UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA
Bioensayo Agudo con Sulfato de Cobre en Alevinos de Carpa
Cyprinus Carpio (LINNAEUS, 1758) y su Posible Impacto
Debido a la Actividad Minera
TESIS
PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON
MENCIÓN EN MINERIA Y MEDIO AMBIENTE
ELABORADO POR:
ESKIM SANTIAGO VALVERDE OBREGON
ASESOR
M.Sc. Lic. ATILIO MENDOZA APOLAYA
LIMA – PERÚ
2015
DEDICATORIA
Dedico esta tesis a mis queridos padres: Santiago
Valverde e Irene Obregón por haberme apoyado en
todo momento, por sus consejos, sus valores, por la
motivación constante que me ha permitido ser una
persona de bien, pero más que nada, por su amor.
Asimismo a Dios por haberme permitido llegar hasta
este punto y haberme dado salud para lograr mis
objetivos; dedicado además, a mis hermanos Kel,
Deker y Helen.
AGRADECIMIENTOS
Mi agradecimiento especial para mis asesores Msc. Lic. Atilio Mendoza Apolaya y
Msc. Ing. Jose Vidalon Galvez por sus valiosos apoyos y guías para la cristalización del
presente trabajo.
A todos mis amigos y familiares que de una u otra forma me estimulan y me ayudan a
continuar por este camino en la vida y en especial a mi hermano Deker por ser el
ejemplo de un hermano mayor, del cual aprendí aciertos y de momentos difíciles.
CONTENIDO
RESUMEN
ABSTRACT
1. INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………. 1
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA …………………………………… 2
2.1 Formulación del problema …………………………………………………2
2.1.1 Formulación del problema central………………………………...…2
2.1.2 Objetivo general……………………………………………………..2
2.1.3 Objetivos específicos……………………………………………...…3
3. MARCO TEÓRICO.………………………………………………………….. 4
3.1 Antecedentes………………………………………………………………..4
3.2 Características de la carpa………………………………………………..…9
3.2.1 Ubicación taxonómica……………………………………………….9
3.2.2 Distribución geográfica…………………………………………...…9
3.2.3 Aspectos biológicos y ecológicos………………………………..…10
3.2.4 Alimentación……………………………………………………….11
3.2.5 Generalidades sobre el cultivo de carpa…………………………....12
3.3 Contaminación…………………………………………………………….14
3.3.1 Contaminantes químicos……………………………………………14
3.3.2 Contaminantes inorgánicos…………………………………………15
3.3.3 Contaminantes orgánicos……………………………………...……15
3.3.4 Efectos de la contaminación en la acuicultura…………………...…16
3.3.5 Cobre……………………………………………………………….17
3.3.6 Aparición y recuperación de metales pesados…………………...…18
3.3.6.1 Posibles efectos de la minería en la vida de los peces………...19
3.3.6.1.1. La flotación y sus potenciales efectos……………..……20
3.3.6.1.2. La lixiviación - extracción por solvente -
electroobtención…………………………….…………..23
3.3.6.1.3. La refinación electrolítica…………………….……..…..29
3.3.6.1.4. Los pasivos ambientales mineros…………….…………31
3.3.7 Producción de sulfato de cobre pentahidratado………………….…31
3.3.8 Rol de los metales en los procesos bioquímicos en los peces…...…33
3.3.9 Efectos de la deficiencia y altos contenidos de metales en el agua
sobre la salud de los peces……………………………………….…33
3.3.10 Límites de toxicidad de los metales pesados en función de la dureza
del agua………………………………………………………….….35
3.3.11 Vías de incorporación de metales pesados en los organismos
acuáticos……………………………………………………………36
3.3.12 Bioacumulación y biomagnificación de metales pesados……….…37
3.4 Bioensayo……………………………………………………….…………38
3.4.1 Especies para el bioensayo…………………………………………38
3.4.2 Bioensayo agudo………………………………………………..…..41
3.4.3 Bioensayo crónico………………………………………………….41
3.4.4 Concentración media letal (LC50)…………………………..………42
3.5 Hipótesis central……………………………………………………...……43
4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVO…………………………..……..43
4.1 Materiales…………………………………………………...……………..43
4.2 Equipos………………………………………………………………...…..44
4.3 Reactivo………………………………………………………….……...…44
5. METODOLOGIA…………………….……………………………..………...44
5.1. Método rutinario de bioensayos………………………………………..…..45
5.1.1. Preparación del contaminante………………………………...……..45
5.1.2. Acondicionamiento………………………………………………….48
5.1.3. Recolección de carpas y transporte……………………………...…..54
5.1.4. Aclimatación…………………………………………………….…..55
5.2. Método de Regresión…………………………………………………..…..65
5.2.1. Regresión Lineal…………………………………………………….65
5.2.2. Regresión Polinómica…………………………………………….....65
5.3. Tipo de investigación…………………………………….…………….…..66
5.4. Variable de estudio…………………………………………………….…..66
5.5. Determinación de la concentración letal media (LC50)………………..…..66
5.6. Determinación de la concentración del cobre acumulado en las
carpas………………………………………………………………...…….67
6. RESULTADOS……………………………………………………..…………68
6.1. Concentración letal media (LC50)…………………………………...……..68
6.2. Concentración de cobre acumulado en las carpas…………………………93
6.3. Predicción de toxicidad por cobre en efluente minero……………………95
6.4. Predicción de toxicidad por cobre en cuerpos receptores…………………96
7. DISCUSIÓN…………………………………………………………….……..98
8. CONCLUSIONES……………………………………..………………...…....99
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………...……100
10. GLOSARIO DE TÉRMINOS…………………………………………….…104
11. ANEXOS………………………………………………………………...……114
LISTA DE FIGURAS
Figura N° 1: La imagen muestra a la especie Cyprinus carpio……………………..…11
Figura N° 2: Factores que facilitan la flotación………………………………….……20
Figura N° 3: Se muestra el reactivo Colector (Xantato) y el reactivo Depresor (Cianuro
de Sodio) que deprime a la Pirita…………………………………………………...…..22
Figura N° 4: Se muestra el reactivo Reactivador (Sulfato de cobre) que reactiva al zinc
Deprimido, para su posterior flotación……………………………………………...….22
Figura N° 5: Pasivo ambiental minero de la U.E.A. Graciela-PERUBAR……………31 Figura N° 6: Flujograma del proceso de producción de sulfato de cobre
pentahidratado………………………………………………………………………….32
Figura N° 7: La figura muestra el sulfato de cobre pentahidratado tipo nieve………..32
Figura N° 8: Metal esencial (Ejemplo: Cu, Zn)……………………………………….35
Figura N° 9: La imagen muestra la entrada a la Estación Piscícola de Santa
Eulalia…………………………………………………………………………….…….44
Figura N° 10: El contaminante utilizado en el trabajo de investigación……….....…...45
Figura N° 11: Tarando el vaso de precipitado (beaker)…………………………….…45
Figura N° 12: Pesando el sulfato de cobre pentahidratado…………………..….….....46
Figura N° 13: La figura muestra el peso de 1,0027gramos del contaminante sulfato de
cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)……………………………………………...…46
Figura N° 14: Homogenizando la solución de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4
x 5 H2O)………………………………………………..……………………...………..47
Figura N° 15: Vertiendo la solución del contaminante al frasco de polietileno,
previamente rotulado…………………...…………………………………….….……..47
Figura N° 16: Materiales y reactivo utilizado en la preparación del contaminante
sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)………………………...………...…48
Figura N° 17: Realizando la limpieza de los acuarios…………………………...……49
Figura N° 18: Acuario T1/3, previo a su nivelación del agua…………………………52
Figura N° 19: Colocando los difusores para la oxigenación de las especies Cyprinus
carpio……………………………………………………………………………….…..53
Figura N° 20: Instalando el sistema de aireación (mangueras y llaves)…………….....53
Figura N° 21: En la figura se muestra las dos baterías de acuarios, con la cual se realizó
el trabajo de investigación………………………………………………………….…..53
Figura N° 22: Estanques de cultivo de carpa……………………………………….…55
Figura N° 23: Los especímenes Cyprinus carpio en un proceso de
aclimatación………………….……………………………………………………..…..55
Figura N° 24: En la figura se muestra claramente los 10 especímenes utilizados en cada
acuario donde se realizó el proceso de aclimatación………………………………...…56
Figura N° 25: Midiendo la temperatura de agua del acuario…………………....…….56
Figura N° 26: Realizando la biometría de las carpas (Cyprinus carpio)…….…….….57
Figura N° 27: Pesando el vaso de precipitado con agua…………………………..…..57
Figura N° 28: Pesando el vaso de precipitado con agua y carpas………………….….57
Figura N° 29: En la figura se muestra claramente las dos baterías (A y B), con los
respectivos 6 acuarios codificados como T1/1, T1/2, T1/3, T2/1, T2/2 y T2/3………..59
Figura N° 30: Dosificando el contaminante en los acuarios…………………….…….64
Figura N° 31: Se aprecia a la especie boqueando en la superficie del cuerpo de agua,
con ligero ensanchamiento en la parte ventral del pez……………………………..…..85
Figura N° 32: Se aprecia a la carpa boqueando de forma perpendicular a la superficie
del agua…………………………………………………………………………………85
Figura N° 33: En esta imagen tomada de forma frontal hacia el acuario, se visualiza el
boqueo vertical de tres (3) especímenes de carpa (Cyprinus carpio)…………...……...86
Figura N° 34: La figura muestra a 8 especímenes de carpa boqueando de un total de 10
que se encuentran en el acuario “A6”……………………………………………….….86
Figura N° 35: La figura muestra al pez nadando de una forma inusual (de forma
perpendicular con dirección a la base del acuario)……………………………….….…87
Figura N° 36: La figura muestra a dos (2) peces nadando de costado en la superficie del
agua………………………………………………………..……………………………87
Figura N° 37: La carpa pierde la estabilidad física de su cuerpo, se aprecia por
momentos nadando vientre arriba y muy cerca de la superficie…………………….….88
Figura N° 38: En la figura se aprecia un comportamiento inusual de la carpa, esta
especie por momentos se posa en el fondo del acuario perdiendo la movilidad, además
adquiere una reacción muy lenta………………………………………………….……88
Figura N° 39: Una carpa muerta en el fondo del acuario…………………………...…89
Figura N° 40: Colocando los guantes quirúrgicos……………………..…………...…89
Figura N° 41: Extrayendo al espécimen muerto del acuario “A6”……………...….....89
Figura N° 42: Se aprecia la carpa hinchada en la zona o parte ventral…………..……90
Figura N° 43: Las carpas muertas, se colocaron en bolsas con cierre hermético…..…90
Figura N° 44: La figura muestra a la carpa con el ojo izquierdo defectuoso……….....91
Figura N° 45: La figura muestra a la carpa con las branquias izquierda expuesta…....91
Figura N° 46: La imagen muestra claramente a la carpa con las branquias izquierda
expuesta y vientre ligeramente abultados………………………………………..……..92
Figura N° 47: La imagen muestra a las carpas con el vientre ligeramente abultado y a la
carpa que está en la parte inferior con el ojo izquierdo defectuoso………………...…..92
LISTA DE TABLAS
Tabla N° 1: Metales pesados en la Gambusia punctata (μg/g)……………………..…..6
Tabla N° 2: Condiciones recomendadas para las pruebas de toxicidad aguda con crías y
juveniles de tilapia, carpa y cíclidos………………………………………..……………6
Tabla N° 3: Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de
actividades minero-metalúrgicas (D.S. N° 010-2010-MINAM)…………………..…….7
Tabla N°4: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 1 (Uso Poblacional y
Recreacional)…………………………………………………………………………….8
Tabla N°5: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 4 (Conservación del
Ambiente Acuático)……….………………………………………………..……………8
Tabla N° 6: Condiciones para el cultivo de carpa en estanquería……………………..13
Tabla N° 7: vida acuática en sistema de agua dulce (ríos, lagos)……………………..…..36
Tabla N° 8: Ingredientes para preparar alimento balanceado para
carpas…………………………………………………………………………………...54
Tabla N° 9: Bioensayo preliminar……………………………………………….…….58
Tabla N° 10: Código de acuarios por batería………………………………………….59
Tabla N° 11: Códigos de los acuarios y sus respectivas concentraciones en el bioensayo
agudo……………………………………………………………………………….…..60
Tabla N° 12: Código de acuarios y concentración del contaminante de los especímenes
a analizar………………………………………………………………………………..67
Tabla N° 13: Resultados del bioensayo preliminar………………………………...….68
Tabla N° 14: Resultados del bioensayo final……………………………………...…..68
Tabla N° 15: Cuadro de control durante el bioensayo acuático (primer ensayo)……...76
Tabla N° 16: Cuadro de control durante el bioensayo acuático (segundo ensayo)…....79
Tabla N° 17: Cuadro de control durante el bioensayo acuático (tercer ensayo)………82
Tabla N° 18: Concentración de cobre (mg/kg) en especímenes de carpa común
(Cyprinus carpio)………………………………………………………………...…….93
Tabla N° 19: Parámetros de efluentes industriales de una empresa minera………...…95
Tabla N° 20: Parámetros de agua en cuerpos receptores cercanos a una empresa
minera………………………………………………………………………………..…96
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico N° 1: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar
(parte1)……………………………………………………………………………….…69
Gráfico N° 2: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar
(parte2)………………………………………………………………………………….70
Gráfico N° 3: Regresión lineal para bioensayo (96 horas) en carpa común (Cyprinus
carpio)…………………………………………………………………………….……71
Gráfico N° 4: Regresión polinómica para bioensayo (96 horas) en carpa común
(Cyprinus carpio)………………………………………………………………..……..72
Gráfico N° 5: Intersección en la gráfica de regresión polinómica para determinar el
LC50 del sulfato de cobre del bioensayo en alevinos de carpa (Cyprinus carpio)……...75
Gráfico N° 6: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático
(parte 1)…………………………………………………………………………………77
Gráfico N° 7: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático
(parte 2)…………………………………………………………………………..……..78
Gráfico N° 8: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático
(parte 1)…………………………………………………………………..……………..80
Gráfico N° 9: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático
(parte 2)………………………………………………………...…………...…………..81
Gráfico N° 10: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático
(parte 1)…………………………………………………………………..……………..83
Gráfico N° 11: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático
(parte 2)…………………………………………………………………………………84
Gráfico N° 12: Tendencia de la concentración de cobre (mg/kg) en especímenes de
carpa común (Cyprinus carpio)……………………………………………..…….……93
Gráfico N° 13: La gráfica muestra la concentración de cobre (ppm) en el agua...........94
Gráfico N° 14: Comparación entre las concentraciones de cobre en el agua y
bioacumuladas por carpas……………………...……………………………………….94
Gráfico N° 15: Comparación entre la concentración de cobre y sulfato de cobre en el
agua v.s. la concentración de cobre bioacumulado en carpas……………………….…95
RESUMEN
El objetivo de la presente investigación fue evaluar el efecto letal del sulfato de cobre en
un bioensayo agudo estático, con tres repeticiones, sobre los alevines de carpa común
Cyprinus carpio después de 96 horas de exposición, realizados desde el 15 de setiembre
al 10 de octubre de 2014. Las carpas fueron donadas de la Estación Piscícola de Santa
Eulalia y el bioensayo se realizó en la misma Estación antes mencionada, perteneciente
a la Universidad Nacional Federico Villarreal (UNFV). Primero se trabajó con rangos
amplios de concentración del contaminante, para luego establecer rangos más
específicos. El resultado final de la prueba fue una concentración media letal LC50 de
0,986 ppm de cobre. Además se realizaron análisis de la concentración del cobre
acumulada en la carpa común por el método de absorción atómica, lo que dio los
siguientes resultados: para 0,6 ppm fue 5,10 mg/kg, para 0,8 ppm 5,12 mg/kg y para 1
ppm 5,29 mg/kg, en cada caso los análisis se realizaron en las diez carpas expuestas.
