Veritas Et Scientia

Vol. 10. N° 2

Julio - Diciembre del 2021

ISSN Edición Online: 2617-0639

https://doi.org/10.47796/ves.v10i2.568

 

ARTÍCULO ORIGINAL

 

Análisis de la calidad del agua en ríos de la cuenca Chancay - Lambayeque, Perú

 

Analysis of water quality in rivers of the Chancay - Lambayeque basin, Peru

 

Ruben Gilberto Rodríguez Flores [1]

*   https://orcid.org/0000-0002-4799-0203

ruben.rodriguez@unmsm.edu.pe.

 

 

Aceptado: 20/10/2021

Publicado online:30/11/2021

 

 

RESUMEN

 

La evaluación de la calidad del agua en la cuenca Chancay – Lambayeque, ubicada en la zona norte del Perú, es realizada por medio de los valores de diversos parámetros fisicoquímicos y microbiológicos con relación a los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para agua (ECA-agua), el objetivo del estudio fue analizar y evaluar la calidad ambiental de los cuerpos de agua de dicha cuenca, no solo en términos de sus principales parámetros fisicoquímicos y microbiológicos sino a través de la aplicación de índices de calidad del agua, para lo cual se utilizó tanto el índice NFS-WQI (National Sanitation Foundation – Water Quality Index) como el índice ICA-PE (Índice de Calidad del Agua de Perú). En dicha cuenca, los parámetros de los principales ríos se encuentran por debajo de los valores ECAs-agua (respecto a la Categoría 3: para riego de vegetales y bebida de animales), en lo que respecta a las quebradas, estas presentan un pH menor a 6,5 así como parámetros con valores superiores al ECA-agua para cuatro elementos metálicos como son el Aluminio, Hierro, Cobre y Zinc. Por su parte cuando se determinaron los dos índices de calidad (NSF-WQI e ICA-PE) para los ríos y quebradas de la cuenca, estos alcanzaron la calificación de buena..

 

Keywords: Cuenca Chancay-Lambayeque, índice de calidad, ICA-PE, NSF-WQI..

 

 

ABSTRACT

 

The evaluation of water quality in the Chancay - Lambayeque basin, located in the northern part of Peru, is carried out by means of the values of various physicochemical and microbiological parameters in relation to the National Environmental Quality Standards for water (EQS-water), the objective of the study was to analyse and evaluate the environmental quality of the water bodies in this basin, not only in terms of their main physicochemical and microbiological parameters, but also through the application of water quality indices, for which both the NFS-WQI (National Sanitation Foundation - Water Quality Index) and the ICA-PE index (Peruvian Water Quality Index) were used. In this basin, the parameters of the main rivers are below the ECA-water values (with respect to Category 3: for irrigation of vegetables and drinking water for animals), with respect to the streams, these have a pH of less than 6.5 and parameters with values higher than the EQS-water for four metallic elements such as Aluminium, Iron, Copper and Zinc. On the other hand, when the two quality indices (NSF-WQI and ICA-PE) were determined for the rivers and streams of the basin, these reached the qualification of good.

 

Keywords: Chancay-Lambayeque basin, quality index, ICA-PE index, NSF-WQI index.

 

 

 

INTRODUCCIÓN

 

En la gestión de los recursos hídricos es importante conocer la condición ambiental de un cuerpo de agua, para ello el uso de un índice de calidad se convierte en una herramienta útil para el manejo y la toma de decisiones sobre la calidad y uso potencial que se les puede dar a los cuerpos de agua, aun cuando tengan diversos niveles de contaminación (Abassi, 2012), dicho índice debe recoger de manera simple y representativa la condición de diversos parámetros fisicoquímicos y microbiológicos (Sargaonkar and V. Deshpande, 2003, Štambuk-Giljanović N., 2003).

Los Índices de Calidad del Agua (WQI) más importantes utilizados en todo el mundo son el método WQI aritmético ponderado (WAWQI) (Brown et al., 1970), el Índice del Operador Mínimo (MOI) (Smith 1990), el WQI de la National Sanitation Foundation (NSF-WQI), el WQI del Consejo Canadiense de Ministros del Ambiente (CCME-WQI) (Canadian Council of Minister of the Environment, 2001) y el WQI de Oregon (OWQI) (Cude, 2001).

El WQI (Water Quality Index) es una herramienta aritmética usada para transformar una cantidad de datos de calidad en un simple número, y que representa un cierto nivel de calidad del agua (Bordalo, 2006), eliminando las evaluaciones subjetivas de dicha calidad (Štambuk-Giljanović N., 2003).

