FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL “EVALUACION DE LA DESCARGA DEL EFLUENTE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES – SAN JERONIMO PARA IDENTIFICAR LA PRESENCIA DE MICROPLASTICOS, CUSCO 2023”. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Contaminación ambiental, aire, agua, suelo y otras formas de contaminación. PRESENTADO POR: Bach. Edith Luscero Tapia Ccoa. Bach. Ivette Sequeiros Arcos PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: Ingeniero ambiental ASESOR: MAS SWR Ing. Stephanie Milagros Casas Toribio CO-ASESOR: Mgt. Quim. Carmen Rosa Huallpamayta Ponce. CUSCO – PERÚ 2023 METADATOS Datos del autor 1 Nombres y apellidos Ivette Sequeiros Arcos Número de documento de identidad 70339625 URL de Orcid 0009-0003-0759-2096 Datos del autor 2 Nombres y apellidos Edith Luscero Tapia Ccoa Número de documento de identidad 72500756 URL de Orcid 0009-0001-7560-885X Datos del asesor Nombres y apellidos Stephanie Milagros Casas Toribio Número de documento de identidad 71467409 URL de Orcid 0009-0005-1406-3904 Datos del coasesor Nombres y apellidos Carmen Rosa Huallpamayta Ponce Número de documento de identidad 23883818 URL de Orcid 0009-0006-6356-215X Datos del jurado Presidente del jurado (jurado 1) Nombres y apellidos Felio Calderon La Torre Número de documento de identidad 25310696 Jurado 2 Nombres y apellidos Luz Guisell Aedo Vega Centeno Número de documento de identidad 40701822 Jurado 3 Nombres y apellidos Juan Jose Zuñiga Negron Número de documento de identidad 72040647 Jurado 4 Nombres y apellidos Gorki López Pacheco Número de documento de identidad 23934554 Datos de la investigación Línea de investigación de la Escuela Contaminación ambiental, aire, agua, suelo Profesional y otras formas de contaminación. I AGRADECIMIENTOS A la “Universidad Andina del Cusco” y plana docente de la Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental, por brindarnos los conocimientos, dedicación y herramientas necesarias en la formación profesional. De manera especial a nuestras asesoras, Ing. Stephanie Milagros Casas Toribio y Mgt. Quim. Carmen Rosa Huallpamayta Ponce, quienes nos brindaron la oportunidad de recurrir a su capacidad y conocimientos científicos, guiándonos al largo de este arduo proceso. Nuestro agradecimiento infinito por su inquebrantable apoyo, motivación y orientación que fueron cruciales para la calidad de este trabajo. Al director de la escuela profesional de Ingeniería Ambiental Dr. Ing. Felio Calderón La Torre por su apoyo incondicional en la elaboración de la tesis, de igual forma a la Mgt. Ing. Luz Guisell Aedo Vega Centeno por brindarnos sus conocimientos, absolviendo dudas parar mejorar la elaboración de tesis. A los funcionarios de la E.P.S. SEDA CUSCO S.A., así como al supervisor de planta y encargados de la PTAR San Jerónimo Cusco, por su colaboración y autorización en el desarrollo de esta investigación. Valoramos su compromiso con la gestión de aguas residuales y contribución a la preservación del medio ambiente. Edith Luscero Tapia Ccoa. Ivette Sequeiros Arcos. II DEDICATORIA Esta investigación va dedicada a mis padres Froilán y Milder, quienes fueron mi principal apoyo para la construcción de mi vida profesional, sentaron en mí las bases de responsabilidad y superación, cada día de estudio, cada desafío superado y cada meta alcanzada han sido dedicados a ustedes, gracias por ser mi inspiración y por siempre estar a mi lado en este viaje académico y cada página de esta tesis lleva impresa su dedicación. A mis hermanos, Erick y John por su apoyo incondicional. A mi abuelo y tío que partieron antes hacía la eternidad, por sus consejos y motivación para llegar aquí. Con aprecio y gratitud. Edith Luscero Tapia Ccoa. III DEDICATORIA A Dios, fuente de fortaleza, por darme salud y permitir que cumpla con cada uno de mis objetivos. A mis padres, Saúl Sequeiros Meléndez y Marveli Arcos Mansilla, quienes han sido mi apoyo incondicional a lo largo de este viaje académico, cada logro alcanzado es reflejo de su amor, paciencia y sacrificio. Este trabajo de investigación muestra el resultado de su aliento y confianza en mí. Los amo profundamente y les dedico esta investigación como gesto de gratitud por todo lo que han hecho por mí. Ivette Sequeiros Arcos. . IV INDICE GENERAL AGRADECIMIENTOS .................................................................................................... I DEDICATORIA .............................................................................................................. II INDICE GENERAL .......................................................................................................IV INDICE DE FIGURAS ..................................................................................................IX INDICE DE TABLAS. ................................................................................................. XII LISTA DE ABREVIATURAS ..................................................................................... XV RESUMEN .................................................................................................................. XVI ABSTRACT ............................................................................................................... XVII INTRODUCCION .................................................................................................... XVIII CAPITULO I: INTRODUCCION ...................................................................................... 1 Planteamiento del Problema ...................................................................................... 1 Formulación del Problema ......................................................................................... 4 Problema General .............................................................................................. 4 Problemas Específicos ....................................................................................... 4 Justificación .............................................................................................................. 4 Conveniencia ..................................................................................................... 4 Relevancia Social ............................................................................................... 5 Implicancias Prácticas ........................................................................................ 5 Valor Teórico..................................................................................................... 6 Utilidad Metodológica ....................................................................................... 6 V Objetivos de la Investigación ..................................................................................... 7 Objetivo General ................................................................................................ 7 Objetivos Específicos ......................................................................................... 7 Delimitación del Estudio ........................................................................................... 7 Delimitación Espacial ........................................................................................ 7 Delimitación Temporal ...................................................................................... 8 CAPÍTULO II: MARCO TEORICO .................................................................................. 9 Antecedentes del Estudio........................................................................................... 9 Antecedentes Internacionales ............................................................................. 9 Antecedentes Nacionales ................................................................................. 11 Bases Teóricas ........................................................................................................ 13 Aguas Residuales ............................................................................................. 13 Sólidos Totales Suspendidos (SST) en Aguas................................................... 14 Temperatura ..................................................................................................... 14 pH.................................................................................................................... 14 Plásticos........................................................................................................... 14 Microplásticos en el Agua ................................................................................ 19 Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR) ....................... 23 Caracterización de Microplásticos por Espectroscopia. .................................... 24 Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales .................................................... 24 Hipótesis ................................................................................................................. 26 Hipótesis General............................................................................................. 26 VI Variables e Indicadores ........................................................................................... 26 Identificación de Variables ............................................................................... 26 Operacionalización de Variables ...................................................................... 27 Definición de Términos de Variables ............................................................... 28 CAPITULO III: MÉTODO .............................................................................................. 29 Alcance del Estudio ................................................................................................. 29 Tipo de Investigación ....................................................................................... 29 Nivel o Alcance de la Investigación ................................................................. 29 Método de Investigación .................................................................................. 29 Diseño de Investigación .......................................................................................... 30 Población ................................................................................................................ 30 Muestra ................................................................................................................... 30 Área de Estudio ....................................................................................................... 30 Ubicación ........................................................................................................ 30 Accesibilidad ................................................................................................... 31 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ................................................... 32 Técnicas........................................................................................................... 32 Instrumentos de Recolección de Datos ............................................................. 32 Validez y Confiabilidad de Instrumentos ................................................................. 36 Validez ............................................................................................................ 36 Confiabilidad ................................................................................................... 36 Plan de Análisis de Datos ........................................................................................ 36 VII Metodología ............................................................................................................ 38 Metodología para Obtención de Muestras ........................................................ 38 Procedimiento Experimental de Aislamiento de Microplásticos. ...................... 43 Caracterización Morfológica ............................................................................ 49 Identificación de Composición Polimérica. ...................................................... 50 CAPITULO IV: RESULTADOS DE LA INVESTIGACION ........................................... 52 Evaluación de Parámetros Físico Químicos ............................................................. 52 Resultados Respecto a al Objetivos General ............................................................ 55 Resultados Respecto a los Objetivos Específicos ..................................................... 56 Determinación de la Cantidad de Microplásticos .............................................. 56 Caracterización de Microplásticos .................................................................... 64 Determinación de la Identidad Polimérica ........................................................ 90 CAPITULO V: DISCUSIÓN ........................................................................................... 98 Descripción de los Hallazgos más Relevantes y Significativos................................. 98 Hallazgo 1 ....................................................................................................... 98 Hallazgo 2 ....................................................................................................... 98 Hallazgo 3 ....................................................................................................... 98 Hallazgo 4 ....................................................................................................... 98 Limitaciones del Estudio ......................................................................................... 99 Limitación 1 .................................................................................................... 99 Limitación 2 .................................................................................................... 99 Limitación 3 .................................................................................................... 99 VIII Limitación 4 .................................................................................................... 99 Comparación critica con la literatura existente ....................................................... 100 Comparación 1 ............................................................................................... 100 Comparación 2. .............................................................................................. 100 Comparación 3. .............................................................................................. 101 Comparación 4 ............................................................................................... 101 Comparación 5. .............................................................................................. 102 Implicancias del Estudio ........................................................................................ 103 Implicancia 1 ................................................................................................. 103 Implicancia 2 ................................................................................................. 103 Implicancia 3. ................................................................................................ 104 CONCLUSIONES ........................................................................................................ 105 RECOMENDACIONES .............................................................................................. 107 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 109 INTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS ................................................. 116 VALIDACION DE FICHA DE DATOS ..................................................................... 122 ANEXOS ....................................................................................................................... 146 IX INDICE DE FIGURAS Figura 1 Escala de tamaños de partículas microplásticos. ............................................... 15 Figura 2 Estructura de polímeros por tipo de microplásticos. .......................................... 18 Figura 3 Clasificación de microplásticos por forma, tamaño y color. .............................. 21 Figura 4 Mapa de ubicación PTAR San Jerónimo Cusco. ................................................ 31 Figura 5 Diagrama de flujo de la metodología. ................................................................ 38 Figura 6 Mapa de ubicación PM- 1. ................................................................................ 40 Figura 7 Mapa de ubicación PM-2 .................................................................................. 41 Figura 8 Mapa de ubicación PM-3 .................................................................................. 41 Figura 9 Recolección de muestras.................................................................................... 42 Figura 10 Evaluación de parámetros físico químicos. ...................................................... 44 Figura 11 Proceso de filtrado de muestras. ...................................................................... 45 Figura 12 Muestras obtenidas después del Proceso de Filtrado. ...................................... 45 Figura 13 Preparación de NaCl al 40% de concentración. .............................................. 46 Figura 14 Preparación de reactivo fenton. ....................................................................... 47 Figura 15 Proceso de digestión oxidativa. ....................................................................... 48 Figura 16 Proceso de separación por densidad. .............................................................. 49 Figura 17 Lectura de la espectroscopia FT-IR. ................................................................ 51 Figura 18 Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l) ............. 57 Figura 19 Intervalos de confianza para la Cantidad promedio de microplásticos por punto de muestreo. ..................................................................................................................... 58 Figura 20 Normalidad de la cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). ............................................................................................................................ 60 X Figura 21 Datos individuales para la cantidad promedio de microplásticos por punto de muestreo. .......................................................................................................................... 61 Figura 22 Comparación de la cantidad promedio de microplásticos por punto de muestreo. ......................................................................................................................................... 62 Figura 23 Fotografías de visualización de la identificación de MPs hallados. ................. 63 Figura 24 Cantidad de microplásticos según forma: PM - 1 (Und/l). ............................... 65 Figura 25 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos según forma: PM - 1 (Und/l). ..................................................................................................... 66 Figura 26 Cantidad de microplásticos según forma: PM - 2 (Und/l). ............................... 67 Figura 27 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos según forma: PM - 2 (Und/l). ..................................................................................................... 68 Figura 28 Cantidad de microplásticos según forma: PM - 3 (Und/l). ............................... 69 Figura 29 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos según forma: PM - 3 (Und/l). ..................................................................................................... 70 Figura 30 Comparación de la cantidad promedio de microplásticos según forma y punto de muestreo (Und/l). ............................................................................................................. 71 Figura 31 Tamaño de los microplásticos según forma: PM – 1 (μm). ............................... 73 Figura 32 Intervalos de confianza para el tamaño promedio de microplásticos según forma: PM - 1 (μm). ..................................................................................................................... 74 Figura 33 Tamaño de microplásticos según forma: PM - 2 (μm). ..................................... 75 Figura 34 Intervalos de confianza para el tamaño promedio de microplásticos según forma: PM - 2 (μm). ..................................................................................................................... 76 Figura 35 Tamaño de microplásticos según forma: PM - 3 (μm). ..................................... 77 XI Figura 36 Intervalos de confianza para el tamaño promedio de microplásticos según forma: PM - 3 (μm). ..................................................................................................................... 78 Figura 37 Comparación del tamaño promedio de microplásticos según forma y punto de muestreo (μm). ................................................................................................................. 79 Figura 38 Cantidad de microplásticos por color: PM – 1. ............................................... 81 Figura 39 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos por color: PM - 1. ............................................................................................................................. 82 Figura 40 Cantidad de microplásticos por color: PM - 2. ................................................ 