caracterización de la concentración de metales en agua

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Caracterización de la concentración de metales en agua, sedimentos y suelos a lo largo del río Quito (Chocó), zona de explotación de oro aluvial. Tesis Presentada Para Obtener El Título De Geocientífica Universidad de Los Andes, Bogotá D.C. Laura Vanesa Rodríguez Arcila 2019 Firmas: ________________________________ ________________________________ Firma - Asesor del Proyecto de Grado Firma del Co-asesor del Proyecto de Grado ________________________________ Firma del estudiante

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Page 1: Caracterización de la concentración de metales en agua

Caracterización de la concentración de metales en agua, sedimentos y suelos a lo largo

del río Quito (Chocó), zona de explotación de oro aluvial.

Tesis Presentada Para Obtener El Título De

Geocientífica

Universidad de Los Andes, Bogotá D.C.

Laura Vanesa Rodríguez Arcila

2019

Firmas:

________________________________ ________________________________

Firma - Asesor del Proyecto de Grado Firma del Co-asesor del Proyecto de Grado

________________________________

Firma del estudiante

Page 2: Caracterización de la concentración de metales en agua

ii

Tabla de contenido

RESUMEN ......................................................................................................................... 1

1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 2

2. MÉTODOS .................................................................................................................. 7

3. RESULTADOS ......................................................................................................... 17

4. DISCUSIÓN .............................................................................................................. 31

5. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 36

6. AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. 38

7. REFERENCIAS ........................................................................................................ 39

APÉNDICE 1 .................................................................................................................... 44

APÉNDICE 2 .................................................................................................................... 45

APÉNDICE 3 .................................................................................................................... 49

Page 3: Caracterización de la concentración de metales en agua

1

RESUMEN

El río Quito es uno de los principales afluentes del río Atrato y es la principal vía de

comunicación entre Quibdó (capital del Chocó) y los corregimientos del municipio de Río

Quito. La minería ha generado cambios en el paisaje de este municipio incluyendo

deforestación, aumento en la sedimentación del río y acumulación de residuos de minería

con alto contenido de metales y semimetales. El objetivo de este estudio es evaluar la calidad

del agua, caracterizar la distribución espacial y el origen de metales y semimetales en

diferentes matrices ambientales, a lo largo del río Quito. Para ello, se evalúa la conductividad,

el pH y el porcentaje de saturación de oxígeno en aguas superficiales, así como la

concentración de metales (por medio de ICP-AES y XRF) en muestras de agua, sedimentos

y suelos en la cuenca del río. Se obtiene que los parámetros fisicoquímicos no son aptos para

el mantenimiento de peces para algunos puntos del río. Las concentraciones de metales en

agua son elevadas en puntos específicos inmediatamente posteriores a zonas de explotación

minera por lo que se puede establecer una correlación entre la contaminación y estas

actividades. Tanto en las matrices de suelos como en las de sedimentos se observa correlación

en la distribución de cinc, níquel y cobre. Los suelos muestran que el cromo, el níquel y el

cinc aumentan con la profundidad, mientras que el plomo, el cobre y el cadmio abundan en

horizontes superficiales. A pesar de que no se observan alteraciones graves en cuanto a los

metales en el agua, la actividad minera si ha generado repercusiones frente a la disminución

de la cobertura arbórea de las zonas de explotación, cambios en el cauce del río, y en la

calidad del agua. En vista de nuestros resultados, se considera conveniente una disminución

de la actividad minera. Es importante hacer más estudios en la zona que examinen con mayor

detalle la geoquímica y los sitios de acumulación de metales y semimetales de importancia

en salud pública como el mercurio y el arsénico, así como estudios que permitan identificar

la procedencia de los metales que se presentan en aguas, sedimentos, suelos y organismos

que habitan el ecosistema.

Page 4: Caracterización de la concentración de metales en agua

2

1. INTRODUCCIÓN

Desde tiempos coloniales, la minería de oro ha sido uno de los principales motores del

desarrollo económico y la generación de riqueza en Colombia posicionando al país como el

de mayor productor de las colonias españolas del Nuevo Mundo (Bell, 2012; Betancur-

Corredor, et al., 2018). Actualmente, Antioquia, Chocó, Valle del Cauca y Amazonía son los

departamentos donde se hace la mayor extracción de oro que proviene en un 18% de filones

y en un 82% de oro aluvial (Lozano & Pulido, 1986).

El Chocó es el segundo departamento del país donde más se practica la minería de oro, la

cual se hace en la parte alta y media de la cuenca del río Atrato y es de carácter aluvial

(Wokittel, 1961). El río Quito es uno de los principales afluentes del río Atrato en la parte

alta de la cuenca y gran parte de su área se encuentra en el municipio de Río Quito, localizado

al suroeste de Quibdó, en donde se mantienen las prácticas mineras características y

tradicionales del departamento del Chocó. El cuerpo de agua es de gran importancia para las

poblaciones de la región puesto que es la principal vía de comunicación entre Quibdó (capital

del Chocó) y los corregimientos de Paimado, Villa Conto, San Isidro y La Soledad.

Sobre el cauce del río Quito se practica la minería de oro y de depósitos de gravas aluviales

de pequeña, mediana y gran escala (UNODC, 2016). En la minería de pequeña escala o

artesanal se practica el mazamorreo y el barequeo; en la de mediana escala se hace uso de

motores de 8’’ y 16’’ para lavar las gravas y extraer el oro (Fig. 1); y en la minería de gran

escala se usan elevadoras hidráulicas, retroexcavadoras y dragas de sucesión (Fig. 2). El

proceso que se debe realizar para llevar a cabo la explotación del oro en los “minas” o

terrenos de Río Quito (Fig. 2). De acuerdo con la sentencia T622 de 2016 (Corte

constitucional, 2016) el río Quito ha sido uno de los afluentes más afectados por este tipo de

explotación minera (Lozano, & Pulido, 1986; IIAP, 2014; UNODC, 2016).

Page 5: Caracterización de la concentración de metales en agua

3

Figura 1. Diagrama de flujo que ilustra el proceso de extracción de oro aluvial a mediana escala.

Figura 2. Foto de una draga empleada en la minería de oro a gran escala en el río Quito. Esta draga se encontraba fuera de

funcionamiento.

En la minería de oro se suele hacer una amalgama o aleación entre el oro y el mercurio (Fig.

1). A escala global, el proceso de amalgamación descarga 1000 toneladas anuales de

mercurio residual al medio ambiente, de los cuales el 40% va a la atmosfera y el 60% se

Page 6: Caracterización de la concentración de metales en agua

4

retiene en matrices como suelos y agua (Guiza & Arisrtizábal, 2013). Se estima que en el

2011 el mercurio liberado al medio ambiente en el Chocó fue de 195.406 Kg (Batista, 2013).

El mercurio elemental (Hg0) es un metal que se volatiliza con facilidad y durante el proceso

de quema de la amalgama. Una vez en la atmósfera, parte de este elemento se oxida y se

convierte en mercurio divalente (Hg2), especie que se deposita en los suelos y en el agua

(adsorbido a partículas de tamaño fino) donde se reduce por la acción de bacterias sulfato

reductoras que generan metilmercurio (MeHg). Una vez en el agua, el MeHg ingresa a la

cadena trófica al ser absorbido por el fitoplancton, el cual es consumido y acumulado por

otras especies de peces (biomagnificación) y enriquecido en el cuerpo de los predadores

(bioacumulación) (Fig 3.; Selin, 2009). Los humanos pueden acumular mercurio en sus

cuerpos por inhalación, consumo de peces contaminados, y/o por el contacto prolongado con

el metal. Este es un tema importante en salud pública dado que puede causar daños en el

sistema nervioso, el aparato digestivo, el sistema inmune, el sistema renal y los pulmones.

Algunas de las afectaciones al sistema nervioso incluyen retraso mental, convulsiones,

deficiencias visuales y auditivas, trastorno del lenguaje y pérdida de la memoria (OMS,

2013).

Figura 3. Diagrama que ilustra la contaminación por residuos de minería y emisiones de mercurio. Abreviatura: Hg (0),

mercurio elemental; Hg (2), mercurio divalente; MeHg, metilmercurio.