El concepto de WQI fue desarrollado y propuesto por primera vez por Horton (1965), y es un numero único que expresa la calidad general del agua en un área y tiempo determinado en función de varios parámetros de calidad del agua, el mismo que permite transmitir información al público en general (Štambuk-Giljanović N., 2003). Cuando se consideran sus características y limitaciones especificas (Ott 1978, Hallock, 2002, Pesce & Wunderlin, 2000). En general todos ellos consideran similares parámetros, pero difieren en su tratamiento, integración e interpretación (Pandey & Sundaram 2002, Ram & Anandh 1996).

Los índices de calidad del agua son calculados en dos etapas, en la primera, hay una transformación de los parámetros que caracterizan el agua, para después y aplicando los valores de subíndices hacer la determinación del valor correspondiente al índice de calidad del agua (Brown et al., 1972, Bordalo et al., 2001, Cude, 2001, Liou et al., 2004, El-Gafy et al., 2005, Sinha & Sanexa, 2006, Gomez et al., 2007, Fulazzaky, 2009, Rodriguez, 2019).

 

METODOLOGÍA

La presente investigación ha tomado en cuenta los resultados de los monitoreos participativos de los años 2013, 2014, 2015 y 2016 en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque a cargo de la Autoridad Administrativa del Agua (AAA) perteneciente a la Autoridad Nacional del Agua (ANA) en el marco del Proyecto de Modernización de la Gestión de los Recursos Hídricos, las mismas que se han realizado desde la naciente de la cuenca hasta la desembocadura en el Océano Pacifico. Los monitoreos se han realizado en 19 puntos, de los cuales 15 puntos corresponden a ríos y cuatro puntos restantes a quebradas, los cuales están descritos en la tabla 1.

 

 

Tabla 1

 Puntos de monitoreo en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque

Rio o Quebrada

Descripción

Coordenadas UTM

Altitud (m.s.n.m)

Norte

Este

R1

Rio Chancay, naciente del rio aguas debajo de la Laguna Morococha

757670

9247794

3708

R2

Rio Cedro, altura Mina La Zanja

731397

9244733

3240

R3

Rio San Juan Pampa, antes de rio Chancay

745123

9265047

2010

R4

Rio Conramar, altura distrito Catilluc

744856

9246814

2793

R5

Rio Chancay, altura Puente Lucma

741651

9253958

2479

R6

Rio Chorro Blanco, después de canal del rio Pisit

735583

9256347

2583

R7

Rio Las Nieves, altura distrito la Esperanza

731353

9271881

1588

R8

Rio Cañad, 100m de puente Cañad

721416

9264567

1185

R9

Rio San Lorenzo, 50 m de puente Barandas

714387

9262886

977

R10

Rio Chancay, antes de rio San Lorenzo

714412

9262886

978

R11

Rio Cumbil

693915

9270408

395

R12

Rio Chancay, puente San Carlos

691110

9268397

334

R13

Rio Chancay, La Puntilla

665843

9254348

172

R14

Rio Lambayeque, 200m antes de Toma Santeño

645376

9251766

65

R15

Rio Reque, después de canal Eten

629154

9241146

20

Q1

Quebrada La Pampa, aguas arriba de vertimiento autorizado de minera

732752

9245304

3264

Q2

Quebrada La Pampa, aguas abajo de vertimiento autorizado minera

732478

9245713

3263

Q3

Quebrada Colorada, 500m después de pasivos ambientales

758048

9257031

3776

Q4

 

Quebrada Colorada, altura de puente carretera a Chota, aguas abajo de pasivos ambientales de Sinchao

 

756307

 

9258607

 

3576

Fuente: Adaptado de Informes Técnicos participativos de la calidad del agua superficial en la cuenca Chancay – Lambayeque (ANA, 2013, ANA, 2014, ANA, 2015, ANA, 2016)

 

 

El monitoreo de la calidad del agua de ríos y quebradas se ha realizado según el Protocolo Nacional de Monitoreo de la Calidad de los Cuerpos Naturales de Agua Superficial aprobado por Resolución (MINAGRI, 2016). La localización de los ríos y quebradas se puede apreciar en la figura 1.

 

Figura 1

Localización de los puntos de monitoreo en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque ubicada en la zona norte del Perú.

 

 

 

Para el análisis de las características fisicoquímicas y microbiológicas de los ríos y quebradas de la cuenca se han tomado en cuenta los ECAs en lo que corresponde a la Categoría 3 sobre riego de vegetales y bebida de animales, aprobado por el Decreto Supremo N° 004-2017-MINAM  (MINAM, 2017)

La calidad ambiental del agua expresado en términos índices de calidad fue determinada según sus respectivas metodologías, en lo que respecta al índice ICA-PE, se utilizó la metodología para la determinación del índice de calidad de agua ICA-PE, aplicado a los cuerpos de agua continentales superficiales (ANA, 2018) y para el índice NSF-WQI la metodología aprobada por la National Sanitation Foundation de los Estados Unidos (Călmuc et al, 2018).

