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0 VALORACIÓN DE PROVISIÓN DE AGUA EN EL PÁRAMO DE GUACHENEQUE Valoración económica del servicio ecosistémico Diana Carolina Rodriguez Fajardo Ingeniería Ambiental Descripción breve Este estudio pretende realizar una valoración económica del servicio ecosistémico de abastecimiento de agua actual, potencial y futuro a 10 años en el páramo de Guacheneque a través de la metodología del “Market Price”. Juan Pablo Rodriguez Asesor Gwendolyn Peyre Co-asesor 1 Contenido 1. Resumen ......................................................................................................................... 5 2. Introducción .................................................................................................................... 5 3. Objetivos ......................................................................................................................... 9 3.1. Objetivos Generales ................................................................................................. 9 3.2. Objetivos Específicos .............................................................................................. 9 4. Metodología y Procedimientos ..................................................................................... 10 4.1. Caracterización y cuantificación ............................................................................ 10 4.1.1. Obtención de parámetros de calidad del agua .................................................... 10 4.1.2. Análisis estadístico para establecer relación entre parámetros ambientales y calidad del agua ............................................................................................................ 13 4.1.2.1. ACP ............................................................................................................. 13 4.1.2.2. Coeficiente de correlación de Pearson y P-valor ........................................ 14 4.1.3. Categorización de calidad en puntos del río ....................................................... 14 4.1.4. Determinación de uso óptimo por sitio .............................................................. 14 4.2. Valoración ................................................................................................................. 14 4.2.1. Determinación del valor económico potencial del SEAA por sitio ................... 14 4.2.2. Proyección valor económico potencial a 10 años .............................................. 15 4.2.3. Estimación del valor económico actual .............................................................. 15 5. Caracterización y cuantificación .................................................................................. 16 5.2.1. Parámetros de calidad del agua .......................................................................... 16 5.2.2. Parámetros ambientales y calidad del agua ........................................................ 18 5.2.2.1. ACP ............................................................................................................. 18 5.2.2.2. Relaciones entre variables .......................................................................... 25 5.2.3. Calidad del agua en puntos del río ..................................................................... 27 5.2.4. Normativas ......................................................................................................... 28 5.2.4.1. Normativa Europea ..................................................................................... 28 5.2.4.2. Normativa Estadounidense ......................................................................... 29 5.2.4.3. Normativa Colombiana ............................................................................... 30 5.2.5. Categorización .................................................................................................... 31 5.2.6. Uso del agua por sitio: Calidad y uso correspondiente ...................................... 32 5.2.7. Uso óptimo ......................................................................................................... 32 5.3. Valoración económica ............................................................................................... 32 2 5.3.1. Valoración potencial por sitio ............................................................................ 32 5.3.2. Valoración económica potencial a 10 años ........................................................ 33 Valoración económica del SE actual ................................................................................ 35 6. Discusión ...................................................................................................................... 36 7. Conclusiones ................................................................................................................. 39 8. Bibliografía ................................................................................................................... 41 9. Anexos .......................................................................................................................... 45 3 Lista de Tablas Tabla 1 Valores de parámetros de calidad del agua obtenidos en laboratorio ..................... 16 Tabla 2 Valores de parámetros de calidad del agua obtenidos en campo ............................ 17 Tabla 3 Parámetros Ambientales .......................................................................................... 18 Tabla 4 Variabilidad de las componentes ............................................................................. 19 Tabla 5 Variables que influencian las componentes ............................................................ 19 Tabla 6 Matriz de correlaciones y p-valor ............................................................................ 25 Tabla 7 Valores de E-coli y Coliformes en NMP ................................................................. 28 Tabla 8 Calidad según normativa europea por parámetro por sitio ...................................... 29 Tabla 9 Calidad según normativa estadounidense por parámetro por sitio .......................... 29 Tabla 10 Calidad según normativa colombiana RAS por parámetro por sitio ..................... 30 Tabla 11 Decreto 1594 para cada sitio ................................................................................. 31 Tabla 12 Cuadro de categorización de calidad acorde a normativas .................................... 31 Tabla 13 Uso y costo ............................................................................................................ 33 Tabla 14 Valor económico en COP para 10 años y VPN ..................................................... 34 4 Lista de Figuras Figura 1 Sitios de toma de muestras y coordenadas ............................................................. 11 Figura 2 Comportamiento de variables y sitios para F1 y F2 .............................................. 21 Figura 3 Comportamiento de variables y sitios para F1 y F3 ............................................... 23 Figura 4 Comportamiento de variables y sitios para F2 y F3 ............................................... 24 Figura 5 Componentes 1 y 2 vs. variables ambientales ........................................................ 26 5 1. Resumen Este estudio realiza una valoración económica del servicio ecosistémico de abastecimiento de agua en el páramo de Guacheneque a través de la metodología del “Market Price”. Para hacer la evaluación se analizaron parámetros ambientales y de calidad del agua y su posible relación en el caso de estudio. Se determinó la calidad de agua de forma descriptiva acorde a normativas nacionales e internacionales, en función de éstas se propusieron usos posibles de la fuente de agua y se identificó el uso que requiriera la mejor calidad delagua acorde a cada sitio. Con el uso definido se tomó la estructura tarifaria y se determinó su costo potencial, actual y futuro con una proyección a 10 años. 2. Introducción Desde el inicio de los tiempos, el ser humano se ha valido de los bienes que presta el ecosistema para usarlos en su beneficio. En la actualidad estos bienes se consideran como Servicios Ecosistémicos (Costanza, 1997), y han sido explicados y categorizados de distintas maneras por distintas organizaciones (o entidades), siendo las más reconocidas las clasificaciones del MEA (Millennium Ecosystem Assessment) TEEB (The Economics of Ecosystems and Biodiversity), CICES – (Common international Classification of Ecosystem Services) e IPBES (Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services). Para