuelto = DO (%) y DO (mg/L) | Turbidez = Turbidity (NTU) | Clorofila-a = Chl-a (RFU) | Ficocianina = Phycocyanin (RFU) | Materia orgánica disuelta fluorescente = fDOM (RFU) | Profundidad = Depth (m). **La conductividad específica toma en cuenta la superficie de los electrodos (µS/cm) para que la medición de la corriente que atraviesa el agua sea lo más precisa posible.
Desde > 3 meses, la sonda EXO2 no está perfilando, y la boya no está transmitiendo datos remotamente por una acumulación de imprevistos, ocasionando 8 misiones a la Boya de diciembre a abril:
- a) El 01/12/21, una colonia de gaviotas se había instalado en la plataforma de la boya, ensuciándola completamente con excrementos. Por la mañana la desatracamos de sus dos anclajes. La remolcamos a tierra con la lancha Inti de los Catarí. Para evitar sea dañada, desmontamos la sonda EXO2 y retiramos el EXO Link que conecta la sonda con el cable del perfilador al datalogger. Al desenroscar el anillo de sujeción del EXO Link, rompimos una de las 12 clavijas (‘pins’). Arrastramos la Boya hasta la playa de los Catarí en Huatajata. La limpiamos a fondo con una hidrolimpiadora de alta presión (Kärcher), incluidos los dos cascos cubiertos de un biofilm de microalgas. Al final intentamos re-atracar la boya a sus amarres. Sin embargo, el viento y las olas eran tan fuertes que abandonamos, retornamos la Boya en tierra, y volvimos a La Paz. Allá, un técnico (micro-) soldó la clavija y otras dos que estaban flojas.
- b) El 03/12/21, remolcamos la Boya y la re-atracamos a sus amarres. Re-conectamos el EXO Link a la sonda y el cable del perfilador. Sin embargo, la soldadura no tuvo éxito. A partir de este momento, no pudimos iniciar un perfil vertical, tampoco tener transmisión remota de los datos.
- c) Como gesto comercial, el Ing. Pierre Sterling ordenó de forma gratuita otro EXO Link. El 23/02/22, lo recibimos mediante DHL, enviado por Cynthia Marrot (BASEFLOW) desde Miami.
- d) El 03/03/22, después de horas de intento, conectamos el nuevo EXO Link al cable del perfilador. No se conectaba porque las clavijas no estaban alineadas con sus agujeros por 1 mm. Haciendo girar la base de 1 mm, las clavijas se alinearon, permitiendo enroscar el EXO Link al cable. Sin embargo, tampoco funcionó. Con el cable serial-USB descargamos manualmente los datos de la sonda y estación meteo. Para mantener la adquisición de datos, sumergimos a 1 m la sonda alimentada por baterías. La pusimos en posición de despliegue, para adquirir datos a cada 30 min.
- e) Imaginamos haber olvidado depositar Bs 2 en la cuenta de ENTEL (garantiza la actividad), porque teníamos un saldo ≥ Bs 700. Entretanto, ENTEL confirmo que la cuenta estaba activa. En base a los consejos del Ing. Pierre Sterling (XYLEM), con la aplicación LoggerNet (Campbell), en vano intentamos reiniciar la transmisión los datos y perfilar, pero sin éxito. La estación meteo paro de transmitir el 03/03/22, sin relación con la falla del EXO Link, el modem, o el servidor.
- f) El 14/03/22, intentamos nuevamente reiniciar la comunicación con la sonda. Llovía fuerte. Desconectamos los equipos de la Boya durante 10 sec y los reconectamos, sin éxito. Con un voltímetro chequeamos que la batería solo entregaba 12,2 V en vez de ≥ 13,5 V. Después de 3 años sin falla, debido a semanas de tiempo nubloso, descubrimos que los paneles solares no la habían cargado suficiente. En La Paz cargamos la batería una noche y se recuperó a 100% hasta 13,6 V.
