Modelos de Simulacion. Vensim. Dinamica de Sistemas. Modelos de Simulacion. Vensim. Dinamica de Sistemas. Modelos de Simulacion. Vensim. Dinamica de Sistemas. Vensim.

Boletín de Dinámica de Sistemas


Modelación de la contaminación de la Laguna Alalay y aplicación de medidas de mitigación ambiental para su recuperación

Basado en un modelo de simulación con Vensim

Nathaly Rosario Morales Calvet
nathaly.morcal@gmail.com

Resumen

La Laguna Alalay es una laguna artificial, ubicada dentro del espacio urbano de la ciudad de Cochabamba – Bolivia. Actualmente la laguna se encuentra en un estado eutrofizado, cuyo ambiente inestable atraviesa diferentes estados alternativos caracterizados por aguas turbias o por aguas claras. Situación que ha causado problemas de degradación del ecosistema, como consecuencia de la elevada acumulación de carga orgánica y contaminantes; debido al arrastre de sedimentos y aguas residuales de sus afluentes (el río Rocha, canal de la Angostura y sistema de alcantarillado pluvial y domiciliario circundante).

En este contexto, y dentro de las estrategias de Gestión Ambiental municipal, se ha efectuado un proceso de conservación y mejoramiento ambiental de la laguna Alalay, frente a su seria problemática a través de su recuperación, saneamiento y rehabilitación del vaso hidráulico, espejo de agua y su entorno ecológico, con el objetivo central de preservar la diversidad biológica existente.

Antecedentes

La Laguna Alalay se creó alrededor del año 1930, para evitar que la ciudad de Cochabamba se inunde con la crecida del río Rocha. Sin embargo, actualmente brinda otros servicios ambientales, como: paisajístico, aumenta la humedad y absorbe la materia orgánica; además que alberga a diferentes especies de fauna y avifauna (incluyendo una especie de flamencos rosados).

Eutrofización, hipereutróficas, macrófitas, contaminación, carga orgánica, dragado, anoxia, cianobacteria, anatoxina-a.

Las características ecológicas de la Laguna Alalay están documentadas desde el año 1979, año en el cual se diagnosticó su estado eutrófico (Barra et al. 1983). Cuyas características estaban definidas por la transparencia del agua, elevada concentración de sales, pH alcalino y moderada concentración de nutrientes; con una profundidad cercana a los 2 m. Desde ese entonces, hasta el año 1990, y como consecuencia de una drástica reducción del volumen de agua, las condiciones fueron hipereutróficas, con ausencia de vegetación acuática y elevadas densidades de fitoplancton (44 millones de algas por litro). Dentro este período, precisamente en el año 1986 se registró una mortandad masiva de peces (según el informe técnico sobre la mortandad masiva de peces en la Laguna Alalay elaborado por Universidad Mayor de San Simón - Unidad de Limnología y Recursos Acuáticos y Centro de Aguas y Saneamiento Ambiental, 2016).

Durante el año 1991, la laguna recuperó su volumen por las precipitaciones registradas en ese periodo. De esta manera se presentó un estado de transparencia, dentro de las características físicas del agua; y abundante vegetación macrofítica. En general, según Maldonado y Goitia (1993), la calidad del agua mejoró respecto a las condiciones presentadas en el año 1990.

Posteriormente, la laguna Alalay atravesó por diversos estados entre condiciones eutróficas e hipereutróficas.

El 10 de marzo de la gestión en curso, se registró una muerte masiva de peces en la laguna Alalay. De acuerdo a las investigaciones efectuadas, la muerte de peces ocurrió por toxinas secretadas por un alga filamentosa llamada Arthrospira fusiformis. Asimismo, se reportó la mortandad de aves presentes en la Laguna, debido a que reciben, aunque en menor cantidad, cierta dosis de la toxina.

