Geoquímica de los ríos morichales de los llanos orientales Venezolanos

Abrahan Mora Polanco, Luzmila Sánchez Calderón, César Mac-Quhae Romero, Francisco Visáez Salazar y Malvis Calzadilla

Abrahan Mora Polanco. Licenciado en Química. Universidad Simón Bolívar, Venezuela. Estudiante de Doctorado en Ciencias Ambientales, Universidad Politécnica de Madrid (UPM), España. Investigador, Estación de Investigaciones Hidrobiológicas de Guayana (EDIHG), Fundación La Salle de Ciencias Naturales, San Félix 8051, Estado Bolívar, Venezuela. e-mail: abrahan.mora@fundacionlasalle.org.ve

Luzmila Sánchez Calderón. Licenciada en Biología y Química, Universidad Pedagógica Nacional, Colombia. Maestría en Biología. Universidad de los Andes, Colombia. Doctorado en Hidrobiología. Université Paul Sabatier, Francia. Investigadora, EDIHG, Venezuela. e-mail: luzsanchez@cantv.net

César Mac-Quhae Romero. Licenciado en Biología Marina, Universidad de Oriente, Venezuela. Estudiante de Doctorado en Ciencias Ambientales, UPM, España. Investigador, EDIHG, Venezuela. e-mail: cesarmac@hotmail.com

Francisco Visáez Salazar. Licenciado en Geografía. Universidad de los Andes, Venezuela. Maestría en Ciencias Ambientales, Universidad Nacional Experimental de Guayana, Venezuela. Gerente de Investigación y Desarrollo de C.V.G.-PROFORCA, Venezuela. e-mail: franvisaez44@hotmail.com

Malvis Calzadilla. Técnico Superior en Química, Instituto Universitario Tecnológico José Antonio Anzoátegui, Venezuela. Asistente de Investigación, EDIHG, Venezuela. e-mail: malvismc@cantv.net

RESUMEN

Se realizaron muestreos mensuales (set 2002-set 2003) de aguas en ocho estaciones en los ríos Areo, Morichal Largo, Uracoa y Yabo, a fin de estudiar el comportamiento estacional de las variables físico-químicas de estos ríos Morichales. Los parámetros pH, O₂ disuelto y conductividad fueron determinados in situ, mientras que las concentraciones de algunos nutrientes (NO₃^-, NH₄⁺, N total y P total), iones mayoritarios disueltos (Cl^-, Na, K, Ca, Mg) y elementos trazas (Fe y Al) fueron medidas en el laboratorio. Todas las especies evaluadas mostraron mayores concentraciones durante el período de lluvias, lo que indica que en estos ecosistemas acuáticos, el proceso de aporte de elementos por las lluvias y el lavado de los suelos es más eficiente que el proceso de dilución por aumento de caudal. Algunos elementos tales como Na, Mg y cloruros son aportados principalmente por las precipitaciones, mientras que P total, Fe, Al y gran parte del Ca disuelto son aportados por el sustrato. El pH se relaciona positivamente con el Ca disuelto proveniente del sustrato. Las relaciones encontradas entre N total, Fe y Al indican que las solubilidades de ambos metales se incrementan por la presencia de materia orgánica soluble rica en N. Los resultados revelan que la composición química de las aguas de los ríos Morichales está condicionada por la naturaleza arenosa de los suelos, la cercanía a zonas costeras y el tipo de vegetación presente en estos ecosistemas acuáticos.

Geochemistry of the "morichales" rivers from the Venezuelan eastern plains

SUMMARY

Monthly (Sept 2002-Sept 2003) water samples were collected in eight stations at the Areo, Morichal Largo, Uracoa and Yabo rivers, to determine the seasonal behavior of some physicochemical variables in these "Morichales" rivers. Parameters such as pH, dissolved O₂ and conductivity were measured in situ, whereas concentrations of nutrients (NO₃^-, NH₄⁺, total N and total P), dissolved major ions (Cl^-, Na, K, Ca, Mg) and dissolved trace elements (Fe and Al) were measured in the laboratory. All the evaluated species showed higher concentrations in the wet season, indicating that, in these aquatic ecosystems, the contribution by rains and the washing of soils prevails over the dilution by river flow increase. Elements such as Na, Mg, and chlorides are principally provided by rainfall, whereas Fe, Al, total P and most of the dissolved Ca are leached from the substratum. The pH values correlated positively with dissolved Ca provided from the substratum. The relationships found between Fe, Al and total N indicate that their solubilities increase due to the presence of soluble N-rich organic matter. The results show that the water chemistry of these rivers is controlled by the sandy nature of the soils, the distance from the sea and the kind of vegetation found in these aquatic ecosystems.

