Proyecto PFID-INF-2020-48 titulado “Morbilidad vs la Calidad del agua para Consumo Humano en Tonosí: un estudio piloto”
Resumen
Este proyecto contempla la evaluación de la calidad del agua en zonas en las que la actividad agrícola y ganadera forman parte importante de su desarrollo económico. En tal sentido, se ha tomado como estudio piloto la región de Tonosí. El objetivo general es el de evaluar la calidad de los recursos hídricos y fuentes de agua para consumo humano, correlacionándolo con la presencia de residuos de productos agrícolas y su posible impacto en la incidencia de enfermedades en la población de Tonosí. El análisis y evaluación de la calidad del agua estará respaldado por la conformación de una Unidad Técnica para Evaluación de Calidad Hídrica dotada con técnicas analíticas instrumentales avanzadas y con capacidad de trasladarse. El equipamiento de esta unidad será operado por personal técnico calificado con vasta experiencia en las diversas metodologías involucradas. El monto financiado por SENACYT es de B/. 500,000.00.
Ilustración 1. Van modelo Sprinter que será utilizada como unidad de evaluación integral de la calidad de agua.
1. ANTECEDENTES DE LA PROPUESTA
En nuestro país se han estado llevando a cabo importantes esfuerzos, sobre todo en las décadas recientes, por fomentar el avance de la ciencia y la investigación mediante incentivos y financiamiento para que la comunidad científica local pueda contar con las herramientas adecuadas para llevar a cabo proyectos de investigación en diversas ramas tales como medio ambiente, electrónica, robótica, biotecnología, desarrollo de materiales, entre otras. Y todas estas áreas prioritarias tienen en común el impacto y la necesidad de servirse de técnicas analíticas adecuadas.
Las determinaciones analíticas constituyen una parte esencial de prácticamente cualquier evaluación o investigación de carácter científico, y los avances tecnológicos modernos llevan la tendencia hacia el diseño y utilización de tecnologías de análisis que se caractericen por ser rápidas, precisas y exactas, de bajo costo (Kellner, 2004) y, sobre todo, amigables con el medio ambiente al reducir los requerimientos de uso de reactivos químicos principalmente en las etapas de tratamiento de muestras.
En muchos casos, la disponibilidad o no de las técnicas de análisis requeridas para las investigaciones determina el alcance o inclusive la factibilidad de la realización de proyectos de diversa índole, e influye en los plazos de tiempo requeridos para su ejecución. Es dentro de este marco y con el objetivo de que el centro proponente, así como sus colaboradores puedan disponer de acceso a tecnología analítica moderna y de respuesta rápida para sus diversos trabajos de investigación principalmente en el área ambiental, que presentamos la propuesta titulada “Morbilidad vs la Calidad del agua para Consumo Humano en Tonosí: un estudio piloto”.
La Universidad Tecnológica de Panamá cuenta actualmente con infraestructura y recursos humanos de diversas ramas, principalmente química, ingenierías, biología y de ciencias ambientales, y posee equipamiento de laboratorio que incluye técnicas como cromatografía de gases, espectroscopía ultravioleta-visible, espectroscopía de absorción atómica, espectroscopía infrarroja, potenciometría y electrodos selectivos y equipo diverso para tratamiento y extracción de muestras. Esto ha hecho posible que la Universidad Tecnológica de Panamá sea la institución de docencia superior e investigación con mayor beligerancia en los últimos años en cuanto a aporte y colaboración de recursos científicos y de investigación para afrontar necesidades de análisis, evaluaciones y emisión de criterio científico en problemáticas como agua potable, infraestructura, y salud, tal como se refleja en la participación en evaluaciones técnicas de contaminación por fibra de vidrio y estudios
de impacto al ambiente por contaminantes poco evaluados hasta el momento como los microplásticos y el declorano plus, por poner sólo unos cuantos ejemplos. Sin embargo, es precisamente el tratamiento intensivo que requieren las muestras, o las características de los métodos en sí, además de la preservación de muestras y el transporte de las mismas que requiere una inversión de tiempo que muchas veces incide negativamente en la capacidad de respuesta para proponer, ejecutar o brindar apoyo a mayor cantidad de trabajos de investigación. Esta es la premisa principal en la cual se apoya la presente propuesta, mediante la cual se plantea la adquisición de equipos con características muy bien definidas: robustos, compactos, con tecnología de vanguardia, de rápida respuesta, con límites de detección bajos y alta precisión y exactitud, pero sobre todo que reduzcan la dependencia del uso de múltiples reactivos que muchas veces, aparte de su riesgo intrínseco, suponen la necesidad de tratamientos especiales para el elevado volumen de sus desechos. Todas estas características, harían posible que este instrumental estuviera disponible y listo para su utilización de manera más expedita y con apertura al estudio de matrices ambientales en las que hasta el momento se tiene poca data en nuestro país. Además, abre la posibilidad de poder desplazar dicho instrumental especializado a campo en una unidad móvil denominada Unidad Técnica para Evaluación de Calidad Hídrica (UTECH) completamente habilitada como laboratorio para obtener resultados in situ o en tiempos mucho menores y sin comprometer las muestras durante largos periodos de transporte en comparación con la tecnología y recursos de los cuales disponemos actualmente. El modelo de laboratorio móvil ha sido usado para la realización de importantes proyectos de investigación en distintos campos lo que demuestra la factibilidad de su uso. Por ejemplo, para la caracterización radiológica de sitios (Goudeau et al., 2019), observaciones de emisiones de metano (Yacovitch et al., 2015), evaluación de calidad del aire (Shahid et al., 2019) entre otros.
