caracterización fisico-química de las masas de agua del balneario

CARACTERIZACIÓN FISICO-QUÍMICA DE LAS MASAS DE AGUA DEL BALNEARIO “EL
RODADERO” CARIBE COLOMBIANO
Milena Benavides Serrato - Luz Adriana Londoño - Aminta Jaúregui - Andrés Franco Herrera
RESUMEN
Entre Septiembre y Diciembre de 1997, se realizó un estudio fisico-químico en las masas de agua
someras del Balneario “El Rodadero”, Caribe colombiano, con el fin de analizar las variaciones
diarias y mensuales de algunos parámetros en superficie (0,5 m) y fondo (3-5 m) de la Bahía,
relacionando sus fluctuaciones con información oceanográfica y meteorológica registradas para la
zona. Las muestras fueron recolectadas a una distancia de 100m aproximadamente, de la costa
hacia el mar en 4 estaciones representativas del área de estudio, 3 de las cuales reciben influencia
costera y 1 con influencia oceánica (estación estándar: masa de agua entre 0,5 y 5 m). Se
realizaron muestreos mensuales durante 4 meses a manera de curva diaria cada 4 horas en el
siguiente horario: 6:00 a.m., 10:00 a.m., 2:00 p.m. y 6:00 p.m. En cada una de las estaciones
consideradas se registraron los siguientes parámetros fisico-químicos con sus respectivos
resultados: coeficiente de extinción de luz que fluctuó entre 0.0817m -1 y 1.46m-1; temperatura entre
26C y 31C; salinidad entre 32 y 40; densidad entre 1018.968 y 1026.175kg/m 3; sólidos
particulados entre 0.2mg/l y 170mg/l; porcentaje de saturación de oxígeno registró valores entre
48.1% y 168%; amonio entre 0.0115356g/l y 10.414001g/l; nitritos entre 0.01214mmol/l y
9.56311mmol/l. Debido a estos resultados, El Balneario se considera un cuerpo de agua con alta
influencia oceánica, donde en algunas partes se da una condición oligotrófica, como también recibe
la influencia de descargas continentales dándose una condición mesotrófica. La salinidad, durante
los meses muestreados, fue bastante alta, reflejo de un año atípico para el Caribe, a causa de la
baja precipitación que el Evento del Niño produjo en la zona. Los altos valores de oxígeno hacen
ver el poco aporte al Balneario de material orgánico procedente del río Gaira y otras plumas de
agua salobre como la de la Ciénaga Grande de Santa Marta, esto también se confirma con los
valores de nutrientes obtenidos durante la época de estudio, que, aunque no se ve una diferencia
significativa durante los meses de muestreo, si se ven durante las curvas diarias.
ABSTRACT
Between September and December of 1997, a physical and chemical research of the shallow water
in El Rodadero Bight was made, for analyze the daily and monthly fluctuations of some parameters
at surface (0,5m) and bottom (3-5m), relating their fluctuations with oceanographical and
meteorological information reported to the zone. The samples was obtained 100 m off shore in four
(4) stations representatives of the study area, who three (3) have a outwelling influence and the last
one oceanic influence (standard station: water mass among 0.5 and 5 m). Monthly samples was
made along four (4) months, during diel cycles in the following hours: 6:00, 10:00, 14:00 and 18:00.
At each station sampled, was obtained physical and chemical variables and the global results of the
zone are: Extinction light coefficient fluctuating between 0.0817m -1 and 1.46m-1 temperature with a
range of 26C - 31C; salinity between 32 and 40; density fluctuating into 1018.968 and
1026.175kg/m3; particulate matter with a range of 0.2mg/l - 170mg/l; oxygen saturation percentage
among 48.1% and 168%; ammonia into 0.0115356g/l and 10.414001g/l; nitrites with a range of
0.01214mmol/l and 9.56311mmol/l. Considering this results, the Bight has a water mass with high
oceanic influence causing a oligotrophic condition in some areas, likewise continental discharges in
another areas generating a mesotrophic condition. During the sampling months, the salinity was
very high, reflecting a atypical year for the Caribbean with poor precipitation, due the El Niño Event.
High oxygen values can see low organic matter discharge into the coastal water of Gaira river an
another brackish plumes like the Cienaga Grande de Santa Marta coastal lagoon. This situation is
confirmed with the nutrients values too, although have not differences between months, have some
fluctuations during the diel cycle.
Universidad Jorge Tadeo Lozano - Facultad de Biología Marina - Carrera 2a. No. 11 - 68 Edificio
Mundo Marino, El Rodadero - Santa Marta.
74º14’
7413’
11º13’
N
E1
El Morro
E2
BAHÍA
GAIRA
E3
11º12’
E4
MAR CARIBE
Río
Gaira
1000
0
Punta
Gloria
N
Figura 1. Bahía de Gaira, indicando las cuatro (4) estaciones de muestreo (Tomado de SIGINVEMAR, 1998).