Geoquímica dos rios morichales dos planos orientais Venezuelanos

RESUMO

O objeto principal deste trabalho foi determinar o comportamento estacional das variáveis físico-químicas dos rios Morichales tomando mostras mensais das águas entre setembro 2002 e setembro 2003 em oito (8) estações distribuídas entre os rios Areo, Morichal Longo, Uracoa y Yabo. Os parâmetros pH, oxigênio disolto e condutividade foram determinados in situ, enquanto as concentrações de alguns nutrientes (NO₃^-, NH₄⁺, nitrogênio total e fósforo total), íons majoritários dissolvidos (Cl^-, Na, K, Ca, Mg) e elementos traça (Fe e Al) foram medidas no laboratório. Todas as espécies químicas determinadas mostraram suas maiores concentrações durante o período de chuva, o que indica que nestes ecossistemas aquáticos, a contribuição de elementos pelas chuvas e a lavagem dos solos é mais eficiente que o processo de diluição por aumento de volume. Alguns elementos como o Na, o Mg e os cloretos são aportados principalmente pelas precipitações, enquanto o fósforo total, o Fe, o Al e grande parte o Ca dissolvido são aportados pelo substrato. Os valores o pH relacionam-se positivamente com o Ca dissolvido aportado pelo substrato. As relações encontradas entre o nitrogênio total, o Fe e o Al indicam que a presença destes elementos se encontra associada à presença de matéria orgânica dissolvida rica em compostos nitrogenados. Os resultados obtidos revelam que a composição química das águas dos rios Morichales se encontra associada à natureza arenosa dos solos, à cercania às zonas costeiras e a o tipo de vegetação presente nestes ecossistemas aquáticos.

PALABRAS CLAVE / Formación Mesa / Geoquímica / Ríos Morichales / Venezuela /

Recibido: 24/05/2007. Modificado: 16/08/2008. Aceptado: 18/08/2008.

Los ríos Morichales de los estados Anzoátegui y Monagas, Venezuela, que deben su nombre a las comunidades de palma arbórea conocida por el nombre de morichal (Mauritia flexuosa), fluyen a través de los Llanos Orientales venezolanos, los cuales se encuentran constituidos por una zona de bajo relieve denominada formación Mesa. Esta región pleistocénica (Carbón y Schubert, 1994) da lugar a un relieve máximo de 150m y está integrada por sedimentos no consolidados o parcialmente consolidados provenientes de las regiones andinas que se encuentran al norte y al oeste de la cuenca del Orinoco. Debido a que los sedimentos que constituyen estos planos aluviales han sido sometidos a constantes procesos de meteorización química durante largos períodos de tiempo, han experimentado un incremento en su madurez química, lo cual ha producido un marcado decrecimiento en la fracción mineral menos estable y en el componente lítico del sustrato (Stallard et al., 1991). De esta manera, la región sobre la cual se extienden los Llanos orientales venezolanos se encuentra constituida por arenas de grano grueso y gravas cementadas con material ferruginoso, que dan lugar a conglomerados oscuros y arenas de distintos colores (González de Juana et al., 1980). En general, en el área predominan los suelos oxisoles, ultisoles y entisoles, caracterizados por presentar texturas arenosas, drenaje excesivo y bajos índices de retención de humedad y fertilidad, así como alta acidez, baja capacidad de intercambio catiónico y bajos contenidos de materia orgánica, N y P (Torres y Franco, 1994).

En esta zona, más de 400000ha de pino caribe (Pinus caribaea var. hondurensis) han sido establecidas por la empresa Productos Forestales de Oriente, C.A. (PROFORCA), con el objeto de proporcionar material crudo para la producción de madera. Aunque se han realizado algunos estudios de fertilización de los suelos en estas plantaciones de pino caribe (Torres y Franco, 1994), hasta los momentos la empresa no utiliza ningún tipo de fertilizante a gran escala para este tipo de cultivos.