83 Figura 41 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 2 (Und)................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. Figura 42 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos por color: PM - 2. ............................................................................................................................. 85 Figura 43 Cantidad de microplásticos por color: PM - 3. ................................................ 86 Figura 44 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos por color: PM - 3. ............................................................................................................................. 87 Figura 45 Comparación promedio de la cantidad de microplásticos por color y punto de muestreo. .......................................................................................................................... 88 Figura 46 Fotografías de microplásticos hallados por tamaños y color. .......................... 89 Figura 47 Espectro infrarrojo del PM-1. ......................................................................... 91 Figura 48 Espectro infrarrojo del PM-2. ......................................................................... 92 Figura 49 Espectro infrarrojo Comparativo entre el PM-1 y PM-2 .................................. 93 Figura 50 Espectro infrarrojo del PM-3. ......................................................................... 95 XII INDICE DE TABLAS. Tabla 1 Operacionalización de variables. ........................................................................ 27 Tabla 2 Equipos de protección personal (EPPs) para campo. .......................................... 32 Tabla 3 Materiales para toma de muestras en campo ...................................................... 33 Tabla 4 Materiales de laboratorio para la etapa experimental. ........................................ 33 Tabla 5 Equipos de laboratorio para la etapa experimental. ............................................ 34 Tabla 6 Reactivos químicos. ............................................................................................ 35 Tabla 7 Plan de análisis de datos..................................................................................... 37 Tabla 8 Puntos de muestreo. ............................................................................................ 40 Tabla 9 Resultados de parámetros físico químicos de los puntos de muestreo. ................. 52 Tabla 10 Resultados de pH por punto de muestreo. .......................................................... 52 Tabla 11 Resultados de SST por punto de muestreo. ........................................................ 53 Tabla 12 Resultados de Turbidez por punto de muestreo.................................................. 53 Tabla 13 Resultados de temperatura T° por puntos de muestreo. ..................................... 54 Tabla 14 Resumen del objetivo general. ........................................................................... 55 Tabla 15 Prueba T para la presencia de microplásticos. .................................................. 56 Tabla 16 Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). .............. 57 Tabla 17 Estadísticos descriptivos para la Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). ......................................................................................................... 58 Tabla 18 Prueba de normalidad para Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l) .............................................................................................................. 60 Tabla 19 Prueba de homogeneidad para la varianza de la cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). ......................................................................... 61 XIII Tabla 20 Anova - Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). . 62 Tabla 21 Pruebas simultáneas de Tukey para diferencias de las medias. ......................... 62 Tabla 22 Cantidad de microplásticos según Forma (Und/l). ............................................ 64 Tabla 23 Estadísticos descriptivos para la Cantidad de microplásticos según forma: PM - 1 (Und/l). ............................................................................................................................ 66 Tabla 24 Estadísticos descriptivos para la cantidad de microplásticos según forma: PM - 2 (Und/l). ............................................................................................................................ 68 Tabla 25 Estadísticos descriptivos para la cantidad de microplásticos según forma: PM - 3 (Und/l). ............................................................................................................................ 70 Tabla 26 Tamaño de los microplásticos según forma (μm). .............................................. 72 Tabla 27 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 1 (μm). ................................................................................................................................ 73 Tabla 28 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 2 (μm). ................................................................................................................................ 76 Tabla 29 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 3 (μm). ................................................................................................................................ 78 Tabla 30 Cantidad de microplásticos por color (Und/l). .................................................. 79 Tabla 31 Estadísticos descriptivos para la cantidad de microplásticos por color: PM - 1.82 Tabla 32 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 2 (Und)................................................................................................................................ 84 Tabla 33 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según color: PM - 3 (Und)................................................................................................................................ 87 Tabla 34 Cantidad promedio porcentual de microplásticos por tipo de polímero y punto de muestreo. .......................................................................................................................... 96 XIV Tabla 35 Comparación promedio de tipos de polímero por punto de muestreo. ............... 97 Tabla 36 Matriz de consistencia..................................................................................... 115 XV LISTA DE ABREVIATURAS ANA : Autoridad Nacional del Agua. ANOVA : Análisis de varianza. EDAR : Estación Depuradora de Aguas Residuales. FT-IR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy (Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier). LMP : Límites Máximos Permisibles. MPs : Microplásticos. MINAM : Ministerio del Ambiente. MSFD : Marine Strategy Framework Directive. (Directiva Marco de la Estrategia Marina). PTAR : Planta de tratamiento de aguas residuales. OMS : Organización Mundial de la Salud. PM : Punto de monitoreo. PET : Tereftalato de Polietileno PP : Polipropileno PS : Poliestireno PVC : Policloruro de Vinilo PA : Poliamida-Nylon SCS : Standardized Size and Colour Sorting System (Sistema Estandarizado de Clasificación de Tamaños y Colores). μm : micras. mm : milímetros. XVI RESUMEN Los microplásticos son partículas minúsculas presentes en todos los ecosistemas, en especial el agua, su presencia está relacionada con el inadecuado manejo de residuos plásticos generados por el consumo masivo de diversas actividades productivas. Las principales fuentes de contaminación por microplásticos son los residuos presentes en los ríos y aguas superficiales, al igual que las aguas residuales provenientes de actividades industriales y domésticas. A nivel nacional se han realizado escasas investigaciones sobre la identificación de microplásticos en sedimentos y hasta la fecha ninguna investigación en Plantas de tratamiento de aguas residuales. Por esta razón, la presente investigación se enfoca en evaluar la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales - San Jerónimo, con el objetivo de identificar la presencia de microplásticos. Así mismo, se aplicó una metodología de nivel descriptivo, enfoque cuantitativo y diseño de investigación no experimental, donde se tomó muestras simples en 3 puntos de muestreo con 7 réplicas. Del total de muestras analizadas, los resultados identifican 6208 und/l de microplásticos. Según su morfología se identificaron de mayor cantidad de tipo fragmento (37%), en cuanto al color predominó el translúcido (54.36%) y en menor cantidad el color amarillo (1.78%). En cuanto al tamaño por forma, el tipo fibra presenta mayor tamaño con un promedio de 1023.22 μm, y el tipo fragmento presenta el menor tamaño 111.72 μm. Se identificaron 5 tipos de polímeros correspondientes a; Polietileno (PE) 35%, Polipropileno (PP) 32%, Poliamida/Nylon (PA) 19%, polietileno de baja densidad (LDPE) 11% y Policloruro de vinilo (PVC) 6%. Los datos recopilados, establecen una línea base que resulta valiosa para comprender el contexto actual de los microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales - San Jerónimo. Palabras Claves: microplásticos, polímeros, morfología, efluente, espectroscopio. XVII ABSTRACT Microplastics are tiny particles present in the environment ecosystems, especially water, their presence is related to the inadequate management of plastic waste generated by the massive consumption of various productive activities. The main sources of microplastic pollution are waste present in rivers and surface waters, as well as wastewater from industrial and domestic activities. At the national level, few studies have been carried out on the identification of microplastics in sediments and to date, none in Wastewater Treatment Plants. For this reason, this research considers the discharge of the effluent from the San Jerónimo WWTP as a study unit, with the objective of identifying the presence of microplastics. Likewise, a descriptive level, quantitative methodology with a non-experimental research design was applied, where simple samples were taken at 3 sampling points with 7 replications. Of the total samples analyzed, the results identify 6208 und/L of microplastics. According to their morphology, a greater quantity of fragment type was identified (37%), in terms of color, translucent predominated (54.36%) and in a lesser quantity, yellow (1.78%). Regarding size by shape, the fiber type has the largest size with an average of (1023.22 μm), and the fragment type with (111.72 μm) represents the smallest size. 5 types of polymers were identified corresponding to; Polyethylene (PE) 35%, Polypropylene (PP) 32%, Polyamide/Nylon (PA) 19%, low density polyethylene (LDPE) 11% and Polyvinyl chloride (PVC) 6%. The data collected establishes a baseline that is valuable to understand the current context of microplastics in treated wastewater from the San Jerónimo WWTP. Keywords: Microplastics, Polymers, Morphology, Effluent discharge, FT-IR. XVIII INTRODUCCION El aumento acelerado del uso de plásticos por la actividad humana ha generado una creciente preocupación ambiental en los ecosistemas acuáticos, debido a la liberación de fragmentos, denominados microplásticos. Comprenden tamaños entre 1 μm y 5 mm, son contaminantes que representan una amenaza invisible pero significativa para la calidad del agua y la salud, con un efecto directo y evidente en los seres vivos, especialmente en los organismos acuáticos. Esta problemática, despierta un interés sobre la preservación del medio ambiente en la gestión de recursos hídricos, asociados a la contaminación por microplásticos. Son las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales, las que desempeñan un papel importante para la eliminación de residuos contaminantes, sin embargo, una gran parte de aguas servidas regresan a sus cauces sin el tratamiento adecuado ya que las tecnologías y/o alternativas utilizadas para la remoción de microplásticos son inadecuadas, no permitiendo una degradación apropiada. Por consiguiente, la mejora de la calidad del agua tratada. En este sentido y desde el punto de vista ambiental el estudio y comprensión de la contaminación de aguas tratadas por microplásticos es esencial para complementar diversas estrategias de gestión de aguas residuales y contribuir a la preservación de los ecosistemas acuáticos, es por ello que la presente investigación se centra en la identificación de microplásticos en aguas tratadas de la descarga del efluente de la PTAR- San Jerónimo. El trabajo se desarrolla mediante el aislamiento de microplásticos en muestras de agua, seguida de la identificación y cuantificación de las mismas, a través de un análisis de muestras recolectadas, utilizando técnicas de caracterización. Por otra parte, el estudio contribuye al conocimiento de la contaminación por microplásticos, con la finalidad de proporcionar información adecuada para desarrollar XIX trabajos relacionados sobre el impacto ocasionado por estos contaminantes, enfocados a la preservación del medio ambiente para impulsar un futuro sostenible y la protección de los recursos hídricos. 1 CAPITULO I: INTRODUCCION Planteamiento del Problema El incremento en la generación de residuos a lo largo del tiempo ha dado lugar a problemas medioambientales cada vez más significativos debido a una rápida expansión de áreas urbanas y el desmesurado aumento de la población. Entre estos residuos, el plástico destaca como uno de los principales responsables del impacto negativo en el medio ambiente por su alta producción y lenta degradación, la cual afecta de manera significativa en los ecosistemas acuáticos, se estima que a nivel global existen 8, 300 millones de toneladas de este material desde el inicio de su producción. (Regueiro, 2019). La amplia distribución de microplásticos (MPs) en los sistemas acuáticos a nivel mundial, ha despertado un gran interés en la ciudadanía e investigadores. Los microplásticos, que abarcan fibras y fragmentos formados como resultado de la descomposición de plásticos, son considerados como un tipo de contaminante novedoso. (Ryan, 2009). Los microplásticos se generan debido a la eliminación de los residuos plásticos y la descomposición química de diferentes artículos, tales como cosméticos, ropa sintética, artículos de pesca, desechos plásticos de uso cotidiano, procesos industriales, entre otros. En la actualidad se tienen identificados dos tipos de microplásticos que contaminan el medio natural, según su origen se clasifican en primarios y secundarios. Los microplásticos primarios consisten en fragmentos de plástico fabricados directamente en forma de partículas pequeñas con un tamaño menor a 5 mm de diámetro aproximadamente, estas diminutas partículas de plástico son el resultado de la manufactura de productos industriales, de cuidado personal y de limpieza, estos fragmentos de plástico se vierten directamente en el medio ambiente y además pueden ser liberados en cuerpos de agua, representando entre el 15 - 31% 2 de la contaminación de los océanos. Por otra parte, los microplásticos secundarios son los que se constituyen a partir de la degradación progresiva a lo largo del tiempo de objetos grandes de plástico, como bolsas, botellas, entre otros, esta descomposición de los plásticos ocurre debido a la exposición a la luz solar, calor, fuerzas mecánicas y acción del agua, como consecuencia se produce la descomposición física y química de los plásticos que genera la formación de fragmentos más pequeños, al entrar en el medio ambiente pueden contaminar diferentes entornos, como cuerpos de agua, suelos e incluso el aire. (Bollain & Vicente, 2020) Cuando los desperdicios plásticos llegan al mar pueden ser ingeridos por organismos acuáticos, lo que potencialmente puede afectar a su salud y el equilibrio de su ecosistema, por otra parte, pueden acumularse en la cadena alimenticia, ya que al ser consumido por organismos marinos llegan a transmitirse al último eslabón de la cadena trófica que es el ser humano, en consecuencia, genera un posible impacto en la salud humana. (Bollain & Vicente, 2020) En Perú, el problema de la contaminación por microplásticos en sistemas acuáticos se ha intensificado con el pasar de los años. El Ministerio del Ambiente realiza diversas campañas de sensibilización denominadas “Menos plásticos más vida”, ya que la contaminación hídrica está incrementando excesivamente debido al uso de productos plásticos no degradables, en los diferentes monitoreos a playas y ríos se observó que el mayor agente contaminante es el plástico convirtiéndolo en una sustancia altamente peligrosa, también se ha identificado que la ingestión de microplásticos en cantidades significativas puede perturbar el funcionamiento del sistema endocrino en peces adultos y otras especies, incluyendo el ser humano (MINAM, 2020). De manera local se observa que la ciudad del Cusco cuenta con un sistema de alcantarillado combinado, esto significa que las aguas residuales y pluviales se están 3 fusionando, provocando que los procesos unitarios de la planta de tratamiento de aguas residuales de San Jerónimo no sean los adecuados para tratar el tipo de agua que ingresa, esto se debe a los residuos que se discurren y disponen en las calles llegando a la PTAR por medio de las lluvias. (Mendívil, 2002) De acuerdo con el informe de la Gerencia de Medio Ambiente de la Municipalidad de Cusco, en los últimos meses, el botadero controlado de Haquira ha registrado un aumento en la recepción de residuos sólidos diarios, mostrando cifras de 300 toneladas a recibir 500 toneladas de residuos sólidos diarios. Así mismo, informes publicados por la Municipalidad del Cusco en el año 2020 documentaron un aumento desmesurado en el uso de plásticos y envases de Tecnopor (MUNICIPALIDAD DEL CUSCO, 2020). En lo que respecta a la contaminación, se ha observado que el río Huatanay presenta concentraciones de coliformes fecales y totales que superan los niveles de Límites Máximos Permisibles, alcanzando cifras superiores a 1100 NMP/100 ml, en relación a los residuos sólidos. En la ciudad del Cusco se estima que cada ciudadano genera alrededor de 0.7 Kg. de residuos sólidos por día, en consecuencia se generaría un total de más de 200 Tn/día aproximadamente, donde se observa que un 80% de residuos son plásticos, de los cuales aún no se tiene amplitud de estudios detallados sobre su caracterización y tratamiento específico, es decir, de las 200 Tn/día, se recolecta alrededor del 70% de residuos, quedando así un 30 % que podrían estar siendo arrojados al cauce del rio Huatanay y aguas abajo al río Vilcanota, aportando a la contaminación de los cuerpos de agua en la ciudad del Cusco. Las aguas que discurren a través del sistema de alcantarillado que son producto de aguas servidas y pluviales deberían ser tratadas adecuadamente en la PTAR San Jerónimo para que en su disposición final puedan contribuir al rio con aguas que contengan sólidos removidos y de esta forma se 4 puedan aprovechar estas aguas tratadas para el uso en la agricultura de los distritos de Santiago, Wanchaq, San Sebastián y San Jerónimo. (Mendívil, 2002). Formulación del Problema Problema General ¿Existe presencia de microplásticos en la descarga del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Jerónimo, Cusco - 2023? Problemas Específicos a) ¿Cuál es la cantidad de microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Jerónimo, Cusco - 2023? b) ¿Qué características tienen los microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Jerónimo, Cusco - 2023? c) ¿Cuál es la identidad polimérica de los microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Jerónimo, Cusco - 2023? Justificación Conveniencia El medio terrestre, llega a contaminarse debido a la mala disposición de residuos sólidos, afectando negativamente al medio acuático y salud de los seres vivos mediante la acumulación de la cadena trófica. Por este motivo, es necesario evaluar la presencia de microplásticos en la descarga del efluente de la PTAR San Jerónimo la cual se encuentra bajo la administración de la E.P.S. SEDA CUSCO S.A., así como la caracterización de los diferentes tipos y tamaños de plásticos para brindar información acerca de los microplásticos, lo que servirá como base para el desarrollo de futuras investigaciones. 