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Establecimiento de impactos de actividades antropogénicas sobre la integridad biótica en ríos de la ecorregión mediterránea
(Universidad de Concepción, 2018) Fierro Retamal, Pablo Ignacio; Valdovinos Zarges, Claudio Rodolfo
Las diversidad actividades antropogénicas están provocando cambios en las comunidades de los ríos y por lo tanto provocando en casos extremos la perdida de la biodiversidad. En el mediterráneo chileno las diversas actividades que están afectando al ensamble acuático aún no han sido bien entendidas, por lo que este trabajo busca generar conocimiento de cuáles son las principales actividades que provocan estrés sobre los ecosistemas acuáticos y de que manera están afectando los ríos. En una primera parte de esta tesis nosotros establecimos que macroinvertebrados acuáticos y peces han sido listados como buenos bioindicadores, utilizados principalmente en índices ecológicos. Luego nosotros establecimos que el cambio en el uso de suelo, la introducción de especies exóticas y los contaminantes provenientes de efluentes industriales y domésticos son las principales amenazas para la comunidad acuática en el mediterráneo Chileno. En una tercera parte, demostramos como las algas bentónicas, macroinvertebrados y peces respondieron de diferente manera frente a las mismas perturbaciones. En el cuarto capítulo demostramos que el cambio en el uso de suelo tuvo efectos alterando las tramas tróficas acuáticas, medidas a través de las presas e ingesta de un pez introducido. Finalmente en el quinto capítulo nosotros creamos un índice multimétrico que utiliza cuatro métricas, capaces de diferenciar sitios altamente perturbados de sitios de referencia. Estos resultados demuestran fuertemente el negativo efecto del cambio de uso de suelo producto de las actividades antropogénicas, con cambios principalmente provenientes del bosque nativo a plantaciones forestales exóticas, y un crecimiento de las áreas agrícolas y urbanas. Por otro lado, este cambio en el uso de suelo que es una perturbación a escala de cuenca, también se suma a los efectos que provocan las perturbaciones a escala local, que están ocurriendo dentro o cercanos a los ríos. Si el cambio en el uso de suelo continúa en el Mediterráneo Chileno, nosotros predecimos que ocurrirá una perdida en la biodiversidad dulceacuática.
Evaluación del desempeño operacional y ambiental de la digestión anaerobia de lodos provenientes del tratamiento de aguas servidas incluyendo pre-tratamiento mediante untrasonido e hidrolisis térmica
(Universidad de Concepción, 2018) Neumann Langdon, Patricio Alejandro; Vidal Sáez, Gladys Cecilia; Hospido Quinatana, Almudena
El tratamiento de aguas servidas representa un pilar fundamental para la protección de la salud pública y la conservación de la integridad de los ecosistemas acuáticos. Sin embargo, las tecnologías de tratamiento utilizadas actualmente representan una fuente creciente de lodos sanitarios, que en caso de los lodos activados puede llegar a 7 – 8 kg/hab-año. Debido a su origen y características físicoquímicas y microbiológicas, la gestión de lodos implica un importante problema económico y ambiental, llegando a representar hasta el 50% de los costos operacionales en las plantas de tratamiento de aguas servidas (PTAS) y con potenciales impactos sobre suelos, cuerpos de agua y la salud de la población. La digestión anaerobia es una tecnología de estabilización biológica que permite la recuperación de energía a partir del lodo a través de la transformación de la materia orgánica en CH4 y CO2 (biogás). Sin embargo, las tasas de hidrólisis durante la digestión limitan el proceso y su aplicabilidad en PTAS de menor tamaño (<50,000 personas equivalentes), debido a lo cual sólo 6 instalaciones existen actualmente en Chile. En este escenario, distintas estrategias de pre-tratamiento han sido propuestas para hidrolizar el lodo en un paso previo a la digestión anaerobia, lo que permite intensificar el proceso e incrementar la producción de biogás. En particular, el uso de procesos que integran diferentes mecanismos de hidrólisis ha sido reportado como una alternativa