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Persistencia y costo ambiental sostenible relativo
ante arsénico total en sedimentos del río Chacapalca,
provincia Lampa – Región Puno
resumen
El objetivo del estudio fue evaluar la concentración de arsénico
total y el costo ambiental sostenible relativo en sedimentos del
río Chacapalca de la provincia de Lampa, Región Puno. Entre
septiembre y diciembre del 2017 se realizó un muestreo proba-
bilístico aleatorio en tres puntos de exposición donde la cuanti-
cación se realizó por espectrometría de absorción atómica con
plasma, inductivamente, acoplado mediante digestión ácida.
Con los valores hallados de arsénico total se calculó el costo am-
biental sostenible relativo (por sus siglas en inglés, RESCO) el
cual relacionó mediante un cociente, el costo de evaluación me-
dido contra el costo preventivo normativo. Se encontró que las
concentraciones de arsénico (mg/Kg) en los puntos de muestreo
fueron: 8,39±0,01 (1); 9,41±0,01 (2) y 6,33±0,01 (3) las cuales
superaron el límite permisible (ISQG) según rerió la norma
canadiense utilizada (CEQG: 5,9). Entre los valores hallados
se observó que, existió diferencias estadísticamente signicati-
vas (p<0,05) entre los puntos de muestreo. Según el análisis
del RESCO se obtuvo un cociente de 0,0 por lo que fue cate-
gorizado de forma integrada los sedimentos como recursos no
sostenibles. Se concluyó que, ante las concentraciones elevadas
de arsénico los sedimentos, existió contaminación ambiental lo
cual, fue perjudicial como valoración sobre el estado de equili-
brio del río Chacapalca. Asimismo, la calidad de los sedimentos
no fue aceptada y al categorizarse como recurso no sostenible
relativo, el valor de uso del río Chacapalca se indicó en condi-
ciones limitadas.
Palabras clave: persistencia, costo ambiental sostenible
relativo, arsénico total, sedimentos superciales, río Chacapalca
abstract
e objective of the study was to evaluate the total arsenic
concentration and the relative sustainable environmental cost
in sediments of the Chacapalca River of the province of Lampa,
Region Puno. Between September and December of 2017, a
random probabilistic sampling was carried out in three points
of exposure where the quantication was performed by using
atomic absorption spectrometry with plasma, inductively,
coupled by acid digestion. With the values of total arsenic
found, the relative sustainable environmental cost (RESCO)
was calculated, which related by means of a quotient, the cost
of evaluation measured against the normative preventive cost. It
was noticed that the concentrations of arsenic (mg / Kg) at the
M V
G A P
1 Municipalidad Distrital de
Ocuviri. Provincia Lampa.
Puno, Perú
mirianv.blga@gmail.com
2 Centro de Investigaciones
Avanzadas y Formación
Superior en Educación,
Salud y Medio Ambiente
“AMTAWI”. Puno, Perú
george.argota@gmail.com
Persistence and sustainable environmental cost related to total arsenic
in sediments of the Chacapalca river, Lampa Province - Puno Region
Recibido: junio 12 de 2018 | Revisado: julio 20 de 2018 | Aceptado: agosto 18 de 2018
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https://doi.org/10.24265/campus.2018.v23n26.01
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sampling points were: 8.39 ± 0.01 (1); 9.41 ± 0.01 (2) and 6.33 ±
0.01 (3) which exceeded the permissible limit (ISQG) according
to the Canadian standard used (CEQG: 5,9). Among the values
found it was observed that there were statistically signicant
dierences (p <0.05) between the sampling points. According
to the RESCO analysis, a quotient of 0.0 was obtained, which
caused sediments to be categorized as unsustainable resources.
It was concluded that, in the presence of high concentrations of
arsenic in the sediments, there was environmental contamination,
which was detrimental as an assessment of the equilibrium state
of the Chacapalca River. Likewise, the quality of the sediments
was not accepted and when categorized as a relative non-
sustainable resource, the use value of the Chacapalca River was
indicated under limited conditions.
Key words: persistence, relative sustainable environmental cost,
total arsenic, surface sediments, Chacapalca River
Introducción
El agua es un recurso necesario en
cualquier parte del mundo (Elgallal, Flet-
cher & Evans, 2016); y actualmente, está
en desequilibrio como matriz ambiental
dentro de los ecosistemas acuáticos, ya
que las plantas de tratamientos conven-
cionales no están diseñadas para la remo-
ción de los contaminantes emergentes
(Pal et al., 2014) y donde se conoce sus
efectos endocrinos sobre la salud huma-
na (Rodríguez et al., 2017), así como,
numerosos procedimientos tecnológicos
implementados en las plantas de trata-
miento por lo general, tampoco eliminan
la toxicidad de los metales pesados: MP
(Lee & Dhar, 2012; Dixit et al., 2015), lo
cual hace que los euentes sean vertidos
con elevada peligrosidad, lo que resulta
que su seguridad por valor de uso poste-
rior sea poco eciente.