- g) Por nuestro 1º Taller con los actores sociales el 17/03/22 en Quehuaya, solo el 22/03/22 pudimos reinstalar la batería en la Boya e intentar reiniciar el sistema. El voltímetro indico que no llegaba voltaje a la sonda mediante el EXO Link, no había comunicación del datalogger con la sonda, por lo que no perfilaba.
- h) El 05/04/22, con el equipo enchufado, el voltaje de la batería fluctuaba de 13,2-13,3V en la mañana hasta 13,8-14,5V en la tarde soleada, lo que es excelente. Descargamos manualmente todos los datos.
- i) El 26/04/22, con el voltímetro verificamos que no pasaba corriente del EXO Link a la sonda. Descargamos manualmente todos los datos. El Ing. Pierre Sterling podría venir en misión durante la 2ª quincena de mayo, trayendo otro EXO Link, y reparar este disfuncionamiento.
-
j) El 28/04/22, tres buceadores del CIBA, el Centro de Instrucción de Buceo en Altura, reemplazaron todas las sogas y grilletes de los dos anclajes de la Boya, que se encontraban muy dañados (a punto de romperse) después de casi 3 años de eventos ventosos y oleaje.
Por consecuencia, perdimos algunas series de datos entre los meses de febrero y abril 2022.
1.- Profundidad de medición de la sonda multiparamétrica YSI EXO2
Figura 1 - Los datos presentados aquí corresponden exclusivamente a los de superficie, a 1,0 m de profundidad (rango 0,8-1,2 m). La frecuencia de adquisición es de 30 min. Cada 2 horas, el perfilador (guincho) hace perfilar verticalmente la sonda EXO2 desde 1 m hasta 10 m. Realiza una medición a cada metro, al final del tiempo de permanencia de 1 minuto (para estabilizar las condiciones para los captores). Cada ciclo de bajada y subida toma ~15 min, entonces no perjudica la medición siguiente a 1 m. Sin embargo, hemos observado numerosas ocasiones cuando la sonda EXO2 permanece varios días (más frecuentemente 1-2 días, excepcionalmente hasta 5 días) a 10 m**.
**OJO: Esta intrigante situación se aclaró el 28/04/22 cuando los buzos del CIBA (Centro de Instrucción de Buceo en Altura, Tiquina) reemplazaron todos los cabos de amarre de la boya, desgastados por 3 años de tormentas y oleaje, a punto de romperse, incluidos algunos grilletes muy desgastados por el rozamiento. El vídeo de la cámara GoPro reveló largos tramos de redes de pesca dañadas y abandonadas enrolladas alrededor de los bloques de hormigón y los anclajes de amarre del fondo. Por lo tanto, se puede imaginar que la sonda EXO2 queda atrapada en estas redes y tarda mucho tiempo en liberarse y ascender. Aunque podemos detectar estas situaciones de manera remota en la pantalla del programa LoggerNet (Campbell Scientific Inc.) de nuestra computadora portátil DELL, no siempre disponemos de tiempo, del vehículo de servicio o del presupuesto para conducir hasta el lago, alquilar la lancha, esperando resolver el problema levantando manualmente la sonda. Entonces, no tenemos más que dejar el oleaje y los movimientos de la Boya liberen la sonda de estas redes. De hecho, el guincho del perfilador tiene una seguridad para no forzar el motor eléctrico en caso de resistencia excesiva del cable.
La presencia de estas redes abandonadas revela la intensa actividad de pesca artesanal en la zona de la Boya. Por supuesto, sería ideal que los pescadores recuperen sus redes dañadas en vez de dejarlas derivar y así representar un peligro para las hélices de los motores fuera de borda, la sonda de la boya, y sobre todo para las comunidades de peces (considerando que las ranas son escasas), pues siguen pescando y matando peces inútilmente. Obviamente, no es siempre fácil evitar de perder redes. Sin embargo, una educación ambiental (por ej. con una cartilla) en este sentido podría reducir este problema.