de interés, debido principalmente a los efectos sinérgicos observados sobre la solubilización del lodo y el rendimiento de metano durante la digestión. En esta tesis, se evaluó el efecto de un pre-tratamiento secuencial mediante ultrasonido e hidrólisis térmica (55°C) sobre las características del lodo sanitario y el desempeño operacional y ambiental de su digestión anaerobia. El objetivo de dicho proceso es la solubilización del lodo mediante fenómenos físicos y biológicos, lo que se espera resulte en una mejora en la conversión de materia orgánica y la producción de biogás durante la digestión anaerobia. Además, para evaluar si la incorporación del pre-tratamiento resulta en compromisos entre los impactos ambientales asociados a las distintas etapas de la gestión del lodo, se realizó una evaluación del desempeño ambiental del proceso mediante un enfoque basado en Análisis de Ciclo de Vida (ACV). Se realizaron ensayos batch de pre-tratamiento bajo distintas condiciones operacionales, incluyendo la aplicación de ultrasonido con energías específicas (EE) de 500 – 30500 kJ/kgST y 3 – 13 horas (T) de tratamiento térmico a 55°C. La solubilización de materia orgánica causada por el pre-tratamiento fue evaluada en términos de proteínas, carbohidratos y la demanda química de oxígeno (DQO). Además, se determinó la influencia del proceso sobre la presencia de ácidos grasos volátiles (AGV) y la actividad endógena de proteasas y amilasas en el lodo. El desempeño de la digestión anaerobia después del pre-tratamiento fue evaluada mediante ensayos batch de cinética y biodegradabilidad anaerobia, así como durante la operación de digestores semi-continuos (6 L volumen de reacción) bajo 3 condiciones operacionales, correspondientes a tiempos de retención de sólidos (TRS) de 30, 15 y 7.5 días. El periodo experimental de los sistemas semi-continuos fue de un total de 303 días, incluyendo una fase de aclimatación de la biomasa de 96 días. Durante este periodo, se monitorearon parámetros de estabilidad del proceso (pH, alcalinidad, concentración de AGV, potencial de óxido-reduccion, concentración de NH4+-N), además del rendimiento de metano (mLCH4/gSV), la eliminación de DQO total, sólidos totales (ST) y sólidos volátiles (SV) y la conversión de materia orgánica asociada a las fases de hidrólisis, acidogénesis y metanogénesis. Además, se establecieron balances de DQO para todas las condiciones experimentales. La influencia del pre-tratamiento sobre las características del digestado fue evaluada en términos de la deshidratabilidad (a través ensayos de centrifugabilidad), la concentración de N, P, As, Cu, Hg, Ni, Pb, Se y Zn en el sólido y sobrenadante del digestado, y la presencia y eliminación logarítmica (logrem) de coliformes totales, coliformes fecales y colifagos somáticos. El ACV del proceso fue realizado en base a los resultados obtenidos durante la operación de los digestores y datos operacionales de la PTAS Biobío de Concepción (36° 48’ S, 73° 08’ O) durante el año 2015. La unidad funcional (UF) seleccionada para el estudio fue el tratamiento de 1 ton de lodo (base seca), y se incluyó la evaluación de 6 categorías de impactos ambientales potenciales: cambio climático (kgCO2eq), agotamiento de recursos abióticos (kgSbeq), acidificación (molcH+eq) y eutrofización en suelos (molNeq), ecosistemas marinos (kgNeq) y ecosistemas dulceacuícolas (kgPeq). Se supuso que después de la estabilización anaerobia el digestado es utilizado como reemplazo de fertilizantes comerciales en cultivos de trigo, y los resultados fueron comparados con escenarios de referencia basados en alcalinización y disposición del lodo en rellenos sanitarios. (mLCH4/gSV), la eliminación de DQO total, sólidos totales (ST) y sólidos volátiles (SV) y la conversión de materia orgánica asociada a las fases de hidrólisis, acidogénesis y metanogénesis. Además, se establecieron balances de DQO para todas las condiciones experimentales. La influencia del pre-tratamiento sobre las características del digestado fue evaluada en términos de la deshidratabilidad (a través ensayos de centrifugabilidad), la concentración de N, P, As, Cu, Hg, Ni, Pb, Se y Zn