Particularmente, la biodegradabilidad
de los MP (Raval, Shah & Shah, 2016)
hace que puedan bioacumularse en orga-
nismos inferiores y luego, biomagnicarse
(Molina, Ibañez & Gibon, 2012) causan-
do riesgos irreparables en la salud huma-
na (Wang et al., 2015; Han et al., 2016;
Londoño, Londoño & Muñoz, 2016).
Uno de los elementos más tóxicos,
ambientalmente, es el arsénico ya que
las especies de este elemento se encuen-
tran, principalmente, en las formas de
arseniato [As (V)] y arsenito [As (III)] en
aguas naturales y sedimentos (Gorny et
al., 2015a). La solubilidad, movilidad y
la toxicidad del arsénico depende de su
estado de oxidación (Jain & Ali, 2000;
Dixit & Hering, 2003). La determina-
ción de la especiación As y la transfor-
mación, resulta esencial para comprender
el comportamiento de As anóxicos en los
sedimentos de cualquier río aunque, re-
sulta de elevada complejidad debido a,
las numerosas reacciones biogeoquími-
cas. Transformaciones de estas especies
principales, combinadas con otros pro-
cesos incluso bacterianos son capaces de
modicar profundamente la especiación
y el destino de arsénico dentro de los pri-
meros centímetros de la columna sedi-
mentaria (reconocida como la huella his-
tórica), así como su toxicidad potencial
hacia los organismos acuáticos (Borch et
al., 2009; Gorny et al., 2015b).
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Por otra parte, la predicción del riesgo
ecotoxicológico por exposición a metales
pesados ha sido medida mediante mode-
los informatizados (Chapman & Riddle,
2003; Patlewicz & Fitzpatrick, 2016),
uso de índices (López, Figueroa & Co-
rrales, 2016) y por bioensayos (Fahd et
al., 2014; Sadeghi & Hedayati, 2014).
Sin embargo, estas mediciones de forma
independiente, quizás limiten algunas
interpretaciones sobre la calidad ambien-
tal económica y sostenible de los recur-
sos acuáticos. La medición económica
y sostenible sobre la calidad ambiental
ha sido abordada desde diferentes pers-
pectivas, externalidades, contingencias,
derecho de propiedad, eciencia econó-
mica y desde la razón sobre la pérdida
del bienestar (Butler, Corvalan & Koren,
2005).
Algunos enfoques intentan, además,
establecer conexiones teóricas entre los
sistemas ecológicos y económicos (Jia-
jun et al., 2014), pero estas conexiones
resultan muy complejas; posiblemente
por la inexistencia valorativa en muchas
legislaciones internacionales con razón a
la orientación económica (David et al.,
2004; Pérez, Peña & Alvarez, 2011). El
objetivo del estudio fue evaluar la persis-
tencia y costo ambiental sostenible relati-
vo ante arsénico total en sedimentos del
río Chacapalca, provincia Lampa–Re-
gión Puno.
Materiales y métodos
El estudio se realizó en el río Chaca-
palca perteneciente a la Municipalidad
Distrital de Ocuviri, provincia de Lam-
pa, Región de Puno–Perú. Fueron se-
leccionados los sedimentos superciales
correspondientes a tres puntos de mues-
treo. Este río se extiende por una longi-
tud aproximada de 15–18 Km. (Figura
1), aunque no existen informes técnicos
que la justique.
Figura 1. Mapa cartográco del río Chacapalca (rectángulo)
Fuente: Informe Técnico 054-2017-OEFA/DE-SDLB-CEAME
El análisis de los sedimentos corres-
pondió a 5,0 cm de la capa de espesor su-
percial (Krueger, 1991), teniendo pre-
caución de, no alterar la interfase agua–
sedimento y solo generar resultados que
corresponda a la matriz de interés (Gó-
mez et al., 2000).