2.- Temperatura del agua
Figura 2a - Evolución de la temperatura del agua a 1 m de profundidad (formato de fecha mm/dd/aa). Este gráfico ilustra el efecto del ciclo estacional de la radiación solar sobre la temperatura superficial del agua. La curva sinusoidal tiene una gran amplitud con máximos (≤ 18 ºC) en veranos (noviembre a febrero) y mínimos (≥ 10 ºC) en inviernos (junio a agosto). A primera vista la oscilación es regular sin diferencia aparente entre años. Los blancos en los datos corresponden con los periodos cuando la sonda EXO2 permaneció a 10 m de profundidad (los datos correspondientes fueron eliminados). Promedio +/- error estándar = 14,247 +/- 0,009 ºC.
Figura 2b - Comparación de la evolución estacional de la temperatura entre los años 2019 (azul), 2020 (rojo), 2021 (verde) y 2022 (purpura) (formato de fecha m/dd). Los patrones estacionales son semejantes entre años y se sobreponen. Tal vez, el agua se caliento ligeramente más rápido y más (~+0,5 ºC) en septiembre-octubre 2021. Sin embargo, no parece significativo.
3.- Conductividad específica (µS/cm)
Figura 3a - Evolución de la conductividad específica. En 2019-2020 se inició en torno de 1.510 µS/cm. Aumento en las épocas lluviosas de 2020 (≥ 1.550 µS/cm) y 2021 (≥ 1.650 µS/cm) y disminuyo en la época seca de 2021 (≤ 1.490 µS/cm), lo que puede parecer contra-intuitivo. A lo largo del período de estudio tiene una tendencia en aumentar, aunque no sea estadísticamente significativo. Promedio +/- error estándar = 1526,584 +/- 0,357 µS/cm.
El Lago Titicaca es ligeramente salino, presentando un valor de TDS ≤ 1.000 µSi/cm. La conductividad específica (SpCond) se correlaciona con los sólidos totales disueltos (TDS, mg/L). Los cambios significativos en la conductividad pueden deberse a una inundación natural, a la evaporación o a la contaminación antrópica y puede ser muy perjudicial para la calidad del agua. Por lo tanto, un aumento o una disminución repentina de la conductividad en un cuerpo de agua puede indicar contaminación. La escorrentía agrícola o una descarga de aguas residuales pueden ser la causa principal del aumento de la conductividad debido a los iones adicionales de cloruro, fosfato y nitrato. De hecho, los valores más altos de la conductividad corresponden con las épocas lluviosas (noviembre-febrero) cuando trasbordan los ríos Katari y Sehuenca cargados de aguas residuales domesticas e industriales.
Figura 3b - Comparación de la evolución estacional de Sp conductividad específica entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) Una conductividad más baja en enero-mayo 2020; b) Una conductividad más elevada en febrero (≤ 1.570 µS/cm) y diciembre 2021 (≤ 1.650 µS/cm); y c) La mayor conductividad en enero 2022 (≤ 1.630 µS/cm).
4.- pH
Desde el 2021 hemos tenido problema de medición con el captor integrado de pH/ORP, a pesar de calibraciones exitosas con las soluciones estándares (pH 4,0, 7,0 y 10,0). Así que los datos de pH no son confiables, lo más frecuentemente en torno de 8,60. El captor terminó por no responder en noviembre 2021. No pudimos comprar otro, por el costo elevado y retraso en la entrega, debido a la falta de componentes electrónicos tras el COVID-19. Por lo que solo mostramos la Fig. 4a comparativa.
Figura 4 - Comparación de la evolución estacional de pH entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) OJO: Los valores de 2019 (azul) y 2021 (verde) no son confiables; b) Los pH son elevados (> 8,6), con una tendencia en aumentar de enero (8,7-9,0) a diciembre (9,2-9,3) en 2020, caso no sea una deriva del sensor.
