CONCLUSIONES

Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
CONCLUSIONES
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Estudio oceanográfico y de la calidad del agua en el área del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta
SOBRE LA COMPOSICIÓN DE LA AGUAS RESIDUALES DESCARGADAS
El histórico de los registros de monitoreo entre los años 2000 y 2009 en la Estación
Norte, lugar de acopio del (100%) de las Aguas Residuales de la ciudad de Santa
Marta D.T.C.H., las concentraciones más altas fueron las reportadas por los
parámetros como Coliformes Totales, Coliformes Fecales y Estreptococos. La
Temperatura estuvo en los rangos de 25 a 29 °C y el pH se caracterizó por presentar
valores constantes de 7 Unidades de pH. Los Metales por su parte presentan
valores que no sobrepasan el límite permisible establecido por el Decreto 1594 de
1984 para sustancias de interés sanitario.
SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA EN EL CUERPO RECEPTOR
El emisario submarino de Santa Marta vierte en la actualidad un caudal promedio
diario que está entre los 900 y 1200 L/s, lo que equivale a aproximadamente el 40 %
de su capacidad. La estación de monitoreo ubicada en la playa de Santa Marta
presenta un nivel de contaminación media, según la escala de valoración
considerada, donde se califica el hecho que el 50 % de las determinaciones de
coliformes fecales en las muestras colectadas presentan valores por encima de 200
UNF/ 100 ml, que es el límite establecido por la normatividad para aguas de contacto
primario. Dado que en la playa de Taganga se encontró que menos del 20 % de los
datos de la concentración de coliformes fecales sobrepasan el límite de la
normatividad, se considera ésta como no contaminada. A pesar que ambas playas
reciben la influencia del vertimiento de aguas residuales de fuentes diferentes al
emisario submarino. En Taganga hay múltiples descargas directas de aguas
residuales sobre la bahía dada la ausencia de un sistema de alcantarillado. En la
Bahía de Santa Marta existe la contribución que hace el Rio Manzanares. Las
concentraciones de coliformes fecales vertidas por el río Manzanares y determinadas
en las desembocaduras de éste, mostraron una relación baja pero positiva con las
concentraciones de este mismo parámetro en la playa de Santa Marta. El aporte
adicional de contaminantes dado la desembocadura del río Manzanares pudiera
explicar la diferencia en el grado de contaminación encontrado entre estas dos
estaciones de muestreo. Sin embargo hay que considerar algunos fenómenos
adicionales como los patrones de circulación, los tiempos de residencias de las
bahías, la dispersión de los contaminantes y los fenómenos de dilución.
En el punto donde se ubica la descarga del emisario submarino, se encontró un nivel
de contaminación medio a nivel de superficie. El test de Kruskal-Wallis mostró que
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hay diferencias estadísticamente significativas entre las medias de las
concentraciones de coliformes fecales entre fondo y superficie y entre fondo y
profundidad media, más no entre la profundidad media y la superficie del agua. Esta
diferencia puede atribuirse al fenómeno de dilución influenciada por el momentum
inducido en la entrada del agua residual al medio receptor y el efecto de boyancia
generado por la diferencia de densidades. En el fondo de la columna de agua, la
pluma de agua residual descargada apenas comienza su dilución, por tanto existen
concentraciones fuertes de coliformes, mientras que en la superficie del agua la
dilución esta en sus etapas finales. Igualmente, dado que en algunas épocas del año
existe estratificación vertical en la columna de agua, la pluma del agua residual
descargada se queda en la capa del fondo sin afectar la calidad del agua en la
superficie. En ocasiones este fenómeno de estratificación puede romperse por
efectos de los fuertes vientos y el fenómeno de surgencia entre otros factores,
haciendo que la pluma de agua residual aflore a la superficie afectando la calidad de
agua en este punto de la columna de agua. Esta afectación es solo para la zona de
mezcla del emisario más no extensivo para la totalidad de la bahía de Santa Marta
TERMOCLINA
Los muestreos de perfiles de salinidad y temperatura dan indicios de la presencia de
dos masas de agua bien definidas, la MASS y MACC. La primera de estas coincide
con los vientos alisios y la época seca entre enero y abril y una época de menor
intensidad y corta duración en julio. En ella los perfiles son uniformes con poca
variación entre la superficie y el fondo. Son generalmente agua más frías y con
salinidades altas que llegan por la circulación termohalina que permite el afloramiento
o surgencia de aguas profundas en la bahía. La MACC ocurre en la época de lluvias,
entre abril y junio la primera y agosto y diciembre la segunda. Son aguas menos
densas y con una mayor temperatura que pueden alcanzar los 30 °C. La alternación
de estas dos masas de agua, permite la ocurrencia de una tercera, no muy bien
definida que puede tener características mixtas entre la MASS y la MACC. Esta se
ha denominado de transición o MAT.
