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Determinar la calidad del agua y grado de contaminación hídrica a causa de la explotación de hidrocarburos y derivados en los afluentes del Humedal Ciénaga Miramar de Barrancabermeja .

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La ciénaga Miramar se encuentra localizada dentro del casco urbano del Municipio de Barrancabermeja, en el Departamento de Santander. Limita por los costados occidentales con las instalaciones de ECOPETROL S.A., por el oriente y sur con el Club Infantas, Avenida Circunvalar, Barrio Pueblo Nuevo, Batallón de Artillería y Avenida del Ferrocarril. pertenece a la gran cuenca del Magdalena. Presenta un área de 89 hectáreas, con un perímetro de 11.4 Km, tiene una capacidad máxima de 4.3 millones de metros cúbicos de agua, y una altura sobre el nivel del mar de 73 metros, la profundidad media es de 4,8 metros, y la máxima de 9 metros.
Es alimentada por las aguas provenientes de las Quebradas las Camelias y Lavanderas. (Hurtado, A., 2013, pag 27)

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El municipio de Barrancabermeja, cuenta con un aproximado de 350.000 habitantes, de las principales actividades de tipo económico en el municipio están, las industriales, de tipo servicio social, comercio, restaurantes y salud, entre otras. Los planes de desarrollo han ido avanzando con prontitud, ya que mas del 98% de los habitantes cuentan con agua potable en las zonas de su casco urbano, el 82% de las vivienda de la ciudad cuentan con el servicio de alcantarillado, el factor mas influyente en la economía de la ciudad es la planta de refinería de Ecopetrol en donde se generan las mayores fuentes de empleos, que dan avance al impacto económico de la ciudad, también se ve la influencia de diferentes multinacionales que aportan un gran porcentaje al crecimiento económico de la ciudad. (Hurtado, A., 2013)

Barrancabermeja, es una ciudad ribereña por el rio grande de la magdalena, esta en la provincia de mares del departamento de Santander, y cuenta con gran cantidad de humedales como los conocidos como ciénagas, se tiene conocimiento que esta ciudad fue colonizada por españoles, sus costumbres están relacionadas con la cultura costeña, culturalmente se resalta la pesca es uno de los atractivos mas relevantes que se ha denominado en la región.

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Los humedales son sistemas vivos que requieren un sistema sostenible, impulsado por el desarrollo de investigaciones biológicas que permiten dilucidar su funcionamiento, de tal forma que el hombre acceda a disfrutar de los múltiples servicios ambientales que estos sistemas proporcionan. dado lo anterior es obligación del hombre como beneficiario directo o indirecto, velar por la conservación y restauración con el fin de evitar la pérdida o disminución de estos hábitats, lo cual afectaría drásticamente los altos índices de biodiversidad que la actualidad sustenta nuestro país. (Acosta & otros, 2014)

A nivel municipal inclusivo nacional, Barrancabermeja es poseedora de una gran riqueza ambiental  y de minerales, gracias a su ubicación geográfica estratégica se encuentra rodeadas de humedales y su mayor fuente de ingreso es por la extracción y refinación de crudo o petróleo, sin embargo se ha visto afectada en gran manera debido a la contaminación de sus recursos hídricos, actualmente el propósito de este estudio en el cuerpo hídrico de la ciénaga de magdalena Miramar ha perdido su autorregulación o depuración, las aguas residuales del mas del 40% de la población son descargas sin ningún tratamiento de hídrico y a su vez, la contaminación generada por el hombre, hace que sea más atenuante, por lo cual podremos decir que no existe civilización ni cultura ambiental en la comunidad aledaña del sector. (Hurtado, A., 2013)

De esto podemos concluir que la ciénaga Miramar ha perdido su capacidad de autorregulación, las descargar directas de aguas residuales han enutroficado el cuerpo hídrico de tal manera que para brindar una recuperación del humedal es necesario hacer la eliminación de dichas descargas y  a su vez implementar sistemas de limpieza y  oxigenación. Con el fin de darle tiempo a el sistema para su estabilización y pronta recuperación