Page 7: Caracterización de la concentración de metales en agua

5

En el río Quito se hacen evidentes los impactos de la minería aluvial en el paisaje incluyendo

deforestación, aumento en la sedimentación de los ríos, emisión y contaminación por metales

tóxicos como el mercurio, y generación de residuos y escombros con contenidos elevados de

metales y semimetales (Kahhat, et al., 2019) (Fig. 4).

Figura 4. Alteraciones al ecosistema a causa de la explotación minera sobre el cauce del río Quito. A. Cauce del río sin

alteración por actividad minera. B, C. Deforestación y alteración del cauce del río Quito como producto de la minería.

(modificado de Palacio-Torres, et al., 2018).

En primer lugar, las actividades mineras han generado deforestación lo cual afecta el hábitat

de los organismos que allí habitan y aumenta la probabilidad de crecida de los ríos e

inundación de los terrenos (Tierra Digna, 2016). En segundo lugar, las tasas de sedimentación

del río son alteradas por la actividad minera lo cual se evidencia en los bajos índices de

diversidad de ictiofauna presente en la cuenca (Palacios-Torres, et al., 2018; IIAP, 2014;Mol,

& Ouboter, 2004) y cambios en el cauce del río Quito que dificultad su navegabilidad y

alteran la hidrodinámica del mismo como se señala en la sentencia T622 de 2016

(Bustamante, et al., 2016; Corte constitucional, 2016).

En tercer lugar, la contaminación por el uso de mercurio en río Quito ya se ha hecho evidente

tras el hallazgo de concentraciones elevadas en muestras de sedimentos, músculo de peces y

cabello de personas. Palacios, Caballero & Oliveros (2018) reportan muestras de sedimentos

con valores mayores a 0.10 g/g de T-Hg (superior al valor de referencia en la corteza de

0.085 g/g) encontradas cerca de la desembocadura del río Quito y en Quibdó. Trabajos

realizados en el río Quito por la IIAP (2014) y Palacios, Caballero & Oliveros (2018)

sugieren que especies como Pseudopimelodus schultzi, Ageneiosus pardalis, Stemopygus

aequilabiatus, Rhamdia quelen y Hoplias malabaricus están bioacumulando mercurio en

músculo en cantidades superiores a 0.30 g/g y 0.50 g/g (límite establecido por la World

Health Organization WHO para el consumo humano). Por último, Palacios, Caballero &

Page 8: Caracterización de la concentración de metales en agua

6

Oliveros (2018) demostraron que el 52.8% de los individuos estudiados en las poblaciones

de Quibdó y Paimado, presentaban concentraciones de mercurio en cabello que exceden el

límite de la USEPA de 1 g/g, lo cual sugiere que hay bioacumulación de mercurio en los

habitantes de la zona.

En la minería de yacimientos aluviales se hace remoción y volcamiento de los suelos y de

los sedimentos de los ríos; también se genera acumulaciones de escombros considerados

como residuos de la minería (“tailings”) que contienen metales que se vuelven de carácter

contaminante al quedar expuestos en la superficie y dispersarse en el ecosistema por acción

del agua o del aire (Bustamante, et al., 2016; Fashola, et al., 2016; Hudson-Edwards, et al.,

2011). Algunos metales y semimetales que suelen encontrarse en los ecosistemas asociados

a actividades mineras son As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, Fe y Al (Wei, et al., 2018;

Benvenuti, 1997). Estos metales no se pueden degradar ni destruir por lo cual constituyen

un riego para los ecosistemas a largo plazo y para los organismos que los habitan por su

característica bioacumulativa (Duruibe, et al., 2007). Los metales son transportados a lo largo

del río ya sea disueltos o como parte de los sedimentos suspendidos, y pueden acumularse en

la base del río (Guo, & Yang, 2016) o filtrarse entre el agua subterránea (especialmente en

zonas done hay pozos) (Duruibe, et al., 2007).

Si bien se ha estudiado la contaminación por mercurio a diferentes escalas en el río Quito, no

se ha hecho ningún trabajo que evalúe la distribución de otros metales que están siendo

transportados por el agua y que se depositan en los sedimentos y en los suelos. El objetivo

de este estudio es evaluar la calidad del agua por medio de diferentes parámetros

fisicoquímicos e investigar la distribución espacial de metales y semimetales en agua,

sedimentos y suelos a lo largo del río Quito, así como establecer el origen de los metales

encontrados en el sistema.

Page 9: Caracterización de la concentración de metales en agua

7

2. MÉTODOS

2.1. Zona de Estudio

2.1.1. Geografía e Hidrología del río Quito

El estudio se realizó a lo largo del río Quito (río afluente de la parte alta de la cuenca del río

Atrato) el cual atraviesa todo el municipio de Río Quito al suroeste de Quibdó (Chocó) (Fig.

5). Este es un río meándrico que presenta una extensión de aproximadamente 70 Km

(Córdoba, Zea & Murillo, 2006), un caudal de 200 m3/s en época de verano (IIAP, 2014) y

una inclinación de 15% desde la desembocadura del río Cértegui y San Pablo en el río Quito,

hasta la desembocadura en el río Atrato. A lo largo del río se presenta actividad minera de

pequeña, mediana y gran escala, siendo más intensiva en la cabecera y disminuyendo

progresivamente hacia la desembocadura. Desde el río Cértegui y San Pablo se observa alta

sedimentación, turbidez en el agua, alteraciones drásticas en el cauce principal del río y

acumulación de residuos de minería (“tailings”).

Page 10: Caracterización de la concentración de metales en agua

8

Figura 5. Mapa de la zona de estudio con los puntos de muestreo de agua, sedimentos y suelos. De sur a norte, los

corregimientos son Paimado, Villa Contó y San Isidro. Las coordenadas de los puntos de muestreo se presentan en la tabla

1.

Page 11: Caracterización de la concentración de metales en agua

9

2.1.2. Geología

Al occidente del territorio colombiano se presentan yacimientos primarios (filones) y

secundarios de oro (minas de aluvión o placeres). Los yacimientos primarios se encuentran

en la ladera occidental de la cordillera occidental y están asociados a zonas de contacto con

intrusiones de tonalitas y andesitas que datan de los periodos cretácico y terciario (Wokitel,

1961). Los filones consisten en venas de cuarzo que contienen concentraciones de oro, plata,

pirita, calcopirita, arsenopirita, blenda y galena (Lozano & Pulido, 1986).

Por otro lado, los yacimientos secundarios son producto de la meteorización, transporte y

acumulación de mineralizaciones primarias en estos filones durante el periodo terciario (plio-

pleistoceno) y cuaternario (Fig. 6; Lozano & Pulido, 1986). En el pacífico colombiano la

meteorización la roca madre es alta y el aporte a las llanuras aluviales es abundante dadas las

características topográficas y climáticas de la región que se distingue por las pendientes

pronunciadas de la cordillera occidental y las condiciones de humedad asociadas a la zona

tropical y el chorro del Chocó, con alta pluviosidad y altas temperaturas (Wokitel, 1961). Los

aluviones de la parte alta y media de la cuenca del Atrato están formados por acumulaciones

de arcillas, arenas y gravas que contienen gran cantidad de minerales de importancia

económica como el oro, la plata y el platino (Bell, 2012).

Figura 6. Diagrama que muestra los yacimientos primarios y secundarios de oro en la zona de estudio.

Page 12: Caracterización de la concentración de metales en agua

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Los yacimientos de oro del río Quito provienen de un antiguo abanico aluvial del río San

Juan que contiene sedimentos arrastrados por las crecientes del mismo provenientes de la

ladera occidental de la Cordillera Occidental, de épocas en las que la Serranía del Baudó

tenía menor altura (Wokittel, 1961). Los suelos que se encuentran en el margen del río son

de tipo arcilloso a franco arenosos en los horizontes A y B, mientras que el horizonte C está

compuesto por grabas en una matriz de arcilla poco consolidada. Es en este último de donde

se extrae el oro y el platino que se explota en la minería (Fig. 7).

Figura 7. Foto de un perfil de suelo a la orilla del Rio Quito (N 05°30’28.0’’ W 076°44’53.8’’). Se presentan los horizontes

del suelo.

Las principales formaciones geológicas en la zona son la formación Sierra, la formación

Quibdó, y las terrazas y depósitos aluviales del cuaternario sobre los que corre el río Quito.