Por otra parte, los ríos Morichales de los estados Anzoátegui y Monagas nacen y fluyen a través de esta región hasta desembocar en el río Orinoco a la altura de su Delta. Las comunidades de M. flexuosa se ubican en la planicie de inundación de los ríos, sobre todo en los relieves que actúan como ejes de concentración entre las aguas superficiales de escorrentía y aguas subterráneas (González, 1987). Desde el punto de vista fisicoquímico, las aguas de los ríos Morichales son muy bajas en nutrientes y en metales alcalinotérreos, con pH ácidos y altos contenidos de ácidos húmicos y fúlvicos en solución, los cuales le proporcionan el color té característico. Aunque estos ríos son considerados de aguas "negras", sus características fisicoquímicas los excluyen de la tipología establecida por Sioli (1984) para los cuerpos de agua que drenan la cuenca del río Amazonas y la Guayana venezolana (Vegas-Vilarrúbia et al., 1988a). Los ríos Morichales poseen mayores valores de conductividad y diferencias notables en la estructura y en las propiedades fisicoquímicas de las sustancias húmicas disueltas, cuando son comparados con los ríos de aguas negras provenientes del Escudo de Guayana (Vegas-Vilarrúbia et al., 1988b).

Aunque varios estudios han tenido como objetivo caracterizar las aguas de los ríos Morichales (Sánchez et al., 1985; Vegas-Vilarrúbia et al., 1988a, b; Schorin et al., 1991), la mayoría corresponden a muestreos puntuales y no proporcionan información acerca de las variaciones temporales de los parámetros físicos y químicos de estos cuerpos de agua. Por este motivo, el objetivo principal de este trabajo fue determinar mensualmente, durante un ciclo hidrológico completo, algunas propiedades físicas y químicas de los ríos Areo, Morichal Largo, Uracoa y Yabo, con el fin de establecer diferencias estacionales y caracterizar su composición química, proporcionando información relacionada con las posibles fuentes de los elementos contenidos en estas aguas.

Área de Estudio

Los Llanos Orientales se ubican al sur de los estados Anzoátegui y Monagas, en la región centro-oriental de Venezuela. En estas planicies aluviales, los suelos son arenosos, altamente ácidos, con una baja capacidad de intercambio iónico y con un drenaje interno excesivo (Torres y Franco, 1994). El clima es de bosque tropical seco, con una precipitación media de 900-1300mm anuales y una temperatura media de 26,5°C. El sistema climático está constituido por una estación seca y una lluviosa. La temporada de lluvia va de finales de abril hasta noviembre -diciembre (San José y Montes, 1992), siendo junio, julio y agosto los meses con mayor precipitación. La Figura 1 muestra las estaciones de muestreo en los ríos Areo, Morichal Largo, Uracoa y Yabo; las señaladas con el número 1 (Est. 1) representan las nacientes, mientras que las marcadas como 2 (Est. 2) se ubicaron en puntos más accesibles, aguas abajo de cada uno de estos ríos.

Materiales y Métodos

Se colectaron mensualmente muestras de agua en ocho estaciones distribuidas entre los ríos Areo, Morichal Largo, Uracoa y Yabo (dos estaciones en cada río) durante 13 meses desde set 2002 hasta set 2003. Las muestras fueron recolectadas a nivel superficial (0,5m) y almacenadas en envases de polietileno previamente lavados con ácido nítrico y agua desionizada, para luego ser trasladadas al laboratorio en cavas con hielo. En el campo se determinó el pH por medio de un pHmetro Orion 210A y la conductividad y el O₂ disuelto con un analizador multiparámetro de calidad de agua YS-I85. Las muestras para análisis de nutrientes fueron congeladas y las muestras para análisis de metales fueron filtradas a través de membranas de celulosa de 0,45mm de poro y preservadas en envases de polietileno con ácido nítrico a 4°C (APHA, 1995).