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Acosta, J. B., Delgado, A. G., Hernández, Y. C., Guilarte, E. O., Moreira, R. N., García, J. O., & García, Y. G. (2014). Estudio de la contaminación con hidrocarburos de un ecosistema de manglar en Cayo Santa María, Jardines del Rey, Cuba. Revista De Investigaciones Marinas, 34(1), 36-48. Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=zbh&AN=99538201&lang=es&site=eds-live&scope=site

Chan-Quijano, J., & Jarquín-Sánchez, A., & Ochoa-Gaona, S., & Martínez-Zurimendi, P., & López-Jiménez, L., & Lázaro-Vázquez, A. (2015). Directrices para la remediación de suelos contaminados con hidrocarburos. Teoría y Praxis, (17),123-144. Recuperado de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=456144902006

Granados, L. (Julio de 2020). Ciénaga Miramar: Agentes contaminantes, legado Ecopetrol y Municipio. Obtenido de https://corrillos.com.co/2020/07/cienaga-miramar-agentes-contaminantes-legado-ecopetrol-y-municipio/

Jaramilo, F., Rincón, A. R., & Rico, R. (2009). Toxicología Ambiental. Universidad Autónoma de Aguascalientes (Ed.), Toxicología Ambiental (p. 398). Recuperado de: https://elibro-net.bibliotecavirtual.unad.edu.co/es/ereader/unad/40705?page=1

Hurtado, A., (2013). Formulación de plan de manejo ambiental para la ciénaga Miramar en el Municipio de Barrancabermeja- Santander. recuperado de: http://polux.unipiloto.edu.co:8080/00000956.pdf
Mendoza & otros (2014). Validación a microescala del método de ensayo 4-aminoantripina para cuantificar compuestos fenólicos en cultivos microbianos. Recuperado de: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2224-54212014000200003#:~:text=El%20m%C3%A9todo%204%2Daminoantipirina%2C%20es,requiere%20de%20instrumental%20sofisticado10.

CamposanoB& otros, (2012). Degradación de fenol por células de Pseudomonasaeruginosa libres e inmovilizadas en Opuntia imbricata. Recuperado de: https://smbb.mx/congresos%20smbb/morelia07/TRABAJOS/Area_IV/CARTELES/CIV-12.pdf

Ochoa, M., (2020). Petróleo en Barrancabermeja: una deuda que ya cumple 100 años. Recuperado de: https://es.mongabay.com/2020/03/petroleo-en-barrancabermeja-colombia-y-fracking/

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- Analizar las principales causas de contaminación hídrica en el Humedal Ciénaga Miramar en Bucaramanga-          Determinar los contaminantes mayoritarios en la ciénaga
-Valorar el grado de toxicidad presentado por los contaminantes dentro de la ciénaga
-Presentar una propuesta de Plan de Manejo Ambiental  que permita mitigar los impactos generados por la problemática ambiental.
-Dar un seguimiento y  cumplimiento a la normatividad ambiental legal vigente para los requerimientos estipulados

Por la autoridad ambiental y a si poder realizar objetivos puntuales a el tema a tratar
- Cumplir al 100 % con la plantación del número de individuos programados para plantar por la tasa de mortalidad que a causado los estragos en la ciénaga de Miramar en Barrancabermeja

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Se realiza la metodología del proyecto, teniendo en cuenta los objetivos planteados, donde se pretende formular un Plan de Manejo Ambiental (PMA), luego de conocer los parámetros de calidad de agua y el grado de toxicidad de los contaminantes presentes por la contaminación generada a causa del refinamiento de hidrocarburos y sus derivados procedentes de la refinería petrolera en cercanías al Humedal de la Cienaga Miramar de Barrancabermeja.
La Metodología para el análisis de hidrocarburos presentes en aguas se realizará con el uso de materiales presentes en casa, a través de la recolección de una muestra de agua y de suelo, y semillas de Lechuga (Lactuca Sativa) La recolección de la muestra se llevará a cabo con el uso de los siguientes materiales:

Materiales y reactivos

Frascos de vidrio
Bolsas de plástico
Platos de plástico
Cucharas de plástico
Servilletas
Filtros de café.

Guantes de látex .