La formación Sierra esta formada por areniscas de grano fino con concreciones calcáreas,

lodolitas con restos de moluscos y conglomerados. La formación Quibdó presenta

conglomerados hacia la base y lodolitas y areniscas de grano fino hacia la parte superior. Los

depósitos del cuaternario contienen arcillas, arenas y gravas poco consolidadas (Zapata,

2012).

Page 13: Caracterización de la concentración de metales en agua

11

2.2. Proceso de trabajo con la comunidad

Para ingresar a la zona de estudio se hizo un contacto inicial con las personas del concejo

comunitario de Paimado y de San Isidro (corregimientos del municipio de Rio Quito) y con

uno de los guardianes del río Quito (Dermain Mosquera). El proyecto se socializó con

miembros del consejo comunitario del corregimiento de Paimado y el apéndice 1 presenta el

acta de esta reunión. Durante la socialización se informó sobre el objetivo del proyecto, los

sitios a donde se iban a tomar las muestras y se estableció el compromiso de dar a conocer a

la comunidad los resultados del trabajo.

2.3.Recolección de muestras

Las muestras de agua, sedimentos y suelos se recogieron en 2 días (01 y 02 de agosto de

2019) en el rio Quito (Tabla 1). Desde la desembocadura del río San Pablo hasta la

desembocadura de la Quebrada Aguas Negras en el primer día y desde la desembocadura del

río Gueguedó hasta la desembocadura del río Quito en el río Atrato durante la segunda

jornada. Para definir los puntos de muestreo se toma como base los sitios de muestreo del

informe de la IIAP (2014) y del informe de CODECHOCÓ (2018). Durante el muestreo se

mantuvieron los siguientes criterios: 1) la toma de muestras de agua de los afluentes se hace

entre 100 y 200 m de la desembocadura del afluente en el río Quito. 2) Se toma una muestra

de agua sobre el río principal de 200 a 500 metros rio arriba de la desembocadura del afluente

sobre el rio principal. 3) Siempre se toma una muestra de agua sobre el río principal a una

distancia entre 500 y 1000 m de la desembocadura de los afluentes muestreados. 4) Cuando

el tramo entre afluentes muestreados supera los 4000 m se toma una muestra intermedia sobre

el río principal (a excepción del tramo final). 5) Algunos puntos de muestreo se definen con

base al conocimiento de zonas de actividad minera de las personas del concejo comunitario

que hicieron el acompañamiento. 6) Las muestras de sedimentos y suelos se hacen solamente

en los lugares donde hay facilidad de acceso a los mismos.

Page 14: Caracterización de la concentración de metales en agua

12

Tabla 1. Nombres y coordenadas de los puntos de muestreo. La columna de "Agua", "Sedimentos" y "Suelo" indica si se

recolectan muestras de dicha matriz en ese punto. X: una sola muestra; X X: dos muestras; NN: suelo de horizonte no

identificado. Las celdas en amarillo y con asterisco (*) indican que son puntos de muestreo de los afluentes.

2.3.1. Muestras de agua:

Para tomar las muestras de agua superficial se hace una muestra integrada de tres verticales

a lo ancho del río (Fig. 8; IDEAM, 2007).

Latitud Longitud B1 B2

P1* Parte media Rio San Pablo 5°24'59.11"N 76°43'26.46"W X X X X X X

P2* Parte media Río Cértegui 5°25'8.07"N 76°43'5.12"W X X X

P3 Río Quito mezcla Cértegui 5°25'29.53"N 76°43'24.21"W X X X X

P4 Río Quito aguas debajo de mezcla Cértegui 5°26'24.46"N 76°43'7.67"W X X

P5* Parte media Q. Paimadocito 5°27'16.84"N 76°43'27.84"W X X

P6 Río Quito El Tigre 5°27'40.89"N 76°43'42.18"W X X X

P7* Parte media Q. Chigorodó 5°27'46.80"N 76°44'13.64"W X X

P8 Río Quito antes de Paimadó ("La Chepa") 5°28'29.40"N 76°44'1.92"W X X X X X

P9 Río Quito después de Paimadó 5°29'1.57"N 76°44'7.57"W X X

P10* Parte media Río Paimadó 5°29'9.30"N 76°43'52.95"W X X X X X X

P11 Río Quito Corriente Nando ("Nalsilo") 5°29'28.17"N 76°44'8.11"W X X

P12* Parte media Q. Agua Negra 5°29'30.61"N 76°44'35.23"W X X

P13* Parte media Q. Gueguedó 5°30'12.11"N 76°44'50.35"W X X

P14 Río Quito mezcla Gueguedó 5°30'27.97"N 76°44'53.81"W X X X X

P15 Río Quito al frente de Q. Memeadó 5°30'49.59"N 76°44'27.54"W X X

P16 Río Quito antes de Q. Bagaradó 5°32'13.56"N 76°45'5.67"W X X

P17 Río Quito antes del Río Pato 5°33'42.81"N 76°44'51.24"W X X

P18* Parte media Río Pató 5°33'56.31"N 76°45'45.30"W X

P19 Río Quito mezcla Río Pató 5°34'43.94"N 76°45'13.70"W X X

P20 Río Quito Q. Paimadó 5°36'12.38"N 76°44'34.03"W X

P21 Río Quito antes de San Isidro 5°36'58.74"N 76°44'43.19"W X X

P22 Río Quito al frente de Q. Los Maridos 5°38'15.77"N 76°43'38.72"W X

P23 Desembocadura del río Quito al Atrato 5°41'3.48"N 76°40'37.62"W X

N N

X

NN

X

X

N N

X

N N

N N

Punto de

muestreo Nombre del punto de muestreo

Coordenadas Agua Sedimentos

Suelos

AB

C

Page 15: Caracterización de la concentración de metales en agua

13

Figura 8. Esquema de las matrices muestreadas. De izquierda a derecha se observa el perfil de suelo con los horizontes

señalados, el cauce del río con la metodología de muestreo de agua superficial, y el sitio de recolección de sedimentos de

río.

Con unas sondas Hanna LAUQUAact-PC110 y Hanna HI98198 se midieron parámetros

fisicoquímicos in situ como pH, conductividad (mS/cm), DBO (mg/L), OPDO (mg/L),

porcentaje de saturación de oxígeno (%) y temperatura (°C). Posteriormente se recogieron

250 mL de agua en botellas de polietileno previamente lavado con 1 mL de ácido nítrico a

1M y se transportan en una nevera hasta el laboratorio de Ingeniería Civil y Ambiental de la

Universidad de Los Andes en Bogotá para su análisis.

2.3.2. Muestras de sedimentos:

Las muestras de sedimentos se toman de las playas de depósito de sedimentos a los costados

del río en el mismo punto donde se tomaron las muestras de agua. Se tomaron muestras de

500 g con una pala de jardinería, se empacaron en una bolsa de cierre hermético y se

transportaron hasta el laboratorio en Bogotá.

Page 16: Caracterización de la concentración de metales en agua

14

2.3.3. Muestras de suelos:

Las muestras de suelos se toman del margen del río en los lugares donde había suelos

descubiertos. Se hizo una descripción in situ del suelo (apéndice 2), se establecieron los

límites de cada horizonte (Fig. 8), se tomó una muestra de aproximadamente 500g por cada

horizonte que se reconoció, se empacó en una bolsa de cierre hermético y se transportó hasta

el laboratorio en Bogotá.

2.4. Análisis de muestras

2.4.1. Muestras de agua:

Para el análisis de metales en las muestras de agua se hace una digestión ácida a través del

método de la EPA 3015 A (U.S.EPA., 2007) seguida por el analizan de metales y semimetales

por medio de la técnica de Plasma de Acoplamiento Inducido (ICP-AES) a través del método

SM 3120 B (APHA, 1992). El análisis de metales del laboratorio de ingeniería ambiental de

la Universidad de Los Andes incluye metales como aluminio (0.167 ppm), bario (0.003 ppm),

boro (0.333 ppm), calcio (1.29 ppm), cobre (0.033 ppm), estroncio (0.003 ppm), litio (0.003

ppm), magnesio (0.100 ppm), potasio (0.100 ppm), plata (0.003 ppm), sodio (0.007 ppm),

talio (0.003 ppm), arsénico (0.249 ppm), cadmio (0.003 ppm), cinc (0.033 ppm), cobalto

(0.003 ppm), cromo (0.033 ppm), hierro (0.033 ppm), manganeso (0.003 ppm), níquel (0.003

ppm), plomo (0.033 ppm), selenio (0.033 ppm), bismuto (0.003 ppm), galio (0.033 ppm),

indio (0.033 ppm) y mercurio (2.697 ppm). Los límites de detección de cada metal, de

acuerdo con el laboratorio de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de los Andes,

se han señalado en paréntesis seguido del nombre del metal.