Para el análisis de los elementos y compuestos químicos se siguió la metodología descrita en APHA (1995). Para la preparación de los patrones usados en la construcción de las curvas de calibración durante la determinación de metales se utilizó soluciones estándares certificadas (Accustandard Inc.) de Na, K, Ca, Mg, Al y Fe en concentraciones de 1000mg·l^-1. Para la medición de Na, K, Ca y Mg se usó un espectrofotómetro de absorción atómica GBC Avanta mod. 908G. Para la determinación de Ca y Mg se utilizó la llama de óxido nitroso-acetileno, evitando así la interferencia de los sulfatos. Tanto los patrones de calibración como las alícuotas de muestra contenían 2000mg·l^-1 de Ce para evitar la ionización del analito. Al y Fe fueron medidos por absorción atómica utilizando como atomizador un horno de grafito GBC Avanta mod. GF3000. Las muestras con concentraciones de Fe >100mg·l^-1 fueron analizadas por llama. El N total se midió por el método de digestión con persulfato y reducción a nitrito con Cd. Los nitratos y el amonio se determinaron en muestras filtradas utilizando el método de reducción a nitrito con Cd (para nitratos) y el método del fenol (para amonio). El P total se determinó por el método del ácido ascórbico. Para las medidas colorimétricas se utilizó un espectrofotómetro UV CECIL 3041. Los cloruros se analizaron por titulación con nitrato de Ag. Todas las determinaciones de laboratorio se realizaron por triplicado.

Se llevó a cabo un análisis de componentes principales (ACP) con la data logaritmizada y estandarizada a fin de establecer la afinidad entre las variables fisicoquímicas medidas. Este análisis fue hecho utilizando el programa Statistica 5.0. Los factores de rotación usados en el ACP fueron Varimax crudo y Varimax normalizado, entregando ambos factores de rotación los mismos resultados.

Resultados y Discusión

O₂ disuelto, pH y conductividad

La Figura 2 muestra las variaciones temporales de las variables O₂ disuelto, pH y conductividad determinadas en aguas de los ríos Areo, Morichal Largo, Uracoa y Yabo durante los 13 meses de estudio. Se observa que las concentraciones de O₂ presentaron altas variaciones estacionales, oscilando entre 0,8 y 7,6mg·l^-1, con los menores valores durante la época de lluvias, lo cual puede deberse a la presencia de altas concentraciones de materia orgánica originada por procesos de lavado de los suelos durante esta época del año. En todos los ríos se observa un mínimo de concentraciones de O₂ disuelto en junio, mes en el cual sube el nivel freático de las aguas subterráneas, originándose un aporte significativo de aguas poco oxigenadas a estos ecosistemas acuáticos. Los ríos Morichal Largo y Uracoa mostraron mayores concentraciones de O₂ hacia la Est. 2, indicando una mayor oxigenación de las aguas a medida de que éstas discurren superficialmente, mientras que los ríos Areo y Yabo no presentaron incrementos notables en la Est. 2, debido a que la distancia entre ambas estaciones fue relativamente corta.

Los valores de conductividad oscilaron entre 17,2 y 72,2mS·cm^-1, siendo menores a los encontrados en otros ríos venezolanos provenientes de regiones andinas, tales como los ríos Apure y Arauca (Yanes y Ramírez, 1988) y el río Solimões en Brasil (Furch, 1984). Sin embargo, estos valores de conductividad son mucho mayores que los determinados en los ríos de aguas negras provenientes del Escudo de Guayana (Vegas-Vilarrúbia et al., 1988a) y de otros ecosistemas acuáticos de aguas negras pertenecientes a la cuenca de río Negro en Brasil (Furch, 1984). En todos los ríos estudiados la conductividad permanece casi constante durante la época de sequía, aumentando al inicio de las lluvias (abril y mayo) hasta alcanzar sus valores máximos en junio y julio. En otros ríos venezolanos como el Orinoco y el Apure, se observan disminuciones en la conductividad durante la época de lluvias producto de la dilución de especies disueltas por aumento del caudal (Saunders y Lewis, 1989; Weibezahn, 1990). En cambio, en los ríos Morichales hay un incremento en las especies disueltas durante las lluvias, debido seguramente a un mayor aporte de elementos por las precipitaciones y por el lavado del sustrato, lo que se impone sobre el proceso de dilución debido al aumento del caudal. A ello contribuye el efecto de las aguas subterráneas, cuyo nivel freático sube en junio y julio, generando un lavado más intenso del sustrato, que se traduce en un aumento de la conductividad. Este fenómeno se debe principalmente a la naturaleza de los suelos en esta región; a diferencia de los suelos arcillosos y de las litologías que comprenden rocas sedimentarias que se saturan rápidamente por el bajo drenaje interno, estos suelos arenosos poseen un drenaje interno excesivo, lo que conlleva que el nivel freático aumente ya avanzada la época de lluvias, en junio y julio, meses en los cuales se incrementan las precipitaciones en la región.

