Propuesta para la planificación y gestión integrada de los recursos hídricos del NE de la Provincia de Córdoba, Argentina (Red Pictor 2)

Relevamiento y estudio de aspectos relacionados con el conjunto hídrico, ecológico y paisajístico asociado con la Laguna de Mar Chiquita, y una propuesta de Plan Director integrado que permita lograr un funcionamiento sustentable del sistema. Abarcará la recopilación de antecedentes sobre variaciones en los regímenes hidrológicos de la laguna y sus tributarios, junto con las variaciones en calidad de agua y sus consecuencias sobre el ecosistema dependiente. Se utilizará la información disponible en bases de datos de organismos públicos, y a partir de trabajos anteriores del grupo de investigadores involucrados, sobre caudales, calidad de agua, recursos en flora, fauna, paisaje, y sus variaciones en función de los cambios hidrológicos, climáticos, o por efecto de contaminación del medio. Se realizarán también estudios exploratorios para identificar factores de riesgo y cambios evidentes o inminentes en los ecosistemas causados por mal uso o contaminación del recurso hídrico. Dichos estudios abarcarán relevamientos, monitoreos planificados y/o verificaciones in situ, con posterior análisis de los datos obtenidos, análisis de muestras de agua y sedimento en la laguna y sus tributarios, evaluación de cambios en comunidades de peces, aves, plantas, paisaje, etc.

Redes Políticas y Solución de Dilemas de Acción Colectiva: Estudio de la gestión de recursos hídricos compartidos en dos cuencas lacustres de la provincia de Córdoba

El objetivo general de este proyecto es examinar cómo las estructuras de las redes políticas que se forman para gestionar recursos hídricos compartidos en la provincia de Córdoba disponen las actitudes cooperativas de los actores que participan en dichas redes. Dado el deterioro de los recursos hídricos en el país este proyecto cobra importancia, debido a que trabaja desde el supuesto que las actitudes cooperativas facilitan –aunque no de manera lineal- el logro de políticas que protejan efectivamente dichos recursos. Los objetivos específicos para el primer año del proyecto son: 1. Identificar los actores gubernamentales y no gubernamentales activos en los últimos cinco años en los procesos de gestión de recursos hídricos en las cuencas de los lagos San Roque, y Los Molinos (ambos ubicados en la provincia de Córdoba), 2. Identificar las demandas de coordinación y cooperación por parte de dichos actores, 3. Describir las características estructurales de las redes de gestión de los recursos hídricos y su relación con la percepción de los actores acerca de los problemas a enfrentar en las cuencas. El estudio de las redes de gestión en las dos cuencas lacustres seleccionadas es relevante desde el punto de vista de la generación de conocimiento aplicado sobre estos cuerpos de agua que constituyen un ejemplo típico de “recursos compartidos” (common-pool resource) donde la falta de actividades de cooperación y/o coordinación entre los usuarios del recurso se traducen en dilemas de acción colectiva

Estructura del cambio climático en el norte de la Provincia de Córdoba de interés para Agricultura y los Recursos Hídricos

En una investigación anterior se detectó la existencia de un cambio climático en las lluvias anuales en la zona norte de la provincia de Córdoba, en los alrededores de Jesús María. Esta es una región de amplio interés agropecuario y además está en marcha un importante proyecto de irrigación. La presente investigación está destinada a investigar la estructura de ese cambio climático, para encontrar cuáles fueron las variaciones en niveles mensuales y diarios de lluvia que produjeron el cambio climático en las lluvias anuales. En razón de la existencia de un cambio climático en las lluvias anuales, tiene importancia científica y económica el identificar la estructura de ese cambio climático, para lo cual es necesario encontrar cuáles son los cambios en las componentes que forman la lluvia anual, que han manifestado ese cambio climático. Esto es particularmente importante porque desde el punto de vista científico contribuye a proveer la información base para identificar las posibles causas y por consiguiente la posible evolución de ese cambio climático. Desde el punto de vista de su utilidad económica, conocer la estructura del cambio climático en la lluvia es importante porque se pasa a desagregaciones de los valores de lluvia que tienen directa incidencia en la producción agrícola-ganadera y en la planificación del aprovechamiento de los recursos hídricos.