2.4.2. Muestras de sedimentos:

Los sedimentos se secaron a 42°C durante cuatro días, posteriormente se molieron en un

crisol y se tamizaron a 75µm. Los metales y elementos traza de las muestras se analizan con

el analizador de fluorescencia de rayos X portátil XRF 7500 Oxford. Para esto, 3.00 ± 0.01

g de muestra se cubrieron con una película delgada Chemplex y se montaron en copas

Chemplex. Las muestras se analizaron con el método Soil FP del XRF portátil usando un

Page 17: Caracterización de la concentración de metales en agua

15

tiempo de exposición de 180 segundos. Se hicieron 3 lecturas para obtener el valor promedio

de cada muestra.

2.4.3. Muestras de suelos:

Las muestras de suelos húmedos se describieron según su textura (FAO, s.f.) y su color,

haciendo uso de la tabla de colores de Münsell (Munsell Color, 2010). Se mezcló el suelo

con agua desionizada en un radio de 1:3, se dejó reposar por un periodo de 2 a 6 horas y se

procedió a medir el pH y la conductividad eléctrica (Hanlon, 2015). Posteriormente, se

secaron las muestras a 42°C durante cuatro días, se molieron con un mortero de cerámica y

se tamizaron con un tamiz de 75 µm.

Una vez tamizado y homogeneizado el tamaño del grano, los metales de las muestras de

suelos se analizan con el analizador de fluorescencia de rayos X portátil XRF 7500 Oxford.

Para esto, 3 gramos de muestra se cubrieron con una película delgada Chemplex y se

montaron en copas Chemplex. Las muestras se analizaron con el método Soil FP, usando un

tiempo de exposición de 90 segundos. Se hicieron 3 lecturas de cada muestra y se trabaja con

el valor promedio (los promedios y sus respectivas incertidumbres se presentan en el

apéndice 3).

2.5. Análisis estadístico

Para las muestras de agua se hace uso de Excel para hacer estadística descriptiva graficar los

valores de los parámetros fisicoquímicos (pH, porcentaje de saturación de oxígeno y

conductividad eléctrica) para las campañas de la IIAP, CODECHOCÓ y Los Andes.

Adicionalmente, para la campaña de Los Andes se grafica la concentración de metales en

agua.

Para las muestras de suelos y sedimentos se grafican los valores promedio de los metales en

cada punto, seguido de un análisis de conglomerados jerárquico y un análisis de componentes

principales usando el programa MiniTab. Para el análisis de conglomerados jerárquico y el

análisis de componentes principales en suelos se usan las muestras del horizonte B que

Page 18: Caracterización de la concentración de metales en agua

16

corresponde al horizonte de acumulación. Para realizar los dos procedimientos estadísticos

se incluyen los metales Cr, Zn, Ni, Cu, Pb y Cd para todos los puntos de muestreo.

Page 19: Caracterización de la concentración de metales en agua

17

3. RESULTADOS

3.1. Calidad de agua y metales en agua

3.1.1. Parámetros Fisicoquímicos

Figura 9. Parámetros fisicoquímicos medidos en agua: A) pH medido por la campaña de Los Andes en el río principal (●)

y sus afluentes (●), pH reportado por la IIAP (afluentes ● y río principal ●), pH reportado por CODECHOCÓ (●); B)

porcentaje de saturación de oxígeno medido por la campaña de Los Andes en el río principal (●) y sus afluentes (●), % de

saturación de oxígeno reportado por CODECHOCÓ (●); C) conductividad medida por la campaña de Los Andes en el río

principal (●) y sus afluentes (●), conductividad reportado por la IIAP (afluentes ● y río principal ●), conductividad reportado

por CODECHOCÓ (●).

Page 20: Caracterización de la concentración de metales en agua

18

El pH se mantiene de ácido a neutro en diferentes periodos de tiempo a lo largo de la cuenca

del río Quito (Fig. 9.A). En contraste con los valores reportados por la IIAP (IIAP, 2016) y

CODECHOCÓ (CODECHOCÓ, 2018) (Fig. 9.A), los valores de pH tomados en la campaña

que realiza este proyecto son más básicos para la mayoría de las localidades y presentan un

valor promedio de 7.02 ± 0.01. La tendencia entre los datos de la IIAP y Los Andes es similar

a lo largo de los puntos muestreados. Los puntos con mayor pH son el río Cértegui (P2) y el

río San Pablo (P3), mientras que el sitio con menor pH registrado es el de la desembocadura

del río Paimado en el río Quito (P11). Los valores de pH tienden a ser menos variables y más

estables hacia la desembocadura en contraste con la cabecera del río.

El porcentaje de saturación de oxígeno es más elevado para los datos reportados por la

campaña de Los Andes que los reportados por CODECHOCÓ (Fig. 9.B). En la campaña

Andes se observa que los valores de porcentaje de saturación de oxígeno tienden a disminuir

su variabilidad y a presentar valores más elevados hacia la desembocadura del río,

especialmente después de pasar el corregimiento de Paimado (P9; Fig. 9.B).

La conductividad oscila entre 4 S/cm y 63 S/cm entre los tres estudios (Fig.9.C) siendo los

valores más elevados los que presentan el trabajo de Los Andes para la mayoría de los puntos

de muestreo (Fig.9.C). El afluente con mayor conductividad es el río Pató (P18), mientras

que los puntos P21 y P23 (antes de San Isidro y la desembocadura del río Quito en el río

Atrato) son los puntos con mayor conductividad sobre el río principal. En el río principal la

conductividad oscila entre 10 ± 1 S/cm y 63 ± 1 S/cm con un valor promedio de 37 ± 1

S/cm, mientras que en los afluentes la conductividad esta en el rango de 11 ± 1 S/cm y 47

± 1 S/cm con un valor promedio de 21 ± 1 S/cm (Fig.9.C). A diferencia de los parámetros

de pH y porcentaje de saturación de oxígeno, la conductividad tiene a ser más variable hacia

la desembocadura del río en contraste con la cabecera del mismo.

Page 21: Caracterización de la concentración de metales en agua

19

3.1.2. Metales en agua

Figura 10. Concentración de metales en agua: ● aluminio, ● bario, ● magnesio, ● cinc, ● hierro, ● manganeso, ●

níquel, ● galio. A) Suma de la concentración de metales. B) Tendencia de la concentración de Metales en Agua Superficial.

Los puntos de muestreo subrayados en amarillo y con asterisco (*) corresponden a los afluentes muestreados del río Quito.

Los puntos donde la abundancia de metales es mayor corresponden a la localidad anteriores

al corregimiento de Paimado (P8) y a la zona posterior a la quebrada Agua Negra, (P12-P15)

(Fig.10). La abundancia de los metales en el medio es Fe>Al>>Mg>Zn>Mn>Ga>Ba>Ni en

la mayoría de los puntos (Fig. 10.B). Adicionalmente, en los puntos P2 y P10 hay presencia

de hidrocarburos en la superficie del agua.

Page 22: Caracterización de la concentración de metales en agua

20

Figura 11. Concentración de metales de importancia en salud pública encontrados en diferentes puntos de muestreo en la

cuenca del río Quito. Las líneas punteadas presentan los valores límite para aguas superficiales permitidos por el decreto

1594 de 1984: - - - Límite de 0.05 mg/L para As, Cr y Pb; - - - Límite de 0.01 mg/L para Cd; - - - Límite de 0.002 mg/L

para Hg. Los metales que se presentan en este gráfico son ● arsénico, ● cadmio, ● cromo, ● plomo y ● mercurio. Los

puntos de muestreo subrayados en amarillo y con asterisco (*) corresponden a los afluentes muestreados del río Quito.

