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BIOINDICACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO CALI, VALLE DEL CAUCA, COLOMBIA; USANDO

MACROINVERTEBRADOS ACUÁTICOS

BIOINDICATION OF WATER QUALITY IN CALI RIVER, VALLEDEL CAUCA, COLOMBIA; USING AQUATIC

MACROINVERTEBRATES

Duberly Mosquera R., Martha Lucia Palacios P. y Alejandro Soto D.

Laboratorio Integrado de Ciencias Ambientales. Grupo de Investigación enEstudiosAmbientales para el Desarrollo Sostenible (GEADES).

RESUMEN

En 2007, se realizó un estudio hidrobiológico en el río Cali, Valle del Cauca,Colombia. Se ubicaron ocho estaciones, a saber: tres en la parte alta en loscorregimientos de Felidia y Pichindé, dos en la parte media en el área de influenciadel Jardín Botánico de Cali, en las instalaciones de la Empresa de Energía delPacífico (EPSA) y la bocatoma del acueducto de San Antonio, y tres en la partebaja en la zona urbana del municipio de Cali. Con los macroinvertebradoscolectados se calculó el índice biótico BMWP., reflejando que el estado del río enla estación mas alta no presenta indicios de contaminación (Clase I), sin embargo,la calidad del agua disminuye aguas abajo presentando una calidad crítica en lase s t a c i o n e s u b i c a d a s e n l a z o n a u r b a n a ( c l a s e s I V y V ) .Con los parámetros físicos, químicos y microbiológicos se calculó el Índice deCalidad deAgua (ICA), mostrando en la parte alta aguas de buena calidad, y en laspartes media y baja calidad regular.

Fecha de recepción: Abril 2 de 2008Fecha de aceptación: agosto 20 de 2008

Correspondencia: E-mail: duberly.mosquera@gmail.com,mlpalacios@uao.edu.coasoto@uao.edu.co.

Universidad Autónoma de Occidente.. Cll 25 # 115 - 85 Km. 2 Vía Cali - Jamundí. Cali– Valle - Colombia.

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La comunidad de macroinvertebrados estuvo conformada por cinco Phylum, sieteclases, 16 órdenes, 38 familias, 47 géneros y 2438 individuos. El orden dominantefue Diptera (61.4 %), seguido por Ephemeroptera (26.9 %). Acari, Gordioidea,Mesogastropoda, Tricladida y Decapada fueron los menos representativos con0.04 % cada uno.

El río presenta condiciones ambientales aceptables y oferta bienes y serviciosimportantes a la sociedad; sin embargo, se encuentra bajo tensión, especialmentelas partes media y baja por vertimientos urbanos y el deterioro de la coberturavegetal de la cuenca.

Palabras Clave: Bioindicación, Macroinvertebrados, Río Cali, BMWP, ICA,Valle del Cauca - Colombia

ABSTRACT

In 2007, a hydrobiology study was conducted in the Cali River, Valle del Cauca,Colombia. Eight study sites were selected. Three in the upper part of the river,Felidia and Pichinde sub basins, two in the middle of the catchment area, close tothe Botanical Garden, the Pacific Energy Company (EPSA), and the intake of theaqueduct at SanAntonio; and three in the bottom part of the river, on the urban areaof the municipality of Santiago de Cali. Macro invertebrates were collected andthe BMWP (Biological Monitoring Working Party Score System) was calculated;reflecting the state of the river at the upper site as Class I, no signs ofcontamination. However, the water quality decreased downstream presenting acritical quality at the sites located in the urban area (Class IV and V).With the physical, chemicals and microbiological parameters the WQI (Waterquality index) was calculated, showing in the upper sites waters of good quality,a n d m e d i u m a n d l o w q u a l i t y i n t h e f o l l o w i n g s i t e s .The macro invertebrate community was compose of five Phylums, seven classes,16 orders, 38 families, 47 genera and 2438 organisms. The dominant order wasDiptera (61.4%), follow by Ephemeroptera (26.9%). Acari, Gordioidea,Mesogatropoda, Tricladida and Decapoda were less representative with 0.04%each.The river presents acceptable environmental conditions and supply importantsgoods and services to society; however, is under strain, particularly the middle andlower parts by urban dumping and deterioration of cober vegetation in the basin.