Impacto de las prácticas agrícolas en los recursos hídricos de la provincia de Córdoba: aislamiento y caracterización de bacterias degradadoras de pesticidas para su utilización en procesos de biorremediación. Impact of agricultural activities on aquatic environments of Córdoba: isolation and characterization of bacteria with pesticide removal capacities for bioremediation treatments.

Los sistemas de agua dulce constituyen fuentes vitales para el desarrollo de la vida. Entre otras causas, el excesivo y poco controlado uso de pesticidas por las prácticas agrícolas modernas ha contribuido con la degradación de estos ecosistemas en la provincia de Córdoba (Secretaría de Ambiente, 2008). Los pesticidas son compuestos tóxicos y químicamente estables en el ambiente. Diversas especies microbianas presentan la capacidad para mineralizar dichos compuestos, siendo uno de los mecanismos de descomposición más importante. En el presente trabajo se pretende (1) Detectar y cuantificar principios activos de pesticidas en diferentes aguas ambientales de la región centro-sur de la provincia de Córdoba; (2) Aislar y caracterizar especies bacterianas a partir de muestras de aguas superficiales y subterráneas de la región que demuestren ser eficientes en la biodegradación de diferentes pesticidas. Para ello, se estudiará la presencia de 10 pesticidas organoclorados y organofosforados (lindano, 2,4D, DDT, p,p-DDE, �-endosulfán, �-endosulfán, clorpirifós, dimetoato) y herbicidas (atrazina) en muestras de agua superficiales y subterráneas (8 - 12m de profundidad) de la región agrícola centro-sur de Córdoba. Se establecerán diferentes puntos de muestreo en las principales cuencas hidrográficas: Río Tercero y Embalse de Río Tercero, Canal Desviador de Bell Ville, Laguna La Salada, Río Saladillo, Río Carcarañá y Río Cuarto. La determinación de pesticidas se realizará mediante Cromatografía de Gases (GC). Conjuntamente, se realizará el aislamiento de microorganismos a partir de las muestras de agua suplementadas con diferentes concentraciones de pesticidas (López et al., 2005) y se procederá a la caracterización morfológica y bioquímica (Lechevalier, 1989). Se realizarán curvas de crecimiento (DO600) y se determinará la viabilidad celular mediante el método de recuento en placa. El potencial catabólico de cada aislamiento se determinará analizando la concentración residual de pesticidas en el sobrenadante de los cultivos (Benimeli et al, 2003) y mediante ensayos de resting-cell (Hernández et al, 2008). Finalmente se realizará la caracterización genética (Weisburg, 1991) de los aislamientos que demuestren una mayor eficiencia en la biodegradación de pesticidas. El presente estudio pretende abordar una temática prioritaria como es la contaminación ambiental de ecosistemas acuáticos de la provincia de Córdoba. la detección de principios activos de pesticidas sería, por lo tanto, un indicador de contaminación de origen antropológica y brindaría información respecto al deterioro de la calidad del agua. Por otra parte, el aislamiento de bacterias adaptadas a las condiciones ecológicas de la región y capaces de metabolizar eficientemente diferentes pesticidas como fuentes de carbono y energía sería beneficioso para su utilización en futuros ensayos de biorremediación.

“DESARROLLO DE GEOINDICADORES Y VALORACIÓN DE VULNERABILIDAD DE RECURSOS HÍDRICOS ASOCIADOS A LA EVALUACIÓN DEL IMPACTO PRODUCIDO POR CAMBIOS EN EL USO DEL SUELO”

