UNIVERSIDAD CATÓLICA SEDES SAPIENTIAE FACULTAD DE INGENIERÍA AGRARIA CARRERA DE INGENIARÍA AMBIENTAL PROYECTO DE TESIS “EVALUACIÓN DE REMOCIÓN DE NITRÓGENO Y FÓSFORO POR Eichhornia crassipes EN MUESTRAS DE AGUA DE LA LAGUNA LA ENCANTADA – HUAURA” EJECUTOR (A): RAMÍREZ SUÁREZ, Howard Francisco ASESOR (A): Lima – Perú i 2019 INDICE 1. TÍTULO ......................................................................................................................... 1 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ............................... 1 2.1. Formulación del Problema...................................................................................... 1 2.2. Pregunta de investigación ....................................................................................... 3 2.2.1. Pregunta General ........................................................................................... 3 2.2.1. Preguntas Específicas .................................................................................... 3 2.3. Objetivos................................................................................................................. 4 2.3.1. Objetivo General ........................................................................................... 4 2.3.2. Objetivos Específicos .................................................................................... 4 2.4. Justificación e Importancia ..................................................................................... 4 2.5. Viabilidad de la Investigación ................................................................................ 5 3. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................... 5 3.1. Antecedentes ........................................................................................................... 5 3.1.1. Antecedentes Nacionales ............................................................................... 5 3.1.2. Antecedentes Internacionales ...................................................................... 10 3.2. Revisión de Literatura .......................................................................................... 13 3.3. Terminología ........................................................................................................ 13 4. HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................... 15 4.1. Hipótesis General ................................................................................................. 15 4.2. Hipótesis Específicas ............................................................................................ 15 5. MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................... 15 5.1. Diseño de la Investigación .................................................................................... 15 5.1.1. Lugar y Fecha .............................................................................................. 15 ii 5.1.2. Descripción del Experimento ...................................................................... 16 5.1.3. Tratamientos ................................................................................................ 17 5.1.4. Unidades Experimentales ............................................................................ 18 5.1.5. Identificación de Variables y su Mensuración ............................................ 18 5.1.6. Diseño Estadístico del Experimento............................................................ 18 5.1.7. Análisis Estadístico de Datos ...................................................................... 18 6. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN ........................................................................... 18 7. FINANCIAMIENTO DEL PROYECTO .................................................................... 18 8. COLABORADORES .................................................................................................. 18 9. REFERENCIAS .......................................................................................................... 18 10. APÉNDICES ............................................................................................................. 21 iii iv 1. TÍTULO Evaluación de remoción de nitrógeno y fósforo por Eichhornia crassipes en muestras de agua de la laguna La Encantada – Huaura” 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 2.1. Formulación del Problema Ansari. A et al (2011) señala: “La eutrofización sigue siendo un gran desafío global para los científicos de la calidad del agua. La demanda global de recursos hídricos debido al aumento de la población, el desarrollo económico y los esquemas emergentes de desarrollo de energía ha creado nuevos desafíos ambientales para la sostenibilidad global. La eutrofización, las causas, las consecuencias y el control proporcionan una descripción actual de muchos aspectos importantes de los procesos de eutrofización natural y acelerada en los principales ecosistemas acuáticos de todo el mundo. Se discuten las conexiones entre la eutrofización acelerada y el cambio climático, la contaminación química de las aguas superficiales y los principales impactos ambientales y ecológicos en los ecosistemas acuáticos. Cambios en la calidad del agua típicos de los eventos de eutrofización en las principales zonas climáticas, incluyendo templado, tropical, subtropical, y las regiones áridas se incluyen junto con