Keywords: Bioindication, Macroinvertebrates, Cali River, BMWP, WQI

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ventajas: 1) Permite conocer lascondiciones ambientales que hanprevalecido en el río por un periodo detiempo prolongado. 2) Se obtieneinformación sobre la fauna demacroinvertebrados del sectoranalizado. 3) Los costos de lainvestigación son relativamente bajos.4) Es posible conocer que tipo dealteraciones ha sufrido el río paraestablecer las causas y reconocer lasconsecuencias sobre la biota y lapoblación humana.

Este trabajo pretende evaluar lacalidad del agua del río Cali usandomacroinvertebrados acuáticos yparámetros fisicoquímicos a partir dela valoración del índice bióticoBMWP (Biomonitoring WorkingParty), los índices de diversidad beta yel Índice de Calidad de Agua (ICA).

MaterialesyMétodos

Área deestudioComprende la cuenca del río Cali,localizada al noroccidente delmunicipio de Santiago de Cali,naciendo en la cordillera occidental enel Parque Nacional Natural (PNN) LosFarallones de Cali y desemboca en elrío Cauca. Tiene una superficieaproximada de 18.252 ha. A estacuenca pertenecen los corregimientosde La Leonera, Felidia, Andes yPichindé. La longitud del cauceprincipal es de aproximadamente26458.5 m y sus principales tributariosson los ríos Aguacatal, Pichindé y

1Felidia (CVC, 2000) .Se ubicaron ocho estaciones de

Introducción

Los ríos en general deben entendersecomo un medio regido por leyesecosistémicas donde se realiza un usoefectivo de la energía radiante, set ienen previs tos patrones detransferencia de energía a través de lascadenas tróficas, existen ciclosbiogeoquímicos que impiden que sedesperdicien los materiales esencialespara la vida. Así mismo, cadaorganismo posee una funciónespecífica (nicho) dentro delecosistema acuático y existen límitesde resiliencia para impedir el colapsoecológico.

Debido a que se ha dado un usoinadecuado del suelo, se han realizadoac t iv idades de defores tac iónintensivas y los cuerpos de agua se hanusado para verter aguas residuales.Gran parte del agua del planeta seencuentra con niveles altos decontaminación por materialesorgánicos, compuestos tóxicos,sólidos en suspensión, agentes quemodifican el pH, la temperatura, eloxígeno disuelto y otras variables.

De acuerdo con lo planteadoanteriormente, se considera de vitalimportancia seguir aunando esfuerzosde distinta índole, en este casoacadémicos, con el fin de generarinformación que revele el estado de losrecursos hidrobiológicos para guiar lasacc iones de conse rvac ión ypreservación de los mismos.As í , l a b io ind icac ión , comoherramienta guía para la toma dedecisiones, posee las siguientes

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muestreo: tres en la parte alta en losríos Felidia y Pichindé, dos en la partemedia en el área de influencia delJardín Botánico de Cali, la bocatomadel acueducto de San Antonio y laestación hidroeléctrica de la Empresade Energía del Pacífico (EPSA) y tresen la parte baja en la zona urbana del

m u n i c i p i o y c e r c a d e l adesembocadura al río Cauca.Las estaciones se georeferenciaron en el gradiente altitudinal desde la masalta a la mas baja (Tabla 1). La Figura 1muestra la zona de estudio y laubicación de las estaciones.