5 Actualmente las aguas residuales tratadas de la PTAR San Jerónimo son vertidas y reutilizadas para riego de vegetales y bebida de animales, mismo uso que corresponde a la categoría 3 de los Estándares de Calidad Ambiental para Agua, se sabe los Estándares de Calidad dados por el Decreto Supremo N°023-2009 MINAM no contemplan como parámetro a evaluar la presencia de microplásticos. De manera directa y precisa con esta investigación se podrán tomar o exigir a la PTAR San Jerónimo la consideración de mejores decisiones para un control exhaustivo de su tratamiento. Relevancia Social De manera directa, con esta investigación se podrá tomar o exigir mejores decisiones para promover la agricultura sustentable a través del riego con aguas tratadas, sin poner en riesgo el bienestar de generaciones futuras. Además, comprometerá a ciudadanos, autoridades e instituciones para garantizar la sostenibilidad a largo plazo. Las aguas tratadas que desemboca la PTAR son destinadas para fines agrícolas, la cual necesita satisfacer estándares de calidad. De esta manera, la investigación tendrá relevancia social para comprender las implicaciones y consecuencias económicas, políticas y sociales. Esta perspectiva atraerá mayor atención y una mirada integral a los daños ocasionados al medio ambiente, causados por microplásticos. Implicancias Prácticas La identificación de la presencia de microplásticos en aguas residuales tratadas por la PTAR - San Jerónimo, contribuye a mejorar las prácticas del proceso de tratamiento de aguas residuales incluyendo tecnologías avanzadas relacionadas con la remoción efectiva de microplásticos como sistemas de filtración de alta precisión y efectuar medidas para reducir la entrada de microplásticos en el sistema de alcantarillado. Así mismo, conlleva a obtener 6 información adecuada acerca de las implicaciones de los microplásticos en el medio ambiente. Valor Teórico Contribuye al conocimiento científico al abordar un problema ambiental actual y crucial. Identifica y caracteriza la presencia de microplásticos en la descarga del efluente de la PTAR, este objetivo permite comprender cómo los microplásticos ingresan y se dispersan en sistemas acuáticos, pudiendo afectar la salud del ecosistema. Esta base teórica es esencial para la toma de decisiones y el diseño de políticas de gestión, así como para desarrollar estrategias de mitigación de la contaminación por microplásticos y concientización sobre la gestión de residuos plásticos, contribuyendo así al bienestar ambiental y a la protección de la salud pública. Utilidad Metodológica La metodología seleccionada comprende la toma de muestras de la unidad de estudio para realizar la identificación y evaluación de la presencia de microplásticos mediante análisis químicos, se usará además la técnica de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR) para el reconocimiento específico del tipo de polímeros, los cuales serán caracterizados morfológicamente siguiendo el sistema de clasificación estandarizado (SCS por sus siglas en inglés), clasificados por formas, tamaño, color. Los métodos, técnicas e instrumentos que se emplean en este trabajo de investigación son viables y confiables, ya que se utilizan los indicadores analizados con programas estadísticos como el SPSS, el análisis de varianza (ANOVA) y Minitab 19 en la obtención de resultados lo que permite dar sustento al marco teórico. 7 Objetivos de la Investigación Objetivo General Evaluar la descarga del efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo para identificar la presencia de Microplásticos, Cusco - 2023. Objetivos Específicos a) Determinar la cantidad de microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Jerónimo, Cusco - 2023. b) Caracterizar los microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Jerónimo, Cusco - 2023. c) Determinar la identidad polimérica de los microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales San Jerónimo, Cusco - 2023. Delimitación del Estudio Delimitación Espacial La presente investigación se realizó en la zona de descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales - San Jerónimo, Distrito de San Jerónimo, Provincia de Cusco, Departamento de Cusco, con una delimitación de 300 metros lineales. A su vez el proceso experimental del estudio se realizó en el laboratorio de química de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad Andina del Cusco y en el laboratorio de química orgánica de la Universidad San Antonio Abad del Cusco. ● Departamento : Cusco. ● Provincia : Cusco. ● Distrito : San Jerónimo. 8 Delimitación Temporal La delimitación temporal para la investigación abarca el periodo comprendido entre marzo y octubre del presente año 2023. Durante estos meses, se llevó a cabo la recopilación, análisis y evaluación de los datos. 9 CAPÍTULO II: MARCO TEORICO Antecedentes del Estudio Antecedentes Internacionales (Mintenig, 2017), en su investigación “Identificación de microplásticos en los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales utilizando imágenes infrarrojas de micro-transformada de Fourier basadas en matriz de plano focal”. Tiene por objetivo identificar microplásticos en 12 plantas de tratamiento, la metodología planteada fue un muestreo en cada fase de las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR), el análisis realizado fue mediante espectrómetro FT-IR, un microscopio y un detector FPA. El material previamente clasificado (>500 μm) fue fotografiado e identificado mediante la Reflectancia Total Atenuada (ATR-FT-IR). Como resultado se detectaron MP > 500 μm en efluentes. La mayoría de MP se identificó como polietileno y polipropileno. En total, se detectaron de uno a cinco polímeros en un rango de tamaño de 500–7200 μm. En conclusión, las EDAR contienen espectros de todos los polímeros comunes. (Abeynayaka, 2022), realizó la investigación “Microplásticos en plantas de tratamiento de aguas residuales”. Tiene el objetivo de identificar las principales fuentes de microplásticos en las PTAR, e investigar métodos de detección y niveles de concentración, después de realizar la evaluación respectiva muestra la eficacia para eliminar microplásticos en plantas de tratamiento de aguas residuales. Respecto a su metodología los investigadores utilizaron métodos analíticos basados en µ-Raman y FT-IR para la identificación de polímeros. Presenta una discusión sobre los resultados de calidad de agua y de lodos mediante procesos biológicos que aportarían al tratamiento de aguas residuales con microplásticos. Finalmente, los descubrimientos se resumen posteriormente en proponer mejoras y 10 direcciones a seguir en futuras investigaciones y desarrollos enfocados en abordar la problemática de la contaminación por microplásticos. La investigación identificó que las medidas políticas de apoyo, junto con diseños efectivos de plantas de tratamiento, son importantes para minimizar la contaminación relacionada con los microplásticos. Al mismo tiempo, el conocimiento del origen de estos es útil para identificar y diseñar métodos de tratamiento y diseño de EDAR. (Ruffell, 2019), en su investigación “Plantas depuradoras de aguas residuales como fuente de microplásticos para el medio ambiente”. Tiene el objetivo de identificar microplásticos en la EDAR. El método desarrollado para extraer e identificar microplásticos presentes en afluentes y efluentes de aguas residuales fue mediante un estudio de campo de cuatro EDAR en la región de Canterbury. Los microplásticos se extrajeron de las aguas residuales mediante tamizado húmedo, digestión química y filtración al vacío. Se identificaron visualmente los posibles microplásticos y se clasificó su tipo de polímero mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Como resultado se detectaron microplásticos en el afluente y efluente, se muestra que fueron más abundantes en el afluente (67%) que en el efluente (33%). Concluyeron que los microplásticos están presentes en las EDAR y son una fuente importante de microplásticos a través de los efluentes vertidos a los entornos costeros de Canterbury. (Bollain & Vicente, 2020), “Presencia de microplásticos en aguas y su potencial impacto en la salud pública”. Tiene como objetivo identificar la presencia de microplásticos en las aguas y cómo influye en la salud pública. La metodología empleada para llevar a cabo el análisis se fundamentó en la de pretratamiento con y sin digestión, filtración mediante filtros especiales de celulosa o policarbonato y análisis instrumental mediante F-TIR y micro- espectroscopia Raman. Como resultados se precisa que la evaluación de microplásticos 11 presentó dificultades recurrentes en todos los estudios analíticos, siendo el tiempo de análisis un factor crítico necesarios para analizar cada partícula en una superficie pequeña. Finalmente concluye que, la abundante producción de residuos que incluyen diversos tipos de polímeros, junto con la ineficacia del sistema de reciclaje, respalda la presencia generalizada de microplásticos a nivel global. Dada la ausencia de respaldo científico, es imperativo ahondar en la investigación de los posibles impactos y la presencia de este elemento en la cadena alimentaria y en el agua destinada al consumo. Hasta que no se cuente con esta evidencia y se disponga de métodos de control efectivos, será complicado considerarlo como un parámetro a supervisar en las aguas destinadas al consumo humano. Antecedentes Nacionales Hasta la fecha, en el país no se han registrado precedentes acerca de la detección de microplásticos en plantas de tratamiento de aguas residuales. No obstante, se han identificado investigaciones vinculadas a este tema. (Manrrique, 2019), realizó la investigación denominada “Microplásticos en sedimentos fluviales de la cuenca baja y desembocadura del río Jequetepeque, Perú”. Tiene como objetivo diseñar una estrategia de monitoreo de microplásticos en sedimentos fluviales, implementar una metodología de extracción de microplásticos, caracterizar los microplásticos aislados y analizar la distribución espacial de estos contaminantes, tomando como unidad de estudio la cuenca baja hasta la desembocadura del río Jequetepeque. La metodología utilizada en la investigación fue mediante identificación de microplásticos por espectroscopia Raman y clasificados en función a su forma, color y tipo de polímero. La investigación concluyó en la identificación de 18 ítems, entre fragmentos y películas, compuestos generalmente por polietileno y polipropileno. Contribuyen con un modelo que puede ser replicado en otros estudios para la extracción de microplásticos en cuencas. 12 (Fuentes M. D., 2021), realizó el estudio denominado “Determinación de la presencia de microplásticos (MPs) en el agua residual de la planta de tratamiento de aguas residuales Media Luna, provincia de Ilo - 2020”. Su investigación tiene como objetivo determinar la presencia de microplásticos en las aguas residuales de la PTAR- Media Luna, para posteriormente caracterizar e identificar la composición polimérica de los microplásticos mediante el equipo microscopía de infrarrojos por transformada de Fourier (FR-IR), en cuanto a sus resultados, predominaron los minimicroplásticos según el tamaño, siendo el polietileno, poliamida-nylon y polipropileno los polímeros con mayor frecuencia, en cuanto a la forma se halló minifragmentos y microfibras en mayores cantidades. A la vez muestra una disminución de la presencia de microplásticos desde el punto de ingreso al punto de salida del agua residual en la PTAR Media Luna. Esta investigación arrojó información sobre la detección de microplásticos en los afluentes y efluentes de la PTAR-ML. (Huanaco, 2019), en su investigación titulada “Diagnóstico de la presencia de microplásticos en sedimentos laterales en la cuenca baja del río Rímac”. Tiene por objetivo determinar la presencia de microplásticos en los sedimentos laterales en la cuenca baja del río Rímac, efectuando una metodología para el análisis e identificación de microplásticos, así mismo, realiza entrevistas a la población asentada a los alrededores de las zonas de muestreo para conocer las actividades que realizan. En cuanto a resultados, identificó 538,9 MPs/m2 en noviembre de 2017, y 16 566,7 MPs/m2 en agosto de 2018. Los microplásticos hallados pertenecen a poliestireno, polipropileno y polietileno tereftalato. La forma predominante de microplásticos es fragmento, filamento y película. Por otro lado, 90,4% de los encuestados tienen un escaso conocimiento acerca de los microplásticos, lo que resalta la urgencia de establecer un programa de concientización y educación ambiental sobre esta fuente de contaminación. La investigación concluye identificando las fuentes reconocidas de 13 microplásticos, así como los efluentes industriales y residenciales que desempeñan un papel fundamental. (Rios, 2017), en su investigación denominada “Caracterización de los microplásticos e identificación de su origen, en el balneario Costa Azul, Ventanilla – Callao 2017”. El cual tiene por objetivo identificar y caracterizar el origen de los microplásticos en el balneario “Costa Azul”, la metodología utilizada fue la designación de 9 puntos de muestreo de forma horizontal hacia la orilla, luego de obtener las muestras de microplásticos se emplearon tamices de tres diferentes medidas. Para la identificación de los polímeros existentes se empleó el equipo espectrómetro infrarrojo con transformada de Fourier (FT-IR). Concluye que los tipos de microplásticos encontrados en el balneario “Costa Azul” fueron el polietileno de alta densidad y polipropileno, en cuanto a los colores predominaron el azul, verde, amarillo y negro. Los posibles orígenes de microplásticos son el río Chillón ya que a sus alrededores existen establecimientos dedicados al reciclaje y los bañistas que concurren a la playa. Bases Teóricas Aguas Residuales Las propiedades físicas del agua residual abarcan factores como la cantidad total de sólidos, que engloba tanto la materia en suspensión como la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta. Además, se consideran el olor, la temperatura y la turbidez como otras características. (Galves Martinez, 2005). 14 Sólidos Totales Suspendidos (SST) en Aguas Los sólidos suspendidos totales (TSS) son un parámetro de calidad del agua la cual se puede definir como la cantidad de sustancias en suspensión en un volumen específico de agua que pueden ser retenidas por un filtro. (Galves Martinez, 2005) Temperatura La temperatura surge como resultado de la energía interna de un cuerpo que tiene como característica la termodinámica, o la capacidad de generar energía cinética, es decir, el movimiento de todas las partículas que constituyen ese cuerpo en particular. (Domingo, 2015) pH Medida del nivel de acidez o alcalinidad de una sustancia o una solución, la cual es medida en un rango de 0 a 14. En esta escala, un valor pH de 7 es neutro, lo que significa que la sustancia o solución no es ácida ni alcalina. (Perez, 2016) Plásticos Son materiales sintéticos obtenidos por la polimerización derivados del petróleo. Son considerados materiales orgánicos como la madera, el papel o la lana. Los plásticos, habitualmente son polímeros moldeados por presión y calor. Una vez que llegan a la fase que comúnmente conocemos como estado plástico, muestran una notable resistencia a la degradación, además de ser livianos. La falta de facilidad para reciclarlos y su lenta degradación llevan a la acumulación de estos materiales en el medio ambiente, lo que se ha identificado como un creciente desafío ambiental. Los productos etiquetados como “biodegradables” no parecen reducir de manera sustancial la cantidad de plástico que ingresa a los cuerpos de agua, tampoco minimizan el impacto físico o químico en los ecosistemas acuáticos y terrestres, donde también se ha 15 confirmado su existencia. Pese a su gran estabilidad física, los plásticos con el tiempo se pueden ver sometidos a erosión física y química, degradándose en fragmentos más pequeños. A pesar de su notable resistencia física, los plásticos con el paso del tiempo pueden experimentar erosión tanto física como química, descomponiéndose en fragmentos de menor tamaño como son los microplásticos y nanoplásticos (Bollain & Vicente, 2020). • Macroplásticos: partículas con tamaños superiores a 5mm. • Microplásticos: partículas con tamaños entre 1μm y 5mm. • Nanoplásticos: partículas con tamaños inferiores a 1μm. Figura 1 Escala de tamaños de partículas microplásticos. Nota: Adaptado de Clasificación de los microplásticos según el Subgrupo Técnico en Residuos Marinos de la MSFD, Van Cauwenberghe, 2015. a. Clasificación de Plásticos por su Composición. a.1. Plásticos Estándar. Se refieren a productos que se producen y utilizan en grandes cantidades debido a su costo asequible. Algunos de estos plásticos son el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el poliestireno (PS), el policloruro de vinilo (PVC) o el copolímero acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). a.2. Plásticos Técnicos. Son aquellos que tienen propiedades estructurales, de transparencia, autolubricación, resistencia a temperatura, entre otros. Algunos de estos plásticos son la poliamida (PA), el 16 poliacetal (POM), el policarbonato (PC), el politereftalato de etileno (PET), el poliéter de fenileno (PPE) y el politereftalato de butileno (PBT). a.3. Plásticos Especiales. Poseen una característica particular de manera excepcional, por ejemplo, el polimetacrilato de metilo (PMMA), con una alta claridad y resistencia a la luz, o el politetrafluoroetileno (teflón), que tiene resistencia a la temperatura y a los productos químicos. a.4. Plásticos de Altas Prestaciones. Principalmente son termoplásticos que exhiben una alta resistencia al calor, es decir, poseen resistencia mecánica a temperaturas elevadas, específicamente superiores a 150°C. La poliimida (PI), la polisulfona (PSU), la polietersulfona (PES), la poliarilsulfona (PAS), el polisulfuro de fenileno (PPS) y los liquid crystal polymers (LCP) son plásticos de altas prestaciones. La composición polimérica de plásticos está definida a partir de su estructura química, pero se relaciona directamente con la aplicación de este material en varios insumos. (Aimplas, 2019). b. Polímeros. Los polímeros son macromoléculas comúnmente de naturaleza orgánica formadas por la unión de moléculas más pequeñas conocidas como monómeros a través de enlaces químicos covalentes. Estas macromoléculas se caracterizan por su estructura molecular alargada, unidas unas a otras mediante diversas fuerzas. (Alvarez., 2021) Los polímeros más comunes y de mayor uso son: 17 b.1. Polipropileno (PP). Se caracteriza por su capacidad para soportar el calor y su impermeabilidad a la humedad, la grasa y sustancias químicas. Estas cualidades lo hacen apropiado para la elaboración de envases de mantequilla y yogur, así como para sorbetes y tapas de botellas. Es seguro para su reutilización y susceptible de ser reciclado. b.2. Tereftalato de Polietileno (PET). Se refiere al tipo de plástico ampliamente utilizado en la fabricación de envases, como botellas para bebidas gaseosas, agua, aceite, y similares. Este material presenta la ventaja de ser susceptible de reciclaje, lo que permite obtener fibras para rellenar almohadas o fabricar alfombras. Por lo tanto, se aconseja depositarlo en contenedores adecuados. Además, si se encuentra en condiciones de limpieza adecuadas, es posible reutilizarlo b.3. Poliestireno (PS). Es ampliamente utilizado en cafeterías y restaurantes de comida rápida, específicamente en envases de hamburguesas, vasos desechables para bebidas calientes, utensilios de plástico y recipientes de helado. Es importante tener en cuenta que este material tiene un alto potencial de contaminación y, por lo tanto, no se debe reutilizar para contener otros alimentos. No obstante, es apto para el reciclaje y se puede emplear en la fabricación de viguetas de plástico o macetas. b.4. Policloruro de Vinilo (PVC). Debido a sus propiedades, este material resulta ideal para la producción de envases de shampoo, detergentes, juguetes, tuberías, mangueras e incluso envoltorios de alimentos. A diferencia de los materiales previamente mencionados, no es adecuado para el reciclaje y no se recomienda su reutilización. 18 b.5. Polietileno de Alta Densidad (HDPE). Se caracteriza por su mayor espesor y firmeza, lo que le proporciona una mayor resistencia al calor y al frío. Se utiliza en la fabricación de envases de productos lácteos, garrafas, detergentes y bolsas de plástico. Este tipo de plástico es reciclable y es apto para ser reutilizado si se encuentra en un estado higiénico adecuado. b.6. Polietileno de Baja Densidad (LDPE). Es reconocido por su alto nivel de seguridad, lo que justifica su uso en envases como botellas de agua, bolsas de compras, plástico para envolver y guantes. Este material es apto para ser reciclado, particularmente en forma de bolsas. Figura 2 Estructura de polímeros por tipo de microplásticos. Nota: Adaptado de Tecnología de los Platicos, Mariano 2012. 19 Microplásticos en el Agua Son partículas plásticas que varían en tamaño desde menos de 5 mm hasta dimensiones diminutas que resultan imperceptibles. Estos surgen como resultado del deterioro de los desechos plásticos. A pesar de que no existe una definición estandarizada del término "microplásticos", en las Actas del taller internacional de investigación sobre la presencia de microplásticos, efectos y destinos de los desechos marinos en el 2008 la cual fue instaurada por (NOAA, 2015) (National Oceanic and Atmospheric Administration) de Estados Unidos. Los asistentes llegaron a un consenso en cuanto a utilizar 5 mm como límite máximo para definir los microplásticos. Por otro lado, dentro del campo de los nanomateriales, se definen como nanoplásticos aquellos que tienen un tamaño inferior a 100 μm. (Bollain & Vicente, 2020). a. Tipos de Microplásticos. Las posibles fuentes de origen en cuanto al tipo de microplásticos son: a.1. Primarios. Fragmentos de plástico fabricados directamente en forma de partículas pequeñas con un tamaño menor a 5 mm de diámetro aproximadamente, estas diminutas partículas de plástico son el resultado de la manufactura de productos industriales, de cuidado personal y de limpieza, como materia prima para la producción de plásticos. a.2. Secundarios. Se producen como resultado de la degradación física o química de plásticos mayor tamaño que se introducen en el entorno debido a una inadecuada administración de los residuos. (Bollain & Vicente, 2020) 20 b. Caracterización de Microplásticos por su Tamaño. El procedimiento de tamizado se emplea para categorizar los microplásticos en función de su tamaño y el material filtrante, siendo una de las técnicas más comunes para separar los plásticos en muestras de agua y se debe a su fácil manejo, alta eficiencia y factores de enriquecimiento deseables. Hay variedad de filtros de membrana hechos de distintos materiales y disponibles en una gama de tamaños de poros (desde varios μm hasta decenas de nm) permitiendo su fraccionamiento. Una de las ventajas clave es que los microplásticos conservan su forma y tamaño, esto facilita su identificación y medición más precisa. Para esta clasificación se consideró el rango de tamaños de microplásticos definidos por el sistema estandarizado de clasificación por tamaño y color (Standerdised Size and Colour Sorting System – SCS). Esta guía posibilita la determinación de los colores de plástico más comunes en la superficie del océano, lo cual guarda relación con el tamaño de los plásticos y su proximidad. 