los enfoques actuales para tratar y controlar el aumento de la eutrofización en todo el mundo. El libro proporciona muchas nuevas ideas útiles para abordar los desafíos del aumento global de la eutrofización y las crecientes amenazas a la biodiversidad y la calidad del agua.” García et al (2018) señala: “A nivel mundial, el desafío más frecuente al que se enfrenta la calidad del agua es la carga de nutrientes, que según la región se asocia a menudo con la carga de patógenos (WWDR, 2018). Los lagos son la principal fuente de agua dulce continental, proveen el agua para el consumo humano y permiten realizar una serie de funciones ambientales sumamente valiosas (Ledesma, et al., 2013) y la eutrofización se está convirtiendo en un problema ambiental cada vez más grave. En los últimos años, los ecosistemas de agua dulce, estuarios y marinos han sido degradados, por lo que la vulnerabilidad de los cuerpos de agua se ha acrecentado. Por esta razón el control de la eutrofización de los lagos se ha convertido en una tarea urgente en el campo de la protección de los recursos hídricos y la gestión de la seguridad del agua.” 1 IANAS, (2019) afirma que: “Prácticamente todos los países de las Américas experimentan algún grado de eutrofización artificial en sus cursos y cuerpos de agua. Con frecuencia, la eutrofización se caracteriza como cultural, lo que significa que el fenómeno se establece artificialmente por un exceso de nutrientes en las aguas que son vertidos por las actividades agropecuarias e industriales en lugar de proceder exclusivamente de fuentes naturales. Los resultados son variados e incluyen floraciones algales que a veces son tóxicas y agotan el oxígeno disuelto. La eutrofización cultural puede hacer que el agua no sea apta para el consumo y otros fines y llegar a desestabilizar el ecosistema acuático. Esto último suele dar lugar a la proliferación de algas, con la consiguiente liberación de toxinas y el crecimiento explosivo de especies no deseadas.” El Ministerio del Ambiente (2015) a través de la Estrategia Nacional de Humedales afirma que en el Perú la conservación de los humedales ha estado presente desde tiempos muy remotos, debido a la importancia de los recursos hídricos y la gran diversidad biológica presente en estos ecosistemas, lo que ha redundado en el proceso de desarrollo de la nación. Esto se reafirma en el gran número de actividades productivas del país que están directa o indirectamente relacionadas con sus recursos silvestres, tanto animales como vegetales, y también en el valor sociocultural y económico del agua. Se debe hacer mención también a la creciente importancia que están tomando dentro de las actividades económicas el turismo ecológico y el turismo vivencial, ya que gracias a su natural belleza y biodiversidad, y a la diversidad cultural de los pueblos indígenas que usan los humedales, son sitios ideales para el turismo y la recreación. Dada la fragilidad de los humedales , el uso no sostenible de los recursos naturales asociados a estos ecosistemas como el agua la flora y la fauna silvestre, se ha convertido en una amenaza para la salud de estos ecosistemas, poniendo en peligro los servicios ecosistémicos y, algunas veces, los medios de subsistencia de los pueblos indígenas y las poblaciones locales Sobre los humedales en la Región Lima, Aponte y Ramírez (2011) comentan lo siguiente: “Los humedales de Lima son parte de un corredor biológico a lo largo de la costa desértica del Perú. La mayor parte de estos ambientes coexiste con poblaciones humanas, quienes hacen uso de los recursos que los humedales les proporcionan, por ejemplo Schoenoplectus 2 americanus (Pers.) Volkart ex Schinz & R. Kéller (conocido como « junco ») es utilizado para la fabricación de productos artesanales (León & Young, 1996; León et al 1997). Otras actividades en estos ecosistemas son la pesca artesanal y la crianza de ganado vacuno y ovino. En ese sentido, la relación hombre-naturaleza tiene un lado productivo positivo. Sin embargo, esta relación también presenta un aspecto negativo, la extracción del junco en algunos humedales genera desechos que promueven la presencia de plagas (por ejemplo, la polilla y la quereza del junco) las cuales dañan diversas especies nativas (Sánchez, 2007; Aponte, 2009). Otros humedales reciben aguas servidas y desechos orgánicos de poblaciones humanas aledañas, afectando la calidad del agua en estos ambientes (Young, 1998)” Benites, et al (2013) concluye que la laguna (La Encantada) como ecosistema esta camino a la eutrofización, las causas son las excretas y excedentes de la alimentación suplementada no captadas por los peces en cultivo y que se depositan en el fondo del cuerpo de agua, otra causa lo constituyen las aguas de regadío desde los sembríos y que ingresan a la laguna cargadas de iones nitrógeno , fósforo y otros polutos; otro factor contaminante es de tipo antropogénico causada por esparcimiento en la laguna, como por animales que viven en las inmediaciones o que visitan la zona. 2.2. Pregunta de investigación 2.2.1. Pregunta General ¿De qué manera Eichhornia crassipes influye en la remoción de nitrógeno y fósforo en muestras de agua de la laguna La Encantada - Huara? 