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Tabla 1. Codificación y coordenadas de estaciones de muestreo

Es tac ión Nom bre Coord enad as

E1 Fe lid ia76º 36 ' 47" W03º 26´ 4,2" N

E2 P ich indecito76º 37 ' 052" W03º 26´ 0,83" N

E3 P ich indé 76º 37 ' 00 ,7" W03º 26´ 14,9" N

E4 J ardín Botá nico 76º 34 ' 22 ,5" W03º 26´ 0" N

E5 Bocatoma76º 34 ' 0,2" W03º 26´ 57,5" N

E6 Aguacatal76º 32 ' 50 ,3" W03º 27´ 17" N

E7 Clín ica Reme dios76º 31 ' 11 .2" W03º 26´ 58" N

E8 Calle 7076º 30 ' 13 .7" W03º 29´ 13,9" N

Figura 1. Área de estudio y estaciones de muestreo

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Muestreo

En cada estación se tomaron muestrasde macroinvertebrados acuáticose p i c o n t i n e n t a l e s ( M A E ) ,seleccionando dos puntos de muestreode acuerdo a los microhabitatsfluviales dominantes (rápidos, roca,arena y fango), se realizó unadescripción del sustrato y de lascondiciones de calidad del mismo.

Los organismos representantes de lafauna de MAE, principalmentebentónicos, se colectaron y procesaronsiguiendo las sugerencias de Roldán

2 3(2003) y Barbour et al (1999) . Lacolecta se realizó con redes Surber de900 cm² con ojo de malla de 500 .

Los individuos se separaron en campocon pinceles y se transportaron enviales con alcohol al 95% (paracontrarrestar la dilución) debidamenterotulados. El sedimento atrapado en lared también se transportó hasta ellaboratorio de Ciencias Ambientalesde la Universidad Autónoma deOccidente, y fue lavado con un juegode tamices Endecotts de 500 µm a 2mm.

La identificación se realizó con unestereoscopio Nikon SMZ645 dotadod e u n a e s t e r e o l u p a p a r amagnificación. Se usaron las claves

4taxonómicas de Roldán (1988) ,5 6Muñoz (1996) , Needham (1982) , De

7 8Castellnos (1994) , Machado (1989) y

9Chacón y Segnini (1996) .

Finalmente los organismos fueronfijados y preservados con alcohol al75% en viales plásticos rotulados.

Para la toma y conservación demuestras de agua, se usó la basemetodológica que se recopila en losMétodos Normalizados para elAnálisis de Aguas: Standard MethodsAPHA-AWWA-WPCF, sección 1060

10B y C (1992) .

Valoración de índices

Para evaluar la calidad del agua seeligió el índice biótico propuesto por

11Armitage et al. (1996) , llamadoBMWP (Biological MonitoringWorking Party) y modificado por

12Zamora (2007) , y el Índice Calidaddel Agua (ICA) propuesto por Brown1 3

( 1 9 7 0 ) . E s t o s í n d i c e s s ecorrelacionaron entre sí empleando elsoftware de estadística Statgraphicsversión 5.5.

Para complementar el análisis decalidad, se realizó un análisis desimilitud calculando los índices deJaccard, Sorenson Cuantitativo yMor i s i t a con los p rogramasinformáticos Past 1.28, desarrollado

14por Hammer and Harper (2004) ySIMIL, desarrollado por Pérez y Sola

15(1993) .

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%), seguido por Ephemeroptera (26.9% ) . A c a r i , G o r d i o i d e a ,Mesogastropoda, Tricladida yDecapada fue ron los menosrepresentativos con 0.04 % cada uno.

La familia Chironomidae (Diptera)solo estuvo ausente en la estación 2 yfue dominante con 1.331 individuos(54.6 %).

La Tabla 2 muestra la abundancia delas familias en cada estación demuestreo.

Resultados

L a c o m u n i d a d d emacroinver tebrados acuát icos

La comunidad de MAE (bentónicosprincipalmente) estuvo representadapor cinco Phylum, siete clases, 16ordenes, 38 familias, 47 géneros(algunos de estos géneros noidentificados debido a la pocainformación existente sobre lasistemática de estos organismos) y2.438 individuos.El orden dominante fue Diptera (61.4

Tabla 2. Abundancia de macroinvertebrados por estación de muestreo

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parte a la categoría de manejo de lazona dentro del sistema de áreasprotegidas como Parque NacionalNatural.

En la parte media del río, lascondiciones de calidad disminuyen aClase II (Buena) en la Estación 4, y aClase III (Aceptable) en la Estación 5.Esta disminución de las condicionesde calidad puede ser debido aelementos de tensión como lab o c a t o m a , l a s c e n t r a l e shidroeléctricas y las actividades derecreación y de explotación del suelo.

