Caracterización físico química de sedimentos de la cuenca del Río Maipo y su relación con la calidad del agua

Abstract

La cuenca del río Maipo nace en la Cordillera de los Andes, en la Región Metropolitana, a una altitud de 5.230 m s.n.m., con una longitud de 250 Km, ubicada entre los paralelos 32º55’-34º15’ latitud sur y meridianos 69º55’-71º33’ longitud oeste. El río atraviesa varias comunas y desemboca en el Océano Pacífico, en la localidad de Llolleo, comuna de San Antonio. Esta es una cuenca hidrográfica heterogénea afectada por diferentes actividades antropogénicas como la minería, agricultura, industrias, entre otras; las cuales han impactado al medio ambiente mediante la exposición de contaminantes, permanencia de contaminantes y degradación de los ecosistemas. Principalmente se utilizó el DS N°53/2014 que establece Normas Secundarias de Calidad Ambiental (NSCA), además de otras normativas chilenas que establecen límites de detección para los parámetros analizados. El daño progresivo del río Maipo llevó a que en el 2024 se declarara zona saturada por 8 contaminantes que por tres años consecutivos superaron la NSCA, por esta razón, el estudio de los sedimentos ofrece una visión amplia de la acumulación de contaminantes y calidad ambiental de la zona. Por lo que el objetivo de este trabajo fue establecer la relación entre el sistema sedimentos-agua y cómo algunas características del sedimento podrían afectar la calidad del agua. Los parámetros analizados de los sedimentos fueron color, pH, conductividad eléctrica, nitrógeno Kjeldahl, fósforo disponible, carbono orgánico soluble (COS) y carbono orgánico total (COT). Los parámetros correspondientes medidos del agua superficial fueron entregados por la empresa Aquaexpert. Se recolectaron 36 muestras de las 5 subcuencas del río Maipo, en primavera del año 2023. Los resultados obtenidos de los sedimentos y calidad del agua fueron comparados mediante gestión ambiental internacional como el British Columbia Water Quality Index (BCWQI), Directrices de Calidad de Sedimentos (SQG, en inglés) señalados en el Consejo Canadiense de 1 Ministros del Medio Ambiente (CCME) y una guía para la evaluación de los sedimentos realizada por CSIRO, organización nacional de investigación científica e industrial de Australia. El presente estudio permitió obtener una caracterización completa de la cuenca del río Maipo. El análisis de las propiedades fisicoquímicas de sedimentos y agua superficial mostraron un ambiente ligeramente alcalino y moderadamente salino. Los sedimentos mostraron actuar como un medio de intercambio más que un sumidero, propiciando la liberación de nutrientes en condiciones reductoras. El BCWQI evidenció que la calidad del agua se encuentra en una categoría marginal, lo que señala el impacto de las actividades antrópicas sobre la cuenca. La relación entre el agua superficial y los sedimentos es de carácter débil a moderada, según el análisis estadístico. El análisis clúster identificó tres grupos con diferentes comportamientos e interacciones iónicas. Las condiciones mostraron un ambiente de equilibrio intermedio, donde las actividades antrópicas afectan el intercambio de sustancias entre ambas matrices. La detección de eventuales fuentes contaminantes y la prevención de un posible daño ambiental se facilitaría con un monitoreo continuo en temporadas.

The Maipo River basin originates in the Andes Mountains, in the Metropolitan Region, at an altitude of 5,230 meters above sea level. It is 250 kilometers long and located between parallels 32º55'-34º15' south latitude and meridians 69º55'-71º33' west longitude. The river crosses several municipalities and flows into the Pacific Ocean at Llolleo, in the municipality of San Antonio. This is a heterogeneous river basin affected by various anthropogenic activities such as mining, agriculture, and industry, among others, which have impacted the environment through exposure to pollutants, the persistence of pollutants, and the degradation of ecosystems. DS No. 53/2014, which establishes Secondary Environmental Quality Standards (NSCA), was mainly used, in addition to other Chilean regulations that establish detection limits for the parameters analyzed. The progressive damage to the Maipo River led to its declaration in 2024 as a saturated zone for eight pollutants that exceeded the NSCA for three consecutive years. For this reason, the sediment study offers a broad view of the accumulation of pollutants and environmental quality in the area. Therefore, the objective of this study was to establish the relationship between the sediment-water system and how certain sediment characteristics could affect water quality. The sediment parameters analyzed were color, pH, electrical conductivity, Kjeldahl nitrogen, available phosphorus, soluble organic carbon (SOC), and total organic carbon (TOC). The corresponding parameters measured for surface water were provided by the company Aquaexpert. Thirty-six samples were collected from the five sub-basins of the Maipo River in the spring of 2023. The results obtained for sediments and water quality were compared using international environmental management standards such as the British Columbia Water Quality Index (BCWQI), Sediment Quality Guidelines (SQG) set out by the Canadian Council of 3 Ministers of the Environment (CCME), and a guide for sediment assessment produced by CSIRO, Australia's national scientific and industrial research organization. This study provided a complete characterization of the Maipo River basin. Analysis of the physicochemical properties of sediments and surface water revealed a slightly alkaline and moderately saline environment. Sediments were found to act as an exchange medium rather than a sink, promoting the release of nutrients under reducing conditions. The BCWQI showed that water quality is in a marginal category, indicating the impact of anthropogenic activities on the basin. The relationship between surface water and sediments is weak to moderate, according to statistical analysis. Cluster analysis identified three groups with different behaviors and ionic interactions. The conditions showed an environment an intermediate equilibrium, where anthropogenic activities affect the exchange of substances between both matrices. The detection of possible sources of contamination and the prevention of potential environmental damage would be facilitated by continuous seasonal monitoring.