en el sólido y sobrenadante del digestado, y la presencia y eliminación logarítmica (logrem) de coliformes totales, coliformes fecales y colifagos somáticos. El ACV del proceso fue realizado en base a los resultados obtenidos durante la operación de los digestores y datos operacionales de la PTAS Biobío de Concepción (36° 48’ S, 73° 08’ O) durante el año 2015. La unidad funcional (UF) seleccionada para el estudio fue el tratamiento de 1 ton de lodo (base seca), y se incluyó la evaluación de 6 categorías de impactos ambientales potenciales: cambio climático (kgCO2eq), agotamiento de recursos abióticos (kgSbeq), acidificación (molcH+eq) y eutrofización en suelos (molNeq), ecosistemas marinos (kgNeq) y ecosistemas dulceacuícolas (kgPeq). Se supuso que después de la estabilización anaerobia el digestado es utilizado como reemplazo de fertilizantes comerciales en cultivos de trigo, y los resultados fueron comparados con escenarios de referencia basados en alcalinización y disposición del lodo en rellenos sanitarios. El pre-tratamiento secuencial resultó en una solubilización significativa de la materia orgánica, con incrementos en la concentración soluble de proteínas (252 – 674%), carbohidratos (458 – 1030%) y DQO (ƒ = 3.5 – 17.1%), además de 1.6 – 3.8 mayor actividad de amilasa y 1.8 – 4.3 mayor actividad de proteasa en la fase soluble. La solubilización de DQO se vio influenciada tanto por la concentración del lodo como por las condiciones operacionales evaluadas (EE y T). El pre-tratamiento secuencial resultó en incrementos en la cinética de la digestión anaerobia y la biodegradabilidad del lodo, con incrementos de 30 – 80% en la tasa máxima de producción de metano (mLCH4/gSV-d) y 16 – 50% en el rendimiento específico de metano (mLCH4/gVS). Durante la evaluación semi-continua, se observaron incrementos de 19 – 29% en el rendimiento específico de metano debido a la incorporación del pre-tratamiento, sin afectar la estabilidad del proceso y manteniendo concentraciones de NH4+-N y NH3-N bajo los rangos de inhibición en todas las condiciones experimentales (≤1.8 gNH4+-N/L y ≤53 mgNH3-N/L). El mayor incremento en la producción de metano fue observado a un TRS de 7.5 días (3.6 gSV/L-d), asociado con la mayor cinética de degradación. Los balances de materia orgánica mostraron que el incremento en la producción de metano resulta proporcional a la solubilización de DQO durante el pre-tratamiento, lo que sugiere que este es el principal mecanismo involucrado en los efectos observados sobre el desempeño operacional de la digestión anaerobia. Tanto el pre-tratamiento como el TRS influenciaron la recuperación de agua durante la centrifugación del digestado, con valores 4.2% y 13.3 – 20.5% menores debido a la incorporación del pre-tratamiento y la reducción del TRS desde 30 a 15 días, respectivamente. El sistema pre-tratamiento/digestión anaerobia permitió obtener logrem de 2.8 para coliformes (totales y fecales) y 1.5 para colifagos somáticos, y se observaron incrementos de hasta un 58% en la concentración de As, Cu, Hg y Zn en la fracción sólida del digestado. El desempeño ambiental de la digestión anaerobia incorporando el pre-tratamiento secuencial fue similar al de la digestión convencional. Las principales diferencias se asociaron con una disminución en el potencial de cambio climático y un aumento en el potencial de agotamiento de recursos abióticos, relacionados con la recuperación de energía a partir del lodo y los requerimientos de transporte del digestado. Ambos escenarios resultaron en menores impactos en todas las categorías estudiadas comparada con los escenarios de referencia. Los resultados obtenidos resultan dependientes de la presencia de carbono fósil en las emisiones de CO2 y la valorización de la energía térmica generada durante la co-generación del biogás, y se observó que parámetros tales como el TRS y la tasa de aplicación del lodo al suelo pueden tener una mayor influencia sobre el desempeño ambiental de la gestión del lodo que la incorporación del pre-tratamiento.
Evaluación técnica y ambiental de la eliminación de fósforo en humedales construidos para el tratamiento de aguas residuales.