fines de este estudio se utilizará la clasificación del MEA. El MEA clasifica los Servicios Ecosistémicos (SE) en 4 grandes categorías: Abastecimiento, Regulación, Culturales y Soporte. Se realizó en 2005 y fue la primera evaluación, ésta se reconoce mundialmente y es ampliamente utilizada, tiene pocas categorías sin orden jerárquico, no obstante, esta clasificación no permitía hacer una fácil distinción entre 2 de sus categorías: regulación y soporte (Millennium Ecosystem Assessment, 2005), a razón de esto se presentó en 2010 la evaluación del TEEB. Al igual que el MEA, el TEEB tiene pocas categorías, pero diferencia los servicios de soporte como servicios de hábitat. Definiendo 2 subcategorías: hábitat para las especies y mantenimiento de la diversidad genética. Los servicios que entran en estas subcategorías son fácilmente clasificables, pero no son fácilmente medibles (The Economics of Ecosystems and Biodiversity, 2010). En 2013 6 CICES presentó su clasificación, un estudio detallado que organiza los servicios de forma específica y jerárquica donde se diferencian los SE de regulación y soporte (Haines-Young & Potschin, 2013). La clasificación más reciente es la presentada por el IPBES, esta posee pocas categorías y se encuentran en orden no jerárquico, no considera los SE de soporte, pero considera una nueva categoría llamada bienes de la naturaleza “nature’s goods” (IPBES, 2018). Todas las categorías mencionadas buscan de alguna forma clasificar los SE teniendo en cuenta los diferentes tipos de bienes que brinda el ecosistema. En particular, los SE de abastecimiento comprenden los bienes o productos que se pueden obtener de la naturaleza como agua, madera, fibra, combustible, alimento, farmacopea, entre otros (Millennium Ecosystem Assessment, 2005). El Servicio Ecosistémico de Abastecimiento de Agua (SEAA) resulta ser de gran importancia para la vida humana dado que el agua dulce es un bien de consumo necesario para la supervivencia (Viessman, Hammer, Perez, & Chadik, 2009). Además de ser un bien de consumo, es un componente importante para la regulación del clima, pues el ciclo hídrico, afecta al ser humano directamente, ya sea a causa de lluvias como a causa de inundaciones o sequías. Teniendo en cuenta la gran importancia que poseen los ecosistemas como fuentes de SE, se han estudiado y generado formas de valorar los SE. Estas técnicas o formas de valoración económica se pueden resumir en 11 métodos (Brouwer & otros, 2013), para términos de este estudio solo se tratará el “Market Value”. Éste consiste en asignar un valor monetario a un bien ofrecido por el ecosistema usando valores observados directamente en el mercado. Es un método de valoración práctico y acertado para SE que pueden ser comercializados de forma directa (siendo bienes consumibles o no consumibles). No obstante, para el caso de SE de uso indirecto o SE que no tienen mercado es mejor aplicar otras técnicas de valoración teniendo en cuenta el contexto especifico (Brouwer & otros, 2013). Actualmente existe una preocupación mancomunada sobre el manejo de los bienes y servicios que los diversos ecosistemas proveen a las personas. La utilización de los servicios de una forma no adecuada, desde el principio de los tiempos, ha ocasionado sobre- explotación de los recursos al igual que daño a ecosistemas principalmente por falta de 7 conocimiento de ellos (Diaz-Granados, Navarrete, & Suarez, 2005). Por ello, conocer y entender sobre los servicios ecosistémicos es de gran importancia. En américa latina uno de los ecosistemas con un mayor rendimiento hídrico es el páramo, con aproximadamente el 70% de la provisión hídrica dependiendo de los complejos de páramo (Bonnesoeur, y otros, 2019). Los páramos forman una eco-región neotropical caracterizada por estar presente en zonas de gran altura entre ecosistemas de bosque y nieves perpetuas. Se extiende de forma discontinua por las cordilleras de los Andes desde Perú hasta Costa Rica (UICN, 2014). Representan el 3% del territorio nacional y a su vez el 50% de los páramos del mundo. El 60% de las especies en los páramos del mundo son especies endémicas (Luteyn, 1992). En Colombia 68 especies son endémicas, que, en conjunto con las otras especies presentes en el páramo representan el 17% de la flora del país (Instituto Von Humboldt, 2013). Ubicado entre los 3000 y los 4500 m.s.n.m. en Colombia, los páramos están presentes en las tres cordilleras lo que hace que sean muy diversos y diferentes entre sí teniendo una enorme diversidad de especies: más de 3500 especies de plantas (Sklenář & otros, 2014) Según estudios realizados por el Instituto Von Humboldt, actualmente Colombia cuenta con 36 complejos de páramo, los cuales se encuentran conectados a la cordillera oriental, convirtiéndose en un ecosistema común para la cordillera. El páramo de Guacheneque es el lugar del nacimiento del río Bogotá el cual kilómetros aguas abajo abastece de agua potable a una parte de la ciudad de Bogotá y municipios aledaños a partir de la planta de tratamiento de agua potable (PTAP) Tibitoc. El río Bogotá es probablemente el río más importante de la sabana cundiboyacense influenciando con su paso alrededor de 10 millones de personas, actualmente se encuentra altamente contaminado en la zona de la cuenca media y baja, siendo la parte de la cuenca alta de gran importancia al no encontrarse contaminada (ORARBO, 2017), de esta forma el nacimiento y la cuenca alta son un punto de interés. Además de ser un ecosistema altamente rico en biodiversidad, es un ecosistema amenazado por actividades antrópicas que atentan contra éste (Bernal, 2017). Los páramos son ecosistemas de gran riqueza ecológica, dadas sus características topográficas, climáticas, edafológicas y geomorfológicas (Diaz-Granados, Navarrete, & 8 Suarez, 2005). Son fuente de diversos SE de aprovisionamiento y regulación, se presenta provisión de agua, farmacopea, secuestro de carbono, entre otros. No obstante, muy pocos estudios han sido realizados en torno a los páramos dado que su ubicación puede ser remota o de difícil acceso, además el terreno suele ser tortuoso y hace que sea muy complicado realizar estudios con frecuencia (Avellaneda-Torres, León Sicard, & Torres Rojas, 2018). A pesar de su gran importancia, estos ecosistemas se ven amenazados en Colombia, la falta de conocimiento sobre estos ecosistemas hace que su protección sea un proceso cada vez más complicado. La minería (legal e ilegal), el desarrollo agrícola y pecuario desenfrenado en zonas de paramo son sólo unos ejemplos de las amenazas a las que se ven enfrentados diariamente (Garavito, 2011). Una forma que podría mejorar los estados de los páramos, así como incentivar su conservación es el pago por servicio ecosistema o PES por sus siglas en inglés (Bremer, y otros, 2019), sin embargo, para lograrlo es importante saber el valor de los servicios ecosistémicos que éste brinda y tener un mayor conocimiento sobre el área a tratar. Existen grandes vacíos deconocimiento sobre los páramos, actualmente no se tienen casi estudios de valoración y/o servicios ecosistémicos en los páramos colombianos. Resulta entonces, necesario y primordial avanzar en el estudio de estas zonas para poder protegerlas y entenderlas. Este trabajo se enfoca en la provisión de agua como servicio ecosistémico de abastecimiento según la clasificación del MEA (Millennium Ecosystem Assessment, 2005) y se planea hacer una valoración económica del Servicio ecosistémico a través de la metodología del “Market Price” para el estudio del servicio potencial actual y una aproximación a 10 años. Además, se realizará una aproximación del uso y valor del servicio actual por parte de la población servida. El estudio se aplicará al páramo de Guacheneque, ubicado al norte de Cundinamarca- Colombia, desde el lugar del nacimiento del Río Bogotá hasta el punto en que comienza la zona urbana del municipio de Villapinzón. 9 3. Objetivos 3.1. Objetivos Generales Realizar la valoración económica del servicio ecosistémico de aprovisionamiento de agua potencial actual en el páramo de Guacheneque y una evolución temporal a 10 años. 3.2. Objetivos Específicos • Realizar un análisis de parámetros de calidad de agua en el Río Bogotá en el páramo de Guacheneque. • Identificar parámetros ambientales que se relacionen con la calidad del agua. • Categorizar zonas del río acorde a su calidad según estándares nacionales e internacionales. • Determinar uso apropiado del agua acorde a cada tramo del río. • Determinar el valor económico de cada sitio acorde a su uso. • Proyectar valores económicos potenciales a 10 años. 10 4. Metodología y Procedimientos 4.1. Caracterización y cuantificación 4.1.1. Obtención de parámetros de calidad del agua Se realizó una campaña de recolección y medición de muestras de agua en el Páramo de Guacheneque. Las muestras fueron analizadas en los laboratorios del Departamento de Ingeniería Ambiental de la Universidad de los Andes con el fin de obtener los siguientes parámetros de calidad del agua: Alcalinidad Total, E-coli, Coliformes Totales, Demanda Bioquímica de Oxigeno – DBO, Demanda Química de Oxigeno – DQO, Fosfatos, Fósforo Total, Nitrógeno Amoniacal, Nitrógeno Total Kjeldahl, Sólidos Suspendidos Totales y Sólidos Suspendidos Volátiles. 