Análisis de contaminantes asociados a la eutrofización del Lago Villarrica mediante un modelo de calidad de aguas

Abstract

El lago Villarrica es un ejemplo de la degradación de los recursos hídricos en Chile, pues ha pasado de ser un lago con aguas limpias de baja concentración de nutrientes a uno de aguas turbias con floraciones algales cada vez más recurrentes. En este contexto, el Ministerio del Medio Ambiente establece una Norma Secundaria de Calidad Ambiental para el lago, que al verse superada obliga a desarrollar y ejecutar un Plan de Descontaminación, el primero para un lago en Chile. En este trabajo se desarrolla un modelo de calidad del agua, que permite seguir la concentración de nitrato, amonio, ortofosfato, oxígeno disuelto y microorganismos fotosintéticos en el lago Villarrica. Además, se evalúa cómo afecta el cumplimiento de la norma de emisión para pisciculturas (contenida en el Anteproyecto del Plan de Descontaminación) a la calidad de las aguas del lago. Para esto, se utilizó como base un modelo hidrodinámico desarrollado con el software Delft3D, que resuelve las ecuaciones de transporte de momentum, masa y calor para obtener campos de velocidad, densidad, concentración de nutrientes y temperatura en el lago. Este modelo considera que el lago es un sistema cerrado, por ende, se modificaron las condiciones de borde para representar la existencia de entradas de agua con concentraciones de P O4, NO3 y NH4 de 0,12 mg/l, 0,18 mg/l y 0,07 mg/l respectivamente en la desembocadura del río Pucón, y de 5,2 mg/l de P O4, 11,6 mg/l de NO3 y 4,5 mg/l de NH4 en los cursos de agua de la ribera sur. También se modificaron las condiciones iniciales para adaptar el modelo numérico al periodo de simulación escogido (2018 y 2019). Las simulaciones del modelo de calidad del agua muestran una mayor concentración de P O4 y NH4 en la ribera sur del lago Villarrica, y en la desembocadura del río Pucón. La mayor concentración de NO3 se concentra en las riberas oeste y suroeste del lago. Para el oxígeno disuelto, su concentración es mayor en la desembocadura del río Pucón y menor en las riberas oeste y suroriente. Las zonas donde la concentración de oxígeno disuelto es menor, coinciden con la mayor concentración de biomasa algal (y viceversa). Se observa que a medida que el número de pisciculturas que cumplen la norma de emisión de fósforo aumenta, la concentración de P O4, NO3, NH4 y biomasa algal disminuye. Si todas las pisciculturas cumplen esta norma la concentración de P O4, NO3, NH4 y biomasa algal en el lago se reduce un 16 %, 1 %, 33 % y 14 % respectivamente. El trabajo realizado busca aportar al entendimiento de la dinámica de nutrientes, productores primarios y oxígeno disuelto en sistemas lacustres, y al uso de modelos de calidad del agua para evaluar decisiones de gestión ambiental. El modelo desarrollado permite la evaluación de futuras políticas públicas que se adopten en la zona y que apunten a mejorar la calidad del agua en el lago, constituyendo una herramienta de apoyo a la toma de decisiones con base científica.