Metodología:

La recolección de la muestra es de tipo puntual y se recoge directamente en la botella, la cantidad a recolectar será dos frascos de un litro cada uno, y las muestras se tomarán cada una en un punto distinto de la ciénaga. Se recomienda que uno de los puntos en donde se tome una de las muestras sea en cercanías de la refinería de ECOPETROL S.A.
La muestra de suelo proveniente de la ciénaga se realiza en bolsa de plástico la cual se tiene sellada hasta el momento de su uso

El análisis de los datos se hará comparativamente con los reportados en distintas bibliografías, para de esta manera formular un plan de manejo ambiental y las recomendaciones pertinentes para la recuperación de la ciénaga de los tóxicos provenientes de la extracción y refinado de hidrocarburos.

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El uso de semillas de lechuga (Lactuca sativa) para bioensayos de toxicidad determina y evaluar la toxicidad aguda frente a compuestos fitotóxicos presentes en los procesos de germinación de semillas. el bioensayo se realiza con una muestra de agua extraída de la Ciénaga Miramar (Barrancabermeja) en un punto donde ocurren derrames de insecticidas, cuyo contenido de Benceno es apreciable. El bioensayo consiste en sembrar semillas de lechuga en muestras de suelo diluidas a diferentes concentraciones, con una duración aproximada de 120 horas, se analiza el crecimiento del hipocótilo y la raíz. el experimento se realiza con la muestra recogida a 5 concentraciones diferentes diluidas al 100%, 80%, 50%, 20% y 5%, para ser comparadas entre sí, observándose tres días después de la siembra germinación, 7 días después de la siembra se observa el crecimiento del hipocótilo y la radícula. según los resultados obtenidos, la germinación de las semillas fue inversamente proporcional a las concentraciones, a mayor concentración menor germinación, así de las 20 semillas sembradas para cada concentración los resultados mostraron que a 50%, germinaron 15 semillas, mientras que para una concentración de 100% solo germinaron 12 semillas, siendo la concentración con menor germinación en comparación con la concentración al 5% cuya germinación fue de 18 semillas. En cuanto a la radícula, se observa que solo en las concentraciones de 80% y 100% hay inhibición de elongación de las raíces, para las otras concentraciones no. Con respecto al hipocótilo, los resultados mostraron que hubo inhibición de elongación en todas las concentraciones excepto las de 20% y 5%, resultados que revelan los efectos negativos de la toxina en el proceso de germinación de semillas de lechuga.

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The use of lettuce seeds (Lactuca sativa) for bioassays determines and evaluates the acute toxicity against phytotoxic compounds present in the seed germination processes. The bioassay is carried ot with a water sample taken from the Miramar Cienaga (Barrancabermeja) at a point where insecticide spills ocurr, whose Bencene content is appreciable. The bioassay consists of sowing lettuce seeds in soil samples diluted at different concentrations, with an aproximate duration of 120 hours, the growth of the hypocotyl and the root are analyzed. The experiment is carried ot with the sample collected at 5 different concentrations diluted to 100%, 80%, 50%, 20% and 5%, to be compared with each other. Observing 3 days after sowing, germination, 7 days after sowing the growth of the hypocotyl and the radicle is observed. According to the results obtained, the germination of the seeds was inveersely proportional to the concentrations, a higher concentration, less germination; Thus, of the 20 seeds sown for each concentration of 50%, 15 seeds germinated, while for the concentration of 100% only 12 seeds germinated, being the concentration with the lowest germination, compared to the concentration at 5% whose germination was 18 seeds. Regarding the radicle, it is oberved that only in the concentrations of 800% and 100% there is inhibition of the enlogation of the roots, for the other concentrations not. With respect to hypocotyl, the results showed that there was in hibition of elongation in all concentrations, excet those of 20% and 5%; results that reveal the negative effects of the toxin in the germination process of lettuce seeds.

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Inhibición, elongación, toxicidad, bioensayo, germinación, efectos , fitotóxico

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Inhibition, elongation, toxicity, bioassay, germination, Effects, Phytotoxic.