La zona no saturada del suelo tiene una gran importancia en el ciclo del agua, así como en el transporte y las transformaciones de compuestos químicos. El estudio de esta zona es importante pues es el nexo entre el agua superficial y el agua subterránea. El incremento de las actividades agrícolas en la región central del país ha provocado un uso extendido de agroquímicos que contaminan las reservas hídricas subterráneas. La predicción y estimación del nivel de concentración, degradación, adsorción, retardo biológico, transporte y deposición de estos compuestos dependen de condiciones geológicas y propiedades físico-químicas del suelo. Es fundamental en este aspecto resolver con la información obtenida las ecuaciones de transporte de contaminantes para lo cual resulta de interés la mineralogía, tortuosidad, relación de vacíos y composición granulométrica del suelo. El transporte de contaminantes afecta la calidad del agua superficial (ríos, lagunas o esteros) y subterránea (napa freática y acuíferos) que constituyen fuentes de agua dulce. En este proyecto se realizan estudios que evalúan aspectos que afectan la calidad del agua superficial y subterránea debido a actividades antrópicas. En particular se analizan aspectos fenomenológicos de interés para el transporte de contaminantes en suelos para entender los mecanismos de contaminación de las aguas subterráneas. Estos estudios se realizarán en base a experimentos de laboratorio y simulaciones numéricas mediante modelos computacionales. Por otro lado, se tomarán dos casos o zonas de estudios, la primera abarca los recursos hídricos del norte de la Provincia de Córdoba, dentro de los cuales se destaca la laguna Mar Chiquita, y la segunda consiste en el estudio de la influencia del cambio del uso del suelo en la zona periurbana de la ciudad de Córdoba y el efecto que esto produce en la calidad del agua subterránea. En los estudios relacionados con la calidad y cantidad de agua que llega a la Laguna Mar Chiquita se realizarán estudios para la obtención de datos que permitan definir criterios de manejo y políticas de gestión de la cuenca intermedia, compatibles con requerimientos ambientales y sociales. Estos criterios y políticas serán una consecuencia de la interpretación del comportamiento fluvial y la respuesta del sistema hídrico ante los distintos pulsos de caudal, el cual será parcialmente aforado mediante campañas, y su interrelación con el uso del suelo en zonas que puedan afectar los afluentes de la laguna. Esto permitirá definir el caudal real que llega a la laguna y, de este modo, estimar el volumen ecológico de la misma. Al mismo tiempo, los afluentes en su trayecto reciben múltiples descargas de tipo doméstico, de origen industrial y de origen agropecuario (e.g. Río Suquía). Sin embargo, los estudios existentes sobre la calidad del agua y las actividades antrópicas son muy escasos, por lo cual resulta necesario realizar un seguimiento que permita conocer sus características y planificar su manejo. Por otro lado, se estudiará cómo el uso del suelo y fundamentalmente los cambios no controlados del mismo resultan vitales para poder preservar los recursos hídricos subterráneos. Este aspecto resulta de fundamental importancia en nuestra provincia en el caso del crecimiento acelerado que sufre la ciudad de Córdoba desde hace varias décadas por lo que éste caso se tomará como prioritario. Los resultados obtenidos permitirán generar información de gran valor para la toma de decisiones y obtener nuevos conocimientos relacionados con las características hidrodinámicas (superficial y subterránea) y del suelo en las zonas de estudio. Esto permitirá en un futuro definir o delimitar zonas de riesgo, realizar una adecuada planificación del uso del suelo en relación con las actividades agropecuarias y crecimiento de zonas urbanas y desarrollar programas para la preservación de recursos hídricos superficiales u subterráneos de la Provincia de Córdoba.

Utilización de información satelital y modelación hidrológica distribuida para el manejo integrado de recursos hídricos.

Cuantificar los componentes del ciclo hidrológico es una tarea crucial en el manejo de los recursos hídricos, especialmente ante escenarios de cambio climático en regiones semiáridas. Ante la escasa disponibilidad de datos, una serie de productos de observación de la Tierra obtenidos a partir de imágenes satelitales están disponibles actualmente para describir variables como evapotranspiración, precipitación, humedad del suelo, índices de vegetación, entre otros. Estos datos pueden ser utilizados como insumos en los modelos hidrológicos distribuidos espacialmente, los cuales permiten predecir caudales y calidad de agua a nivel de cuencas. Los modelos hidrológicos pueden luego ser aplicados a la gestión integral del agua, de manera de mejorar los sistemas de uso y distribución del agua. Los objetivos del presente trabajo de investigación son evaluar y probar la aplicabilidad de los productos satelitales seleccionados como datos de entrada en modelos hidrológicos distribuidos de cuencas de las Sierras Grandes de Córdoba, y utilizar estos modelos en actividades de gestión adaptativa sobre el manejo del agua ante incertidumbre climática.