PALABRAS CLAVES: Bioensayo, Sulfato de cobre, Concentración media letal (CL50)
ABSTRACT
The objective of this research was to assess the lethal effect of copper sulphate in an
acute bioassay static, with three replicates, on common Carp fingerlings Cyprinus
carpio after 96 hours of exposure, carried out from September 15 to October 10, 2014.
The Carp were donated from the fisheries station of Santa Eulalia and the bioassay was
performed in the same season before mentioned, belonging to the Universidad Nacional
Federico Villarreal (UNFV). He first worked with wide of contaminant concentration
ranges, to then establish more specific ranges. The final result of the test was a lethal
median concentration LC50 of 0,986 ppm copper. Further analyses were performed the
concentration of copper in the muscle of common carp by the method of atomic
absorption, which gave the following results: for 0.6 ppm was 5,10 mg/kg, for 0.8 ppm
5,12 mg/kg and for 1 ppm 5,29 mg/kg, in each case analyses were performed in the ten
Carp exposed.
Keys Words: Bioassay, Copper sulphate, Lethal Median concentration (CL50)
1
1. INTRODUCCIÓN
Los bioensayos son pruebas biológicas que sirven para determinar el grado de
toxicidad de sustancias extrañas presentes en el medio donde habitan y que
producen efectos nocivos que muchas veces pueden generar su extinción
(Zambrano A. & Molina S., 2012).
El sulfato de cobre es un compuesto químico derivado del cobre que forma
cristales azules. Es utilizado de diversas formas en la actividad minería, agrícola,
acuícola, industria de pigmentos, entre otros.
La carpa común Cyprinus carpio, es la segunda especie más cultivada a nivel
mundial, principalmente en Asia y en Europa; en el Perú se cultiva a nivel de
subsistencia. Además es una de las especies que se pueden ver afectadas
directamente producto del cobre generado en la actividad minera.
Estos peces servirán como un índice de una posible contaminación, ya que la
contaminación hídrica ocasionada por las descargas industriales y los efluentes
mineros, van acompañados con concentraciones considerables de cobre.
Los bioensayos son métodos muy utilizados para determinar la concentración a
la que un contaminante causa efectos nocivos a los organismos vivos y que en
este caso en particular, el bioensayo, se utiliza para determinar el posible efecto
nocivo del cobre en la carpa común Cyprinus carpio.
2
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
2.1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA CENTRAL
Durante los procesos de la minería algunos metales son abandonados
en las escombreras como material de desecho en las minas
semicubiertas o a cielo abierto; algunos son transportados a través del
viento y por corrientes de agua, creando varios problemas ambientales
(Habashi, 1992).
Rensomi (1973, Citado por Zambrano, 1983) indicó que numerosos
metales pesados son concentrados en el cuerpo del pez en el orden de
miles a decenas de miles de veces la concentración en el agua. Estos
datos han sido reportados mediante la cadena alimenticia en el
ecosistema.
Es de suma importancia conocer cuál es la concentración letal para los
organismos de ambientes acuáticos, en este caso la carpa Cyprinus
carpio dado que es una de las especies que habitan en nuestro país y
que se ven influenciados por la actividad minera que tienen sulfato de
cobre en sus efluentes.
2.1.2. OBJETIVO GENERAL
Determinar el LC50 de sulfato de cobre para carpa (Cyprinus carpio)
mediante un bioensayo.
3
2.1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar la concentración de sulfato de cobre que afecta la
sobrevivencia de la especie Cyprinus carpio.
Evaluar el comportamiento de las especies a diferentes
concentraciones del contaminante.
Realizar gráficamente una curva de LC50 en la cual nos indique los
resultados obtenidos para una mayor facilidad de interpretación.
4
3. MARCO TEÓRICO
3.1. ANTECEDENTES
Las actividades mineras y los procesos geoquímicos a menudo resultan
generadores de Drenaje Acido de la Mina (DAM), un fenómeno
comúnmente asociado a las actividades mineras. Este se produce cuando la
pirita (FeS2) y otros minerales sulfurosos presentes en los depósitos de
minas actuales o pasadas, se exponen al contacto con el aire y el agua en
presencia de las bacterias oxidantes como Thiobacillus ferrooxidans y se
oxidan para producir sulfatos y ácidos de metales ferrosos (Ogwuegbu y
Muhanga, 2005).
Reacciones de oxidación:
FeS2 + 3,5O2 + H2O FeSO4 + H2SO4
CuFeS2 + 4 O2 CuSO4 +FeSO4 (Vidalón, 2013)
Rensomi (1973, Citado por Zambrano, 1983) indicó que numerosos metales
pesados son concentrados en el cuerpo del pez en el orden de miles a
decenas de miles de veces la concentración en el agua. Estos datos han sido
reportados en la cadena alimenticia en el ecosistema.
Se evaluó la toxicidad del cobre, empleando sulfato de cobre en larvas
nauplii sin alimentar del camarón comercial Artemesia longinaris mediante
bioensayos de 72 horas de duración, con el objeto de determinar la dosis
efectiva media o concentración letal (LC50) y grado de desarrollo - estadio
larval (Scelso, 1997).
5
Los resultados del test de toxicidad aguda mostraron una relación directa
entre mortalidad y concentración de cobre. A una concentración de 1000
ppb, los nauplii mueren en menos de 24 hr. Los valores de LC50 para los
diferentes períodos de los restantes tratamientos según el método de probits
fueron: 660 ppb para 24 hr, 378,5 ppb para 48 hr y 212,3 ppb para 72 hr. La
muda (crecimiento) de las larvas fue inhibida a concentraciones superiores a
125 ppb. En el «control», las larvas mudaron a protozoea a partir de las 72
hr y todas las larvas se encontraron en este estadio a las 96 hr. (Scelso,
1997).
Los valores de LC50-96h de 0,546 mg/l de Cu2+, obtenidos encontrados
para postlarvas de C. camentarius a una temperatura de 20,2±0,44 ºC; pH
6,5±0,5; dureza 0,9±0,3 mg/l de CaCO3 y salinidad de 1,0 ppt del agua
demuestran que es un estadío muy sensible al cobre (Mendoza, 2007).
Al realizar la prueba de toxicidad aguda del sulfato de cobre (CuSO4) en
alevinos de cachama blanca (Piaractus brachypomus) bajo condiciones de
aguas blandas, dieron como resultado una concentración media letal (LC50)
al cabo de 48 horas de exposición un valor de 0,94 ppm.
Estos resultados preliminares permiten inferir que bajo las concentraciones
y condiciones del presente ensayo (dureza total de aproximadamente 20
ppm), los alevinos de cachama blanca son relativamente susceptibles a los
efectos tóxicos del sulfato de cobre (Velasco, Gómez & Calderón, 2006)
6
Los valores de CL50 obtenidos a las 96 horas de exposición fueron de
0,910±0,126 mg de Cu2+/L, para larvas de rana Osteopilus septentrionalis
en estadío E-25 (Alea, Carballo, Trujillo & Torres, 2003)
Tabla N° 1 Metales pesados en la Gambusia punctata (μg/g).
Fuente: Argota G., González, Argota H., Fimia y Iannacone, 2012
Fry (1971, Citado por Zambrano, 1983) estableció que el estudio de la
contaminación biológica desea proteger al organismo de daños que no
solamente sea la muerte y que los limites letales están para ser considerados
solamente como limites extremos.
La EPA ha determinado que el agua potable no debe contener más de
1.3ppm o miligramos de cobre por litro de agua (Departamento de Salud y
Servicios Humanos, 2004).
7
Tabla N° 2 Condiciones recomendadas para las pruebas de toxicidad aguda con
crías y juveniles de tilapia, carpa y cíclidos
Tipo de ensayo Estático
Aclimatación 12 días antes de iniciar el
experimento
Recambio de agua Ninguno
Temperatura 23±2°C
Volumen de acuario 70 a 80 L
Numero de peces por acuario 12
Tamaño de los peces 3 a 5 cm
Numero de replicas 3
Duración de la prueba 96 horas
Efecto medido CL50, mortalidad (%) o
sobrevivencia (%)
Fuente: Ramírez & Mendoza, 2008
Tabla N° 3 Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de
actividades minero-metalúrgicas (D.S. N° 010-2010-MINAM)
Fuente: Ministerio del Ambiente, 2010
8
Tabla N°4: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 1 (Uso
Poblacional y Recreacional)
Fuente: Ministerio del Ambiente, 2008
Tabla N°5: Estándar de Calidad Ambiental para agua - Categoría 4 (Conservación
del Ambiente Acuático)
Fuente: Ministerio del Ambiente, 2008
9
3.2. CARACTERÍSTICAS DE LA CARPA
3.2.1. UBICACIÓN TAXONÓMICA
Reino: Animalia
Filo: Chordata
Clase: Actinopterigios (peces con aletas radiadas)
Orden: Cypriniformes
Familia: Cyprinidae
Género: Cyprinus
Especie: Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758)
Nombre común: Carpa común (Aguilar, 2007)
3.2.2. DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA
Es originaria de China y del extremo oriente de Asia, ha sido
introducida en todos los continentes a excepción de la Antártida
(Aguilar 2007).
Habita en lagos y ríos europeos, además ha sido ampliamente
introducida en otras partes del mundo, tales como: América del Norte,
África del Sur, Nueva Zelanda, Australia, Asia (FAO, 2014)
En muchos lugares donde ha sido introducida se considera una
amenaza para el ecosistema debido a su predilección por el sustrato
vegetal de los fondos poco profundos, que sirve de alimento a
numerosas especies animales.
10
3.2.3. ASPECTOS BIOLÓGICOS Y ECOLÓGICOS
Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758) tiene un cuerpo alargado y algo
comprimido. Labios gruesos. Dos pares de barbillas en el ángulo de la
boca, las más cortas sobre el labio superior. Base de la aleta dorsal
larga con 17-22 rayos ramificados y una espina dorsal fuerte y dentada
en el frente; contorno de la aleta dorsal cóncavo anteriormente. Aleta
anal con 6-7 rayos blandos. Línea lateral con 32 a 38 escamas. Color
variable, las carpas silvestres son de color parduzco verdoso sobre el
dorso y parte superior de los costados, con tonalidad amarillo dorada
ventralmente. Las aletas son oscuras, ventralmente con un matiz rojizo
(FAO, 2014).
Cyprinus carpio (Linnaeus, 1758), también conocida como carpa
común es un pez típico de aguas calmadas, cálidas y con fondos
fangosos. El medio donde se desarrolla Cyprinus carpio son: lagunas,
lagos, ríos, arroyos, arroyuelos, nacimientos de agua, etc. (Aguilar,
2007).
La carpa es un pez termófilo, amante de las aguas cálidas, pero que
tolera extremos, desde un agua altamente cálida, hasta fluctuaciones
rápidas de temperatura. Su metabolismo y consecuentemente su
demanda por alimentos disminuye al tiempo que disminuyen las
temperaturas y prácticamente se detiene con una temperatura de 4ºC.
11
Su capacidad para un rápido crecimiento, característica de la especie,
se manifiesta mejor a temperaturas por encima de 20º C. Muestra alta
tolerancia a las variaciones de la concentración de iones en el agua y
puede vivir en aguas salobres así como en aguas alcalinas de pH 9. Es
poco sensitiva a las variaciones de oxígeno, requiriendo entre 3 a 4
mg/l (muere con niveles de 0,3 a 0,5 mg/l). Puede crecer muy rápido y
ocasionalmente los individuos alcanzan pesos de hasta 20 kg.
Figura N° 1: La imagen muestra a la especie Cyprinus carpio
3.2.4. ALIMENTACIÓN
Se alimenta de invertebrados, restos de animales y vegetales (Aguilar 2007).
El alimento natural de la carpa joven es el zooplancton. Posteriormente se
alimentan de invertebrados en el fondo. Otros alimentos consumidos en la
naturaleza incluyen algas, pececillos, gusanos de tierra y otros invertebrados
terrestres y varias clases de detritos, particularmente materia vegetal en
descomposición. Como se podría esperar, la carpa en cautiverio aprende
rápidamente a aceptar una amplia variedad de alimentos vivos y preparados
(Hernández & Victoria, 2006)
12
3.2.5. GENERALIDADES SOBRE EL CULTIVO DE CARPA
Es una de las especies con más historia en la acuicultura, se encuentra
ampliamente distribuida en el territorio nacional dada su gran
adaptabilidad y capacidad reproductiva.