La Arthrospira fusiformis pertenece a las cianobacterias con capacidad fotosintética. Las condiciones que requiere para su desarrollo son: pH entre 9-12, aguas con altas concentraciones de sales, radiación solar y nutrientes, especialmente fósforo y nitrógeno. En la Laguna Alalay el fósforo se halla en elevadas cantidades, pero existe una gran competitividad entre algas y macrófitas por el nitrógeno que generalmente presenta niveles bajos. La combinación apropiada de los factores mencionados hicieron que A. fusiformis haya competido efectivamente por el nitrógeno y cubra la superficie del agua. El alga se mantiene flotando debido a que sus células contienen vesículas de gas. Esto hace que la luz no penetre al resto de la columna de agua y fondo del vaso hidráulico, impidiendo el crecimiento de cualquier otro tipo de alga. Se han observado en muestras del noroeste, oeste y sudoeste de la laguna, que el 99% de las células halladas pertenecen a A. fusiformis (según el informe técnico sobre la mortandad masiva de peces en la Laguna Alalay elaborado por Universidad Mayor de San Simón - Unidad de Limnología y Recursos Acuáticos y Centro de Aguas y Saneamiento Ambiental, 2016).

Eutrofización, hipereutróficas, macrófitas, contaminación, carga orgánica, dragado, anoxia, cianobacteria, anatoxina-a.

En la Laguna se implementaron dos tipos de macrófitas, una de ellas es la Totora (Scirpus californicus); y la otra es el Tarope (Eichhornia cassipes). Ambas tienen una diferente tasa de remoción de nutrientes y según los estudios efectuados la totora presentó bajo rendimiento; en consecuencia, en los meses de abril y mayo de la presente gestión, y con el fin de mejorar la calidad del agua de la Laguna Alalay, se implementaron cinco islas flotantes de Tarope, las mismas que según sus características son eficientes en procesos de fitodepuración.

Objetivos

El objetivo principal del presente trabajo es realizar la modelación del ecosistema y sus diferentes variables; que permita la implementación de medidas de mitigación y recuperación eficientes y adecuadas a las características del entorno.

Metodología

Según la Organización para la Cooperación Económica y Desarrollo (OCDE, 1982), la eutrofización se define como: “el enriquecimiento de nutrientes de las aguas, que provoca la estimulación de una serie de cambios sintomáticos, entre los que el incremento en la producción de algas y macrófitas, el deterioro de la calidad de agua y otros cambios resultan indeseables e interfieren con la utilización del agua “.

Para definir el grado de eutrofización del presente modelo, se analizará el aporte de fósforo, considerando los aportes naturales y los provenientes de la contaminación; la biomasa de fitoplancton; y el oxígeno disuelto.

Eutrofización, hipereutróficas, macrófitas, contaminación, carga orgánica, dragado, anoxia, cianobacteria, anatoxina-a.

Resultados

De acuerdo a la modelación efectuada se observa que el fósforo presente en la Laguna, tiene un crecimiento lineal (Figura 1.); situación que da lugar al desarrollo del fitoplancton y que se puede observar en la figura.

Eutrofización, hipereutróficas, macrófitas, contaminación, carga orgánica, dragado, anoxia, cianobacteria, anatoxina-a.

Eutrofización, hipereutróficas, macrófitas, contaminación, carga orgánica, dragado, anoxia, cianobacteria, anatoxina-a.

El desarrollo del fitoplancton tiene un crecimiento exponencial, situación de que da lugar a la disminución de oxígeno, como se puede apreciar en la figura.

Eutrofización, hipereutróficas, macrófitas, contaminación, carga orgánica, dragado, anoxia, cianobacteria, anatoxina-a.

Conclusiones

A través del uso del software Vensim se logró modelar los principales elementos que conforman el sistema de la Laguna Alalay, identificando previamente cada uno de ellos. De acuerdo a los resultados obtenidos se puede apreciar que el oxígeno disuelto de la Laguna disminuye a medida que incrementa el fitoplancton, situación que se manifiesta por la presencia de fósforo total en la Laguna.

El modelo de simulación efectuado demuestra claramente las relaciones existentes entre los elementos que conforman el sistema, y cómo una variación en alguno de ellos conlleva a la modificación de otro elemento; es decir, si se elimina el aporte de fósforo por contaminación, el crecimiento de la biomasa de fitoplancton se reduciría, así como el consumo de oxígeno disuelto, permitiendo mejorar la calidad del agua de la laguna en cuanto a sus características eutróficas.

(*) Si lo desea puede solicitar información más detallada de este trabajo al autor del texto


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