Utilización de biomarcadores para la evaluación integrada de la calidad del agua de la cuenca del río Suquía.Utilization of biomarkers for the integrated evaluation of water quality of the Suquía River Basin.

En los últimos años el grupo de investigación ha caracterizado la calidad de los cuerpos de agua, detectando gradientes de calidad ambiental que se manifiestan por la aparición de tóxicos que generan cambios en la calidad del agua, sedimento y especialmente en la biota. El presente proyecto propone una evaluación integrada de la contaminación de los recursos hídricos abarcando el estudio de las causas de la contaminación y las respuestas biológicas que se producen ante dichas alteraciones. Por ello nuestro objetivo principal es evaluar la contaminación de los recursos acuáticos a través del desarrollo y aplicación de diversas herramientas. El enfoque multidisciplinario del mismo permitirá integrar los análisis de las diferentes áreas de estudio, con el fin de brindarán soluciones al problema generalizado de la contaminación acuática. El fin último es alcanzar una mejor valoración de los cambios temporales y espaciales en la calidad de las cuencas hídricas. Se propone analizar la presencia y concentración de tóxicos en agua, suelo, sedimento y biota conjuntamente con la evaluación de los efectos sobre los organismos a diferentes niveles de organización, lo que permitirá determinar y seleccionar los indicadores más eficientes de la contaminación ambiental. Se desarrollarán biomarcadores moleculares basados en expresión genética en la biota acuática y biomarcadores morfológicos, histológicos y bioquímicos. Además se evaluará el efecto del estrés tóxico sobre los hábitos natatorios de peces utilizando un software recientemente desarrollado por el grupo. También se intensificará la búsqueda de biomarcadores específicos de disrupción endocrina en peces tales como aromatasa, vitelogenina, parámetros estáticos y dinámicos de espermatozoides y comportamiento de cortejo y cópula. Así, el plan propuesto brindará un conjunto de herramientas, con diverso grado de complejidad, para ser usadas en la correcta evaluación del impacto ambiental de las actividades humanas. El grupo de trabajo pretende realizar una fuerte contribución a los conocimientos de base para crear conciencia sobre el problema de las diferentes cuencas en estudio, a fin de llevar a cabo un control sostenido de la calidad de los recursos acuáticos.

Manejo ganadero y restauración de ambientes montanos en relación a la biodiversidad, el suelo y la producción de agua. Livestock management and ecological restoration of mountain environments in relation to biodiversity, soil and water production.

Las áreas montanas brindan numerosos bienes y servicios a la humanidad cómo la provisión de agua. Asimismo, albergan una biota muy diversa y existe en ellas una actividad económica de considerable importancia centrada en la ganadería. En algunos casos las actividades asociadas a la ganadería pueden modificar los ecosistemas montanos y los bienes y servicios que brindan de forma drástica. Esto se debe a los cambios en la vegetación, y la pérdida y compactación de los suelos, que tiene repercusiones en la cantidad de agua captada, evapotranspirada y almacenada. También tiene repercusiones sobre la biodiversidad, tanto positivas como negativas. Aquí nos propusimos investigar cómo los cambios en la cobertura vegetal producidos por cuatro siglos de uso ganadero en el piso superior de las Sierras de Córdoba (Centro Argentino) han afectado a atributos del ecosistema como la diversidad vegetal, la integridad de los suelos y la capacidad de proveer agua a la población humana. A su vez, nos propusimos estudiar en detalle cómo las distintas opciones actuales de manejo pueden afectar a la cobertura vegetal y por ende a los atributos del ecosistema. De este modo, esperamos: (1) poder desarrollar un modelo espacialmente explícito que permita predecir la evolución del ecosistema ante distintos escenarios de manejo. (2) Más a largo plazo determinar los costos y los beneficios de los distintos manejos, en términos de la conservación de la biodiversidad, los suelos y la provisión de agua. El área de estudio cuenta un Sistema de Información Geográfica muy completo que incluye numerosas capas de información (vegetación, topografía, casas y caminos y otras). Además, existe en el área un Parque Nacional, con potreros bajo distintos manejos ganaderos (exclusión, cargas ganaderas moderadas continuas y estacionales), y una zona con herbivoría nativa de guanacos, que fueron reintroducidos recientemente en el Parque. Fuera del Parque, hay establecimientos con ganadería tradicional, con cargas ganaderas altas; así como un área donde se ha realizado una restauración modelo mediante reforestación y revegetación de zonas erosionadas. Estos escenarios representan una oportunidad muy especial para realizar estudios comparativos de la evolución de la fisonomía, composición florística, diversidad vegetal, integridad del suelo (erosión, tasa de infiltración, contenido de agua a lo largo del año) y el caudal de los arroyos en la estación seca. En este proyecto proponemos seguir con mediciones de la evolución de la vegetación bajo los distintos escenarios y seguir averiguando métodos de restauración de la vegetación. Además, proponemos empezar a realizar mediciones relacionadas al valor de los distintos tipos de cobertura vegetal, resultado de cuatro siglos de historia de disturbio, sobre la diversidad y los recursos hídricos. Por otro lado, realizaremos mediciones ecofisiológicas en las especies dominantes, para comprender sus efectos sobre el ciclo del agua.