En los puntos del río principal P4, P6, P8, P14, P15 y P19, y de los afluentes P14 y P15, se

observan las mayores concentraciones de metales de importancia en salud pública (Cd, Cr,

Hg, Zn, Pb, As) (Fig. 11). En los puntos 8, 12 y 19 se exceden los valores límite permitidos

por el decreto 1594 de 1984. El punto 8 duplica la concentración de cadmio permitida (que

es de 0.01 mg/L) y excede ligeramente la concentración de cromo, además es el único punto

que presenta valores detectables de arsénico y plomo. Los puntos 12, 13, 14 y 15 presentan

concentraciones moderadas de cromo con relación al valor límite, mientras que el punto 19

(mezcla del río Pató con las aguas del río Quito) es el único punto donde se encontraron

concentraciones que superan 34.5 veces la concentración de mercurio permitida para aguas

superficiales.

Page 23: Caracterización de la concentración de metales en agua

21

3.2. Sedimentos

Figura 12. Concentración de metales de importancia en salud pública en sedimentos. Convenciones: ● cinc, ● níquel, ●

cadmio, ● cobre, ● plomo, ● cromo. Los puntos de muestreo subrayados en amarillo y con asterisco (*) corresponden

a los afluentes muestreados del río Quito.

La abundancia promedio de los metales en los sedimentos, organizados de mayor a menor

es: Cr>Zn>Ni>Cu>Cd>Pb (Fig. 12). El punto de muestreo 3 (Fig. 5; río Quito – zona de

mezcla del río Cértegui y San Pablo) y 21 (Fig. 5; río Quito antes de San Iisidro) presentan

altas concentraciones de Cr, mientras que el punto 13 (Fig. 5, parte media Q. Gueguedo)

presenta concentraciones bajas de Cd. El punto de muestreo 21 (Fig. 5, ubicado antes del

corregimiento de San Isidro) presentan mayor concentración de todos los metales en

comparación con la media del grupo especialmente para el Cr y el Zn, por tal razón, se

eliminan del grupo de puntos utilizado para el análisis de componentes principales dado que

dificulta la visualización del comportamiento de los demás metales.

Page 24: Caracterización de la concentración de metales en agua

22

Figura 13. Concentración de metales en el punto de muestreo 21(●) en comparación con el valor promedio de los demás

puntos de muestreo (●) (notar que el eje Y está en escala logarítmica).

Figura 14. Análisis de conglomerados jerárquico y análisis de componentes principales. A) Conglomerado entre puntos de

muestreo. B) Conglomerado entre metales. C) Gráfica de puntuación. D) Gráfica de doble proyección incluyendo gráfica

de puntuación y gráfica de carga.

Page 25: Caracterización de la concentración de metales en agua

23

Del análisis de conglomerados jerárquico se obtiene la distribución de los puntos de muestreo y

la distribución de los metales con base al porcentaje de similitud entre ellos. Con base a la

concentración de metales de los puntos de muestreo se generan 5 grupos de puntos con

diferentes porcentajes de similitud entre ellos (Fig. 14.A). El grupo externo corresponde a

P21 y tiene un porcentaje de similitud de 0% con respecto al resto de los puntos. Los grupos

I, II y III (Fig. 14.A) presentan porcentajes de similitud mayores al 79% entre ellos: el grupo

I está conformado por los puntos 1 (muestra 1), 7, 9, 11, 17 y 19 (Fig. 14-verde) cuyo

porcentaje de similitud es de 84.34%; el grupo II está conformado por los puntos 2, 5, 8 y 10

(Fig. 14-morado) cuyo porcentaje de similitud es de 79.7%; y el grupo III está conformado

por los puntos 1 (muestra 2), 4, 15 y 16 (Fig. 14 - rojo) cuyo porcentaje de similitud es del

83.3%. El punto 13 tiene un porcentaje de similitud del 63% con el grupo II (Fig. 14-morado).

Con base a la distribución de metales en los puntos de muestreo se obtiene que el níquel, el

cobre, el zinc y el plomo tienen un porcentaje de similitud mayor al 76.1%, mientras que el

cadmio y el cromo se mantienen como grupos externos (Fig. 14.B).

Del análisis de componentes principales se obtiene que el 90.1% de la variabilidad de los

metales esta explicado en las componentes CP1, CP2 y CP3 con un 53.9%, 25.0% y 11.2%,

respectivamente. El componente 1 está asociada positivamente a la distribución de níquel,

cobre, cinc y plomo, y el componente 2 está asociada positivamente con la concentración de

cadmio y negativamente con la concentración de cromo (Fig. 14.C). Se observa que las

muestras del grupo I son ricas en cadmio y pobres en cromo, las del grupo II presentan altas

concentración de metales como Cu, Ni, Zn y Pb y, las muestras del grupo III presentan bajas

concentraciones de metales con respecto a los demás puntos de muestreo, a excepción de la

zona de mezcla del río Cértegui (P3) y la Q. Agua Negra (P12) que tienen concentraciones

elevadas de Cr (Fig. 14.C & Fig. 14.D).

Page 26: Caracterización de la concentración de metales en agua

24

Figura 15. Mapa de la distribución geográfica de metales en sedimentos a lo largo del río Quito. Las estrellas son las zonas

con altas concentraciones de metales en agua. Las flechas rosadas corresponden a los puntos 13 y 21 cuya concentración de

metales es anómalamente elevada con respecto a los demás puntos. Los puntos verdes corresponden a las muestras del grupo

I, los puntos morados corresponden a las muestras del grupo II y los puntos rojos corresponden a las muestras del grupo III.

Page 27: Caracterización de la concentración de metales en agua

25

La distribución espacial del grupo I (verde) se amontona alrededor del corregimiento de

Paimado y de la desembocadura del río Pató, la del grupo II (morado) se distribuye en la

parte alta del río desde el río Cértegui hasta el río Paimado, y la del grupo III (rojo) se agrupa

en la cabecera del río y alrededor de la quebrada Memeadó (Fig. 15).

3.3.Suelos

Los suelos que se encuentran en el río presentan una capa de horizonte O de 5 cm en

promedio. Seguida a esta se encuentra el horizonte A con un tipo de grano arenoso, arenoso

franco y arcilloso ligero en algunos casos (apéndice 2). En el horizonte B (B1 y B2)

predominan las arenas de tamaño fino y las arcillas. Seguido a este se encuentran los suelos

del horizonte C que corresponden a gravas inmersas en matrices arcillosas con colores que

varían entre amarillo, rojo y gris.

El pH de los suelos varía entre 4.71 ± 0.01 y 6.56 ± 0.01 con un valor promedio de 5.66 ±

0.01. La conductividad de los suelos varía entre 0.003 ± 0.001 µS/cm y 0.035 ± 0.001 µS/cm

con un valor promedio de 0.0135 ± 0.001 µS/cm. Los suelos con conductividades altas

corresponden a matrices arcillosas.

Page 28: Caracterización de la concentración de metales en agua

26

Figura 16. Concentración de metales de importancia en salud pública en los suelos. Convenciones: ● cinc, ● níquel, ●

cadmio, ● cobre, ● plomo, ● cromo. Notar que el eje Y está en escala logarítmica. A) Concentración de metales en suelos

por cada horizonte. B) Concentración de metales en suelo por cada punto de muestreo.

En los suelos se observa que el cromo es el metal de mayor abundancia, seguido por el zinc,

níquel, cobre, cadmio y plomo (Fig. 16A y B). La concentración de cromo es mayor en el

horizonte C y decrece hacia la superficie. La concentración de cinc y níquel es menor en el

horizonte A y aumenta en los demás horizontes. La concentración de cadmio es mayor en los

horizontes superficiales A y B1, al igual que la concentración de cobre y plomo que es mayor

en los horizontes A y B. Las muestras tipo N corresponden a muestras cuyo horizonte no fue

Page 29: Caracterización de la concentración de metales en agua

27

identificado durante el muestreo y estas presentan una concentración de metales similares a

las del horizonte B (Fig. 16A). Algunas muestras presentan comportamientos anómalos

frente a la tendencia general: la muestra 3A presenta concentraciones elevadas de plomo, la

6A tiene concentraciones bajas de todos los metales, la 6C posee altas concentración de

cromo y la muestra 14A presenta concentraciones muy bajas de cobre (Fig. 16B).