2.2.1. Preguntas Específicas - ¿Eichhornia crassipes posee capacidad de remoción de nitrógeno y fósforo en muestras de agua de la laguna La Encantada - Huara? - ¿La remoción de nitrógeno y fósforo con Eichhornia crassipes genera alteraciones en los parámetro fisicoquímicos químicos de las muestras de agua de la laguna La Encantada - Huara? - ¿Cuál es periodo de remoción adecuado para obtener la máxima remoción de nitrógeno y fósforo en muestras de agua de la laguna La Encantada - Huara? 3 2.3. Objetivos 2.3.1. Objetivo General Determinar la influencia de Eichhornia crassipes en la remoción de nitrógeno y fósforo en muestras de agua de la laguna La Encantada - Huaura”. 2.3.2. Objetivos Específicos Determinar la capacidad de remoción en función a la aplicación de Eichhornia crassipes en muestras de agua de la laguna La Encantada - Huaura. Identificar alteraciones en los parámetros fisicoquímicos de los factores que intervienen en el proceso de remoción de nitrógeno y fósforo por Eichhornia crassipes en muestras de agua de la laguna La Encantada - Huaura. Determinar el periodo de retención necesario para obtener la máxima remoción nitrógeno y fósforo por Eichhornia crassipes en muestras de agua de la laguna La Encantada - Huaura. 2.4. Justificación e Importancia La degradación ambiental es un problema global que aqueja a diferentes ecosistemas como por ejemplo a los lagos y lagunas. El mayor problema que aqueja a estos cuerpos de agua es la eutrofización provocada por el exceso de nutrientes (nitrógeno y fósforo) generalmente de fuente antrópica atentando contra la biodiversidad que se encuentra en ellas. Resulta de gran importancia conocer qué tecnologías de remoción de nutrientes en cuerpos de agua disponemos en nuestros país y cuáles de estas se adaptan a las necesidades de cada caso en particular. Esta investigación trata un problema ambiental actual que está directamente relacionado con las actividades económicas productivas que se realizan en la costa peruana y con el deterioro ambiental en la Provincia de Huaura. La presente investigación busca evaluar el grado de remoción de nitrógeno y fósforo por Eichhornia crassipes en muestras de agua de la laguna La Encantada ubicada en la provincia de Huaura en el departamento de Lima - Perú con el propósito de proponer alternativas de solución a la eutrofización de lagos y lagunas. La investigación presenta una alternativa de solución ante la eutrofización de cuerpos de agua para que los tomadores de decisiones tanto a nivel local como regional y nacional dispongan de la información suficiente y adecuada para dar la mejor solución al problema. 4 Las alternativas de solución convencionales para el saneamiento de aguas suelen ser de elevado costo y hasta invasivas en el ecosistema por lo que el presente trabajo propone la biorremediación como alterativa de bajo costo y gran adaptabilidad al ecositema. Por otra parte, la investigación contribuye a ampliar el conocimiento sobre el uso de técnicas de remediación biológica de contaminantes en ecosistemas acuáticos y cuyos resultados se pueden contrastar con otros estudios similares 2.5. Viabilidad de la Investigación La presente investigación se considera viable por las siguientes razones: - La investigación cuenta con información científica y literatura en general para su realización. - Se tiene acceso al área de toma de muestras - Los procedimientos experimentales se llevarán a cabo en el laboratorio de biotecnología de la Universidad Católica Sedes Sapientiae - sede Lima donde se cuenta con los materiales y equipos necesarios. 3. MARCO TEÓRICO 3.1. Antecedentes 3.1.1. Antecedentes Nacionales Jimenez, M. Jahuira, H. y Ibañez (2016) trataron aguas eutrofizadas de la bahía interior de Puno, Perú, usando dos Macrófitas; para lo cual determinaron los niveles de Nitrógeno Total (NT) y Fósforo Total (PT) de las aguas contaminadas de la bahía interior de la ciudad de Puno, del sector denominado Isla Espinar, de la boca toma de muelle, sector Huaje, y evaluaron la eficiencia de dos macrófitas, como el Elodea Canadensis Michax (llacho) y Myriophyllum Quitensis Kunth (hinojo) para la remoción del Nitrógeno y Fósforo. Para valorar las muestras, procedentes del sector Parinas de la Península de Chucuito, se trabajó en el Mega Laboratorio de la Universidad Nacional del Altiplano de Puno (UNA-Puno). Se consideraron para el estudio las aguas contaminadas de los sectores, con mezcla (agua patrón + agua del sector) y sin dilución, desde 00 a 30 días y desde 30 a 60 días. El Nitrógeno Total se determinó utilizándose el método Kjeldahl, y para la cuantificación del Fósforo Total se utilizó el método del ácido ascórbico. El diseño experimental fue de tipo factorial. Los resultados mostraron que el contenido medio de Nitrógeno Total fue de 2.21 mg NT/L; mientras que del Fósforo Total fue de 1.36 mg PT/L. Estos valores son altos respecto del 5 nivel aceptable de las aguas de la bahía, lo que permite sostener que la bahía interior de la ciudad de Puno está eutrofizado. Por otra parte, la Myriophyllum Quitensis, analizados en acuarios, en aguas diluidas, es más eficiente para absorber el Nitrógeno Total (NT) hasta 35 días; mientras que la Elodea Canadensis es más eficaz para remover los iones de Fósforo Total (PT) a los 29 días y, sin diluir, hasta los 37 días. Este método es una alternativa para remediar las aguas de la bahía interior de la ciudad de Puno, Perú. Monzón, M. (2016) Efecto del cultivo de la microalga scenedesmus acutus en la remoción de nutrientes y carga bacteriana a diferentes diluciones de aguas residuales municipales del distrito de Chimbote – Ancash. Resumen: Se evaluó el efecto de efluentes