El potencial de aprovechamiento de este laboratorio móvil por los investigadores y centros asociados se perfila como un apoyo e impulso valioso a las actividades de investigación en nuestro país, ya que estos centros podrán dar uso al equipamiento adquirido para sus diversas temáticas de investigación. Como punta de lanza del inicio del proyecto se plantea el trabajo de investigación “Morbilidad vs la Calidad del agua para Consumo Humano en Tonosí: un estudio piloto” con el cual se persigue la caracterización de las fuentes de agua para consumo humano, con la finalidad de obtener una línea base de las características de estas aguas y su entorno, las cual servirá para estudiar las posibles correlaciones con la ocurrencia de diversas enfermedades en la región, así como punto de partida para su
protección y evaluación de formas de aprovechamiento sostenibles de estos recursos. Un estudio tan completo como el que se contempla y con resultados tan confiables, sería prácticamente imposible sin una unidad móvil como la UTECH.
2. JUSTIFICACIÓN Y PROBLEMA A INVESTIGAR
Panamá afronta actualmente problemas ambientales que afectan el derecho humano al agua potable y saneamiento, debido a la contaminación, entre éstos: la forma inadecuada de desechar agua servidas en algunos ríos y quebradas, degradando y contaminado el agua de esas fuentes; el alarmante aumento de vertederos de basura en los ríos, quebradas y espacios públicos, que provocan contaminación (dañando el ecosistema) y estancamiento del cauce de los ríos y quebradas, provocando inundaciones; son algunos de estos problemas. La medición y control de la calidad del agua es esencial para la salud humana y la biodiversidad. Es por ello que la investigación, el desarrollo y la innovación constituyen un factor fundamental para desarrollar tecnologías y procedimientos que permitan asegurar la calidad del agua y la optimización en su consumo. Esta, al igual que otras problemáticas sociales y ambientales serán temas en los que la UTECH podrá realizar aportes importantes agilizando el proceso de análisis y obtención de resultados in situ.
La Universidad Tecnológica de Panamá se ha caracterizado por apoyar y propiciar la educación al más alto nivel, así como la investigación científica. Con tal fin, hace uso y aprovechamiento eficiente de los recursos con que cuenta. Es en ese sentido que la Universidad, consciente de su papel central en el apoyo y desarrollo de la ciencia, establece vínculos de cooperación con entidades estatales y privadas, nacionales como internacionales, y dentro de las cuales el apoyo recibido de la SENACYT es sumamente valorado y apreciado ya que permite al recurso humano existente una opción para poder acceder a financiamiento y tecnología que de otra forma tardaría mucho más tiempo en estar disponible. En el caso de la presente iniciativa, la inversión permitirá apoyar diversos proyectos de investigación, extensión, y trabajos de tesis en área ambiental que desarrollan investigadores y estudiantes de nivel de Licenciatura, Posgrado, Maestría y Doctorado de la Universidad Tecnológica de Panamá, así como de otras entidades educativas, fortaleciendo de esta forma, la capacidad de investigación y generación de información técnica valiosa, pues estará disponible para la toma de decisiones críticas en materia ambiental, de entidades como MIAMBIENTE, MINSA, MICI, MIDA, ARAP el gobierno central y los gobiernos locales. De hecho, uno de los objetivos es precisamente fortalecer
la colaboración interinstitucional para afrontar de manera más eficaz el desafío de controlar y reducir la dispersión de contaminantes en los recursos hídricos de la región en estudio.
Además de su versatilidad y de las ventajas tecnológicas y logísticas de contar con esta UTECH capaz de dar respuesta a investigaciones que requieran análisis en matrices ambientales como agua, aire y suelo, la misma presenta un beneficio adicional el cual es poder constituirse en un ícono para la promoción de la Ciencia y la Investigación en Panamá, no sólo por los proyectos en los cuales puede ser aprovechado su potencial, sino por su proyección visual en las actividades de fomento y divulgación científicas en las cuales puede ser partícipe por medio de presentaciones o exhibiciones en congresos y talleres de promoción científica y de educación en las ciencias en nuestro país.