El éxito de su cultivo se debe a que esta especie se adapta fácilmente a las
diversas condiciones de los cuerpos de agua, ya que soportan bajas
concentraciones de oxígeno, amplio rango de temperatura, además de su
poca exigencia alimenticia que le confiere al productor un manejo adecuado
y sencillo.
Las carpas alcanzan un peso de 400 gr en un tiempo aproximado de 6
a 12meses, de acuerdo a las condiciones ambientales y manejo del cultivo
Las hembras alcanzan su madurez sexual a los 2 años y los machos a los
1 1/2 años dependiendo de la temperatura. El número de óvulos por Kg.
es de 80,000 a 100,000. Se reproducen una vez al año a una
temperatura entre los 18 - 28 °C.
Para un óptimo crecimiento se recomienda sembrar crías de 3 a 4 cm con
la finalidad de disminuir la mortalidad durante el manejo y transportación.
La capacidad de carga es de 1 a 3 crías/m², según las características del cue
rpo de agua a sembrar.
Es recomendable durante el proceso de engorda proporcionar al cultivo
los siguientes cuidados:
13
Seleccionar los peces por tallas para evitar canibalismo proporcionando
adecuadamente la ración alimenticia.
Emplear un tamaño de alimento adecuado a la talla de los
peces, almacenando el alimento en un lugar seco y ventilado.
Mantener estricta limpieza del equipo, artes de pesca y estanquería.
Vigilar que el flujo de agua sea constante y adecuado.
Llevar una carpeta técnica con los datos de las actividades cotidianas y
registro de los organismos. (Dirección General Pecuaria, 2006).
Tabla N° 6: Condiciones para el cultivo de carpa en estanquería
Temperatura del agua 18 - 28 °C
Oxígeno disuelto 2 - 6 mg/lt.
Transparencia 30 - 45 cm
pH 7 - 8
Amonio < 0.3 mg/lt.
Sólidos suspendidos 27 - 70 mg/lt.
Bióxido de carbono < 25 mg/lt.
Alcalinidad 20 - 150 mg/lt.
Fuente: Dirección General Pecuaria, 2006
14
3.3. CONTAMINACIÓN
La contaminación es la incorporación al ambiente de una sustancia o forma
de energía en tal cantidad que resulte perjudicial para los ecosistemas
naturales. La contaminación del agua ocurre cuando un cuerpo de agua es
afectado por la descarga de una gran cantidad de material contaminante
(Kratz, 2005).
3.3.1. CONTAMINANTES QUÍMICOS
Se debe tener en cuenta las propiedades ecotoxicológicas del
contaminante.
- La biodegradabilidad: Limita la persistencia del contaminante en el
medio y sus efectos fisicoquímicos y biológicos y favorece la
integración de este a los ciclos biogeoquìmicos.
- La bioacumulación: Es la capacidad de acumular metales sin que
esto les cause un daño aparente. De esta forma, concentraciones de
metales pueden ingresar a la cadena alimenticia y causar daños
considerables en el consumidor final. Debido a que esta se
biomagnifica y a su vez la concentración del metal aumenta (Barreto y
Peralta, 2009)
- La toxicidad: Efecto adverso en organismos de prueba causados por
contaminantes, generalmente por uno o mezcla de contaminantes. La
toxicidad es resultado de concentraciones y tiempo de exposición,
modificados por diferentes variables como la temperatura y la
15
eficiencia de la forma química del contaminante (Zambrano y Molina,
2012).
Los contaminantes pueden ser inorgánicos u orgánicos.
3.3.2. CONTAMINANTES INORGÁNICOS
Dentro de estos encontramos los metales pesados como: mercurio,
plomo y cadmio, y los oligoelementos como cobre y zinc. Se
introducen en el agua por la erosión de los suelos, y los vertidos
industriales, y su toxicidad depende de su estado de óxido - reducción.
Las formas larvarias son más sensibles que los adultos.
Se considera que el mercurio y la plata son los muy tóxicos, el cobre
zinc, níquel, plomo y cadmio como medianamente tóxicos y al plomo
y manganeso poco nocivos.
Van Coillie (1980) demostró que concentraciones de cobre de 15 ug/l
reducen la síntesis de ARN en los embriones de trucha Salvelinus
fontinalis provocando además mortalidades masivas en los alevinos a
los 20 y 30 días de eclosión (Alzeiu, 1991)
3.3.3. CONTAMINANTES ORGÁNICOS
Se consideran diversas sustancias como residuos de hidrocarburos
derivados del petróleo, moléculas tensoactivas utilizadas en
detergentes domésticos, biocidas provenientes de tratamientos
intensivos (pesticidas).
16
• Hidrocarburos: formados por un amplio grupo de productos, algunos
son constituyentes normales de los tejidos animales (p.e. fitano,
pristano o escualeno). Los residuos provenientes del petróleo o
dispersados en forma de emulsión, son ingeridos por el hombre y se
incorporan en el metabolismo lipídico. Los peces son más sensibles
que los moluscos y crustáceos ante la presencia de tensoactivos y los
derivados iónicos son más tóxicos que los no iónicos.
• Pesticidas: los pesticidas son absorbidos por varios constituyentes del
medio ambiente y transportados mediante el arrastre de estos por el
agua de lluvia y aire, los cuales entran a formar parte de los sistemas
biológicos de los organismos contaminados (Aguilar, 2007)
3.3.4. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN EN LA ACUICULTURA
Cualquiera sea el origen de los contaminantes, estos actúan sobre la
acuicultura de las siguientes formas:
- Modificando las características de la calidad del agua como:
Temperatura, oxígeno disuelto, sales nutrientes, etc., favoreciendo de
esa forma la proliferación de algas o la anoxia; poniendo en riesgo las
especies.
- Por acción tóxica directa de sustancias biocidas, lo que acarrea
perturbaciones fisiológicas graves o mortalidades masivas.
17
- A través de los tejidos animales por las biotoxinas, microorganismos
patógenos y sustancias químicas adversas que hacen que la
producción no sea apta para el consumo humano (Alzieu, 1991)
3.3.5. COBRE
El Cobre de símbolo “Cu”, número atómico 29, de coloración rojiza,
es dúctil, maleable y buen conductor de la electricidad, puede
encontrarse en la naturaleza en su estado puro, “nativo”. Se conoce
desde épocas prehistóricas pues se han encontrado objetos de este
metal en las ruinas de muchas civilizaciones antiguas, algunas datan
10,000 años A.C. Los romanos llamaron al metal “cuprum”, de donde
proviene su nombre. (Villanueva, 2011)
El cobre es un metal rojizo que ocurre naturalmente en las rocas, el
agua, los sedimentos y, en niveles bajos, el aire. El cobre también
ocurre naturalmente en todas las plantas y animales. En bajas
concentraciones en la dieta es un elemento esencial para todos los
organismos, incluyendo a los seres humanos y otros animales. A
niveles mucho más altos pueden ocurrir efectos tóxicos. El término
cobre se refiere no sólo al metal, sino que también a los compuestos
de cobre que se pueden encontrar en el ambiente (Departamento de
Salud y Servicios Humanos, 2004).
18
3.3.6. APARICIÓN Y RECUPERACIÓN DE METALES PESADOS
Los metales pesados aparecen como constituyentes naturales de la
corteza terrestre y son persistentes contaminantes ambientales desde el
momento que no pueden ser degradados ni destruidos.
En menor medida, entran al sistema corporal a través de los alimentos,
el aire y el agua y son bioacumulados a lo largo del tiempo.
En las rocas ellos existen como menas en sus distintos compuestos
químicos, de los cuales son recuperados como minerales. Los
minerales metálicos pesados incluyen sulfuros, tales como hierro,
arsénico, plomo, zinc, cobalto, oro, plata y níquel; óxidos como
aluminio, manganeso, oro, selenio y antimonio. Algunos existen y
pueden ser recuperados en ambas formas: sulfuros y óxidos, como en
los casos de hierro, cobre y cobalto.
Las menas de minerales tienden a aparecer en familias por donde hay
metales que naturalmente existen como sulfuros que en su mayoría
suelen estar juntos. Sin embargo, los sulfuros de plomo, cadmio,
arsénico y mercurio pueden encontrarse naturalmente concurriendo
junto a sulfuros de hierro (pirita, FeS2) y cobre (calcopirita, CuFeS2),
los que son obtenidos como subproductos de varios procesos
hidrometalúrgicos o como parte de los humos de escape en
pirometalúrgica u otros procesos que siguen a la extracción minera
para su recuperación.
19
Durante los procesos de la minería algunos metales son abandonados
en las escombreras como material de desecho en las minas
subterráneas o a cielo abierto; algunos son transportados a través del
viento y por corrientes de agua, creando varios problemas
ambientales. Los metales pesados son básicamente recuperados de sus
menas mediante operaciones de procesamiento del mineral. (Habashi,
1992).
3.3.6.1. POSIBLES EFECTOS DE LA MINERIA EN LA VIDA DE
LOS PECES
Si el desecho de mina genera ácidos, el impacto en los peces,
animales y plantas puede ser severo. Muchos ríos impactados
por el drenaje ácido de mina tienen un valor de pH de 4 o menos
- similar a una batería ácida. Es poco probable que las plantas,
animales y peces puedan sobrevivir en ríos con tales
condiciones.
Los metales son particularmente problemáticos porque no se
destruyen en el ambiente. Se sedimentan en el fondo y persisten
en los lechos de los ríos, riachuelos, por largos periodos de
tiempo, constituyendo una fuente de contaminación a largo
plazo que afecta los insectos acuáticos que viven ahí, y a los
peces que se alimentan de estos.
Los impactos en la vida acuática pueden ir desde la muerte
inmediata de peces hasta efectos sub-letales, que afectan su
crecimiento, comportamiento o la capacidad reproductiva.
20
(www.elaw.org/files/mining-eia-guidebook/Capitulo%201.pdf,
2015).
3.3.6.1.1. LA FLOTACION Y SUS POTENCIALES EFECTOS
A) FACTORES QUE FACILITAN LA FLOTACIÓN
En la flotación intervienen los siguientes factores:
o Pulpa
o Reactivos
o Aire
o Agitación (Sedano, 2004)
Figura N° 2: Factores que facilitan la flotación
21
B) REACTIVOS QUE INTERVIENEN EN LA
FLOTACIÓN
Hay varias clases de reactivos, según el trabajo que
realizan:
1) Espumantes
2) Colectores
3) Modificadores
• Depresores
• Reactivadores
• Dispersantes
• Reguladores de pH. (Sedano, 2004)
a. REACTIVOS DEPRESORES
En la flotación, cuando no queremos que floten algunos
sulfuros usamos los reactivos depresores. En la flotación
de plomo usamos Cianuro de Sodio y Sulfato de Zinc, en
forma de complejo, para que no floten ni el Zinc ni la
pirita. En este caso, el Cianuro es un reactivo depresor
porque deprime los sulfuros de zinc y de fierro. (Sedano,
2004).
22
Figura N° 3: Se muestra el reactivo Colector (Xantato) y el reactivo Depresor
(Cianuro de Sodio) que deprime a la Pirita.
b. REACTIVOS REACTIVADORES
Los reactivos reactivadores hacen flotar los sulfuros que
han sido deprimidos en otros circuitos. Ejemplo: Para
flotar el zinc que ha sido deprimido en el circuito de
plomo es necesario usar sulfato de cobre, en este caso el
sulfato de cobre es un reactivador de los sulfuros de zinc.
Figura N° 4: Se muestra el reactivo reactivador (sulfato de cobre) que reactiva al
zinc deprimido, para su posterior flotación.
23
3.3.6.1.2. LA LIXIVIACION - EXTRACCION POR
SOLVENTE – ELECTROOBTENCION
En los yacimientos de cobre de minerales oxidados, el
proceso de obtención de cobre se realiza en tres etapas que
trabajan como una cadena productiva, totalmente
sincronizadas:
Lixiviación en pilas.
Extracción por solvente.
Electroobtención.
Primera etapa: lixiviación en pilas
La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite
obtener el cobre de los minerales oxidados que lo
contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y
agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados
son sensibles al ataque de soluciones ácidas.
¿Cómo se realiza el proceso?
Chancado
El material extraído de la mina (generalmente a tajo
abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es
fragmentado mediante chancado primario y secundario
(eventualmente terciario), con el objeto de obtener un
material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾
pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos
24
los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la
solución ácida.
For mación de la pila
El material chancado es llevado mediante fajas
transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En
este trayecto el material es sometido a una primera
irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico,
conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya
en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido
en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es
descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que
lo va depositando ordenadamente formando un terraplén
continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre
esta pila se instala un sistema de riego por goteo y
aspersores que van cubriendo toda el área expuesta.
Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente
una membrana impermeable sobre la cual se dispone un
sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten
recoger las soluciones que se infiltran a través del
material.
Sistema de r iego
A través del sistema de riego por goteo y de los
aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de
25
agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta
solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando
rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en
los minerales oxidados, formando una solución de
SULFATO DE COBRE, la que es recogida por el
sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas
en canaletas impermeabilizadas.
El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene
por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha
agotado casi completamente la cantidad de cobre
lixiviable. El material restante o ripio es transportado
mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un
segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de
cobre.
¿Qué se obtiene del proceso de lixiviación?
De la lixiviación se obtiene una solución de SULFATO
DE COBRE (CuSO4) con concentraciones de hasta 9
gramos por litro (gpl) denominada solución rica o PLS que
es llevada a diversos estanques donde se limpian
eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber
sido arrastradas.
Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a
planta de extracción por solvente.
26
Segunda etapa: extracción por solvente
En esta etapa la solución que viene de las pilas de
lixiviación, se libera de impurezas y se concentra su
contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45 gpl, mediante
extracción por solvente.
Para extraer el cobre de la solución rica o PLS, ésta se
mezcla con una solución de resina orgánica. La resina de
esta solución captura los iones de cobre (Cu+2) en forma
selectiva.
De esta reacción se obtiene, por un lado un complejo
resina-cobre y, por otro, una solución empobrecida en
cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el
proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que
se obtienen del proceso.
El compuesto de resina-cobre es tratado en forma
independiente con una solución electrolito rica en ácido, el
que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el
electrolito (solución), mejorando la concentración del
cobre en esta solución hasta llegar a 45 gpl. Esta es la
solución que se lleva a la planta de electroobtención.
