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Este articulo expone los principales resultados obtenidos en la laguna de Asososca de abastecimiento a Managua, con motivo del convenio AECI-CEDEX sobre los efectos producidos por el huracán Mitch en Centroamérica. Se ha efectuado un estudio limnológico de la laguna y un seguimiento de la temperatura mediante sensores programados en todo el perfil vertical. El estudio demuestra que el enfriamiento de la capa superficial de la laguna, habitualmente estratificada, origina una circulación del agua con el consiguiente descenso de oxígeno disuelto en toda la columna, fuertes olores y mortandad de peces. Estos episodios pueden predecirse mediante un seguimiento continuado de la evolución térmica de la laguna |
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ABSTRACT. This article shows the main results obtained in Asososca Lake, integrated in the Managua water supply system, in the frame of the Agreement AECI-CEDEX on evaluation of hurricane "Mitch" effects on Central America countries. A limnological study was carried out on the lake, where a vertical temperature profile was monitored trough automated temperature dataloggers. This study shows that the water body is usually stratified, but eventual cooler ambient conditions result in water mixing and a dramatic decrease of oxygen contents in the water column, together with strong hydrogen sulphide odour release and massive fish mortality. The occasional mixing events can be predicted trough the continuous thermal monitoring of both lake and overlying air. |
La laguna de Asososca es en la actualidad una fuente de suministro de agua potable para Managua, que representa un 8% del total, estando cubierto el 92% restante por 99 pozos de bombeo que abastecen la red de distribución.
FIGURA 1. Laguna de Asososca
A unos 2 km al norte se encuentra el lago de Managua, y en el valle entre éste y la laguna, se instalaron en los años 60 una refinería de petróleo (ESSO), una fábrica de pesticidas (HERCASA) y otra de cloro (ELPESA). Muchas de estas instalaciones continúan funcionando en la actualidad. Inmediatamente, hacia el este, se extiende la ciudad de Managua.
El 25-26 de enero de 1999 se manifestó una situación extraordinaria y generadora de alarma social: la concentración de oxígeno disuelto en superficie llegó a ser de 0,3 mg/l (5 a 8 es lo normal), con mortandad de peces, fuerte olor a SH2, sabor desagradable, y valores de pH, turbiedad y conductividad más altos de los habituales.
Durante el período 1995-97 la citada refinería encargó a una consultora estadounidense el estudio de la posible influencia de la instalación industrial en la contaminación de las aguas de la zona. En dicho estudio se contemplaron 150 parámetros. Los resultados presentados apoyaban la conclusión de que la planta no suponía ningún riesgo de contaminación para los acuíferos circundantes y la propia laguna.
FIGURA 2. Vista del lago de Managua y basurero de la zona
En general parece que, tras el paso del huracán "Mitch", en cierto modo podría haber cambiado el régimen de circulación de las aguas subterráneas en la zona circundante a la laguna que discurría hacia el norte, dando lugar a una circulación del lago de Managua hasta la laguna, en sentido contrario a lo que era habitual hace algunos años, lo cual debería ser confirmado o no mediante datos actuales.
FIGURA 3. Vista de la laguna de Asososca, refinería y lago de Managua
El comportamiento térmico de la laguna, su marcada anoxia y los episodios de incidentes que afectan a las características organolépticas del agua de abastecimiento a Managua, han acentuado la preocupación de las autoridades del agua en la zona sobre el funcionamiento de la laguna y las posibles acciones a adoptar en su caso para preservar la calidad del agua de la laguna.
Por ello, dentro del Convenio de Colaboración entre la Agencia Española de Cooperación Internacional (AECI), de la Secretaría de Estado de Cooperación Internacional y para Iberoamérica del Ministerio de Asuntos Exteriores y el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), del Ministerio de Fomento, firmado el 21 de julio de 1999, se incluyó como Proyecto 2, la "Evaluación del comportamiento estacional de la laguna de Asososca" (Nicaragua, Empresa Nicaragüense de Acueductos y Alcantarillados, ENACAL).
FIGURA 4. Pozo de abastecimiento ENACAL - Las Brisas
2. CARACTERÍSTICAS DE LA LAGUNA DE ASOSOSCA
La laguna de Asososca es un cráter volcánico, dentro de las líneas de conos cubiertos de cenizas y cráteres derrumbados, ubicados en dirección norte-sur en la zona occidental de Managua. El cráter está relleno con materiales piroclásticos semiconsolidados y muy permeables, que constituyen acuíferos muy productivos (Bethune, et al., 1994).