3. BENEFICIOS Y PRINCIPALES BENEFICIARIOS
En lo referente a tecnología, el país se verá beneficiado por la implementación de la UTECH capaz de llevar a cabo estudios in situ en agua, aire y suelo para determinación de metales, carbón orgánico total, presencia de plaguicidas, calidad de aire, entre muchos otros, de manera rápida, precisa y amigable con el ambiente. Esto puede ser un modelo a replicar para acercar la tecnología necesaria a otras regiones del país que dependen de estos recursos centralizados generalmente en la capital para llevar a cabo sus evaluaciones e investigaciones, fortaleciendo de este modo la capacidad científica y tecnológica del país a través de la integración y colaboración de grupos de investigación y unidades académicas.
En general, este proyecto beneficia a la comunidad científica de todo el país al poner a disposición tecnología de análisis rápido para sus diversos proyectos e investigaciones. Específicamente, de manera inicial, se plantea beneficio tangible para el distrito de Tonosí, en donde se pondrá a prueba y optimizará la metodología para evaluación de calidad de agua, sobre todo en lo relacionado a metales pesados y plaguicidas; lo cual puede hacerse extensible en un futuro cercano a otras regiones del país.
En la actualidad, Panamá no cuenta con una unidad técnica que brinde respuesta rápida a las necesidades de evaluación de efluentes hídricos, por ende, este proyecto tiene como objetivo específico fortalecer los estudios nacionales en el área de Ciencias de la Tierra y a la vez con la información que se genere de los estudios fisicoquímicos y bacteriológicos beneficiar a las comunidades que se abastecen de agua potable mediante ríos y pozos, inicialmente en Tonosí y posteriormente en otras regiones del país como Soná de donde ya nos han hecho una solicitud formal de evaluación de calidad de agua, y en Guararé, Las
Tablas y Pedasí en donde se ha identificado la necesidad de ejecutar estudios de calidad de agua. Cabe mencionar que, en caso de alguna emergencia ambiental relacionada con la calidad hídrica, la UTECH está preparada y dotada con sistemas analíticos de última generación que permitirá movilidad y respuesta rápida para la obtención de datos precisos a partir de análisis in situ.
De igual forma, este laboratorio también servirá de apoyo en las investigaciones dentro de las áreas de competencia del Centro Experimental de Ingeniería, el Centro de Investigaciones Hidráulicas e Hidrotécnicas y la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad Tecnológica de Panamá y de otras instituciones a nivel nacional.
4. IMPACTO ESPERADO
La información que se generará constituirá un beneficio social y ambiental, con fundamento en investigaciones que aportarán conocimiento para tomar medidas para conservar y mejorar el ambiente en nuestras ciudades, redundando en disminución de afectaciones a la salud. Como aporte adicional, la visibilidad de la UTECH propiciará la curiosidad de la población por saber el alcance, función y aporte de la misma al desarrollo de la ciencia en Panamá.
Por otro lado, también se beneficiará, a más de 24,000 estudiantes, docentes e investigadores de la Sede Panamá y otras sedes de la Universidad Tecnológica de Panamá, ya que podrán hacer uso de la tecnología innovadora para el aprendizaje y compresión de los procesos y análisis relacionados con estudios del agua, así como para la realización de tesis de grado o posgrado asesoradas por los investigadores del proyecto. Se espera que el proyecto contribuya a agilizar e incrementar el número de publicaciones científicas al tener la capacidad de atender una mayor demanda de uso de equipo para distintos proyectos en menor tiempo.
5. OBJETIVOS DEL PROYECTO
Objetivo general
Evaluar la calidad de los recursos hídricos y fuentes de agua para consumo humano por medio de una unidad técnica de evaluación de calidad hídrica que fortalecerá la capacidad técnica del país, correlacionándolo con la presencia de residuos de productos agrícolas en sedimentos, efluentes y fuentes hídricas, superficiales y subterráneas, y su posible correlación con la incidencia de enfermedades en la población de Tonosí, provincia de Los
Santos; con el fin de diseñar y proponer medidas que conlleven al uso eficiente de estos productos químicos, así como la implementación o mejoramiento de las estrategias para el manejo de los residuos y materiales contaminados debido a actividades antropogénicas, y minimizar el impacto de los mismos sobre la salud humana y ambiental.
Objetivos específicos:
1. Fortalecer la capacidad técnica nacional para la identificación y cuantificación de residuos de contaminantes orgánicos e inorgánicos en aguas y sedimentos mediante la adquisición de equipo especializado y la implementación de metodología adecuada para las determinaciones analíticas.