27
Tercera etapa: Electroobtención (EW)
La solución de sulfato de cobre producto de la extracción
por solvente es tratada mediante electroobtención.
Esta etapa corresponde al desarrollo de un proceso
electrometalúrgico mediante el cual se recupera el cobre
disuelto en una solución concentrada de cobre.
Mediante el proceso de electroobtención se recupera el
cobre de una solución electrolito concentrado en forma de
cátodos de alta pureza de cobre (99, 99%) muy
cotizados en el mercado.
La solución electrolítica que contiene el cobre en forma de
sulfato de cobre (CuSO4) es llevada a las celdas de
electroobtención que son estanques rectangulares, que
tienen dispuestas en su interior y sumergidas en solución,
unas placas metálicas de aproximadamente 1 m2 cada una.
Estas placas corresponden alternadamente a un ánodo y un
cátodo. Los ánodos insolubles son placas de plomo que
hacen las veces de polo positivo, ya que por éstos se
introduce la corriente eléctrica, en tanto que los cátodos
son placas de acero inoxidable, que corresponde al polo
negativo, por donde sale la corriente.
28
Todas las placas están conectadas de manera de conformar
un circuito por el que se hace circular una corriente
eléctrica continua de muy baja intensidad, la que entra por
los ánodos y sale por los cátodos.
El cobre en solución (catión, de carga positiva +2: Cu+2)
es atraído por el polo negativo representado por los
cátodos, por lo que migra hacia éstos pegándose átomo por
átomo en su superficie en forma metálica (carga cero).
Una vez transcurridos seis a siete días en este proceso de
electroobtención, se produce la cosecha de cátodos. En
este tiempo se ha depositado cobre con una pureza de
99,99% en ambas caras del cátodo con un espesor de 3 a 4
cm, lo que proporciona un peso total de 70 a 80 kg por
cátodo.
Cada celda de electroobtención contiene 60 cátodos y en
cada cosecha se retira 20 cátodos por maniobra. Los
cátodos son lavados con agua caliente para remover
posibles impurezas de su superficie y luego son llevados a
la máquina despegadora, donde en forma totalmente
mecanizada se despegan las hojas de ambos lados, dejando
29
limpio el cátodo permanente que se reintegra al ciclo del
proceso de electroobtención.
Los cátodos de cobre son apilados y embalados mediante
zunchos metálicos para su transporte final al puerto de
embarque, mediante camiones o ferrocarril. Previamente,
se efectúa un muestreo sistemático de algunos cátodos
para determinar su contenido de cobre, que debe ser de
99,99%, e impurezas (menos de 0,01%, principalmente
azufre).
3.3.6.1.3. LA REFINACION ELECTROLITICA
A) ELECTROLISIS
Este proceso de electrorrefinación se basa en las
características y beneficios que ofrece el fenómeno
químico de la electrólisis, que permite refinar el cobre
anódico (ánodo) mediante la aplicación de la corriente
eléctrica, obteniéndose cátodos de cobre de alta
pureza.
La electrorrefinación se realiza en celdas electrolíticas,
donde se colocan en forma alternada un ánodo (que es
una plancha de cobre blíster, obtenido de la fundición),
y un cátodo, (que es una plancha muy delgada de
30
cobre puro), hasta completar 30 ánodos y 31 cátodos
en cada celda.
La electrólisis consiste en hacer pasar una corriente
eléctrica por una solución de ácido sulfúrico y agua.
Este proceso es continuo durante 20 días. El día 10, se
extraen los cátodos y se reemplazan por otros y los
ánodos se dejan 10 días más y se reemplazan por otros.
De esta forma, al final del día 20, nuevamente se
extraen los cátodos y se renuevan los ánodos.
Los otros componentes del ánodo que no se disuelven,
se depositan en el fondo de las celdas electrolíticas,
formando lo que se conoce como lodo anódico el cual
es bombeado y almacenado para extraerle su contenido
metálico (oro, plata, selenio, platino y paladio).
B) COSECHA DE CÁTODOS
El objetivo aquí es obtener cuidadosamente los
cátodos y asegurar su calidad para el despacho. Una
vez terminado el proceso de refinación del cobre por
electrólisis, cada 10 días los cátodos son sacados de las
celdas y se examinan cuidadosamente para asegurar la
calidad, descartándose todos aquellos que tengan algún
defecto.
31
Los cátodos seleccionados son pesados y embalados
para su posterior despacho.
3.3.6.1.4. LOS PASIVOS AMBIENTALES MINEROS
Son considerados pasivos ambientales aquellas
instalaciones, efluentes, emisiones, restos o depósitos de
residuos producidos por operaciones mineras, en la
actualidad abandonada o inactiva y que constituyen un
riesgo permanente y potencial para la salud de la
población, el ecosistema circundante y la propiedad.
Figura N° 5: Pasivo ambiental minero de la U.E.A. Graciela-PERUBAR
3.3.7. PRODUCCIÓN DE SULFATO DE COBRE
PENTAHIDRATADO
El mineral oxidado de cobre que se extrae de la minería subterránea o
a tajo abierto, es trasladado hasta la planta de chancado para luego ser
32
enviado a la etapa de aglomeración, lixiviación en pilas, extracción
por solventes y cristalización.
Figura N° 6: Flujograma del proceso de producción de sulfato de cobre
pentahidratado
Figura N° 7: La figura muestra el sulfato de cobre pentahidratado tipo nieve
33
3.3.8. ROL DE LOS METALES EN LOS PROCESOS BIOQUIMICOS
EN LOS PECES
El mecanismo general de acción de la toxicidad de los metales en
peces (como también en otros organismos) tiene relación con su
tamaño y su carga positiva lo que se relaciona también con sus
funciones como cofactores enzimáticos y/o formación de complejos
activos con acción en procesos bioquímicos relevantes para la función
celular.
Estas características determinan que algunos de ellos, estando en
concentraciones excesivas en el agua, terminen afectando el
funcionamiento de un organismo al intervenir sobre las cadenas de
eventos bioquímicos que resultan esenciales. Dado que las estructuras
de los metales son semejantes entre sí, en muchos casos es
mayormente la constante de afinidad la que determina el que un metal
ejerza su función y por ende una concentración excesiva de otro metal
con comportamiento tóxico pueda hacerse evidente al existir
desplazamiento de los sitios de unión de metales necesarios en la
activación de funciones. (Pessot, 2011).
3.3.9. EFECTOS DE LA DEFICIENCIA Y ALTOS CONTENIDOS DE
METALES EN EL AGUA SOBRE LA SALUD DE LOS PECES
La contaminación por metales resultantes de las operaciones mineras
tiene efectos negativos bien conocidos sobre la calidad del agua, así
34
como en la flora y la fauna, reduciendo la biodiversidad y
perjudicando los usos benéficos del agua superficial y subterránea
(Carrola, 2009).
Así mismo, los impactos negativos ocurren en una escala de tiempo
mucho más corta, y la adaptación biológica de las especies afectadas
puede no ser capaz de sobrellevar estos rápidos cambios ambientales.
Por lo tanto, un rápido aumento de los contaminantes puede poner en
peligro la salud física de las especies de peces así como de las
poblaciones humanas que dependen de ellos para su subsistencia
(Jewett & Duffy, 2007).
Los elementos frecuentemente asociados con el drenaje ácido de las
minas son plata (Ag), arsénico (As), cadmio (Cd), cromo (Cr), cobre
(Cu), mercurio (Hg), níquel (Ni), plomo (Pb), selenio (Se) y zinc (Zn),
que suelen ser potentes toxinas y su bioacumulación en los tejidos
lleva a intoxicación, disminución de la fertilidad, daño celular y
tisular, muerte celular y disfunción de varios órganos y sistemas
(Oliveira, 2005).
El cobre, cinc, hierro y cobalto desempeñan importantes funciones en
los organismos: ellos componen el sistema dador de electrones y
funcionan como puente en los compuestos de los complejos
enzimáticos.
35
Los metales considerados esenciales pasan a ser considerados tóxicos,
cuando traspasan los niveles de concentración considerados normales.
Estudios relativos a la toxicidad de los metales pesados indican que
las situaciones de carencia llevan a la deficiencia. Una suplementación
adecuada resulta en óptimas condiciones para el organismo, por
ejemplo el exceso resultaría en efectos tóxicos, así mismo, la muerte
(Sanchez, 2003).
Figura N° 8: Metal esencial (Ejemplo: Cu, Zn)
3.3.10. LÍMITES DE TOXICIDAD DE LOS METALES PESADOS EN
FUNCIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA
La Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los Estados Unidos ha
determinado una serie de límites para las concentraciones de metales
pesados. Por encima de estos los metales pueden causar graves
transtornos en los seres vivos, y finalmente ocasionar la muerte. A
36
continuación mostraremos dichos límites en distintos medios y las
dosis máximas para la ingesta en los humanos.
Tabla N° 7: VIDA ACUÁTICA EN SISTEMA DE AGUA DULCE (RÍOS, LAGOS)
Metal Dureza del agua (mg/l) Límite máximo (μg/l)
As 50
Be 130 (+)
Cd 50 0.66 (*)
150 1.10 (*)
200 2.00 (*)
Cu 50 6.50 (*)
150 12.00 (*)
200 21.00 (*)
Hg 0.012 (*)
Ni 50 56.00 (x)
150 96.00 (x)
200 160.00 (x)
Pb 50 1.30 (*)
150 3.20 (*)
200 7.70 (*)
Zn 50 180.00 (#)
150 320.00 (#)
200 570.00 (#) +: Concentración promedio por 1 hora; X: Concentración promedio en 24 horas;
*: Concentración promedio en 4 días; #: Niveles que no pueden excederse en
ningún lapso de tiempo (EPA, 2014)
3.3.11. VÍAS DE INCORPORACIÓN DE METALES PESADOS EN
LOS ORGANISMOS ACUÁTICOS.
Las vías de incorporación de los metales pesados a los organismos
acuáticos son las siguientes:
37
a) Cationes metálicos libres que son absorbidos a través de los
órganos respiratorios externos (agallas), los cuales pasan
directamente a la sangre.
b) Cationes metálicos libres que son adsorbidos por el cuerpo y luego
pasivamente difundidos al torrente sanguíneo.
c) Metales que son adquiridos durante la ingesta de organismos
(otros peces, bivalvos, o algas) contaminados.
d) En el caso de las algas, el proceso ocurre por absorción a través de
las paredes celulares y difusión posterior.
3.3.12. BIOACUMULACIÓN Y BIOMAGNIFICACIÓN DE METALES
PESADOS.
Bioacumulación:
Bioacumulación es la captación de un químico por un organismo
desde el medio biótico (alimento) y/o abiótico concentrándolo en el
organismo (Rand., 1995).
Biomagnificación:
Es la transferencia de un químico xenobiótico desde el alimento a un
organismo, resultando en una alta concentración dentro del organismo
comparada con la fuente de origen con lo cual, se da un incremento en
la concentración entre los niveles tróficos (Rand., 1995).
38
3.4. BIOENSAYO
Los bioensayos son pruebas biológicas que sirven para determinar el grado
de toxicidad de sustancias extrañas presentes en el medio donde habitan y
que producen efectos nocivos que muchas veces pueden generar su
extinción (Zambrano A. & Molina S., 2012).
Las técnicas de bioensayos se usan con la finalidad de determinar la
toxicidad de productos y desechos químicos; y los niveles de impacto
ambiental como consecuencia de su contacto con los ecosistemas naturales.
Los bioensayos pueden ser estáticos, en los que el agua con el contaminante
se coloca en unas cámaras y luego se añaden los organismos de estudio.
También pueden ser bioensayos de flujo constante, en los que habrá un
recambio constante de agua con contaminante en las cámaras del bioensayo.
En este caso las pruebas pueden durar entre 10 y 90 días. Y en algunos
casos el tiempo suficiente para completar el ciclo de vida de algunas
especies.
Debe haber por lo menos 5 concentraciones del contaminante y uno de
control. Normalmente se usan recipientes de vidrio como acuarios (Molina,
2005).
3.4.1. ESPECIES PARA EL BIOENSAYO
Utilizar organismos provenientes directamente del hábitat natural
puede distorsionar los resultados obtenidos por fuentes de variabilidad
39
no previstas, como nutrición, dinámica de la población, estrés por
depredación, etc. Estas variables pueden ser controladas o eliminadas
con las poblaciones de laboratorio; además, el entrecruzamiento
consanguíneo que ocurre a lo largo del tiempo en esas poblaciones,
resulta en una considerable reducción de la variabilidad genética.
Lewontin (1974, Citado por Barros & Gámez, 2008).
Por otra parte, a causa de la complejidad del medio ambiente acuático
y de las comunidades biológicas que lo integran es difícil establecer el
grado de deterioro que afecta a las especies o comunidades acuáticas.
Por esta razón es conveniente realizar bioensayos utilizando
organismos vivos en condiciones controladas de laboratorio. Sin
embargo, el objetivo primordial de un bioensayo es reflejar la realidad
de cómo afectaría a los organismos vivos en su medio natural y para
ello es recomendable paralelamente investigar continuamente las
comunidades en su propio hábitat. Villamar (1996, Citado por Barros
& Gámez, 2008).
Es normal utilizar especies más comunes que especies raras para estos
trabajos. Los animales deben ser saludables y del mismo tamaño. La
longitud del más grande no debe ser más de 1,5 veces el tamaño del
más pequeño. Los peces o crustáceos que se van a utilizar primero
estarán en cuarentena o aclimatación, por lo menos durante dos
semanas. Son alimentados hasta dos días antes de realizar la prueba.
40
Si durante el tiempo de aclimatación la mortalidad resultante es menor
al 30%; se comenzará con el bioensayo (Molina, 2009).
Normalmente se utilizan peces o animales acuáticos pequeños, con la
finalidad de evitar la necesidad de utilizar contenedores de mayor
volumen. Usualmente los organismos pesan entre 1 y 5g cada uno.
Es preferible tener un sistema de aireación con piedras difusoras para
prevenir la disminución de oxígeno disuelto y el estrés.