INTRODUCCIÓN
El suministro de nutrientes en las capas superficiales marinas conlleva cambios en la estructura
(composición y distribución) de las comunidades que lo habitan. Conocer las variaciones de estos
parámetros abióticos se hace necesaria para entender las diferentes interacciones que se
presentan con el componente biológico.
En la actualidad, no se cuenta con información fundamental requerida de las características fisicoquímicas de las masas de agua del balneario “El Rodadero”, localizado en la Bahía Gaira
aproximadamente a 6 Km de la ciudad de Santa Marta (Fig. 1). El área de estudio posee una
plataforma continental muy corta presentando particularidades complejas en el comportamiento de
sus agua costeras; favorece fenómenos de surgencias local de aguas subsuperficiales
(Moreno,1986), está siempre influenciada en mayor o menor grado por las descargas de la
Ciénaga Grande de Santa Marta y del río Gaira cuyos caudales aumentan precisamente cuando
los vientos alisios disminuyen su acción en la región (Invemar,1990). De este modo la existencia de
condiciones productivas en la columna de agua esta aparentemente vinculada con cambios
anómalos en su estratificación y transporte. No obstante, la orografía local y la morfología costera,
cerros, cabos, islotes, alteran la influencia del viento, modificando su efecto sobre la superficie del
mar, razón por la cual debe tenerse en cuenta (Corredor et al., 1984).
Esta investigación pretende estimar la variación espacio temporal de algunos parámetros fisicoquímicos (coeficiente de extinción de la luz, temperatura, salinidad, densidad, porcentaje de
saturación de oxígeno, concentración de amonio y concentración de nitritos), tomados en superficie
(0,5 m) y fondo (entre 3 y 5 m) durante los meses de septiembre a diciembre de 1997,
relacionándola con información meteorológica y oceanográfica reportada para la zona.
Los resultados obtenidos, contribuirán a conformar una base de datos que permita fundamentar
criterios para el posterior análisis de registros continuos de aquellos eventos cuya relevancia sea
identificada y así tener una referencia sobre el impacto ambiental de las actividades que se vienen
desarrollando y poder diseñar en un futuro próximo, políticas de manejo que conduzcan a la utilización
sustentable de los recursos de la zona costera.
METODOLOGÍA
Las muestras son recolectadas a una distancia de 100m aproximadamente, de la costa hacia el
mar en cuatro (4) estaciones representativas del área de estudio, tres (3) de las cuales reciben
influencia costera y una con influencia oceánica (estación estándar: masa de agua entre 0.5 y 5m).
Se realizan muestreos mensuales durante cuatro (4) meses a manera de curva diaria cada cuatro
(4) horas en el siguiente horario: 6:00 a.m., 10:00 a.m., 2:00 p.m. y 6:00 p.m. Se tienen en cuenta
puntos geográficos estratégicos, como salidas de aguas continentales (desembocadura del Río
Gaira), influencia oceánica (detrás del Morro Gaira) y aguas residuales (Balneario).
La localización de las estaciones se hace mediante un geoposicionador satelital (GPS), tratando de
dar continuidad a trabajos realizados con anterioridad y aprovechar para relacionar con datos
biológicos de trabajos simultáneos, (Rojas y Mendoza, en preparación; Jácome, 1998). La estación
1, se encuentra detrás del Morro Gaira (11°12’32”N y 74°14’33”W); la estación 2 frente al edificio
Iroka (11°12’20”N y 74°13’55”W); la estación 3, en dirección al muelle de La Esmeralda
(11°11’55”N y 74°13’48”W) y la estación 4, frente a la desembocadura del Río Gaira (11°11’38”N y
74°14’01”W) (Fig. 1), en cada una de ellas se toman muestras de agua en superficie (0.5m) y en 3
de ellas (estación 2, 3 y 4) en fondo (3m). En la estación 1 (estación estándar, con una
profundidad total de 25m) se toma a 5m para establecer la influencia de aguas oceánicas en la
bahía. En todas se registran parámetros físicos: la transparencia con un disco Secchi, la
temperatura con un termómetro de mercurio marca Brand (1C de precisión).
De igual forma, en cada estación para los parámetros químicos se extraen muestras de agua con
balde plástico en superficie y con Botella Van Dorn de 5 litros de capacidad nominal en
profundidad. Se recolectan 3 muestras de cada profundidad, 2 de estas se depositan en recipientes
plásticos (500 ml) y la otra en una botella de Winkler (100 ml) -teniendo en cuenta las
recomendaciones del CIOH (Armada Nacional, 1993)-, para el posterior análisis de parámetros
químicos, sólidos particulados y oxígeno disuelto. Todos los recipientes y botellas son previamente
rotulados y purgados con agua de mar del sector.