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La contaminación hídrica, es uno de los problemas ambientales mas comunes en la actualidad, ahora bien,  los procesos de contaminación que aquejan a la humanidad están relacionados con al crecimiento poblacional aunado a al aumento y diversificación de las actividades del hombre. De esta manera, se ve afectada no solo la salud humana, sino también la integridad de los ecosistemas, ocasionando daños a veces irreversibles, tal como la pérdida de biodiversidad.

La contaminación hídrica por hidrocarburos es una problemática que está generando grandes daños ambientales en los ecosistemas acuáticos y que ha venido en aumento en los últimos años, trayendo como consecuencia que se producen cambios en las características del agua, pudiendo provocar en el ecosistema serios efectos debido al impacto negativo de estos contaminantes sobre sus diferentes componentes.

De acuerdo con lo anterior, son diversas las causas por las cuales el agua puede ser contaminada por hidrocarburos, es decir que puede ser el resultado de la explotación, refinación, distribución y almacenamiento de petróleo crudo y sus derivados y esta contaminación se puede dar tanto en sistemas de almacenamiento como en las fuentes de abastecimiento subterráneas y superficiales, así como en otros emplazamientos.

es un hecho que ha venido en aumento como resultado.

Ahora bien, el humedal de la ciénaga Miramar ubicada en la ciudad de Barrancabermeja, es objeto de la contaminación a causa de la refinería de petróleo que se desarrolla desde hace aproximadamente un siglo, según lo soporta Granados, (2020) cuando sostiene que el 18 de febrero de 1922 se inició la historia del complejo petrolero con la llegada de los primeros equipos procedentes de Talara (Perú) donde se construyó la Refinería de Barrancabermeja, inicio con un alambique diseñado para destilar crudo.

De acuerdo con lo anterior, por la ubicación de la refinería al lado de la Ciénaga Miramar, se ha convertido en uno de sus verdugos para el sistema íctico (peces) y fauna, por la contaminación con residuos de hidrocarburos que se ha generado en más de 90 años.
Los efectos ambientales generados a causa de los vertidos de hidrocarburos sobre el humedal se encaminan hacia el daño de los auentes hídricos y otros compartimentos ambientales, sin embargo existe una afectación directa sobre la fauna y ora a partir del vertimiento de aguas residuales. Barrancabermeja posee una ubicación estratégica fundamental por la cantidad de humedales que presenta en su territorio, sin embargo la explotación petrolífera y la presencia de la empresa ECOPETROL ha generado niveles de contaminación importante que ha afectado su potencial ecoturístico, su ora y su fauna. El vertimiento de residuos por parte de las plantas de renación de petróleo presentan gran toxicidad sobre el ambiente, ya que estos vertidos, según estudios anteriores, no presentan un tratamiento adecuado para el vertido y la remoción de contaminantes es poco eciente en la zona. (Ciénaga Miramar, 2020)
La realización de muestreos para determinar la calidad del agua y la presencia de contaminantes derivados de la renación del petróleo se constituyen en acciones importantes para la planeación de estrategias que permitan mitigar los impactos ambientales y la formulación de índices de medición de la toxicidad presente en la ciénaga.

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Preparación del Medio de Cultivo.

•         Preparar las 5 diluciones de la muestra de agua: se diluye la muestra de agua a diferentes concentraciones, donde cada una de las diluciones preparadas tiene un total de 100 ml, las diluciones se realizan de la siguiente manera de acuerdo con la concentración.

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•         Alistar las semillas de lechuga a sembrar

•         Desinfectar los platos desechables donde se realizará la siembra

•         Agregar a cada plato desechable las diluciones con las diferentes concentraciones y etiquetar cada uno de los experimentos.