A diferencia del río Areo, los ríos Morichal Largo, Uracoa y Yabo presentan mayores valores de conductividad hacia la Est. 2, lo que sugiere un incremento en la concentración de especies disueltas a medida de que estas aguas superficiales fluyen. Las menores conductividades encontradas hacia la Est. 2 en el río Areo pueden deberse a la confluencia con otro río antes de dicha estación, lo cual origina una dilución de los electrolitos disueltos.

Los valores de pH medidos en este estudio (4,2-6,95) indican que estas aguas se pueden considerar entre levemente ácidas y medianamente ácidas. Esta acidez se debe principalmente a dos factores. Un factor es que las aguas con altos valores de pH (>7), elevadas alcalinidades y altos niveles de Ca y Mg han sido asociadas con la meteorización de rocas carbonáticas (Neal et al., 2000) o bien a condiciones de aridez, que no están presentes en el área de estudio; la pobreza de carga carbonática en el componente lítico de la formación Mesa produce una menor capacidad de neutralización del agua de lluvia, traduciéndose en una pobre capacidad tampón del sustrato. El otro factor que influye en la acidez de estas aguas es la presencia de sustancias húmicas en solución; este factor puede explicar la disminución en los valores de pH durante la época de lluvias, cuando tiene lugar un lavado de la materia orgánica acumulada en las laderas de los ríos y en el sustrato durante la época de sequía. Durante los meses de mayor precipitación se presenta un incremento en la coloración, lo cual puede representar una mayor concentración de sustancias húmicas en solución. Otros ríos venezolanos de aguas claras y negras en los cuales disminuye el pH al inicio de las lluvias, producto del aumento en la concentración de materia orgánica disuelta, son los ríos Caura y Caroní (Lewis y Saunders, 1990).

P total, nitratos, amonio y N total

La Figura 3 indica las variaciones temporales del P total y del N total determinadas en este estudio. Las concentraciones de P total resultaron ser medianamente bajas (6-55mg·l^-1) en estos ríos. La pobreza química de los suelos de esta región sugiere escasa contribución terrígena de P a estas aguas, debido al bajo contenido de este elemento en el sustrato, donde solo se encuentra en trazas (Torres y Franco, 1994). Sin embargo, pese a ello los ríos Morichales presentan concentraciones de P total superiores a las encontradas en ríos y ecosistemas acuáticos de aguas negras pertenecientes al Escudo de Guayana y a la región del Alto Orinoco (Weibezahn, 1990; Mora et al., 2007). Las concentraciones de P total no mostraron gran variabilidad estacional, aunque se observa un leve aumento durante el inicio de las lluvias, que puede ser atribuido a procesos de lavado del sustrato.

Debido a que las concentraciones de nitratos y amonio determinadas estuvieron muy cercanas o por debajo del límite de detección de la técnica de análisis empleada (7mg·l^-1 de N como nitratos y 10mg·l^-1 de N como amonio), los resultados obtenidos no se graficaron ni se incluyeron en los análisis estadísticos realizados. Sin embargo, las mayores concentraciones de estos nutrientes se observaron en la Est. 2 en todos los ríos. Los valores de nitratos mostraron un punto máximo durante el mes de mayo (47; 34; 404 y 36mg·l^-1 de N para los ríos Areo, Morichal Largo, Uracoa y Yabo, respectivamente), lo cual permite inferir que gran parte del aporte de nitratos se debe al agua de lluvia. En la Est. 2 del río Uracoa se determinaron altas concentraciones de nitratos durante la mayor parte del año, quizá producto de la extensa actividad ganadera que se desarrolla hacia esa zona. Los valores de amonio fueron inferiores a los 50mg·l^-1 de N en todos los ríos estudiados.

Las concentraciones de N total se consideraron altas, con valores que variaron entre 100 y 6000mg·l^-1. De la gran variabilidad estacional se infiere que el ecosistema constituido por las comunidades de palma moriche, el cual es drenado por los ríos, es ineficiente en la retención de N y libera el exceso a través del drenaje. Debido a que estos ríos de sabana arrastran poca cantidad de material suspendido, las elevadas concentraciones de N total y los bajos valores de nitratos y amonio encontrados implican que cerca de un 92% del N total se encuentra en la forma de N orgánico contenido en la fase soluble (sustancias húmicas).