En bioensayos de tiempo corto con organismos grandes como peces o
camarones, los animales muertos deben contarse y sacarlos a
intervalos de 12 horas e incluso menos, para evitar la acumulación de
metabolitos.
Muchas veces se observará rápidamente que la concentración del
contaminante no es adecuada debido a la excesiva mortalidad o a la no
mortalidad. Estas observaciones servirán para seleccionar un mejor
rango de concentración.
Usualmente para encontrar un rango se emplean pocos organismos,
para identificar el rango más adecuado antes de empezar una escala
definitiva (Molina, 2005).
41
3.4.2. BIOENSAYO AGUDO
Son pruebas biológicas, realizadas en condiciones simuladas, con
exposiciones frente al contaminante en cortos periodos de tiempo.
Mayormente estas pruebas son usadas para obtener una estimación
rápida de la toxicidad del contaminante, en condiciones ambientales
controladas y similares a los del ambiente natural. Se caracterizan por
tener un tiempo de duración máximo de hasta 96 horas. Estas pruebas
también sirven para establecer los niveles de concentración de los
contaminantes, para poder ser usados en estudios crónicos (Sánchez,
2003).
3.4.3. BIOENSAYO CRÓNICO
Son pruebas biológicas en donde se emplean tiempos de exposición
más prolongados. En estos bioensayos el tiempo es mayor de 96
horas, y debe tener especial cuidado la calidad del agua. Los
bioensayos de tipo crónico pueden ser generalmente de tres tipos, de
acuerdo al sistema de agua empleado para las pruebas.
a) Sistemas con flujo continuo
Se suministra a los recipientes de prueba, un volumen constante de
agua con una misma concentración del contaminante, durante toda la
prueba.
b) Sistemas semi-estáticos
Consisten en cambios periódicos de agua, tratando de mantener una
concentración constante del contaminante en cada cambio de agua,
estos cambios pueden ser cada día.
42
c) Sistemas con recirculamiento de agua
Se debe usar un gran volumen de agua por unidad de peso de los
organismos, la porción del sistema que recibe el contaminante debe
ser medido con exactitud. Se debe asegurar que las exposiciones sean
acabadas con los productos a las concentraciones deseadas y en la
forma química deseada (Sánchez, 2003).
3.4.4. CONCENTRACIÓN MEDIA LETAL (LC50)
Es la concentración del tóxico que mata al 50% de organismos
expuestos a un tóxico, en un tiempo específico de observación
(Zambrano A. & Molina S., 2012)
En la prueba de Concentración Media Letal (LC50) se expone a una
especie a concentraciones especificas crecientes de un contaminante
en diferentes acuarios y después de un tiempo corto de exposición se
cuenta el porcentaje de mortalidad y se prepara una curva de la
concentración del contaminante versus el porcentaje de mortalidad,
calculando la concentración del contaminante que mata al 50% de los
animales de la prueba.
La prueba LC50 es útil para señalar efectos sinérgicos probables de un
contaminante. Es importante saber que los valores de LC50 son
obtenidos en un tiempo determinado (24, 48 o 96h) expresados como
una concentración aplicada solamente a la especie, al estado de vida y
a las condiciones ambientales de la prueba (Molina, 2005).
43
3.5. HIPÓTESIS CENTRAL
La concentración media letal (LC50) de sulfato de cobre para la población
puesta a prueba en alevinos de carpa (Cyprinus carpio), después de 96 horas
de exposición, se encuentra en el rango de concentración utilizado (0,2 a 1,0
ppm)
4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVO
4.1. MATERIALES
− Mallas colectoras
− 1 Tina (30 litros)
− Libreta de apuntes
− 2 Lapiceros
− 1 termómetro
− 2 Termóstatos.
− Caja de papel indicador de pH (80 tiras)
− 1 Regla
− 1 Ictiómetro
− Pipetas (1ml)
− Bombilla
− Vaso de precipitado (50 ml)
− Fiola (50ml)
− Bagueta
− 6 acuarios de las mismas dimensiones (54 litros)
− Rotulador
− Hoja Bond
44
− Pizeta
− Guantes quirúrgicos
− Aireador o difusor de oxigeno
− Probeta (1000 ml)
4.2. EQUIPOS
- Balanza analítica.
- Balanza de tres brazos.
- Equipo de Absorción Atómica
4.3. REACTIVO
- Sulfato de cobre.
5. METODOLOGÍA
El trabajo de investigación se realizó en el LABORATORIO de la Estación
Piscícola de Santa Eulalia que pertenece a la Universidad Nacional Federico
Villarreal, ubicada a la altura del Km 40 ½ de la carretera central a una altitud
aproximada de 945 metros sobre el nivel del mar.
Figura N° 9: La imagen muestra la entrada a la Estación Piscícola de Santa Eulalia.
45
5.1. MÉTODO RUTINARIO DE BIOENSAYOS
El método rutinario de bioensayos que se plasma en el presente trabajo de
investigación, tiene consigo los siguientes pasos:
5.1.1. PREPARACIÓN DEL CONTAMINANTE
Para preparar la Solución Patrón de Sulfato de Cobre pentahidratado
(CuSO4 x 5 H2O) a 1000 ppm, lo primero que se hace es pesar un
gramo de muestra y diluirlo en un litro de agua destilada. (Ver figuras
N° 11, 12 y 13)
Figura 10: Contaminante utilizado en el trabajo de investigación
Figura11: Tarando el vaso de precipitado (beaker)
Peso= 0,0000 g
46
Figura 12: Pesado de sulfato de cobre pentahidratado.
Figura 13: La figura muestra el peso de 1,0027 gramos del contaminante sulfato de
cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)
Peso = 1,0027 g
47
Figura 14: homogenizando la solución de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4
x 5 H2O)
Figura 15: Vertiendo la solución del contaminante al frasco de polietileno,
previamente rotulado
48
Figura 16: Materiales y reactivo utilizados en la preparación del contaminante
sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O)
5.1.2. ACONDICIONAMIENTO
Antes que todo se debe de acondicionar los acuarios en el cual
nuestros especímenes Cyprinus carpio serán aclimatados, para
posteriormente comenzar con el bioensayo. En total se utilizaron 6
acuarios de 45 litros de capacidad, pero en el trabajo de investigación
solo se trabajó con un volumen de 44 litros de agua para evitar que los
especímenes salten fuera de los acuarios y evitar que esto nos
conduzca a un error en la mencionada investigación.
49
Figura N° 17: Realizando la limpieza de los acuarios
CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL VOLUMEN TOTAL
DEL ACUARIO:
Para poder determinar el volumen total del acuario, se debe de utilizar
la siguiente formula:
Volumen total del acuario = L x A x H
Dónde:
L = Largo del volumen de agua del acuario
A = Ancho del Volumen de agua del acuario
H = Altura líquida del acuario con la capacidad al 100%.
Según las mediciones tenemos que:
Largo del acuario = 60 cm
Ancho del acuario = 30 cm
50
Altura del acuario = 30 cm
Espesor del vidrio = 4 mm
Entonces:
Largo del volumen de agua = Largo del acuario – 2 x Espesor
Largo del volumen de agua del acuario = 60 cm – 2 x 4 mm
Largo del volumen de agua del acuario = 60 cm – 8 mm
Largo del volumen de agua del acuario = 60 cm – 0,8 cm
Largo del volumen de agua del acuario = 59,2 cm
Ancho del volumen de agua = Ancho del acuario – 2 x Espesor
Ancho del Volumen de agua del acuario = 30 cm – 2 x 4 mm
Ancho del Volumen de agua del acuario = 30 cm – 8 mm
Ancho del Volumen de agua del acuario = 30 cm – 0,8 cm
Ancho del Volumen de agua del acuario = 29,2 cm
Altura líquida del acuario (100%) = Altura del acuario – Espesor
Altura líquida del acuario (100%) = 30 cm – 4 mm
Altura líquida del acuario (100%) = 30 cm – 0,4 cm
Altura líquida del acuario (100%) = 29,6 cm
Por lo tanto:
Volumen total del acuario = 59,2 cm x 29,2 cm x 29,6 cm
51
Volumen total del acuario = 51167,7 cm3
Pero: 1 cm3 = 1ml
Volumen total del acuario = 51167,7 ml
Además: 1 Litro = 1000 ml
Volumen total del acuario = 51167,7 ml x (1L/ 1000 ml)
Volumen total del acuario = 51, 1677 L
Como se aprecia el volumen de agua total del acuario es de 51,1677 Litros
de capacidad al 100%. Con fines de evitar que los peces salten fuera del
acuario, trabajaremos con un volumen de agua del 86% de su capacidad.
51, 1677 L …………………….. 100%
X …………………...... 86 %
X = (51,1677 L x 86%)/ 100%
X = 4400,4 /100
X = 44,004 L ~ 44 Litros
Entonces se procederá a realizar los cálculos para determinar la altura
líquida, teniendo en consideración un volumen de agua de 44 litros de
capacidad.
CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL TIRANTE DE AGUA O
ALTURA LÍQUIDA DEL ACUARIO:
Para poder determinar el tirante de agua o altura líquida del acuario, se
debe de utilizar la siguiente fórmula:
Volumen de agua del acuario = L x A x H
52
Dónde:
L = Largo del volumen de agua del acuario
A = Ancho del Volumen de agua del acuario
H = Altura líquida del acuario o tirante de agua
Según los datos calculados anteriormente, tenemos que:
Largo del volumen de agua = 59,2 cm
Ancho del Volumen de agua = 29,2 cm
Por lo tanto:
44 L = 59,2 cm x 29,2 cm x H
Pero: 1 Litro = 1000ml
44 000 ml = 59,2 cm x 29,2 cm x H
44 000 cm3 = 1728,64 cm2 x H
H = 25,45 cm
Figura N° 18: Acuario T1/3, previo a su nivelación del agua
Nivel a trabajar
53
Figura N° 19: Colocando los difusores para la oxigenación de las especies Cyprinus carpio
Figura N° 20: Instalando el sistema de aireación (mangueras y llaves).
Figura N° 21: En la figura se muestra las dos baterías de acuarios, con la cual se
realizó el trabajo de investigación.
Baterías de acuarios
54
Tabla N° 8: INGREDIENTES PARA PREPARAR ALIMENTO BALANCEADO
PARA CARPAS
ALIMENTO BALANCEADO CON HÍGADO DE RES
PARA CARPAS (10Kg.)
N° INSUMOS PESO
(Kg.)
1 Harina de pescado 1,5
2 Hígado de res 3,0
3 Harina de trigo 3,5
4 Torta de soya 1,8
5 Vitaminas 0,1
6 Minerales 0,1
PESO TOTAL (Kg.) 10
Fuente: Elaboración propia
5.1.3. RECOLECCIÓN DE CARPAS Y TRANSPORTE
Los especímenes recolectados, previa selección, serán transportados
en una tina (de 30 litros de capacidad) hacia los acuarios de 44 litros
de capacidad ubicados dentro del laboratorio de la Estación Piscícola
de Santa Eulalia, perteneciente a la Universidad Nacional Federico
Villarreal, para su respectiva aclimatación.
55
Figura N° 22: Estanques de cultivo de carpa.
5.1.4. ACLIMATACIÓN
Después del transporte, las carpas (Cyprinus carpio) serán colocadas
en acuarios donde permanecerán un periodo de 12 días (Ramírez y
Mendoza, 2008), para poder acondicionarse al medio donde se llevara
a cabo el bioensayo.
Figura N° 23: Los especímenes Cyprinus carpio en un proceso de aclimatación
Estanques de cultivo de carpa
56
Figura N° 24: En la figura se muestra claramente los 10 especímenes utilizados en
cada acuario donde se realizó el proceso de aclimatación
Figura N° 25: Midiendo la temperatura de agua del acuario.
Termómetro
57
Figura N° 26: Realizando la biometría de las carpas (Cyprinus carpio)
Figura N° 27: Pesando el vaso de precipitado con agua
Figura N° 28: Pesando el vaso de precipitado con agua y carpas
58
Después de la aclimatación, se realizó un bioensayo agudo preliminar,
por un periodo de 96 horas (realizado del 15 al 19 de setiembre de
2014); con un rango amplio de concentraciones (Ver Tabla N° 8)
Tabla N° 9: BIOENSAYO PRELIMINAR
Código de
Acuario
Concentración de
Sulfato de Cobre (ppm)
Numero de carpas
Cyprinus carpio
T1/1 0 10
T1/2 0,01 10
T1/3 0,1 10
T2/1 1 10
T2/2 10 10
T2/3 100 10
Fuente: Elaboración propia
Para el Bioensayo Preliminar, se utilizaron los acuarios con
dimensiones de 30 cm x 30cm x 60 cm (Ver Figura N° 29).
Estos tienen una capacidad de 51 litros si se llenase al 100%, nosotros
trabajamos con un 86% de su capacidad, por lo tanto solo llenamos
hasta una altura liquida de 25,4 cm (Ver Numeración “5.1.2.
ACONDICIONAMIENTO” y “CALCULOS”).
En total se trabajó 2 baterías (3 acuarios por batería), los cuales fueron
codificados de la siguiente manera:
59
Tabla N° 10: CODIGO DE ACUARIOS POR BATERIA
Batería A Batería B
Códigos de
Acuarios
“T1/1”,
“T1/2” y
“T1/3”
“T2/1”,
“T2/2” y
“T2/3”
Fuente: Elaboración propia
Es importante recalcar que el acuario con código “T1/1”,
perteneciente a la Batería A, se utilizó como “Blanco” para el
Bioensayo Preliminar
Figura N° 29: En la figura se muestra claramente las dos baterías (A y B), con los
respectivos 6 acuarios codificados como T1/1, T1/2, T1/3, T2/1, T2/2 y T2/3.
