The objective of this study was to evaluate the concentration of trace metals
(Arsenic, Aluminum, Barium, and Manganese) contained in the tributary rivers
of Titicaca lake and their effect on the water and sediment quality of the lake. The
concentrations of metals in the water matrix for the years 2013-2016, published
by the National Water Authority (ANA) were compared to the Environmental
Quality Standards (EQS) for water; and the concentration of these metals (As,
Al, Ba, and Mn) contained in the sediment during the years 2013-2014 were
compared to the EQS for the sediment of the Environmental Protection Agency
(USEPA). The concentrations of these metals in the water matrix did not exceed
the EQS, except for Al and Mn in the waters of tributary rivers; and regarding
PAIDEIA XXI
Vol. 12, Nº 2, Lima, julio-diciembre 2022, pp. 277-291
ISSN Versión Impresa: 2221-7770; ISSN Versión Electrónica: 2519-5700
ORIGINAL ARTICLE / ARTÍCULO ORIGINAL
EFFECT OF METALS CONCENTRATION FROM
AFFLUENTS RIVERS (COATA, ILAVE AND RAMIS)
IN THE WATER AND SEDIMENTS QUALITY INTO
LAKE TITICACA, PERU
EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE METALES DE
LOS RÍOS AFLUENTES (COATA, ILAVE Y RAMIS) EN
LA CALIDAD DE AGUA Y SEDIMENTO DEL LAGO
TITICACA, PERÚ
ABSTRACT
doi:10.31381/paideiaxxi.v12i2.5093
http://revistas.urp.edu.pe/index.php/Paideia
1 Instituto del Mar del Perú, Esq. Gamarra y General Valle s/n Chucuito, Callao, Perú, Apar-
tado 22. Lima, Perú.
2 Universidad Ricardo Palma, Lima, Perú. jorge.tam@urp.edu.pe
* Corresponding author: jalfaro@imarpe.gob.pe
Jonathan Alfaro-Jaucha: https://orcid.org/0000-0001-8481-2740
Jorge Tam-Málaga: http://orcid.org/0000-0001-8224-4313
Este artículo es publicado por la revista Paideia XXI de la Escuela de posgrado (EPG), Universidad Ricardo Palma, Lima,
Perú. Este es un artículo de acceso abierto, distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Atribución
4.0 Internacional (CC BY 4.0) [https:// creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es] que permite el uso, distribución y
reproducción en cualquier medio, siempre que la obra original sea debidamente citada de su fuente original.
Jonathan Alfaro-Jaucha1* & Jorge Tam-Málaga1,2
Alfaro-Jaucha & Tam-Málaga
278
PAIDEIA XXI
the lacustrine sediment, As and Ba are the only ones that exceeded the EQS
for sediment. Likewise, statistically signicant relationships of these metals
were found between rivers and lakes, both in water and sediment. Finally, the
concentration of these metals was compared during the year 2014 for different
periods (dry and wet), and non-statistically signicant differences were found
for As, Al, Ba, and Mn, contained in the water and sediments lacustrine. This
work contributed to understanding the pollution process of a lake caused by
its afuent rivers, which will allow taking the necessary actions such as the
implementation of monitoring plans to evaluate the water and sediment quality
for metals that exceeded the EQS, as well as organizing control and inspection
plans with various institutions involved for the proper management of water
resources in the Titicaca lake basin.