4.1.1.1. Área de estudio El páramo de Guacheneque ubicado al nororiente del municipio de Villapinzón- Cundinamarca. Es el lugar de la cuenca alta del río Bogotá – Rabanal, y la cuenca del Río Muincha-Turmequé-Garagoa (en sentidos opuestos). Acorde a la última delimitación realizada por el Instituto Von Humboldt, comprende un área total de 10.030 hectáreas. Se encuentra ubicado a 3500 msnm (como cota máxima) y 3000 msnm. Tiene un paisaje con cumbres pronunciadas y valles. El clima es frío y húmedo con temperaturas promedio entre 8°C y 10°C, precipitación promedio anual entre 650 y 900mm, de régimen bimodal, siendo la época húmeda de Marzo a Julio (temporal en que se realizó este estudio) y Octubre a Noviembre (Bernal, 2017). El municipio de Villapinzón cuenta con una población de 19.700 habitantes, de los cuales 12.000 habitan en la zona rural y aproximadamente 7.000 en la zona urbana. Los habitantes de la zona rural se dedican a actividades agrícolas mayoritariamente y ganaderas, también se tiene actividad de piscicultura artesanal, los habitantes de la zona urbana se dedican al comercio, transporte y labores varias (Umaña, 2019). Dada la importancia del Páramo de Guacheneque, se escogió el Río Bogotá para ser analizado desde su nacimiento junto a La Laguna del Mapa. Se realizó un análisis longitudinal en el cual se tomaron muestras a fin de analizar ciertos parámetros asociados a la calidad del agua (mencionados anteriormente). Además, analizaron componentes del sitio como la altura, el 11 cierre de vegetación, entre otros (especificados más adelante). Esto se complementó con un análisis de caudal en cada punto de muestreo. Se seleccionaron 10 puntos de muestreo ubicados sobre el río a una diferencia de 50msnm de desnivel entre cada punto. Las coordenadas y su representación gráfica en la vista aérea se presentan en la Figura 1. Figura 1 Sitios de toma de muestras y coordenadas 4.1.1.2. Trabajo en campo En cada punto escogido se midieron parámetros fisicoquímicos y ambientales. Los parámetros medidos en campo fueron: Caudal (por método de aforo), Altura (msnm), Temperatura Agua (°C), Conductividad Eléctrica (µS/cm), pH, Oxígeno Disuelto (mg/l), %Cobertura macrófitas, Color, Olor, Ecosistema en rivera, Ecosistema cercano al punto de medición, %Sombra sobre sección del río. Los parámetros medidos en laboratorio (a partir de muestras tomadas en campo) fueron: Alcalinidad Total (mg/L- CaCO3), E-coli (UFC/100 mL), Coliformes Totales (UFC/100 mL), Demanda Bioquímica de Oxigeno – DBO (mg/L- O2), Demanda Química de Oxigeno – DQO (mg/L-O2), Fosfatos (mg/L-P), Fósforo Total (mg/L-P), Nitrógeno Amoniacal (mg/L-N), Nitrógeno Total Kjeldahl (mg/L-N), Sólidos Suspendidos Totales (mg/L-SS), Sólidos Suspendidos Volátiles (mg/L-SSV). En campo, la toma de muestras de los parámetros de calidad de agua se realiza en simultaneo al aforo. Para los parámetros de calidad del agua se utilizaron tres baldes para tomar la 12 muestra en sentido contrario a la dirección del caudal, usando dos en los extremos (derecho e izquierdo) del río y uno en la sección central. Simultáneamente se sumergieron los baldes y se tomó la muestra del fondo hacia arriba. Del balde del centro se toman las muestras bacteriológicas en 2 frascos plásticos de 40 ml y uno de vidrio de 100 ml. Haciendo uso de un Multiparámetro HQ40D y sondas Hatch, se procedió a tomar los valores de oxígeno disuelto, temperatura, conductividad eléctrica y pH; una vez registrados dichos valores, se tomaron las muestras puntuales para alcalinidad y fosfatos. La muestra para alcalinidad e sirvió en un frasco plástico de 250 mL mientras que la muestra para fosfatos en un frasco de vidrio ámbar de 500 mL. Posteriormente se integraron las muestras puntuales de los baldes de los extremos al balde central y se sirvieron las muestras faltantes en 2 recipientes plásticos de 2000 mL para pruebas fisicoquímicas y en un recipiente de vidrio ámbar de 2000 mL con 2mL H2SO4/L. El caudal se midió con aforo de tipo vadeo, esto consiste en tomar una medición cada 50 cm de la sección transversal del rio utilizando un micromolinete para medir la velocidad del flujo al 20% y 80% de la profundidad o 60% cuando sea necesario (medido desde la superficie del agua). Además, se registra el perfil de profundidades y el ancho del río. Con los valores registrados y la ecuación del molinete presentada más adelante se calculó una velocidad para cada sección al igual que una altura por cada sección, éstas junto con el ancho permiten calcular el área transversal del rio y así calcular el caudal. Ecuación 1 Ecuación de velocidad para el micromolinete 𝑉 = 0,249 ∗ 𝑁𝑉 + 0,007 𝐷ó𝑛𝑑𝑒 𝑁𝑉 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑉𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 La altura se registró por medio del GPS Garmin rino 750 t. . Para caracterizar la vegetación, se asoció un peso numérico al tipo de ecosistema predominante, siendo el valor numérico 1 para Cultivo, 2 para Pastizal, 3 para Pajonal, 4 para Frailejonal, 5 para Chuzcal, 6 para Arbustal y 7 para Bosque alto. El “Ecosistema de rivera” se consideró teniendo en cuenta el ecosistema dominante en la zona directamente adyacente al rio en el sitio de medición. Para la categoría “Ecosistema adyacente” se consideró el ecosistema dominante en la zona cercana al río (50m aprox. a la redonda). 13 Porcentaje de Sombra y de cobertura de macrófitas se estimó dividiendo el área cubierta 3 m antes de la línea del aforo y 3 m después. El olor se registró con presenciay ausencia de forma numérica con 1 para presencia y 0 para ausencia. El color se identificó por medio de la escala numérica que asigna pesos acorde al atributo que tenga, siendo 1 para cristalina, 2 para ligeramente amarilla, 3 para amarilla y 4 para turbia. 4.1.2. Análisis estadístico para establecer relación entre parámetros ambientales y calidad del agua Dado que se tiene gran cantidad variables que describen la calidad del agua, es necesario reducir el número de variables para poder establecer una relación entre éstas y los parámetros ambientales. Así pues, se procesaron los datos de calidad obtenidos en el laboratorio, por medio del método de reducción de variables: Análisis de Componentes Principales (ACP) y se realizó un posterior análisis de correlación. 4.1.2.1. ACP El Análisis de Componentes Principales es un proceso que toma un conjunto de variables y las expresa en forma de combinaciones lineales de factores no correlacionados entre sí (componentes principales) (Carmona, 2014). Este tipo de estudios permite representar los datos de forma abreviada, donde las componentes son representaciones aproximadas que se pueden utilizar como variables. En ese orden de ideas se tomaron las variables de calidad obtenidas en laboratorio junto con las variables de calidad tomadas en campo (Temperatura, Conductividad Eléctrica, pH, Oxígeno Disuelto, % Cobertura macrófitas y SOD, Color y Olor) y se les efectuó el ACP. Se realizó un análisis de componentes principales a fin de reducir las variables de calidad del agua y poder compararlas con los parámetros ambientales, para ello se tomaron los valores de la Tabla 1 (excluyendo los valores de Nitrógeno total de Kjedahl ya que era un valor constante) y la Tabla 2 y se trabajaron en XLSTAT. Primero se generan los estadísticos descriptivos de los datos para conocer la información, posteriormente se calcula una matriz de correlaciones utilizando el coeficiente de Pearson ya que las variables a trabajar deben estar correlacionadas entre sí para justificar el uso de ACP. Posteriormente se realiza el ACP. 14 4.1.2.2. Coeficiente de correlación de Pearson y P-valor Para establecer las relaciones que puede haber entre la calidad del agua y los parámetros ambientales se tomaron las variables obtenidas del ACP y las variables restantes, denominadas variables ambientales, y con ellas se hizo una matriz de correlaciones. Los valores superiores a 0.4 valor absoluto, se consideraron como correlaciones altas. Para analizar la significancia de las correlaciones se utilizó la prueba del P-valor menor a 0,05 para correlaciones significantes. 