Batería “B”
Batería “A”
T1/1 T1/2
T1/3
T2/1
T2/2 T2/3
60
Para el bioensayo final se siguió la misma metodología pero se
hicieron en total 3 réplicas o repeticiones: (Ver Tabla N°10)
Tabla N° 11: CÓDIGOS DE LOS ACUARIOS Y SUS RESPECTIVAS
CONCENTRACIONES EN EL BIOENSAYO AGUDO
Ensayo
N°1
Ensayo
N°2
Ensayo
N°3
Concentración del
Sulfato de Cobre
(ppm)
Concentración
de Cobre
(ppm)
A1 B1 C1 0 0
A2 B2 C2 0,2 0,0509
A3 B3 C3 0,4 0,1018
A4 B4 C4 0,6 0,1527
A5 B5 C5 0,8 0,2036
A6 B6 C6 1,0 0,2545
Fuente: Elaboración propia
Nota:
- El ensayo N°1 se realizó del 22 al 26 de setiembre de 2014 - El ensayo N°2 se realizó del 29 de setiembre al 03 de octubre de 2014 - El ensayo N°3 se realizó del 06 al 10 de octubre de 2014
CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL VOLUMEN DE
CONTAMINANTE A AGREGAR A LOS ACUARIOS.
Para determinar el volumen de contaminante de sulfato de cobre
pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O) que se le debe de agregar a los
acuarios y alcanzar así las concentraciones: 0,2 ppm, 0,4 ppm,
0,6ppm, 0,8ppm y 1 ppm; se debe de utilizar la siguiente fórmula:
C1 x V1 = C2 x V2
61
Dónde:
C1 = Concentración inicial (concentración de la solución patrón)
V1 = Volumen inicial (volumen a extraer de la solución patrón).
C2 = Concentración final (concentración del contaminante a trabajar
en el acuario).
V2 = Volumen final (volumen de agua del acuario)
Para los acuarios A2, B2 y C2:
C1 x V1 = C2 x V2
1000 ppm x V1 = 0,2 ppm x 44 litros
1000 ppm x V1 = 0,2 ppm x 44 000 ml
1000 x V1 = 0,2 x 44 000 ml
1000 x V1 = 8 800 ml
V1 = 8,8 ml
Esto quiere decir que en los acuarios A2, B2 y C2, se le debe de añadir
un volumen de 8,8 ml de contaminante de sulfato de cobre
pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O), para alcanzar una concentración de
0,2 ppm (miligramos por litro) de contaminante.
Para los acuarios A3, B3 y C3:
62
C1 x V1 = C2 x V2
1000 ppm x V1 = 0,4 ppm x 44 litros
1000 ppm x V1 = 0,4 ppm x 44 000 ml
1000 x V1 = 0,4 x 44 000 ml
1000 x V1 = 17 600 ml
V1 = 17,6 ml
Esto quiere decir que en los acuarios A3, B3 y C3, se le debe de añadir
un volumen de 17,6 ml de contaminante de sulfato de cobre
pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O), para alcanzar una concentración de
0,4 ppm (miligramos por litro) de contaminante.
Para los acuarios A4, B4 y C4:
C1 x V1 = C2 x V2
1000 ppm x V1 = 0,6 ppm x 44 litros
1000 ppm x V1 = 0,6 ppm x 44 000 ml
1000 x V1 = 0,6 x 44 000 ml
1000 x V1 = 26 400 ml
V1 = 26,4 ml
Esto quiere decir que en los acuarios A4, B4 y C4, se le debe de añadir
un volumen de 26,4 ml de contaminante de sulfato de cobre
63
pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O), para alcanzar una concentración de
0,6 ppm (miligramos por litro) de contaminante.
Para los acuarios A5, B5 y C5:
C1 x V1 = C2 x V2
1000 ppm x V1 = 0,8 ppm x 44 litros
1000 ppm x V1 = 0,8 ppm x 44 000 ml
1000 x V1 = 0,8 x 44 000 ml
1000 x V1 = 35 200 ml
V1 = 35,2 ml
Esto quiere decir que en los acuarios A5, B5 y C5, se le debe de añadir
un volumen de 35,2 ml de contaminante de sulfato de cobre
pentahidratado (CuSO4 x 5 H2O), para alcanzar una concentración de
0,8 ppm (miligramos por litro) de contaminante.
Para los acuarios A6, B6 y C6:
C1 x V1 = C2 x V2
1000 ppm x V1 = 1,0 ppm x 44 litros
1000 ppm x V1 = 1,0 ppm x 44 000 ml
1000 x V1 = 1 x 44 000 ml
64
1000 x V1 = 44 000 ml
V1 = 44 ml
Esto quiere decir que en los acuarios A6, B6 y C6, se le debe de añadir
un volumen de 44 ml de contaminante sulfato de cobre pentahidratado
(CuSO4 x 5 H2O), para alcanzar una concentración de 1 ppm
(miligramos por litro) de contaminante.
Figura N° 30: Dosificando el contaminante en los acuarios.
65
5.2. MÉTODO DE REGRESIÓN
En estadística, el análisis de la regresión es un proceso estadístico para la
estimación de relaciones entre variables. En el presente trabajo de
investigación se utilizará para determinar la concentración media letal
(LC50) de sulfato de cobre en carpas.
5.2.1. REGRESIÓN LINEAL
La regresión lineal simple se basa en estudiar los cambios en una
variable, no aleatoria, afectan a una variable aleatoria, en el caso de
existir una relación funcional entre ambas variables que puede ser
establecida por una expresión lineal, es decir, su representación
gráfica es una línea recta.
Es decir, se está en presencia de una regresión lineal simple cuando
una variable independiente ejerce influencia sobre otra variable
dependiente.
Ejemplo: Y = f(x)
5.2.2. REGRESIÓN POLINÓMICA
En estadística, regresión polinómica es una forma de regresión lineal
en la que la relación entre la variable independiente x y la variable
dependiente Y se modela como un polinomio de orden n.
La Regresión polinómica se ajusta a una relación no lineal entre el
valor de x y la media condicional correspondiente de y, denotado E, y
se ha utilizado para describir los fenómenos no lineales tales como la
66
tasa de crecimiento de los tejidos, la distribución de los isótopos de
carbono en los sedimentos del lago, y la progresión de epidemias de
enfermedades.
Aunque regresión polinómica se ajusta a un modelo no lineal a los
datos, como un problema de estimación estadística es lineal, en el
sentido de que la función de regresión E es lineal en los parámetros
desconocidos que se estiman a partir de los datos. Por esta razón se
considera que la regresión polinómica es un caso especial de regresión
lineal múltiple.
5.3. TIPO DE INVESTIGACIÓN
El presente trabajo de investigación se desarrolló por el método de
muestreo, esto quiere decir que los especímenes fueron escogidos
completamente al azar.
5.4. VARIABLE DE ESTUDIO
La variable de estudio será la Concentración Letal al 50% después de 96
horas de exposición con sulfato de cobre.
5.5. DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA
(LC50)
Se expusieron a las carpas a diferente concentración de sulfato de cobre
(CuSO4), ascendentes de rango amplio, por 96 horas.
67
Se registraron los resultados en porcentajes de mortalidad y se procedió a
efectuar el siguiente bioensayo.
Bioensayo
Se realizaron (3) tres repeticiones o replicas a concentraciones menores, de
acuerdo a los resultados obtenidos en el bioensayo preliminar.
5.6. DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DEL COBRE
ACUMULADO EN LAS CARPAS.
Se analizaron las concentraciones acumuladas en las carpas Cyprinus carpio
expuestos a tres (3) concentraciones:
Tabla N° 12: CÓDIGO DE ACUARIOS Y CONCENTRACIÓN DEL
CONTAMINANTE DE LOS ESPECÍMENES A ANALIZAR
Código
acuario
Concentración de
CuSO4 (ppm)
Concentración de
Cu (ppm)
A4 0,6 0,1527
A5 0,8 0,2036
A6 1,0 0,2545
Fuente: Elaboración propia
Estas muestras se analizaron por el método de Espectrofotometría de
Absorción Atómica. (Ver 4.1. “Método de espectrofotometría”)
68
6. RESULTADOS
6.1. CONCENTRACIÓN LETAL MEDIA (LC50)
Tabla N° 13: RESULTADOS DEL BIOENSAYO PRELIMINAR
Acuario Concentración de sulfato
de cobre (ppm) Porcentaje de
Mortalidad (%) T1/1 0 0 T1/2 0,01 0 T1/3 0,1 0 T2/1 1 60 T2/2 10 100 T2/3 100 100
Fuente: Elaboración propia
En el Gráfico N° 1 y N° 2 se muestra los resultados de supervivencia por
horas del bioensayo preliminar de sulfato de cobre en carpa común.
Tabla N° 14: RESULTADOS DEL BIOENSAYO FINAL
A Porcentaje de
mortalidad (%)
B Porcentaje de
mortalidad (%)
C Porcentaje de
mortalidad (%)
Concentración de sulfato de cobre
(ppm)
A1 0 B1 0 C1 0 0 A2 0 B2 0 C2 0 0,2 A3 0 B3 0 C3 0 0,4 A4 0 B4 0 C4 0 0,6 A5 10 B5 10 C5 10 0,8 A6 60 B6 60 C6 60 1
Fuente: Elaboración propia
A1, A2, A3, A4, A5 y A6: Primer ensayo
B1, B2, B3, B4, B5 y B6: Segundo ensayo
C1, C2, C3, C4, C5 y C6: Tercer ensayo
69
Gráfico N° 1: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar (parte 1)
0
50
100
0 0.01 0.1 110
100
100 100 100 100 100 100%
SU
PERV
IVEN
CIA
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
%Supervivencia a las 2 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
0 0.01 0.1 110
100
100 100 100 100 10090
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
%Supervivencia a las 3 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
100
0 0.01 0.1 110
100
100 100 100 100 9050
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% Supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
70
Gráfico N° 2: Porcentaje de supervivencia por horas del bioensayo preliminar (parte 2)
0
100
0 0.01 0.1 110
100
100 100 10070
400
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% Supervivencia a las 48 de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
100
0 0.01 0.1 110
100
100 100 10060
0 0
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SUFATO DE COBRE (ppm)
% Supervivencia a las 72 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
100
0 0.01 0.1 110
100
100 100 10040
0 0
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% Supervivencia a las 96 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
71
Gráfico N° 3: Regresión lineal para bioensayo (96 horas) en carpa común (Cyprinus carpio)
Como se puede apreciar en el Grafico N° 3 el valor de R2 es 0,5396; lo que significa
que el 53,96% de las carpas sobrevivientes se explica por las dosis letales del sulfato de
cobre (concentración de sulfato de cobre) y el 46,04% se debe a otros factores.
COEFICIENTE DE CORRELACIÓN
Como el R2 es igual a 0,5396 entonces el valor de R sería 0,7346, lo que significa que el
coeficiente por ser no tan cercano a 1 este valor no proporciona mucha confianza al
modelo, indicando un grado de relación entre las variables ligeramente pobre.
y = 47.143x - 11.905R² = 0.5396
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
PORC
ENTA
JE D
E M
ORT
ALID
AD (%
)
CONCENTRACION DEL SULFATO DE COBRE (ppm)
72
Gráfico N° 4: Regresión poli nómica para bioensayo (96 horas) en carpa común
(Cyprinus carpio)
Como se puede apreciar en el Gráfico N° 4 el valor de R2 es 0,8868; lo que significa
que el 88,68% de las carpas sobrevivientes se explica por las dosis letales del sulfato de
cobre (concentración de sulfato de cobre) y el 11,32% se debe a otros factores.
COEFICIENTE DE CORRELACIÓN
Como el R2 es igual a 0,8868 entonces el valor de R sería 0,9417, lo que significa que el
coeficiente por ser cercano a 1 este valor proporciona confianza al modelo, indicando un
alto grado de relación entre las variables.
y = 129.46x2 - 82.321x + 5.3571R² = 0.8868
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
PORC
ENTA
JE D
E M
ORT
ALID
AD (%
)
CONCENRACION DEL SULFATO DE COBRE (ppm)
73
Según la fórmula:
Y = 129,46X2 – 82,321X + 5,3571
Para determinar el valor de LC50, entonces se toma como porcentaje de mortalidad 50%
en el eje de ordenadas “Y”; y se reemplaza en la formula anterior para poder determinar
así la concentración media letal del sulfato de cobre que mata al 50% de la población.
Y = 50
X = LC50
Entonces:
50 = 129,46X2 – 82,321X + 5,3571
0 = 129,46X2 - 82,321X – 44,6429
Como:
a = 129,46
b = -82,321
c = -44,6429
X1 = −(−82,321) − �(−82,321)2−4(129,46)(−44,6429)2 (129,46)
X1 = 82,321 − √6776,747+23117,879258,92
74
X1 = 82,321 − √29894,626258,92
X1 = 82,321−172,9258,92
X1 = −90,579258,92
X1 = - 0,3498 ppm
Como la concentración media letal (LC50) de sulfato de cobre no puede ser negativo,
entonces se descarta dicho valor.
X2 = −(−82,321) + �(−82,321)2−4(129,46)(−44,6429)2 (129,46)
X2 = 82,321+√6776,747+23117,879258,92
X2 = 82,321+√29894,626258,92
X2= 82,321+172,9258,92
X2= 255,221258,92
X2 = 0,986 ppm
Como se puede visualizar la concentración media letal LC50 de sulfato de cobre para
carpa (Cyprinus carpio) mediante un bioensayo agudo es de 0,986 ppm.