municipales en el crecimiento de la microalga Scenedesmus acutus así como la capacidad de asimilar nutrientes (N y P), la generación de oxígeno y la reducción de la carga bacteriana presente en dicho efluente. Las tasas de crecimiento más altas fueron determinadas en diluciones de 60% en el día seis y 80% en el día siete con valores de 0,5074 y 0,4349, respectivamente, en comparación con los controles que alcanzaron valores de 0,2696 el día siete. La generación de oxígeno fotosintético elimina o reduce en gran medida la población bacteriana, especialmente los coliformes fecales de 130 000 a menos de 1,8 MPN mL-1 estimado en 99,99% de tasa de eliminación. En cuanto a los altos valores iniciales de la DBO (60 mg L-1) y COD (36 mg L-1), debido a procesos de degradación de materia orgánica presentes en el efluente municipal, llagan a ser insignificantes debido al oxígeno fotosintético producido (9,5 mg L-1) durante el crecimiento de Sc. acutus. También, pese a las bajas concentraciones de nitrógeno y fósforo en el efluente, los mayores crecimientos observados pueden deberse al uso de las sustancias químicas liberados por bacterias muertas y que las algas las utilizan como fuentes de nitrógeno y carbono orgánicos, considerándose a los cultivos Sc. acutus como un excelente método para tratar aguas residuales municipales. Pérez, R. (2017) Efecto biorremediador de las clorofitas filamentosas en el tratamiento de aguas contaminadas por metales pesados provenientes del río Chillón-Callao. Resumen: La presente investigación evalúa la aplicación de la biomasa de algas filamentosas aisladas de un estanque de las instalaciones del Centro de Investigación Biológica-CIB de la Universidad Católica Sedes Sapiens en el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados provenientes del río Chillón como alternativa para la depuración de cuerpos de agua. La evaluación se realizó durante un periodo de 56 días, durante los meses de junio y julio 6 del 2016, en el laboratorio de ciencias de la Universidad Católica Sedes Sapientiae. La especie de alga filamentosa se identificó como Rhizoclonium sp. cuya biomasa fue aplicada directamente a los efluentes y se evaluó la remoción de plomo cada 7 días; así como, las variaciones del pH, temperatura, nitrógeno total (NT), fósforo Total (PT), ratio NT/PT y biomasa algal. El alga Rhizoclonium sp. generó valores altos de porcentajes de remoción de 91,8 ± 0,11 por ciento (p<0,01) para plomo y reducción en NT y PT cuyos valores fueron 98,1± 1,1 por ciento y 9,9±0,9 por ciento respectivamente. El valor del ratio NT/PT obtenido varió de 8,0±0,5 a 2,45±0,11. La biomasa algal mostró un incremento significativo del orden del 65,98±1,02 por ciento (p<0,01). Con respecto a los valores de temperatura se encontró una alta correlación respecto a la remoción de plomo (r= 0,89; P=0,01). Se determinó una fuerte influencia del pH relacionado con el porcentaje de remoción (r= -0,87; P=0,02). Se concluyó que Rhizoclonium sp. fue efectivo en la biorremediación de aguas contaminados con nutrientes y el metal pesado plomo. Pozo, Y. (2016) Eficiencia de las plantas Eichhornia crassipes y Pistia stratiotes para la remoción de cadmio de las aguas del río Surco, 2016. Resumen: Se evaluó la eficiencia de dos plantas acuáticas flotantes Eichhornia crassipes y Pistia stratiotes en la remoción de cadmio presente en las aguas del río Surco. Se tuvo que acondicionar un lugar al aire libre dentro de una vivienda para poder albergar los recipientes en los cuales las plantas realizarían el tratamiento del agua durante 20 días. Cada especie vegetal represento un tratamiento distinto; cada tratamiento tuvo tres repeticiones. Se midió las concentraciones de cadmio antes y después del tratamiento. El análisis inicial se realizó mediante la técnica de espectrometría de emisión con plasma inducido (ICP), para determinar si a parte de cadmio había presencia de otros metales por encima de los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para agua en la categoría correspondiente a riego; los análisis posteriores se realizaron mediante la técnica de espectrometría de absorción atómica (EAA), que sirvió para determinar qué cantidad de cadmio fue removido por los diferentes tratamientos. El objetivo fue determinar que planta es más eficiente en la remoción de cadmio de las aguas a tratar. Durante el periodo del tratamiento la especie Eichhornia crassipes presentó un desarrollo superior a la especie Pistia stratiotes, llegando a mejorar las características iniciales del agua. Al finalizar el periodo de tratamiento los resultados permiten concluir que la eficiencia de remoción de cadmio por la especie Eichhornia crassipes fue de 68% y la eficiencia de remoción de cadmio por Pistia stratiotes fue de 67%. 7 Eduardo, P. (2015) Evaluación de la eficiencia de la remoción de nutrientes del efluente de la PTAR de la empresa Esmeralda CORP S.A.C. mediante el uso de humedales artificiales, empleando la especie Typha domingensis Pers. (Totora). Resúmen: La presente investigación consiste en la implementación de un Humedal Artificial o Wetland de Flujo Subsuperficial (HAFSS) en la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de Esmeralda Corp S.A.C., empleando como vegetación emergente a la especie Typha domingensis Pers.