(Universidad de Concepción, 2022) Carrillo Líbano, Valentina Paz; Vidal Sáez, Gladys Cecilia
El crecimiento acelerado urbano, pronostica aumentos dramáticos en la generación de aguas residuales, donde el fósforo es el principal nutriente responsable de la eutrofización de los cuerpos de agua, generando uno de los problemas más grandes y futura amenaza a los ecosistemas acuáticos. Los humedales construidos han sido una tecnología ampliamente utilizada para el tratamiento de aguas residuales en zonas descentralizadas siendo una alternativa ambientalmente atractiva. En general, la tecnología de humedales construidos se diseña y se construye con monocultivos que consiste en solo una especie de planta seleccionada para el tratamiento de las aguas residuales. Se ha visto que la selección de la planta y el tipo de cultivo como los mono o policultivos (dos o más especies de plantas) mejora la eliminación de fósforo desde las aguas residuales. Sin embargo, los estudios de humedales construidos se enfocan desde el punto de vista técnico, aumentando las eficiencias, o rendimientos del tratamiento sin investigar la evaluación o beneficios ambientales que realmente ofrecen. En este sentido, la investigación de análisis de ciclo de vida en humedales construidos que permita comparar sistemas de monocultivos con policultivos es limitada. Por lo tanto, se hace necesario evaluar si el desempeño técnico de los mecanismos de eliminación de fósforo en los humedales construidos con distintos sistemas de cultivos influye en el desempeño ambiental. Debido a lo antes indicado, el objetivo de esta tesis de doctorado fue evaluar técnica y ambientalmente la eliminación de fósforo en sistemas de monocultivo y policultivos en un humedal construido para el tratamiento de aguas residuales, con la finalidad de evaluar el desempeño ambiental. Primero se identificaron los mecanismos de eliminación de fósforo en humedales construidos (Capítulo III, IV). Seguido por la evaluación de la asimilación de fósforo por plantas en sistemas de monocultivo y policultivo (Capítulo V). Finalmente se realizó la evaluación del desempeño ambiental de estas a través de la herramienta de análisis de ciclo de vida (Capítulo VI). Durante este trabajo de investigación se estudió un humedal construido de flujo subterráneo horizontal (HSSF) a escala piloto con monocultivos y policultivos. Se implementaron cuatro celdas 22 de cultivo con un área de 4,5 m2 , tres se sembraron con monocultivos de Phragmites australis (Phr) planta comúnmente utilizada, Schoenoplectus californicus (Sch) especie nativa y Cyperus papyrus (Cyp) planta ornamental, y un policultivo se sembró con Cyperus papyrus y Zantedeschia aethiopica (Cyp/Zant) especies ornamentales. Se evaluaron parámetros fisicoquímicos e insitu, eficiencia de eliminación de fósforo, características de crecimiento, producción de biomasa, contenido y asimilación de fósforo y emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), que fueron agrupadas dependiendo de la estación del año en estación cálida (primavera/verano) y estación fría (otoño/invierno). Los resultados mostraron que la eliminación de fósforo tuvo un mejor desempeño en el sistema de policultivo plantado con especies ornamentales Cyp/Zant con una eficiencia de eliminación de 30- 33%. Seguido por el monocultivo ornamental Cyp con un 22-27% y finalmente los monocultivos Phr y Sch entre un 9-18%. No se observó un efecto significativo en el rendimiento entre las estaciones cálida y fría. Sin embargo, la eliminación de fósforo fue entre 3-9% mayor en la estación fría dependiendo de la especie. La mayor parte del fósforo ingresado fue retenido por el medio de soporte (adsorción/precipitación) y microrganismos (asimilación/transformación) en el HSSF con 13-31%. Las plantas (asimilación) representaron entre un 4-26%, mientras que el fósforo en los efluentes estuvo entre 57-79%. Los principales factores que se correlacionaron con la eficiencia de eliminación de fósforo fueron la carga de fósforo, la carga hidráulica y el oxígeno disuelto. La producción y la densidad de la biomasa vegetal varió de 1,5 a 5,4 kg de peso seco (PS)/m2 y de 435 a 1298 individuos/m2 . La especie Sch se adaptó mejor al HSSF con una cobertura de 89% y una biomasa de 4,9 kgPS/m2 , esto se debió a que es una especie nativa. De manera contraria las plantas ornamentales mostraron una biomasa en el monocultivo Cyp de 1,8 kgPS/m2 y el policultivo Cyp/Zant de 2,5 kgPS/m2 mostrando una baja adaptabilidad, sobre todo la especie Zant. La asimilación de fósforo promedio por las plantas fue 3 gP/m2 y 6 gP/m2 para los monocultivos Phr y Sch y de 30 gP/m2 para el monocultivo Cyp y el policultivo Cyp/Zant. Además, la asimilación de fósforo en la estación cálida fue hasta 6 veces mayor en los tallos debido a su etapa de crecimiento. Mientras que en la estación fría fue hasta 7,5 veces mayor en las raíces durante la etapa de senencencia. 23 El desempeño ambiental del sistema del policultivo (Cyp/Zant) presentó un impacto ambiental 14% menor que los monocultivos para la categoría eutrofización de agua dulce, reduciendo la eutrofización de aguas continentales. En cambio, en la categoría de cambio climático el policultivo Cyp/Zant mostró el mayor potencial de impacto ambiental con 8,05 kgCO2eq/m3 , principalmente debido al efecto directo de las emisiones de GEI. Dependiendo del escenario seleccionado, el impacto ambiental de la eutrofización del agua dulce llegó a ser cerca de 328 y 277 veces mayor que el impacto ambiental estimado para la categoría de cambio climático para Phr y Sch respectivamente. Mientras que fue 60 y 38 veces más para los escenarios Cyp y Cyp/Zant. Por lo tanto, una disminución sustancial de las concentraciones de fósforo (20-30%) en el efluente conllevaría a una compensación ambiental en términos de emisiones de GEI, los cuales fueron hasta 3 veces más en los sistemas de policultivos.