Keywords: Aluminum – Arsenic – Barium – Manganese – Trace Metals –
Sediment – Water
El objetivo de este estudio fue evaluar la concentración de metales traza
(Arsénico (As), Aluminio (Al), Bario (Ba) y Manganeso (Mn)) contenido en los ríos
auentes del lago Titicaca, Perú, y su efecto en la calidad de agua y sedimento del
lago. Las concentraciones de metales en la matriz agua de los años 2013-2016,
publicados por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) fueron comparados con los
Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para agua; y la concentración de estos
metales (As, Al, Ba y Mn) contenidos en el sedimento durante los años 2013-
2014 fueron comparados con el ECA para sedimento de la Agencia de Protección
Ambiental (USEPA). Las concentraciones de estos metales en la matriz agua
no superaron los ECA a excepción del Al y Mn en aguas de ríos auentes; y
con respecto al sedimento lacustre el As y Ba son los únicos que superaron
los ECA para sedimento. Asimismo, se encontraron relaciones estadísticamente
signicativas de estos metales entre los ríos y el lago, tanto en agua como en
sedimento. Finalmente, se comparó la concentración de estos metales durante el
año 2014, para diferentes épocas (estiaje y lluvia) no encontrándose diferencias
estadísticamente signicativas en los metales As, Al, Ba y Mn contenidos en el
agua y sedimento lacustre. Este trabajo contribuyó a entender el proceso de
contaminación de un lago causado por sus ríos auentes, lo cual permitirá tomar
las acciones necesarias tales como: la implementación de planes de monitoreo
para evaluar la calidad de agua y sedimento con respecto a los metales que
superaron los ECA, así como organizar planes de control y scalización con
diversas instituciones involucradas para el buen manejo de los recursos hídricos
en la cuenca del lago Titicaca.
Palabras clave: Agua – Aluminio – Arsénico – Bario – Manganeso – Metales
Traza – Sedimento
ABSTRACT
Metals from water and sediments into Lake Titicaca, Peru
279
PAIDEIA XXI
INTRODUCCIÓN
Actualmente el Perú cuenta con
una gran cantidad de recursos hídri-
cos, de los cuales 159 son unidades
hidrográcas y 53 unidades hidrográ-
cas transfronterizas (ANA, 2012). Sin
embargo, el deterioro de la calidad del
agua implica que el uso de este recur-
so cada vez sea menos eciente lo-
grando afectar negativamente la salud
humana y actividades como la pesca,
agricultura, ganadería, etc.; así como
también la conservación del ambiente
(ANA, 2013ab).
Actividades como la agricultu-
ra, minería, ganadería, piscicultura,
transporte lacustre, etc., las cuales se
desarrollan en zonas cercanas a los
ríos que son auentes al lago Titicaca
son determinantes en la contamina-
ción por metales pesados. “Los dese-
chos domésticos, agrícolas e indus-
triales constituyen también fuentes
principales de contaminación por me-
tales pesados en los cuerpos de agua”
(Laino-Guanes et al., 2015).
Se seleccionó el lago Titicaca debi-
do a que desde hace más de 40 años
se realizan vertimientos de aguas re-
siduales municipales, crudas, y de-
cientemente tratadas, así como los
constantes drenajes pluviales prove-
nientes de la microcuenca que rodea
la ciudad de Puno, arrastrando sedi-
mentos y residuos sólidos en el perío-
do de lluvias, que terminan en el cuer-
po de agua (ANA, 2013ab).
Debido al permanente incremento
de metales traza en el lago Titicaca
que da como resultado un riesgo
signicativo en el ecosistema acuático
fue necesario analizar no sólo el
agua, sino también el sedimento del
lago Titicaca (Pabón et al., 2020). Los
cuatro metales (As, Al, Ba y Mn) tienen
información completa y disponible en
los informes de evaluación y monitoreo
realizados por el ANA (2013a, 2013b,
2014, 2015 y 2016).
En este contexto se plantearon tres
hipótesis: (i) la concentración de meta-
les traza no superan los ECA en aguas
de los ríos auentes (Ramis, Coata e
Ilave) y aguas superciales del lago,
pero sí superan los ECA en sedimen-
tos lacustre; (ii) hay una relación di-
recta en la concentración de Arsénico,
Aluminio, Bario y Manganeso entre:
agua y sedimento lacustre; agua u-
vial y agua uvial y lacustre; y sedi-
mento uvial y sedimento lacustre; y
(iii) la concentración de metales traza
(As, Al, Ba y Mn) en agua y sedimento
del lago Titicaca es mayor en época de
estiaje que en época de lluvia.
De esta manera, el objetivo de la
presente investigación fue evaluar la
presencia de metales traza (As, Al, Ba
y Mn) en los ríos auentes y su efecto
en la calidad del agua y sedimento del
lago Titicaca.