(totora); con la finalidad de reducir los niveles de nutrientes - nitrógeno y fósforo- del efluente de la PTAR, mejorando así su calidad y minimizando los potenciales impactos ambientales negativos que se pudieran originar por el reuso de dicho efluente. El HAFSS presentó las siguientes dimensiones: 3 m de largo, 1 m de ancho, 0.8 de profundidad efectiva y pendiente de 1%. Conformado por dos (02) sustratos, el primer sustrato fue de arena gruesa y el segundo de confitillo 3/8", ambos de 0.3 m de profundidad; y por último, en la parte superior se sembró plantones de totora. El agua residual a ser tratada (afluente) en el HAFSS fue captada del tanque final donde se almacena el efluente de la PTAR, a través de un sistema de distribución conformado por una manguera y un tanque de almacenamiento. El caudal de tratamiento fue de 170 Ud con un tiempo de retención hidráulica de seis (06) días. El funcionamiento del HAFSS se realizó en dos etapas: (i) período de arranque, durante tres (03) meses (diciembre del 2013 a febrero del 2014) con el objetivo de lograr la adaptación de las totoras y (ii) período de funcionamiento estándar, durante seis (06) meses (marzo hasta agosto del 2014), donde se inició el tratamiento a través del HAFSS. En el período de arranque se evaluaron parámetros físicos como pH, turbiedad y temperatura, en cambio, en el período de funcionamiento estándar se evaluaron parámetros principales y complementarios, tanto en el afluente como en el efluente. Entre los parámetros principales se encuentran: nitrógeno total (N-total), nitrógeno amoniacal (N-amoniacal), nitratos (Nnitratos), fósforo total (Ptotal), ortofosfatos y anhídrido fosfórico, mientras que los parámetros complementarios fueron: pH, turbiedad y temperatura. Se reportó una remoción final de 87.8% de N-total, 90% de N-amoniacal y 99.6% de Nnitrato; con relación al fósforo, se registró 94.5% de P-total, 99.4% de ortofosfatos y 94.3% de anhídrido fosfórico de remoción final. Estos valores •reflejan una alta eficiencia del HAFSS en la remoción de nutrientes como el nitrógeno y fósforo. Asimismo, se evaluó la viabilidad del reuso del efluente del HAFSS en la acuicultura comparando los valores registrados en dicho efluente con los estándares nacionales (Categoría 4 del ECA-Agua) y con estándares internacionales (valores guía de la EPA de los estados de Florida, Carolina del Norte y Washington para reuso en ambientes naturales), concluyéndose que se requiere un tratamiento adicional para 8 poder reusarlo en la acuicultura. Finalmente, debido a la alta eficiencia, bajos costos, facilidad de operación y mantenimiento, y la semejanza de la calidad del afluente con un agua residual doméstica, el HAFSS podría ser utilizado en zonas rurales que carezcan de redes de alcantarillado público. Bravo, P. (2016) Remoción de nutrientes con Eichhornia Crassipes para reducir la eutrofización en el humedal del Parque Ecológico Municipal Laguna El Mirador en Ventanilla – Callao 2016. Resumen: La presente investigación detalla la situación actual del humedal Parque Ecológico El Mirador en Ventanilla, Callao; en el cual se busca dar solución al problema de la eutrofización; ya que estas aguas superficiales poseen exceso de nutrientes (nitratos y fosfatos); los cuales contribuyen al crecimiento excesivo de las plantas y al consumo de oxígeno; también se tiene por objetivo evaluar la eficiencia de (Eichhornia Crassipes) en sus parámetros físico-químicos (SST, DBO, OD, pH, Nitratos y Fosfatos) en la reducción de la eutrofización en el humedal del Parque Ecológico Municipal Laguna El Mirador de Ventanilla, con el fin de comparar con los ECA y para recomendar su posterior aplicación como tratamiento de aguas contaminadas. Se realizó un análisis de agua (pre test) antes de la siembra para conocer los niveles de cada agente contaminante (SST, DBO, OD, pH, Nitratos y Fosfatos), el desarrollo de la experimentación se efectuó en dos condiciones; la primera fue in situ (Humedal Parque Ecológico Municipal Laguna El Mirador de Ventanilla) introduciendo a la especie (Eichhornia Crassipes) en 4 puntos (punto 1: 11° 52.343’ S Latitud, 77° 8.309’ O Longitud; punto 2: 11° 52.318’ S Latitud, 77° 8.335’ O Longitud punto 3: 11° 52.296’ S Latitud, 77° 8.337’ O Longitud; punto 4: 11° 52.278’ S Latitud, 77° 8.329’ O Longitud) en el mes de septiembre del año 2016 por un periodo de 2 semanas; y se procedió a su respectivo análisis después de la siembra en campo (2); y la segunda condición fue a escala laboratorio el cual consistió en recrear un sistema de tratamiento con esta misma especie por el periodo de 1 semana; en el cual también se realizó el análisis de agua a escala laboratorio(3); con el fin de comparar y medir la capacidad de remoción (eficiencia) de la especie, en diferentes condiciones: en campo (2) y a escala laboratorio(3). Se contrastaron los promedios de los resultados iniciales (análisis pre test: Nitratos (2.81 mg/L), Fosfatos (0.426 mg/L), OD (2.55 mg/L), DBO(29.53 mg/L), SST(109.83 mg/L) y pH (8.661) con los finales (análisis 2 o 3); para poder compararlos y así determinar la eficiencia de la (Eichhornia Crassipes) en la remoción de nutrientes para la reducción de la eutrofización; teniendo como resultado un rango de eficiencia de depuración: Nitratos (32.02% a 64.32%) 9 y Fosfatos (39.20% a 77.57%), OD (45.89% a 68.10%), DBO (25.33% xv a 90.92%) y SST (64.72% a 86.04%), en el cual podemos apreciar que a escala laboratorio se da el mayor rendimiento por tener mejores condiciones para el desarrollo de la Eichhornia Crassipes. En cuanto a la comparando los