Influencia de la digestión anaerobia convencional y avanzada sobre la composición y fitotoxicidad del biosólido: hacia un uso benéfico.
(Universidad de Concepción, 2019) Venegas Vargas, María de los Ángeles; Vidal Sáez, Gladys Cecilia
El objetivo de este proyecto fue evaluar la influencia de la digestión anaerobia convencional (DAC) y la digestión anaerobia avanzada (DAA) de lodos sanitarios en la composición (es decir en las características fisicoquímicas y microbiológicas, y en la concentración de microcontaminantes) y en la fitotoxicidad directa e indirecta de los biosólidos (BS) generados. La hipótesis de investigación fue que la DAA produciría un cambio más favorable en la composición y la fitotoxicidad de los BS en comparación con los generados por DAC, considerando como finalidad la aplicación benéfica de los BS. Se operaron por aproximadamente 200 días, dos reactores anaerobios en condiciones mesofílicas a escala de laboratorio operados con un tiempo de retención de lodos de 30 días. Uno en fue alimentado directamente con lodos sanitarios (DAC) y el otro fue alimentado con el mismo lodo sanitario pero pre-tratado (DAA). Se utilizó un pre-tratamiento secuencial de ultrasonido seguido de una etapa térmica a baja temperatura (55°C). Durante el periodo de operación el desempeño de ambos reactores fue evaluado mediante la determinación de la reducción sólidos totales (ST), materia orgánica estimada mediante la demanda química de oxígeno (DQO) y el rendimiento de generación de metano. Los BS generados por ambos reactores fueron destinados para diferentes propósitos. Una fracción fue utilizada para realizar caracterizaciones fisicoquímicas como determinación de ST, de sólidos volátiles (SV), pH, conductividad, humedad, contenido de metales, contenido de nutrientes (nitrógeno, fósforo y potasio), materia orgánica, entre otros. A otra fracción se le determinaron agentes patógenos como coliformes totales y fecales. Otra fracción de los BS fue destinada a los ensayos de fitotoxicidad directa e indirecta. Una última fracción fue utilizada en la determinación de los microcontaminantes (tonalide, galaxolide, triclosán, hidroxitolueno butilado, fenantreno, pireno, 4-nonilfenol, tert-octilfenol, bisfenol A y 17β-etinil estradiol). El desempeño de la digestión anaerobia mejoró con la incorporación del pre-tratamiento secuencial. Con remociones de DQO y SV un 12.89% y 4.25% mayores que el sistema de DAC. El rendimiento de metano fue un 30.24% mayor en DAA que el sistema DAC. Respecto a las características fisicoquímicas de los BS, la concentración de nitrógeno total, fósforo total, amonio, cobre, zinc y mercurio; fueron entre 1.05-1.58 veces mayores en los BS de DAA en comparación con los procedentes de DAC. Comportamiento relacionado principalmente con la solubilización de la materia orgánica debido al pre-tratamiento. Considerando los 10 microcontaminantes determinados, ambos sistemas resultaron en la acumulación de 8 de los microcontaminantes. Siendo el triclosán el único compuesto removido durante la DAC y DAA y el 17β-etinil estradiol el compuesto que no se detectó ni en los lodos sanitarios parentales, ni en los BS. Sin embargo, la DAA resultó en la disminución de 7 de los 9 compuestos detectados respecto a la DAC. La fitotoxicidad directa e indirecta de los BS y de los lodos sanitarios parentales, fue evaluada mediante dos plantas dicotiledóneas y una monocotiledónea, Lactuca sativa, Raphanus sativus y Triticum aestivum, respectivamente. Los resultados mostraron la alta fitotoxicidad de los lodos sanitarios, relacionada con la materia orgánica putrescible, es decir, la falta de estabilización. La fitotoxicidad indirecta de los BS de DAC causaron efectos positivos en R. sativus y T. aestivum, pero