•         Sobreponer el papel absorbente donde se colocarán las semillas

•         Con la ayuda de la pinza, realizar la siembra de 20 semillas en cada recipiente

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Biodegradación del Fenol presente en suelos y fuentes hídricas contaminados por hidrocarburos de la Cinénaga Miramar (Barrancabermeja) con el uso de Pseudomona aeruginosa en consorcio con Chlorella vulgaris con el uso de la técnica de 4 -aminoantipirina

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Biodegradación del Fenol presente en suelos y fuentes hídricas contaminados por hidrocarburos de la Cinénaga Miramar (Barrancabermeja) con el uso de Pseudomona aeruginosa en consorcio con Chlorella vulgaris con el uso de la técnica de 4 -aminoantipirina

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Los hidrocarburos se constituyen como combustibles fósiles que son utilizados alrededor del mundo y producen diversas formas de energía, estos combustibles están en la naturaleza debido a la transformación de la biomasa durante millones de años, sin embargo, en las actividades de extracción como la carbonífera, petrolera y otras, la generación de contaminantes es muy común sea por derrames accidentales, provocados o los procesos de explotación que se llevan a cabo. (Mendoza & otros, 2014)

una de las alternativas de restauración se puede realizar con especies nativas por lo tanto se debe tener en cuenta la cobertura y el tiempo que ha estado en exposición se debe tener en cuenta el área silvestre donde debe contar con un monitoreo constante durante los 3 primeros años esta plantas deben ser de tal manera que realicen el proceso de fitorremediación donde se debe buscar un diseño que ellas realicen el proceso de adsorción de los metales pesados y se deben realizar las pruebas para verificar que este proceso es efectivo para su descontaminación y proporcionar la restauración en varios sitios dejando algunos intervalos para su plantación

El compuesto que hemos tomado para el presente estudio es el Benceno, parte integrante de los residuos de hidrocarburos producto de la industria petrolera, cuyas características aromáticas debido a la presencia de un anillo bencénico en su estructura, le confiere estabilidad y reactividad química, por lo que se consideraría de difícil degradación en el ambiente.

Dentro del análisis de la problemática ambiental causada por el Benceno en los procesos de extracción y refinación de hidrocarburos, se ha seleccionado como técnica de biorremediación la técnica de la 4-aminoantripirina, a partir del tratamiento y degradación biológica con el uso de bacterias de la familia Pseudomonas,sp., Pseudomonaaeruginosa, en consorcio con Chlorellavulgaris, cuya metodología y aplicación se determinarán en el siguiente estudio.

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Objetivo General:

Proponer la estrategia de biorremediación de aguas contaminadas con Benceno producto de la contaminación por hidrocarburos en la industria de extracción y refinación del petróleo en la zona de la Ciénaga Miramar, en el municipio de Barrancabermeja, con el uso de Pseudomonaaeruginosaen consorcio con Chlorellavulgaris bajo la técnica de 4-aminoantripirina.

Objetivos Específicos:

-          Plantear estrategias de biorremediación de Benceno tóxico en aguas contaminadas por hidrocarburos, mediante el uso de bacterias de la familia de Pseudomonass.p. con el fin de degradar los contaminantes existentes en la Cinénaga Miramar del Municipio de Barrancabermeja

-          Plantear la metodología adecuada a las necesidades de degradación del Benceno a partir de la estrategia del 4-aminoantripina en las condiciones de la ciénaga

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A partir de la metodología planteada por Bejarano, D (1992), citado por Camposano, B., (2012), tenemos la siguiente metodología:

Cepas de microorganismos: Pseudomonasaeruginosa, proveniente de la Universidad Industrial de Santander; Cepa Chlorellavulgaris, utilizada para conformar el consorcio

Medios de cultivo y crecimiento: Conservación de las cepas bacterianas en 1 ml de caldo BHI con la bacteria y 1 ml de glicerina, se congelan a -80°c.Para el crecimiento de bactrias se cultivan en caldo Luria Bertani con composición: Triptona 10 g/L, extracto de levaduras 5 g/L y cloruro de sodio 10 g/LUna vez las cepas están crecidas se las siembra en agar medio mínimo de sales (MMS) y 1% en agar, a dos concentraciones de fenol: 400 ppm y 800 ppm. Los components del MMS son en g/L, 0,5 KH2PO4, 1 NH4Cl, 2 Na2SO4, 2 KNO3, 0.001 CaCl2, 1. MgSO4.7H2O, 0.0004 FeSO4

Cultivos: Las siembras en MMS son realizadas a 30°C por duplicado con intervalo entre réplicas de 3 días, luego se conservan en congelación. Para evaluar el crecimiento y degradación de cada bacteria por sí sola se sembró en caldo LB con una concentración de Fenol de 400 ppm, a 30°C y 150 rpm, durante 56 horas.Para la formación del consorcio se siembra el alga como la bacteria seleccionada por separado en una proporción 2:1 (bacteria-alga). El consorcio crece a 30°C y 100 rpm durante 56 horas.