Con las muestras colectadas, se determinan en laboratorio la salinidad, mediante un refractómetro
portátil (Atago, precisión ±1), el oxígeno disuelto, por medio del método de Winkler (Armada
Nacional, 1993), y los nutrientes, mediante marchas analíticas, y con la ayuda de un
espectrofotómetro (Spectronic 21); (Armada Nacional, 1993). Para la concentración de amonio, se
aplica el método de Azul de Indofenol propuesto por Riley (1953) y modificado por Strickland y
Parsons (1972) incluyendo corrección por clorinidad (Strickland y Parsons,1972), y para la
concentración de nitritos, el método de Bendeschneider y Robinson (1952).
La información meteorológica sobre precipitación, nubosidad, brillo solar, dirección y velocidad del
viento se obtienen de la base de datos del IDEAM (1998).
Los datos obtenidos se almacenan en una base de datos para cada variable en el balneario. Se
calcula la media, la varianza, la desviación estándar, el error estándar y el coeficiente de
correlación (software Epiinfo 6), con el objeto de describir globalmente el comportamiento de cada
una de ellas. La información de los datos meteorológicos es graficada para ofrecer una visión de
los cambios mensuales. También se hacen gráficas de tendencia espacio temporal con los valores
de coeficiente de extinción de la luz, temperatura, salinidad, densidad, porcentaje de saturación de
oxígeno, concentración de amonio y concentración de nitritos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A continuación se describe y se discute el comportamiento de cada uno de los parámetros
analizados en las cuatro (4) estaciones entre septiembre y diciembre de 1997 en el balneario El
Rodadero.
Temperatura
La temperatura es relativamente homogénea para todas las estaciones muestreadas, tanto a nivel
superficial como a 3 m de profundidad. Esta oscila entre 27 y 29ºC (Fig. 2), lo cual concuerda con
la temperatura registrada durante ésta época del año para la región de Santa Marta (Ramírez,
1987). Según Bula (1990), éste período se caracteriza por ser húmedo -lluvias mayores-, donde la
surgencia entra en receso por una caída en los vientos alisios y por una circulación atmosférica en
sentido opuesto -sur a norte-, dada por la contracorriente Colombia que se caracteriza por
presentar un alto calor latente y sensible. Aunque la temperatura concuerda a la registrada para
esta época de año, cabe aclarar que durante los cuatro meses estudiados no se presentan las
lluvias mayores típicas de éste período climático, al contrario, se presentan días de verano con
muy pocas lluvias, lo cual, se puede deber a la influencia de un evento atípico en ésta región, El
Niño.
Salinidad
Los datos de salinidad se encuentran entre 34 y 40 (Fig. 2). La salinidad superficial tiende a ser
menor que la reportada a 3 m de profundidad, exceptuando en la estación 4 (E4) de Noviembre y
en la estación 3 (E3) de Diciembre.
Las altas salinidades difieren notablemente de aquellas reportadas por otros autores para ésta
época del año (Ramírez, 1987). Considerando que el período muestreado corresponde en gran
parte al período lluvias mayores (Bula, 1990), es de esperarse que la salinidad disminuya. Esto
puede explicarse igualmente, por la influencia del Evento Niño, afectando las condiciones típicas e
históricas que se deben registrar en estos meses.
Normalmente, la tendencia de la salinidad fluctúa entre 34.5 y 36.6, sin embargo, durante la
investigación los valores se mantuvieron entre 32 y 40. En ocasiones, se pueden presentar
surgencias, donde las aguas ascendentes están por encima de la termoclina permanente o bien de
la capa de mezcla, lo que lleva que éstas puedan tener aún altas temperaturas y altas salinidades
(Lalli y Parsons, 1993).
Coeficiente de extinción de la luz
Durante los meses de muestreo, Septiembre y Octubre son bastante homogéneos, con aguas
relativamente claras, mientras que los meses de Noviembre y Diciembre, se observan aguas con
mayor material en suspensión, en respuesta al período de lluvias menores que transportan material
de origen continental (Fig. 3).
Con respecto a ésta variable, los valores más bajos se registran durante todos los meses en la
estación 1(E1) (Fig. 3). Esta alta transparencia se puede deber a la poca influencia de las aguas
continentales en el sector y a un patrón típico de aguas oceánicas, caracterizadas por presentar
baja concentración de material particulado y disuelto en suspensión.
Los valores altos de extinción se registran en las estaciones 3(E3) y 4(E4) de cada mes. Al
parecer, las partículas en suspensión son transportadas desde la Ciénaga Grande de Santa Marta
por la deriva litoral (Blanco, 1988) y desde la desembocadura del río Gaira.