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Se seleccionó 1,0 Kg nal de sedimen-
tos depositándose en bandeja plástica du-
rante 72 horas para su secado a tempera-
tura ambiente. Luego se pesó 2,0 g del se-
dimento que fueron colocados en vaso de
precipitado (250 ml) y se añadieron 40,0
ml de agua regia HCl: HNO
3
(3:1) y ca-
lentó a temperatura de 180°C hasta ob-
tener sales húmedas. Posteriormente, se
añadieron 5,0 ml de HNO
3
(0,7M) para
disolver las sales húmedas y se enrasó con
agua desionizada hasta un volumen 100,0
ml como lo señala Quevauvill (1993). La
cuanticación del arsénico total se realizó
por Espectrometría de Plasma Inductiva-
mente Acoplado en el Laboratorio tipo
Ambiental Acreditado ante la Dirección
de Acreditación del Instituto Nacional
de Calidad (INACAL-DA), además, del
International Accreditation Service (IAS)
bajo la Norma NTP ISO/IEC 17025 de
Tipo Ambiental ¨Environmental Testing
Laboratory S.A.C.
Debido a la inexistencia sobre deter-
minada expresión matemática que reera
El análisis de los sedimentos correspondió a 5,0 cm de la capa de espesor
superficial (Krueger, 1991), tendiendo precaución de, no alterar la interfase agua–
sedimento y solo generar resultados que corresponda a la matriz de interés (Gómez et al.,
2000).
Se seleccionó 1,0 Kg final de sedimentos depositándose en bandeja plástica
durante 72 horas para su secado a temperatura ambiente. Luego se pesó 2,0 g del
sedimento que fueron colocados en vaso de precipitado (250 ml) y se añadieron 40,0 ml
de agua regia HCl: HNO
3
(3:1) y calentó a temperatura de 180°C hasta obtener sales
húmedas. Posteriormente, se añadieron 5,0 ml de HNO
3
(0,7M) para disolver las sales
húmedas y se enrasó con agua desionizada hasta un volumen 100,0 ml como lo señala
Quevauvill (1993). La cuantificación del arsénico total se realizó por Espectrometría de
Plasma Inductivamente Acoplado en el Laboratorio tipo Ambiental Acreditado ante la
Dirección de Acreditación del Instituto Nacional de Calidad (INACAL-DA), además, del
International Accreditation Service (IAS) bajo la Norma NTP ISO/IEC 17025 de Tipo
Ambiental ¨Environmental Testing Laboratory S.A.C.
Debido a la inexistencia sobre determinada expresión matemática que refiera el
posible costo ambiental sostenible con relación al análisis de parámetros físico–químicos
de calidad ambiental se utilizó lo propuesto por Argota, Argota & Iannacone (2016)
quienes sugirieron la siguiente fórmula:
RESCO = COA / CONP
Donde
• RESCO = costo ambiental sostenible relativo
• COA = costo de evaluación (medición de cumplimiento sobre parámetros)
• CONP = costo de prevención normativo (número de parámetros medidos)
• i) observación inicial y n) observación final
Mediante la fórmula indicada puede conocerse la sostenibilidad del recurso de acuerdo al
cumplimiento de parámetros (COA), obteniéndose luego, un cociente según tipo de
categorías que se muestran en las Tablas 2 y 3.
Σ
n
i
Σ
n
i
el posible costo ambiental sostenible con
relación al análisis de parámetros físico–
químicos de calidad ambiental se utilizó
lo propuesto por Argota, Argota & Ian-
nacone (2016) quienes sugirieron la si-
guiente fórmula:
Donde
• RESCO = costo ambiental sostenible
relativo
• COA = costo de evaluación (me-
dición de cumplimiento sobre pará-
metros)
• CONP = costo de prevención norma-
tivo (número de parámetros medidos)
• i) observación inicial y n) observación
nal
Mediante la fórmula indicada puede
conocerse la sostenibilidad del recurso de
acuerdo al cumplimiento de parámetros
(COA), obteniéndose luego, un cociente
según tipo de categorías que se muestran
en las Tablas 1 y 2.
Tabla 1
Criterio de puntuación
Criterio
P
Cumple el valor establecido por la norma regulatoria utilizada 1
No cumple el valor establecido por la norma regulatoria utilizada 0
Tabla 2
Categorías del costo ambiental sostenible relativo/intervalo
Categoría de sostenibilidad relativa
I
Recurso sostenible relativo 1,0
Recurso moderadamente sostenible relativo 0,85 – 0,99
Recurso ligeramente sostenible relativo 0,6 – 0,84
Recurso poco sostenible relativo 0,41 – 0,59
Recurso no sostenible relativo 0,0 – 0,4
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Para el tratamiento de los datos se uti-
lizó el programa estadístico Statgraphics
Centurion XVI-II. La prueba de norma-
lidad se realizó mediante el Test de Sha-
piro-Wilk que se basa en la comparación
de los cuartiles de la distribución normal
ajustada a los datos. La comparación de
las media se efectuó mediante el análisis
de varianza con tres réplicas usando para
la comparación múltiple de rangos el Test
de Bonferroni. Se consideró signicativos
los resultados cuando p<0,05.