75
Gráfico N° 5: Intersección en la gráfica de regresión polinómica para determinar
el LC50 del sulfato de cobre del bioensayo en alevinos de carpa (Cyprinus carpio)
y = 129.46x2 - 82.321x + 5.3571R² = 0.8868
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
PORC
ENTA
JE D
E M
ORT
ALID
AD (%
)
CONCENRACION DEL SULFATO DE COBRE (ppm)
LC50
0,986
76
Tabla N° 15: CONTROL DURANTE EL BIOENSAYO ACUÁTICO
(PRIMER ENSAYO)
HORA
ACUARIO 1 ACUARIO 2 ACUARIO 3 ACUARIO 4 ACUARIO 5 ACUARIO 6
CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN
0 ppm 0,2 ppm 0,4 ppm 0,6 ppm 0,8 ppm 1 ppm
0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0
24 0 0 0 0 0 0
48 0 0 0 0 1 3
72 0 0 0 0 0 1
96 0 0 0 0 0 2
N° DE MUERTOS A LAS 96 HORAS
0 0 0 0 1 6
% DE MORTALIDAD
A LAS 96 HORAS
0 0 0 0 10% 60%
Fuente: Elaboración propia
77
Gráfico N° 6: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático (parte 1)
0
50
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100%
SU
PERV
IVEN
CIA
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 2 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 3 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 56
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
78
Gráfico N° 7: Porcentaje de supervivencia por horas del primer bioensayo acuático (parte 2)
0
50
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 9070
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 48 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 10090
60
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 72 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 10090
40
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 96 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
79
Tabla N° 16: CUADRO DE CONTROL DURANTE EL BIOENSAYO
ACUÁTICO (SEGUNDO ENSAYO)
HORA
ACUARIO 1 ACUARIO 2 ACUARIO 3 ACUARIO 4 ACUARIO 5 ACUARIO 6
CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN
0 ppm 0,2 ppm 0,4 ppm 0,6 ppm 0,8 ppm 1 ppm
0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0
24 0 0 0 0 0 0
48 0 0 0 0 0 3
72 0 0 0 0 1 1
96 0 0 0 0 0 2
N° DE MUERTOS A LAS 96 HORAS
0 0 0 0 1 6
% DE MORTALIDAD
A LAS 96 HORAS
0 0 0 0 10% 60%
Fuente: Elaboración propia
80
Gráfico N° 8: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático (parte 1)
0
50
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100%
SU
PERV
IVEN
CIA
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 2 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 3 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 56
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
81
Gráfico N° 9: Porcentaje de supervivencia por horas del segundo bioensayo acuático (parte 2)
0
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 10070
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 48 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 9060
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 72 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 90
40
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 96 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
82
Tabla N° 17: CUADRO DE CONTROL DURANTE EL BIOENSAYO
ACUÁTICO (TERCER ENSAYO)
HORA
ACUARIO 1 ACUARIO 2 ACUARIO 3 ACUARIO 4 ACUARIO 5 ACUARIO 6
CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN
0 ppm 0,2 ppm 0,4 ppm 0,6 ppm 0,8 ppm 1 ppm
0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
2 0 0 0 0 0 0
3 0 0 0 0 0 0
24 0 0 0 0 0 0
48 0 0 0 0 1 3
72 0 0 0 0 0 1
96 0 0 0 0 0 2
N° DE MUERTOS A LAS 96 HORAS
0 0 0 0 1 6
% DE MORTALIDAD
A LAS 96 HORAS
0 0 0 0 10% 60%
Fuente: Elaboración propia
83
Gráfico N° 10: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático (parte 1)
0
50
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100%
SU
PERV
IVEN
CIA
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 2 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 3 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 56
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 100 100
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 24 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
84
Gráfico N° 11: Porcentaje de supervivencia por horas del tercer bioensayo acuático (parte 2)
0
50
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 100 9070
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 48 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 10090
60
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 72 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
0
50
100
1 2 3 4 5 6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
100 100 100 10090
40
% S
UPE
RVIV
ENCI
A
CONCENTRACION DE SULFATO DE COBRE (ppm)
% de supervivencia a las 96 horas de exposición al tóxico
Series1 Series2
85
Los efectos que el contaminante de sulfato de cobre originó hacia las carpas (Cyprinus
carpio), se visualizan en las siguientes figuras:
Figura N° 31: Se aprecia a la especie boqueando en la superficie del cuerpo de
agua, con ligero ensanchamiento en la parte ventral del pez.
Figura N° 32: Se aprecia a la carpa boqueando de forma perpendicular a la
superficie del agua.
Vientre abultado
86
Figura N° 33: En esta imagen tomada de forma frontal hacia el acuario, se
visualiza el boqueo vertical de tres (3) especímenes de carpa (Cyprinus carpio).
Figura N° 34: La figura muestra a 8 especímenes de carpa boqueando de un total
de 10 que se encuentran en el acuario “A6”.
8 especímenes boqueando
87
Figura N° 35: La figura muestra al pez nadando de una forma inusual (de forma
perpendicular con dirección a la base del acuario).
Figura N° 36: La figura muestra a dos (2) peces nadando de costado en la
superficie del agua.
2 carpas nadando de lado cerca a la superficie del agua
88
Figura N° 37: La carpa pierde la estabilidad física de su cuerpo, se aprecia por
momentos nadando vientre arriba y muy cerca de la superficie.
Figura N° 38: En la figura se aprecia un comportamiento inusual de la carpa, esta
especie por momentos se posa en el fondo del acuario perdiendo la movilidad,
además adquiere una reacción muy lenta.
La especie por momentos nada en el fondo.
89
Figura N° 39: Una carpa muerta en el fondo del acuario
Figura N° 40: Colocando los guantes quirúrgicos.
Figura N° 41: Extrayendo al espécimen muerto del acuario “A6”
1 especie muerta
A6
A3
90
Figura N° 42: Se aprecia la carpa hinchada en la zona o parte ventral.
Figura N° 43: Las carpas muertas, se colocaron en bolsas con cierre hermético.
Vientre abultado
Bolsa hermética
91
Figura N° 44: La figura muestra a la carpa con el ojo izquierdo defectuoso.
Figura N° 45: La figura muestra a la carpa con las branquias izquierda expuesta.
La Carpa con el ojo izquierdo ciego
Branquias expuestas
92
Figura N° 46: La imagen muestra claramente a la carpa con las branquias
izquierda expuesta y vientre ligeramente abultados.
Figura N° 47: La imagen muestra a las carpas con el vientre ligeramente abultado
y a la carpa que está en la parte inferior con el ojo izquierdo defectuoso.
Branquias expuestas
Vientres abultados
Vientres abultados
ojo izquierdo ciego
93
6.2. CONCENTRACIÓN DE COBRE ACUMULADO EN LAS CARPAS
Luego de enviar a analizar la acumulación de cobre en las muestras de los
especímenes de carpa C. carpio, se registraron los siguientes resultados:
Tabla N° 18: CONCENTRACIÓN DE COBRE (mg/Kg) EN ESPECÍMENES DE
CARPA COMÚN (Cyprinus carpio)
Código de
acuario N° de carpas
Concentración de
Cobre (mg/kg)
A4 10 5,10
A5 10 5,12
A6 10 5,29
Fuente: Elaboración propia
Gráfico N° 12: Tendencia de la concentración de cobre (mg/kg) en especímenes de
carpa común (Cyprinus carpio)
5.15.12
5.29
5
5.05
5.1
5.15
5.2
5.25
5.3
5.35
A4 A5 A6
Conc
entr
acio
n de
cob
re e
n ca
rpas
(mg/
Kg)
Código de Acuarios
Gráfica de tendencia de la concentración de cobre en carpas
Series1
94
Gráfico N° 13: la gráfica muestra la concentración de cobre (ppm) en el agua.
Gráfico N° 14: Comparación entre las concentraciones de cobre en el agua y
bioacumuladas por carpas.
0.6
0.8
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
A4 A5 A6
Conc
entr
ació
n de
cob
re e
n el
agu
a (p
pm)
Código de Acuarios
Gráfica de tendencia de la concentración de cobre en el agua
Series1
5.1 5.12 5.29
0.6 0.8 1
0
1
2
3
4
5
6
A4 A5 A6
Comparación entre concentraciones de cobre en carpas y agua
Concentración deCobre en carpas(mg/kg)
Concentración deCobre en agua (ppm)
95
Gráfico N° 15: Comparación entre la concentración de cobre y sulfato de cobre en
el agua v.s. la concentración de cobre bioacumulado en carpas.
6.3. PREDICCIÓN DE TOXICIDAD POR COBRE EN EFLUENTE
MINERO
Los resultados de los parámetros analizados en muestras de efluentes
mineros-metalúrgicos de una empresa minera, son:
Tabla N° 19: PARÁMETROS DE EFLUENTES INDUSTRIALES DE UNA EMPRESA MINERA
0.60.8
1
0.1527 0.2036 0.2545
5.1 5.12 5.29
0
1
2
3
4
5
6
A4 A5 A6
Comparación entre la concentración de cobre y sulfato de cobre en el agua v.s. la
concentración de cobre bioacumulado
concentracionde Sulfato de cobre pentahidratado (ppm)
concentracionde cobre en el agua (ppm)
concentracionde cobre bioacumulado(mg/kg)
96
PREDICCIÓN N°1: Si en los efluentes PR-1 y PR-2 hubieran
concentraciones de cobre total <0,0014 mg/l y 0,0018 mg/l respectivamente,
tal como muestra la Tabla N°19, entonces:
No se generaría ningún efecto sobre los posibles especímenes que vivan
en dicho efluente, debido a que sus valores son menores que 0,2036mg/l.
PREDICCIÓN N°2: Si en los efluentes PR-1 y PR-2 hubieran
concentraciones de cobre total de 0,2036mg/l o más, tal como muestra la
figura N°62, entonces:
Se generarán efectos negativos como alteración en la zona branquial del
pez, inflamación en la zona ventral, problemas en la visión, entre otros,
sobre los especímenes que vivan en dicho efluente, AUN ASÍ ESTÉN
DENTRO DEL RANGO DE LO QUE ESTABLECE EL D.S. N°010-
2010-MINAM (0,5mg/l de cobre total).
6.4. PREDICCIÓN DE TOXICIDAD POR COBRE EN CUERPOS
RECEPTORES
Los resultados de los parámetros analizados en muestras de agua en cuerpos
receptores cercana a una empresa minera, son:
Tabla N° 20: PARÁMETROS DE AGUA EN CUERPOS RECEPTORES CERCANOS A UNA EMPRESA MINERA
P
97
PREDICCIÓN N°1: Si en los puntos de control R0, R1, R2, R3, Y2 y Y-
1A hubieran concentraciones de cobre total de 0,0025 mg/l, 0,0032 mg/l,
<0,0014 mg/l, <0,0014 mg/l, 0,0044 mg/l y 0,0516 mg/l, respectivamente,
tal como muestra la Tabla N°20, entonces:
No se generaría ningún efecto sobre los posibles especímenes que vivan
en dicho efluente, DEBIDO A QUE SU VALOR ES MENOR QUE
0,2036 mg/l.
PREDICCIÓN N°2: Si en los puntos de control R0, R1, R2, R3, Y2 y Y-
1A hubieran concentraciones de cobre total de 0,2036 mg/l o más, tal como
muestra la figura N°62, o tal como figura en el D.S. N°002-2008-MINAM
en su categoría 3, entonces:
Se generarán efectos negativos como alteración en la zona branquial del
pez, inflamación en la zona ventral, problemas en la visión, entre otros,
sobre los especímenes que vivan en dicho efluente.
98
7. DISCUSIÓN
En comparación con los resultados de LC50 obtenidos por Scelso en el año
1997 utilizando sulfato de cobre en larvas nauplii del camarón comercial
Artemesia longinaris, en 72 horas de duración fue de 212,3 ppb y según
Mendoza en el año 2007 los resultados de LC50 a 96 h de duración, utilizando
cobre, fue de 0,546 ppm para postlarvas de C. caementarius; estos muestran
una diferencia considerable comparados con el presente trabajo: (0,986 ppm
Cu) para alevines de carpa común Cyprinus carpio.
En cambio, según Velasco, Gómez y Calderón en el año 2006, los valores del
LC50 al cabo de 48 horas de exposición con sulfato de cobre fue de 0,94 ppm
en alevinos de cachama blanca (Piaractus brachypomus) y según Alea,
Carballo, Trujillo y Torres en el año 2003 utilizando también cobre pero en
larvas de rana Osteopilus septentrionalis fue un valor de LC50 - 96 horas de
exposición igual a 0,91 ppm; muestran una diferencia muy cercana en
comparación con el presente trabajo: (0,986 ppm Cu) para alevines de carpa
común Cyprinus carpio.
De lo anterior se puede decir que comparados los resultados ante la exposición
al contaminante (cobre) las especies tiene una tolerancia diferente. Los alevines
de carpa común Cyprinus carpio son más resistentes al cobre que las larvas
nauplii del camarón comercial Artemesia longinaris y que las postlarvas de C.
caementarius; pero de similar resistencia comparados con alevinos de cachama
blanca (Piaractus brachypomus) y larvas de rana Osteopilus septentrionalis.
99
8. CONCLUSIONES
La concentración media letal (LC50) de cobre después de 96 horas de
exposición a los alevinos de carpas Cyprinus carpio fue de 0,986 ppm.
A los alevinos de carpa común expuestos a sulfato de cobre se les realizó
un análisis de concentración de cobre en los especímenes muertos, y se
determinó para la concentración de CuSO4 de 0,6 ppm fue 5,10 mg/Kg;
para 0,8 ppm 5,12 mg/Kg y para 1,0 ppm 5,29 mg/Kg.
Las tres repeticiones o réplicas del ensayo, presentaron la misma
concentración media letal (LC50) a las 96 horas de exposición.
Los efectos que trajo consigo el contaminante sulfato de cobre hacia los
alevinos de carpa común, fueron: Nado errático, perdida de la visión en el
ojo izquierdo de una carpa, perdida de la estabilidad física del cuerpo del
pez, nado lento y en el fondo del acuario, constantes “boqueos” en la
superficie del agua, sensibilidad alta en el opérculo izquierdo quedando
expuestas las branquias, ensanchamiento en la zona ventral, pérdida de la
movilidad en algunos casos y nado en forma circular en otros.
La concentración del sulfato de cobre en el agua es directamente
proporcional a la concentración de cobre bioacumulado por las carpas; esto
quiere decir, mientras se incrementa la concentración del tóxico sulfato de
cobre en el agua, se incrementará también la cantidad de cobre
bioacumulado por las especies expuestas a dicho tóxico.
100
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Aguilar J. (2007) Determinación de Pesticidas organoclorados en Cyprinus
carpio Linnaeus, 1758 del lago de Tecocomulco. Tesis de Licenciada en
Química de Alimentos. Hidalgo: Universidad Autónoma del Estado de
Hidalgo.
2. Alea M., Carballo O., Trujillo J. & Torres M. (2003) Sulfato de cobre como
sustancia de referencia en ensayo de toxicidad en larvas de rana cubana
Osteopilus septentrinalis. RETEL. Cuba. Pp. 30-37
3. Argota G., Gonzales Y., Argota H., Fimia R. & Iannacone J. (2012)
Desarrollo y bioacumulación de metales pesados en Gambusia punctata
(Poeciliidae) ante los efectos de la contaminación acuática. REDVET. Cuba.
Pp. 1-10.