Densidad
La densidad es poco variable durante los meses de muestreo tanto a nivel superficial como a 3 m
de profundidad (Fig. 3). El mínimo de gradiente de densidad se debe a la mezcla de altas
temperaturas y bajas salinidades (DEFAO, sin año). Como en los meses estudiados se presentan
salinidades altas, se podría pensar en un incremento de la densidad para el agua de mar. Sin
embargo, esto no se presenta, tal vez debido a que la densidad que existe en aguas tropicales
superficiales, es la temperatura la que ejerce la mayor importancia (Pond y Pickard, 1993).
Oxígeno
Las concentraciones de oxígeno reflejan una fuerte sobresaturación de las masas de agua,
registrándose valores desde 6 hasta 10 mg/l de O 2 . Los valores más altos son en todas las
estaciones de Septiembre, con valores de 8 hasta 10 mg/l de O 2.; en Octubre, Noviembre y
Diciembre las concentraciones de oxígeno se mantienen constantes (Fig. 4). Esta sobresaturación
puede ser causada por el fuerte oleaje provocado por los vientos atípicos presentados durante este
estudio. Esto causa una agitación de las capas superficiales del agua favoreciendo el intercambio
del gas de la atmósfera al agua (Ramírez, 1983; Calero, 1990, En: Acosta y Cañón, 1998).
Amonio y Nitritos
Los valores más altos son registrados en Septiembre. En Octubre y Noviembre se mantienen
relativamente homogéneos y en Diciembre vuelven a ascender (Fig. 5).
El amonio presenta una concentración fluctuante, notándose un incremento en la estación 4 (E4)
superficial (Fig. 5), lo cual podría indicar la presencia de materia orgánica proveniente del río Gaira
o de otras plumas de ríos o cuerpos costeros que desembocan en el mar, como la desembocadura
del río Magdalena o la Ciénaga Grande de Santa Marta. Este incremento de nutrientes, también se
puede deber a que en la columna de agua somera los procesos de recirculación y mezcla son más
fuertes e interactúan dinámicamente con el bentos marino. En ocasiones, las cargas de nutrientes
en estado reducido que se acumulan en el sedimento pueden ser levantados y transportados en la
columna de agua (Parsons y Lalli, 1993), pudiéndose presentar en éstos tipos de fondo arenofangosos donde se favorece la resuspensión. Igualmente, gran parte de las comunidades
autótrofas prefieren la toma del nitrógeno en su estado reducido, ya que de ésta forma disminuyen
su gasto energético interno, al no tener que reducir los compuestos para la formación de
aminoácidos y proteínas (Libes, 1992).
Los altos valores registrados de nitritos se puede deber a una marcada inestabilidad del sistema. Al
presentar altos valores, se esperaría que el sistema esté recibiendo impulsos de materia orgánica,
causando un agotamiento parcial de oxígeno y generando un proceso de oxidación o reducción
parcial (Libes, 1992). Sin embargo, observando los valores de oxígeno en la columna de agua es
de esperarse una tendencia hacia compuestos oxidados, ya que el O 2 acá no juega un papel
limitante.
CONCLUSIONES
El Balneario El Rodadero, es un cuerpo de agua que se caracteriza por presentar zonas de alta
influencia oceánica y de condición oligotrófica, como zonas con clara influencia de descargas
continentales y de condición mesotrófica.
La extinción de la luz en el Balneario, está influenciada directamente por los aportes de aguas
continentales, en especial del río Gaira y la deriva litoral que trae aguas de la Ciénaga Grande de
Santa Marta, y a su vez generan en un efecto marcado en el ciclo diario, más que en una escala
mensual.
La temperatura registrada para el período de muestreo se encuentra dentro de los promedios
históricos de la región, y parece ser un reflejo de la alta Intensidad lumínica, la ausencia de
surgencia y aparentemente del alto calor latente característico de la Contracorriente Colombia.
La salinidad durante los meses de muestreo fue bastante alta, considerando que el período de
muestreo es el reflejo de un año atípico para el Caribe, a causa de la baja precipitación y la mayor
influencia de los vientos Alisios.
Los valores de concentración de oxígeno en las capas superficiales son un reflejo de los pulsos
climáticos de la región controlados por los vientos Alisios, de tal forma que altas intensidades de
vientos, pueden llevar a eventos de sobresaturación en la columna de agua.
Las concentraciones de amonio y nitritos en el Balneario, parecen estar determinadas por el efecto
conjunto de los procesos físicos que afectan las masas de agua y los eventos biológicos
controlados especialmente por autótrofos y heterótrofos primarios.
Para la capa de agua entre 0.5 y 3 m, no se evidencia diferencias marcadas, lo que lleva a
establecer una zona homogénea.
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