resultados con las ECAS - estándares nacionales de calidad ambiental para agua en su categoría 4 “conservación del ambiente acuático” se determinó que en los nutrientes hubo una reducción significativa de los niveles de contaminación, pero solo en el caso de los fosfatos no se logró establecer por debajo de los estándares; en cuanto a la determinación de los niveles agentes contaminantes. En todos se logró reducir significativamente el nivel contaminación y estar por debajo de los estándares nacionales de calidad ambiental para agua en su categoría 4 “conservación del ambiente acuático”. En conclusión la aplicación de esta especie (Eichhornia Crassipes) para el tratamiento de aguas contaminadas o eutrofizadas; según sea las condiciones en que se desarrollan tienen altos niveles de eficiencia; las cuales han quedado demostradas en esta investigación; ya que la especie absorbe el exceso nutrientes y se vio reflejado en los análisis 2 y 3; ya que hubieron reducciones significativas, por su acción depuradora (las raíces retienen metales pesados como cadmio, mercurio); y a la vez otorga el oxígeno necesario al agua. Se logró validar las hipótesis mencionadas demostrando así que la Eichhornia Crassipes pudo reducir la eutrofización y mejorar las condiciones en el humedal, se puede decir entonces que se puede remediar aguas contaminadas con la Eichhornia Crassipes, siendo esta una alternativa de solución muy eficiente, además de ser económica y ambientalmente seguro, cabe resaltar la importancia de este estudio para contribuir con la conservación, tratamiento de aguas y cuidado de los humedales por ser cuna de la biodiversidad y ser parte del ciclo hidrológico del agua. 3.1.2. Antecedentes Internacionales Moroyoqui, R. et al (2012) Remoción de nutrientes con dos especies de mangle (Rhizophora mangle y Laguncularia racemosa) en estanques experimentales de cultivo de camarón (Litopenaeus vannamei). Resumen: Se evaluó la capacidad de remoción de nutrientes de dos especies de mangle (Rhizophora mangle y Laguncularia racemosa) en estanques de cultivo con camarón (Litopenaeus vannamei). Los estanques se sembraron con R. mangle, con L. racemosa y sin plántulas (control). Cada estanque contenía 20 plataformas flotantes con 720 plántulas. El agua se bombeó del estuario hacia los estanques. Se analizó la cantidad de nutrientes (NO3-, NO2-, NH4+ y PO4-3) de los efluentes durante el recambio de agua, cada 10 días. Los resultados 10 mostraron que L. racemosa removió 83.4% del nitrógeno inorgánico disuelto (NID) y 45% de PO4, y R. mangle removió 79% del NID y 40% de PO4. En el estanque control el NID fue 30% y el PO4 fue 23%. La concentración de nutrientes en el agua de entrada fue de 7269 g de N y 3095 g de P. En los estanques con mangle los nutrientes disminuyeron a 1018-1071 g de N y 609-724 g de P. En el estanque control la concentración de nutrientes en el agua de salida alcanzó hasta 5564 g de N y 1583 g de P. Los mangles acumularon nutrientes en sus tejidos, entre 18,014 y 16,711g de N y entre 5976 y 5832 g de P. La volatilización de amonio y la adsorción por los sedimentos de fósforo variaron de 17,298 a 18,570 g de N y de 6249 a 6268 g de P, respectivamente. En el estanque control, estas fueron 30,022 g de N y 10,922 g de P. La longitud final de L. racemosa fue de 48 cm y 54 cm de raíz y de R. mangle, 38 cm y 46 cm de raíz. La supervivencia del camarón fue de 70%, y los individuos alcanzaron un peso de 10.4 g y una longitud de 12.2 cm. Se concluye que el porcentaje de remoción fue mayor en los estanques con plántulas de mangle que sin plántulas, lo que mejoró la calidad del agua y redujo los nutrientes en el efluente. Romero, O. et al (2010) Uso de hidrófitas y un sistema anaerobio para el tratamiento de agua residual de rastro. Resumen: En México, uno de los más graves problemas que afectan al medio ambiente son las descargas de aguas residuales, sobre todo aquellas provenientes de los rastros municipales, ya que contienen altas concentraciones de materia orgánica, proteínas, grasas y nutrientes, entre otros. Debido a las concentraciones altas de contaminantes que presenta el agua residual de rastro, ésta debe ser tratada con reactores anaerobios, que se encargan de la degradación de materia orgánica, concentración de sólidos y grasas principalmente, pero los nutrientes no los remueve totalmente, por eso surge la necesidad de utilizar un tratamiento terciario el cual remueva N y P de este efluente. Dado que las hidrófitas son capaces de absorber estos nutrientes se probaron Eichhornia crassipes, Lemna gibba y Myriophyllum aquaticum. El objetivo de este trabajo fue evaluar la eficiencia de remoción de amonio, ortofosfatos y nitritos por Eichhornia crassipes, Lemna gibba y Myriophyllum aquaticum de agua de rastro previamente tratada con sistemas anaerobios en serie. Los resultados obtenidos demostraron que la mejor hidrófita para remover nutrientes del agua tratada fue Myriophyllum aquaticum sobre todo en ortofosfatos y nitratos mientras que Lemna gibba para nitratos, con respecto al amonio, las tres especies fueron eficientes en la absorción. 