21 Figura 3 Clasificación de microplásticos por forma, tamaño y color. Nota: Adaptado de Clasificación de MPs según el Sistema Estandarizado de clasificación por tamaño y color (SCS), Carwford y Quinn, 2017. c. Caracterización de Microplásticos por su Forma. Los microplásticos adoptan diversas formas en el entorno, los cuales se clasifican en; esferas, espuma, fibras, fragmentos, y películas. La morfología de estos elementos se origina a partir del proceso de degradación de plásticos más grandes, los cuales han experimentado condiciones de desgaste durante su exposición. (Rodriguez, 2020). 22 d. Origen de la Presencia de Microplásticos en Plantas de Tratamiento. Las plantas de tratamiento recolectan el agua residual de una comunidad completa, reconociendo que, la única fuente de microplásticos en el agua es la actividad humana, por lo tanto, para abordar el origen de los microplásticos en una PTAR necesitaríamos hablar acerca de cómo se distribuyen en el agua, así como de la descomposición de objetos plásticos de mayor tamaño que contaminan el lecho del río. En resumen, surgen como resultado de determinados factores físicos, químicos y biológicos, desintegrándose progresivamente en fragmentos de menor tamaño hasta convertirse en microplásticos. e. Impacto de Microplásticos en la Salud. Las investigaciones recientes indican que existe evidencia respecto a la ingesta de microplásticos, así como del impacto físico directo en la fauna acuática y la toxicidad por incorporación de compuestos químicos (plastificantes, aditivos, metales pesados, entre otros.) a la cadena trófica. (Flores et al., 2021). f. Impacto de Microplásticos en la Agricultura. Los microplásticos en la agricultura representan un problema ya que pueden alterar la estructura física del suelo y reducir su capacidad para retener agua. Los microplásticos tienen la capacidad de acumularse en el suelo y causar daño a organismos beneficiosos como las lombrices de tierra y los hongos micorrícicos, los cuales desempeñan un papel fundamental en la salud del suelo y el desarrollo de las plantas. Además, se ha observado que no solo hay pruebas de los efectos físicos y químicos directos, sino que también se ha documentado que los plásticos pueden servir como transporte para especies invasoras o incluso absorber otros contaminantes en su superficie 23 como los bifenilos policlorados (BPCs), los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) o el diclorodifeniltricloroetano (DDT). (Roldan., 2022). Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR) La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) es una técnica utilizada tanto en el ámbito industrial como en los laboratorios académicos, con el propósito de analizar la estructura de moléculas a nivel individual y la composición de mezclas moleculares. La espectroscopia FT-IR usa energía del infrarrojo para analizar una muestra. La luz infrarroja es absorbida a frecuencias particulares que están vinculadas directamente con las energías de enlace vibratorio entre átomos en la molécula. Cuando la energía de vibración de enlace y la longitud de onda media de la luz infrarroja son comparables, el enlace puede absorber esa energía. Los microscopios electrónicos proporcionan la morfología y el tamaño de las partículas, sin embargo, no son especialmente eficaces para partículas con un tamaño inferior a 1 μm, es decir, las nanopartículas. Además, la evaluación basada únicamente en la observación visual puede llevar a una subestimación o sobreestimación de la presencia de microplásticos, lo que no refleja con precisión la verdadera situación en cuanto a estos contaminantes. Estos métodos proporcionan una alta calidad de resolución, pero presentan el inconveniente en cuanto a las mediciones ya que son un proceso extenso y meticuloso, que solo es aplicable a partículas o áreas específicas de la muestra, no permitiendo un análisis completo y representativo. Esto implica que, la mayoría de los tipos de microscopía requieren un procesamiento y caracterización apropiados de las muestras a fin de asegurar que sean representativas. (Aglada, 2020). 24 Caracterización de Microplásticos por Espectroscopia. Permite la rápida y precisa identificación de los tipos de polímeros en base a su espectro IR comparando con espectros de plásticos conocidos, identificados a través de la absorción de transiciones vibratorias después de la exposición a la luz infrarroja. Además, puede evaluar el proceso de degradación de las partículas mediante observación de la oxidación sobre su superficie. En el modo de transmisión, tiene la capacidad de analizar tanto microplásticos como nanoplásticos, ya que puede detectar partículas con tamaños tan pequeños como 10 nm. (Velandia, 2017). El método para contar las partículas de microplásticos presentes en el ambiente y detectadas a través del microscopio se basa en el sistema de clasificación por tamaño y color estandarizado (SCS). Este procedimiento implica cuantificar el microplástico por unidad y posteriormente asignarles un código de identificación, que se crea en base a su información detallada (tamaño y aspecto que pueden presentar). (Crawford & Quinn, 2017). Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Realiza la limpieza de las aguas utilizadas para que pueda ser devuelto de forma segura a nuestro medio ambiente. Es un sistema de depuración que involucra múltiples fases de filtración de aguas residuales domésticas y municipales, el objetivo es reintroducirlas en el entorno para su reutilización, minimizando al máximo el impacto de condiciones naturales del cuerpo receptor de estas aguas. Su actividad principal es eliminar los sólidos, desde plásticos, trapos y vísceras hasta arena y partículas más pequeñas que se encuentran en las aguas residuales. (ONU, 2020). a. PTAR San Jerónimo Cusco. Definimos el tratamiento de aguas residuales como un proceso depurativo que abarca diversas etapas de filtración de las aguas residuales domésticas y municipales. El objetivo 25 fundamental es reintegrar estas aguas al medio ambiente tras su uso por la población, previamente mezcladas con diversos desechos, ya sean orgánicos, como los provenientes de instalaciones sanitarias, o químicos, derivados de actividades industriales. La filtración se lleva a cabo con el propósito de reutilización y aprovechamiento de estas aguas que impacten de manera mínima las condiciones naturales de los cuerpos receptores, que incluyen ríos, lagunas y mares, así como su aplicación en la agricultura. Este sistema emplea diferentes tratamientos y procesos para la depuración y eliminación de residuos, los cuales abarcan procesos físicos, químicos y biológicos. El proceso de tratamiento del agua consta de tres etapas principales: • Tratamiento primario: es la separación y asentamiento de sólidos por filtración con rejillas. • Tratamiento secundario: se refiere al proceso biológico de convertir la materia orgánica disuelta presente en el agua residual en materia sólida que pueda suspenderse. • Tratamiento terciario: son tratamientos de microfiltración o desinfección, la cual trata un caudal promedio de 446 L/s. b. Tratamiento de Microplásticos en Aguas Residuales. Los microplásticos que se originan en actividades industriales y urbanas ingresan a las plantas de tratamiento a través del sistema de alcantarillado. A pesar de que estas instalaciones no fueron específicamente diseñadas para la eliminación de microplásticos se pueden puede lograr disminuir un porcentaje mínimo, siendo insuficiente debido al gran número de MPs que se emiten al medio ambiente cada día. (Fuentes M. D., 2021). 26 Hipótesis Hipótesis General La descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales - San Jerónimo cusco presenta microplásticos. Variables e Indicadores Identificación de Variables a. Variable de Interés: Descarga de efluente. b. Variable de Caracterización: Presencia de microplásticos. 27 Operacionalización de Variables Tabla 1 Operacionalización de variables. TEMA: " EVALUACIÓN DE LA DESCARGA DEL EFLUENTE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES - SAN JERÓNIMO PARA IDENTIFICAR LA PRESENCIA DE MICROPLASTICOS, CUSCO 2023." VARIABLES DEFINICION CONCEPTUAL DEFINICION OPERACIONAL DIMENSIONES INDICADORES UNIDAD INTRUMENTO Se definirá como el volumen Volumen L VARIABLE DE Será una variable dinámica que dependerá de requerido para la obtención de Temperatura ºC INTERÉS: diferentes factores tales como volumen y muestras, con el fin de realizar el Cantidad de agua SST mg/L Multiparámetro Descarga del Efluente de calidad. Es el fluido depositado en un cuerpo análisis físico-químico para la la PTAR receptor que en este caso es el rio Huatanay. identificación de la presencia de turbidez NTU microplásticos (MPs). pH 1-7 Mediante la microscopía se Cantidad de partículas determinará la cantidad de Cantidad de MPs por 1 Microscopio/ Identificación identificadas por volumen Und/L microplásticos (MPs) encontrados litro de volumen de agua Estereoscopio de agua. en el efluente de la PTAR. Los microplásticos pueden Forma: ser definidos como - Esfera gránulos de plástico, fibras - Fragmento o fragmentos derivados de - Fibra la descomposición de - Película macroplásticos que - Espuma generalmente son Se definirá como la clasificación a Color: Cantidad de microscópicos, los cuales Caracterización partir de su morfología mediante la - Amarillo Microscopio VARIABLE DE microplásticos - Rojo /Estereoscopio contaminan el medio espectrometría Und/L CARACTERIZACIÓN: ambiente y por lo tanto las - Verde Presencia de fuentes de agua - Azul Microplásticos - Negro Tamaño: - Microplásticos (< 5) Tipo de polímero -PET Se definirá como la composición -PE polimérica del microplástico Composición -PA mediante la espectroscopia Composición polimérica % Espectrómetro Polimérica -LDPE infrarroja por transformada de -PVC Fourier -PP -PS 28 Definición de Términos de Variables a.Variable de Interés: - Descarga de efluente de la PTAR Variable dinámica que dependerá de ciertos factores tales como volumen y calidad del agua tratada que se libera de una planta de tratamiento de aguas residuales al medio ambiente, generalmente descargado a un cuerpo de agua, en esta ocasión es el río Huatanay, dicha descarga debe cumplir con los parámetros que exigen los Límites Máximos Permisibles. b. Variable de Caracterización: - Presencia de microplásticos Definido como gránulos, fibras o fragmentos de plástico de pequeñas dimensiones, generalmente menores a 5 mm de tamaño, derivados de la descomposición de macroplásticos, los cuales contaminan el medio ambiente. Esta variable se utiliza para evaluar la cantidad y distribución de microplásticos en un entorno específico, la medición implica la identificación y cuantificación de estas partículas en una muestra específica. 29 CAPITULO III: MÉTODO Alcance del Estudio Tipo de Investigación Según (Hernández Sampieri, 2010) la investigación realizada corresponde a un enfoque cuantitativo por el uso de procesos sistemáticos, lo que implica que se recopilan y analizan datos numéricos y cuantificables para responder a las preguntas de investigación. Es utilizada para las diferentes muestras extraídas de la unidad de estudio para realizar un plan de análisis de datos para la recolección de valores numéricos correspondientes a la cuantificación y caracterización de microplásticos, el cual requiere de un análisis estadístico para comprobar la hipótesis planteada. Finalmente, a través del análisis estadístico, se logró verificar la validez de la hipótesis, de este modo, se respaldaron los resultados obtenidos en la investigación. Nivel o Alcance de la Investigación Por su nivel, la investigación pertenece a un alcance descriptivo, consiste en el acopio de datos que describen los acontecimientos para luego ser organizados y tabulados, son descritos en la recolección de datos, representados mediante gráficos y tablas estadísticas para ayudar a la compresión eficiente. Se muestra el fenómeno inicial, se revelá su presencia y se concretan las características en un determinado grupo de muestra. (Hernández Sampieri, 2010). Método de Investigación El método hipotético-deductivo fue seleccionado como metodología utilizada en la presente investigación, dado que se formuló una hipótesis relacionada con el problema de investigación, que a través de un razonamiento deductivo intenta validar la hipótesis. El problema de contaminación por microplásticos implica el planteamiento de la siguiente hipótesis: La descarga del efluente de la PTAR- San Jerónimo Cusco presenta microplásticos, 30 con ello, se verifica y demuestra la veracidad de dicho enunciado mediante las diferentes pruebas experimentales. Diseño de Investigación El trabajo de investigación tiene un diseño No Experimental, ya que no hubo manipulación intencionada de variables. En su lugar, el estudio se centró principalmente en la observación de fenómenos tal como ocurrieron en su entorno natural, con el propósito de analizarlos. (Hernández Sampieri, 2010). Población Para (Lopez, 2004) la población es definida como el conjunto de características determinadas en concordancia con la formulación del problema y los objetivos de la investigación. Dicho esto, en la presente investigación, la población será representada por las aguas residuales tratadas que desemboca la PTAR y las aguas que son integradas al cuerpo receptor en el rio Huatanay. Muestra Está definida como subconjunto o parte de la población en el que se llevará a cabo la investigación (Lopez, 2004). La muestra está compuesta por 3 puntos de muestreo con 7 repeticiones en cada punto, con la finalidad de conocer las condiciones promedio y asegurar la representatividad de la muestra. Se recolectaron un total de 21 muestras. Área de Estudio Ubicación a. Ubicación Política. Región : Cusco. Provincia : Cusco. Distrito : San Jerónimo. 31 Localidad : Collana. b. Ubicación Geográfica. La zona de la Planta de tratamiento de agua residuales, se ubica en el distrito de San Jerónimo, al sur este de la ciudad de Cusco, a una distancia de 11 Km de la provincia de Cusco, a 13°33'10"S y 71°52'4"W, con una altitud de 3220 m.s.n.m. Se accede al lugar a través de una pista asfaltada la cual es destinada para vehículos de transporte público y privado. Figura 4 Mapa de ubicación PTAR San Jerónimo Cusco. Nota: Adaptado de Google Earth, 2023. Accesibilidad La Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo es accesible mediante la ruta de la prolongación Avenida la Cultura, ubicada a aproximadamente a 20 minutos de la ciudad de Cusco, siendo el punto de partida la colindante entre los Distritos de San Sebastián y San Jerónimo, la ruta se encuentra asfaltada y de libre acceso. 32 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos Técnicas a. Técnicas de Fase de Campo. Para la recolección de muestras de estudio se emplearon los métodos y procedimientos establecidos en el “PROTOCOLO NACIONAL PARA EL MONITOREO DE LA CALIDAD DE LOS RECURSOS HÍDRICOS”- RESOLUCIÓN JEFATURAL N°010-2016-ANA. b. Técnicas de Fase de Laboratorio. Se emplearon metodologías, técnicas y procedimientos, con la finalidad de determinar la presencia y caracterización de microplásticos, realizando diversas pruebas experimentales en laboratorio. El método utilizado para el análisis de microplásticos en muestras de agua recolectada se basó en el manual de Laboratory Methods for the Analysis of Microplastics in the Marine Environment, realizado por National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, 2015), quién detalla el proceso por el cual se aíslan los microplásticos. Instrumentos de Recolección de Datos Se utilizó como instrumento las fichas de registro y recolección de datos, así como, equipos y materiales, que se detalla a continuación. a. Instrumentos de Campo. Tabla 2 Equipos de protección personal (EPPs) para campo. MATERIALES UTILIZADOS ✓ Chaleco de campo ✓ Casco de seguridad ✓ Botas de jebe Equipos de protección ✓ Zapatos de seguridad personal (EPPs) ✓ Guantes quirúrgicos ✓ Mascarillas Kn-95 ✓ Gorro desechable ✓ Guardapolvo de laboratorio 33 Tabla 3 Materiales para toma de muestras en campo MATERIALES PARA TOMA DE MUESTRAS ✓ Balde de acero inoxidable de 5L ✓ Cuerda de nailon Toma de ✓ Frascos de vidrio Muestras ✓ Colador de acero inoxidable ✓ Cooler b. Instrumentos de Laboratorio. Los materiales, equipos de laboratorio, equipos de protección personal (EPPs) y reactivos químicos fueron seleccionados considerando las metodologías correspondientes. Tabla 4 Materiales de laboratorio para la etapa experimental. MATERIALES DE LABORATORIO ✓ Vasos precipitados 500 ml ✓ Probeta de vidrio de 500 ml ✓ Pera de decantación 250ml ✓ Fiola 200 ml ✓ Picnómetro de 25 ml ✓ Pipeta 1 ml, 5ml, 10ml ✓ Matraz ✓ Buchner ✓ Bagueta de agitación Laboratorio ✓ Placas Petri de vidrio ✓ Papel filtro para análisis cuantitativo sin cenizas de 125 mm ✓ Pipeta de 250 ml ✓ Magneto ✓ Soporte universal ✓ Embudo ✓ Abrazadera de resorte ✓ Espátula de metal pequeña ✓ Agua destilada 34 Tabla 5 Equipos de laboratorio para la etapa experimental. EQUIPOS DE PANEL MODELO APLICACION LABORATORIO FOTOGRAFICO Visualización ✓ Estereoscopio PREMIERE de trinocular SMZ-05 microplásticos LW Medición de ✓ Microscopio SCIENTIFIC microplásticos Determinación NICOLET 380 de grupos ✓ Espectrofotómetro FT-IR funcionales de polímeros Secado ✓ Estufa BINDER de muestras PALL DOA- ✓ Bomba al vacío Filtrado P730-BM 35 Pesado de ACCULAB- ✓ Balanza analítica reactivos y ATILON otros Digestión ✓ Agitador magnético CIMAREC oxidativa Medición de ✓ Termo balanza AND MX- 50 humedad Medición de HANNA HI ✓ Multiparámetro parámetros 9829 físico químicos Tabla 6 Reactivos químicos. MATERIALES ✓ Cloruro de Sodio NaCl al 40% ✓ Peróxido de Hidrógeno H2O2 al 30% Reactivos ✓ Ácido Sulfúrico H2SO4 concentrado Químicos ✓ Sulfato Ferroso Heptahidratado FeSO4 ✓ Reactivo Fenton 36 Validez y Confiabilidad de Instrumentos Validez Para la presente investigación, se utilizaron diversos equipos e instrumentos, cuya validez y confiabilidad fueron evaluadas por cuatro profesionales especialistas en el tema, así como, equipos debidamente calibrados en el laboratorio química de la Universidad Andina del Cusco. Confiabilidad La confiabilidad de la presente investigación se realizó bajo la constante supervisión y revisión de la asesora y co-asesora de tesis, conjuntamente con el encargado especialista de laboratorio de la Universidad Andina del Cusco en las diversas pruebas experimentales, con el cual se validó la confiabilidad de los instrumentos donde se registró los datos. Plan de Análisis de Datos Se realizó la introducción de los datos utilizando el software Excel 2019 y el software IBM SPSS 25 con el propósito de sistematizar la información y presentar mediante tablas y figuras. Para el análisis de datos se utilizó estadísticos como la media, desviación estándar, varianza, valor minimo, máximo e intervalos de confianza para describir la cantidad de microplásticos punto de muestreo, tamaño según la forma de los microplásticos por punto de muestreo y la cantidad de microplásticos por color y punto de muestreo. Para la determinación de la diferencia entre cantidad de microplásticos por punto de muestreo, se utilizó la prueba estadística del Análisis de varianza (ANOVA) el cual permitió realizar un diagnóstico y reconocimiento del problema actual. 37 Tabla 7 Plan de análisis de datos Objetivo de Hipótesis Nivel de Prueba Criterio de investigación estadística confianza estadística decisión Ho: La cantidad de microplásticos presentes en los puntos de muestreo es Cantidad de homogéneo. Si 𝑝 > 0.05 se microplásticos acepta la Ho por punto de 95% ANOVA Si 𝑝 < 0.05 se muestreo y Ha: Existe diferencia en las repetición varianzas de la cantidad de rechaza la Ho microplásticos por punto de muestreo. Forma de Estadística microplásticos descriptiva por punto de No requiere y gráfico muestreo y de líneas repetición Tamaño de Estadística microplásticos descriptiva por punto de No requiere y gráfico muestreo y de líneas repetición Color de Estadística microplásticos descriptiva por punto de No requiere y gráfico muestreo y de líneas repetición Identificación polimérica gráfico de No requiere por punto de líneas muestreo. 