5.- Potencial de oxido-reducción, ORP (mV)
Figura 5a - Evolución del potencial de óxido-reducción, ORP. Como el sensor de ORP está integrado al captor de pH, las mediciones fueron confiables hasta septiembre 2020, en torno de +240 mV. Promedio +/- error estándar = 241,977 +/- 0,445 mV.
El potencial de óxido-reducción (ORP) mide la capacidad de un lago para limpiarse o descomponer los productos de desecho, como los contaminantes y las plantas y animales muertos. Cuando el valor del ORP es alto, hay mucho oxígeno presente en el agua. Esto significa que las bacterias que descomponen los tejidos muertos y los contaminantes pueden trabajar con mayor eficacia. En general, cuanto más alto es el valor de ORP, más sano es el lago. En aguas sanas, el ORP debe ser alto, entre 300 y 500 mV. Se espera un ORP bajo en aguas que reciben aportes de aguas residuales o residuos industriales, como en Bahía Cohana, Bahía Cumana y el Sur de la isla Cojata. Para mayor información ver: Horne & Goldman (1994), Wetzel (1983).
En la Fig. 5, el ORP de +240 mV, confiable hasta septiembre 2020, es ligeramente inferior a los ≥ 300 mV que se podría esperar para aguas sanas. A partir de febrero 2021 el ORP es muy alto (hasta ≥ 1.100 mV) lo que es bueno, más fluctúa mucho (hasta ≤ 300 mV). Corresponde con el período en el cual la concentración de oxígeno es alta (DO% ≥ 90%; DO ≥ 9 mg/L). Entretanto, podría no ser confiable porque el sensor de pH esta fuera de servicio.
Figura 5b - Comparación de la evolución estacional de ORP entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) OJO: los valores de enero a mayo 2021 (verde; a partir de junio no son confiables) y de enero 2022 (purpura; a partir de febrero no son confiables) son los más elevados (280-400 mV). b) Los valores de 2019 (azul) y 2020 (rojo) se mantienen relativamente estables entre 280 y 200 mV, en el límite inferior de las aguas sanas. c) Se observa dos períodos de valores más altos: diciembre 2021 (300-550 mV) y enero 2022 (300-400 mV). Como se trata de un sensor que integra las mediciones de pH (defectuoso) y ORP, queda la duda de que la medición de ORP pueda ser no muy confiable (como en 2021).
6.- Porcentaje de saturación en oxígeno disuelto = DO (%)
Figura 6a - El porcentaje de saturación en oxígeno disuelto fluctuó entre ≤ 70% (diciembre 2021) y ≥ 115% (enero 2020). Como tendencia es mayor durante el período seco (junio-julio) y menor al final del período seco (noviembre-diciembre). Se resalta que permaneció alto (≤ 110%) durante todo el período de confinamiento (marzo-septiembre 2020), por la buena calidad del agua en ausencia de la mayor parte de los aportes por las actividades humanas contaminantes, la baja turbidez, la fuerte insolación (baja nubosidad), la intensa mezcla vertical durante el período de viento (julio-junio), entre otros. Promedio +/- error estándar = 89.248 +/- 0.054 %.
La mayor saturación en oxígeno disuelto durante el período de confinamiento (marzo-septiembre 2020) sugiere una mayor actividad fotosintética del fitoplancton y/o una mezcla vertical de la columna de agua más intensa debido al viento. Sin embargo, la concentración en clorofila-a es la más baja en este período, y el período de viento corresponde al mes de agosto lo que no se refleja en el perfil que se mantiene entre 100 y 110%. Tal vez, se relaciona mas a las temperaturas bajas (6 ºC menos) que induce una mayor disolución del oxígeno en el agua, como también se nota en 2021.
El % de saturación en oxígeno disuelto decrece de manera exponencial negativa con el aumento de altitud. Sin embargo, los valores de saturación en oxígeno en el Lago son mayores que los valores teóricos en función de la altitud. Así, a los 3.809 m snm el % de saturación debería ser < 66% (Tabla 1), aunque en el Lago los porcentajes son > 70%. Entonces los procesos de fotosíntesis contribuyen de manera significante.
