Modelo neuronal artificial estimaría contaminación de aguas marinas

Como la estimación de la BDO tiene limitaciones, en su tesis de magíster en Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, el investigador Reynaldo José Meza Castellar propone utilizar modelos matemáticos y estadísticos como métodos alternativos para dicha medición.

Se trata de un proyecto innovador, porque hasta el momento no se había utilizado un modelo neuronal para estimar las concentraciones de materiales orgánicos en los océanos.

Para medir la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) se toma una muestra del agua contaminada. Fotos: Reynaldo José Meza, magíster en Ingeniería Ambiental, UNAL Sede Palmira

El investigador desarrolló el trabajo en la costa Caribe del departamento de Bolívar, zona escogida por las condiciones de descarga y deterioro ambiental mencionadas.

Con información del periodo 2011-2014, evidenció que el valor máximo de DBO (30 mg/L) se presentó en 2012 al sur de la Ciénaga de la Virgen. Esta cifra representa una condición crítica en la calidad del agua, según el criterio propuesto por el Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras (Invemar) para fines de evaluación de impactos sobre los recursos hídricos marinos y costeros. Por su parte, también en 2012, la Bahía de Barbacoas llegó a niveles óptimos de DBO (0,14 mg/L).

La bahía de Cartagena es una de las zonas afectadas por la contaminación con materia orgánica

Según el Invemar, cada año las costas colombianas reciben cerca de 35.000 ton de materia orgánica biodegradable desde los municipios costeros y 972.000 ton desde los ríos. Específicamente el mar Caribe recibe el 98 % de las cargas del país, es decir cerca de 955.000 ton.

Desde los caños llega materia orgánica biodegradable a la Costa Caribe

“Si se tienen en cuenta tanto las cifras que entregan las entidades de control ambiental como la gran extensión de los litorales, podemos hacernos una idea de lo complejo que resultaría establecer el grado de contaminación orgánica a lo largo de las costas colombianas. La importancia de esta investigación radica en que por medio del uso de este tipo de modelos se facilita a investigadores e instituciones ambientales el trabajo de recolección de datos”, explica el magíster.

Estimación de la DBO

El método convencional para determinar la DBO es el que diseñó la American Public Health Association (APHA). Requiere de cinco días para obtener los valores del parámetro y del uso de compuestos químicos (costosos y algunos nocivos para el medioambiente). El tiempo es considerado como uno de sus principales limitantes para su aplicación, mientras que con las redes neuronales artificiales, en pocos minutos se podría estimar la DBO sin necesidad de utilizar sustancias químicas.

La herramienta computacional funciona mediante la construcción de una superficie a partir de una distribución de puntos, que tienen como coordenadas los valores de las variables de entrada y el valor de la variable de salida.

En el caso de la investigación se utilizaron el pH, el oxígeno disuelto, la salinidad y los sólidos en suspensión como variables fisicoquímicas de entrada. Luego se requiere una base de datos que contenga los valores de cada variable de entrada, además de los valores de la DBO (variable de salida).

Esta información se registra en cada una de las muestras de agua mediante instrumentos o procedimientos experimentales (un tester multipárametro, por ejemplo). Después de tomar la muestra, las variables se registran en un código diseñado con un lenguaje computacional y el programa realiza automáticamente los cálculos de la DBO a partir de los registros de cada variable de entrada.

El investigador Meza recomienda que “si lo que se desea es realizar estimaciones de la DBO en tiempo real (que es lo que se busca a nivel práctico), se debe diseñar una “interfaz” entre el equipo de medición y el usuario. Un dispositivo que permita enlazar el instrumento de medida con la computadora”.

Mediante redes neuronales artificiales es posible realizar estimaciones aceptables de la DBO en aguas marinas

Fuente:
UNAL