MATERIALES Y MÉTODOS
Diseño del estudio
Se establecieron 30 estaciones de
muestreo (Fig.1) dentro del Lago Titi-
caca, Puno, Perú (Bahía Interior Puno,
Bahía de Puno, lago Mayor, y lago
Menor) y 12 estaciones de muestreo
en ríos auentes (Ramis, Coata e Ila-
ve) durante cuatro años consecutivos
para matriz agua (2013-2016), dos
Alfaro-Jaucha & Tam-Málaga
280
PAIDEIA XXI
años consecutivos para matriz sedi-
mento (2013 y 2014), y para diferentes
épocas (lluvia-estiaje) se consideró un
solo año (2014).
Fuente de Datos
La información recopilada ha sido
secundaria, el análisis documental
procede de los informes “Evaluación
de la calidad del agua de la cuenca
del lago Titicaca” (ANA, 2013a, 2013b,
2014, 2015, 2016). Los datos utiliza-
dos se presentan en Alfaro (2021).
El contenido de metales traza se
comparó con los ECA correspondientes
a la Categoría 4: Conservación del
ambiente acuático: Sub-Categorías
E1: Lagunas y lagos y E2: Ríos (MINAM,
2017b). Asimismo, los metales traza
(As, Al, Ba y Mn) contenidos en el
sedimento lacustre se compararon
con la normativa de USEPA (1977)
Figura 1. Estaciones de muestreo (puntos rojos) en el lago Titicaca, Puno, Perú.
Análisis de datos
Para probar la primera hipótesis
se realizaron pruebas t de Student
unilaterales; para probar la segunda
hipótesis se realizaron análisis de co-
rrelación con el coeciente de Pearson;
y para probar la tercera hipótesis se
realizaron pruebas t de Student bila-
terales de diferencia de medias.
Aspectos éticos
Este estudio se llevó a cabo en estricta
Metals from water and sediments into Lake Titicaca, Peru
281
PAIDEIA XXI
conformidad con las recomendaciones
de Baird & Bridgewater (2017).
RESULTADOS
Metales traza en aguas uviales
Las pruebas t de Student unilate-
rales mostraron que la concentración
media de metales traza de As y Ba en
los ríos Ramis, Coata e Ilave no supe-
raron los ECA para agua (p > 0,05).
No obstante, el Al y Mn en dichos ríos
sí superaron los ECA para agua (p <
0,05).
Metales traza en aguas lacustres
Las pruebas t de Student unila-
terales mostraron que los valores de
concentración media de metales traza
(As, Al, Ba, Mn) presentes en aguas
del lago Titicaca no superaron los ECA
para agua (p > 0,05).
Metales traza en sedimentos lacus-
tres
Las pruebas t de Student unilate-
rales mostraron que el sedimento la-
custre las concentraciones medias de
As y Ba superaron los ECA para sedi-
mento (p < 0,05, Fig. 2), mientras que
el Al y Mn no sobrepasaron los ECA
para sedimento (p > 0,05).
Figura 2. Metales en sedimentos: a) Arsénico y b) Bario. La línea roja indica el
ECA para sedimento de la USEPA (1977).
Relación de metales traza entre
agua y sedimento lacustres
Se encontraron coecientes de
correlación Pearson estadísticamente
signicativos en los metales traza
entre agua y sedimento lacustre (r >
0,7; p < 0,05; Tabla 1), lo que sugiere
que conforme uye el agua del río, los
metales se depositan en el sedimento
lacustre.
Alfaro-Jaucha & Tam-Málaga
282
PAIDEIA XXI
Tabla 1. Coecientes de correlación Pearson signicativos (p < 0,05) de metales
entre el agua y sedimento lacustre del Lago Titicaca
Correlaciones As en
sedimento
Al en
sedimento
Ba en
sedimento
Mn en
sedimento
As en agua 0,91
Al en agua 0,78
Ba en agua 0,96
Mn en agua 0,90
Relación de metales traza entre agua
uvial y lacustre
Se encontraron coecientes de
correlación Pearson estadísticamente
signicativos entre los metales traza
entre aguas uviales y lacustres (r >
0,9, p < 0,05, Tabla 2).
Tabla 2. Coecientes de correlación Pearson signicativos (p < 0,05) de metales
en agua uvial y agua lacustre del Lago Titicaca.