4.1.3. Categorización de calidad en puntos del río Para categorizar la calidad de los puntos seleccionados del río, se analizaron los valores obtenidos de las variables de calidad y se compararon con normativas nacionales e internacionales acorde al tipo de uso potencial en cada sitio. Las normativas internacionales utilizadas fueron la europea y la estadounidense (USEPA) y la normativa colombiana del Decreto 1594 y el RAS. 4.1.4. Determinación de uso óptimo por sitio Para determinar el uso óptimo se revisaron los usos potenciales en cada sitio acorde a su calidad según las normativas y se seleccionó como uso óptimo el uso de mejor calidad admisible, es decir, el uso que requiera el mejor nivel de calidad de agua. Teniendo en cuenta que el mejor uso admisible será aquel que represente igualmente el mayor valor económico acorde a la estructura tarifaria utilizada. 4.2. Valoración 4.2.1. Determinación del valor económico potencial del SEAA por sitio Acorde al uso seleccionado por sitio se asigna el valor de mercado correspondiente por m3 y se estima el valor acorde al potencial de abastecimiento que tiene el río. Donde el potencial de abastecimiento se usa acorde a la normativa colombiana de uso de fuentes hídricas. 15 4.2.2. Proyección valor económico potencial a 10 años La proyección del valor se realizó por medio de la estimación económica del valor presente neto (VPN) a 10 años asumiendo el año 0 de producción como el valor calculado por sitio acorde al uso óptimo y aumentando el valor anual acorde al aumento en el IPC colombiano. 4.2.3. Estimación del valor económico actual La estimación del valor económico actual se realizó utilizando la cantidad de usuarios actuales del Río Bogotá y asignándole el valor económico acorde al uso que se tenga y al esquema tarifario actual. 16 5. Caracterización y cuantificación 5.2.1. Parámetros de calidad del agua Después de realizar los análisis de laboratorio correspondiente se encontraron los valores mostrados en la Tabla 1. Donde los valores que se encuentran con asterisco (X*) son valores que están dentro del límite de detección y el límite de cuantificación, Los valores que se muestran con un símbolo de menor que (<X) significa que se encuentran por debajo del límite de detección. Para manejo de los cálculos y procedimientos se tomaron los valores del límite de detección como el valor mínimo obtenido para la variable en el punto en cuestión. Tabla 1 Valores de parámetros de calidad del agua obtenidos en laboratorio Muestra Alcalin idad Total E-coli Colifor mes Totales Demanda Bioquímica de Oxigeno - DBO Demanda Química de Oxigeno - DQO Fosfa tos Fósfo ro Total Nitróge no Amonia cal Nitrógen o Total Kjeldahl Sólidos Suspend idos Totales Sólidos Suspendid os Volátiles mg/L- CaCO3 UFC/ 100 mL UFC/100 mL mg/L-O2 mg/L-O2 mg/L-P mg/L -P mg/L-N mg/L-N mg/L-SS mg/L-SSV Sitio 1 1,00* 85 330 1,90* 22,70 0,17 0,23 0,10* <0,90 2,80 2,00* Sitio 2 0,90* 30 4X102 2,20* 16,90 0,19 0,23 0,09* <0,90 15 8,80* Sitio 3 0,60* 2 210 2,60* 17,90 0,21 0,24 0,08* <0,90 8,20* 4,00* Sitio 4 2,00* 17 1X102 <1,00 9,80 0,18 0,34 0,09* <0,90 7,20 3,60* Sitio 5 1,50* 13 1740 <1,00 9,60 0,16 0,26 0,07* <0,90 4,00* 2,00* Sitio 6 19,30 34 262X103 1,00* 8,60 0,14 0,30 0,08* <0,90 2,80* 1,70* Sitio 7 6,10 32 3X102 1,90* 21,70 0,12 0,38 0,08* <0,90 10 5,80* Sitio 8 6,70 40 2120 2,00* 14,30 0,10 0,34 0,11* <0,90 2,10* 1,80* Sitio 9 7,00 150 1890 2,10* 6,20 0,09 0,36 0,15* <0,90 <1,60 <1,00 Sitio 10 6,00 70 1250 2,20* 7,30 0,09 0,36 0,13* <0,90 <1,60 1,10* De la tabla anterior se puede ver que los valores, excluyendo Coliformes Totales, son bajos para todas las variables. En el caso del Nitrógeno total de Kjedahl, todos los valores quedaron por debajo del límite de detección lo cual es normal para un río de montaña que posee un nivel alto de aireación, pues a mayor oxígeno disuelto (OD), menor nitrógeno amoniacal (Nam) y ya que el nitrógeno Kjedahl (NTK) expresa el nitrógeno orgánico más el amoniacal es claro que también va a tender a ser poco ya que el oxígeno permite que se presenten procesos de nitrificación. 17 Los valores de fosforo total (FT) y fosfatos se encuentran dentro del valor esperado para un ecosistema de bosque y montaña, es decir alrededor de los 0.01-0.9 y 0,5 respectivamente (Camacho, 2019). Por su parte los valores de sólidos suspendidos totales (SST) y sólidos suspendidos volatiles (SSV) fueron bastante bajos estando casi todos en el limite de detección o por debajo. La DBO arrojó valores muy bajos lo cual tiene sentido teniendo en cuenta que los valores de OD (ver Tabla 2) se encuentran al nivel de saturación en casi todos los puntos. De igual forma los valores obtenidos para la DQO son bajos, lo cual tiene sentido dada la baja cantidad de nutrientes presentes en el agua. Resulta interesante el comportamiento de la E-coli y los coliformes totales (CT) cuyos valores fueron altos para el tipo de fuente que se está trabajando. El punto 6 tiene un valor muy alto de CT que superan por mucho las 1000UFC/100ml que es el valor máximo que se espera tener en un cuerpo de aguasano (Camacho 2019). Dados los altos niveles de CT y E- coli pueden deberse a una filtración proveniente de una tuberia de captación que se encuentre contaminada, o algún evento puntual que esté contaminando. En términos de coliformes ya para los últimos 3 sitios de puede ver que hay valores mas altos lo cual puede estar relacionado con la actividad pecuaria de la zona (pues esta zona era la que habrá presencia humana alta por actividades agrícolas). Tabla 2 Valores de parámetros de calidad del agua obtenidos en campo no. Muestra Temp. Agua °C Conduct.Eléctrica µS/cm pH Oxígeno Disuelto mg/l % Cobertura macrofitas y SOD Color Olor Sitio 1 11,80 3,49 7,30 7,20 35% 1 0 Sitio 2 11,80 3,51 7,30 7,22 30% 2 1 Sitio 3 11,70 14,11 7,41 7,30 60% 2 1 Sitio 4 15,50 6,99 7,35 7,10 30% 1 0 Sitio 5 13,60 7,18 7,35 7,30 40% 1 0 Sitio 6 16,40 8,73 7,33 7,25 30% 4 0 Sitio 7 14,30 9,91 7,38 7,30 25% 2 0 Sitio 8 13,2 17,23 6,23 7,38 30% 2 0 Sitio 9 14,3 16,71 6,19 7,33 60% 2 0 Sitio 10 16,5 19,11 6,06 6,73 10% 4 0 18 En la Tabla 2 se muestra como la temperatura aumentó del 1er sitio al último, también se presentan otros datos que fueron tomados en campo. También, se ve como en algunos sitios las muestras de agua presentaron coloración leve la cual es normal teniendo en cuenta la cantidad de macrófitas presentes en el río o turbidez en los puntos de alta presencia de coliformes, mientras que sólo se presentó olor en los sitios 2 y 3. En la Tabla 3 se presentan los datos de coordenadas, altura, caudal, ecosistema de ribera, ecosistema aledaño, % de sombra; éstos valores serán posteriormente utilizados para realizar el análisis de relación de parámetros ambientales y calidad de agua. Tabla 3 Parámetros Ambientales Muestra Sitio. Muestra °N °O Altura msnm Caudal m3/s Ecosistema rivera Ecosistema aledaño % Sombra Sitio 1 5,2208528 73,535958 3200 0,021 3 3 0% Sitio 2 5,2207111 73,537181 3150 0,021 3 4 15% Sitio 3 5,2188111 73,539889 3100 0,021 6 4 25% Sitio 4 5,2107639 73,549533 3050 0,041 7 7 35% Sitio 5 5,2130667 73,554633 3000 0,051 7 7 40% Sitio 6 5,2135222 73,556383 2950 0,065 5 7 40% Sitio 7 5,2143417 73,558286 2920 0,066 5 7 40% Sitio 8 5,2163528 73,56505 2850 0,086 5,5 6 30% Sitio 9 5,2217 73,567383 2800 0,103 6 1 25% Sitio 10 5,2325528 73,574081 2750 0,105 6 2 90% 5.2.2. Parámetros ambientales y calidad del agua 5.2.2.1. ACP Se generaron las componentes, representadas como F#, en la Tabla 4 se muestra el valor acumulado de las 9 componentes generadas, las primeras 3 reúnen el 72,68% de la información contenida en la tabla de datos original, por lo que es una aproximación aceptable. 