En la época del año con aguas de la MASS, no hay estratificación vertical del cuerpo
de agua en la bahía de Santa Marta. Este fenómeno ocurre en la época en que se
presenta la masa de agua asociada con la MACC. Es allí cuando pueden
experimentarse termoclinas con gradientes hasta de 0,67 °C/m. En el periodo de
aguas de transición que se da a finales de abril, entre junio y julio, julio y agosto y
finales de diciembre pueden ocurrir periodos cortos de estratificación con gradientes
más bajos.
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REGIMEN DE MAREAS
La marea en el área de la bahía de Santa Marta tiene un rango mareal de 48 cm y
una clasificación mixta principalmente diurna, lo que coincide con lo reportado [18]
para otras regiones cercanas del Caribe Colombiano, como Cartagena y las Islas del
Rosario.
Los constituyentes principales de armónicos separados en las series de tiempos de
datos horarios medidas durante 60 días en la bahía de Santa Marta, corresponden a
seis de carácter diurno (K1, O1, P1, Q1, J1, OO1), cinco de carácter semidiurno (M2,
S2, K2, N2, Mu2) y la componente lunisolar sinódica quincenal (Msf).
T90
Se determinó la tasa de decaimiento de E- coli de la disposición final de aguas
residuales en la bahía de Santa Marta dada la operación del emisario submarino. Se
construyó un modelo matemático que relaciona la intensidad de luz, la dilución inicial
y la salinidad con la desaparición de E-coli en este ambiente costero. Los ensayos de
laboratorio desarrollados corroboraron que el factor ambiental más determinante en
la tasa de decaimiento bacterial es la intensidad de la luz, lo que coincide con lo
reportados por otros autores. De acuerdo a estos resultados, la luz solar provoca una
rápida disminución de la capacidad de las bacterias coliformes para formar colonias.
Este efecto se ve restringido por la profundidad de la lámina de agua, la presencia de
materia orgánica disuelta, la clorofila y la materia particulada en el agua, que
dificultan la penetración de la radiación solar, minimizando los efectos nocivos de
esta sobre las bacterias coliformes. Este fenómeno ocurre con mayor frecuencia en
sistemas costeros y estuarinos eutroficados y donde la radiación UV-B es más baja
dada la situación geográfica, a consecuencia de ello las bacterias son expuestas a
una menor intensidad de la luz visible (400-775 nm) y radiación UV-A (320-400 nm).
La bahía de Santa Marta por estar ubicada en la región tropical presenta un
fotoperiodo constante y los rayos solares inciden perpendicularmente a la lámina de
agua, lo que favorece la intensidad de la radiación solar incidente y la penetración de
la luz. La presencia de sólidos disueltos y suspendidos y la turbiedad causada por la
descarga del Río Manzanares y la escorrentía superficial de aguas lluvias, además
de las actividades portuarias que se desarrollan en la bahía y el vertimiento
superficial de aguas residuales en algunos sectores como Taganga, disminuyen la
capacidad de penetración de la luz, afectando la posibilidad que este factor natural
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contribuya al decaimiento de las concentraciones de coliformes fecales que se
disponen mediante el sistema del emisario submarino.
La descarga de aguas residuales en la bahía de Santa Marta mediante el sistema de
emisario submarino ocurre a 56 metros de profundidad, donde la penetración de la
luz es limitada por la altura de la lámina de agua y la presencia de sólidos disueltos y
suspendidos; a estas profundidades el efectos de la luz para disminuir la
concentración de coliformes fecales es despreciable. Dado que las aguas residuales
descargadas por el emisario submarino tienen una densidad menor que la del agua
de mar, está tiende a ascender y flotar; si en el sitio del vertimiento no ocurren
fenómenos de estratificación vertical, la pluma de agua descargada puede aflorar a la
superficie en menos de 300 segundos como lo muestran los resultados obtenidos
con el uso del programa plumes3. En este escenario la radiación solar ejerce su
acción bactericida sobre la concentración de coliformes fecales.
En el fondo de este cuerpo de agua, donde ocurre la descarga de aguas residuales,
la salinidad y la dilución inicial, tienen una importancia más marcada que la radiación
solar en lo referente al decaimiento bacterial. Varios autores, han estudiado los
efectos de la salinidad sobre la supervivencia de bacterias coliformes, verificando
que una disminución de este parámetro en el agua está asociada con el aumento de
la sobrevivencia de este tipo de bacterias. Cuando las aguas residuales son
descargadas, ocurre un choque osmótico por efecto de la salinidad, la presión
osmótica sobre estas bacterias las induce a pérdidas drásticas de agua através del
citoplasma, lo que contribuye a su muerte. Cuanta más alta es la salinidad, mayor
será la tasa de muerte de estos organismos. En ausencia de luz, como ocurre en las
profundidades de la bahía de Santa Marta, el decaimiento bacterial es debido a la
salinidad y la dilución. Cuando se combinan los valores máximos de estas dos
variables sin luz, el T90, o tiempo en el cual las concentraciones de coliformes fecales
se reducen al 10 %, puede llegar a ser hasta de 300 minutos. Si llegasen a ocurrir
fenómenos de estratificación vertical en la columna de agua que impidan que la
pluma aflore a la superficie, este tiempo es suficiente para que las bacterias
sedimenten con la materia orgánica y particulada donde generalmente se hallan
ocluidas o adheridas. La presencia de materia orgánica en las aguas residuales
dispuestas en ambientes estratificados, tiene un papel importante en la remoción de
bacterias en la columna de agua, las cuales pasan de esta a los sedimentos del
fondo, esto igualmente puede contribuir a su sobrevivencia por que los
microorganismos pueden encontrar en los sedimentos algunas condiciones
favorables para su desarrollo, mejores a las de la columna de agua.