Correlaciones As en río Al en río Ba en río Mn en río
As en lago 0,94
Al en lago 0,91
Ba en lago 0,90
Mn en lago 0,96
La mayor concentración de meta-
les (As, Ba y Mn) en los ríos auentes
al lago Titicaca se encontraron en la
desembocadura del rio Coata (0,034;
0,0785 y 0,6439 mg·L-1), a excepción
del Al que tiene una mayor concentra-
ción (0,865 mg·L-1) en la zona media
del trayecto del río (41,8 km antes de
llegar a la desembocadura), por otro
lado, el río Ilave presentó un gradiente
de contaminación que disminuye río
abajo (Fig. 3).
Metals from water and sediments into Lake Titicaca, Peru
283
PAIDEIA XXI
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
010203040506070
Conce ntración aluminio (mg/L)
R. Ramis R. Coata R. Ilave
km
Figura 3. Trayectoria de la concentración de Aluminio en diferentes secciones
de los rios auentes: arriba, medio, abajo, desembocadura y lago.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
010203040506070
Conce ntración aluminio (mg/L)
R. Ramis R. Coata R. Ilave
km
Comparación de metales traza entre
épocas de lluvia y estiaje
Las pruebas t de Student bilatera-
les de diferencia de medias no encon-
traron diferencias estadísticamente
signicativas (p > 0,05) en las concen-
traciones de As, Al, Ba y Mn conteni-
dos en el agua y sedimento lacustre
del lago Titicaca entre épocas de lluvia
y estiaje
Se determinaron las concentracio-
nes medias y la distribución espacial
de metales (As, Al, Ba, Mn) en matri-
ces de agua y sedimento lacustre, en
dos épocas diferentes (lluvia y estiaje)
durante el año 2014.
Las concentraciones medias de As
en matriz agua para épocas de lluvia y
estiaje fueron 0,00815 mg·L-1 y 0,00960
mg·L-1, respectivamente, mientras que
en el sedimento fueron de 34,4 mg·kg-1
y 29,7 mg·kg-1, respectivamente.
La concentración media de As en
matriz agua para dichas épocas no
superó el ECA para agua. Sin embargo,
la concentración media de este metal
en matriz sedimento sí superó el ECA
para sedimento (Fig. 4a).
Además, la distribución supercial
de As en aguas del lago Titicaca mues-
tra una mayor concentración cerca a
la desembocadura del río Coata para
las dos épocas (lluvia y estiaje) (Figs.
5a y 5b). Con respecto a la distribu-
ción supercial de As en el sedimento
lacustre se observa que las mayores
concentraciones se ubican frente a la
desembocadura del río Coata (cerca de
la Provincia de Capachica) sobre todo
en épocas de estiaje (Figs. 6a y 6b).
Las concentraciones medias de Al
en matriz agua para épocas de llu-
via y estiaje fueron 0,06050 mg·L-1
y 0,03057 mg·L-1, respectivamente,
mientras que en matriz sedimento
fueron de 7489,8 mg·kg-1 y 7670,5
mg·kg-1, respectivamente. Las concen-
traciones de Al en matrices agua y se-
Alfaro-Jaucha & Tam-Málaga
284
PAIDEIA XXI
dimento para dichas épocas no supe-
raron los ECAs correspondientes.
En cuanto a la distribución super-
cial de Al en aguas del Lago Titica-
ca, muestra mayores concentraciones
cerca a la desembocadura del río Ra-
mis para ambas épocas (Figs. 7a y 7b).
Con respecto a la distribución super-
cial de Al en el sedimento lacustre, las
concentraciones más altas están cer-
ca a la desembocadura del río Coata,
entre las zonas de Capachica y Esca-
llani, esta distribución es homogénea
para las épocas de lluvia y estiaje (Figs
8a y 8b).
Las concentraciones medias de Ba en
matriz agua para las épocas de lluvia y
estiaje fueron 0,06545 mg·L-1
y 0,06550
mg·L-1, respectivamente, mientras
que en el sedimento fueron de 199,9
mg·kg-1 y 226,8 mg·kg-1, respectiva-
mente. La concentración media de Ba
en matriz agua para dichas épocas no
superó el ECA para agua. Sin embar-
go, la concentración media de este me-
tal sí superó el ECA para sedimento
(Fig. 4b).