 

Cálculo del Índice de Calidad de Agua en Perú (ICA-PE)

El índice ICA-PE fue establecido en el 2018 por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) y está basado en la formula canadiense emitida por el Canadian Council of Ministers of the Environment (CCME) y modificada por los Ministerios del Ambiente de Alberta y Columbia Británica (provincia de Canadá) (ANA, 2018).

En la determinación del índice ICA-PE se toma en cuenta tres factores (alcance, frecuencia y amplitud), lo que resulta del cálculo matemático un valor único (entre 0 y 100), que va a representar y describir el estado de la calidad del agua de un punto de monitoreo, un curso de agua, un rio o cuenca (ANA, 2018).

 

 

 

Donde:

ICA-PE es el valor del índice, F1 es el alcance o cantidad de parámetros que no cumplen los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) del agua, F2 es la frecuencia o cantidad de datos que no cumplen el ECA y F3 la amplitud o exceso de todos los datos respecto al número total de datos.

 

Cálculo del Índice de Calidad del agua NSF-WQI

Es uno de los índices que se utilizan para determinar la calidad del agua es el NSF-WQI (National Sanitation Foundation - Water Quality Index), este índice tiene la escala de 0 a 100 y se considera un índice decreciente porque sus valores se reducen al aumentar la contaminación de agua. El índice incluye la valoración de nueve (09) parámetros, como son DBO, OD, NO3, PO4, T, Tur., TS, pH y CF, fue desarrollado por Brown et al. (1972).

 

La siguiente ecuación es usada para obtener el valor del NSF-WQI:

 

 

Donde:

NSF-WQI es el valor del índice, WQIi es el valor del índice relacionado para el parámetro de calidad i, wi es el coeficiente de ponderación relacionado con parámetro de calidad i, y n es el número de WQP (Water Quality Parameter).

 

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

Características fisicoquímicas y microbiológicas de los cuerpos de agua

Los ríos de la cuenca muestran un pH mayor que el de quebradas, pero dentro del rango del ECA, el oxígeno disuelto (OD), conductividad (Cond), Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) y Demanda Química de Oxigeno (DQO) no han sobrepasado el ECA respectivo. En cuanto a los Coliformes termotolerantes (CF), estos no han sobrepasado el ECA con excepción del valor promedio alcanzado por los ríos en el año 2015. En lo que corresponde a los 17 metales monitoreados tanto en ríos como en quebradas estos no han sobrepasado el ECA respectivo, con excepción de los valores determinados para cuatro (4) metales como son Aluminio (Al), Hierro (Fe), Cobre (Cu) y Zinc (Zn) en las quebradas para los años de estudio, esta variación se muestra en la tabla 2.

 

 

Tabla 2

Promedio de características fisicoquímicas y microbiológicas en ríos y quebradas (Queb) de la cuenca Chancay - Lambayeque durante los años 2013, 2014, 2015 y 2016

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Parámetro

Unidad

ECA (categoría 3)

2013

2014

2015

2016

Rio

Queb.

Rio

Queb.

Rio

Queb.

Rio

Queb.

pH

6.5 - 8.5

7.4

5.3

8.5

4.8

8.3

5.4

8.3

4.6

OD

mg/l

≥ 4

7.8

7.2

8.1

7.1

8.1

7.1

6.8

4.3

Cond.