19 Tabla 4 Variabilidad de las componentes F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 Valor propio 6,990 3,329 2,037 1,620 1,031 0,856 0,745 0,317 0,075 Variabilidad (%) 41,118 19,583 11,981 9,530 6,063 5,038 4,385 1,864 0,439 % acumulado 41,118 60,701 72,682 82,212 88,275 93,313 97,697 99,561 100,000 En la Tabla 5 se puede ver una gran diferencia en los valores propios de las primeras componentes (F1, F2 y F3) lo cual indica que las primeras componentes son las más significativas y por tanto se escoge trabajar con las 3 primeras componentes. Tabla 5 Variables que influencian las componentes F1 F2 F3 T -0,288 -0,286 -0,139 FT -0,278 0,000 -0,125 Conduct. -0,265 0,233 -0,111 Nam -0,264 0,344 -0,018 Alcalinidad -0,227 -0,319 0,019 Color -0,223 -0,156 -0,372 E-coli -0,218 0,277 0,178 CT -0,098 -0,425 0,061 DBO 0,040 0,440 -0,277 % Macrofitas 0,101 0,213 0,443 OD 0,148 0,023 0,442 DQO 0,259 0,100 -0,064 Olor 0,261 0,143 -0,257 SSV 0,282 -0,001 -0,349 SST 0,295 -0,015 -0,329 pH 0,301 -0,286 0,087 Fosfatos 0,339 -0,098 0,031 En la se muestran en color amarillo las variables que influencian en mayor medida las componentes. En amarillo se puede ver que las variables que más influencian a la componente F1 es la temperatura (T) y el fósforo total (FT) en el campo negativo y pH y 20 fosfatos para el lado positivo. Esto es coherente, dado que la temperatura y el pH regulan muchos procesos químicos en los que se involucran reacciones de formación y descomposición de compuestos en el agua (Camacho, 2019). Por su parte, la componente F2 se ve más influenciada por los coliformes totales (CT) y la alcalinidad, la DBO y el nitrógenno amoniacal (Nam) representados en color azul en la Tabla 5. Es claro que los coliformes tienen un papel importante en la calidad del agua y es por ello que están representados en esta componente. Y la componente F3 se ve influenciada mayoritariamente por el color, los SSV, el %Macrófitas y OD, representados en la Tabla 5. 21 Figura 2 Comportamiento de variables y sitios para F1 y F2 Cabe resaltar que las observaciones presentadas en las siguientes figuras son exploratorias mas no muestran correlación directa, debido a que solo se ve en 2 dimensiones de la varianza. Así pues, en la Figura 2 Comportamiento de variables y sitios para F1 y F2se puede ver que los sitios se agrupan de forma coherente al ecosistema en el que se encontraban. Siendo los primeros 3 puntos aquellos de la zona alta del páramo, los sitios 4, 5 y 7 son aquellos que se encontraban en la zona del bosque. No obstante, el sitio 6 se encuentra bien representado por las 2 componentes no se ve muy relacionado a los otros sitios de su mismo sector, dado que la componente 2 está altamente influenciada por CT tiene sentido que represente bien al 22 punto 6 que fue el punto con mayor presencia de coliformes. Por último, se ve que los últimos sitios también se encuentran agrupados siendo estos los más cercanos a las zonas de cultivos. Las componentes 1, 2 y 3 se encuentran en el lado positivo de las componentes dado que tienen valores altos de fosfatos, dado que el flujo en esta zona no facilita el proceso de sedimentación y relativamente altos de pH (teniendo en cuenta que se está manejando un rango entre 7,4-6), además tienen un valor alto de Nitrógeno amoniacal. Teniendo en cuenta que la zona tiene una gran cantidad de rocas y sedimentos areniscos es natural que el pH sea ligeramente más alto. Además, la presencia de detritus en esa zona explica los valores medianamente altos de Nitrógeno amoniacal (Sardiñas & Pérez, 2004). Por su parte los sitios 8, 9 y 10 se ven altamente influenciados por las variables de Nitrógeno amoniacal, E-coli y conductividad, lo cual es muy acorde a la zona. El hecho de estar más cerca de la zona de agricultura y ganadería puede llevar a que la escorrentía arrastre fertilizantes fosfóricos y nítricos al cuerpo de agua analizado (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2012) y aumenten los valores de fosfatos y nitrógeno amoniacal. Dado que hay una mayor presencia de nutrientes, la conductividad va a ser consecuentemente más alta. 23 Figura 3 Comportamiento de variables y sitios para F1 y F3 En la Figura 3 se presentan las componentes 1 y 3. En éste se ven muy bien representados los sitios 10, 9 y 2 por ambas componentes. El sitio 4 está muy poco representado por las componentes, esto puede deberse a que las variables que afectan estas componentes, en este sitio, no poseen valores ni altos ni bajos ergo las componentes no lo logran representar bien. Los sitios 6 y 8 se encuentran muy cercanos entre si, esto puede deberse a su alta carga microbiológica, no obstante, el sitio 6 se veía mejor representado por las componentes 1 y 2. 24 El sitio 5 se ve altamente influenciado por el valor de macrófitas y OD dado que la zona en cuestión tenía una alta turbulencia y presencia de algas. El sitio 7 que se ve representado por los SSV de la componente 3 se ven afectados por el pH de la componente 1 puesto que el pH puede afectar la volatilidad de los SSV, de igualforma la Figura 4. El sitio 7 se ve altamente influenciado por SSV y SST. Figura 4 Comportamiento de variables y sitios para F2 y F3 25 En la Figura 4 se presentan las componentes 2 y 3. En éste se ven bien representados los puntos 10, 2, 6, 5, 1 y 9. Nuevamente el sitio 4 no logra verse bien representado por las componentes, pero a excepción de éste todos los puntos lograron verse bien representados por las primeras tres componentes, por tanto resulta apropiado usarlas como variables que representan la calidad del agua en los sitios seleccionados 5.2.2.2. Relaciones entre variables La matriz de correlaciones de la Tabla 6 presenta las correlaciones que hay entre las variables. Las variables con sombreado oscuro representan las correlaciones altas (mayores a 0,5 en valor absoluto) respecto a las componentes y sus respectivos p-valores. Aquellas correlaciones altas que no son significativas acorde al p-valor no se encuentran sombreadas y las correlaciones bajas no presentan p-valor. Tabla 6 Matriz de correlaciones y p-valor Latitud Longitud Altura msnm. Caudal Ecosiste ma Rivera Ecosiste ma Aledaño % Sombra F1 F2 F3 Latitud correlación 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Longitud correlación 0,2942 Altura msnm correlación -0,3366 -0,9899 Caudal correlación 0,3589 0,9820 -0,9838 Ecosistema Rivera correlación -0,2275 0,5225 -0,493 0,4068 Ecosistema Aledaño correlación -0,8431 -0,1116 0,1747 -0,2385 0,2458 % Sombra correlación 0,4136 0,7427 -0,7214 0,6445 0,5228 -0,0041 F1 correlación -0,3861 -0,9045 0,8868 -0,9289 -0,369 0,2757 -0,6346 p valor 0,0003 0,0009 0,0001 0,0487 F2 correlación 0,5485 0,0529 -0,1193 0,1415 -0,0978 -0,746 -0,1893 0 p valor 0,1073 0,0132 F3 correlación -0,4990 -0,1080 0,1479 -0,0669 0,2098 0,1087 -0,5344 0,0000 -0,0001 p valor 0,1428 0,1115 Para saber si las correlaciones entre variables son significativas se halló el p-valor de todas las correlaciones. Aquellas con p-valores menores a 0.05 se consideraron significativas, en 26 base a esto se encontró una correlación significativa entre la componente 1, la longitud (O), la altura, y el porcentaje de sombra. La componente 2 se relacionó significativamente con el porcentaje de sombra, mientras la componente 3 no presentó relación significativa. Figura 5 Componentes 1 y 2 vs. variables ambientales El componente 1 se representa una variable integrada de calidad del agua que tiene en cuenta los fosfatos, el contenido de fósforo y la temperatura. En la Figura 5 se observa que las variables longitud, altura, caudal y sombra tienen una relación inversa con este componente. En el caso de la sombra, la relación inversa se explica debido a que la temperatura tiende a disminuir al haber más sombra puesto que la exposición a la radiación solar disminuye. 27 Por otro lado, un mayor caudal implica un mayor arrastre de sedimentos y de contaminantes que pueden afectar la calidad del agua, lo que se muestra como una dimensión en el componente 1. El caudal también aumenta con el aumento de altura, por lo que se observa la misma relación inversa con el componente 1. La variable de longitud hace referencia a la ubicación de la muestra problema, donde una mayor longitud causa un efecto negativo en el componente 1, lo que indica una disminución de la calidad del agua. El componente 2 tiene en cuenta la DBO, los coliformes totales, el nitrógeno amoniacal y la alcalinidad del agua. Un aumento en este componente necesariamente causa un efecto negativo en el ecosistema aledaño pues un alto contenido de coliformes totales sugiere una posible contaminación por materia fecal y un alto contenido de nitrógeno amoniacal es sinónimo de contaminación por exceso de nutrientes 5.2.3. Calidad del agua en puntos del río Los parámetros de calidad son analizados bajo los criterios de las normativas europea, estadounidense y colombiana. Los parámetros que no se encontraban regulados o que no eran comparables con los datos obtenidos no fueron considerados para el análisis de calidad. Por otro lado, se encontró que las normativas a trabajar tenían los valores de coliformes totales en unidades de NMP (número más probable), mientras que las muestras tomadas fueron analizadas en UFC. Por tanto, se tomaron los valores obtenidos y se estimó la equivalencia a NMP acorde al estudio realizado por Kyung Hwa Cho et al. Para condiciones de Primavera (Cho, y otros, 2010) , ya que estas eran las condiciones que más se asemejan a las condiciones en el páramo de Guacheneque. Los valores en NMP se presentan en la Tabla 7, con estos valores se analizaron los parámetros de E-coli y coliformes. 