La familia Baetidae fue dominante conel 43.9 % en la Estación 4, seguido porChironomidae y Blephariceridae con18.5 y 15.9 % respectivamente.Blephariceridae es una familiaindicadora de aguas muy limpias alrequerir aguas turbulentas y con baja

Evaluación de la Calidad delAgua

ÍndiceBióticoBMWP.

Según el BMWP, la calidad delambiente acuático en la parte alta de lacuenca es Clase I (Muy Buena), esdecir, son aguas muy limpias concaracterísticas de oligotrofía. El valorBMWP más alto (148), se presentó enla Estación 1 con dominio de la familiaHydropsychidae (26 %), seguido porP t i l o d a c t y l i d a e ( 1 5 % ) ,Leptophlebiidae (14 %) y Baetidae (13%), todos organismos indicadores deaguas poco contaminadas a muylimpias por su intolerancia a losniveles bajos de oxigeno disuelto y alas a l tas concentrac iones denutrientes.El buen estado de conservación de laparte alta de la cuenca se debe en gran

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conductividad eléctrica. Se hallaronadheridos a rocas grandes expuestas a altas velocidades de corriente(rápidos) donde el oxigeno disuelto esalto. Por otro lado la presencia dequ i ronomidos en dens idadess i g n i f i c a t i v a s i n d i c a a g u a smesoeutróficas, es decir, altacontaminación orgánica.

En la Estación 5 también dominó lafamilia Baetidae con 53 %, estafamilia tolera ciertos niveles decontaminación, mientras que familiascomo Planariidae exigen condicionesóptimas de calidad, por lo cual surepresentatividad en la comunidad espoco significativa (0.4 %).

De la Estación 5 a la Estación 6(ubicada 100 m después de ladesembocadura del río Aguacatal alrío Cali), se observa una disminucióndel valor BMWP de 106 a 22, es decirde Clase II (calidad buena) a Clase V(calidad Crítica). El cambio en lascondiciones de calidad del hábitatacuático y la consecuente disminuciónde la diversidad puede deberse a laentrada del río a la ciudad y al aportede contaminantes provenientes del ríoAguacatal. Se observa un clarodominio de la familia Chironomidae(90,3 %), siendo esta reconocida comoindicadora de alta contaminaciónorgánica al adaptarse a medios pobresen oxígeno.

Lo anterior se puede afirmar por el

análisis de parámetros visuales decontaminación (como color, olor yturbiedad), a las actividades mineras yagropecuarias de la cuenca del río

1Aguacatal (CVC, 2000) y lainformación proporcionada porhabitantes de la comuna 1.

Si bien es cierto la presencia delgénero Camelobaetidius (Baetidae) enaguas de mala calidad podría deberse aprocesos de deriva (transporte deorganismos por la corriente río abajo),una abundancia del 8.1 % indica quehan colonizado el río en esta zonam o s t r a n d o u n a i m p o r t a n t eadaptabilidad al ocupar un nicho libre o al desplazar a otra especie. Lo cualconfirma que este género se puedeencontrar en sitios donde comienza aevidenciarse mediana contaminación.

En las Estaciones 7 y 8 la Clase decalidad mejora a IV, indicando que elrío vierte sus aguas al río Cauca encondiciones regulares, es decir, conn i v e l e s s i g n i f i c a t i v o s d econtaminación pese a la ligerarecuperación. El dominio deChironomidae sigue siendo evidenteen estas estaciones con más del 90 %de representatividad.

En la Estación 8, donde el valorBMWP fue ligeramente menor (bajóde 45 a 43) se aprecia la presencia deoligoquetos (posiblemente Tubifex)con un 6 %. Estos organismos sonconsiderados indicadores de extrema

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contaminación. En los puntos del río(microhábitats) donde se presentómayor velocidad de la corriente(mayor oxigenación), se colectaron en

bajas densidades las familiasBlephariceridae, Leptohyphidae yBaetidae (Figura 2).