Tabla 1 - Valores de calibración para varias presiones atmosféricas y altitudes. Fuente: XYLEM Technical instructions: https://www.ysi.com/File%20Library/Documents/Technical%20Notes/DO-Oxygen-Solubility-Table.pdf
Figura 6b - Comparación de la evolución estacional de la saturación en oxígeno disuelto (DO, %) entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) Una mejor saturación DO% en enero 2020 (> 110%), en relación a los otros años; b) La mayor saturación (hasta > 100%) que los otros años, durante el confinamiento (marzo-septiembre 2020); y c) Malas saturaciones en diciembre 2021 (≤ 70%).
7.- Concentración en oxígeno disuelto = DO (mg/L)
Figura 7a - La concentración en oxígeno disuelto acompaña el comportamiento del porcentaje de saturación en oxígeno disuelto de la Fig. 6. Promedio +/- error estándar = 9,126 +/- 0,006 mg/L.
Como para el % de saturación, la concentración en DO es mayor durante los períodos más fríos (marzo-septiembre). Sin embargo, tiene tendencia a decrecer a lo largo de los tres años. Lo que no es una buena noticia, pues resalta que el proceso de eutrofización se está intensificado y ya comienza en afectar la parte central de la región norte del Lago Menor donde se ubica la Boya HydroMet, no solo se concentra en las regiones litorales afectadas por las aguas residuales del río Katari.
Figura 7b - Comparación de la evolución estacional de la concentración en oxígeno disuelto (DO, mg/L) entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) Lógicamente, los patrones de OD (mg/L) son semejantes a los patrones de OD (%) (ver Fig. 6b).
8.- Turbidez (NTU)
Figura 8a - Evolución de la turbidez. Promedio +/- error estándar = 0,226 +/- 0,002 NTU.
La turbidez aumenta en la época de los vientos (agosto) por la mezcla vertical de la columna de agua, la que re-suspende los sedimentos del fondo. Es máxima en el fin de los períodos lluviosos (enero-febrero), hasta 1,8 NTU, más posiblemente por los aportes de aguas cargadas en sedimento fino provenientes de las crecidas de los ríos Katari y Sehuenca. Durante el período de confinamiento, las actividades humanas se suspendieron en gran parte. En particular, con el cese del dragado de las canteras en los ríos Seke y Seco, se cortó el aporte de sedimento fino al Lago.
Figura 8b - Comparación de la evolución estacional de la turbidez entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) Los valores más bajos durante el confinamiento (marzo-junio 2020); b) El incremento exponencial de la turbidez de octubre a noviembre 2021; y c) El mantenimiento de valores más altos (hasta 0,6 NTU) en abril 2022.
9.- Clorofila-a (RFU)
Figura 9a - Evolución de la concentración en clorofila-a. Promedio +/- error estándar = 0,875 +/- 0,003 RFU.
La clorofila-a es el principal pigmento fotosintético de los vegetales (plantas y fitoplancton). En ecología acuática y limnología, la concentración en clorofila-a sirve de bioindicador de la biomasa de las microalgas del fitoplancton, entonces del nivel de eutrofización. El sensor EXO de algas totales contiene dos haces de excitación: uno azul (470 nm) que excita directamente la molécula de clorofila, y otro naranja (590 nm) que excita la ficocianina, el pigmento accesorio que se encuentra en las cianobacterias. Las medidas de concentraciones en clorofila-a y ficocianina son expresadas en RFU (Relative Fluorescence Unit) y µg/L. Los factores de conversión son: 1 RFU = 6 µg/L según el fabricante (YSI) y 1 RFU = 8 µg/L cuando se utiliza la sonda fluorimétrica Fluoroprobe BBE Moldaenke (experimentación propia, cuando sumergimos simultáneamente nuestras sondas YSI EXO y Fluoroprobe BBE a la misma profundidad (X. Lazzaro, experimentación propia). Entonces, en promedio la clorofila-a alcanza valores de 5,3 a 7,0 µg/L, con máximos de 15 a 20 µg/L en las estaciones lluviosas de 2019 y 2020, y 21 a 28 µg/L en la estación lluviosa de 2021. Como comparación, las concentraciones de clorofila-a (método de extracción con acetona) no pasaban de 3 µg/L en el Lago Menor en 1979-1980 (Lazzaro 1981). O sea, actualmente las concentraciones máximas en superficie del centro de la región norte pueden alcanzar valores 5 a 9 veces mayores… a pesar de la intensa radiación solar sub-superficial (visible y ultravioleta) que inhibe la fotosíntesis.
