Dinámica ambiental de los nutrientes nitrógeno, fósforo y sílice y su relación con la calidad del agua en el embalse Porce II, Antioquia Colombia

Abstract

RESUMEN : El embalse Porce II es un ecosistema lenítico tropical que represa las aguas del río Medellín, el cual recibe grandes aportes de nutrientes por la descarga de aguas residuales domésticas e industriales del Área Metropolitana del Valle de Aburrá. Estos aportes de nutrientes y las altas temperaturas de la zona han generado condiciones favorables para la elevada producción fitoplanctónica y el deterioro de la calidad del agua, conduciéndolo a un estado temprano de eutrofización. Pese al monitoreo de la calidad del agua y al desarrollo de investigaciones sobre su hidrodinámica, aún se desconocen los procesos que gobiernan la dinámica de los nutrientes al interior de este cuerpo de agua. Esta tesis tuvo por objeto determinar la dinámica de los nutrientes responsables del proceso de eutrofización es decir, el nitrógeno, el fósforo y el sílice en el embalse Porce II. El conocimiento generado podría contribuir al desarrollo de estrategias adecuadas de gestión integral de este recurso hídrico.

En el desarrollo de esta tesis se evaluó, en primer lugar, la variación espacial y temporal de 23 variables fisicoquímicas y biológicas de calidad del agua durante dos años. Se evidenció que el embalse Porce II se encuentra en un estado avanzado de eutrofización. En segundo lugar, se evaluaron la remineralización de la materia orgánica epilimnética y la transferencia de nutrientes en la interfase agua-sedimento. En tercer lugar, se calibró y validó el modelo ecológico ELCOM-CAEDYM para la predicción de la dinámica de nutrientes en el embalse Porce II durante periodos secos. A partir de los resultados obtenidos en esta investigación, se propone finalmente un modelo conceptual de los procesos fisicoquímicos y biológicos que determinan la dinámica del nitrógeno, fósforo y sílice en el embalse Porce II.

ABSTRACT : Porce II is a tropical reservoir that dams the Medellín River. Huge nutrients loads both from municipal and industrial wastewater are collected by this river as it drains the Área Metropolitana del Valle de Aburrá. Porce II has been brought into an early state of eutrophication owing to these nutrients loads, concomitant with high temperatures, which in turn favored high phytoplanktonic production and water quality impairment. Despite continued assessment of water quality and current hydrodynamic investigations for the reservoir, its nutrients dynamics remains unknown. The objective of this thesis was to establish the nutrients dynamics for nitrogen, phosphorus and silica in Porce II reservoir. Our results may have shed much light into proper strategies for water quality management.

This thesis is divided into four sections. From a limnological stand point, the first section examines the temporal and spatial variations of 23 physical, chemical, and biological parameters for water quality during two years. The second section analyzes remineralization of epilimnetic organic matter and nutrient flux at water-sediment interface. In the third section the ecological model ELCOM-CAEDYM was fed with the data from previous sections and run. A conceptual model of the physical, chemical, and biological processes that drive dynamics for nitrogen, phosphorus, and silica within the Porce II reservoir is proposed in the last section. This model integrates the main results with findings derived from this investigation.