Figura 2. Tendencia del BMWP en el río Cali

Índicedecalidad delagua (ICA)

L a F i g u r a 3 m u e s t r a e lcomportamiento del ICA a través delas estaciones de muestreo y en lasdiferentes jornadas en las que setomaron las muestras. La calidad delagua según el ICA estuvo entreRegular y Buena y las variaciones demuestreo a muestreo no fueron

significativas. Nótese que el valor masbajo del ICA se presentó en uno de losmuestreos de marzo en la Estación 6(54.7) y el valor más alto en la Estación1 en uno de los muestreos de abril(79.8). Lo anterior da cuenta de ladegradación de la calidad del agua enel gradiente altitudinal y a medida queel río se acerca a la ciudad.

Figura 3.Comportamiento del ICA en el río Cali

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Según el ICA el río en la parte media yalta permite variados usos que en laactualidad se presentan como larecreación, la captación para aguapotable (con tratamiento potabilizadornecesario) y la generación de energíaeléctrica. El río en su parte baja noofrece servicios a la comunidad dadosu estado de deterioro, sin embargoaún se conservan ciertos atributosestéticos por la recuperación de susriberas y el uso del río paravertimientos de origen domestico eindustrial esta disminuyendo gracias alas obras adelantadas por laadministración en la cuenca.

En cuanto a la vida acuática, valoresentre 40 y 70 permite el sostenimientode especies resistentes y en valoressobre 70 la vida acuática es abundantecon especies sensibles (intolerantes ala contaminación).

Los valores del ICA no fueron críticosen las estaciones de la zona urbanaposiblemente debido al aumento delcaudal y consecuente dilución de loscontaminantes orgánicos por latemporada de lluvias.

Correlación entre el BMWP y elICA

Existe una relación positiva fuerteentre el ICA y el BMWP con un valor de correlación de 0.94, demostrando ladependencia de la comunidad de MAEa condiciones fisicoquímicas óptimas.

Análisisdesimilitud

Este análisis muestra el grado desimilitud y cambio biótico producidoen los diferentes tramos del río ycomplementa la evaluación de lacalidad del agua a partir del BMWP.

Según el índice de SorensonCuantitativo, las tres estaciones de laparte baja de la cuenca son muysimilares, lo que indica que poseencondiciones de calidad igualmentesimilares. La misma situación sepresenta entre las estaciones de la partemedia. Sin embargo, las estaciones dela parte alta son levemente similares,p o s i b l e m e n t e d e b i d o a l aheterogeneidad de la zona montañosalo que permite la especialización de losroles tróficos y un consecuenteaumento de la diversidad.

Las estaciones 2 y 6 fueron nosimilares (0,0) al no tener organismosen común, esto se debe a queCh i ronomidae ( ind i cado r decontaminación orgánica) estuvoausente en la Estación 2. Lasestaciones 1 y 8 tuvieron esta mismacategoría de similitud, sin embargocomparten cinco taxa, a saberTubificidae, Baetidae (Baetodes),Libellulidae, Chironomidae yCeratopogonidae. Este valor desimilitud bajo (0,047) puede deberse alcarácter cuantitativo del índice (Tabla3).

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La Figura 4 complementa el análisis desimilitud con un dendograma deagrupamiento a partir del índicecuantitativo de Morisita, agrupando

las estaciones de la parte baja, 6(Aguacatal), 7 (Clínica) y 8 (Calle 70),y las estaciones de la parte alta, 1(Felidia) y 2 (Pichindecito).

Tabla 3. Valores y categorías de similitud entre las estaciones.