38 Metodología Figura 5 Diagrama de flujo de la metodología. Metodología para Obtención de Muestras a. Visita de Reconocimiento de Campo. Para la selección de puntos de muestreo se realizó una primera visita a la Planta de tratamiento de aguas residuales – San Jerónimo, previo documento de autorización emitido por la E.P.S. SEDACUSCO. S.A., el cual fue guiado mediante un recorrido al área operativa bajo supervisión del personal encargado. Donde se tuvo como fin observar las características y accesibilidad a la zona de estudio para identificar los posibles puntos de muestreo. b. Técnicas de Muestreo. Se utilizó como referencia la metodología de puntos de muestreo y procedimientos establecidos en el “PROTOCOLO NACIONAL PARA EL MONITOREO DE LA CALIDAD DE LOS RECURSOS HÍDRICOS”- RESOLUCIÓN JEFATURAL N°010-2016-ANA. Por consiguiente, se empleó el tipo de muestra puntual que implica la recolección de una muestra 39 de agua en un lugar determinado con el propósito de su análisis individual el cual representará las condiciones y características del cuerpo de agua para el lugar, tiempo y circunstancias en el instante en el que se realizó su recolección. (ANA, 2016). c. Localización y Distribución de Puntos de Muestreo. La selección de la zona y puntos de muestreo obedece a un análisis de observación, reconocimiento del entorno de la zona estudio y la verificación de accesos seguros existentes a las zonas de muestreo. El “PROTOCOLO NACIONAL PARA EL MONITOREO DE LA CALIDAD DE LOS RECURSOS HÍDRICOS”- RESOLUCIÓN JEFATURAL N°010–2016- ANA, establece designar la selección de puntos de muestreo considerando características similares del área de estudio, por consiguiente, para llevar a cabo la investigación, se determinó tres puntos de muestreo en relación al tipo de muestreo puntual. (ANA, 2016). Se estableció el primer punto de muestreo PM-1 en la descarga del efluente de la PTAR (canal parshall) dado que corresponde a la unidad de estudio, adicionalmente, se designaron dos puntos de muestreo PM-2 y PM-3 en el cuerpo receptor del rio Huatanay con la finalidad de determinar la influencia de fuentes externas de la presencia de microplásticos, al mismo tiempo estos datos proporcionan una proyección sobre la dispersión de estos contaminantes. Al considerar estos puntos de muestreo, se obtendrá una visión más completa de la presencia y distribución de microplásticos en el cuerpo de agua receptor. Durante el proceso de reconocimiento de campo, se identificaron conexiones clandestinas de desagüe, siendo la principal razón por lo que el punto de muestreo PM-3 se encuentra limitado a 50 metros antes de dichas descargas clandestinas. Se muestran las coordenadas referenciales de los puntos de muestreo. 40 Tabla 8 Puntos de muestreo. WGS 84 zona Ubicación en base al CODIGO Este Norte Altitud Río Descripción margen del (S) (W) río Descarga del 3251 efluente de la PM-1 13°33'20'' 71º51'51'' Huatanay PTAR - San Derecha m.s.n.m Jerónimo A 150 m de la descarga del 3255 PM-2 13º33'12'' 71º51'49'' Huatanay efluente de la Derecha m.s.n.m PTAR - San Jerónimo A 300 m de la descarga del 3262 PM-3 13º33'13'' 71º51'45'' Huatanay efluente de la Derecha m.s.n.m PTAR - San Jerónimo c.1. Punto de Muestreo 01 Codificado PM–1. Esta estación de muestreo se encuentra a la salida de la descarga del efluente (Canal Parshall) de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo, la cual desemboca al río Huatanay, cuenta con una altitud de 3251 m.s.n.m y coordenadas geográficas de 13°33'20''S y 71º51'51'' W. Figura 6 Mapa de ubicación PM- 1. 41 c.2. Punto de Muestreo 02 Codificado PM–2. Esta estación de muestreo se encuentra a 150 m de la descarga del efluente de la PTAR San Jerónimo, en este punto las aguas del río Huatanay y de la descarga de efluente se juntan para seguir su cauce, cuenta con una altitud de 3255 m.s.n.m y coordenadas geográficas de 13º33'12' S - 71º51'49'' W Figura 7 Mapa de ubicación PM-2 c.3. Punto de Muestreo 03 Codificado PM-3 Esta estación de muestreo se encuentra a 300 m de la descarga del efluente de la PTAR San Jerónimo, en este punto las aguas siguen su cauce para su posterior uso, cuenta con una altitud de 3262 m.s.n.m. y coordenadas geográficas de 13º33'13'' S - 71º51'45'' W. Figura 8 Mapa de ubicación PM-3 42 d. Procedimiento de Monitoreo. d.1. Recolección de Muestras de Agua. Se realizó el procedimiento de recolección de muestras de aguas según la guía de “PROTOCOLO NACIONAL PARA EL MONITOREO DE LA CALIDAD DE LOS RECURSOS HÍDRICOS”- RESOLUCIÓN JEFATURAL N°010-2016-ANA - MINAN, el cual se detalla: d.2. Extracción de la Muestra. Una vez concluida la determinación de los puntos de monitoreo, se efectúa la extracción de las muestras, para ello, los frascos de la toma de muestra deben estar previamente enjuagados como mínimo dos veces con el agua del punto de toma de muestras. Estas fueron recogidas utilizando baldes de acero inoxidable de 5 litros de capacidad sujetados por una cuerda, para posteriormente verterlos en recipientes de vidrio, es importante que los recipientes sean de este material para evitar el desprendimiento de algún tipo fragmentos plásticos. Figura 9 Recolección de muestras. d.3. Etiquetado Preservación y Transporte de Muestras. Una vez concluida la extracción de muestras se cierra herméticamente el recipiente para ser etiquetados teniendo en cuenta el punto de muestreo, hora, encargado de toma de muestras y parámetros a analizar. 43 Para la preservación de las muestras, se almacenaron en cooler de forma vertical para evitar derrames y exposiciones al sol. Las muestras deben ser transportadas inmediatamente al laboratorio para cumplir con los tiempos de almacenamiento máximo. d.4. Duplicados de Muestras en Campo. Se realizaron repeticiones de cada punto de muestreo para determinar con precisión los resultados obtenidos. Se realizaron 7 repeticiones por cada punto de muestreo, obteniendo un total de 21 pruebas experimentales. e. Descripción de Levantamiento de Campo. e.1. Recurso Humano. Para la toma de muestras se consideró un equipo técnico de campo el cual incluyó a las tesistas como líderes de equipo, con la finalidad de planificar las fases de campo, ejecución y seguimiento de la calidad de muestreo, desde el reconocimiento del área de estudio, lugares de acceso hasta la recolección de las muestras. Seguido del personal de apoyo para asistir actividades como: mediciones del área de estudio, toma de muestras, rotulados y transporte de las muestras a laboratorio. La designación de actividades permitirá una distribución homogénea de responsabilidades en campo. Procedimiento Experimental de Aislamiento de Microplásticos. El método implica la filtración de sólidos, los cuales se someten a oxidación con H2O2 en presencia de un catalizador de Fe2CO4 para digerir la materia orgánica (reactivo fenton), la mezcla resultante se somete a separación por densidad en NaCl para aislar los microplásticos mediante flotación. (NOAA, 2015). Se utilizó el estereoscopio trinocular para la identificación, cuantificación y caracterización morfológica de los microplásticos, mediante el software Cellsens Imaging 44 V3.2., se realizó la medición de los mismos y se empleó espectroscopia FT-IR para la identificación de grupos funcionales de polímeros. a.Medición de los Parámetros Físico Químicos. Se realizó la medición de los parámetros físico químicos con la finalidad de conocer el estado actual de las aguas residuales tratadas (efluente de descarga), para ello se obtuvo una muestra de 500 ml de cada punto de muestreo, la cual fue llevada para analizar al laboratorio de química de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad Andina del Cusco. Los parámetros seleccionados a evaluar fueron: pH, Temperatura, Sólidos Suspendidos Totales y Turbidez, dichos parámetros no intervienen ni alteran la presencia de microplásticos. Figura 10 Evaluación de parámetros físico químicos. b. Filtrado Mediante Bomba al Vacío. Se vierte la muestra de 5 litros de volumen de agua en una probeta de 500 ml para tener un volumen exacto, para posteriormente ser filtrado en la bomba al vacío, se añade otros 500 ml sucesivamente hasta quedarnos con una muestra de sedimento. 45 Figura 11 Proceso de filtrado de muestras. c. Secado de Muestras con Sedimento. El sedimento obtenido luego del filtrado pasa a ser secado en placas Petri por 24 horas dentro de la estufa, la cual no debe exceder los 50 ºC, transcurrido este tiempo, se deja enfriar a temperatura ambiente en un desecador. Para constatar que la muestra esté completamente seca se utilizó el equipo termobalanza, el cual sirve para medir la humedad de la muestra de forma precisa. Figura 12 Muestras obtenidas después del Proceso de Filtrado. 46 d. Preparación de Soluciones Químicas. d.1. Preparación de NaCl al 40%. Para preparar una solución saturada de Cloruro de Sodio (NaCl), se combina 40 gramos de NaCl con 100 ml de agua destilada. Inicialmente se introduce el cloruro de sodio y seguido de agua destilada en un vaso precipitado limpio y seco. La solución se diluye mediante el uso de un agitador magnético por 30 minutos o hasta que se observe que las partículas de NaCl se han disuelto por completo. Finalmente, la solución se guarda en un frasco de vidrio hasta que sea necesaria su utilización. (Este volumen de solución es para 1 muestra.) - Se calcula el 40% de 100 → 0,4 x 100 = 40 gr. 40 = 0,4 gr. 100 Figura 13 Preparación de NaCl al 40% de concentración. d.2. Reacción Fenton. La preparación de la reacción Fenton se realiza mediante la combinación de 7 gramos de Sulfato Ferroso Heptahidratado (FeSO4) con agua destilada en un matraz aforado de 50ml. Luego, se introduce con precaución 0.5ml de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4), 47 asegurándose de evitar el orden inverso para prevenir reacciones inesperadas. La solución diluida se transfiere a una fiola de 200 ml para ser utilizada más adelante. Figura 14 Preparación de reactivo fenton. e. Digestión Oxidativa. Se inicia con la muestra orgánica dentro de un matraz de 250 ml, a continuación, se añade 1ml de reactivo Fenton con el propósito de agilizar el proceso de oxidación, posteriormente se le agrega 10 ml de peróxido de hidrógeno (H2O2) al 30%, para ser homogeneizada con el agitador magnético. La adición de peróxido es de 10 ml y se realiza cada un minuto hasta que se pueda notar que no existe materia orgánica presente, lo cual se puede constatar cuando la muestra ya no produce burbujas. Finalmente filtra muestra para posteriormente realizar la separación por densidad (NOAA, 2015). 48 Figura 15 Proceso de digestión oxidativa. f. Separación por Densidad. La muestra seca se recoge e introduce en un vaso precipitado de 500 ml. a continuación, se añaden 100 ml de una solución saturada de cloruro de sodio con densidad 1,2 g/cm3 y se mezcla manualmente utilizando una bagueta. Después, esta mezcla se transfiere a una pera de decantación y se espera durante un periodo 30 a 60 minutos hasta que se pueda notar la elevación de partículas en la superficie finalmente se deja caer la materia inorgánica que se encuentra en el fondo de la pera para quedarnos con la materia orgánica. Para culminar el restante se transfiere a una placa petri para mantener la muestra final de microplásticos (NOAA, 2015). 49 Figura 16 Proceso de separación por densidad. g. Identificación y Cuantificación de Microplásticos. Se realizó la identificación mediante el equipo Estereoscopio trinocular modelo Premiere smz-05, con un lente de medida 10X/20, colocando las muestras en el Estereoscopio. Para la cuantificación se obtuvo la medida del diámetro de una placa Petri el cual fue de 9 mm para posteriormente dividirlo en 4 campos con la ayuda de un papel milimetrado en la base, con el fin de facilitar la correcta división de los campos y el correcto conteo de la muestra, se realizó la visualización mediante el equipo Estereoscopio trinocular modelo Premiere smz-05, con un lente de medida 10X/20. Caracterización Morfológica a. Determinación Basada en Forma. Se hizo uso de la guía “Sistema estandarizado de clasificación por forma tamaño y color” (SCS por sus siglas en inglés) el cual consiste en cuantificar la partícula por unidad, esta clasificación está basada únicamente en plásticos menores a 5mm, al igual que en la clasificación por tamaño, según su morfología se clasificó los microplásticos por esfera, 50 fragmento, fibra, película y espuma. La identificación se realizó mediante el equipo Estereoscopio trinocular modelo Premiere smz-05, con un lente de medida 10X/20. b. Determinación Basada en Tamaño. Se hizo uso de clasificación de microplásticos de la Directiva Marco de la Estrategia Marina (MSFD por sus siglas en inglés) de la unión europea, la cual especifica el rango de tamaño para microplásticos de 1µm – 5 mm. La medición se realizó haciendo uso del software CellSens Imaging V3.2 de libre disponibilidad, con el objetivo 10X del MICROSCOPIO LW SCIENTIFIC, para el cual se consideró tamaños mínimos y máximos para obtener una medida media. c. Determinación Basada en Color. Se usaron los códigos de color determinados por el Sistema estandarizado de clasificación por forma tamaño y color (SCS) el cual consiste en cuantificar la partícula por unidad, haciendo uso del equipo Estereoscopio trinocular modelo Premiere smz-05, con un lente de medida 10X/20, para identificar cada color, los cuales mostraron colores definidos. Identificación de Composición Polimérica. En este punto las muestras son analizadas en el equipo de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR). Se contrató el servicio de FT-IR en un laboratorio externo en la Universidad San Antonio Abad del Cusco con la finalidad de determinar la identidad polimérica, mediante espectros IR, el cual permitió identificar los grupos funcionales de la estructura molecular de los microplásticos, obteniendo espectros infrarrojos de los diferentes polímeros en modo absorbancia por número de ondas. Para la evaluación de los espectros IR, las muestras fueron previamente aisladas mediante los procesos químicos de separación por densidad, digestión oxidativa haciendo uso del reactivo Fenton y Peróxido de Hidrógeno (H2O2) al 30% de concentración, para posteriormente hacer uso del equipo FT-IR, se presiona la muestra contra un cristal transparente (diamante). La luz infrarroja pasa a través del cristal 51 hacia la muestra, donde la energía es adsorbida por la muestra y la luz se refleja de nuevo en el cristal para generar un espectro. Figura 17 Lectura de la espectroscopia FT-IR. 52 CAPITULO IV: RESULTADOS DE LA INVESTIGACION Evaluación de Parámetros Físico Químicos Para la evaluación de los parámetros físico químicos se ha realizado la prueba ex situ, los resultados obtenidos muestran un agua turbia y de pH neutro. Tabla 9 Resultados de parámetros físico químicos de los puntos de muestreo. Equipo utilizado: Multiparám etro HANNA HI 9829 Volumen de la muestra: 500 ml Parám etros Puntos de muestreo PM-1 PM-2 PM-3 pH 7.08 7.49 7.10 SST 719 925 1081 Turbidez 82.10 90.94 95.54 T° 17.15 17.26 17.94 Nota: Resultados en base a informe del laboratorio de Ingeniería Ambiental - UAC. a. pH. Tabla 10 Resultados de pH por punto de muestreo. En cuanto el pH del PM – 1, no excede el Límite Máximo Permisible establecido para los efluentes de una PTAR, el cual indica que debe tener un rango de 6.5 – 8.5. Con respecto a PM – 2 y PM – 3 se tiene que; ambos mantienen sus rangos de pH dentro de lo establecido por los Estándares de Calidad Ambiental para agua – categoría 3. 53 b. Sólidos Suspendidos Totales. Tabla 11 Resultados de SST por punto de muestreo. Con respecto a los TSS evaluados el PM–1, se muestra una cantidad mayor en relación a los Límites Máximo Permisibles establecido para efluentes en una PTAR el cual indica que debe ser 150 mg/L, en cuanto al PM–2 y PM–3 los Estándares de Calidad para Agua – categoría 3 no consideran los SST como parámetro a evaluar. c. Turbidez. Tabla 12 Resultados de Turbidez por punto de muestreo. 54 Para la turbidez se tiene que; existe un aumento en el los PM–2 y PM–3 en relación al PM – 1, se conoce que los Límites Máximos Permisibles para efluentes de una PTAR y los Estándares de Calidad para Agua – categoría 3 no considera la turbidez como un parámetro a evaluar. d. Temperatura. Tabla 13 Resultados de temperatura T° por puntos de muestreo. Con respecto a los TSS evaluados el PM – 1, se muestra una cantidad mayor en relación a los Límites Máximo Permisibles establecido para efluentes en una PTAR el cual indica que debe ser 150 mg/L, en cuanto al PM – 2 y PM – 3 los Estándares de Calidad para Agua – categoría 3 no consideran los SST como parámetro a evaluar. 55 Resultados Respecto a al Objetivos General Tabla 14 Resumen del objetivo general. Hipótesis Nivel de Estadístico Objetivo Hipótesis nula p Conclusión alterna confianza de prueba Los datos Los datos no Prueba de PM-1: 0.671 presentan una presentan una normalidad 95% PM-2: 0.502 Se acepta H0 distribución distribución de Shapiro normal PM-3: 0.469 normal – Wilk Existe diferencia en Las varianzas de la cantidad de las varianzas microplásticos de la cantidad Estadístico 95% 0.357 Se acepta H0 Determinar la por punto de de de Levene cantidad de muestreo son microplásticos microplásticos homogéneas por punto de muestreo Ho: La cantidad Ha: Existe de diferencia en microplásticos la cantidad de presentes en los microplásticos 95% ANOVA 0.000 Se rechaza H0 puntos de muestreo es presentes en homogéneo. los puntos de muestreo. Forma de Estadística microplásticos por descriptiva No requiere No requiere 95% punto de muestreo y y gráfico de repetición líneas Tamaño de Estadística microplásticos por descriptiva No requiere No requiere 95% punto de muestreo y y gráfico de repetición líneas Color de Estadística microplásticos por descriptiva No requiere No requiere 95% punto de muestreo y y gráfico de repetición líneas Identificación Gráfico de polimérica por No requiere No requiere líneas punto de muestreo. Evaluar la descarga La descarga del efluente de la La descarga del del efluente de planta de efluente de la la Planta de tratamiento de Planta de tratamiento de PM-1: 0.000 aguas residuales tratamiento de Prueba T aguas residuales aguas 95% PM-2: 0.000 Se rechaza H0 San Jerónimo para de Student - San Jerónimo residuales - PM-3: 0.000 identificar la cusco no San Jerónimo presencia de presenta cusco presenta Microplásticos, microplásticos microplásticos Cusco - 2023 De acuerdo a la tabla, se observa el resumen estadístico del objetivo general, el cual explica la hipótesis nula, hipótesis alterna, nivel de confianza, estadístico de prueba, valor de p y la conclusión por cada objetivo específico. 56 Para evaluar la descarga del efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo e identificar la presencia de Microplásticos, se considera la prueba estadística t – Student en cada punto de muestreo. Formulación de hipótesis Hipótesis nula (𝜇 = 0): La descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales - San Jerónimo Cusco no presenta microplásticos. Hipótesis alterna (𝜇 > 0): La descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales - San Jerónimo Cusco presenta microplásticos. Regla de decisión - Si 𝑝 > 0.05 se acepta la hipótesis nula. - Si 𝑝 < 0.05 se rechaza la hipótesis nula. Tabla 15 Prueba T para la presencia de microplásticos. Desviación Muestra N Media Valor T Valor p estándar PM-1 7 218.14 21.82 26.45 0.000 PM-2 7 298.29 22.49 35.09 0.000 PM-3 7 370.4 29.8 32.87 0.000 Mediante la prueba t de Student y al 95% de confianza se afirma que la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales - San Jerónimo Cusco presenta microplásticos en cada punto de muestreo con 𝑝 < 0.05. Resultados Respecto a los Objetivos Específicos Determinación de la Cantidad de Microplásticos Para la determinación de la cantidad de microplásticos, se estableció tres puntos de muestreo. El primer punto corresponde a la descarga del efluente codificado como PM-1, 57 mientras que los puntos PM-2 y PM-3 se encuentran situados en el cuerpo receptor. Se realizó la toma de muestras por 7 días consecutivos. Las muestras fueron llevadas a laboratorio para la determinación de la cantidad de microplásticos y se realizó el conteo visual mediante el equipo estereoscopio, los resultados están expresados en Und/l. Tabla 16 Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). Puntos de Repeticiones Monitoreo R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 PM-1 219 247 223 225 195 184 234 PM-2 329 320 301 282 309 272 275 PM-3 352 335 386 393 336 412 379 Nota: Resultados en base a informe del Laboratorio de Química General – FIA -UAC Figura 18 Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). Respecto a los resultados obtenidos, se observa que la menor cantidad (184 Und/l) de microplásticos se presenta en R6 en el PM-1; mientras que, la mayor cantidad (412 Und/l) de microplásticos se presenta en R6 en el PM-3. 58 a. Estadísticos Descriptivos. Tabla 17 Estadísticos descriptivos para la Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). IC para la Punto de Desviación Coeficiente N Mínimo Máximo Media Varianza media muestreo Estándar de variación (95%) PM-1 7 184 247 218.1 21.8 476.1 10.0% 198.3 237.9 PM-2 7 272 329 298.3 22.5 505.9 7.5% 278.5 318.1 PM-3 7 335 412 370.4 29.8 889.0 8.0% 350.6 390.3 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 19 Intervalos de confianza para la Cantidad promedio de microplásticos por punto de muestreo. - En el PM-1, la cantidad mínima de microplásticos es de 184 Und/l, la cantidad máxima es de 247 Und/l con un coeficiente de variación del 10%. Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio de microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo es de 218.1 Und/l comprendido en el intervalo que va de 198.3 Und/l a 237.9 Und/l. 59 - En el PM-2, la cantidad mínima de microplásticos es de 272 Und/l, la cantidad máxima es de 329 Und/l con un coeficiente de variación del 7.5%. Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio de microplásticos presentes en el PM-2, es de 298.3 Und/l comprendido en el intervalo que va de 278.5 Und/l a 318.1 Und/l. - En el PM-3, la cantidad mínima de microplásticos es de 335 Und/l, la cantidad máxima es de 412 Und/l con un coeficiente de variación del 8%. Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio de microplásticos presentes en PM-3, es de 370.4 Und/l comprendido en el intervalo que va de 350.6 Und/l a 390.3 Und/l. De los resultados se observa que la cantidad de microplásticos hallados en la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo modifica su concentración al unirse con el cuerpo receptor, el cual se podría deber a concentraciones previas de microplásticos aguas arriba que son transportadas con el cauce del rio conforme la distancia en el que se considera el PM-2 y PM-3. Este aumento señala la influencia de fuentes externas en la liberación de microplásticos, indicando que la problemática no se limita únicamente a la descarga directa de la planta de tratamiento, sino que puede estar relacionada con otras fuentes en el entorno del río Huatanay. Para el análisis se consideró la prueba estadística ANOVA bajo los supuestos de normalidad y homogeneidad de los datos. b. Comprobación de Supuestos. Prueba de Normalidad Formulación de hipótesis Hipótesis nula: Los datos presentan una distribución normal. Hipótesis alterna: Los datos no presentan una distribución normal. Regla de decisión - Si 𝑝 > 0.05 se acepta la hipótesis nula. - Si 𝑝 < 0.05 se rechaza la hipótesis nula. 60 Tabla 18 Prueba de normalidad para Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l) a Punto de Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk muestreo Estadístico gl p Estadístico gl p PM - 1 0,230 7 0,200* 0,944 7 0,671 Cantidad de PM - 2 0,194 7 0,200* 0,924 7 0,502 microplásticos PM - 3 0,185 7 0,200* 0,920 7 0,469 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 20 Normalidad de la cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). Mediante la prueba de normalidad de Shapiro – Wilk (𝑛 < 50), se obtuvo 𝑝 > 0.05, en los tres puntos de muestreo, entonces se acepta la hipótesis nula, lo que indica que la distribución de los datos presenta distribución normal. c. Prueba de Homogeneidad. Formulación de hipótesis Hipótesis nula: Las varianzas de la cantidad de microplásticos por punto de muestreo son homogéneas. Hipótesis alterna: Existe diferencia en las varianzas de la cantidad de microplásticos por punto de muestreo. 61 Regla de decisión - Si 𝑝 > 0.05 se acepta la hipótesis nula. - Si 𝑝 < 0.05 se rechaza la hipótesis nula. Tabla 19 Prueba de homogeneidad para la varianza de la cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). Estadístico de gl1 gl2 p Levene Se basa en la media 1,090 2 18 0,357 Cantidad de microplásticos Se basa en la mediana 0,614 2 18 0,552 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 21 Datos individuales para la cantidad promedio de microplásticos por punto de muestreo. Mediante la prueba de Levene, se obtuvo 𝑝 = 0.357 > 0.05, entonces se acepta la hipótesis nula, es decir, las varianzas de la cantidad de microplásticos por punto de muestreo son homogéneas. 62 d. Análisis de Varianza. Formulación de hipótesis: Hipótesis nula: La cantidad de microplásticos presentes en los puntos de muestreo es homogéneo. Hipótesis alterna: Existe diferencia en la cantidad de microplásticos presentes en los puntos de muestreo. Tabla 20 Anova - Cantidad de microplásticos obtenidos por punto de muestreo (Und/l). Suma de Media gl F Sig. cuadrados cuadrática Puntos de muestreo 81242,952 2 40621,476 65,133 0,000 Error 11226,000 18 623,667 Total 92468,952 20 Nota: Resultados en base al software SPSS. Al 95% de confianza mediante la prueba estadística del ANOVA, se afirma que existe diferencia en la cantidad de microplásticos presentes en los puntos de muestreo, con 𝑝 < 0.05. e. Comparaciones múltiples. Tabla 21 Pruebas simultáneas de Tukey para diferencias de las medias. Diferencia Diferencia EE de de las IC de 95% Valor T Valor p de niveles diferencia medias PM-2 - PM-1 80.1 13.3 (46.1; 114.2) 6.00 0.000 PM-3 - PM-1 152.3 13.3 (118.2; 186.4) 11.41 0.000 PM-3 - PM-2 72.1 13.3 (38.1; 106.2) 5.40 0.000 Nota: Resultados en base al software SPSS. 63 Figura 22 Comparación de la cantidad promedio de microplásticos por punto de muestreo. Al 95% de confianza mediante la prueba estadística de comparaciones múltiples de Tukey, se afirma que existe diferencia en la cantidad de microplásticos presentes en el PM-1 con el PM-2 y PM-3; también existe diferencia en la cantidad de microplásticos presentes en el PM-2 en relación al PM-3, con 𝑝 < 0.05. Figura 23 Fotografías de visualización de la identificación de MPs hallados. Nota: Fotografías obtenidas en base a informe del Laboratorio de Química General – FIA – UAC. 64 Las imágenes nos muestran fotografías tomadas en el proceso de identificación de microplásticos, visualizados mediante el equipo del Estereoscopio trinocular, con un lente de media de 10X/20. Caracterización de Microplásticos a. Caracterización de Microplásticos Según Forma. Tabla 22 Cantidad de microplásticos según Forma (Und/l). PM Rep. Forma MPs PM Rep. Forma MPs PM Rep. Forma MPs PM - 1 R1 Fragmento 121 PM -2 R1 Fragmento 146 PM - 3 R1 Fragmento 149 PM - 1 R1 Fibra 72 PM -2 R1 Fibra 115 PM - 3 R1 Fibra 102 PM - 1 R1 Película 26 PM -2 R1 Película 66 PM - 3 R1 Película 98 PM - 1 R2 Fragmento 107 PM -2 R1 Espuma 2 PM - 3 R1 Espuma 3 PM - 1 R2 Fibra 82 PM -2 R2 Fragmento 146 PM - 3 R2 Fragmento 175 PM - 1 R2 Película 58 PM -2 R2 Fibra 59 PM - 3 R2 Fibra 36 PM - 1 R3 Fragmento 102 PM -2 R2 Película 113 PM - 3 R2 Película 124 PM - 1 R3 Fibra 86 PM -2 R2 Espuma 2 PM - 3 R3 Fragmento 124 PM - 1 R3 Película 35 PM -2 R3 Fragmento 144 PM - 3 R3 Fibra 98 PM - 1 R4 Fragmento 59 PM -2 R3 Fibra 65 PM - 3 R3 Película 159 PM - 1 R4 Fibra 94 PM -2 R3 Película 92 PM - 3 R3 Espuma 5 PM - 1 R4 Película 72 PM -2 R4 Fragmento 60 PM - 3 R4 Fragmento 142 PM - 1 R5 Fragmento 66 PM -2 R4 Fibra 109 PM - 3 R4 Fibra 128 PM - 1 R5 Fibra 92 PM -2 R4 Película 113 PM - 3 R4 Película 121 PM - 1 R5 Película 37 PM -2 R5 Fragmento 62 PM - 3 R4 Espuma 2 PM - 1 R6 Fragmento 52 PM -2 R5 Fibra 171 PM - 3 R5 Fragmento 123 PM - 1 R6 Fibra 83 PM -2 R5 Película 76 PM - 3 R5 Fibra 82 PM - 1 R6 Película 49 PM -2 R6 Fragmento 104 PM - 3 R5 Película 128 PM - 1 R7 Fragmento 79 PM -2 R6 Fibra 42 PM - 3 R5 Espuma 3 PM - 1 R7 Fibra 124 PM -2 R6 Película 125 PM - 3 R6 Fragmento 111 65 PM - 1 R7 Película 31 PM -2 R6 Espuma 1 PM - 3 R6 Fibra 96 PM -2 R7 Fragmento 134 PM - 3 R6 Película 198 PM -2 R7 Fibra 96 PM - 3 R6 Espuma 7 PM -2 R7 Película 43 PM - 3 R7 Fragmento 127 PM -2 R7 Espuma 2 PM - 3 R7 Fibra 94 PM - 3 R7 Película 152 PM - 3 R7 Espuma 6 Nota: Resultados en base a informe de Laboratorio de Química General – FIA -UAC. a.1. Caracterización de los Microplásticos según forma: PM – 1 (Und/l). Figura 24 Cantidad de microplásticos según forma: PM - 1 (Und/l). En el PM-1 se observa la presencia de microplásticos de tipo fragmento, fibra y película. Respecto a la forma de tipo fragmento la menor cantidad de microplásticos (52 Und/l) se presenta en R6 y la mayor cantidad de microplásticos (121 Und/l) se presenta en R1, en cuanto a la forma de tipo fibra la menor cantidad de microplásticos (72 Und/l) se presenta en R1 y la mayor cantidad de microplásticos (124 Und/l) se presenta en R7 y para la forma tipo película 66 la menor cantidad de microplásticos (26 Und/l) se presenta en R1 y la mayor cantidad de microplásticos (72 Und/l) se presenta en R4. Tabla 23 Estadísticos descriptivos para la Cantidad de microplásticos según forma: PM - 1 (Und/l). IC para la Desviación Coeficiente Forma N Mínimo Máximo Media Varianza media Estándar de variación (95%) Fragmento 7 52 121 83.7 26.5 703.2 31.68% 74.3 106.6 Fibra 7 72 124 90.4 16.5 271.3 18.21% 67.5 99.9 Película 7 26 72 44.0 16.5 271.3 37.44% 27.8 60.2 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 25 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos según forma: PM - 1 (Und/l). Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio de microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo de tipo fragmento, es de 83.7 (Und/l) con una variación que va de 74.3 (Und/l) a 106.6 (Und/l), en 67 cuanto a la forma de tipo fibra la cantidad promedio es de 90.4 (Und/l) con una variación que va de 67.5 (Und/l) a 99.9 (Und/l) y para la forma tipo película la cantidad promedio es de 44 (Und/l) con una variación que va de 27.8 (Und/l) a 60.2 (Und/l). Del análisis de los datos se observa que existe mayor cantidad de microplásticos en el PM-1 es la forma de tipo fibra. a.2. Caracterización de los Microplásticos Según Forma: PM – 2 (Und/l). Figura 26 Cantidad de microplásticos según forma: PM - 2 (Und/l). En el PM-2 se observa la presencia de microplásticos de tipo fragmento, fibra, película y espuma, respecto a la forma de tipo fragmento la menor cantidad de microplásticos (60 Und/l) se presenta en R4 y la mayor cantidad de microplásticos (146 Und/l) se presenta en R1 y R2, en cuanto a la forma de tipo fibra la menor cantidad de microplásticos (42 Und/l) se presenta en R6 y la mayor cantidad de microplásticos (171 Und/l) se presenta en R5, la forma tipo película la menor cantidad de microplásticos (43 Und/l) se presenta en R7 y la mayor cantidad de microplásticos (125 Und/l) se presenta en R6 y para de tipo espuma la menor 68 cantidad de microplásticos (1 Und/l) se presenta en R6 y la mayor cantidad de microplásticos (2 Und/l) se presenta en R1, R2 yR7. Tabla 24 Estadísticos descriptivos para la cantidad de microplásticos según forma: PM - 2 (Und/l). IC para la Desviación Coeficiente Forma N Mínimo Máximo Media Varianza media Estándar de variación (95%) Fragmento 7 60 146 113.7 38.9 1511.2 34.2% 86.2 141.2 Fibra 7 42 171 93.9 43.5 1894.8 46.4% 66.4 121.4 Película 7 43 125 89.7 29.6 877.9 33% 62.2 117.2 Espuma 4 1 2 1.8 0.5 0.3 28.6% 1.3 1.8 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 27 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos según forma: PM - 2 (Und/l). Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio de microplásticos presentes en el PM-2 de tipo fragmento, es de 113.7 (Und/l) con una variación que va de 86.2 (Und/l) a 69 141.2 (Und/l), en cuanto a la forma de tipo fibra la cantidad promedio es de 93.9 (Und/l) con una variación que va de 66.4 (Und/l) a 121.4 (Und/l), para la forma tipo película la cantidad promedio es de 89.7 (Und/l) con una variación que va de 62.2 (Und/l) a 117.2 (Und/l) y para la forma tipo espuma la cantidad promedio es de 1.8 (Und/l) con una variación que va de 1.3 (Und/l) a 1.8 (Und/l) del. Del análisis de los datos se observa que existe mayor cantidad de microplásticos en el PM – 2 es la forma de tipo fragmento. a.3. Caracterización de los Microplásticos Según Forma: PM – 3 (Und/l). Figura 28 Cantidad de microplásticos según forma: PM - 3 (Und/l). En el PM-3 se observa la presencia de microplásticos de tipo fragmento, fibra, película y espuma, respecto a la forma de tipo fragmento la menor cantidad de microplásticos (111 Und/l) se presenta en R6 y la mayor cantidad de microplásticos (175 Und/l) se presenta en R2, en cuanto a la forma de tipo fibra la menor cantidad de microplásticos (36 Und/l) se presenta en R2 y la mayor cantidad de microplásticos (121 Und/l) se presenta en R4, la forma tipo película la menor cantidad de microplásticos (102 Und/l) se presenta en R1 y la mayor cantidad de microplásticos (198 Und/l) se presenta en R6 y para de tipo espuma la menor cantidad de 70 microplásticos (2 Und/l) se presenta en R4 y la mayor cantidad de microplásticos (7 Und/l) se presenta en R6. Tabla 25 Estadísticos descriptivos para la cantidad de microplásticos según forma: PM - 3 (Und/l). IC para la Desviación Coeficiente Forma N Mínimo Máximo Media Varianza media Estándar de variación (95%) Fragmento 7 111 175 135.9 21.4 457.5 15.7% 116.7 155 Fibra 7 36 128 90.9 27.9 779.8 30.7% 71.7 110 Película 7 98 198 140.0 32.6 1065.7 23.3% 120.8 159.2 Espuma 6 2 7 4.3 2.0 3.9 45.38 2.3 6.3 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 29 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos según forma: PM - 3 (Und/l). Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio de microplásticos presentes en el PM-3 de tipo fragmento, es de 135.9 (Und/l) con una variación que va de 116.7 (Und/l) a 155 (Und/l), en cuanto a la forma de tipo fibra la cantidad promedio es de 90.9 (Und/l) con 71 una variación que va de 71.7 (Und/l) a 110 (Und/l), la forma tipo película la cantidad promedio es de 140 (Und/l) con una variación que va de 120.8 (Und/l) a 159.2 (Und/l) y para la forma tipo espuma la cantidad promedio es de 4.3 (Und/l) con una variación que va de 2.3 (Und/l) a 6.3 (Und/l). Del análisis de los datos se observa que existe mayor cantidad de microplásticos en el PM – 3 es la forma de tipo Película. a.4. Comparación de la Cantidad Promedio de Microplásticos Según Forma y Punto de Muestreo. Figura 30 Comparación de la cantidad promedio de microplásticos según forma y punto de muestreo (Und/l). Respecto a la cantidad promedio de microplásticos según forma y punto de muestreo la menor cantidad de microplásticos (1.75 Und/l) se presenta en el PM – 2 de forma tipo espuma y la mayor cantidad de microplásticos (140 Und/l) se presenta en el PM – 3 de forma tipo película. 72 b. Caracterización de Microplásticos según Tamaño. Tabla 26 Tamaño de los microplásticos según forma (μm). Tamaño Tamaño Tamaño PM Rep. Forma PM Rep. Forma PM Rep. Forma (μm) (μm) (μm) PM- 1 R1 Fragmento PM -2 R1 Fragmento PM - 3 R1 Fragmento 111.8 109.29 116.14 PM - 1 R1 Fibra PM -2 R1 Fibra PM - 3 R1 Fibra 1022.2 1026.22 1027.3 PM - 1 R1 Película PM -2 R1 Película PM - 3 R1 Película 431.88 444.22 435.29 PM - 1 R2 Fragmento PM -2 R1 Espuma PM - 3 R1 Espuma 113.39 211.27 212.56 PM - 1 R2 Fibra PM -2 R2 Fragmento PM - 3 R2 Fragmento 1020.9 112.78 111.82 PM - 1 R2 Película PM -2 R2 Fibra PM - 3 R2 Fibra 435.51 1024.65 1015.2 PM - 1 R3 Fragmento PM -2 R2 Película PM - 3 R2 Película 111.72 435.47 420.96 PM - 1 R3 Fibra PM -2 R2 Espuma PM - 3 R3 Fragmento 1025.6 215.15 110.42 PM - 1 R3 Película PM -2 R3 Fragmento PM - 3 R3 Fibra 430 114.82 1025.8 PM - 1 R4 Fragmento PM -2 R3 Fibra PM - 3 R3 Película 115.8 1020.8 437.76 PM - 1 R4 Fibra PM -2 R3 Película PM - 3 R3 Espuma 1020.3 434.39 212.93 PM - 1 R4 Película PM -2 R4 Fragmento PM - 3 R4 Fragmento 438.84 112.3 111.92 PM - 1 R5 Fragmento PM -2 R4 Fibra PM - 3 R4 Fibra 115.46 1021.3 1019.4 PM - 1 R5 Fibra PM -2 R4 Película PM - 3 R4 Película 1025.8 429.8 430.81 PM - 1 R5 Película PM -2 R5 Fragmento PM - 3 R4 Espuma 433.44 114 211.48 PM - 1 R6 Fragmento PM -2 R5 Fibra PM - 3 R5 Fragmento 111.9 1025.82 116.01 PM - 1 R6 Fibra PM -2 R5 Película PM - 3 R5 Fibra 1023.9 432.56 1023.8 PM - 1 R6 Película PM -2 R6 Fragmento PM - 3 R5 Película 435.38 114.29 435.29 PM - 1 R7 Fragmento PM -2 R6 Fibra PM - 3 R5 Espuma 111.44 1022.42 214.28 PM - 1 R7 Fibra PM -2 R6 Película PM - 3 R6 Fragmento 1023.8 429.86 109.37 PM - 1 R7 Película PM -2 R6 Espuma PM - 3 R6 Fibra 428.25 212.45 1022.9 PM -2 R7 Fragmento PM - 3 R6 Película 114.79 428.32 PM -2 R7 Fibra PM - 3 R6 Espuma 1016.34 212.75 PM -2 R7 Película PM - 3 R7 Fragmento 434.21 115.89 PM -2 R7 Espuma PM - 3 R7 Fibra 211 1021.4 PM - 3 R7 Película 433.37 PM - 3 R7 Espuma 209.45 Nota: Resultados en base a informe del Laboratorio de Química General – FIA -UAC. 73 b.1. Caracterización de Microplásticos por tamaño: PM – 1 (μm). Figura 31 Tamaño de los microplásticos según forma: PM – 1 (μm). En el PM-1 se observa la presencia de microplásticos de tipo fragmento, fibra y película, respecto al tamaño por forma, en el tipo fragmento el menor tamaño de microplásticos ( 111.8 μm) se presenta en R1 y el mayor tamaño de microplásticos (115.8 μm) se presenta en R4, en cuanto al tipo fibra el menor tamaño de microplásticos ( 1020.25 μm) se presenta en R4 y el mayor tamaño de microplásticos (1025.83 μm) se presenta en R5 y para el tipo película el menor tamaño de microplásticos ( 430 μm) se presenta en R3 y el mayor tamaño de microplásticos (438.84 μm) se presenta en R4. Tabla 27 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 1 (μm). Desviación Coeficiente IC para la Forma N Mínimo Máximo Media Varianza Estándar de variación media (95%) Fragmento 7 111.44 115.80 113.07 1.86 3.45 1.64% 110.96 115.188 Fibra 7 1020.25 1025.83 1023.22 2.18 4.77 0.21% 1021.10 1025.33 74 Película 7 428.25 438.84 433.33 3.61 13.05 0.83% 431.21 435.44 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 32 Intervalos de confianza para el tamaño promedio de microplásticos según forma: PM - 1 (μm). Al 95% de confianza se afirma que el tamaño promedio de microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo de tipo fragmento, es de 113.07 (μm) con una variación que va de 110.96 (μm) a 115.188 (μm), en cuanto a la forma de tipo fibra el promedio es de 1023.22 (μm) con una variación que va de 1021.10 (μm) a 1025.33 (μm) y para la forma tipo película el promedio es de 443.33 (μm) con una variación que va de 431.21 (μm) a 435.44 (μm). Del análisis de los datos se observa que existe mayor tamaño en microplásticos de tipo fibra en el PM-1. 75 b.2. Caracterización de Microplásticos por Tamaño: PM – 2 (μm). Figura 33 Tamaño de microplásticos según forma: PM - 2 (μm). En el PM-2 se observa la presencia de microplásticos de tipo fragmento, fibra, película y espuma, respecto al tamaño por forma, en el tipo fragmento el menor tamaño de microplásticos ( 112.3 μm) se presenta en R4 y el mayor tamaño de microplásticos (114.82 μm) se presenta en R3, en cuanto al tipo fibra el menor tamaño de microplásticos ( 1016.34 μm) se presenta en R7 y el mayor tamaño de microplásticos (1026.22 μm) se presenta en R1, para el tipo película el menor tamaño de microplásticos ( 429.8 μm) se presenta en R4 y el mayor tamaño de microplásticos (444.22 μm) se presenta en R1 y para el tipo espuma el menor tamaño de microplásticos ( 211 μm) se presenta en R7 y el mayor tamaño de microplásticos (215.15 μm) se presenta en R2. 76 Tabla 28 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 2 (μm). Desviación Coeficiente IC para la Forma N Mínimo Máximo Media Varianza Estándar de variación media (95%) Fragmento 7 109.29 114.82 113.18 1.97 3.88 1.74% 110.48 115.89 Fibra 7 1016.34 1026.22 1022.51 3.46 11.96 0.34% 1019.80 1025.21 Película 7 429.80 444.22 434.36 4.88 23.79 1.12% 431.65 437.06 Espuma 4 211.00 215.15 212.47 1.90 3.59 0.89% 208.89 216.05 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 34 Intervalos de confianza para el tamaño promedio de microplásticos según forma: PM - 2 (μm). Al 95% de confianza se afirma que el tamaño promedio de microplásticos presentes en el PM-2 de tipo fragmento, es de 113.18 (μm) con una variación que va de 110.48 (μm) a 115.89 (μm), en cuanto a la forma de tipo fibra el promedio es de 1022.51 (μm) con una variación que va de 1019.80 (μm) a 1025.21 (μm), para la forma tipo película el tamaño 77 promedio es de 434.36 (μm) con una variación que va de 431.65 (μm) a 437.06 (μm) y para la forma tipo espuma el tamaño promedio es de 212.47 (μm) con una variación que va de 208.89 (μm) a 216.05 (μm). Del análisis de los datos se observa que existe mayor tamaño en microplásticos de tipo fibra en el PM-2. b.3. Caracterización de Microplásticos por Tamaño: PM – 3 (μm). Figura 35 Tamaño de microplásticos según forma: PM - 3 (μm). En el PM-3 se observa la presencia de microplásticos de tipo fragmento, fibra, película y espuma, respecto al tamaño por forma, el tipo fragmento el menor tamaño de microplásticos ( 109.37 μm) se presenta en R6 y el mayor tamaño de microplásticos (116.14 μm) se presenta en R1, en cuanto al tipo fibra el menor tamaño de microplásticos ( 1015.22 μm) se presenta en R2 y el mayor tamaño de microplásticos (1027.33 μm) se presenta en R1, para el tipo película el menor tamaño de microplásticos ( 420.96 μm) se presenta en R2 y el mayor tamaño de microplásticos (437.76 μm) se presenta en R3 y para el tipo espuma el menor tamaño de microplásticos ( 209.45 μm) se presenta en R7 y el mayor tamaño de microplásticos (214.27 μm) se presenta en R5. 