2. Determinar las características de los recursos hídricos en estación seca y lluviosa durante dos temporadas consecutivas, mientras paralelamente se correlaciona con el seguimiento al inventario de productos agrícolas o industriales utilizados en Tonosí, así como las medidas propuestas y ejecutadas para la prevención y remediación de la contaminación durante la duración del proyecto.
3. Brindar asesoría, entrenamiento y apoyo técnico a las instituciones colaboradoras del proyecto con interés y necesidad del servicio de evaluación integral de la calidad del agua para consumo humano y sus fuentes.
4. Fortalecer la colaboración interinstitucional para afrontar de manera más eficaz el desafío de controlar y reducir la dispersión de contaminantes en los recursos hídricos de la región en estudio.
5. Ofrecer capacitaciones con expertos nacionales e internacionales en el ámbito de la calidad y contaminación de las aguas y en materia de los recursos científicos e instrumentación necesarios para su adecuada identificación y cuantificación.
6. Generar registros que documenten las experiencias obtenidas, de forma que las mismas puedan ser consideradas para la toma de decisiones que fomenten la reducción del impacto ambiental debido al uso de agroquímicos en el distrito de Tonosí, provincia de Los Santos.
7. Servir de modelo para la réplica de la presente iniciativa en otras zonas de la República de Panamá.
6. COLABORADORES DEL PROYECTO
▪ Investigador principal (IP): Yazmin Mack
Líder y coordinadora general del proyecto. Coordinará y apoyará las actividades de divulgación del proyecto y de las investigaciones planteadas como subproyectos en la presente propuesta. Participación en actividades de campo.
Vinculación institucional: Investigadora ad honórem del Centro de Estudios Multidisciplinarios en Ciencias, Ingeniería y Tecnología (CEMCIT-AIP), investigadora de la Universidad Tecnológica de Panamá.
▪ Co-investigador 1 (Co-IP 1): Jorge Olmos
Responsable técnico del proyecto. Apoyará en el entrenamiento de uso, cuidado y mantenimiento de los equipos; desarrollo, validación y verificación de las técnicas analíticas; evaluación de resultados y presentación y publicación de los mismos. Vinculación institucional: Universidad Tecnológica de Panamá.
▪ Co-investigador 2 (Co-IP 2): Kathia Broce
Aportará su experticia en ejecución y evaluación de proyectos científicos. Participación en actividades de campo. Vinculación institucional: Universidad Tecnológica de Panamá
▪ Co-investigador 3 (Co-IP 3): Cecilio Hernández
Brindará apoyo en lo referente a la administración, gestión óptima y adquisición, mantenimiento y calibración de equipos. Vinculación institucional: Universidad Tecnológica de Panamá
▪ Co-investigador 4 (Co-IP 4): Alma Chen
Brindará apoyo en la coordinación de la investigación sobre caracterización de sitios de aguas. Participación en actividades de campo. Vinculación institucional: Universidad Tecnológica de Panamá.
7. METODOLOGÍA
Materiales y métodos
La presente propuesta de investigación estará respaldada por el Laboratorio de Análisis Industriales y Ciencias Ambientales de la Universidad Tecnológica de Panamá. El mismo brindará apoyo y respaldo a la UTECH a través del personal capacitado, el cual estará encargado de la operación de los equipos incluidos en el proyecto, validación de
metodologías analíticas, actividades de mediciones en campo y muestreo, ejecución de análisis, evaluación de resultados y actividades de divulgación del proyecto. El Laboratorio de Análisis Industriales y Ciencias Ambientales facilitará sus instalaciones y facilidades para la puesta en funcionamiento inicial, verificación y validación de las técnicas a implementar con el instrumental del proyecto y para realizar las tareas de mantenimiento.
El proyecto contempla la adquisición de una serie de equipos para la UTECH con las siguientes características: compactos y portables, alta sensibilidad, robustez, con mínima o nula utilización de reactivos químicos (amigables con el ambiente y el operador) y poco o ningún requerimiento para la preparación de muestras (análisis directo), y de respuesta rápida. La tecnología moderna ha conseguido lograr que muchos de estos equipos, que antes solían ser voluminosos, pesados y para uso sólo en instalaciones de laboratorio, ahora posean el tamaño y peso apropiado para adaptarse a una unidad móvil sin problema para su uso en campo con las mismas o incluso mejores prestaciones que los modelos convencionales. Esto hace posible su desplazamiento y uso en campo en la UTECH.