Estacion Comunes Jaccard Sorenson MorisitaSorenson

Cuant.Categoría Similitud

E1 E8 5 0,156 0,27 0,079 0,047 No Similares

E1 E7 4 0,114 0,205 0,077 0,025 No Similares

E1 E6 2 0,063 0,118 0,078 0,028 No Similares

E1 E5 11 0,314 0,487 0,416 0,331LevementeSimilares

E1 E4 10 0,294 0,455 0,401 0,267

Levemente

Similares

E1 E3 16 0,516 0,681 0,625 0,461LevementeSimilares

E1 E2 15 0,455 0,625 0,757 0,55

Levemente

Similares

E2 E8 3 0,125 0,222 0 0,014 No Similares

E2 E7 2 0,074 0,138 0 0,006 No Similares

E2 E6 0 0 0 0 0 No Similares

E2 E5 8 0,286 0,444 0,124 0,103 No Similares

E2 E4 7 0,259 0,412 0,113 0,081 No Similares

E2 E3 9 0,321 0,486 0,22 0,159 No Similares

E3 E8 2 0,083 0,154 0,135 0,073 No Similares

E3 E7 3 0,12 0,214 0,134 0,059 No Similares

E3 E6 2 0,095 0,174 0,135 0,075 No Similares

E3 E5 9 0,346 0,514 0,764 0,592LevementeSimilares

E3 E4 9 0,375 0,545 0,71 0,512

Levemente

Similares

E4 E8 3 0,15 0,261 0,332 0,189 No Similares

E4 E7 4 0,19 0,32 0,335 0,193 No Similares

E4 E6 3 0,176 0,3 0,344 0,251LevementeSimilares

E4 E5 11 0,524 0,688 0,952 0,805 Muy Similares

E5 E8 4 0,19 0,32 0,139 0,079 No Similares

E5 E7 6 0,286 0,444 0,148 0,127 No Similares

E5 E6 2 0,1 0,182 0,158 0,159 No Similares

E6 E8 2 0,182 0,308 0,994 0,836 Muy Similares

E6 E7 5 0,5 0,667 0,999 0,779 Muy Similares

E7 E8 4 0,286 0,444 0,996 0,643 Muy Similares

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Figura 4. Dendograma de agrupamiento para la estaciones

correspondientes a aguas muy limpiasen la parte alta de la cuenca, zonaperteneciente al PNN Los farallonesde Cali, lo que demuestra la utilidad delas áreas protegidas como herramientapara la conservación de los recursosacuáticos. En la parte media de lacuenca, el BMWP mostró valorescorrespondientes a aguas limpias ymedianamente con taminadas ,reflejando cierto grado de alteraciónde la calidad del agua y del hábitatacuático en este tramo, posiblemente

Conclusiones

La comunidad de MAE en la cuencadel río Cali mostró una altaequitatividad en las estaciones de laparte alta de la cuenca y una altadominancia en las estaciones ubicadasen la zona urbana del municipio.

El índice BMWP demostró ser unindicador fiable a la hora de hacer unjuicio de la calidad del agua en el ríoCali, debido a que presentó valores

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d e b i d o a t r a n s f o r m a c i o n e stecnológicas como la bocatoma y lasdos centrales hidroeléctricas. Losvalores del BMWP disminuyeron aaguas muy contaminadas en lasestaciones ubicadas en la parte baja dela cuenca debido a los problemasasociados al proceso de urbanización.

El índice ICA muestra una tendenciasimilar al BMPW en el espacio, sinembargo, para reconocer, mediante unanálisis multivariado, la relación entrelas variables fisicoquímicas y lacomunidad de MAE, se requiere unmonitoreo espacio-temporal masriguroso que brinde una base massolidad a la hora de tomar decisionesacerca de la planificación de la cuenca.

Esta degradación de la calidad delagua en un gradiente altitudinal,sugiere que se formule un plan demanejo participativo de la cuenca delrío Cali, teniendo en cuenta losproductos y servicios que esta ofrece ylas alteraciones y conflictos presentese n l a p a r t e m e d i a y b a j aprincipalmente.

Agradecimientos

A los siguientes directivos y docentesde la Universidad Autónoma deOccidente (UAO) por el apoyologístico y académico: Jorge Orejuela,Elizabeth Muñoz, Álvaro del CampoParra, Daiver Cardona, Alvaro

Lozano, Gloria Jiménez, OtonielVillegas, Alexandro Banda y JulioCesar Montoya. Al programa deJóvenes Investigadores de Colcienciasy a la UAO por la financiación delproyecto. Por el soporte en el trabajod e c a m p o s e m a n i f i e s t a nagradecimientos especiales al JardínBotánico de Cali, Gian Carlo Sánchezy Vanessa Zuñiga.

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CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO CALÍ