µS/cm

2500

702.7

200.9

257.9

561.1

257.9

561.1

287.0

240.9

CF

NMP/100ml

1000

946

2

122

2

8543

2

179

2

DBO

mg/L

15

2

2

4

2

4

2

3

3

DQO

mg/L

40

9.8

7.8

12.2

27.1

12.2

21.7

6.0

6.0

Al

mg/L

5

0.72

1.43

0.11

5.10

0.12

8.93

0.16

4.66

As

mg/L

0.1

0.003

0.005

0.002

0.006

0.007

0.051

0.007

0.012

Ba

mg/L

0.7

0.038

0.026

0.026

0.033

0.026

0.033

0.031

0.027

Be

mg/L

0.1

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

B

mg/L

1

0.114

0.002

0.091

0.006

0.091

0.006

0.136

0.025

Cd

mg/L

0.01

0.000

0.003

0.000

0.009

0.000

0.028

0.000

0.004

Co

mg/L

0.05

0.001

0.004

0.000

0.018

0.000

0.025

0.001

0.025

Cu

mg/L

0.2

0.007

0.705

0.007

1.489

0.008

5.240

0.017

0.694

Cr

mg/L

0.1

0.001

0.001

0.000

0.001

0.000

0.001

0.001

0.004

Fe

mg/L

5

0.5

2.4

0.1

16.6

0.2

22.5

0.1

16.4

Li

mg/L

2.5

0.006

0.002

0.012

0.004

0.012

0.004

0.014

0.004

Mn

mg/L

0.2

0.036

0.590

0.024

4.604

0.029

4.798

0.048

7.108

Hg

mg/L

0.001

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

Ni

mg/L

0.2

0.001

0.003

0.000

0.005

0.000

0.005

0.002

0.016

Pb

mg/L

0.05

0.001

0.004

0.000

0.017

0.000

0.017

0.001

0.013

Se

mg/L

0.02

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.000

0.001

0.002

Zn

 

mg/L

 

2

 

0.017

 

0.506

 

0.017

 

1.291

 

0.021

 

4.683

 

0.035

 

6.619

 

Comportamiento del pH

En cuanto al pH, en los ríos de la cuenca Chancay- Lambayeque y durante los años de estudio el valor se ha mantenido dentro de los rangos del ECA para la Categoría 3 (Riego de vegetales y bebida de animales), por el contrario, en las quebradas el pH, en el mismo periodo, ha presentado una mayor variación, principalmente por debajo del valor de 6,5 (pH mínimo) hasta alcanzar un valor de 2,9 de pH en el año 2014, evidenciando que se trata de corrientes de agua con un nivel de acidez considerable (ver figura 2).

 

Figura 2

Distribución del pH en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque

 

 

 

Comportamiento de metales

Respecto a la presencia de algunos metales en ríos y quebradas, estos se han manifestado de distinta manera, las concentraciones registradas en los ríos se encuentran por debajo del valor ECA, no siendo así para el caso de quebradas, donde se han presentado valores superiores al ECA tanto para el AL, Fe, Cu y Zn, este comportamiento durante los cuatro años se puede observar en las figuras 3, 4, 5 y 6 respectivamente.

 

Figura 3

 Distribución del Aluminio (Al) en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque

 

 

Figura 4

Distribución del Hierro (Fe) en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque

 

 

Las mayores concentraciones de Al, Fe y Cu se han dado en el año 2015, mientras que para el Zn ocurrió en el año 2016, esta elevada concentración de metales podría deberse a la existencia de Pasivos Ambientales en están presentes en las quebradas de la parte alta de la cuenca tal como lo indican los informes de Monitoreo participativo (ANA, 2013, ANA, 2014, ANA, 2015, ANA, 2016), que en periodo de lluvia provocan el ingreso de contaminantes a los cuerpos de agua en la parte alta de la cuenca.

 

Figura 5

Distribución del Cobre (Cu) en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque

 

 

Figura 6

Distribución del Zinc (Zn) en ríos y quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque

 

 

En la cuenca Chancay – Lambayeque, la mayoría de parámetros en los ríos cumplen con no pasar los valores ECA de la Categoría 3 (Riego de vegetales y bebida de animales), sin embargo, para el caso de las quebradas tanto el pH como de 4 elementos (Al, Fe, Cu y Zn) no cumplen los respectivos valores ECA por la presencia de pasivos ambientales de antiguas actividades mineras (Quebrada Colorada) y con vertidos autorizados de aguas residuales tratadas (Quebrada La Pampa). Estos resultados son similares a los obtenidos por Olguin et al. (2010) para el rio Sordo en Xalapa (Veracruz-  México) que para el caso del pH se mantuvo en un rango estable de 6,03 a 6,86 en época seca y de 6,04 a 6,55 en época de lluvia. Con respecto a los metales en las quebradas de la cuenca, para estos 4 metales (Al, Fe, Cu, Zn) se han distribuido con la siguiente tendencia en sus concentraciones medias Fe(12,06)>Al(4,47)>Zn(3,03)>Cu(1,69), esta tendencia tiene cierta similitud a lo registrado por Alonso et al. (2004) cuando analizó la presencia de metales pesados en el agua superficial en la cuenca del rio Guadiamar (Andalucía - España) que registro una tendencia de Zn>Cu>Pb>Cd.