Según la clasificación abierta (o sea que los rangos de valores de los estados se solapan) de la OECD (1982), 0,3-4,5 µg/L corresponde a un estado oligotrófico, 3,0-11 µg/L a un estado mesotrófico, y 2,7-78 µg/L a un estado eutrófico. Entonces, en cuanto el Lago Menor se caracterizaba por un estado oligotrófico en 1979-1980, actualmente oscila estacionalmente entre los estados mesotrófico y eutrófico. Junto a los otros parámetros, esto confirma el rápido progreso de la eutrofización.
Figura 9b - Comparación de la evolución estacional de la concentración en clorofila-a entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) En relación a los otros años, el período de confinamiento (marzo-octubre 2020, rojo) exhibe las menores concentraciones en clorofila-a; b) La época de lluvias 2021 (septiembre-diciembre, verde) exhibe las mayores concentraciones en clorofila-a.
10.- Ficocianina (RFU)
Figura 10a - Evolución de concentración en ficocianina. Promedio +/- error estándar = 0,208 +/- 0,001 RFU.
La ficocianina es el principal y específico pigmento fotosintético de las cianobacterias. Entonces, el sensor EXO de algas totales permite detectar la importancia de la contribución de las cianobacterias (como organismos dañinos capaces de proliferar, dominar la biomasa y crear floraciones, o Blooms, ciertos pudiendo generar (neuro- o hepato-) toxinas), en la biomasa total de las microalgas del fitoplancton. Por esto, las cianobacterias son de gran interés en los estudios de eutrofización con anticipación de floraciones. Según el fabricante YSI, 1 RFU = 1 µg/L de ficocianina.
La concentración promedio en ficocianina en todo el período de estudio solo atinge 0,2 µg/L, o sea 0,7 a 1,4 % de la biomasa total en fitoplancton. Puede parecer poco, pero la sola presencia de las cianobacterias es preocupante, porque pueden desarrollarse exponencialmente en cuanto las condiciones ambientales (aumento de los aportes en nutrientes, razón N:P, limitación en nitrógeno, entre otros) se vuelven favorables. Además, se puede notar una tendencia al aumento de concentraciones promedio (x 3, de 0,1 a 0,3 µg/L) durante los tres años, aunque esta tendencia no es significativa.
Figura 10b - Comparación de la evolución estacional de la concentración en ficocianina entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es: a) El aumento de la concentración durante el fin de 2021 y comienzo de 2022, o sea la época de transición al final de la época seca (septiembre-octubre) y la época lluviosa (noviembre-enero), con duplicación de los valores.
11.- Materia orgánica disuelta fluorescente, fDOM (RFU)
Figura 11a - Evolución de la materia orgánica disuelta fluorescente (= cromofórica). Promedio +/- error estándar = 1,868 +/- 0,007 RFU.