4. Camacho A. & Ariosa L. (2000). Diccionario de Términos Ambientales.
NOVIB. La Habana. Pp. 17 – 23.
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del comportamiento de la Lisa Mugil cephalus. Frente al metanol utilizado
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104
10. GLOSARIO DE TÉRMINOS
1. Aclimatación
Adaptar un ser vivo a un clima, situación o ambiente distinto de aquel de que
se procede (Lengua Española, 2007).
2. Acuicultura
Cría de organismos acuáticos, comprendidos peces, moluscos, crustáceos y
plantas. La cría supone la intervención humana para incrementar la producción;
por ejemplo: concentrar poblaciones de peces, alimentarlos o protegerlos de los
depredadores. La cría supone asimismo tener la propiedad de las poblaciones de
peces que se estén cultivando. La acuicultura varía mucho según el lugar donde
se lleve a cabo, desde la piscicultura de agua dulce en los arrozales de Vietnam
hasta la cría de camarón en estanques de agua salada en las costas de Ecuador, y
la producción de salmón en jaulas en las costas de Noruega o de Escocia. Sin
embargo, la mayor parte de la acuicultura se lleva a cabo en el mundo en
desarrollo, para la producción de especies de peces de agua dulce de poco
consumo en la cadena alimentaria, como la tilapia o la carpa (MINAM, 2012).
3. Bioacumulación
Acumulación de una determinada sustancias químicas en tejidos de organismos
vivos de manera directa o a través de la cadena alimenticia, alcanzando
concentraciones mayores que en el ambiente al que está expuesto. Usualmente
se refiere a la acumulación de metales, pero el concepto también aplica a las
sustancias orgánicas persistentes, como los compuestos organoclorados
(MINAM, 2012).
105
4. Bioensayo
Se entiende por bioensayo a la exposición de organismos vivos de
comportamiento definido, con sustancias extrañas a su ambiente. Estas pruebas
se realizan a nivel de laboratorio y en ellas se observan cambios o variaciones
en el comportamiento normal de los individuos por efecto del material en
prueba (Castillo et al. 1981).
5. Carga contaminante
Cantidad de contaminante que se encuentran en los diferentes medios (suelos,
agua, atmósfera), o que es liberada a los mismos en una unidad de tiempo
(Camacho & Airosa, 2000)
6. Ciclo biológico
Duración total de la vida de un organismo desde el momento de la fertilización
(o generación asexual) hasta el momento en que se reproduce (MINAM, 2012).
7. Concentrado
Es el producto enriquecido de las operaciones de concentración de minerales
(Ministerio de Minas y Energía, 2003).
8. Contaminación
Incorporación al ambiente de una sustancia o forma de energía en tal cantidad
que resulte perjudicial para los ecosistemas naturales (Kratz, 2005).
106
9. Contaminante
Todo aquello que pone en riesgo el equilibrio de un ecosistema sea químico o
físico; inclusive hasta el hecho de introducir una especie extranjera en un
ecosistema puede llegar a contaminarlo (MINAM, 2012).
10. Corteza
Capa exterior de la Tierra que corresponde a la parte superior de la litosfera. La
corteza continental es de composición silícica, de unos 35 km de espesor
(Ministerio de Minas y Energía, 2003).
11. Drenaje Ácido de Mina
Los drenajes ácidos de minas son aguas con altos índices de acidez y carga de
metales en disolución. Estos drenajes ácidos de minas son el resultado de la
reacción del agua, tanto superficial como subterránea, con minerales sulfurados
(Ley 28271-Ley que Regula los Pasivos Ambientales de la Actividad Minera).
12. Ecología
Es la ciencia que estudia las interrelaciones entre los seres vivos y su ambiente.
Si bien en un inicio, la ecología nace en las ciencias biológicas, actualmente la
ecología constituye una disciplina diferente a ésta, que relaciona los procesos
físicos y biológicos y constituye un puente entre las ciencias naturales y las
ciencias sociales (MINAM, 2012).
107
13. Ecosistema
Por “ecosistema” se entiende un complejo dinámico de comunidades vegetales,
animales y de microorganismos y su medio no viviente que interactúan como
una unidad funcional (MINAM, 2012).
14. Efluente
Material de desecho descargado al ambiente, tratado o sin tratar, que se refiere
generalmente a la contaminación del agua pero puede utilizarse para referirse a
las emisiones de chimeneas u otros materiales de desechos que entran en el
ambiente (MINAM, 2012).
15. Escombrera
1. Depósito donde se disponen de manera ordenada los materiales o residuos no
aprovechables (estériles) procedentes de las labores de extracción minera.
2. Lugar seleccionado para depositar la capa vegetal, estériles y otros desechos
sólidos provenientes de la explotación o el beneficio de los minerales
(Ministerio de Minas y Energía, 2003).
16. Estándar de Calidad Ambiental
El Estándar de Calidad Ambiental - ECA es la medida que establece el nivel de
concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos,
químicos y biológicos, presentes en el aire, agua o suelo, en su condición de
cuerpo receptor, que no representa riesgo significativo para la salud de las
personas ni al ambiente. Según el parámetro en particular a que se refiera, la
108
concentración o grado podrá ser expresada en máximos, mínimos o rangos (Ley
28611-Ley General del Ambiente).
17. Exposición
Es el contacto de una población o individuo o biota con un agente físico o
químico crítico, se debe, por lo tanto, encontrar los puntos de exposición
(MINAM, 2012).
18. Flotación
Proceso de concentración mediante el cual las partículas de un mineral son
inducidas a adherirse a las burbujas creadas por un agente espumante presente en
la pulpa, que las hace flotar (Ministerio de Minas y Energía, 2003).
19. Fuentes de contaminación
Es el lugar de donde un contaminante es liberado al ambiente. Las fuentes de
contaminación pueden ser fuentes puntuales o fijas, así como fuentes dispersas y
también fuentes móviles (MINAM, 2012).
20. Ganga
Es la parte del mineral que no tiene valor comercial, y que es necesario separar
de la parte valiosa. También se le conoce como “Estéril” (Sedano, 2004).
21. Hábitat
Lugar, en el sentido espacial o en el ecológico, donde viven los seres vivos o sus
poblaciones (Camacho & Airosa, 2000)
109
22. Impacto Ambiental
Se refiere a cualquier cambio, modificación o alteración de los elementos del
medio ambiente o de las relaciones entre ellos, causada por una o varias acciones
(proyecto, actividad o decisión). El sentido del término no involucra ninguna
valoración del cambio, la que depende de juicios de valor (MINAM, 2012).
23. Instrumentos de Gestión Ambiental
Son mecanismos orientados a la ejecución de la política ambiental, sobre la base
de los principios establecidos en la presente Ley, y en lo señalado en sus normas
complementarias y reglamentarias. Constituyen medios operativos que son
diseñados, normados y aplicados con carácter funcional o complementario, para
efectivizar el cumplimiento de la Política Nacional Ambiental y las normas
ambientales que rigen en el país (Ley 28611-Ley General del Ambiente).
24. LC50
Es la concentración, obtenida por estadística, de una sustancia de la que puede
esperarse que produzca la muerte, durante la exposición o en un plazo definido
después de ésta, del 50% de los animales expuestos a dicha sustancia durante
un periodo determinado.
25. Límite Máximo Permisible.
El Límite Máximo Permisible - LMP, es la medida de la concentración o grado
de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, que
caracterizan a un efluente o una emisión, que al ser excedida causa o puede
causar daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente.
110
Su determinación corresponde al Ministerio del Ambiente. Su cumplimiento es
exigible legalmente por el Ministerio del Ambiente y los organismos que
conforman el Sistema Nacional de Gestión Ambiental. Los criterios para la
determinación de la supervisión y sanción serán establecidos por dicho
Ministerio (Ley 28611-Ley General del Ambiente).
26. Mena
Es la parte del mineral que tiene un valor industrial o comercial; de allí nace la
posibilidad de aprovecharlo (Sedano, 2004).
27. Metales Pesados
Metales pesados se entiende como aquellos metales que se caracterizan por tener
una densidad igual o superior a 5,0 g/cm3 (Chiang, 1989) (Kennih; 1996).
Ejemplos de metales pesados son el cobre (Cu), plomo (Pb), zinc (Zn), mercurio
(Hg), arsénico (As), etc. (MINAM, 2012).
28. Mineral
El mineral es el producto de la explotación de la mina, tal como sale (Sedano,
2004).
29. Minería
Ciencia, técnicas y actividades que tienen que ver con el descubrimiento y la
explotación de yacimientos minerales. Estrictamente hablando, el término se
relaciona con los trabajos subterráneos encaminados al arranque y al tratamiento
111
de una mena o la roca asociada. En la práctica, el término incluye las
operaciones a cielo abierto, canteras, dragado aluvial y operaciones combinadas
que incluyen el tratamiento y la transformación bajo tierra o en superficie. La
minería es una de las actividades más antiguas de la humanidad, consiste en la
obtención selectiva de minerales y otros materiales a partir de la corteza
terrestre. Se puede decir que la minería surgió cuando los predecesores del
Homo sapiens empezaron a recuperar determinados tipos de rocas para tallarlas
y fabricar herramientas. Al principio, implicaba simplemente la actividad, muy
rudimentaria, de desenterrar el sílex u otras rocas. A medida que se vaciaban los
yacimientos de la superficie, las excavaciones se hacían más profundas, hasta
que empezó la minería subterránea. La minería de superficie se remonta a
épocas mucho más antiguas que la agricultura (Ministerio de Minas y Energía,
2003).
30. Minería a Cielo Abierto
Actividades y operaciones mineras desarrolladas en superficie (Ministerio de
Minas y Energía, 2003).
31. Mitigación
Es el resultado de la aplicación de un conjunto de medidas tendientes a reducir el
riesgo y a eliminar la vulnerabilidad física, social y económica (MINAM, 2012).
32. Molienda
Operación de reducción de tamaño de un mineral realizada posteriormente a la
trituración; puede ser de tipo primario o secundario según el tamaño requerido
del producto (Ministerio de Minas y Energía, 2003).
112
33. Monitoreo Ambiental
Comprende la recolección, el análisis, y la evaluación sistemática y comparable
de muestras ambientales en un determinado espacio y tiempo; la misma que se
realiza a efectos de medir la presencia y concentración de contaminantes en el
ambiente (MINAM, 2012).
34. Reactivo
Cuerpo líquido, de acción recíproca, que sirve para descubrir la presencia de otro
aislándolo, disolviéndolo o precipitándolo (Ministerio de Minas y Energía,
2003).
35. Riesgo
Probabilidad o posibilidad de que un contaminante pueda ocasionar efectos
adversos a la salud humana, en los organismos que constituyen los ecosistemas o
en la calidad de los suelos y del agua, en función de las características y de la
cantidad que entra en contacto con los receptores potenciales, incluyendo la
consideración de la magnitud o intensidad de los efectos asociados y el número
de individuos, ecosistemas o bienes que, como consecuencia de la presencia del
contaminante, podrían ser afectados tanto en el presente como en el futuro
(MINAM, 2012).
36. Solución Patrón
Una solución patrón es una solución de concentración conocida que se utiliza en
un análisis por titulación (Madrid, 2010)
113
37. Sulfato de cobre
El sulfato de cobre es un compuesto químico con la formula química CuSO4 que
se produce industrialmente por tratamiento de metal de cobre con ácido sulfúrico
(Centro de Artigo, 2012)
38. Toxicidad
Entiéndase por toxicidad como la calidad o grado en la que una sustancia puede
ser venenosa o nociva para los organismos vivientes; habitualmente el termino
se aplica a sustancias que tienen la capacidad de interferir procesos enzimáticos,
penetrando al interior de las células (Owen, 1994).
39. Tratamiento
Cualquier proceso, método o técnica que permita modificar la característica
física, química o biológica del residuo sólido, a fin de reducir o eliminar su
potencial peligro de causar daños a la salud y el ambiente (MINAM, 2012).
40. Trituración
Reducción inicial del tamaño del mineral hasta un grado que permita su
molienda (Ministerio de Minas y Energía, 2003).
41. Vía de exposición
Mecanismo por medio del cual el tóxico entra al organismo (ingestión,
inhalación, contacto dérmico) (MINAM, 2012).
114
11. ANEXOS
ANEXO A: FORMATO DEL CUADRO DE CONTROL DURANTE EL
PROCESO DE ACLIMATACIÓN
DIA HORA OBSERVACIONES RESPONSABLE
ANEXO B: FORMATO DEL CUADRO DE CONTROL DURANTE EL
BIOENSAYO ACUÁTICO
HORA
ACUARIO 1 ACUARIO 2 ACUARIO 3 ACUARIO 4 ACUARIO 5 ACUARIO 6
CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN CONCENTRACIÓN
0 ppm 0,2 ppm 0,4 ppm 0,6 ppm 0,8 ppm 1 ppm
0
1
2
3
24
48
72
96 N° DE
MUERTOS A LAS 96 HORAS
% DE MORTALIDAD
A LAS 96 HORAS
115
ANEXO C: SOLICITUD DE ANÁLISIS DE COBRE EN PECES.
116
ANEXO D: FACTURA DE LA EMPRESA INASSA A NOMBRE DEL TESISTA.
117
ANEXO E: INFORME DE ENSAYO PARA ANÁLISIS DE COBRE EN PECES.
118
ANEXO F: COSECHA DE RECURSOS HIDROBIOLÓGICOS PROCEDENTES DE LA ACTIVIDAD DE ACUICULTURA SEGÚN AMBITO Y ESPECIE 2012
ANEXO G: AUTORIZACIONES Y CONCESIONES OTORGADAS PARA EL DESARROLLO DE ACUICULTURA SEGÚN PRINCIPALES ESPECIES 2012:
119
ANEXO H: USO DEL SULFATO DE COBRE EN EL CULTIVO DE LANGOSTINO
ANEXO I: ENFERMEDADES Y MEDIDAS DE CONTROL UTILIZANDO SULFATO DE COBRE EN EL CULTIVO DE CARPA
120
ANEXO J: RESULTADOS DE CONCENTRACIONES LC50 CON TÓXICOS INORGANICOS EN Cyprinus carpio
ANEXO K: PRODUCCIÓN ACUICOLA MUNDIAL DE Cyprinus carpio