11 Miranda, A. et al (2018) Fitodepuración de ortofosfatos del agua del lago de los reyes aztecas, tláhuac, ciudad de México. Resumen: El Lago de los Reyes Aztecas y el sistema de canales de la zona chinampera ubicados en la Delegación Tláhuac de la Ciudad de México, reciben las descargas de las plantas de tratamiento de aguas residuales del Cerro de la Estrella, San Luis Tlaxialtemalco y San Lorenzo Tezonco, para mitigar las considerables oscilaciones del nivel de agua durante la época de estiaje. Sin embargo, la calidad del agua tratada y el desfogue de las viviendas que rodean al lago, han contribuido a elevar el nivel de los ortofosfatos en el lago y en los canales. El objetivo de este estudio fue estimar la eficiencia de remoción de ortofosfatos mediante la técnica de fitodepuración en un ambiente controlado. Las asociaciones de hidrófitas utilizadas fueron: Lemna gibba con Ceratophyllum dermesum, Berula erecta con Lemna gibba y Polygonum punctatum con Hydrocotyle ranunculoides. Se cuantificaron los ortofosfatos al inicio del experimento, a las 72 horas, al sexto día, décimo y décimo quinto día. Se estimó la eficiencia global de remoción para cada estación calculándose valores de 88% por lo que se demuestra que las hidrófitas fueron eficientes para mejorar la calidad del agua del Lago de los Reyes Aztecas Petrucio, M. y Esteves, F. (2000) Uptake rates of nitrogen and phosphorus in the water by Eichhornia crassipes and Salvinia auriculata. Resumen: El objetivo principal de esta investigación fue examinar la información sobre la fisiología de Eichhornia crassipes y Salvinia auriculata y su capacidad para eliminar el nitrógeno y el fósforo del medio ambiente, después de cuantificar las concentraciones de nitrógeno (NO 3 –N, NH 4 –N y total). –N) y compuestos de fósforo (PO 4 –P y total-P) en el agua. Los macrófitos se incubaron en el laboratorio en viales de plástico de aproximadamente 1,5 litros que contenían una solución previamente preparada de NH 4 NO 3, NH 4 Cl y KH 2 PO 4. Eichhornia crassipesexhibieron las tasas más altas de reducción de nutrientes y las concentraciones de NO 3 –N, NH 4 –N y PO 4 –P en el agua influyeron en las tasas de absorción de nitrógeno y fósforo de E. crassipes y S. auriculata. Esta información puede ayudar a alcanzar estrategias de manejo adecuadas para macrófitos acuáticos a fin de reducir el proceso de eutrofización en la laguna Imboassica. Henares, P., y Camargo, M. (2014). Estimating nitrogen and phosphorus saturation point for Eichhornia crassipes (Mart.) Solms and Salvinia molesta Mitchell in mesocosms used to treating aquaculture effluent. Resumen: 12 Objetivo: Evaluar el crecimiento de Eichhornia crassipes (Mart.) Solms y Salvinia molesta Mitchell en los tanques utilizados para tratar el efluente de la acuicultura y comparar los resultados con los datos de la literatura para estimar el punto de saturación de los nutrientes. Métodos: Un experimento con seis tanques rectangulares divididos en dos tratamientos, entrada y salida (concentración más alta y más baja de nutrientes, respectivamente), y los dos macrófitos acuáticos mencionados anteriormente se llevaron a cabo durante 50 días. Un cuadrante de 0,25 m 2 con muestras de E. crassipes y S. molesta. La entrada y la salida de los tanques se recolectaron semanalmente para estimar la masa fresca de los macrófitos. Al comienzo y al final del experimento, las muestras de macrófitos se secaron en horno a 60 ° C hasta peso constante para determinar la masa seca. La masa seca de los macrófitos se estimó mediante regresión lineal simple entre la masa fresca y la masa seca (DM). Resultados: Las concentraciones de N y P fueron mayores (P <0,05) en la entrada (media 0,66 mg L -1 y 233,6 mg L -1, respectivamente) que en la salida de los tanques (promedio 0, 38 mg L -1 y 174.7 mg L -1, respectivamente). Sin embargo, no se observó una diferencia significativa en el crecimiento de macrófitos cultivados en concentraciones más altas y más bajas de nutrientes. En concentraciones más altas y más bajas, la ganancia de biomasa de E. crassipes fue, respectivamente, 428.5 y 402.7 g MS.m 2. Para S. molesta, la ganancia de biomasa fue de 135.2 y 143.1 g de MS.m 2, en la entrada y la salida, respectivamente. Los estudios han demostrado un alto crecimiento de E. crassipes y S. molesta en concentraciones de nitrógeno (0,14 a 0,18 mg L -1) y fósforo (14,2 a 77,0 mg L -1) más bajas que las de este estudio. Conclusiones: La comparación del crecimiento de E. crassipes y S. molesta observada en este estudio con los de otros nos permite suponer que el punto de saturación de nutrientes de E. crassipes debe estar por debajo de 0.26 mg L -1 de nitrógeno y 77 mg L -1 de fósforo; y S. molesta puede estar por debajo de 0.19 mg L -1 de nitrógeno y 15.1 mg L -1 de fósforo. 3.2. Revisión de Literatura 3.3. Terminología 3.3.1. Fitorremediación Delgadillo, et al (2011) menciona que “La fitorremediación es un conjunto de tecnologías que reducen in situ o ex situ la concentración de diversos compuestos a partir de procesos bioquímicos realizados por las plantas y microorganismos asociados a ellas.” 3.3.2. Hidrófitos o Macrófitos Acuáticos 13 García, et al (2009) indica que son aquellas plantas que tienen todas sus estructuras vegetativas (hojas, tallos y raíz) sumergidas o flotantes. Se incluyen en este grupo las plantas vasculares, algunos géneros de briófitos y las algas carófitas. Son las plantas acuáticas en sentido estricto y los organismos sobre los que trata este manual. Ejemplos de macrófitos acuáticos son: la manzanilla de agua (Ranunculus peltatus), el miriofilo (Myriophyllum spicatum) o la lenteja de agua (Lemna minor). 