Modelación hidrológica de cuencas y del impacto producido por los incendios en la zona serrana de la provincia de Córdoba.

En la zona central semiárida del país en general, y en particular en las sierras de Córdoba, resulta de vital importancia conocer el comportamiento de los caudales tanto en épocas de crecidas como en períodos de estiaje. Por otra parte, los incendios en la cobertura vegetal pueden considerarse como un factor de disturbio debido al fuerte impacto que ejercen sobre los componentes del sistema. En los últimos años esta problemática se ha convertido un escenario recurrente en el medio local. En este sentido, la modelación matemática hidrológica constituye una herramienta para la caracterización de los recursos hídricos, en crecidas y estiajes, y permite la evaluación objetiva de los cambios producidos en las respuestas del sistema ante distintos impactos. Se considera como objetivo principal la caracterización de los caudales en la zona serrana de la provincia, y la modelación numérica del impacto producido por los incendios en caudales de estiajes, de crecidas y en los procesos de erosión superficial. Para ello se plantean tres lineas de trabajo: •Desarrollo de un modelo hidrológico conceptual, distribuido, integrado (superficial y subterráneo) y continuo especialmente orientado a representar el comportamiento hidrológico de las cuencas de pequeña y mediana escala. •Implementación de un modelo hidrológico distribuido acoplado a un modelo de calidad de aguas y de producción de sedimentos, antes y después de la ocurrencia de un incendio hipotético. •Implementación de un modelo hidrológico continuo, desarrollado en el ámbito del Laboratorio de hidráulica, simulando el impacto de los incendios en el hidrograma de caudales diarios, en particular sobre los caudales de estiaje. Se espera obtener un software que permita la caracterización de los caudales en estiajes y en crecidas y considere integradamente los flujos superficiales y subterráneos. Se pretende evaluar objetivamente el impacto de los incendios en caudales de crecidas, en la producción de sedimentos y erosión superficial que ellos producen. Comparando la respuesta del hidrograma y el sedimentograma resultante a la distribución de las áreas incendiadas y generando mapas de riesgos en función de estos resultados para la cuenca de aplicación. También se espera adaptar el modelo continuo al caso de estudio seleccionado, y desarrollar una metodología para el ajuste de parámetros hidrológicos en base a la ocurrencia de incendios que pueda ser aplicada a las condiciones locales. Implementar dicho modelo e inferir el cambio en la recurrencia de los caudales extremos de estiaje. Resulta atractivo contar con una herramienta de desarrollo local adaptada a las condiciones hidrológicas de la región, dada la escasez relativa del recurso y su importancia estratégica en el desarrollo futuro. Además se considera que éste constituye un primer intento de modelar numéricamente el impacto producido por los incendios en la provincia de Córdoba. En el ámbito de este proyecto se realizarán tres tesis de maestría.

Degradación de efluentes de las industrias del cuero y textil mediante procesos fotocatalíticos heterogéneos empleando la luz solar. Degradation of effluents from the leather and textile industries through heterogeneous photocatalytic processes using sunlight.