Las altas concentraciones de N total observadas durante el inicio de las lluvias (abril) y durante los meses siguientes (mayo y junio), indican que el N puede estar asociado tanto al lavado del material orgánico acumulado en las laderas de los ríos (que es drenado con las primeras lluvias) como a la materia orgánica acumulada en los suelos. Estudios bioquímicos realizados en las aguas de río Negro, Brasil (Gadel et al., 2000) demuestran que la fracción coloidal de la materia orgánica (sustancias húmicas y fúlvicas) es rica en compuestos nitrogenados. Aunque hay diferencias importantes entre la estructura de las sustancias húmicas disueltas en los ríos Morichales respecto a aquellas presentes en los ríos procedentes del Escudo Guayanés, las elevadas concentraciones de N total encontradas durante los meses de mayo y junio pueden indicar la presencia de materia orgánica rica en N. Sin embargo, nuevos estudios son necesarios para caracterizar la composición química de las sustancias orgánicas disueltas en estos ríos a fin de soportar esta afirmación.

A excepción del río Areo, se observan mayores valores de P total para las estaciones más cercanas a la desembocadura de los ríos, lo cual indica un enriquecimiento de P en estas aguas a medida que fluyen superficialmente. Aunque en la mayoría de las muestras analizadas las concentraciones de N total fueron superiores en la Est. 2 para todos los ríos estudiados, las diferencias entre ambas estaciones fueron relativamente bajas.

Cloruros y cationes mayoritarios

La Figura 4 muestra las variaciones mensuales de las concentraciones de cloruros en ambas estaciones y los valores de concentración de los cationes mayoritarios (Na, K, Ca y Mg) determinados en la Est. 2 en cada uno de l os ríos. En ausencia de evaporitas en las rocas que constituyen la unidad litológica en una cuenca determinada, los cloruros son usados como una referencia de aporte atmosférico en sistemas hídricos. Debido a la ausencia de evaporitas en la formación Mesa, los iones cloruros presentes en las aguas de los ríos Morichales deben tener su origen en el aporte del agua de lluvia, enriquecida por sales marinas debido a la formación de aerosoles de estas sales en la atmósfera (Das et al., 2005; Han y Liu, 2006; Jawad Al Obaidy y Joshi, 2006). Las concentraciones de cloruros en los ríos Morichales presentan sus mayores valores en mayo, fenómeno que puede ser explicado asumiendo una acumulación previa de aerosoles de sales marinas en el Atlántico durante la época de sequía, los cuales son transportados y precipitados con las primeras lluvias. A excepción del río Areo, las concentraciones de cloruros son superiores hacia la Est. 2, lo cual indica una relación inversa entre la distancia a la costa y la concentración de cloruros, hecho que es consistente con su origen marino que implica un aumento de la concentración con la mayor cercanía a la costa (Jawad Al Obaidy y Joshi, 2006).

La composición química de las aguas de los ríos refleja los diferentes procesos naturales que aportan elementos químicos a la carga disuelta. Estos procesos pueden ser la meteorización de rocas y suelos, el aporte atmosférico del agua de lluvia y las perturbaciones antropogénicas. Debido a la ausencia de industrias, baja densidad poblacional de la zona y que la empresa PROFORCA no utiliza fertilizantes en las plantaciones de pino Caribe, se asume que la carga disuelta presente en los ríos Morichales se corresponde con los dos primeros procesos. Las concentraciones de Na (2,2-7,8mg·l^-1) encontradas en los cuatro ríos se consideran altas para ríos de aguas negras y fueron superiores a las reportados por Furch (1984) y Mora et al. (2007) para ríos y ecosistemas acuáticos de aguas negras provenientes del Escudo de Guayana. Dicho fenómeno se debe principalmente a que los ríos Morichales se encuentran más cercanos a la costa del Atlántico. Valores similares de concentración de cloruros y Na han sido encontrados en la cuenca del río Maroni (Négrel y Lachassagne, 2000), en Guyana Francesa, la cual es una cuenca de aguas negras y claras muy cercana al Atlántico.