El vehículo tipo panel de techo alto con amplio espacio será adaptado a los requerimientos para servir como laboratorio móvil, y estará provisto de sistema de baterías con alimentación solar para garantizar la autonomía energética del equipamiento, ambiente climatizado, superficies antivibratorias, suelo antideslizante, nevera de almacenaje, estación meteorológica portátil, equipo de computación, sistema de comunicación, mesas de trabajo y anaqueles con fijaciones especiales, dispensadores de agua potable y desionizada y equipamiento auxiliar y de seguridad integrados tales como cámaras de extracción de gases y monitores de calidad de aire interior. La adecuación del mismo será supervisada por ingenieros del Centro Experimental de Ingeniería. Esta TECH permitirá realizar las mediciones y obtener, in situ y tiempo real, los estudios de calidad de agua.
En síntesis, la metodología mediante la cual se llevará a cabo el proyecto consiste en obtener de los respectivos proveedores los equipos listados anteriormente, iniciar las etapas de adquisición y adecuación de la UTECH. Paralelamente se realizará la instalación, calificación, capacitación en el manejo de los equipos y el desarrollo e implementación de las técnicas de análisis. Este proceso se llevará a cabo bajo los lineamientos de la norma de calidad ISO 17025 bajo la cual el Laboratorio de Análisis Industriales y Ciencias Ambientales mantiene acreditación, y bajo directrices de sistemas de buenas prácticas de laboratorio. Por otra parte, se realizará la investigación de la data existente con relación a la morbilidad en la zona de estudio.
Una vez lista la UTECH, se dará inicio al proyecto de evaluación de sitios en Tonosí. Este consistirá en la caracterización fisicoquímica de dichas aguas, para lo que se realizarán cuatro muestreos, dos en estación seca y dos en lluviosa. En la parte microbiológica se efectuarán los análisis de e-coli, coliformes totales y fecales, y otros de interés. Todos estos muestreos y análisis se realizarán en sitio para garantizar la confiabilidad de los resultados y en caso de detectarse algún resultado erróneo, tomar las muestras y correr los análisis nuevamente lo que solo será posible por medio de un laboratorio móvil. Se evaluará una posible correlación de los resultados de estos análisis con datos de morbilidad de la región levantados por los estudiantes participantes en el proyecto. Las entidades colaboradoras del proyecto también tendrán a su disposición el uso de la UTECH según sus necesidades, a sus diversas líneas de acción conforme al contrato elaborado y firmado como parte de este proyecto.
A continuación, se listan los principales equipos incluidos en el proyecto para la consecución de los objetivos planteados:
Cromatógrafo de gases con detector de espectrometría de masas portátil: este equipo es esencial para la evaluación de contaminantes orgánicos especiales tales como plaguicidas. Su característica principal, además de ser portátil, es que utiliza la técnica de microextracción en fase sólida, con lo cual no se requiere el uso de ningún solvente ni reactivo, y la captación se da de forma directa en la muestra mediante fibras especiales que son luego analizadas en el equipo. A diferencia de cualquier sistema convencional, es una técnica amigable con el ambiente y más segura para los técnicos operadores, y los resultados se obtienen en cuestión de minutos. Se requiere para la UTECH debido a que no precisa conexiones eléctricas ni instalación de líneas y cilindros de gases, como si ocurre con los sistemas tradicionales.
Espectrofotómetro de fluorescencia de rayos X portátil: se requiere para la cuantificación in situ de presencia de metales pesados tóxicos (por ejemplo: plomo, zinc, manganeso, arsénico) en agua. Su característica principal es que, a diferencia de los sistemas de laboratorio tradicionales, no requiere de enfriamiento mediante líneas de nitrógeno, ni el uso de llamas, con lo cual el ahorro económico y de espacio es significativo. Su diseño compacto lo hace transportable, y sus límites de detección están en el orden de ppb, con lo cual detecta cantidades 100 veces menores que los sistemas regulares de sobremesa. Es capaz de determinar elementos desde el sodio al uranio en una sola lectura, sin requerir del uso de compuestos químicos peligrosos durante el proceso, lo cual lo hace adecuado para trabajar en campo dentro del laboratorio móvil.
Espectrofotómetro de campo Sonda multiparamétrica Medidor de Turbiedad
Equipo DREL de análisis de calidad de agua: incluye cuatro sistemas compactos y portátiles para medición de más de 200 parámetros in situ en agua. Mediante el uso de espectrofotometría, se mide una batería de más de 150 ensayos a discreción técnica con el uso de tubos precalibrados que ahorran espacio, tiempo y labores de preparación de muestra, al sólo requerir la introducción de una alícuota de agua en el tubo correspondiente y su lectura en el espectrofotómetro. Ofrece la ventaja de mínima generación de residuos y la eliminación de la necesidad de realizar curvas de calibración, lo cual es indispensable para su uso en el laboratorio móvil. El sistema incluye también sonda multiparamétrica para
el análisis in situ de conductividad, pH y sólidos disueltos, además de un medidor de turbiedad compacto y resistente para uso en campo con resolución equiparable a los equipos de sobremesa, y tituladores manuales con cartuchos que no requieren la manipulación directa de ácidos o bases, lo cual refuerza la seguridad de los técnicos dentro del laboratorio móvil.