78 Tabla 29 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 3 (μm). Desviación Coeficiente IC para la Forma N Mínimo Máximo Media Varianza Estándar de variación media (95%) Fragmento 7 109.37 116.14 113.08 2.88 8.27 2.54 110.01 116.15 Fibra 7 1015.22 1027.33 1022.25 4.07 16.56 0.40% 1019.18 1025.33 Película 7 420.96 437.76 431.69 5.67 32.14 1.31 428.61 434.76 Espuma 6 209.45 214.28 212.24 1.63 2.67 0.77% 208.92 215.56 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 36 Intervalos de confianza para el tamaño promedio de microplásticos según forma: PM - 3 (μm). Al 95% de confianza se afirma que el tamaño promedio de microplásticos presentes en el PM-3 de tipo fragmento, es de 135.08 (μm) con una variación que va de 110.01 (μm) a 116.15 (μm), en cuanto a la forma de tipo fibra el promedio es de 1022.25 (μm) con una variación que va de 1019.18 (μm) a 1025.33 (μm), para la forma tipo película el tamaño promedio es de 431.69 (μm) con una variación que va de 428.61 (μm) a 434.76 (μm) y para la forma tipo espuma el tamaño promedio es de 212.24 (μm) con una variación que va de 208.92 79 (μm) a 215.56 (μm). Del análisis de los datos se observa que existe mayor tamaño en microplásticos de tipo fibra en el PM-3. b.4. Comparación Promedio del Tamaño de los Microplásticos según Forma y Punto de Muestreo. Figura 37 Comparación del tamaño promedio de microplásticos según forma y punto de muestreo (μm). Respecto al tamaño promedio de microplásticos respecto al tamaño por forma y punto de muestreo el tamaño mínimo de microplásticos (113.08 μm) se presenta en el PM-3 de forma tipo fragmento y el mayor tamaño de microplásticos (1023.22 μm) se presenta en el PM-1 de forma tipo fibra. c. Caracterización de Microplásticos según Color. Tabla 30 Cantidad de microplásticos por color (Und/l). PM Rep. Color Cantidad PM Rep. Color Cantidad PM Rep. Color Cantidad PM - PM - PM - R1 Translucido 101 R1 Translucido 106 R1 Translucido 146 1 2 3 PM - PM - PM - R1 Rojo 71 R1 Rojo 39 R1 Rojo 88 1 2 3 PM - PM - PM - R1 Negro 12 R1 Negro 0 R1 Negro 69 1 2 3 80 PM - PM - PM - R1 Amarillo 35 R1 Amarillo 86 R1 Amarillo 0 1 2 3 PM - PM - PM - R1 Verde 0 R1 Verde 0 R1 Verde 28 1 2 3 PM - PM - PM - R1 Azul 0 R1 Azul 98 R1 Azul 0 1 2 3 PM - PM - PM - R1 Celeste 0 R1 Celeste 0 R1 Celeste 21 1 2 3 PM - PM - PM - R2 Translucido 113 R2 Translucido 118 R2 Translucido 138 1 2 3 PM - PM - PM - R2 Rojo 72 R2 Rojo 0 R2 Rojo 51 1 2 3 PM - PM - PM - R2 Negro 51 R2 Negro 29 R2 Negro 66 1 2 3 PM - PM - PM - R2 Amarillo 11 R2 Amarillo 33 R2 Amarillo 21 1 2 3 PM - PM - PM - R2 Verde 0 R2 Verde 21 R2 Verde 0 1 2 3 PM - PM - PM - R2 Azul 0 R2 Azul 119 R2 Azul 0 1 2 3 PM - PM - PM - R2 Celeste 0 R2 Celeste 0 R2 Celeste 59 1 2 3 PM - PM - PM - R3 Translucido 116 R3 Translucido 116 R3 Translucido 163 1 2 3 PM - PM - PM - R3 Rojo 91 R3 Rojo 85 R3 Rojo 51 1 2 3 PM - PM - PM - R3 Negro 0 R3 Negro 25 R3 Negro 49 1 2 3 PM - PM - PM - R3 Amarillo 0 R3 Amarillo 29 R3 Amarillo 36 1 2 3 PM - PM - PM - R3 Verde 0 R3 Verde 0 R3 Verde 0 1 2 3 PM - PM - PM - R3 Azul 16 R3 Azul 46 R3 Azul 87 1 2 3 PM - PM - PM - R3 Celeste 0 R3 Celeste 0 R3 Celeste 0 1 2 3 PM - PM - PM - R4 Translucido 113 R4 Translucido 119 R4 Translucido 141 1 2 3 PM - PM - PM - R4 Rojo 35 R4 Rojo 83 R4 Rojo 97 1 2 3 PM - PM - PM - R4 Negro 0 R4 Negro 0 R4 Negro 29 1 2 3 PM - PM - PM - R4 Amarillo 0 R4 Amarillo 39 R4 Amarillo 39 1 2 3 PM - PM - PM - R4 Verde 4 R4 Verde 0 R4 Verde 0 1 2 3 PM - PM - PM - R4 Azul 73 R4 Azul 41 R4 Azul 87 1 2 3 PM - PM - PM - R4 Celeste 0 R4 Celeste 0 R4 Celeste 0 1 2 3 PM - PM - PM - R5 Translucido 106 R5 Translucido 123 R5 Translucido 118 1 2 3 PM - PM - R5 Rojo 27 R5 Rojo 82 PM - R5 Rojo 91 1 2 3 PM - PM - PM - R5 Negro 19 R5 Negro 39 R5 Negro 35 1 2 3 PM - PM - PM - R5 Amarillo 0 R5 Amarillo 16 R5 Amarillo 43 1 2 3 PM - PM - PM - R5 Verde 7 R5 Verde 0 R5 Verde 49 1 2 3 PM - PM - PM - R5 Azul 36 R5 Azul 49 R5 Azul 0 1 2 3 PM - PM - PM - R5 Celeste 0 R5 Celeste 0 R5 Celeste 0 1 2 3 PM - PM - PM - R6 Translucido 78 R6 Translucido 116 R6 Translucido 171 1 2 3 PM - PM - PM - R6 Rojo 0 R6 Rojo 39 R6 Rojo 96 1 2 3 PM - PM - PM - R6 Negro 39 R6 Negro 91 R6 Negro 79 1 2 3 PM - PM - PM - R6 Amarillo 18 R6 Amarillo 0 R6 Amarillo 0 1 2 3 PM - PM - PM - R6 Verde 0 R6 Verde 26 R6 Verde 47 1 2 3 81 PM - PM - PM - R6 Azul 49 R6 Azul 0 R6 Azul 19 1 2 3 PM - PM - PM - R6 Celeste 0 R6 Celeste 0 R6 Celeste 0 1 2 3 PM - PM - PM - R7 Translucido 68 R7 Translucido 106 R7 Translucido 95 1 2 3 PM - PM - PM - R7 Rojo 125 R7 Rojo 119 R7 Rojo 72 1 2 3 PM - PM - PM - R7 Negro 0 R7 Negro 0 R7 Negro 61 1 2 3 PM - PM - PM - R7 Amarillo 0 R7 Amarillo 21 R7 Amarillo 0 1 2 3 PM - PM - PM - R7 Verde 12 R7 Verde 29 R7 Verde 42 1 2 3 PM - PM - PM - R7 Azul 29 R7 Azul 0 R7 Azul 0 1 2 3 PM - PM - PM - R7 Celeste 0 R7 Celeste 0 R7 Celeste 109 1 2 3 Nota: Resultados en base a informe de Laboratorio de Química General – FIA –UAC. c.1. Caracterización de Microplásticos por Color: PM – 1 Figura 38 Cantidad de microplásticos por color: PM – 1. En el PM-1 se observa la presencia de microplásticos de distintos colores, respecto al color translúcido se halló menor cantidad de microplásticos (68 und) en R7 y mayor cantidad (116 und) en R3, para el color rojo la menor cantidad de microplásticos (27 und) en R5 y mayor cantidad de microplásticos (125 und) en R7, en cuanto al color azul se halló menor cantidad de microplásticos (16 und) en R3 y mayor cantidad de microplásticos (73 und) en R4, para el color 82 negro la menor cantidad de microplásticos (12 und) en R1 y mayor cantidad de microplásticos (51 und) en R2, en cuanto al color amarillo se halló menor cantidad de microplásticos (11 und) en R2 y mayor cantidad de microplásticos (35 und) en R1 y para el color verde la menor cantidad de microplásticos (4 und) en R4 y mayor cantidad de microplásticos (12 und) en R7. Tabla 31 Estadísticos descriptivos para la cantidad de microplásticos por color: PM - 1. Desviación Coeficiente IC para la Forma N Mínimo Máximo Media Varianza Estándar de variación media (95%) Amarillo 7 0 35 9 13 181 9.14% 0 21 Azul 7 0 73 29 27 706 29% 12 46 Celeste 7 0 0 0 0 0 - - - Negro 7 0 51 17 21 423 118.9% 0 34 Rojo 7 0 125 60 42 1794 70.4% 43 77 Translúcido 7 68 116 99 19 356 19% 82 116 Verde 7 0 12 3 5 22 143.5% 0 8 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 39 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos por color: PM - 1. 83 Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio referente a cada color de microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo; se tiene que, de color translúcido, es de 99 (Und) con una variación que va de 82 (Und) a 116 (Und), en cuanto al color rojo la cantidad promedio es de 60 (Und) con una variación que va de 43 (Und) a 77 (Und), para el color azul la cantidad promedio es de 29 (Und) con una variación que va de 12 (Und) a 46 (Und), para el color negro la cantidad promedio es de 17 (Und) con una variación que va de 0 (Und) a 34 (Und), para el color amarillo la cantidad promedio es de 9 (Und) con una variación que va de 0 (Und) a 21 (Und), y para el color verde la cantidad promedio es de 3 (Und) con una variación que va de 0 (Und) a 8 (Und). Del análisis de los datos se observa que el color con mayor cantidad de microplásticos en el PM-1 es el color translucido. c.2. Caracterización de Microplásticos por color: PM – 2. Figura 40 Cantidad de microplásticos por color: PM - 2. 84 En el PM-2 se observa la presencia de microplásticos de distintos colores, respecto al color translucido se halló menor cantidad de microplásticos (106 und) en R7-R1 y mayor cantidad (123 und) en R5, para el color rojo la menor cantidad de microplasticos (39 und) en R1-R6 y mayor cantidad de microplásticos (119 und) en R7, en cuanto al color azul se halló menor cantidad de microplásticos (39 und) en R5 y mayor cantidad de microplásticos (118 und) en R2, para el color negro la menor cantidad de microplásticos (25 und) en R3 y mayor cantidad de microplásticos (91 und) en R6, en cuanto al color amarillo se halló menor cantidad de microplásticos (16 und) en R5 y mayor cantidad de microplásticos (86 und) en R1 y para el color verde la menor cantidad de microplásticos (21 und) en R2 y mayor cantidad de microplásticos (29 und) en R7. Tabla 32 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según forma: PM - 2 (Und). IC para la Desviación Coeficiente Forma N Mínimo Máximo Media Varianza media Estándar de variación (95%) Amarillo 7 0 86 32 27 729 84.39% 10.3 53.7 Azul 7 0 119 50 45 2027 89.29% 28.8 72.1 Celeste 7 0 0 0 0 0 - - - Negro 7 0 91 26 33 1072 124.55% 4.6 47.9 Rojo 7 0 119 64 40 1583 62.3% 42.2 85.5 Translúcido 7 106 123 115 6 42 5.65% 93.2 136.5 Verde 7 0 29 11 14 189 126.56% 0 32.5 Nota: Resultados en base al software SPSS. 85 Figura 41 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos por color: PM - 2. Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio referente a cada color de microplásticos presentes en el PM-2; se tiene que, de color translúcido, es de 115 (Und) con una variación que va de 93.2 (Und) a 136.5 (Und), en cuanto al color rojo la cantidad promedio es de 64 (Und) con una variación que va de 42.2 (Und) a 85.5 (Und), para el color azul la cantidad promedio es de 50 (Und) con una variación que va de 28.8 (Und) a 72.1 (Und), para el color negro la cantidad promedio es de 26 (Und) con una variación que va de 4.6 (Und) a 47.9 (Und), para el color amarillo la cantidad promedio es de 32 (Und) con una variación que va de 10.3 (Und) a 53.7 (Und), y para el color verde la cantidad promedio es de 11 (Und) con una variación que va de 0 (Und) a 32.5 (Und). Del análisis de los datos se observa que el color con mayor cantidad de microplásticos en el PM-2 es el color translúcido. 86 c.3. Caracterización de Microplásticos por Color: PM – 3. Figura 42 Cantidad de microplásticos por color: PM - 3. En el PM-3 se observa la presencia de microplásticos de distintos colores, respecto al color translúcido se halló menor cantidad de microplásticos (95 und) en R7 y mayor cantidad (171 und) en R6, para el color rojo la menor cantidad de microplásticos (49 und) en R3 y mayor cantidad de microplásticos (96 und) en R4, en cuanto al color azul se halló menor cantidad de microplásticos (19 und) en R6 y mayor cantidad de microplásticos (87 und) en R3-R4, para el color negro la menor cantidad de microplásticos (29 und) en R4 y mayor cantidad de microplásticos (79 und) en R6, en cuanto al color amarillo se halló menor cantidad de microplásticos (21 und) en R2 y mayor cantidad de microplásticos (43 und) en R5, para el color verde la menor cantidad de microplásticos (28 und) en R1 y mayor cantidad de microplásticos (49 und) en R7 y para el color celeste la menor cantidad de microplásticos (21 und) en R1 y mayor cantidad de microplásticos (109 und) en R7. 87 Tabla 33 Estadísticos descriptivos para el tamaño de microplásticos según color: PM - 3 (Und). IC para la Desv. Coeficiente Forma N Mínimo Máximo Media Varianza media Desviación de variación (95%) Amarillo 7 0 43 20 20 391 99.6% 0 41.9 Azul 7 0 87 28 41 1696 149.4% 5.6 49.6 Celeste 7 0 109 27 42 1783 156.4% 5 49 Negro 7 29 79 55 18 340 33.3% 33.4 77.4 Rojo 7 51 97 78 20 408 25.9% 55.9 100 Translúcido 7 95 171 139 26 672 18.7% 116.9 160.9 Verde 7 0 49 24 23 537 97.7% 1.7 45.7 Nota: Resultados en base al software SPSS. Figura 43 Intervalos de confianza para la cantidad promedio de microplásticos por color: PM - 3. Al 95% de confianza se afirma que la cantidad promedio referente a cada color de microplásticos presentes en el PM-3; se tiene que, de color translúcido, es de 139 (Und) con una variación que va de 116.9 (Und) a 160.9 (Und), en cuanto al color rojo la cantidad promedio es de 78 (Und) con una variación que va de 55.9 (Und) a 100 (Und), para el color azul la cantidad promedio es de 28 (Und) con una variación que va de 5.6 (Und) a 49.6 (Und), para el color negro la cantidad promedio es de 55 (Und) con una variación que va de 33.4 88 (Und) a 77.4 (Und), para el color amarillo la cantidad promedio es de 20 (Und) con una variación que va de 0 (Und) a 41.9 (Und), para el color verde la cantidad promedio es de 24 (Und) con una variación que va de 1.7 (Und) a 45.7 (Und), y para el color celeste la cantidad promedio es de 27 (Und) con una variación que va de 5 (Und) a 49 (Und). Del análisis de los datos se observa que el color con mayor cantidad de microplásticos en el PM3 es el color translúcido. c.4. Comparación Promedio de la Cantidad de Microplásticos por Color y Punto de Muestreo. Figura 44 Comparación promedio de la cantidad de microplásticos por color y punto de muestreo. Respecto a los colores encontrados de microplásticos respecto al punto de muestreo el color con mayor presencia de microplásticos se presenta en el PM-1, PM-2 y PM-3 es el color translúcido y de menor presencia se encuentra el color vender en PM-1 89 Figura 45 Fotografías de microplásticos hallados por tamaños y color. Microplástico de forma: fragmento, Microplástico de forma: fragmento, color amarillo y medida de 109.29 μm. color azul y medida de 435.29 μm. Microplástico de forma: fibra, color Microplástico de forma: fragmento, translúcido y medida de 112.21 μm color celeste y medida de 116.14 μm. Microplástico de forma: película, Microplástico de forma: película, color negro y medida de 431.88μm. color negro y medida de 430.01 μm. 90 Microplástico de forma: fragmento, Microplástico de forma fragmento, color negro y medida de 111.72 μm. color azul y media de 111.82 μm. Microplástico de forma: fibra, color celeste y medida de 124.65 μm. Nota: Fotografías Obtenidas en base a informe del Laboratorio de Química General – FIA – UAC. Determinación de la Identidad Polimérica Las muestras son llevadas a Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT- IR), equipo NICOLET 380. El cual fue analizado en un laboratorio externo en la Universidad San Antonio Abad del Cusco para la lectura de polímeros. Los resultados que arrojan son intervalos numéricos los cuales pasarán a ser interpretados. 91 a. Determinación de la Identidad Polimérica del PM-1. Figura 46 Espectro infrarrojo del PM-1. Nota: Resultados obtenidos en base a informe del Laboratorio de Química Orgánica - UNSAAC. El espectro muestra diferentes grupos funcionales, para ello tomaremos los picos más representativos. Las vibraciones de estiramiento del compuesto carbonílico (CH) observadas en el grupo funcional 2913.7 y 2846.95 cm-1 corresponden al tipo de vibración alcano, mientras que las vibraciones de flexión del metileno (CH2) se hallan dentro de los grupos funcionales 1471.59 y 1462.60 cm-1, por otro lado, se halla vibraciones de metileno (CH2) a 729.84 y 717.45 cm-1 que también se hallan dentro del grupo alcano. Las vibraciones del grupo alcano obtenidas nos indican que pertenecen al POLIPROPILENO (PP). Por otra parte, la aparición de un pico pequeño en 1377 cm-1 podría deberse a las vibraciones de flexión del grupo metilo (CH3) pertenecientes al POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE). Las bandas débiles que se observan en el espectro a 1711.55 cm-1 pertenecen a los grupos carbonilo C=O. Así mismo se observa un pico pequeño a 1245.99 cm-1 perteneciente a las vibraciones de tensión del C-C. Las vibraciones de tensión entre 1000-1100 cm-1.son 92 característicos de las tensiones de los enlaces del anillo aromático presente en la muestra, que en este caso aparece en 1016.55 cm-1. Todos estos picos nos indican la presencia de TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET) o de un compuesto que en su composición presenta un anillo aromático. Así mismo se halla estiramiento del enlace C=O en el grupo funcional 1643.19 cm-1 aparece a una frecuencia inferior al resto de grupos funcionales con C=O el cual nos indica que corresponden al tipo de vibración amida la cual hace referencia a la presencia de POLIAMIDA/NYLON (PA). b. Determinación de la Identidad Polimérica del PM-2 Figura 47 Espectro infrarrojo del PM-2. Nota: Resultados obtenidos en base a informe del Laboratorio de Química Orgánica - UNSAAC. El espectro muestra diferentes grupos funcionales, para ello tomaremos los picos más representativos. Las vibraciones de estiramiento de carbonílico (CH) observadas en el grupo funcional 2914.04 y 2847.02 cm-1 corresponden al tipo de vibración alcano, mientras que las vibraciones de flexión del metileno (CH2) se hallan dentro de los grupos funcionales 1471.54 y 1462.78 cm-1. Por otro lado, se hallan vibraciones de metileno (CH2) a 729.97 y 717.34 cm -1. Las vibraciones del grupo alcano obtenidas nos indican que pertenecen al POLIPROPILENO. 93 Por otra parte, la aparición de un pico pequeño en 1375.62 se podría deber a las vibraciones de flexión del grupo CH3 pertenecientes al POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE). Los movimientos de tensión entre 1000-1100 cm-1 son característicos de las tensiones de los enlaces del anillo aromático. En el espectro aparece en un pico en 1017.14 cm-1 el cual indicaría la presencia de un compuesto aromático en la muestra. Estas vibraciones nos indican la presencia de TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET) o de un compuesto que en su composición presenta un anillo aromático. Así mismo se halla estiramiento del enlace C=O en el grupo funcional 1550 – 1650 cm-1 aparece a una frecuencia inferior al resto de grupos funcionales con C=O el cual nos indica que corresponden al tipo de vibración amida la cual hace referencia a la presencia de POLIAMIDA/NYLON (PA). c. Comparativo de los Espectros Infrarrojos entre los PM-1 y PM-2 Figura 48 Espectro infrarrojo Comparativo entre el PM-1 y PM-2 Nota: Resultados obtenidos en base a informe del Laboratorio de Química Orgánica - UNSAAC. En este espectro se muestra la similitud que existe entre el PM-01 y PM-02, los diferentes grupos funcionales presentan ligeras variaciones en los picos representativos lo que 94 indica que ambos espectros muestran que las vibraciones de estiramiento carbonílico (CH) observadas en el grupo funcional en el rango de 2500 a 3000 cm-1 corresponden al tipo de vibración alcano Lo que quiere decir que pertenecen al POLIPROPILENO (PP). Por otra parte, la aparición de los picos inferiores que se hallan en un rango de 1100 a 1400 cm-1 podría deberse a las vibraciones de flexión del grupo metilo (CH3) pertenecientes al POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE). Las bandas débiles que se observan en el espectro a 1711.55 cm-1 pertenecen a los grupos carbonilo C=O. Así mismo se observa un pico pequeño a 1245.99 cm-1 perteneciente a las vibraciones de tensión del C-C. Las vibraciones de tensión entre 1000-1100 cm-1.son característicos de las tensiones de los enlaces del anillo aromático presente en la muestra, que en este caso aparece en 1016.55 cm-1. Todos estos picos nos indican la presencia de TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET). Así mismo se halla estiramiento del enlace C=O en el grupo funcional 1643.19 cm-1 aparece a una frecuencia inferior al resto de grupos funcionales con C=O nos indica que corresponden al tipo de vibración amida la cual hace referencia a la presencia de POLIAMIDA/NYLON (PA). 95 d. Determinación de la Identidad Polimérica del PM-3 Figura 49 Espectro infrarrojo del PM-3. Nota: Resultados obtenidos en base a informe del Laboratorio de Química Orgánica - UNSAAC. El espectro muestra diferentes grupos funcionales, para ello tomaremos los picos más representativos. Las vibraciones de estiramiento de carbonílico (CH) observadas en el grupo funcional 695.7016 y 750.43 cm-1 corresponden al tipo de vibración alcano, mientras que las vibraciones de flexión del metileno (CH2) se hallan dentro de los grupos funcionales 1631.60 y 1462.07 cm-1. Por otro lado, se hallan vibraciones de metileno (CH2) a 750.43 y 717.45 cm -1. Las vibraciones del grupo alcano obtenidas nos indican que pertenecen al POLIPROPILENO (PP). Por otra parte, la aparición de un pico pequeño en 1377 se podría deber a las vibraciones de flexión del grupo metilo (CH3) pertenecientes al POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE). Las bandas débiles que se observan en el espectro a 1658.25 cm-1 pertenecen a los grupos carbonilo C=O. Así mismo se observa un pico pequeño a 1241.66 cm-1 perteneciente a las vibraciones de tensión del C-C. Las vibraciones de tensión entre 1000-1800 cm-1.son 96 característicos de las tensiones de los enlaces del anillo aromático presente en la muestra, que en este caso aparece en 1016.55 cm-1. Todos estos picos nos indican la presencia de TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET) o de un compuesto que en su composición presenta un anillo aromático. Así mismo se halla estiramiento del enlace C=O en el grupo funcional 1631.60 y 1658.25 cm-1 aparece a una frecuencia inferior al resto de grupos funcionales con C=O nos indica que corresponden al tipo de vibración amida la cual hace referencia a la presencia de POLIAMIDA/NYLON (PA). La ubicación de las bandas de absorción es parecida a la del polietileno, pero se puede notar una influencia debida a la existencia de cloro, bandas fuertes entre 1000-1150 cm-1. Se muestra además una banda de tensión de los enlaces C-H a 2848.16 y 2916.42 cm-1, otra de tensión C-C a 1241.16 cm-1 y a un movimiento de flexión de metileno (CH2) en 695.70 -750.43 cm-1. indica que corresponden al tipo de vibración alqueno el cual nos indica la presencia de POLICLORURO DE VINILO (PVC). e. Cantidad Porcentual. Tabla 34 Cantidad promedio porcentual de microplásticos por tipo de polímero y punto de muestreo. Puntos Polímeros % Polipropileno (PP) 36 Polietileno de baja densidad (LDPE) 12 PM-1 Poliamida/Nylon (PA) 17 Tereftalato de Polietileno (PET) 35 Polipropileno (PP) 33 Polietileno de baja densidad (LDPE) 9 PM-2 Poliamida/Nylon (PA) 19 Tereftalato de Polietileno (PET) 39 Polipropileno (PP) 28 PM-3 Polietileno de baja densidad (LDPE) 13 97 Poliamida/Nylon (PA) 21 Tereftalato de Polietileno (PET) 32 Policloruro de Vinilo (PVC) 6 Nota: Resultados obtenidos en base a informe del Laboratorio de Química Orgánica - UNSAAC. Tabla 35 Comparación promedio de tipos de polímero por punto de muestreo. En cuanto a la identificación de polímeros existentes en los 3 puntos de muestreo se identificaron 5 tipos de polímeros: polipropileno (PP), polietileno de baja densidad (LDPE), poliamida/Nylon, tereftalato de polietileno (PET) y policloruro de vinilo (PVC). Para el PM – 1 se tiene que; existe mayor presencia de polipropileno (PP) con 36% del total de muestras analizadas, y en menor porcentaje se encuentra el polietileno de baja densidad (LDPE) con 12%. En el PM – 2 existe mayor presencia de tereftalato de polietileno (PET) del total de muestras analizadas, y en menor porcentaje polietileno de baja densidad (LDPE) con 9%. Finalmente, en el PM – 3 la mayor presencia corresponde al tereftalato de polietileno (PET) y en menor porcentaje policloruro de vinilo (PVC) con 6%. 