para L. sativa se observó una alta toxicidad. En el caso de los BS de DAA, estos mostraron un efecto benéfico o la no presencia de sustancias fitotóxicas para las tres plantas testeadas. En el caso de la fitotoxicidad directa los BS de DAC fueron ligeramente más benéficos que los BS de DAA, con aumentos entre 4-20% en el índice de germinación de DAC en comparación a DAA y con EC50 promedio de 164 g/kg y 159 g/kg, para los BS de DAC y DAA respectivamente. Por tanto, se rechaza la hipótesis planteada. Aunque la aplicación del pre-tratamiento secuencial de ultrasonido seguido de un tratamiento térmico a baja temperatura (55°C) mejoró la conversión de la materia orgánica, incrementó la producción de metano, aumentó la remoción de organismos patógenos y de microcontaminantes. Los resultados de fitotoxicidad directa e indirecta de los biosólidos procedentes de digestión anaerobia convencional y avanzada, no mostraron diferencias significativas.
Influencia de la radiación solar en la productividad primaria en lagos del Centro Sur de Chile.
(Universidad de Concepción, 2020) Rodríguez López, Lien; Parra Barrientos, Óscar Orlando; Cárdenas, Rolando
El declive del ozono estratosférico en la década del 70 se convirtió en uno de los principales problemas globales. La disminución en los niveles estratosféricos de este gas, con buenas capacidades de absorción de radiaciones; conllevó al incremento de la dosis de irradiancia que llegaba a la superficie terrestre. Dentro del Hemisferio Sur, Chile presenta condiciones de radiación extrema, resultando un escenario experimental único para probar que significaría dicho aumento para los ecosistemas y los organismos acuáticos. Es por ello que el objetivo fundamental de esta investigación es evaluar la influencia de las radiaciones en la productividad biológica primaria para predecir el comportamiento de las comunidades de microalgas en lagos del Centro Sur de Chile: Lago Laja, y Lago Riñihue. Además de la fuerte intervención antropogénica en las cuencas de estos lagos y el estrés que supone para los organismos acuáticos; es de vital importancia el estudio de factores externos, como es el aumento de radiación en las últimas décadas debido a la disminución de ozono estratosférico y cómo junto con los restantes factores físico-químicos y biológicos están afectando a los elementos bióticos de estos sistemas acuáticos tales como los aumentos en la temperatura superficial de los mismos, el cambio en la circulación de los vientos y otros . Dichos lagos representan importantes servicios ecosistémicos, además de ser reservorios de agua potable, ser reguladores del clima y tener múltiples usos humanos, representan alto valor paisajístico urbanístico, cultural y turístico. El desarrollo de este estudio proporcionará una base científica para las investigaciones en la rama de biofísica a nivel local y global, de modo que se podrá comprender el comportamiento de los principales grupos fitoplanctónicos de los cuerpos de agua de estudio, así como la abundancia y distribución de las especies que habitan en ellos. A demás de proporcionar información sobre las capacidades adaptativas de algunos productores primarios que viven en estas condiciones cambiantes de alta irradiación sería un elemento más para explicar la aparición de nuevas especies dominantes en estos ecosistemas dulceacuícolas las cuales no estaban presentes según lo indicado en estudios anteriores, las mismas se encuentran fuera de su rango de distribución natural. La mayoría de los estudios en este campo involucran a los sistemas acuáticos marinos mientras que los de agua dulce presentan una escasa información.
Influencia hidrológica sobre la biogeoquímica fluvial en un río intermitente del mediterráneo chileno.