Las concentraciones de Mg y Ca en los ríos Morichales (con mínimos de 0,09 y 0,10 y con máximos de 0,86 y 0,82mg·l^-1 para el Mg y el Ca, respectivamente) fueron extremadamente bajas, lo cual es consistente con la pobreza en carbonatos de Ca o Mg en los suelos de la formación Mesa. Estos valores se corresponden a los encontrados en ecosistemas acuáticos de aguas negras que drenan suelos pobres en minerales carbonáticos como el río Negro en Brasil (Konhauser et al., 1994) y la cuenca del Alto Orinoco (Weibezahn, 1990; Mora et al., 2007). La Figura 4 muestra que las mayores concentraciones de Na, K, Ca y Mg tienen lugar durante la época de lluvias, período en el cual puede haber aportes significativos de estos metales, tanto por las precipitaciones como por el proceso de lavado de los suelos.

La Figura 5 muestra las relaciones entre Na, K, Ca, Mg y cloruros en los cuatro ríos Morichales estudiados, comparadas con las relaciones correspondientes al agua de mar (Berner y Berner, 1996). En la figura se observa que grandes aportes de Na, Ca y Mg pueden ser producto de las precipitaciones, sobre todo en las nacientes de los ríos. Sin embargo, los ríos Areo, Morichal Largo, Uracoa y Yabo presentan un enriquecimiento en Na y Ca a medida que fluyen superficialmente. El incremento en la concentración de estos metales es superior al producido por un aumento en la concentración de cloruros, lo cual confirma un aporte de Na y Ca por parte del sustrato a medida de que las aguas fluyen.

Las relaciones K/Cl en estos ríos fueron muy superiores a las relaciones K/Cl en el agua de mar, lo cual sugiere un aporte significativo de la vegetación. Tanto el agua de lluvia como las aguas superficiales pueden incrementar las concentraciones de K debido a la exudación vegetal de K (Négrel y Lachassagne, 2000), produciendo mayores relaciones K/Cl en cuencas rodeadas por una densa cobertura vegetal. Por ello, las concentraciones de K en los ríos Morichales son del mismo orden de magnitud que las reportadas para el Escudo de Guayana y la cuenca de río Negro (Furch, 1984; Weibezahn, 1990) e idénticas a las encontradas en la cuenca del río Maroní (Négrel y Lachassagne, 2000).

Las relaciones Mg/Cl de los ríos Morichales difieren levemente de las existentes en el agua de mar. Sin embargo, esta relación es inferior en la gran mayoría de las muestras determinadas, lo que infiere que una pequeña fracción del Mg disponible es tomada por la biomasa para la regulación de funciones fisiológicas y bioquímicas.

El río Areo no presenta enriquecimiento en las concentraciones de los metales estudiados hacia su desembocadura (antes de la confluencia con el río Tigre). Esto puede estar relacionado con la poca distancia existente entre las Est. 1 y 2, y con la dilución producida por otro río Morichal, el cual drena sus aguas al Areo antes de la Est. 2.

Hierro y aluminio

La Figura 6 muestra las variaciones temporales de las concentraciones de Fe y Al obtenidas en los cuatro ríos estudiados. Ambos elemtos mostraron la mayor variabilidad estacional observada, con valores mínimos en la época de sequía (0,013 y 0,004mg·l^-1 respectivamente para el Fe y el Al) y valores muy altos para el período de lluvias (máximos de 1,33mg·l^-1 para Fe y de 0,40mg·l^-1 para Al), principalmente durante junio, julio y agosto. Este fenómeno podría ser consecuencia de un intenso lavado del sustrato, ya que el aumento en las concentraciones se produce ya avanzada la temporada de lluvias, época en que sube el nivel freático de las aguas subterráneas. Otro factor que puede influir en la concentración de estos dos elementos es la materia orgánica disuelta. Durante los meses de junio, julio y agosto la coloración oscura de estos ríos aumenta, indicando mayor concentración de sustancias húmicas por procesos de lavado. Dichas sustancias pueden formar compuestos organometálicos con Al y Fe (Küchler et al., 1994; Aucour et al., 2003; Benedetti et al., 2003; Tosiani et al., 2004), e incrementar la solubilidad de ambos elementos. Aunque las concentraciones de Al disuelto durante las lluvias fueron muy superiores a los valores encontrados durante la época de sequía, estas no fueron mayores a las halladas en ríos de aguas negras provenientes del Escudo Guayanés (Furch, 1984; Konhauser et al., 1994; Tosiani et al., 2004; Mora et al., 2007). Por otra parte, las concentraciones de Fe disuelto durante las lluvias fueron casi un orden de magnitud superior a las encontradas en ecosistemas de aguas negras provenientes del Escudo de Guayana (Furch, 1984; Konhauser et al., 1994; Tosiani et al., 2004; Mora et al., 2007), hecho que puede ser explicado por la presencia de un sustrato rico en óxidos de Fe (Carbón y Schubert, 1994).