Figura 17. Resultados del análisis estadístico de los suelos Análisis de Conglomerados Jerárquico y Análisis de

Componentes Principales en el horizonte B de los suelos. A) Conglomerado (cluster) entre puntos de muestreo. B)

Conglomerado (cluster) entre metales. C) Gráfica de doble proyección incluyendo gráfica de puntuación y gráfica de carga.

El análisis de conglomerados jerárquico genera dos grandes grupos a partir de las

características de los puntos de muestreo: el grupo I tiene un porcentaje de similitud del

58.68%, mientras que el del grupo II es de 38.88%. Las muestras de los puntos 3B y 6B son

más similares a los puntos del grupo I que a los puntos del grupo II (Fig. 17A). Con base a

la distribución de metales en los puntos de muestreo se obtiene que el níquel, el cobre, el zinc

y el cromo conforman un grupo con un porcentaje de similitud mayor al 68.96%, mientras

que el plomo y el cadmio se mantienen como grupos externos (Fig. 17B).

Page 30: Caracterización de la concentración de metales en agua

28

Del análisis de componentes principales (Fig. 17C) se obtiene que el 85.2% de la variabilidad

de los metales esta explicada en las componentes CP1, CP2 y CP3 con un 50.0%, 19.2% y

16.0%, respectivamente. La variabilidad del cobre, del níquel y del cinc esta explicada

preferencialmente por el componente 1, mientras que la variabilidad del plomo, el cadmio y

el cromo se explican tanto por primer componente como por la segunda componente. Las

muestras del grupo I tienen concentraciones promedio o bajas de cromo, cobre, níquel y cinc,

y concentraciones más elevadas de cadmio para puntos como 14B y 2B. Las muestras del

grupo II, El punto 6B presenta concentraciones elevadas de cadmio y bajas de los demás

metales, mientras que el punto 3B presenta concentraciones bajas de todos los metales.

Page 31: Caracterización de la concentración de metales en agua

29

Figura 18. Mapa de la distribución geográfica de metales en el horizonte B y en las muestras de suelo con horizonte no

identificado a lo largo del río Quito. Las estrellas son las zonas con altas concentraciones de metales en agua. Las flechas

rosadas corresponden a las muestras 3B y 6B. Los puntos verdes corresponden a las muestras del grupo I y los puntos

morados corresponden a las muestras del grupo II.

Page 32: Caracterización de la concentración de metales en agua

30

Los puntos 5, 8 y 13 presentan alta concentración de metales (especialmente de cobre, níquel

y cinc) para las matrices de suelos (Fig. 18) y de sedimentos (Fig. 15). El punto 6 en los

suelos presenta concentraciones muy elevadas de cadmio, el cuál también es evidente en el

agua para esta localidad. La distribución geográfica de los puntos de muestro, de acuerdo con

la categoría por grupos establecida en el análisis de componentes principales, muestra una

distribución aleatoria para los suelos (Fig. 18).

Page 33: Caracterización de la concentración de metales en agua

31

4. DISCUSIÓN

4.1. Parámetros fisicoquímicos en agua superficial:

Los resultados de los parámetros fisicoquímicos reportados por las tres instituciones son

notablemente diferentes y esto puede estar asociado al año y/o la época del año en la que se

hace el muestreo, dado que, para parámetros fisicoquímicos como pH, conductividad,

oxígeno disuelto y temperatura se han reportado diferencias significativas entre periodos de

lluvia y periodos de sequía (Girardi, et al., 2016).

Los valores de pH (Fig. 9A) obtenidos están en el rango adecuado (6.5 – 8.5 según el decreto

1594 de 1984) para la vida de peces en la mayoría de los puntos del cuerpo de agua, con

excepción de los puntos 8 (Río Quito- antes de Paimado), 9 (Río Quito – después de

Paimado), 11 (Río Quito – corriente Nando) y 12 (Parte Media de la Q. Agua Negra) (Fig.

5) donde el pH oscila entre 6.0 y 6.5. El pH bajo puede estar asociado a la alta sedimentación

del área que genera un desbalance en el aporte de iones de hidrógeno en el agua provocando

la disminución del pH (Gundersen & Steinnes, 2001; Abowei, 2010). También puede

relacionarse con la oxidación de sulfuros (minerales que se encuentran en los yacimientos de

oro) asociado a la actividad minera que provoca disminución del pH (Modoi, et al., 2014;

Nordstrom, 2000; Naicker, et al., 2002). El pH elevado del río Cértegui (P1) y el río San

Pablo (P2) puede ser resultado del uso de fertilizantes ricos en potasio y fósforo aguas arriba

del lugar donde se toman las muestras, así como del lavado de sedimentos y suelos con alto

contenido de carbonatos (Soldhi, 2005; Llorente & Fierro, 2019). La estabilización hacia la

desembocadura del río puede estar asociada a la disminución del aporte de sedimentos como

consecuencia de la disminución de la actividad minera.

La tendencia creciente del porcentaje de saturación de oxígeno puede explicarse por un

aumento de la producción de oxígeno por algas y plantas acuáticas correlacionado con la

diminución de la turbidez (Fig. 9B) río abajo permitiendo la penetración de más luz. Además,

a medida que se navega corriente abajo, el cauce del río se va recuperando y la abundancia

de plantas al costado del cuerpo de agua va aumentando, y, en consecuencia, la disponibilidad

de oxígeno (Abowei, 2010).

Page 34: Caracterización de la concentración de metales en agua

32

Los aumentos de la conductividad (Fig. 9C) en diferentes puntos de la desembocadura del

río pueden estar asociados a la cercanía de estos lugares a asentamientos humanos donde

haya vertimiento de aguas residuales o escorrentía de zonas agrícolas que generan el aumento

de iones de cloruro, fosfato y nitrato (Wetzel, 2001).

4.2.Metales en agua:

La concentración de metales en agua superficial es un indicador de salud pública usado

comúnmente (WHO, 2017). Se reconocen dos sectores donde la concentración de metales

disueltos en agua fue mayor de la media: el punto 8 (antes de Paimado) y los puntos 12

(Quebrada Agua Negra), 13 (Quebrada Gueguedó), 14 (Río Quito zona de mezcla de la Q.

Gueguedó) y 15 (Río Quito al frente de la Q. Bagaradó) (Fig. 11). Ambos sectores son lugares

cercanos a zonas de explotación minera de gran escala (uso de dragas y retroexcavadores

sobre el cauce del río) (Fig. 5). La muestra 8 se colecta después de pasar El Tigre, una zona

reconocida en el municipio por la actividad de explotación minera (comunicación personal).

Mientras que el punto 12 y 13 corresponden a quebradas donde había dragas trabajando sobre

el lecho del río y que, según estos resultados, afectan la calidad del agua del río principal en

localidades posteriores a los drenajes de estas quebradas (Duruibe, et al., 2007). Así pues, la

variación de metales en estos puntos evidencia las alteraciones geoquímicas que los procesos

de extracción minera generan sobre el recurso hídrico.

El punto 19 fue el único punto donde la concentración de mercurio fue detectable y fue 34.5

veces mayor que el valor de 0.002 mg/L que corresponde al límite permisible de mercurio

para aguas superficiales de acuerdo con el decreto 1594 de 1984. Este lugar se encuentra

después de la desembocadura del río Pató sobre el cauce del río Quito, zona donde hay

actividad minera y asentamientos humanos. La elevada concentración de mercurio puede

estar asociado a vertimientos de minería recientes y cercanos al lugar donde se toma la

muestra, puesto que el mercurio es un metal con varias especies cuya solubilidad es variable:

en orden de mayor solubilidad a especies completamente insolubles, el Hg2 es altamente

soluble seguido por el MetHg que es un poco menos soluble (WHO & IPCS, 1990), después

están el HgCl2 que es mucho menos soluble, el Hg2Cl2 que es casi insoluble y el Hg0 que es

totalmente insoluble (WHO, 2005).