Resultados y Discusión
La Tabla 3 muestra las concentracio-
nes de arsénico total en los puntos de
muestreo (PM) seleccionados (reporta-
do por el Laboratorio Envirotest: Ane-
xo A). Como en el Perú no existe una
norma ambiental que regula las con-
centraciones de metales en sedimentos,
los resultados se compararon con los
valores de la Guía de Calidad Ambien-
tal Canadiense (por sus siglas en inglés,
Canadian Environmental Quality Gui-
delines) para sedimentos de cuerpos de
agua continental (CEQG). El ISQG
(por sus siglas en inglés, interim sedi-
ment quality guideline) representa el
límite permisible del elemento (As) en
los sedimentos.
Tabla 3
Concentración de As en sedimentos (mg/Kg)
Elemento Punto de muestreo
As 1 2 3
8,39±0,01 9,41±0,01 6,33±0,01
ISQG 5,9
Dada la tabla anterior, las concentra-
ciones de As en los PM estuvieron por
encima lo recomendado pudiendo afec-
tar la calidad ambiental del río. La Tabla
4 muestra el análisis de varianza, además,
de la comparación de homogeneidad.
Tabla 4
Categorías del costo ambiental sostenible relativo/intervalo
FV SV Gl CM Razón–F Valor–P
Entre grupos 14,7704 2 7,3852 73852,00 0,0000
Intra grupos 0,0006 6 0,0001
Total (Corr.) 14.771 8
Pruebas de Múltiple Rangos (Tests de Bonferroni)
PM Media Grupos Homogéneos
3 6,33 a
1 8,39 b
2 9,41 c
Contraste Sig. Diferencia
PM 1 - PM 2 a -1.02
PM 1 - PM 3 b 2.06
PM 2 - PM 3 c 3.08
Letras desiguales, indican una diferencia signicativa
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La razón–F que en este caso fue igual a
73852,0 resulta de ser el cociente entre el
estimado entre grupos y el estimado den-
tro de grupos. Puesto que el valor–P de la
prueba–F fue menor que 0,05, existe una
diferencia estadísticamente signicativa
entre las medias de As total en los tres
puntos de muestreo un nivel del 95.0%
de conanza. El análisis del Test de Bon-
ferroni indicó que las tres medias de As
total entre los puntos de muestreo fueron
diferentes. Cuando las fuentes tributan
sus euentes con As, generalmente, los
sedimentos presentes concentraciones
elevadas (Rieuwerts et al., 2014).
En un estudio realizado en el río San Pe-
dro en el Estado de Aguascalientes, Méxi-
co (Guzmán et al., 2011) se encontró que
más del 50% de los sedimentos muestrea-
dos presentaron concentraciones de arsé-
nico por encima a lo permisible, oscilando
sus valores entre 56,803 mg.Kg
-1
(periodo
de seca) y 86,808 mg.Kg
-1
(periodo de
lluvia). En este estudio, los resultados es-
tuvieron por debajo comparativamente,
aunque puede considerarse en ambos es-
tudios como exposición contaminante.
En otro estudio ejecutado en una ba-
hía se encontró que la máxima concen-
tración total de As (17,7 mg.kg
-1
) superó
dos veces la concentración del “interva-
lo de efectos bajo” (ERL = Eects Ran-
ge-Low = 8,2 mg.kg
-1
). Se indicó que
la acumulación se debió a vertimientos y
manejos irregulares de productos identi-
cados en fuentes antropogénicas cerca-
nas (Quevedo et al, 2014).
En cambio, durante un estudio efec-
tuado en el río Haina, Santo Domingo
(República Dominicana) se indicó que
de ocho estaciones de muestreo, solo en
una las concentraciones de As estuvieron
por encima. En todos esos casos los ni-
veles registrados estaban por debajo del
límite de detección del equipo de Absor-
ción Atómica. Las concentraciones osci-
laron entre 1,7 y 9,517 4 ppm (Contre-
ras, Pérez, Mendoza. & Gómez, 2004).
Es conocido que la cuenca hidrográ-
ca del lago Titicaca es de tipo endorreica
y donde convergen diversos auentes que
generan contaminación procedente de
la actividad minera, fundamentalmente.
En un reciente estudio sobre cuantica-
ción de metales en sedimentos supercia-
les de la bahía interior se concluyó que,
los sedimentos superciales de la bahía
interior de Puno, no representan riesgo
por exposición a metales totales, ya que
sus concentraciones se encontraron en
el rango de los valores permisibles. En el
caso particular del As, las concentracio-
nes en todas las estaciones fueron simi-
lares (0,0001 mg.L
-1
) según lo reportado
(Moreno et al, 2018).