Consideraciones finales

La Tabla I muestra los resultados de los análisis de componentes principales (ACP) de las variables fisicoquímicas determinadas para todos los ríos estudiados. En este análisis, los tres primeros factores explican el 75,3% de la variabilidad total. El primer factor describe la mayor variabilidad (30,93%). Este factor se relaciona con el aporte atmosférico por el agua de lluvia, indicando que los cloruros, el Mg, el Na y parte del Ca y el K disuelto son aportados por las precipitaciones (aunque se evidenció un enriquecimiento terrígeno de Na en la Figura 5). El segundo factor explica un 23,43% de la variabilidad total y está relacionado al aporte de elementos por el sustrato. Las relaciones encontradas entre el Ca y el P total en este factor indican que ambos elementos son principalmente aportados por procesos de meteorización de suelos. Igualmente, las relaciones observadas entre el Ca y el pH indican que aumentos en el pH son producto de incrementos de la concentración del Ca proveniente del sustrato. El tercer factor (20,94% de la varianza total) puede estar relacionado con los procesos que controlan la disolución de Fe, Al y parte del K en estas aguas. Las relaciones encontradas entre estos tres elementos con el N total pueden deberse a presencia de materia orgánica rica en N. Parte del K disuelto puede provenir de la descomposición de la materia orgánica, mientras que las concentraciones de Fe y Al pueden estar relacionadas con la asociación de estos elementos a la materia orgánica disuelta (sustancias húmicas). Aunque las relaciones entre el Fe, el Al y el N total no son muy altas, estas pueden ser explicadas asumiendo el hecho de que al comienzo de la temporada de lluvias (abril y mayo), la materia orgánica rica en N puede encontrarse principalmente en la fase particulada (acumulada en las laderas de los ríos), lo cual limita las concentraciones de Fe y Al disuelto (Figura 6); luego, durante los meses de junio, julio y agosto, hay un incremento en la coloración de las aguas, que puede indicar un aumento de la materia orgánica rica en N en la fase disuelta. Esto propicia la formación de compuestos organo-metálicos de Fe y Al, y produce un incremento en la concentración de estos metales en las aguas de estos ríos.

En la mayoría de los ecosistemas acuáticos se encuentran altas relaciones positivas entre Al y Fe. La escasez de material arcilloso y aluminosilicatos y la presencia de elevadas cantidades de Fe en el sustrato favorecen la dominancia del Fe en esta relación.

Conclusiones

Los ríos Morichales de los Llanos Orientales venezolanos forman un complejo sistema fluvial en donde las variables fisicoquímicas se encuentran asociadas a las características de los suelos, a la densidad y tipo de vegetación presente y a su ubicación geográfica, determinada por su cercanía a las costas. Debido a estas particularidades, su composición química difiere de la de otros ríos de aguas negras que fluyen a través de la Amazonía venezolana y brasileña.

Las concentraciones de O₂ disuelto vienen determinadas por la presencia de aguas de origen subterráneo poco oxigenadas y por la descomposición de la materia orgánica durante la época de lluvias. Los bajos valores de pH se deben a la baja capacidad tampón del sustrato, mientras que las altas conductividades son consecuencia de las concentraciones de Na, Mg y cloruros provenientes de aerosoles marinos.

A diferencia de otros ríos, las concentraciones de los elementos mayoritarios y algunos metales traza presentan sus valores máximos durante el período de lluvias, indicando que el proceso de aporte de elementos por las precipitaciones y el lavado de los suelos es más eficiente que el proceso de dilución por aumento de caudal. Algunos elementos como el Na y Mg son aportados principalmente por las lluvias, mientras que contribuciones importantes de Ca, P, Al y Fe son incorporadas desde el sustrato. El K tiene sus orígenes en la densa vegetación de sabana, la cual enriquece al agua de lluvia y los ríos por exudación vegetal de este elemento y por descomposición de la materia orgánica.

Agradecimientos

Los autores agradecen a Jorge Medina y Antonio Godoy por su apoyo y colaboración durante las actividades de campo. Este proyecto fue parcialmente financiado por Productos Forestales de Oriente, C.A. (PROFORCA), Venezuela.

Referencias

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