El cráter tiene unas dimensiones de 800 m en dirección norte-sur y 1100 m en la este-oeste. El área de su cuenca vertiente es muy pequeña, de 1,5 km2, por lo que los aportes de aguas pluviales a la laguna son insignificantes. La cuenca subterránea, sin embargo, tiene un área de 175,4 km2 y es la principal fuente de aportaciones a la laguna. El área de la superficie del agua es de 0,7 km2 y el perímetro de la misma de 3,4 km (INNA, 1994). La profundidad actual es de unos 104 m y la de su lámina de agua se acerca a los 40 msnm.
El mantenimiento del nivel del agua en la laguna, siempre ha sido una preocupación con el fin de mantener su equilibrio con el entorno y sobre todo en una cota no inferior a la del lago de Managua. Antes del huracán Mitch, el nivel de la laguna y el lago eran más similares, en torno a los 38 msnm, pero después del Mitch el nivel del lago se elevó 4 m hasta la cota 42, ahora se sitúa a 40-41 msnm y la laguna también ahora aumenta su nivel hacia los 39 m. Ello representa que después del Mitch el lago de Managua ha pasado a ejercer una fuerte presión sobre los acuíferos circundantes y posiblemente sobre la laguna de Asososca. La figura 6 muestra la evolución durante 1998 y 1999 de los niveles respectivos del lago de Managua (Xolotlán) y la laguna de Asososca, según los datos oficiales proporcionados por ENACAL. En ella se observa la independencia de ambas masas de agua, una dependiente del régimen de precipitaciones y la otra alimentada por los acuíferos circundantes. Se ve claramente que el paso del huracán Mitch (21.10.98 / 01.11.98) repercute inmediatamente en un fuerte incremento del nivel del lago (unos 4 m), mientras que la laguna va aumentando el nivel paulatinamente, conforme va recibiendo aportaciones subterráneas dosificadas.
FIGURA 5. Evolución de los niveles del lago Managua y laguna de Asososca
FIGURA 6. Efectos persistentes del huracán Mitch
Los
muestreos se realizaron en los meses de septiembre (época de lluvias)
y diciembre (comienzo de la estación seca). Las muestras se tomaron en
las cinco estaciones representadas en la figura 7, a las siguientes profundidades
superficie del agua, capa inferior del epilimnion, zona central del metalimnion,
capa superior del hipolimnion y capa inferior del hipolimnion, mediante un muestreador
de tipo Van Dorn.
FIGURA 7. Situación de los puntos de muestreo
FIGURA 8. Muestreador Van Dorn
La transparencia
del agua fue evaluada mediante el disco de Secchi y los perfiles de temperatura
y oxígeno disuelto se obtuvieron con sonda multiparamétrica. Con
el fin de obtener información más detallada sobre el comportamiento
térmico de la laguna de Asososca se colocaron una serie de sensores de
temperatura programables y con acumulación en memoria de las medidas.
Se llevaron a cabo las siguientes determinaciones con los métodos que se indican en la tabla 1.
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PARÁMETRO |
MÉTODO |
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CEDEX
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Campo |
pH (SD) |
Sonda digital |
| . |
Conductividad (SD) |
Sonda digital |
| . |
Temperatura (SD) |
Sonda digital y sensores |
| . |
Oxígeno disuelto (SD) |
Sonda digital |
| .- |
Transparencia (SD) |
Secchi |
| . |
Nitrato (D) |
Spectroquant: 14773 |
| . |
Nitrito (D) |
Spectroquant: 14776 |
| . |
Amonio (D) |
Spectroquant: 14848 |
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Laboratorio |
Fósforo total (SD) |
Ácido Ascórbico
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ENACAL
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Campo |
Sulfuro de Hidrógeno (SD) |
Yodométrico |
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Laboratorio |
Alcalinidad total (S) |
Volumétrico |
| . |
Nitrato (S) |
Colorimétrico |
| . |
Nitrito (S) |
Colorimétrico |
| . |
Oxígeno disuelto (SD) |
Winkler |
| . |
Fósforo total (SD) |
Ácido Ascórbico |
| . |
Ortofosfatos disueltos (D) |
Ácido Ascórbico |
TABLA
1. Parámetros fisicoquímicos (S = 1ª campaña,
D = 2ª campaña)
FIGURA 9.Laboratorio Fisicoquímico de Calidad de Aguas (ENACAL)
FIGURA 10. Laboratorio de Calidad de las Aguas del CEH (CEDEX)
Además el CEDEX realizó en el centro de la laguna un estudio de parámetros químicos de plaguicidas y sedimentos. Se ha efectuado también un estudio isotópico (Oxígeno 18, Deuterio y Tritio), con objeto de establecer el régimen de circulación de los flujos subterráneos en el entorno de Asososca, con toma de muestras en pozos de la zona, puntos del lago de Managua y de la laguna de Nejapa.