La distribución supercial de Ba
en aguas del Lago Titicaca presentó
mayores concentraciones en la zona
de la provincia de Puno, cerca de la
desembocadura del río Coata tanto
en épocas de lluvia y estiaje (Figs. 9a
y 9b). Con respecto a la distribución
supercial de Ba en el sedimento la-
custre del lago Titicaca, las mayores
concentraciones se presentaron en las
provincias de Puno (próxima a la des-
embocadura del río Coata) y Yunguyo
para las dos épocas (lluvia y estiaje)
(Figs. 10a y 10b).
Las concentraciones medias de Mn
en matriz agua para las épocas de llu-
via y estiaje fueron 0,041725 mg·L-1
y 0,030741 mg·L-1, respectivamente,
mientras que en el sedimento fueron
de 441,2 mg·kg-1 y 400,9 mg·kg-1, res-
pectivamente. Las concentraciones
de Mn en matrices agua y sedimento
para dichas épocas no superaron los
ECAs correspondientes.
La distribución supercial de Mn
en aguas del lago Titicaca presenta
las más altas concentraciones hacia
la zona de la provincia de Puno,
cerca de la desembocadura del río
Coata para ambas épocas (Figs. 11a
y 11b). Con respecto a la distribución
supercial de Mn en el sedimento
lacustre del lago Titicaca se observan
las mayores concentraciones frente a
la desembocadura del río Coata, para
ambas épocas del año (Figs. 12a y
12b).
Metals from water and sediments into Lake Titicaca, Peru
285
PAIDEIA XXI
Figura 4. Metales en sedimentos para épocas de lluvia-estiaje: a) Arsénico
y b) Bario. La línea roja indica el ECA para sedimento de la USEPA (1977).
Figura 5. Distribución de las concentraciones de Arsénico en agua:
a) lluvia y b) estiaje.
Figura 6. Distribución de las concentraciones de Arsénico en sedimento:
a) lluvia y b) estiaje.
Alfaro-Jaucha & Tam-Málaga
286
PAIDEIA XXI
Figura 7. Distribución de las concentraciones de Aluminio en agua:
a) lluvia y b) estiaje.
Figura 8. Distribución de las concentraciones de Aluminio en sedimento:
a) lluvia y b) estiaje.
Figura 9. Distribución de las concentraciones de Bario en agua:
a) lluvia y b) estiaje.
Metals from water and sediments into Lake Titicaca, Peru
287
PAIDEIA XXI
Figura 10. Distribución de las concentraciones de Bario en sedimento:
a) lluvia y b) estiaje.
Figura 11. Distribución de las concentraciones de Manganeso en agua:
a) lluvia y b) estiaje.
Figura 12. Distribución de las concentraciones de Manganeso en sedimento:
a) lluvia y b) estiaje.
Alfaro-Jaucha & Tam-Málaga
288
PAIDEIA XXI
DISCUSIÓN
Las concentraciones medias de me-
tales traza (As, Al, Ba y Mn) en aguas
lacustres no superaron los ECAs para
agua (p > 0,05) decretados por el MI-
NAM (2017a) cuyos valores son: As:
0,15 mg·L-1 ; Al: 0,2 mg·L-1; Ba: 0,7
mg·L-1 y Mn: 0,1 mg·L-1.
Por otro lado, las concentraciones
de As y Ba presentes en el sedimento
del lago Titicaca superaron los ECAs
para sedimento (p < 0,05); en cambio
las concentraciones medias de Al
y Mn no superaron los ECAs para
sedimento (p > 0,05) cuyos valores
son: As: 8 mg·kg-1, Al: 10 000 mg·kg-1,
Ba: 60 mg·kg-1, Mn: 500 mg·kg-1.
Las concentraciones medias de As
y Mn en aguas del lago Titicaca fueron
más elevadas en comparación con
otros lagos del mundo (Tabla 3a). Con
respecto al Al y Ba, no se encontraron
datos de concentración en dichos
lagos.