El creciente desarrollo de la industria del cuero y textil en nuestro país, y específicamente en la provincia de Córdoba, ha hecho resurgir en los ultimos años una problemática aún no resuelta que es la elevada contaminación de los recursos hídricos. En ambas industrias, la operación de teñido involucra principalmente colorantes de tipo azoico los cuales son "no biodegradables" y se fragmentan liberando aminas aromáticas cancerígenas. Para abordar esta problemática, la fotocatálisis heterogénea aparece como una nueva tecnología que permitiría la completa mineralización de estos colorantes. A través de radiación y un fotocatalizador sólido adecuado se pueden generan radicales libres eficientes para la oxidación de materia orgánica (colorantes) en medio acuoso. En este sentido, se proponen tamices moleculares mesoporosos modificados con metales de transición (MT) como fotocatalizadores potencialmente aptos para la degradación de estos contaminantes. El propósito principal de este proyecto es el diseño, síntesis, caracterización y evaluación de materiales mesoporosos que presenten actividad fotocatalítica ya sea mediante la modificación de su estructura con diversos metales fotosensibles y/o empleándolos como soporte de óxido de titanio. Se pretende evaluar estos materiales en la degradación de colorantes intentando desplazar su fotosensibilidad hacia la radiación visible para desarrollar nuevas tecnologías con menor impacto ambiental y mayor aprovechamiento de la energía solar. Para ello se sintetizarán materiales del tipo MCM-41 modificados con distintos MT tales como Fe, Cr, Co, Ni y Zn mediante incorporación directa del ión metálico o impregnación. Al mismo tiempo, tanto estos últimos materiales como el MCM-41 silíceo serán empleados como soporte de TiO2. Sus propiedades fisicoquímicas se caracterizarán mediante distintas técnicas instrumentales y su actividad fotocatalítica se evaluará en la degradación de colorantes azoicos bajo radiación visible. Se seleccionará el catalizador más eficiente y se estudiarán los diversos factores que afectan el proceso de fotodegradación. Así mismo, el análisis de la concentración del colorante y los productos presentes en el medio en función del tiempo de reacción permitirá inferir sobre la cinética de la decoloración y postular posibles mecanismos de fotodegradación. Con esta propuesta se espera contribuír al desarrollo de un sector industrial importante en nuestra provincia como es el de las industrias del cuero y textil, mediante la generación de nuevas tecnologías que empleen la energía solar para la degradación de sus efluentes (colorantes). En este sentido, se espera desarrollar nuevos materiales optimizados para lograr la mayor eficiencia fotocatalítica. Esto conduciría entonces hacia la remediación de un problema ambiental de alto impacto tanto para nuestra provincia y nuestro país como para la población mundial, como es la contaminación de los recursos hídricos. Finalmente, con este proyecto se contribuirá a la formación de dos doctorandos y un maestrando, cuyos temas de tesis están vinculados con nuestro objeto de estudio. The increasing development of the textile and leather industries in our country, and specifically in Córdoba, has revived an unresolved problem that is the high contamination of water resources. In both industries, the dyeing involves mainly type azoic dyes which are not biodegradable and break releasing carcinogenic aromatic amines. Heterogeneous photocatalysis appears as a new technology that would allow the complete mineralization of these pollutants. Through radiation and a suitable solid it is possible to generate free radicals for efficient oxidation of organic matter (dyes) in aqueous medium. In this respect, mesoporous molecular sieves modified with transition metals are proposed as potential photocatalysts. The main purpose of this project is the synthesis of mesoporous materials having photocatalytic activity for the degradation of dyes. We will try to move their photosensitivity to visible radiation to develop new technologies with lower environmental impact and greater use of solar energy. Materials MCM-41 modified with metals (Fe, Cr, Co, Ni and Zn) will be synthesized by direct incorporation or impregnation. These materials and the siliceous MCM-41 will be then employed as support of TiO2. The materials will be evaluated in the photocatalytic degradation of azoic dyes under visible radiation. The influence of different factors on the photodegradation proccess will be studied. Kinetic studies will be carried out and a possible reaction way will be proposed. Thus, this work will contribute to the advancement of an important industrial sector and the remediation of an environmental problem with high impact for our province and our country. Moreover, this proyect will contribute to the development of two doctoral tesis and one magister tesis which are vinculated with our study subject.