El fitoplancton cuantitativo se tomó, en cada uno de los puntos de muestreo a 0 y 2 m de profundidad en la primera campaña y a 2 m en la segunda, debido a la similitud de especies encontradas en todos los puntos de muestreo. La toma de muestras para el estudio cualitativo del plancton (fitoplancton y zooplancton) se efectuó con una red de malla fina. El fitoplancton mediante el arrastre de la red por la superficie del agua (1ª campaña) y el zooplancton, recogiendo una muestra integrada en una vertical de 0 a 10 m en cada una de las estaciones de muestreo, en la primera y segunda campaña.
Las muestras fueron fijadas in situ con solución de lugol para su posterior determinación en la Universidad de Salamanca (fitoplancton) y en el CEDEX (zooplancton).
Para la determinación de la clorofila se filtraron volúmenes conocidos de agua sobre filtro de fibra de vidrio (Whatman GF/C). Después de la trituración de los filtros se procedió a la extracción de los pigmentos, usando como disolvente acetona al 90% (15 ml) y manteniendo los extractos en frío y en la obscuridad durante 24 horas.
La determinación de la clorofila se realizó en el CEDEX (1ª campaña) en un espectrofotómetro Philips SPG-350 a distintas longitudes de onda y en ENACAL (2ª campaña) en un espectrofotómetro Hach DR/4000 U.
Las muestras de agua destinadas al estudio de la producción primaria se tomaron a profundidades de 0, 1, 2 y 5 m en el punto 1. Se suspendieron en el agua dos pares de botellas (clara y obscura) por cada nivel y se mantuvieron suspendidas durante 3:30 h. Se calculó la producción primaria bruta y neta mediante el método del oxígeno disuelto.
El agua de la laguna de Asososca se caracteriza por tener una mineralización y reserva alcalina relativamente elevadas. Esta alcalinidad se debe a la presencia de bicarbonatos. Las gráficas de pH obtenidas en las épocas de lluvia e inicio de la estación seca son similares, aunque se aprecia una ligera disminución de los valores de pH en esta última campaña. Los valores máximos, que se dan en la zona eufótica, se deben probablemente a la mayor actividad fotosintética que la biomasa algal desarrolla en esos niveles.
En este tipo de lagunas cálidas profundas, muy frecuentes en zonas tropicales, el papel de la temperatura es determinante en la dinámica de la masa de agua, pues establece el aislamiento de las capas superiores, algo más calientes y menos densas, del resto, que permanece sin comunicación con la atmósfera largos períodos de tiempo, acaso hiperanuales, sólo interrumpidos por el advenimiento de épocas menos cálidas de lo habitual, que ponen en comunicación todos los niveles de la laguna, durante un tiempo limitado. Es un comportamiento denominado "oligomíctico" (Wetzel, 1981).
Por ello, demás de los perfiles de temperatura obtenidos directamente mediante sonda multiparamétrica, se colocaron una serie de sensores de temperatura programables y con acumulación en memoria de las medidas (fotografía *), con el fin de seguir con la máxima fidelidad las variaciones térmicas que se fueran produciendo.
FIGURA 11. Programación de sensores
Los sensores se situaron en el punto 1, central de la laguna, a las siguientes profundidades: 0 m, 1, 2, 3, 4, 6, 10, 15, 75 y 90, suspendidos de la boya de señalización. Asimismo se situaron, en superficie, sensores en los puntos de muestreo 2, 4 y 5.
Se han seleccionado algunas fechas para mostrar gráficamente los perfiles térmicos y así poder apreciar la evolución de las condiciones térmicas de la laguna.
De la observación de la figura 12, se deduce la tendencia a la disminución de la diferencia térmica entre los niveles superficiales y los del fondo.
FIGURA 12. Evolución de la temperatura durante el período de estudio
Así, en septiembre, partiendo de valores alrededor de 30,5ºC en superficie y 27,1ºC en fondo (D =3,4ºC) a principio del mes, se inicia ya la evolución a finales, en que los valores de los metros superiores se han reducido a unos 30ºC y en fondo sigue habiendo 27,4ºC (D =2,6ºC).
A mediados de noviembre los valores de la zona superior han descendido a unos 29,5ºC y a primeros de diciembre la capa superficial tiene valores en torno a 28,2ºC, mientras se mantiene en 27,4ºC en el fondo (D =0,8ºC).
Esta evolución muestra una tendencia convergente con una situación de mezcla de la masa de agua de la laguna no muy lejana en el tiempo, teniendo en cuenta el escaso gradiente térmico existente en la zona del metalimnion o de separación por densidades de los cuerpos de agua superior e inferior, que ya es del orden de 0,5ºC y dado el carácter de masa de agua oligomíctica que tiene, parecía darse las condiciones para la mezcla de la laguna. Este pronóstico se confirmó en muy pocos días y el 27 de diciembre sobrevino otro episodio de mezcla, anoxia y desprendimiento de sulfuro de hidrógeno.