3.3.3. Eichhornia crassipes Jacinto de agua, flor de agua, camalote o jacinto de agua común. Plantas acuáticas pertenecientes a la familia ponteridácea, oriundas del Continente Americano, viven en las aguas tranquilas de ciénagas, presas, micropresas, lagunas, zanjas, arroyos y ríos. Su nombre científico es Eichhornia crassipes (Mont.) Salm. (“Jacinto de agua”, 2015) 3.3.4. Remoción Del lat. remotio, -ōnis. Acción y efecto de remover. (Real Academia Española [RAE], 2014) 3.3.5. Eutrofización Incremento de sustancias nutritivas en aguas dulces de lagos y embalses, que provoca un exceso de fitoplancton. (RAE, 2014) 3.3.6. Biorremediación 3.3.7. Estándares 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. (MINAM, 2005). 3.3.8. Muestras 3.3.9. Nutrientes 3.3.10. 14 4. HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN 4.1. Hipótesis General Eichhornia crassipes influye en la remoción de nitrógeno y fósforo en muestras de agua de la laguna La Encantada- Huara 4.2. Hipótesis Específicas - Aplicando Eichhornia crassipes a densidades “W1, W2, W3” en muestras de agua de la laguna La Encantada- Huara a nivel piloto, se puede determinar la capacidad de remoción de nitrógeno y fósforo - Haciendo los análisis de monitoreo de los parámetros físicos y químicos ( a,d,,f, g…) al inicio y al finalizar la experiencia se puede disponer de elementos que expresen alteraciones en estos parámetros - Teniendo un registro de los niveles de nitrógeno y fósforo a periodos se puede determinar el periodo óptimo de remoción por Eichhornia crassipes. 5. MATERIALES Y MÉTODOS 5.1. Diseño de la Investigación 5.1.1. Lugar y Fecha La laguna La Encantada está ubicada a unos 116 km al norte de Lima en el distrito de Santa María, Provincia de Huaura, Departamento de Lima. Las muestras de agua para los ensayos de la presente investigación serán colectadas al sureste de la laguna donde se puede encontrar mayor vegetación y el agua se presenta más turbia. 15 5.1.2. Descripción del Experimento Metodología propuesta por Lagos, 2005 5.1.2.1. Toma de muestras de agua de la laguna La Encantada. Se procederá a realizar las siguientes acciones siguiendo el protocolo nacional de monitoreo de la calidad en cuerpos naturales de agua superficial (MINAGRI; ANA, 2011). 5.1.2.2. Obtención de Eichhornia crassipes Las plantas utilizadas para este estudio serán recolectadas del humedal Santa Rosa ubicada en el distrito de Chancay, Provincia de Huaral, Región Lima por ser abundantes en este ecosistema. La recolección se hará en periodo invierno de 2019. Se seleccionarán plantas nuevas, las cuales debido a las necesidades nutritivas en su etapa de desarrollo, presentan una mayor capacidad depuradora. La selección se realizó en forma semi-cuantitativa, es decir, se estandarizaron en tamaño y número de hojas, y se clasificaron según longitud y tamaño de las raíces. 16 5.1.2.3. Medición de Nitrógeno, fósforo. Cada 3 días se tomará una alícuota de 50 ml de los tratamientos, y se medirá la concentración de N, F durante todo el periodo de experimentación (21 días). 5.1.2.4. Diseño de recipientes de experimentación. Se hará uso de recipientes cuadrangulares de vidrio con 0,25 de ancho, 0,12 de largo y 0,20 m de alto teniendo cada recipiente una capacidad de 6 l. En los recipientes de los tratamiento y controles se colocarán 3 especímenes de Eichhornia crassipes con un promedio de biomasa húmeda de 79 ± 2 g y las diluciones de cada tratamiento y control tendrá un volumen total de 2.5 l. 5.1.3. Tratamientos Los tratamientos experimentales tendrán una duración de 21 días, evaluándose cada 3 días. Cada tratamiento y control tendrá 3 réplicas. El tratamiento control consiste en una dilución al 100% de agua destilada (2.5 l). El tratamiento uno consiste en dilución al 100% (2.5 l) de las muestras de agua eutrofizada de la laguna La Encantada. El tratamiento dos consiste en una dilución al 50% de las muestras de agua eutrofizada de la laguna La Encantada y 50% de agua destilada. El tratamiento tres consiste en una dilución al 10% de las muestras de agua eutrofizada de la laguna La Encantada y 90% de agua destilada. Todos los tratamientos y el control estuvieron expuestos a temperatura ambiente con fotoperiodo de luz natural. TRATAMIENTO DILUCIÓN T1 100% Agua eutrofizada T2 50% Agua eutrofizada + 50% Agua destilada T3 10% Agua eutrofizada + 90% Agua destilada CONTROL 100% Agua destilada 17 5.1.4. Unidades Experimentales Las unidades experimentales son 12 recipientes de vidrio, incluyendo el control conteniendo los especímenes de Eichhornia crassipes y las diferentes diluciones como tratamientos. 5.1.5. Identificación de Variables y su Mensuración Tanto la variable “grado de remoción de N y F por Eichhornia crassipes” como la variable “concentración de N y F en muestras de agua de la laguna La Encantada” son de carácter cuantitativo. 5.1.6. Diseño Estadístico del Experimento 5.1.7. Análisis Estadístico de Datos 6. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN 7. FINANCIAMIENTO DEL PROYECTO 8. COLABORADORES 9. REFERENCIAS Aponte, H. y Ramírez, D. (2011). Humedales de la costa central del Perú: Estructura y amenazas de sus comunidades vegetales. Ecología Aplicada, 10(1), 31-39. Benites, E., Calderón, H., Cotos, D. y Salvador, M. (2014). Factores abióticos y su influencia en la eutrofización estacional en las aguas de la laguna La Encantada. Resolución N° 062-2013-VRI-UNJFSC. Universidad Nacional Jose Faustino Sanchez Carrion. 18 Bravo, P. (2016). 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