Sistema compacto de medición de demanda bioquímica de oxígeno (DBO5): la DBO5 es uno de los parámetros de más delicado tratamiento en el análisis de agua debido a que la variación de las concentraciones de oxígeno, que es lo que se determina como medida de contaminación por materia orgánica, es muy susceptible a cambiar con el tiempo y la temperatura. Tal es así, que el tiempo máximo para realizar el ensayo es de 24 horas, lo que muchas veces es una limitante si el punto de muestreo del agua está muy distante del laboratorio. En el laboratorio móvil, el sistema compacto de medición de DBO5 resuelve esta dificultad al ser un sistema en el cual la muestra puede ser colocada directamente para su incubación y ser registrados los niveles de oxígeno en la muestra de manera constante.
Estación meteorológica portátil: la estación meteorológica portátil es requerida para relacionar los datos de calidad del agua directamente con los factores ambientales en el sitio de toma de muestra, lo cual es esencial para la investigación ambiental. Puede registrar humedad, temperatura, presión barométrica, velocidad del viento. Es compacta y puede colocarse en mástil sobre el laboratorio móvil para registro continuo de la data
meteorológica durante las campañas de muestreo. Operada a baterías y a distancia de manera inalámbrica con conexión tipo bluetooth, la comunicación con el interior del laboratorio para registrar y evaluar los datos está garantizada.
Sistema para análisis microbiológico: los análisis microbiológicos son muchas veces los más críticos para determinar la potabilidad o contaminación de un agua. Sin embargo, son también de los más delicados debido a riesgos de alteración de las muestras durante el transporte y el corto periodo de validez de las muestras antes de ser incubadas. Este sistema solventa todos esos inconvenientes debido a que posee todo lo necesario para el análisis microbiológico, incluyendo equipo de colecta de muestras y dos incubadoras incorporadas operadas a batería que hacen posible el inicio inmediato del análisis microbiológico de las muestras en el laboratorio móvil, sin tener que esperar a que las muestras lleguen a un laboratorio distante.
Luminómetro de ATP: este sistema portátil determina si el agua posee contaminación biológica, mediante el uso de la técnica de luminometría para la determinación de ATP. Esto es esencial para la investigación en campo debido a que en pocos minutos es posible determinar si una muestra de agua amerita ser sometida o no a análisis microbiológico confirmatorio, con el consecuente ahorro de tiempo y recursos, además de obtener una evaluación instantánea de la calidad del agua en términos de contaminación microbiológica como respuesta rápida, sin la necesidad de esperar las 48 horas de incubación necesarias en los métodos de análisis microbiológicos.
Balanza analítica transportable: se requiere para determinar el peso durante análisis gravimétricos tales como aceites y grasas y sólidos suspendidos, además de preparación de patrones. Su tamaño compacto y sus sistemas de estabilización para transporte evitan la pérdida de calibración la hacen adecuada para su uso en el laboratorio móvil.
Termoreactor: el digestor de muestras es indispensable para los análisis de aguas que requieren de pretratamiento térmico. Su tamaño compacto y sus escudos protectores son adecuados para brindar seguridad en su operación dentro del laboratorio móvil.
Sistema de purificación de aire: se requiere para filtrar y asegurar la calidad óptima del aire dentro del laboratorio móvil, para seguridad de los técnicos operadores. Contiene filtros de partículas y de compuestos orgánicos volátiles e indicación automática de funcionamiento y condiciones de los filtros.
Monitor de calidad de aire: se requiere para evaluar la calidad de aire dentro del área de trabajo del laboratorio móvil para seguridad de los técnicos operadores. Determina niveles de oxígeno, dióxido y monóxido de carbono en aire. Su diseño compacto y su operación por baterías, además de sus alertas lumínicas y sonoras, lo hacen adecuado para la seguridad de las operaciones del laboratorio móvil.
Estación de pesaje seguro: algunos análisis requieren de la preparación de patrones a partir de material de referencia en forma de polvo. Esta estación de pesaje seguro mantiene en su interior cualquier polvo generado por actividades de pesaje, evitando que los mismos pasen al aire circundante con el riesgo de ser inhalados por el técnico analista.
Detector de contaminantes orgánicos volátiles: su función es alertar a los técnicos dentro del laboratorio móvil, sobre la liberación de alguna sustancia orgánica volátil mediante sus indicadores led y alertas sonoras, ya sea que esta provenga de algún kit de ensayo manipulado inadecuadamente o de las propias muestras, para tomar las medidas de seguridad oportunas correspondientes.