98 CAPITULO V: DISCUSIÓN Descripción de los Hallazgos más Relevantes y Significativos Hallazgo 1 El estudio reveló altos índices de dispersión espacial de microplásticos, destacando áreas específicas donde se identificó un incremento significativo en la concentración de este contaminante, en los puntos de muestreo PM-2 y PM-3 situados en el cuerpo receptor, en comparación con el PM-1. Estos resultados indican que los microplásticos pueden ser liberados por diferentes fuentes, como residuos industriales, desechos urbanos o actividades humanas. Hallazgo 2 Se ha evidenciado la existencia de desagües clandestinos que vierten directamente al río Huatanay. Este hallazgo adquiere relevancia debido a su proximidad con la descarga del efluente de la planta de tratamiento ubicada aguas arriba. Lo cual indica que las descargas clandestinas posiblemente afecten la calidad de las aguas tratadas destinadas a un segundo uso. Hallazgo 3 Se observó la presencia de espuma en el cuerpo receptor entre el PM-1 y PM-2, generalmente conocida como "espuma de efluente" o "espuma en la descarga del efluente". Este fenómeno puede estar asociado con varios factores, incluyendo la presencia de sustancias orgánicas o detergentes en el agua tratada. Es importante monitorear y comprender la formación de espuma, ya que podría indicar la presencia de compuestos que pueden afectar la calidad del agua. Hallazgo 4 Se observó la acumulación de residuos plásticos a orillas del río Huatanay en la zona de estudio, la presencia de estos contaminantes contribuye a la liberación de microplásticos al ambiente acuático, ya que son el resultado de la descomposición de macroplásticos. La cual 99 destaca la necesidad de abordar y gestionar adecuadamente la problemática de los desechos plásticos para preservar la salud de los ecosistemas acuáticos. Limitaciones del Estudio Limitación 1 Los puntos de muestreo PM-2 y PM-3 fueron de difícil acceso debido a la morfología de la zona, contaba con pendientes que impedían el tránsito libre y seguro; por otro lado, la ubicación de las viviendas en el límite de la faja marginal dificultó aún más el acceso a los puntos de muestreo mencionados. Limitación 2 Para realizar la identificación polimérica de microplásticos, fue esencial contar con el equipo especializado espectrómetro FT-IR, el cual no estaba disponible en el laboratorio de química general de la Universidad Andina del Cusco. Por ende, fue necesario recurrir a un laboratorio externo para obtener los resultados necesarios. Limitación 3 Escasa información acerca del aislamiento de microplásticos en aguas a nivel nacional, lo que implica tomar como referencia investigaciones internacionales. Limitación 4 Para la primera fase de la experimentación, se realizó un filtrado por bomba al vacío para la obtención de sedimentos, el cual es una técnica convencional para la investigación, como consecuencia incrementa considerablemente el tiempo estimado de filtrado. El equipo adecuado es un colector de manta, ya que facilitará la toma de muestra en volúmenes altos de agua, permitiendo obtener muestras más representativas. 100 Comparación crítica con la literatura existente Comparación 1 • Determinación de metodología para aislar microplásticos. Para realizar el proceso de aislamiento de microplásticos se determinó la metodología diseñada por la Administración Nacional de Océano y Atmósfera de los Estados Unidos (NOAA por sus siglas en inglés). De acuerdo a (Mintenig, 2017) quien realizó su investigación de microplásticos en los efluentes de la EDAR en Baja Sajonia Alemania, indica que las muestras se purificaron mediante un procedimiento enzimático-oxidativo para conservar el plástico y la posterior separación de densidad utilizando una solución de cloruro de zinc. Por otra parte, (Fuentes M. D., 2021) comparte semejanza con nuestra investigación dado que para el pretratamiento de las muestras también se empleó la metodología diseñada por la Administración Nacional de Océano y Atmósfera de los Estados Unidos (NOAA) el cual hace uso de la digestión oxidativa para la purificación de microplásticos. Así mismo, (Huanaco, 2019) implementó una metodología para el análisis e identificación de microplásticos, que consistió en oxidación de materia orgánica y su separación por densidad e identificación. Por tanto, existe similitud con los antecedentes comparados en relación al proceso de aislamiento de microplásticos. Comparación 2. • Determinación de la caracterización por forma de microplásticos. La caracterización morfológica de los microplásticos se encuentra estandarizada y clasificada según Standardised Size and Colour Sorting System (SCS) en 5 formas las cuales son: esfera, fragmentos, fibras, películas y espuma. De acuerdo a (Fuentes M. D., 2021) la morfología que halló en mayor cantidad en su investigación fueron microplásticos de tipo fragmento (52%) y fibras (41%). (Huanaco, 2019) ha identificado 38 MPs de tipo fragmento que representan 39,2%; 32 MPs de tipo película que representan 33 %; 20 MPs de tipo 101 filamento que representan 20,6%; y 7 MPs de tipo esferas que representan 7,2%. Por otro lado, (Manrrique, 2019) menciona haber hallado 3 formas de microplásticos las cuales fueron fragmento, fibra y lámina. De lo mencionado anteriormente podemos afirmar que el tipo de microplástico que se halla en mayor cantidad son los de tipo fragmento, fibra y película existiendo una similitud con la presente investigación. Comparación 3. • Determinación de la caracterización por color de microplásticos. La identificación respecto al color de microplásticos puede variar dado que no existen colores específicos. (Fuentes M. D., 2021) en su investigación, indica haber hallado un color oscuro sin especificar el color exacto que representa el (35%), azul (20%) y beige (12%). (Rios, 2017) determinó en 6 muestras de microplásticos distintos colores tales como azul, verde, amarillo, rojo, blanco y negro; siendo los microplásticos de color blanco el de mayor peso. Por otra parte, (Huanaco, 2019) en su investigación ha registrado diversos colores, indica que en el muestreo de noviembre 2017 el color blanco fue predominante con 56 %, negro con 26%, amarillo 5%, azul 3% y celeste 2%. mientras en el muestreo de diciembre 2018; el color blanco representa 75%, negro 12%, amarillo 4%, azul 3%, celeste 3% y otros 3%. Por su parte, (Manrrique, 2019) determinó la presencia de colores desde el más oscuro hasta transparente, siendo este último el más predominante. Haciendo un comparativo de los resultados hallados entre la presente investigación y los autores antes mencionados, podemos afirmar que el translúcido es predominante en las muestras analizadas, manteniendo semejanza con los autores mencionados. Así mismo se halló una similitud más exacta con el autor (Rios, 2017). Comparación 4 • Determinación de la caracterización por tamaño de microplásticos. Los microplásticos son partículas que tienen por característica la medida de entre 1μm a 5mm que por lo general son imperceptibles. Por tanto, según (Fuentes M. D., 2021) en su 102 investigación el tamaño que predominó fueron los Minimicroplásticos en un 89% el cual tiene la medida de 1μm a 1 mm. (Rios, 2017) indica que los resultados obtenidos en su investigación corresponden a la caracterización por tamaño de microplásticos, los cuales fueron de 106μm, 850μm, 2000μm y mayores a 2000μm. Por su parte (Huanaco, 2019) muestra en un primer grupo de tamaño 0,063 a 0,1 mm; el segundo grupo de tamaño 0,1 a 1,0 mm; tercer grupo de tamaño 1,0 a 2,5 mm y, finalmente, el cuarto grupo de tamaño 2,5 a 5,0 mm. De lo mencionado anteriormente podemos señalar que existe una semejanza en cuanto al tamaño de los microplásticos hallados con el autor (Fuentes M. D., 2021), dado que los resultados obtenidos en la presente investigación comprenden tamaños de entre 100 a 1025μm, en promedio se tiene: fragmento 111μm, fibra 1022μm, película 400μm y espumas 200μm. Comparación 5. • Determinación de la identidad polimérica. Para definir el tipo de polímero del microplástico se puede requerir de la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) o microscopía RAMAN. (Mintenig, 2017) en su investigación trabajó el análisis FT-IR con el cual pudo determinar 14 tipos de polímeros de los cuales el polietileno fue predominante en sus muestras. Por su parte (Fuentes M. D., 2021) indica que para determinar la composición polimérica de MPs utilizó el equipo de espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR) teniendo como resultados 11 tipos de polímeros, siendo el Polietileno (PE) el polímero con mayor frecuencia relativa (39%), seguido del Poliamida/Nylon (16%) y el Polipropileno (13%), otros polímeros identificados con porcentajes menores iguales a 10% son el Poliéter Sulfona (PES), Poliestireno (PS), Tereftalato de polietileno (PET), Policloruro de vinilo (PVC), Polimetilmetacrilato (PMMA), Polietileno de alta densidad (HDPE), Polietileno de baja densidad (LDPE) y Policarbonato (PC). Así mismo (Rios, 2017) indica que, en 5 de las 6 muestras analizadas identificó polietileno de alta densidad en mayor porcentaje y en la sexta muestra polipropileno. (Huanaco, 103 2019) revela que, para la determinación del tipo de polímero utilizó espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier, menciona que los microplásticos identificados corresponden a poliestireno, polipropileno y tereftalato de polietileno. Por su parte, (Manrrique, 2019) muestra que los tipos de microplásticos obtenidos son; Polietileno de alta densidad (PEAD), Polietileno de baja densidad (PEBD) y Polipropileno (PP). Haciendo un comparativo podemos afirmar que la presente investigación guarda semejanza con los autores mencionado, dado que los resultados indican presencia de Polietileno y Polipropileno en mayor porcentaje, sin embargo; cabe resaltar que, también hubo presencia de Poliamida/Nylon y Policloruro de Vinilo (PVC). Implicancias del Estudio Este estudio muestra la necesidad de una acción inmediata y sostenida para abordar la contaminación por microplásticos. Estas implicanciones pueden guiar esfuerzos futuros para proteger los recursos hídricos y ecosistemas acuáticos, así como para promover un enfoque más sostenible en la gestión de aguas residuales. Implicancia 1 La identificación de áreas específicas con concentraciones elevadas destaca la necesidad de abordar las fuentes responsables de la liberación de microplásticos. La adopción de medidas correctivas en estos sitios específicos se vuelve esencial para mitigar la acumulación continua de microplásticos en el cuerpo receptor. En consecuencia, los resultados obtenidos respaldan la necesidad de investigaciones adicionales para identificar y comprender las diversas fuentes de liberación de microplásticos, proporcionando así una base sólida para estrategias más efectivas a nivel regional y global. Implicancia 2 La existencia de desagües clandestinos que desembocan directamente al río Huatanay representa una amenaza para la calidad de las aguas provenientes de la planta de tratamiento ubicada aguas arriba, el cual implica riesgos potenciales para la calidad y seguridad del recurso 104 hídrico, resaltando la importancia de implementar medidas efectivas de control y vigilancia para prevenir descargas no autorizadas que puedan comprometer la integridad de las aguas destinadas a un segundo uso, como es el riego agrícola. Además, resalta la importancia de un enfoque integral en la gestión del agua, abordando no sólo la eficiencia de las plantas de tratamiento, sino también las fuentes externas de contaminación para preservar la calidad del recurso hídrico. Implicancia 3. Durante la extracción de muestras, la presencia de espuma señala ser un indicador de la existencia de compuestos que podrían estar relacionados con la presencia de microplásticos, la importancia radica en llevar a cabo monitoreos continuos y detallados que puedan profundizar la identificación de los componentes responsables de la formación de espuma. Esto permitirá proponer estrategias eficaces para controlar y prevenir este fenómeno, contribuyendo así a la preservación de la calidad del agua y al desarrollo de medidas preventivas adecuadas. 105 CONCLUSIONES La investigación confirma la presencia de microplásticos en la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo, designado como PM-1, con el cual se acepta la hipótesis planteada. Los análisis realizados mostraron la existencia significativa de partículas de microplásticos de diversas formas, tamaños, colores y polímeros. La investigación amplía su alcance, corroborando la existencia de microplásticos en los puntos de muestreo adicional PM-2 y PM-3, situados en el cuerpo receptor del rio Huatanay. Como resultado de la aplicación de la metodología, se determina que, de acuerdo con la cuantificación de microplásticos, la cantidad promedio en las 7 repeticiones para el PM-1 es de 218.1 Und/l, para el PM-2 la cantidad media de microplásticos presentes es de 298.3 Und/l, y para el PM – 3, la cantidad promedio de microplásticos es de 370.4 Und/l. Se concluye que hay un aumento en la cantidad de microplásticos en el PM-2 y PM-3 en comparación con el PM-1. En cuanto a la caracterización morfológica de los microplásticos, según la forma se halló 4 de las 5 establecidas según el Sistema Estandarizado de Clasificación por tamaño y color. (SCS), las cuales son fragmento, fibra, películas y espumas. Para el PM-1 la forma predominante fue de tipo fibra (124 Und/l) el cual se presenta en R7 y en menor cantidad el de tipo película (26 Und/l) el cual se presenta en R1. En el PM-2 la forma predominante fue de tipo fibra (171 Und/l) el cual se presenta en R5 y en menor cantidad el de tipo espuma (2 Und/l) el cual se presenta en R1, R2 y R7. Para el PM-3 la forma predominante fue de tipo película (198 Und/l) el cual se presenta en R6 y en menor cantidad el de tipo espuma (2 Und/l) el cual se presenta en R4. Con respecto al tamaño de microplásticos se tiene que; el tamaño mínimo promedio es de (113.08 μm) el cual se presenta en el PM-3 de forma tipo fragmento y el mayor tamaño de microplásticos (1023.22 μm) se presenta en el PM – 1 de forma tipo fibra. Según el 106 color se halló translucido, rojo, negro, azul, verde, amarillo y celeste de los cuales predominó el color translúcido en PM-1, PM -2 y PM-3, en menor cantidad el color verde en PM-1. Según la identidad polimérica de microplásticos analizados en el Espectroscopio por Transformada de Fourier de han identificado 5 tipos de polímeros Polietileno (PE) 35%, Poliamida/Nylon (PA) 19%, Polipropileno (PP) 32% y Policloruro de vinilo (PVC) 6%, polietileno de baja densidad (LDPE) 11% en un volumen total de 105L. Respecto a los resultados obtenidos, se concluye que la descarga del efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo no constituye la única fuente emisora de estos contaminantes en el entorno estudiado dado que el río Huatanay transporta cantidades considerables de microplásticos. Con esta afirmación, se destaca la importancia de abordar de manera efectiva la problemática de microplásticos en cuerpos de agua como es el caso del río Huatanay. 107 RECOMENDACIONES La presente investigación servirá como punto de partida para abordar la contaminación por microplásticos en aguas residuales y contribuir a la protección de los ecosistemas acuáticos y la calidad del agua. • Basado en los hallazgos de este estudio, se recomienda que la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo considere la optimización de sus procesos de filtración y sedimentación. La implementación de tecnologías de filtración más avanzadas y la revisión de los procesos de sedimentación pueden aumentar la eficacia en la eliminación de microplásticos. • Se sugiere que la Planta de tratamiento de aguas residuales San Jerónimo establezca sistemas de monitoreo continuo para la detección y seguimiento de microplásticos en el efluente que aborden la dispersión y propagación de microplásticos en el cuerpo de agua receptor. Esto permitirá una respuesta más rápida ante picos de concentración y una evaluación constante de la eficacia de las medidas de control. • Promover programas de educación y sensibilización sobre los riesgos asociados a los microplásticos y fomentar prácticas responsables de manejo de plásticos para reducir la entrada de estos contaminantes en el sistema. • A partir de esta investigación, se recomienda realizar investigaciones adicionales sobre el comportamiento de microplásticos en el afluente y efluente de la Planta de tratamiento de aguas residuales, así como en los procesos de tratamiento, bajo los lineamientos de la Resolución Ministerial N° 273-2013-Vivienda, Aprobar el Protocolo de Monitoreo de la Calidad de los Efluentes de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas o Municipales - PTAR. Esto podría incluir estudios de trazabilidad para identificar las fuentes de entrada y su impacto en el tratamiento. 108 • Se recomienda desarrollar trabajos de investigación que contemplen las diferentes estaciones, “época de avenida y estiaje”, al mismo tiempo realizar más repeticiones de muestras para tener una perspectiva más extensa y precisa de la presencia de microplásticos en aguas residuales. 109 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abeynayaka, A. (2022). Microplásticos en Plantas de tratamiento de aguas residuales. Ecuador: SCIENCEDIRECT. Aglada, S. (2020). Detección y caracterización por tamaños de micro y nano plásticos en muestras de interés ambiental. Zaragoza: Universidad Zaragoza. Aimplas. (2019). Clasificación e identificación de materiales plásticos. AIMPLAS. Alvarez., D. O. (30 de setiembre de 2021). Instituto Superior de Ciencias y Tecnologías Aplicadas. Obtenido de https://humanidades.com/polimeros/#ixzz8Gz7Ne1TH ANA. (11 de enero de 2016). 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PROBLEMA GENERAL OBJETIVO GENERAL HIPOTESIS VARIABLES METODOLOGIA ¿Existe presencia de microplásticos Evaluar la descarga del en la descarga del efluente de la efluente de la planta de tratamiento Planta de Tratamiento de Aguas de Aguas Residuales San Jerónimo Residuales San Jerónimo, Cusco - para identificar la presencia de 2023? microplásticos, Cusco -2023. PROBLEMAS ESPECIFICOS OBJETIVOS ESPECIFICOS ¿Cuál es la cantidad de Determinar la cantidad de microplásticos presentes en la microplásticos presentes en la descarga del efluente de la Planta de descarga del efluente de la Planta -Enfoque: Variable de Tratamiento de Aguas Residuales de Tratamiento de Aguas Cuantitativo. Interés: San Jerónimo, Cusco - 2023? Residuales San Jerónimo, Cusco – -Nivel o alcance X1: Descarga de 2023. La descarga del efluente Descriptivo efluente ¿Qué características tienen Caracterizar los de la planta de tratamiento de -Diseño de los microplásticos presentes en la microplásticos presentes en la aguas residuales San Jerónimo Investigación: Variable de descarga del efluente de la Planta de descarga del efluente de la Planta cusco pr esenta microplásticos No Experimental Caracterización: Tratamiento de Aguas Residuales de Tratamiento de Aguas -Método: X2: Presencia de San Jerónimo, Cusco - 2023? Residuales San Jerónimo, Cusco – Hipotético- Micro plásticos 2023. deductivo. ¿Cuál es la composición Determinar la polimérica de los microplásticos composición polimérica de los presentes en la descarga del efluente microplásticos presentes en la de la Planta de Tratamiento de descarga del efluente de la Planta Aguas Residuales San Jerónimo, de Tratamiento de Aguas Cusco - 2023? Residuales San Jerónimo, Cusco – 2023. 116 INTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS 117 118 119 120 121 122 VALIDACION DE FICHA DE DATOS 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 ANEXOS REGISTRO FOTOGRAFICO “Evaluación de la descarga del efluente de la planta de tratamiento de Tesis: aguas residuales – San Jerónimo para identificar la presencia de microplásticos, Cusco 2023”. Bach: Sequeiros arcos Ivette. Realizado por: Bach: Tapia Ccoa Edith Luscero. TOMA DE MUESTRAS Proceso de recojo de muestras. Recojo de muestras para llenar los recipientes. Tamizado del agua residual antes de Llenado del recipiente de muestra y llenar el recipiente de vidrio, para minimizar rotulado respectivamente. microorganismos presentes en el agua. 147 Muestras listas para ser llevadas a laboratorio. EVALUACIÓN DE PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS Preparación del Mulparámetro antes Muestras de los tres puntos de iniciar el análisis. colocadas en vasos precipitados para su análisis, empezando por el punto de muestreo 1. 148 Análisis de la muestra del punto de Análisis de la muestra del punto de muestreo 2 muestreo 3. PROCESO DE FILTRADO DE MUESTRAS Preparación de las 3 muestras para Inicio del proceso de filtrado a través empezar el proceso de filtrado. de la bomba de vacío Obtención del sedimento luego del proceso de filtrado MUESTRAS FILTRADAS 149 Obtención de sedimentos de las 21 Muestras listas y rotuladas muestras filtradas respectivamente para iniciar el proceso de aislamiento de microplásticos PREPARACION DE REACTIVOS Preparación de NaCl al 40% de concentración Matraz Erlenmeyer con NaCl y agua Inicio de la preparación de reactivo destilada, la cual pasa a un agitador Fenton la cual se realiza dentro de la magnético para su correcta homogenización. campana extractora. . Obtención de reactivo Fenton listo para iniciar con el siguiente proceso. 150 SEPARACION POR DENSIDAD Lavado de las placas con la solución Separación de la materia orgánica de de NaCl para pasarlas a una pera de la inorgánica por densidad. decantación. PROCESO DE DIGESTIÓN OXIDATIVA MEDIANTE FENTON Y H2O2 Inicio del proceso de digestión El matraz es inducido a un agitador oxidativa, se inicia agregando el reactivo magnético para acelerar la reacción Fenton. 151 Reacción oxidativa. SECADO DE MUESTRAS Muestras ingresadas a la estufa para el secado FT-IR Muestras llevadas al quipo de Configuración del equipo antes de Espectroscopía por transformada de Fourier ingresar las muestras. 152 Muestra colocada en el FT-IR Resultado del espectro FT-IR. 153 CONSTANCIAS 154 155 156 157 158 159 160 161 162