Análisis de biomasa y sustrato (Benceno): De cada una de las muestras anteriores se debe tomar 1 ml y se lee la absorbancia en espectrofotómetro a 620 nm, con el fin de cuantificar el aumento de la biomasa de la bacteria; 1 ml para absorbancia a 750 nm para cuantificar la cantidad de microalgas, 2 ml para cuantificar el fenol mediante el método de la 4-aminopirimidina y 1 ml para sembrar en cajas de agar LB para el recuento de unidades formadoras de colonias (Ufc) cada una de estas medidas se debe realizar cada hora durante 12 horas, y luego cada cuatro horas durante tres días. Con ello se realiza la curva de crecimiento teniendo en cuenta la degradación del benceno, el aumento de la biomasa del organismo.

Se debe tener en cuenta que la 4 aminoantipirina es un método colorimétrico que sirve para la detección de benceno en una muestra, esta reacciona en presencia de ferrocianuro potásico y la espectrofotometría se realiza a 510 nm para su detección. El análisis de resultados se basa en los parámetros calculados del comportamiento del sistema para determinar la velocidad de crecimiento exponencial del alga, de la bacteria, la constante de saturación de las mismas, la tasa de defunción y por último el rendimiento del crecimiento del alga al consumo del Benceno.

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Cuando se analizaron los resultados obtenidos luego del experimento de la siembra de semillas de lechuga y la muestra del agua contaminada de la Ciénaga Miramar, donde se diluyó la muestra de agua a 5 concentraciones diferentes y en cada una fueron sembradas 20 semillas de lechuda; se obtuvo que la germinación de las plántulas fue inversamente proporcional a la concentración de las diluciones preparadas (Gráfica 1), mostrando los siguientes resultados.

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Gráfica 1. Germinación Vs Concentración

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Continuando con el análisis, los resultados de crecimiento de la radícula y el hipocótilo de la plántula que germinó mostró los siguientes comportamientos, en cuanto a la radícula, se observa que solo en las concentraciones de 80% y 100% hay inhibición de la elongación de las raíces, para las otras concentraciones no, sin embargo, para el caso del hipocótilo, este tuvo inhibición de elongación en las concentraciones de 50%, 80% Y 100%, mientras que para las concentraciones de 20% y 5% no hubo ninguna novedad.

De acuerdo con lo anterior se puede afirmar que los efectos negativos que presentan los elementos contaminantes en la muestra de agua, toda vez que es causante de desequilibrios en el proceso de germinación, esto se confirma cuando a mayor presencia del contaminante, menor germinación de las semillas se presenta, además de la inhibición de elongación de la radícula y el hipocótilo en las mayores concentraciones.

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-Los monitoreos de seguimiento y control deben evaluar la evolución de la cuenca hídricos presente en el área de estudio, con el fin de realizar seguimiento a la permanencia de la misma y controlar la no afectación de los ejemplares vegetales, para así determinar las acciones y medidas que se deben ejecutar.                       -Controlar los vertimientos en la fuente hídrica por metales pesados.
-Planeación y demarcación: Con el fin de no entorpecer otras actividades se tendrán en cuenta la Señalización adecuada durante la ejecución, el control de contaminación, la disposición adecuada de residuos y programación adecuada para el retiro.
-Establecimiento de medidas de seguridad: presentar los procedimientos de trabajo seguros para el desarrollo de las mismas, en el que se incluya la señalización a implementar.
-Adecuada dirección técnica: esta labor estará a cargo de un ingeniero forestal quien dirigirá la ejecución de las distintas fases del proceso de trasplante, así como de resolver situaciones especiales. Las siembras por compensación deberán efectuarse bajo los lineamientos establecidos en los manuales y lo estipulado en las fichas de Aprovechamiento y de Compensación.