Otra observación de interés es la que se refiere a los valores a 75 m de profundidad. Así, a primeros de septiembre se observa que, tiene valores similares a los de 90 m (27,1ºC). El 11 de septiembre se puede observar un cambio de temperatura a 75 m, que pasa de 27,1ºC a las 00 h hasta 28,2ºC a las 24 h, respecto de la temperatura a 90 m, que se mantiene a 27,3ºC. (D =+0,9ºC). Este incremento llega a ser de 1,4ºC a las 7 h del día 13 y se mantiene en 1ºC a las 7 h del día 15, fecha en la que produce un cambio muy notable en el incremento, que pasa a ser negativo (D = -0,9ºC) a media noche, lo que se mantiene hasta fin de octubre. Después el 15 de noviembre desaparece la diferencia entre 75 m y 90 m de profundidad. Las temperaturas de ambos niveles son idénticas (27,4ºC).
Esta evolución puede indicar la existencia, a unos 75 m de profundidad, de masas de agua a distinta temperatura de la que con carácter estable se observa a esos niveles lo que puede ser debido a la entrada de aguas subterráneas algo más cálidas en la primera parte del período, o más frías después. Ello pone de manifiesto la importancia de conocer la dinámica del sistema de alimentación hídrica la laguna.
FIGURA
13. Perfiles de oxígeno disuelto en época de estratificación
y mezcla
La gráfica de la figura 13 muestra la tendencia de variación del
oxígeno disuelto. En ella se aprecia que durante el período de
estratificación de la laguna el perfil es clinogrado, con anoxia a partir
de 15 m, mientras que en el período de circulación es ortogrado
con un déficit de oxígeno del 38% en toda la columna.
La estabilidad
de la columna de agua es el principal factor determinante de la dominancia de
cianobacterias y clorofíceas y de la relativa abundancia de especies
de otros grupos. En el caso de las cianobacterias los ambientes estables favorecen
su desarrollo ya que no toleran cambios rápidos en las condiciones ambientales
aunque sean pequeños. Los mucílagos que poseen las cianobacterias
Chroococcales actúan como elementos de flotación, permitiendo
que las colonias se mantengan dentro de la zona fótica y puedan fotosintetizar.
Las especies observadas de clorofíceas (grupo subdominante), también
poseen características que favorecen la flotabilidad, como es la posesión
de largos procesos o espinas. Las diatomeas, grupo menos beneficiado por la
estabilidad del agua, son poco abundantes en esta laguna y alcanzan su máximo
desarrollo en el punto 2, próximo a la toma para abastecimiento, debido
a una mayor turbulencia del agua. Las figuras 10 y 11 muestran el número
total de células fitoplanctónicas por ml
FIGURA 14. Número total de células por ml
FIGURA 15. Número total de células por ml (sin cianofíceas)
Debido a la limitación temporal del estudio no ha llegado a conocerse directamente el comportamiento térmico de la laguna en un ciclo anual completo, aunque parece claro que existe una estratificación estable casi todo el año y posiblemente los periodos de circulación sean escasos y ligados a periodos menos cálidos de lo habitual.
Debido a la anoxia y a la descomposición de la materia orgánica por el metabolismo heterotrófico, junto con la acción de las bacterias sulforreductoras, se produce una transformación de compuestos orgánicos de azufre y posterior reducción a SH2 en el hipolimnion. El contenido en sulfuro de hidrógeno se hace patente durante la estratificación, con notable olor a sulfhídrico, desde el fondo hasta la zona superior del hipolimnion. Este olor se hace más patente superficie cuando se produce el período de mezcla.
Cuando sobreviene el periodo de circulación , la mezcla tiene lugar en toda la columna de agua y se produce una fuerte disminución temporal de oxígeno en superficie, con fuertes olores y mortandad de peces que origina una gran alarma social.
Del estudio isotópico se desprende que no existe comunicación entre el lago de Managua, la laguna de Asososca y los pozos del entorno.
En los sedimentos se han encontrado metales pesados, como el hierro y el mercurio, pero existen en compuestos insolubles.
Se ha demostrado la posibilidad de predecir los periodos de mezcla, mediante el seguimiento de la evolución térmica, tanto del agua de la laguna como la del ambiente.
(*) Ingeniero de Montes. Jefe de la División de Ecología de los Sistemas acuáticos Continentales del CEDEX.
(**) Ingeniero Técnico Forestal. Jefe de Sección Técnica del CEDEX.
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