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Algunos autores han reportado valores medios de coliformes fecales más altos en los
sedimentos que en la columna de agua para ambientes costeros, hasta 2200 veces
mayor. Los microorganismos pueden encontrar en los sedimentos algunas
condiciones propicias para la creación de colonias y estas pueden retornar a la
columna de agua por la resuspensión de los sedimentos del fondo causados por las
corrientes, el viento o el tráfico naviero que se desarrolla en este lugar. Cuando se
rompe la estratificación vertical, la pluma de aguas residuales descargada aflora a la
superficie, donde la radiación solar tiene un efecto marcado sobre la reducción de la
concentración de coliformes fecales. En este escenario se presentan tiempos de
decaimiento bacterial hasta de 70 minutos. Se estableció un modelo de respuesta
superficial que relaciona las variables estudiadas (Luz, Relación de mezcla agua
residual agua de mar y Salinidad) correspondiente al caso mostrado en la ecuación
6. Se desarrolló una herramienta computacional que permite simular el valor de la
tasa de decaimiento bacterial bajo diferentes condiciones de salinidad, intensidad de
luz y mezcla de agua residual y marina. En la aplicación de la herramienta para las
condiciones de vertimiento del emisario submarino de Santa Marta se encontró una
tasa de decaimiento de 0.00357 min-1 para el fondo, 0.01066 min-1 para
profundidades medias y 0.01388 min-1 para la superficie. Se estimaron valores de
T90 de 283, 94 y 72 min para estos puntos de la columna de agua.
CAMPO CERCANO Y LEJANO
La pluma aflora a la superficie en el periodo durante dos épocas en el año, uno de
largo entre diciembre y abril y otro de menor duración en julio. Cuando este
fenómeno ocurre las diluciones pronosticadas son siempre elevadas. Estas oscilan
entre 80 y 160. Las diluciones bajas son poco frecuentes. La longitud de la zona de
mezcla del campo cercano depende principalmente de la velocidad de la corriente.
Varía entre 11 y 100 m, con una mediana de 40 m.
El comportamiento de la pluma o penacho formado luego de la descarga del emisario
submarino en la bahía de Santa Marta está gobernado por el perfil de densidad en el
campo cercano y las velocidades de corrientes en el campo lejano. Para el campo
cercano hay dos épocas del año donde ocurren periodos de estratificación vertical en
la columna de agua. Entre abril y junio la primera y agosto y diciembre la segunda.
En estas épocas la pluma de agua residual se queda atrapada en el fondo sin afectar
la calidad de agua en la superficie. De otro lado los periodos de afloramiento de la
pluma a la superficie ocurren de diciembre a mediados de abril y en julio, estas
épocas coinciden con las épocas de surgencia. Cuando sucede este último
fenómeno, es decir cuando la pluma aflora a la superficie, llega con diluciones
cercanas a 100. A partir de su afloramiento a la superficie la radiación solar tiene un
efecto marcado sobre la reducción de la concentración de coliformes fecales, por
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submarino en la bahía de Santa Marta
tanto la disposición de aguas residuales no afecta la calidad del medio receptor salvo
en la zona de dilución o de mezcla (500 metros a la redonda desde los difusores del
emisario).
Con la ayuda del modelo lagranjeano se encontró la frecuencia con que el nivel de
coliformes totales supera el límite de 1.000 por 100 ml marcando las zonas en las
que se superan estos niveles. Esta zona se reconoce como la zona de dilución o
zona de mezcla cuya extensión en menor a 500 metros a la redonda tomando como
centro el punto de descarga de aguas residuales mediante el emisario. Debido a que
las corrientes en dirección a la costa son lentas, de corta duración, y poco
frecuentes, la frecuencia con que se exceden los límites disminuye rápidamente en
esta dirección presentándose un alargamiento en la dirección paralela a la costa en
donde el alargamiento pronosticado es escaso. En ningún caso se encontró que la
pluma o penacho formado por la descarga del emisario submarino afecta la línea de
costa, es decir no hay contacto entre el agua residual dispuesta por el emisario
submarino en la bahía de Santa Marta y las aguas cercanas a la costa donde se
presentan playas usadas para fines recreacionales. Se encontró que el emisario
submarino no representa ningún riesgo para las aguas de contacto primario ni
secundario en las bahías de Santa Marta y/o Taganga.
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