La materia orgánica disuelta fluorescente (fDOM) es un producto de la materia en descomposición. Se refiere a la fracción de CDOM (Materia Orgánica Disuelta Colorida) que es fluorescente. La CDOM es en gran medida un subconjunto de la DOM, o Materia Orgánica Disuelta. La descomposición libera sustancias orgánicas, también llamadas taninos, los cuales manchan las aguas y pueden tener efectos sobre la absorción de la luz y otros aspectos de la calidad del agua. Básicamente, esta materia orgánica en descomposición es Carbono Orgánico Disuelto (COD). Clásicamente, la fDOM se utiliza como sustituto de la CDOM, y es una de las formas en que es posible el seguimiento de la Materia Orgánica Disuelta (DOM) en las aguas. Además de contribuir a la absorción de la luz, la CDOM también puede ayudar a alimentar la respiración bacteriana, debido a las grandes cantidades de carbono, nitrógeno y fósforo que transporta. Esto puede contribuir indirectamente a la eutrofización. Junto con la turbidez y la clorofila-a, la CDOM es importante para determinar la atenuación de la luz en un cuerpo de agua. También, la conductividad puede aumentar o disminuir en función de los niveles de CDOM.
En general, se produce una alta absorción de las longitudes de onda infrarrojas y rojas de la luz que calienta significativamente el primer metro de agua. Las bajas concentraciones de CDOM aumentan mucho la absorción ultravioleta. Sin embargo, a mayores concentraciones, esta absorción es completa en menos de un metro de agua. El COD está relacionado con los niveles de mercurio y metilmercurio, porque ambos tienden a formar complejos con el carbono orgánico.
Durante el período de estudio, se observa un aumento del fDOM promedio de 2019 (1 RFU) a 2022 (x 3; 3 RFU), sobre todo con un pico en el período lluvioso de 2021 (hasta 5 RFU en diciembre-enero). Es también un síntoma de la eutrofización.
Figura 11b - Comparación de la evolución estacional de la concentración en fDOM entre los años 2019, 2020, 2021 y 2022. Lo que salta a la vista es en relación al valor promedio (1,3 RFU): a) El aumento de fDOM con valores máximos en marzo-mayo 2021 y enero 2022 (hasta 4,8 RFU) en relación a los otros años, y b) Sus valores bajos de julio a diciembre 2019, de enero a diciembre 2020, en junio-julio 2021, y en abril 2022. Podría resultar de la reanudación de las actividades de extracción de grava (en enero 2021) en las canteras de los ríos Seke y Seco, las fuertes lluvias y/o el desvío del río Katari hacia Chojasivi, con la fuerte inundación de los cultivos en la bahía de Cohana, todo lo cual contribuye a los aportes difusos de nutrientes y materia orgánica disuelta (DOM). Esto claramente inicia un salto en el estado de calidad de calidad de agua de la región norte del Lago Menor. Lo que hay que observar con atención, porque puede favorecer la proliferación de ciertos grupos de micro-algas, en particular las dañinas cianobacterias.
12.- Conclusiones a propósito del estado de la región norte del Lago Menor
La mayor parte de los parámetros biofísicos (relacionados entre ellos) medidos por la sonda multiparametrica YSI EXO2 demuestra el avance sensible del nivel de eutrofización de la parte central de la región norte del Lago Menor, donde se ubica la Boya HydroMet, en apenas 3 años. En particular, como: el aumento de la conductividad, el pH, el ORP, la clorofila-a, la ficocianina y su proporción en la biomasa del fitoplancton, la fDOM; así como la reducción del DO% y DO. La evolución de la composición taxonómica y funcional de la comunidad del fitoplancton (cf. estudios de V. Cruz & G. Lanza) lo confirma.
Esta condición del Lago Menor que se deteriora más rápidamente de que se lo podía imaginar es bastante preocupante, sobre todo en ausencia de medidas de control de la eutrofización y de la polución mediante la reducción de los aportes puntuales y difusos. O sea, en la combinación de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTARs) con humedales artificiales (e.g., la fitorremediación con totoras) en las desembocaduras de cada río (siendo todos contaminados con aguas residuales). Adicionalmente, la mejora de condiciones durante el confinamiento ilustra la importancia de las actividades humanas en el proceso de eutrofización.