28 Tabla 7 Valores de E-coli y Coliformes en NMP E-coli Coliformes Totales E-coli Coliformes Totales UFC/100 mL UFC/100 mL NMP /100ml NMP /100ml 85 330 69,30 237,60 30 4X102 25,30 288 2 210 2,87 151,20 17 1X102 14,90 72 13 1740 11,70 1253 34 262X103 28,50 2E+05 32 3X102 26,90 216 40 2120 33,30 1526 150 1890 121 1361 70 1250 57,30 900 5.2.4. Normativas 5.2.4.1. Normativa Europea La normativa europea seleccionada (Council of the european communities, 1975)clasifica la calidad del agua de fuentes previstas para la captación de agua potable. Las categorías que utiliza se establecen acorde al tratamiento que se le deba ser aplicado al agua para servir como fuente de agua potable. La Categoría A1 corresponde a aquellas aguas que presentan una buena calidad y por consiguiente solo requieren un tratamiento físico simple y desinfección. La Categoría A2 corresponde a aguas de buena calidad pero que requieren de un tratamiento físico normal (o estándar), tratamiento químico y desinfección. Por último, la Categoría A3 corresponde a agua contaminada que aún puede ser destinada para consumo humano después de un tratamiento físico y químico intensivo, con tratamiento extendido y desinfección (Council of the european communities, 1975). Los parámetros a los que no aplica la normativa no se presentan en la tabla. 29 Tabla 8 Calidad según normativa europea por parámetro por sitio no. Muestra T Condu ctividad pH OD CT DBO DQO Fos fatos PT NA SST Sitio 1 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 3 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 4 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 5 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 6 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 7 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 8 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 9 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Sitio 10 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A2 A1 5.2.4.2. Normativa Estadounidense La normativa de la EPA considera rangos de valores admisibles para parámetros acorde al tipo de uso al que esté destinado el cuerpo de agua, dependiendo el tipo de parámetros tiene mas posibles usos que otros, además usa una clasificación A1, A2 y A3 similar a la de la normativa europea. Los usos recurrentes en los parámetros analizados fueron agua superficial para captación y agua de baño “Bathing Water Regulations” (USEPA, 2001). La muestra el análisis respecto a estas 2 categorías y los resultados de la clasificación fueron los mismos dada la calidad de agua en cada sitio . Los parámetros a los que no aplica la normativa no se presentan en la tabla. Tabla 9 Calidad según normativa estadounidense por parámetro por sitio no. Muestra T Condu ctividad pH OD E- coli CT DBO DQO Fos fatos NA Sitio 1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 2 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 3 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 4 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 5 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 6 A1 A1 A1 A1 A3 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 7 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 8 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1A1 Sitio 9 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1 A1 A1 A1 Sitio 10 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 A1 30 5.2.4.3. Normativa Colombiana RAS El Reglamento para Saneamiento de agua potable RAS, categoriza las fuentes de agua para captación y posterior consumo acorde 4 categorías fuente aceptable (A), fuente regular (R), fuente deficiente (D) y fuente muy deficiente (MD) (Ministerio de Vivienda Ciudad y Territorio, 2002). Estas categorías se dan acorde al límite en concentraciones de parámetros de calidad del agua y acorde al nivel de tratamiento que deba realizarse (Ministerio de Vivienda Ciudad y Territorio, 2002). La categorización por sitio se presenta a continuación. Tabla 10 Calidad según normativa colombiana RAS por parámetro por sitio no. Muestra T Condu ctividad pH OD CT DBO DQO Fos fatos NA Sitio 1 A A A A A A1 A1 A1 A1 Sitio 2 A A A A A A1 A1 A1 A1 Sitio 3 A A A A A A1 A1 A1 A1 Sitio 4 A A A A A A1 A1 A1 A1 Sitio 5 A A A A R A1 A1 A1 A1 Sitio 6 A A A A MD A1 A1 A1 A1 Sitio 7 A A A A A A1 A1 A1 A1 Sitio 8 A A A A R A1 A1 A1 A1 Sitio 9 A A A A D A1 A1 A1 A1 Sitio 10 A A A A D A1 A1 A1 Decreto 1594 de 1984 El decreto maneja 6 categorías de uso posible, cada una con limites restrictivos a ciertos parámetros. Las categorías son: Fuente para potabilización, Consumo humano que sólo requiere desinfección, Uso Agrícola, Uso pecuario, Preservación de flora y fauna y Uso Industrial que no presenta restricciones (IDEAM, 1984). La siguiente tabla muestra si cada sitio cumple con los parámetros de la normativa con la letra C y si no cumple con NC. 31 Tabla 11 Decreto 1594 para cada sitio Potabilización Consumo humano que sólo requiere desinfección Uso Agrícola Uso pecuario Preservación de flora y fauna Uso Industrial Sitio 1 C C C C C C Sitio 2 C C C C C C Sitio 3 C C C C C C Sitio 4 C C C C C C Sitio 5 C C C C C C Sitio 6 C NC NC NC C C Sitio 7 C C C C C C Sitio 8 C NC NC NC NC C Sitio 9 C NC NC NC NC C Sitio 10 C C C C NC C 5.2.5. Categorización Teniendo en cuenta la calidad acorde a las normativas, se generalizó una calidad para cada sitio, tomando como índice de calidad del sitio el parámetro con menor calidad reportada (en el sitio). Los resultados se resumen en el cuadro de categorías de la Tabla 12. Tabla 12 Cuadro de categorización de calidad acorde a normativas Europea USEPA RAS D.1594 (P) (I) D.1594 (SD),(AGR) (PEC) D.1594 (PFF) Sitio 1 A2 A1 Aceptable Cumple Cumple Cumple Sitio 2 A2 A1 Aceptable Cumple Cumple Cumple Sitio 3 A2 A1 Aceptable Cumple Cumple Cumple Sitio 4 A2 A1 Aceptable Cumple Cumple Cumple Sitio 5 A2 A2 Regular Cumple Cumple Cumple Sitio 6 N/A N/A Muy Deficiente Cumple No Cumple Cumple Sitio 7 A2 A1 Aceptable Cumple Cumple Cumple Sitio 8 A2 A2 Regular Cumple No Cumple No Cumple Sitio 9 A2 A2 Deficiente Cumple No Cumple No Cumple Sitio 10 A2 A2 Deficiente Cumple Cumple No Cumple En la tabla anterior se puede ver la categorización de los sitios por calidad del agua dependiendo las diferentes normativas. El factor que más influye la categorización de los 32 sitios es la presencia de coliformes totales y E-coli, ya que las normativas son muy estrictas referente a este tema. 5.2.6. Uso del agua por sitio: Calidad y uso correspondiente Para los 4 primeros sitios el agua es apta como fuente de agua potable, para el Sitio 5 la calidad excede un poco los estándares de fuente de agua potable, no obstante, como agua de riego tiene una buena calidad. Para el sitio 6 se encuentra un problema y es que excede por mucho los parámetros microbiológicos en las 4 normativas analizadas dejándola apta sólo para usos de preservación de flora y fauna o usos industriales. El sitio 7 cumple con los requerimientos de las normativas para fuente de provisión de agua potable. Los últimos 3 sitios pueden ser usados como una fuente de agua potable con tratamiento, o para uso industrial. 