Índices de Calidad del Agua

Índice de calidad ICA-PE

Con los datos de monitoreo anual se han determinado los índices de calidad ambiental en el agua superficial tanto en ríos como en quebradas de la cuenca Chancay – Lambayeque. El índice de La calidad en los ríos ha sido siempre mayor que en las quebradas, pero que a nivel de los cuatro años del estudio han tenido una calificación en promedio de BUENA. En cuanto al menor índice de calidad determinado para los ríos y quebradas, este se ha presentado en el año 2015, mientras que para el año 2013 se obtuve el mejor índice, con el calificativo de Excelente (ver tabla 3).

 

 

Tabla 3

Índice de calidad ICA-PE de cuerpos de agua en la cuenca Chancay- Lambayeque en los años 2013 a 2016

Recurso hídrico

Año

Promedio

2013

2014

2015

2016

Ríos

92,28

97,07

91,26

94,90

93,88

Quebradas

87,94

59,50

51,38

72,23

67,76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ríos + Quebradas

90,11

78,29

71,32

83,57

80,82

 

Excelente

 

Buena

 

Regular

 

Buena

 

Buena

Categorías: Excelente (90–100); Buena (75-89); Regular (45-75); Mala (30-45); Pésima (0-29)

 

 

Índice de calidad NSF- WQI

Aplicando la metodología de NSF - WQI a los datos de monitoreo anual del agua superficial en la cuenca Chancay - Lambayeque, se han calculado los índices de calidad ambiental tanto de ríos como de quebradas dando como resultado el de una calidad en promedio de buena. Por otro lado, el menor índice de calidad para los ríos y quebradas se ha presentado en el año 2016 y la mejor en el año 2013 (ver tabla 4).

 

 

Tabla 4

Índice de calidad NFS-WQI de cuerpos de agua en la cuenca Chancay- Lambayeque en los años 2013 a 2016

Recurso hídrico

 

 

Año

Promedio

2013

2014

 

2015

 

2016

Ríos

71,88

71,93

 

64,75

 

70,60

69,79

Quebradas

76,91

76,72

 

78,92

 

63,30

73,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ríos + Quebradas

74,40

74,33

 

71,84

 

66,95

71,88

Buena

 

Buena

 

 

Buena

 

 

Regular

 

Buena

Categorías: Excelente (91–100); Buena (71-90); Regular (51-70); Pobre (26-50); Muy pobre (0-25)

 

 

El índice de calidad del agua determinado en este estudio mediante las dos metodologías indican que tiene la categoría de “buena”, el índice ICA-PE estaba entre 71,32 a 90,11 mientras que el índice NSF-WQI entre los 66,95 a 74,40, este último índice es muy simular al obtenido en el año 2010 por Abdul Hameed et al. (2010) para el rio Tigris (Iraq), pero que a su vez es inferior al registrado por Dimnri et al. (2021) para el rio Ganga (India) que presentaba la categoría de excelente a bueno (WQI>90) o el determinado por Effendi et al. (2015) para el rio Ciambulanwung (Indonesia) con un índice NSF-WQI entre 87 y 88, por otro lado, este índice NSF-WQI determinado para la cuenca Chancay – Lambayeque es muy superior a los obtenidos por Olguin et al. (2010) cuando determino los índices ICA (índice de Calidad del Agua adecuado del NSF.WQI) para el caso de la subcuenta del rio Sordo en Xalap, Veracruz – México) que oscilaba entre 23,54 y 63,19.

 

CONCLUSIONES

Las concentraciones de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos de ríos en su mayoría no superan los valores indicados en los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) del agua en la Categoría 3 (agua para riego de vegetales y bebida de animales), por el contrario, las quebradas presentan un pH fuera del rango del ECA (6,5 – 8,5) y en lo que corresponde a los cuatro elementos contaminantes como son el aluminio, hierro, cobre y zinc estos sobrepasan el valor ECA en tres de las cuatro quebradas.

La investigación ha permitido evaluar la calidad de los cuerpos de agua de la cuenca Chancay – Lambayeque, ubicada al norte del territorio peruano, mediante dos índices de calidad y cuyos resultados son muy similares entre ambas metodologías, estos resultados ayudan a comprender que la calidad de los ríos y quebradas de la cuenca puede ser afectada por las actividades antropogénicas y procesos de meteorización que tienen lugar, especialmente en la parte alta de la cuenca.

 

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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[1] Facultad de Ingeniería Ambiental y de Recursos Naturales. Universidad Nacional del Callao. Av. Juan Pablo II 306 Bellavista. Callao - Perú. E-mail: rgrodriguezf@unac.edu.pe

Unidad de Posgrado de la Facultad de Ingeniería Geológica Minera, Metalúrgica y Geográfica. Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Av. Venezuela s/n cuadra 24, Lima – Perú.