Cámara o vitrina de gases: es indispensable en todo laboratorio de análisis de agua para llevar a cabo en su interior las actividades de mayor cuidado, tales como las digestiones o los trabajos con disolventes orgánicos. En este caso, la cámara es de tipo especial con sistema de filtración horizontal y las paredes traslúcidas para la adecuada operación e instalación, optimizando el espacio dentro del laboratorio móvil.
Sistema de generación eléctrica: para el laboratorio móvil se seleccionó un sistema de generación eléctrica a través de baterías recargables y paneles solares para garantizar el fluido eléctrico para las operaciones y los equipos del laboratorio móvil, aún en zonas apartadas. Esto representa, además de ahorro en combustible y en energía de la red (si está disponible), que el laboratorio móvil no dependerá de generadores a base de combustible que puedan representar una fuente de contaminación tanto para el entorno como para las muestras.
Laboratorio móvil: vehículo tipo panel alto con área de carga de 15 a 17 m3 (separada de la cabina del conductor) que albergará mobiliario, equipamiento y es adecuado para el trabajo de hasta tres técnicos de manera simultánea con fácil acceso por medio de puerta lateral y puertas traseras. Cuenta con sistema de climatización, purificación de aire, mobiliario de laboratorio, iluminación, dispensadores de agua potable y desionizada, colector de aguas residuales, piso antideslizante, generador eléctrico, equipos auxiliares de laboratorio y sistemas de comunicación, alerta y seguridad para garantizar el funcionamiento de la UTECH incluso en regiones alejadas y por el tiempo necesario realizando muestreos y análisis en sitio.
Este laboratorio móvil es indispensable para cumplir con el objetivo de obtener resultados in situ fiables ya que la mayoría de los ensayos requieren del apoyo de estas facilidades para poder ser ejecutadas con seguridad. Esto garantiza que los resultados son fiables no sólo por las técnicas utilizadas, sino porque corresponden al mismo instante de toma de las muestras, lo cual resulta sumamente ventajoso también en casos en los que una respuesta rápida a una emergencia o incidente ambiental es requerida.
El laboratorio móvil permitirá la realización de análisis en campo que no serían posibles sin las adecuaciones y equipos de seguridad y auxiliares adaptados en el mismo, además de proporcionar el espacio seguro y adecuado para la realización de ensayos especializados en su interior y proporcionar el espacio distribuido en compartimentos necesario para mantener los equipos seguros durante su desplazamiento. No cumple función de transporte de personal dentro del laboratorio; los mismos se desplazarán a los sitios de evaluación en vehículos proporcionados por la UTP.
8. RESULTADOS ESPERADOS
Como resultado de la ejecución de las actividades descritas en la sección anterior, se espera obtener los siguientes productos:
Resultados de la Etapa I
1. Equipos e insumos adquiridos: Equipos e insumos disponibles para las actividades de laboratorio previstas en la propuesta de investigación (cromatógrafo de gases acoplado a espectrómetro de masas portátil, equipo de fluorescencia de rayos X, espectrofotómetro portátil, medidor de turbiedad, sonda multiparamétrica, equipo de análisis de DBO con suministro de insumos e incubadora, sistema de análisis microbiológico en aguas, laboratorio móvil con adecuaciones (climatización, mobiliario, fuente de alimentación), equipos auxiliares, equipos de seguridad y mantenimiento de los equipos). Se cuenta con las hojas de vida de los equipos adquiridos.
2. Laboratorio móvil en funcionamiento (Unidad Técnica de Evaluación de Calidad Hídrica - UTECH): Unidad móvil adecuada como laboratorio móvil, con todos los equipos de medición operativos, y los sistemas auxiliares y de seguridad integrados y en funcionamiento.
3. Capacitaciones realizadas: Certificaciones en el manejo de las técnicas para personal de laboratorio directamente relacionado con la operación del equipo (químicos, biólogos, ingenieros y profesionales de carreras afines, estudiantes universitarios relacionados con evaluaciones ambientales). Documentación de contenido de las capacitaciones, fotos del desarrollo de las capacitaciones y lista de asistencia (aproximadamente 15 participantes).
4. UTECH al día en sus mantenimientos: Registro de mantenimiento periódico, tanto del laboratorio móvil como de sus sistemas de seguridad y auxiliares integrados, y de los equipos de medición.
5. UTECH adecuada al sistema de buenas prácticas: laboratorio móvil adecuado según manual de uso y mantenimiento de equipos, formatos de trabajo y cadenas de custodia.
6. Estudiantes con anteproyecto de tesis aprobado: mínimo dos estudiantes desarrollando su trabajo de tesis en el marco de la temática del proyecto, por ejemplo: en instrumentación analítica y evaluación de recursos hídricos y ambientales. Las tesis serán asesoradas por investigadores del proyecto.