Dada las concentraciones de As en los
sedimentos se procedió a la sustitución de
los valores por cada PM según la fórmula
del costo ambiental sostenible relativo.
• RESCO (PM 1 + PM 2 + PM 3) = 0
+ 0 + 0 / 3
• RESCO = 0 / 3 = 0,0
La Tabla 5 muestra la categoría de sos-
tenibilidad relativa del sedimento ante las
concentraciones de As. Como el cociente
hallado en la fórmula presentó valor de
0,0 (intervalo 0,0 – 0,4) entonces, corres-
pondió a la categoría de recurso no sos-
tenible relativo siendo de consideración
para la salud ambiental del río.
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Tabla 5
Categorías del costo ambiental sostenible relativo/intervalo
Categoría de sostenibilidad relativa I R
1,0
0,85 – 0,99
0,6 – 0,84
0,41 – 0,59
Recurso no sostenible relativo 0,0 – 0,4 0,0
De forma tradicional e histórica, los
parámetros físico-químicos y microbio-
lógicos de calidad del agua continua sien-
do lo realizado y quizás, rutinariamente,
aunque siempre habrá que reconocer, el
carácter temporal de sus interpretaciones
durante un momento y espacio especí-
co donde la limitación principal radica,
en carecer de información referida con
posibles efectos e impactos negativos so-
bre algunas poblaciones por exposición a
contaminantes de interés (Argota, 2017).
La comparación de valores contra una
referencia determinada representa una
de las variantes por regulación ambiental
ante posibles daños y en este sentido, al
determinarse que las concentraciones de
arsénico estuvieron por encima de lo per-
misible y ser el único elemento designado
por interés, entonces se dictaminó como
recurso no deseado. Sin embargo, uno de
los actuales los problemas sociales y que
sigue siendo contradictorio, es que los
parámetros físico-químicos y microbio-
lógicos, no dimensionan las respuestas
ecotoxicológicas y por tanto, no arrojan
total seguridad ambiental de modo tal
que, otras herramientas requerían ser in-
corporadas. En este estudio, existió la li-
mitación de analizar el comportamiento
o respuesta sobre algún biomarcador con
lo cual, quizás, podría precisarse o al me-
nos correlacionar el costo estimado con
la señal del biomarcador (Hamza, 2014;
AbdAllah, 2017).
Dentro de las consecuencias sobre los
protocolos de monitoreo ambiental es pre-
cisamente sus consideraciones por datos
indicativos de parámetros, pero debe reco-
nocerse que el ecosistema funciona como
un todo entre factores abióticos y bióticos
inuenciados por el ujo de entrada y sali-
da de elementos y donde solo uno de ellos,
puede decidir la condición dinámica del
recurso (Lock & Bonventre, 2008; Argota
& Iannacone, 2017). En este sentido, la
estimación del costo ambiental sostenible
tiene su expresión en la relatividad debido
a la disponibilidad de realizar un número
determinado de mediciones que en cual-
quier otro caso o momento puede variar y
aunque sea así, siempre podrá valorarse el
recurso de la misma forma, pues la expre-
sión matemática será la misma.
Unido a lo anterior, en términos de
predicción de riesgo ambiental, las deci-
siones deben ser preocupantes aun cuan-
do el contenido determinado sea como
fracción total, pues al estar superando lo
recomendable, entonces una parte podría
presentar biodisponibilidad y ser nal-
mente dañino con lo que el recurso don-
de se encuentra el elemento no deseado,
indicará del mismo modo, carácter no
deseado para su uso.
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Conclusiones
1. Debido a las concentraciones eleva-
das de arsénico en los sedimentos con
relación al límite permisible, se consi-
deró que existió contaminación am-
biental lo cual fue perjudicial como
valoración sobre el estado de equili-
brio del río Chacapalca.
2. La calidad de los sedimentos no fue
aceptada y al categorizarse como re-
curso no sostenible relativo, el valor
de uso del río Chacapalca se indicó en
condiciones limitadas.
Recomendaciones
1. Se requiere realizar pruebas ecotoxi-
cológicas sobre los sedimentos para
señalar, posibles efectos no deseados
(agudos y crónicos) en la biodiversi-
dad local
2. Evaluar las concentraciones de otros
metales, además, de parámetros físi-
co-químicos para indicar grados de
especiación química, persistencia am-
biental y posibles efectos o respuestas
de bioacumulación.
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