El contenido de As en sedimento
del lago Titicaca fue superior con
respecto a otros lagos de la Patagonia:
Bahía López, Puerto Cisnes, Bahía
Llao-Llao, Lago Escondido, Bariloche,
Punto Panorámico, Lago Traful y
Lago Morenito. Sin embargo, las
concentraciones de Ba y Mn fueron
inferiores con respecto a dichos lagos
(Tabla 3b).
Tabla 3. Metales en el Lago Titicaca respecto a otros lagos del mundo (obtenidos
de Rizzo et al., 2010): (a) Agua (ug·L-1), (b) Sedimento (mg·kg-1).
a) Lago Arsénico (µg·L-1) Manganeso (µg·L-1)
Lago Titicaca (Perú) (presente
trabajo) 10,4 37,3
Lagos del NE EE.UU 0,0 – 0,587
Lago Uluabat (Turquia) 0 – 0,5
Lago Jack of clubs (Canada) 0,2 – 0,41 35
Reference freswater 0,5 5
Lagos de Patagonia (Argentina) < 1,2 < 1 - < 4
Promedio mundial de agua dulce 1,7 – 3,0
b) Lago As (mg·kg-1) Ba(mg·kg-1) Mn (mg·kg-1)
Lago Titicaca (Perú) (presente
estudio) 37,12 215 415
Lago Traful (Argentina) 10,14 345 918
Bahía López (Argentina) 6,57 204 931
Bariloche (Argentina) 5,94
Puerto Cisnes (Chile) 10,95
Bahía Llao-Llao (Argentina) 9,5 333 931
Punto Panorámico (Argentina) 24,5 348 2760
Lago Escondido (Argentina) 4,77 159 1992
Lago Morenito (Argentina) 4,73 160
Metals from water and sediments into Lake Titicaca, Peru
289
PAIDEIA XXI
Se encontraron correlaciones
signicativas (p < 0,05) en las
concentraciones de metales traza entre
agua y sedimentos lacustres, lo que
sugiere que los metales contenidos en
el agua se acumulan en el sedimento
con el paso del tiempo, como lo indican
Varol & Şen (2012) citado en Moreno
et al. (2017) quienes mencionan que
los metales en el agua se adsorben
fácilmente en los sedimentos, aunque
también actúan como una fuente
suplementaria de contaminación
cuando se resuspenden nuevamente.
Las concentraciones medias de me-
tales traza (As, Al, Ba y Mn) en aguas
superciales del lago Titicaca (zonas
próximas a las desembocaduras de
los ríos auentes Ramis, Coata e Ila-
ve) no superaron los ECA para agua
(p > 0,05). Sin embargo, para el caso
del sedimento lacustre las concentra-
ciones medias de As y Ba superaron
los ECA para sedimento (p < 0,05), lo
cual apoya parcialmente la primera
hipótesis.
Se encontraron relaciones directas
estadísticamente signicativas en las
concentraciones de traza de metales
(As, Al, Ba y Mn) entre aguas uviales
y aguas lacustres (p < 0,05), así como
entre sedimentos uviales y sedimen-
tos lacustres (p < 0,05), lo cual apoya
la segunda hipótesis.
No existieron diferencias estadísti-
camente signicativas en las concen-
traciones de As, Al, Ba y Mn (p > 0,05)
contenidos en el agua y sedimento la-
custre del lago Titicaca entre épocas
de lluvia y estiaje, lo cual indicó que
los comportamientos de estos meta-
les son similares en ambos periodos y
que el efecto de la remoción ambien-
tal para estos cuatro metales es prác-
ticamente nulo ya que el proceso de
transporte de metales del agua hacia
el sedimento puede ser lenta. Los me-
tales pueden acumular altas concen-
traciones en el sedimento lacustre y
permanecen durante todo el periodo
del año, también se acumulan en ani-
males y plantas, lo que conduce a su
biomagnicación (Enamorado-Montes
et al., 2022).
El río Ilave presentó una mayor
concentración de Al en la zona río
arriba, generando un gradiente de
contaminación que va disminuyendo
a través de su cauce hasta llegar a su
desembocadura.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece al ANA por difundir sus
informes técnicos, y a René Chura por
su apoyo en el asesoramiento y cola-
boración de la presente investigación.
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Received July 7, 2022.
Accepted September 4, 2022.