7. Estudiantes y profesionales capacitados: entre 20 a 30 estudiantes y profesionales (estudiantes universitarios relacionados con evaluaciones ambientales, químicos, biólogos, ingenieros y profesionales de carreras afines) de las instituciones colaboradoras del proyecto con interés y necesidad del servicio de
evaluación integral de la calidad del agua para consumo humano y sus fuentes. Entre las capacidades adquiridas podemos mencionar instrumentación analítica y evaluación de recursos hídricos y ambientales.
8. Informe técnico y financiero de la Etapa I: informe técnico y financiero de la Etapa I enviado a SENACYT.
Resultados de la Etapa II
1. Equipos e insumos adquiridos: Equipos e insumos adicionales necesarios disponibles para las actividades de laboratorio previstas en la propuesta de investigación.
2. Estudiantes tesistas capacitados: Informe de seguimiento de tesis de los estudiantes vinculados al proyecto. Certificado de capacitaciones. Registro de evaluación de aptitud para ejecución de ensayos relacionados al proyecto.
3. UTECH al día en sus mantenimientos: Registro de mantenimiento periódico, tanto del laboratorio móvil como de sus sistemas de seguridad y auxiliares integrados, y de los equipos de medición.
4. Reglamento de prestación de servicios de la UTECH aprobado: reglamento aprobado y difundido para atender las solicitudes de uso por parte de estudiantes, profesionales e instituciones públicas, incluyendo la descripción del equipo, las condiciones de uso, el procedimiento para solicitar la utilización del equipo, el espacio compartido, el compromiso de los usuarios y el modelo de contrato.
5. Evidencias del lanzamiento del proyecto: fotos del evento, power point presentado, lista de asistentes (investigadores, representantes de instituciones colaboradoras, estudiantes, comunidad), publicación en página web de la UTP.
6. Datos de morbilidad del distrito de Tonosí: datos de morbilidad en la región de estudio levantados (compilación de datos existentes) por los estudiantes de tesis participantes en el proyecto y estudio de correlación con los resultados de los análisis de calidad de agua que se obtengan.
7. Técnicas de análisis optimizadas: fotos, resultados de las pruebas, copia de las bitácoras de los análisis y de validación o verificación de los métodos, lo cual incluye registros de la determinación de la exactitud, límites de detección, límites de cuantificación, linealidad y repetibilidad de los ensayos de laboratorio.
8. Giras realizadas: fotos, copias de bitácora de actividades, metodología y registros de los resultados de los análisis de calidad de agua por medio de la UTECH.
9. Informe intermedio de avance de la Etapa II: Informe intermedio de avance de la Etapa II enviado a SENACYT.
10. Borrador de artículo científico sometido a revista indexada: borrador de artículo científico en base a los resultados más relevantes obtenidos durante el proyecto de investigación sometido revista de impacto indexada.
11. Fotodocumentación de la participación en congresos y jornadas científicas: certificados de participación, fotos.
12. Trabajo de tesis realizado en el marco del proyecto: copia digital de trabajo final de tesis desarrollado en el marco de las actividades científico-técnicas del proyecto de investigación entregada a la SENACYT.
13. Documento con los resultados y recomendaciones para una mejor gestión, aprovechamiento y conservación de los recursos hídricos en Tonosí (comunidad que se verá beneficiada por este proyecto): Documento con resultados y recomendaciones como guía para que se puedan tomar correctivos sobre el manejo y preservación de los recursos hídricos y de la calidad necesaria para ser utilizados como fuente de agua potable en la zona de estudio.
14. Informe final técnico y financiero de la Etapa II e informe final de proyecto: informes enviados a SENACYT.
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Goudeau, V., Daniel, B., & Dubot, D. (2019). Mobile laboratories: An innovative and efficient solution for radiological characterization of sites under or after decommissioning. Journal of Environmental Radioactivity, 196, 194-198. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.04.010
Kellner, R. y otros. 2004. Analytical Chemistry. A Modern Approach to Analytical Science. Second Edition Wiley-VCH. 2004.
Shahid, I., Chishtie, F., Bulbul, G., Shahid, M. Z., Shafique, S., Lodhi, A., Shahid, I., Chishtie, F., Bulbul, G., Shahid, M. Z., Shafique, S., & Lodhi, A. (2019). State of air quality in twin cities of Pakistan: Islamabad and Rawalpindi. Atmósfera, 32(1), 71-84. https://doi.org/10.20937/atm.2019.32.01.06
Yacovitch, T. I., Herndon, S. C., Pétron, G., Kofler, J., Lyon, D., Zahniser, M. S., & Kolb, C. E. (2015). Mobile Laboratory Observations of Methane Emissions in the Barnett Shale Region. Environmental Science & Technology, 49(13), 7889-7895. https://doi.org/10.1021/es506352j