Page 35: Caracterización de la concentración de metales en agua

33

Hubo dos limitaciones importantes en el desarrollo de este estudio que son de especial

importancia para las muestras de agua superficial. En primer lugar, los límites de detección

del método ICP-AES utilizado para el análisis de agua eran muy altos, por lo que varios de

los metales de importancia en salud pública pudieron haber estado presentes en

concentraciones menores al límite de detección, pero mayores al límite permitido por el

decreto 1594 de 1984, como es el caso del mercurio. En segundo lugar, la imposibilidad de

seguir una misma masa de agua como consecuencia de las limitaciones de presupuesto y de

la ausencia de información hidrológica del río que permitiera determinar el caudal de este en

la temporada del año en la que se realizó el estudio, representa otra de las limitaciones

importantes a tener en cuenta en este trabajo.

4.3.Metales en sedimentos y suelos:

De los metales en sedimentos y suelos se resalta la alta concentración de cromo en

comparación con otros metales. Esto puede estar relacionado con la geoquímica de las rocas

de la formación Sierra y la formación Quibdó que presentan concentraciones altas de cromo

en algunas localidades (Zapata, 2003). La abundancia promedio de cinc y plomo, en suelos

y sedimentos, es menor que los valores de presentados por Zapata (2003), mientras que el

cobre y el cromo se mantienen dentro de los rangos propuestos por este autor para la mayoría

de las muestras.

Del análisis de componentes principales se deduce que el níquel, el cobre y el cinc tienen una

variabilidad y una distribución similar (Fig. 15C y 18C) en las matrices de suelos y

sedimentos. En contraste, el plomo, el cromo y el cadmio varían de forma diferente para cada

matriz por lo que cada uno puede estar asociado a orígenes o actividades diferentes.

En cuanto a las distribuciones anómalas de metales en algunos sedimentos se destaca el punto

3 (Río Quito - mezcla del río Cértegui y el río San Pablo), el cual presenta altas

concentraciones de cromo un elemento poco móvil (Kabata-Pendias, 1993) cuya presencia

puede estar relacionado con la geoquímica de la zona. El punto 13 presenta altas

concentraciones de metales y bajas concentraciones de cadmio que pueden ser resultado de

la alta movilidad del elemento y de la captación por carbonatos en aguas con pH mayor a 7

Page 36: Caracterización de la concentración de metales en agua

34

(Carroll, et al., 1998), característica que también se observa en este lugar. Las altas

concentraciones de metales en el punto 21 pueden ser debido a la cercanía del corregimiento

de San Isidro y al aumento de actividades agrícolas y uso de agroquímicos (Sodhi, 2005).

En cuanto a los suelos, se obtiene que el cinc, el níquel y el cromo son metales más

abundantes en los horizontes profundos y que decrecen en horizontes más superficiales. Este

comportamiento sugiere un origen litogénico de los metales lo cual es acorde con la geología

de la zona (Zapata, 2003) y con la presencia de sulfuros que están presentes en los

yacimientos de oro (Prestana, et al., 1997). Sin embargo, no se puede descartar un origen

antropogénico de alguna de estas especies puesto que también son metales que se asocian al

uso de fertilizantes para actividades agrícolas (Del Aguila, et al., 2005).

Por otro lado, el cadmio, el cobre y el plomo son elementos más abundantes en los horizontes

de la superficie y no en los horizontes profundos, por lo que se piensa que su origen es

antropogénico o es el producto de deposición resiente como consecuencia de la erosión. El

plomo está asociado a la combustión de compuestos derivados del petróleo (Del Aguila, et

al., 2005), así como a sulfuros de yacimientos de oro (Prestana, et al., 1997). El cadmio se

asocia a actividades mineras (Zhang, Yu & Shiwei, 2016), así como a residuos de fertilizantes

agrícolas (WHO, 2017). El cobre en el de río Quito puede estar asociado a la corrosión de

las dragas, retroexcavadoras y motores abandonados sobre el cauce del río (WHO, 2017).

4.4.Interacción de las matrices:

Las concentraciones elevadas de ciertos metales en agua superficial en el punto 8 no es

necesariamente elevada en las matrices de suelos y sedimentos. Si bien, el punto 8 presenta

concentraciones moderadamente altas de Ni, Zn y Cu en sedimentos y suelos, tal aumento

no es igual para los metales en estas matrices. Por ejemplo, el zinc es el único metal que no

aumenta en el agua en el punto 8, efecto contrario a lo que se observa en las matrices de

suelos y sedimentos.

El aumento de cromo en agua en los puntos 12, 13, 14 y 15 parece estar relacionado con la

distribución de este elemento en los sedimentos, pues en ambas matrices se evidencia la

elevación de la concentración de cromo para estas localidades. Además, la concentración

Page 37: Caracterización de la concentración de metales en agua

35

elevada de cromo en los sedimentos de los puntos 12, 13 y 15 puede estar asociado a

actividades mineras más que a la litología de la zona, pues tales aumentos no son evidentes

en los suelos.

En consecuencia, las concentraciones elevadas de metales en agua superficial en el punto 8

y en el transecto de los puntos 12-15 probablemente está asociada con las actividades mineras

que se llevan a cabo en el cauce del río y que generan movimiento de sedimentos, así como

vertimiento de sustancias químicas (por ejemplo, mercurio) que aumentan la concentración

de metales en suspensión en el agua. El volcamiento de suelos y sedimentos y la acumulación

de escombros de minería (“tailings”) hace que los metales queden expuestos en la superficie

y se dispersen por acción del agua (Bustamante, et al., 2016). Cantidades elevadas de metales

como plomo, cadmio, mercurio (Fig. 11) en el agua pueden representar un riesgo para la

salud de las personas que habitan el corregimiento de Paimado por las actividades de

extracción en el Tigre, o de los corregimientos que se ubican corriente abajo de la zona de

extracción de la quebrada Agua Negra y Gueguedó.

Page 38: Caracterización de la concentración de metales en agua

36

5. CONCLUSIONES

Los parámetros fisicoquímicos reflejan que no en todos los puntos las condiciones son viables

para la vida en aguas superficiales del río Quito. El pH y % de saturación tienden a

estabilizarse río abajo, mientras que la conductividad varía fuertemente después de la

desembocadura del río Pató. Las concentraciones de metales en agua superficial son elevadas

en puntos específicos inmediatamente posteriores a zonas de explotación minera sugiere una

correlación entre la actividad minera y la calidad del agua superficial en el río Quito.

La distribución de metales en sedimentos es elevada en la parte media de la Quebrada

Gueguedó y en el río Quito, antes de llegar al corregimiento de San Isidro y se asocian tanto

a las características geoquímicas de las formaciones de la zona, como a actividades de

minería y agricultura. Se observa interacción e intercambio de metales como cromo entre las

matrices de agua y sedimentos. Adicionalmente, la distribución de metales en los suelos es

variables para cada horizonte, siendo el plomo, el cobre y el cadmio más abundantes en

horizontes superficiales y el cromo, el níquel y el cinc más abundante en horizontes

profundos.

Dos limitaciones importantes en el desarrollo de este trabajo incluyen el alto límite de

detección del método ICP-AES del laboratorio de ingeniería ambiental de la Universidad de

Los Andes y la imposibilidad de seguir la misma masa de agua durante el muestreo. Es

necesario aumentar el número de muestras. Tener mapas que registren la actividad económica

que se ejerce en diferentes partes del territorio y hacer estudios de procedencia de los metales

para determinar su verdadero origen.

Se recomienda disminuir la práctica de minería a gran escala en diversas partes del río,

especialmente si esta se hace justo antes de los corregimientos donde se encuentran las

poblaciones grandes del municipio. Se sugiere emplear planes de manejo de residuos de

minería, de recuperación del cauce del río y de restauración de los terrenos que han sido

deforestados y explotados para llevar a cabo las actividades de minería.

Adicionalmente, se resalta la necesidad de realizar más estudios en la zona que examinen con

mayor detalle la geoquímica y los sitios de acumulación de metales y semimetales de

importancia en salud pública como el mercurio y el arsénico. También se requieren estudios

Page 39: Caracterización de la concentración de metales en agua

37

que permitan identificar la procedencia de los metales que se presentan en aguas, sedimentos,

suelos y organismos que habitan el ecosistema.