5.2.7. Uso óptimo Teniendo en cuenta las categorías establecidas se establece que el mejor uso posible del agua acorde a su calidad es el establecido en la Tabla 13. Se escogieron estos usos teniendo en cuenta las normativas contempladas anteriormente, además teniendo en cuenta el mejor uso que se les puede dar teniendo en cuenta la preservación del ecosistema. Por ejemplo, para el sitio 6 se prefirió el uso para preservación sobre el uso industrial pues se considera que un uso industrial a la mitad del tramo analizado podría afectar de manera negativa el tramo aguas abajo por lo que se determina ésta. 5.3. Valoración económica 5.3.1. Valoración potencial por sitio Acorde al uso óptimo escogido se presenta el valor que tiene el agua por metro cúbico teniendo en cuenta la tarifa del acueducto para municipios en Cundinamarca (Acueducto de 33 Bogotá, 2019). Los costos por metro cúbico se analizaron respecto al caudal disponible en cada punto y teniendo en cuenta el caudal disponible para uso sin afectar el cuerpo hídrico es decir el caudal útil, el cual se establece por el ANLA como el 40% del caudal medio mensual (ANLA,2013), dado que se asume que las condiciones del rio son constantes, se toma el valor registrado del caudal como caudal medio. Tabla 13 Uso y costo USO Costo (COP/m3) Costo por caudal (COP)/s Costo por caudal útil (COP)/s Sitio 1 Fuente Agua potable $2.560,74 $53,047 $21,219 Sitio 2 Fuente Agua potable $2.560,74 $53,776 $21,510 Sitio 3 Fuente Agua potable $2.560,74 $53,047 $21,219 Sitio 4 Fuente Agua potable $2.560,74 $103,947 $41,579 Sitio 5 Fuente Agua riego $2.400,69 $123,416 $49,367 Sitio 6 Agua para preservación de flora y fauna $1.200,40 $78,026 $31,210 Sitio 7 Fuente Agua riego $2.400.69 $158,446 $63,378 Sitio 8 Fuente Agua potable $2.560,74 $220,690 $88,276 Sitio 9 Fuente Agua potable $2.560,74 $263,685 $105,474 Sitio 10 Fuente Agua potable $2.560,74 $268,314 $107,326 5.3.2. Valoración económica potencial a 10 años Para poder proyectar un valor a futuro se utilizó el registro del IPC colombiano de los últimos 10 años y se promedió para obtener un valor base de aumento a cada año de servicio el cual fue del 4.028%, el valor para el año cero es el equivalente a un año del costo por caudal útil de la Tabla 14, los valores se presentan en COP. Al aplicarse el aumento del IPC a cada valor por año se analizó el valor equivalente en Valor Presente Neto (VPN) por sitio, teniendo en cuenta la tasa de descuento actual que se maneja en Colombia que es del 9%. (Departamento Nacional de Planeación, 2018) La Tabla 14 en su última columna muestra los VPN que se tendrían teniendo en cuenta el uso por sitio en 10 años. Dado que este VPN se calculó teniendo en cuenta el caudal, cabe resaltar que cada valor que se presenta corresponde a una opción de uso mutuamente excluyente a las otras. 34 Tabla 14 Valor económico en COP para 10 años y VPN Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10 VPN Sitio 1 669’156.19 6,26 696’111.02 4,49 724’151.64 2,21 753’321.78 7,00 783’666.95 8,26 815’234.48 8,19 848’073.61 5,61 882’235.56 2,80 917’773.61 5,34 954’743.20 5,24 993’201.99 7,45 $5.405’535.3 18,54 Sitio 2 678’346.17 1,78 705’671.18 8,93 734’096.90 7,46 763’667.66 5,61 794’429.58 7,67 826’430.65 5,88 859’720.78 5,30 894’351.90 1,66 930’378.02 2,36 967’855.34 0,69 1.006’842.3 13,55 $5.479’773.1 98,29 Sitio 3 669’156.19 6,26 696’111.02 4,49 724’151.64 2,21 753’321.78 7,00 783’666.95 8,26 815’234.48 8,19 848’073.61 5,61 882’235.56 2,80 917’773.61 5,34 954’743.20 5,24 993’201.99 7,45 $5.405’535.3 18,54 Sitio 4 1.311’231.0 36,72 1.364’049.8 06,93 1.418’996.2 13,25 1.476’155.9 60,71 1.535’618.2 06,731.597’475.7 00,13 1.661’824.9 25,83 1.728’766.2 55,34 1.798’404.1 03,32 1.870’847.0 90,43 1.946’208.2 12,77 $10.592’303. 739,21 Sitio 5 1.556’824.7 44,87 1.619’536.4 76,18 1.684’774.3 50,06 1.752’640.1 24,10 1.823’239.6 54,92 1.896’683.0 63,20 1.973’084.9 05,50 2.052’564.3 52,92 2.135’245.3 76,99 2.221’256.9 43,04 2.310’733.2 11,36 $12.576’243. 319,90 Sitio 6 984’251.17 4,40 1.023’898.6 01,25 1.065’143.0 98,54 1.108’048.9 99,18 1.152’683.2 27,50 1.199’115.4 03,69 1.247’417.9 52,36 1.297’666.2 15,51 1.349’938.5 70,07 1.404’316.5 50,11 1.460’884.9 74,05 $7.950’915.6 68,54 Sitio 7 1.998’695.4 19,78 2.079’206.5 05,28 2.162’960.7 23,68 2.250’088.7 14,29 2.340’726.3 78,77 2.435’015.0 93,18 2.533’101.9 28,43 2.635’139.8 79,75 2.741’288.1 05,26 2.851’712.1 74,31 2.966’584.3 25,62 $16.145’735. 095,94 Sitio 8 2.783’868.0 84,57 2.896’007.3 52,60 3.012’663.7 94,23 3.134’019.3 69,43 3.260’263.3 67,85 3.391’592.7 04,05 3.528’212.2 24,71 3.670’335.0 28,05 3.818’182.7 96,32 3.971’986.1 41,50 4.131’984.9 65,07 $22.488’467. 322,64 Sitio 9 3.326’230.0 75,56 3.460’216.6 70,69 3.599’600.4 89,49 3.744’598.9 41,93 3.895’438.1 95,68 4.052’353.5 28,81 4.215’589.6 96,87 4.385’401.3 14,57 4.562’053.2 52,97 4.745’821.0 52,65 4.936’991.3 53,41 $26.869’741. 700,86 Sitio 10 3.384’620.3 37,40 3.520’958.9 98,45 3.662’789.6 28,65 3.810’333.4 54,51 3.963’820.6 13,93 4.123’490.5 15,21 4.289’592.2 10,42 4.462’384.7 83,91 4.642’137.7 56,43 4.829’131.5 05,51 5.023’657.7 02,80 $27.341’426. 225,98 35 Valoración económica del SE actual Actualmente las personas que viven en cercanía a la ribera del río Bogotá, pertenecen a la vereda Chigiala. En esta, El municipio de Villapinzón registra 350 usuarios, los cuales, al asumir familias de 4 personas, representan 1400 usuarios del servicio de agua potable proveniente de una de las plantas de potabilización del área rural. Es posible que haya aprovechamiento de agua del río Bogotá para riego y ganadería, mas, se presume que no hay consumo humano (Umaña, 2019). Acorde a esto se podría estimar que el valor actual del servicio ecosistémico haciendo una aproximación donde por cada familia hay 3 cabezas de ganado o de produccion láctea las cuales consumen 100L/día de agua cada una, lo cual es relativamente equivalente a regar un cultivo de 1 hectárea de avena (Duarte, 2013) (INIFAP, 2008) que es el tipo de cultivo predominante en las zonas aledañas al río (según lo visto en campo). En ese orden de ideas, se puede valorar el servicio actual con la tarifa actual por metro cubico de agua de riego $2.400,69 COP/m3 (Acueducto de Bogotá, 2019). Esto equivale a un valor de $720,21 COP/día*usuario. Siendo entonces la valoración final del servicio $252.072,45 COP/día o $92’006.444,30 COP/año. 36 6. Discusión Los valores de los parámetros de calidad del agua hallados en los tramos seleccionados del rio fueron bajos en algunos casos como lo son la alcalinidad con valor mínimo de 0,6 y máximo de 19,3mg/LCaCO3, la DBO con valor máximo de 2,20 mg/L-O2, Nitrógeno Amoniacal con 0,15 mg/L-N máximo, Nitrógeno total de kjedahl por debajo del límite de detección, SST con valor máximo de 15 mg/L-SS y SSV con valor máximo de 8,80 mg/L- SSV. Al comparar estos valores con otros estudios de Ríos de montaña en diferentes zonas (Cabello & Castro, 2012) (Liniger & Weingartner, 2000) (Jaramillo-Villanueva, Galindo-de- Jesus, Bustamante, & Cervantes, 2013) se encontró que los valores obtenidos son bajos en comparación, indicando la buena calidad del río. Ahora, bien si se habla de la carga de patógenos (E-coli, coliformes totales) tuvieron valores máximos muy altos para tratarse de una zona de alta montaña sin supuesta interacción humana alta. Hablando con la comunidad, se encontró que cerca al sitio 6 hay un punto turístico lo cual puede explicar los altos niveles de coliformes en el sitio, asumiendo una contaminación proveniente de las personas que interactúan directamente con el agua. Otra posibilidad es que en el sitio muestreado hubiera presencia de algún cadáver de animal que pudo subir el valor de los coliformes (valor que fue asimilado por el río pues el sitio 7 tiene valor bajo nuevamente) y dado que se tomó una muestra puntual pudo ser fenómeno de un solo día, por tanto e recomienda no considerar este punto para asumir condiciones constantes ergo es necesario la toma de muestras para determinar si es producto de la actividad turística antes del sitio, o si es debido un fenómeno puntual del día muestreado, o si es producto de contaminación por pate de fugas en las tuberías de abastecimiento. Al determinar las relaciones entre las componentes ambientales y los parámetros de calidad del agua se encontró que la latitud, el caudal y la sombra tenían una relación inversa con la calidad lo cual se entiende a medida que se bajaba en el tramo del rio. Bajo esta misma concepción reine sentido que a medida que se disminuye la altura también se disminuya la calidad. El porcentaje de sombra tiene una relación tal vez menos clara pero no menos importante. La luz afecta procesos en el agua como lo son los procesos fotosintéticos de las plantas y el fitoplancton quienes a su vez afectan en cierta medida el valor del oxígeno 37 disuelto y la captura de nutrientes por parte de las plantas. También afecta la temperatura del agua que a su vez afecta la gran mayoría de procesos químicos del agua y el pH (Camacho, 2019). La relación que tiene el ecosistema con la componente 2 es clara al ver que a medida que se baja la calidad se va cambiando el tipo de ecosistema aledaño. Eso permite ver la relación que hay entre uso del suelo y calidad, pues los últimos tres puntos que están en las zonas de cultivos y manejo pecuario, son las que reportan una menor calidad de agua y tiene sentido dado el impacto antrópico que se genera con el uso de pesticidas, fertilizantes, e incluso heces de ganado. Cabe resaltar que aunque haya un impacto este no es muy grave ya que no se sube las concentraciones de nutrientes a niveles eutróficos (Camacho, 2019). Al analizar la calidad del agua acorde a las diferentes normativas, fue evidente que el parámetro que más influía eran los coliformes y la