(Universidad de Concepción, 2020) Brintrup Barría, Katherine Charlene; Figueroa Jara, Juan Ricardo
Los ríos intermitentes y arroyos efímeros (IRES) son sistemas fluviales altamente dinámicos, sujetos a periodos de sequía, esporádicos caudales y en ocasiones grandes avenidas. Son considerados reactores biogeoquímicos puntuales, con alta capacidad de resiliencia ante periodos de sequía y posterior reconexión. Por lo tanto, se plantea que en la fase de fragmentación de los IRES se acumulará gran cantidad de materia orgánica de alto potencial productivo, y la posterior reconexión del flujo implicaría un incremento en la concentración de nutrientes en el agua superficial y disminución en el agua de hiporreo, así como se cree que habrán elevadas tasas de emisión de CO2 atmosférico. Posteriormente, en eventos de lluvia, el caudal podría ser predictor de la dinámica biogeoquímica del agua superficial. En relación a lo anterior, el objetivo del estudio fue cuantificar y comparar la dinámica de las variables biogeoquímicas, tales como materia orgánica particulada gruesa, nutrientes, sólidos, carbono orgánico disuelto (DOC) y propiedades de la materia orgánica disuelta (DOM), en las fases de contracción, fragmentación, rehumectación y expansión de un río intermitente de Chile Mediterráneo, con otros IRES y perennes. Para cumplir con el objetivo planteado, se seleccionaron ríos intermitentes y perennes del mediterráneo Chileno de la Región del Ñuble, así como de otros climas en diversas regiones del mundo. Durante la fase seca se tomaron muestras de materia orgánica, sedimento y biofilm en los lechos de los ríos, se cuantificó este material, se estimó su potencial productivo y mediante ensayos en laboratorio se calculó la emisión de CO2 atmosférico luego de un primer pulso de inundación. En la misma fase, también se tomaron muestras de agua superficial y de hiporreo en las pozas de ríos intermitentes, para analizar nitrógeno inorgánico disuelto (DIN), nitrógeno total (TN), fósforo total (TP), sólidos suspendidos y disueltos (DS y SS) y DOC, posteriormente se repite esta metodología en la reconexión durante dos años consecutivos, para comparar los cambios biogeoquímicos impulsados por la reconexión. Finalmente, se realizan muestreos continuos en tres eventos de lluvia para analizar DIN, TN, TP, DS, SS, DOC, propiedades de DOM y así determinar el transporte total y origen de solutos, propiedades de DOM y establecer relaciones entre el caudal y las variables. Los resultados indican que los IRES estudiados no obedecen a patrones en los distintos periodos y sitios. Pese a que la vegetación ripariana es similar en ríos perennes e intermitentes, los IRES de Chile Mediterráneo pueden acumular gran cantidad de materia orgánica, de alto potencial productivo en comparación con los perennes, en promedio 1 029 g m-2 en IRES y 337 g m-2 en perennes equivalente a 6.86 y 2.46 g m-2 d -1 , respectivamente. La cantidad y calidad de materia orgánica que se acumula en los lechos de los ríos intermitentes muestreados influye sobre el CO2 que ellos emiten en un pulso de inundación, generando 539.37 mg. CO2 m-2 d -1, similar al promedio global (883.19 mg. CO2 m-2 d -1). En las pozas que permanecen durante la fase seca no se encontró un patrón en las variables entre fragmentación y reconexión en el agua superficial y de hiporreo, así como tampoco se observan condiciones de anoxia. Se presume que los nutrientes pueden ser procesados rápidamente por las bacterias del hiporreo en el primer pulso de inundación. En episodios de lluvia no se observó un patrón en el origen de los solutos, a excepción de DIN, que proviene siempre desde el lecho y agua subterránea. Se observa en todos los casos que un incremento del caudal implica que la calidad de la DOM sea predominantemente aromática, más liviana, de mayor tamaño, menos autóctona, y los resultados de modelación indican que el caudal puede ser un predictor útil del comportamiento de los solutos estudiados. Por lo tanto cada fase hidrológica tiene características únicas que puede estar asociada a la época del año, el tipo de soluto, humedad del suelo o intensidad de la tormenta. Dado el incremento de IRES y la vulnerabilidad que presentan los sistemas acuáticos en Chile frente al cambio climático, se da énfasis en la necesidad de continuar esta línea de investigación en otras regiones del país, para generar una base de datos robusta y de esa forma generar estrategias de protección en IRES.

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