Page 40: Caracterización de la concentración de metales en agua

38

6. AGRADECIMIENTOS

A la profesora Carmen Huguet (profesora del departamento de Geociencias de la Universidad

de Los Andes) por confiar en mi y brindarme su apoyo frente a la financiación y dirección

del trabajo de grado. A la profesora Silvia Restrepo por aceptar codirigir este trabajo ante mi

búsqueda de hacerlo interdisciplinario y acoplable a temas de políticas públicas. Al profesor

Luis Alejandro Camacho Botero (director del departamento de Ingeniería Ambiental de la

Universidad de Los Andes), su estudiante doctoral Nicolás Fernández Acosta y a Jairo Arias

por su guía en cuanto a la metodología de muestreo de aguas. Al guardián del río Quito

Dernaín Mosquera, al señor Enrique Ortiz y a su hijo Francisco Ortiz, a Leyner Mosquera,

Harrys Gutiérrez (profesor de la UTCH), Yuber Torres Palacios (profesor de la UTCH), Alex

Mauricio Jiménez (subdirección de planeación de CODECHOCÓ), Mabel Torres (profesora

de la UTCH) y Alba Graciela Avila Bernal (profesora del departamento de Ingeniería

Eléctrica y Electrónica de la Universidad de Los Andes) por brindarme su apoyo para

contactar a los consejos comunitarios de Río Quito y aconsejarme sobre el trabajo en la zona.

A Eladio Córdoba (consejo comunitario de San Isidro, acompañante en el muestreo), Fredy

Palacios (consejo comunitario de Paimado), Yamil Murillo (consejo comunitario de

Paimado), Yesica Paola Mena Palacios (consejo comunitario de Paimado, acompañante en

el muestreo) y Cosme Damian Palacios (consejo comunitario de Paimado, acompañante en

el muestreo) por permitirnos entrar a su territorio para hacer el estudio y acompañarnos en el

proceso de muestreo. Al profesor Ricardo Eusebio Rivas Hernández (Profesor de Química

de la Universidad de Los Andes) por permitirme medir las muestras de agua superficial en

su laboratorio. A Omar Camilo Gómez por ayudarme durante el proceso de muestreo. A las

profesoras Jillian Pearse y Ana Ibis Despaigne por creer en mí y alentarme en el desarrollo

de este proyecto. Al profesor Juan Manuel Cordobés por ser la primera persona que confió y

creyó en mis capacidades durante mi estancia en la universidad. Finalmente, el

agradecimiento más grande a Olga Cecilia Arcila (mi mamá), Luis Epifanio Rodriguez (mi

papá), Luis Jhonathan Rodríguez (mi hermano), Lucia Trujillo (mi cuñada), Ofelia Arcila

(mi tía madrina), Sasha (mi perra), y a mis amigos Santiago Quijano, Luisa Rengifo, Johana

Barrera, y demás personas de mi vida que me brindaron su apoyo para completar este

proyecto.

Page 41: Caracterización de la concentración de metales en agua

39

7. REFERENCIAS

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Page 46: Caracterización de la concentración de metales en agua

44

APÉNDICE 1

La hoja donde se encuentran las firmas no se anexa dado que contiene información personal

de los miembros del consejo comunitario.

Page 47: Caracterización de la concentración de metales en agua

45

APÉNDICE 2

SUELOS

Punto Nombre Horizonte Color pH Conductividad

[mS/cm]

Descripciones

1 San Pablo A 2.5Y5/2 5.28 0.021 ARENA, café oscuro,

muchas raíces

San Pablo B1 GLEY 1

5/10Y

4.71 0.024 ARENA, suelo de color

gris, con partes de color

anaranjado

posiblemente por

oxidación, con algunas

raíces y presencia de

algunas hojas muy

oxidadas

San Pablo B2 10YR6/3 5.24 0.016 Raises, ARENOSO

FRANCO, café

2 Río Cértegui A 2.5Y5/2 5.52 0.009 Suelo café oscuro, con

bastantes raíces y sin

fragmentos líticos,

ARENA, pequeños

nódulos blancos de

acumulación de algo

Río Cértegui B 10YR6/3 5.42 0.008 Suelo café amarillento

con pocas raíces y sin

fragmentos líticos,

FRANCO PESADA.

3 Mezcla

Cértegui

A 2.5Y4/2 4.88 0.23 Suelo ARENOSO

FRANCO, color café

oscuro, con raíces y sin

fragmentos líticos

Page 48: Caracterización de la concentración de metales en agua

46

Mezcla

Cértegui

B 2.5Y7/3 5.38 0.003 FRANCO PESADO,

color amarillo claro,

fragmentos líticos de

2mm - 5 mm y algunos

pedacitos de color

naranja claro.

Mezcla

Cértegui

C "GLEY 1

7/10Y"

5.52 0.003 Rocas de 1mm a 2 cm de

diámetro de color

blanco, gris y negra.

6 Tigre A 10YR6/2 5.17 0.006 Color café, con

fragmentos líticos de

2mm, con raíces

segundarias, franco

pesado - ARCILLA

LIGERA

Tigre B 2.5Y7/3 5.33 0.012 Color café, con

fragmentos líticos de 2 a

5 mm, con secciones de

la muestra de color

naranja (2.5YR6/4),

ARCILLA

Tigre C 5.71 0.003 Son gravas de diferentes

tamaños de 1 mm a 2 cm

5 Quebrada

Paimadocito

NN 10YR6/3 6.48 0.03 ARENA, color café

amarillento, sin raíces ni

gravas.

8 Antes de

Paimado

A 2.5Y5/3 5.71 0.009 ARENOSO FRANCO,

café, planta parecida a

legumbre creciendo

Antes de

Paimado

B1 10YR6/3 5.91 0.003 Muy pocas raíces, sin

fragmentos líticos,

Page 49: Caracterización de la concentración de metales en agua

47

ARCILLA, de color

amarillo quemado

Antes de

Paimado

B2 GLEY 1

5/10Y

6.4 0.035 Café afuera (tal vez por

oxidación) y gris en el

interior. Sin presencia

de raíces. ARCILLA

10 Q. Paimado A 2.5Y5/3 5.03 0.027 ARENOSO FRANCO,

café, raíces segundarias,

Quebrada

Paimado

B1 7.5YR5/3 5.33 0.011 FRANCO PESADO.

Café, sin raíces ni rocas.

Q. Paimado B2 2.5Y7/2 6.05 0.004 Color café con

anaranjado (2.5YR7/8)

y algo de gris. Sin raíces

ni rocas. ARCILLA

13 Q. Geguedo NN 7.5YR5/3 5.89 0.014 Color café, arcilla

ligera, con presencia de

raíces secundarias

pequeñas

14 Mezcla

Quebrada

Gueguedó

A 10YR6/2 5.66 0.013 Color café, arena, con

pocas raíces muy

pequeñas

Mezcla

Quebrada

Gueguedó

B1 2.5Y7/4 5.6 0.011 Color amarillo

quemado, 30 %

fragmentos líticos de 2 a

6 mm, pocas raíces

delgadas, zonas con

colores más rojizos

(7.5YR5/8), franco

pesado

Page 50: Caracterización de la concentración de metales en agua

48

Mezcla

Quebrada

Gueguedó

B2 2.5YR6/6 6.12 0.003 Color naranja, arcilloso

limoso, franco pesado

(proba. Franco

arcilloso), 15%-20% de

gravas dentro de la

matriz de arcilla.

17 Antes de Río

Pató

NN 10YR4/2 5.74 0.017 Color café, Arena -

Arenoso Franco, con

presencia de raíces

pequeñas y algunos

fragmentos líticos de 1 o

2mm

18 Río Pato NN 10YR5/3 6.56 0.007 FRANCO PESADO -

arcilla ligera, color café,

no hay raíces ni

fragmentos líticos

20 Q. Paimado NN 7.5YR6/3 6.43 0.009 Color variado: café

(principal), grisáceo

(GLEY1 7/10Y) y

naranja (5YR6/8).

Raises segundarios.

23 Desembocadura

Río Quito

NN 7.5YR6/3 6.02 0.031 Color café oscuro, con

bastantes raíces

secundarias, nódulos

blancos que pueden ser

acumulación de

minerales o hongos y

parches de colores

naranja (7.5YR6/8) y

gris (). ARCILLA

LIGERA.

Page 51: Caracterización de la concentración de metales en agua

49

APÉNDICE 3

Punt

o No

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1

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Parte

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7'16.8

4"N

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1

P7*

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Page 52: Caracterización de la concentración de metales en agua

50

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36.5

138

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2B

193.

525

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2.5

141

3A

198

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