E-coli. En general los parámetros vistos desde las regulaciones más estrictas a las no tan estrictas presentaban concentraciones de cuerpos de agua saludables (USEPA, 2001) (IDEAM, 1984) (Viessman & otros, 2009). No obstante, la alta presencia de E-coli y coliformes es un factor importante para poner en consideración en términos de calidad ya que para todas las normativas, este era el factor determinante de calidad que disminuyó el nivel. Como se explicó antes, es preciso hacer una revisión minuciosa sobre los parámetros microbiológicos a fin de determinar una posible fuente y esto requiere un análisis de campo y toma de muestras en distintas ocasiones; pues para este tipo de zonas se esperaría tener niveles de patógenos bajos pues se espera que sean cuerpos de agua no contaminados (Galvin, s.f.). Entrado en el aspecto de la valoración es posible afirmar que los valores obtenidos a nivel potencial son valores realistas, que si bien pueden parecer un poco altos, son consecuentes al esquema tarifario (Acueducto de Bogotá, 2019) teniendo en cuenta que se está considerando el uso de mejor calidad admisible ergo aquel que tendrá un valor mayor es consecuente el valer que se esté tratando de un margen de millones. La valoración realizada se encuentra ligada a la disponibilidad de agua (su caudal), por eso al ver el valor presente neto, notamos que el valor es más alto para los últimos sitios que tienen amor disponibilidadde agua mientras los altos se encuentran con una disponibilidad menor, o que lleva a un valor menor. El menor valor es de $5.405’535.318,54 COP, y el mayor $27.341’426.225,9. Comparando 38 con otros estudios realizados de valoración de agua (Jaramillo-Villanueva, Galindo-de-Jesus, Bustamante, & Cervantes, 2013) se encontraron valores similares. Cabe resaltar que para este caso de estudio, el valor asignado a cada sitio, se le asigna (valga la redundancia) como el valor máximo disponible de forma mutuamente excluyente, esto implica que se realiza teniendo en cuenta todo el caudal útil disponible en cada caso sin contar el caudal que se retire en caso de escoger una alternativa u otra. Lo anterior para el caso de valoración potencial, para el caso de valoración del servicio actual, se encuentra que el valor calculado es cercano al valor actual que paga la población por el servicio actual que reciben de otra fuente de agua. Actualmente a los pobladores de la zona rural de Villapinzón pagan alrededor de $700 pesos por metro cubico (Umaña, 2019) y la valoración propuesta estima un valor de $720 pesos por metro cúbico lo cual muestra que el acercamiento que se hizo es un acercamiento racional y coherente con el valor que se está manejando actualmente. Las limitaciones del estudio se deben a que se analizó el río en época húmeda y se asumió que las condiciones del río eran constantes a lo largo del tiempo, lo cual da un margen de error, ya que algunos parámetros (como lo son los coliformes) tienden a tener sus condiciones críticas en época húmeda puesto que la escorrentía arrastra sedimentos y materia orgánica, que puede contener coliformes, de la ribera directamente al rio. Mientras que para parámetros como fosfatos y nitratos la concentración puede disminuirse por dilución dada la alta cantidad de lluvia que entra al rio. Por otra parte, en la aproximación al futuro no se consideran las afectaciones en calidad y cantidad de agua por cambio climático las cuales pueden afectar la calidad del agua por eventos extremos relacionados a éste (eventos de sequía o inundaciones). Además, se asume un IPC constante lo que hace que haya una pequeña imprecisión respecto al valor proyectado a futuro de forma anual y el correspondiente VPN ya que el IPC puede aumentar o disminuir levemente teniendo en cuenta diversos factores socioeconómicos del país. No obstante, las limitaciones de este estudio abren campo a futuras investigaciones que pueden complementar lo aquí estudiado. 39 7. Conclusiones Se encontró que la calidad del agua en el Páramo de Guacheneque en el Río Bogotá se encuentra relacionado con la altura, longitud, caudal, % de sombra, y el ecosistema circundante al rio. Se analizaron los parámetros acordes a distintas normativas a fin de analizar su calidad y se encontró que 7 de los 10 puntos seleccionados en el rio son puntos aptos para captación de agua potable, 2 puntos aptos para uso de agua para propósitos agrícolas y un punto que no puede ser utilizado para fines de consumo dada su alta carga microbiológica, por consiguiente, se consideró su uso para preservación de flora y fauna. Acorde a lo encontrado se valoró el servicio ecosistémico de provisión de agua dado el costo de mercado del m3 de agua. Acorde al (ANLA 2013) un proyecto que utilice agua de una fuente hídrica no podrá captar más del 40% del caudal medio de dicha fuente a fin de proteger la fuente hídrica, acorde a ello el sitio que presentó un mayor valor fue aquel con mayor caudal. Además, se proyectó el valor a 10 años y se calculó el VPN para obtener un valor de $27.341’426.225,98 COP en el punto de mayor caudal como fuente de agua potable, $7.950’915.668,54 COP en el punto de mayor caudal como fuente de agua de riego y $16.145’735.095,94 COP en el punto de preservación de flora y fauna. Este estudio abre las puertas a una mayor profundización donde se haga un estudio con énfasis en el mercado del agua, de forma tal que en un futuro se pueda determinar con mayor certidumbre los costos, según la variación del precio de venta en el tiempo, en el cual se complemente con un estudio estadístico y probabilístico del mercado. Por otro lado, se podría profundizar en costos y beneficios de los diferentes posibles usos del agua y así generar alternativas adecuadas para el caso de las personas que actualmente usan el servicio. De igual forma se podría estudiar con una industria especifica que pueda aportar costos y beneficios provenientes del servicio ecosistémico y permita calcular la calidad del agua que retorna al sistema hídrico y su eventual costo de tratamiento para retornar el rio a la calidad inicial. Igualmente, es posible profundizar en las cadenas de uso de agua, es decir los usos que se presentan aguas abajo, y optimizar el manejo del agua en aras de la preservación de la fuente hídrica y sus ecosistemas dependientes. 40 Finalmente se puede decir que el agua como fuente de vida que es debe ser protegida y de esta forma proteger los ambientes que la generan. Dadas las altas tasas de contaminación en todos los cuerpos de agua superficial, cada día es más difícil encontrar fuentes limpias y ecosistemas sanos que provean tan preciado bien, por lo que se vuelve más que una necesidad, una obligación proteger las fuentes y sus ecosistemas, aprender de ellos para así protegerlos y comunicar los aprendizajes para promover la conciencia social y comunitaria e incentivar la protección desde la conciencia personal. 41 8. Bibliografía Acueducto de Bogotá. (2019). Estructura tarifaria para los suscriptores atendidos en Tocancipa por la empresa de acueducto. Bogotá D.C.: Informes tarifarios Acueducto de Bogotá. American Public Health Association . (2005). Standard Methods for the examination of water & wastewater. Washington DC: Centennial Edition. Andrade, G. I., & Castro, L. G. (2012). Degradación, pérdida y transformación de la biodiversidad continental en Colombia Invitación a una interpretación socioecológica. 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Geneva: Office of publications WHO. 45 9. Anexos 1. El anexo presenta los valores resultantes del ACP y usados para las correlaciones. Anexo 1 Variables ambientales y componentes de calidad Muestra Sitio. Muestra N O Altura msnm Caudal Ecosis tema rivera Ecosis tema aledaño % Sombra Compo nente 1 Compo nente 2 Compo nente 3 Sitio 1 5,2208528 73,535958 3200 0,021 3 3 0% 1,582 0,845 1,391 Sitio 2 5,2207111 73,537181 3150 0,021 3 4 15% 4,038 0,513 -1,965 Sitio 3 5,2188111 73,539889 3100 0,021 6 4 25% 3,265 1,393 -0,128 Sitio 4 5,2107639 73,549533 3050 0,041 7 7 35% 0,555 -1,382 0,125 Sitio 5 5,2130667 73,554633 3000 0,051 7 7 40% 1,207 -1,122 1,749 Sitio 6 5,2135222 73,556383 2950 0,065 5 7 40% -2,007 -4,251 0,362 Sitio 7 5,2143417 73,558286 2920 0,066 5 7 40% 0,828 -0,507 -1,002 Sitio 8 5,2163528 73,56505 2850 0,086 5,5 6 30% -1,637 1,154 0,432 Sitio 9 5,2217 73,567383 2800 0,103 6 1 25% -3,356 2,654 1,720 Sitio 10 5,2325528 73,574081 2750 0,105 6 2 90% -4,473 0,704 -2,684 46 2. El anexo presenta algunos sitios de tomas de muestras Anexo 2 Sitios de toma de muestras 47 Anexo 3 Sitios de toma de muestras
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