Área de estudio

La Laguna Negra de Puerto Marqués tiene una superficie de 66.4 ha, está cubierta por mangle casi en su totalidad y tiene una profundidad media de 3.7 m. Forma parte de un sistema hidrológico constituido, además, por el río de la Sabana y la Laguna de Tres Palos. Está localizada en el municipio de Acapulco de Juárez en el estado de Guerrero, México. Se ubica entre los meridianos 16º 47’ 16” y 17º 10’ 24” de latitud norte, y los paralelos 99º 39’ 05” y 99º 53’ 48” de latitud oeste (^{INEGI 2006}).

Muestreo y análisis de plaguicidas en agua

Se eligieron nueve puntos de muestreo a lo largo del canal principal de la Laguna Negra de Puerto Marqués mediante el sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en inglés), en los cuales se recolectaron bimestralmente durante un año muestras de agua. La relación de sitios fue la siguiente: cuerpo de la laguna (cuatro puntos) y sitios de descarga (cinco puntos), tomando en cuenta fuentes de contaminación (ríos, drenaje municipal, y la planta tratadora de aguas residuales) (Fig. 1).

Un total de 54 muestras de agua fueron recolectadas de junio de 2012 a abril de 2013. Las muestras se tomaron a una profundidad de 50 cm, en botellas de 4 L de color ámbar, previamente tratadas con solventes. A las muestras recolectadas in situ se les realizó la extracción con 60 mL de hexano grado cromatográfico de alta resolución (HPLC) y este volumen se volvió a adicionar para obtener un extracto de solvente de 120 mL. El extracto orgánico se recogió en frascos de boca ancha de color ámbar y se mantuvo en refrigeración a 4 ºC hasta su análisis. De acuerdo con el método de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (^{US-EPA 1981}), se realizó la extracción y purificación de los analitos que se describe a continuación.

Análisis de plaguicidas

La purificación de los extractos orgánicos se efectuó a través de columnas cromatográficas empacadas con 13 g de florisil desactivado (a 700 ºC por 12 h y a 400 ºC por 5 h, desactivado con agua tridestilada al 5 %) únicamente para su uso inmediato y sulfato de sodio anhidro (a 400 ºC por 4 h). La columna se eluyó con 50 y 20 mL de una solución hexano:éter etílico (9:1 y 8:2 v/v) para los plaguicidas organoclorados con goteo lento (1 gota/s). Este procedimiento se realizó en un tiempo no mayor a 15 días después de su extracción en campo. Los extractos purificados se concentraron en un sistema de rotaevaporación hasta obtener un volumen de 1 mL; posteriormente se trasvasaron en viales con un flujo de nitrógeno y luego se reconstituyeron con iso-octano grado HPLC, para su análisis en cromatografía de gases, siguiendo el protocolo propuesto por la ^{US-EPA (1981)}.

Análisis cromatográficos

La determinación de plaguicidas se realizó en un cromatógrafo de gases (CG) HP 6890 Series con detector de captura de electrones (ECD ⁶³Ni) y una columna capilar HP-5MS entrecruzada 5 %, metil siloxano (30 m, 0.25 mm diámetro interno, 0.25 µm grosor capa). La temperatura del horno inició a 90 ºC durante 2 min, seguida de una rampa de 30 ºC/min hasta llegar a 180 ºC por 0 min, con una rampa de 1 ºC/min para llegar a de 200 ºC por 0 min, y posteriormente una rampa de 10 ºC/min hasta llegar a una temperatura final de 300 ºC durante 6 min. Se utilizó helio como gas acarreador y nitrógeno como gas auxiliar. Las condiciones de temperatura del CG en el inyector y el detector fueron de 320 ºC. Las concentraciones finales se determinaron utilizando un estándar externo de 16 compuestos organoclorados (Chem Service, organochlorine pesticides mixture 608/625/8080/8081): 1) alfa-HCH, 2) beta-HCH, 3) gama-HCH, 4) delta-HCH, 5) heptacloro, 6) aldrín, 7) epóxido de heptacloro, 8) endosulfán I, 9) p,p´-DDE, 10) dieldrín, 11) endrín, 12) endosulfán II, 13) p,p´-DDD, 14) endrín aldehído, 15) endosulfato y 16) p,p´-DDT.

Cuantificación y parámetros del desempeño del método

La identificación de los analitos de plaguicidas organoclorados se realizó mediante una solución estándar de una mezcla de 16 compuestos con el procesador de datos EZ Chrom Elite Versión 3.3.2 SP2, basado en los tiempos de retención y la cuantificación de POC a partir del área debajo del pico (factor de respuesta, mVs) vs. la curva de calibración. El límite de detección y cuantificación se estableció a partir de 3 y 10 veces el valor de la desviación estándar de la concentración más baja de la curva de calibración de cada POC (Cuadro I). El recobrado se obtuvo con las concentraciones calculadas para cada POC a partir de muestras adicionadas y en blancos fortificados al inicio de la extracción de analitos, seguida de la purificación en columnas cromatográficas y concentración de los extractos hasta su análisis en cromatografía de gases, las cuales variaron de 76 a 87 %, en tanto que los compuestos endosulfán I y II, y endosulfato variaron de 100 a 130 % (Cuadro I).

Con las concentraciones obtenidas se aplicó un análisis de estadística descriptiva con el programa SSPS v. X para Windows y el empleo de diagramas de caja y bigote.

Comportamiento de los plaguicidas en época de estiaje y lluvia

En el cuadro III se aprecian las distribuciones de los plaguicidas organoclorados en función de las temporadas de lluvia (junio-octubre) y estiaje (noviembre-abril) durante el periodo 2012-2013. En general, las mayores concentraciones se presentaron en la época de estiaje, en la cual hay mayor evaporación y por tanto aumenta la concentración de contaminantes en el agua, situación que no se apreció con el DDT. La concentración total promedio de los plaguicidas en época de estiaje fue de 6.80 µg/L mientras que en la época de lluvia fue de 3.57 µg/L. Para la época seca, los compuestos más concentrados fueron en promedio los siguientes: endosulfato (23.15 µg/L), alfa-HCH (8.34 µg/L), gama-HCH (7.98 µg/L), dieldrín (7.25 µg/L), beta-HCH (7.23 µg/L) y el compuesto con menor concentración fue el endosulfán II (3.51 µg/L).

En la temporada de lluvia, los compuestos con mayor concentración promedio fueron DDT (12.85 µg/L), endosulfato II (10.45 µg/L) y beta-HCH (6.79 µg/L), y el que presentó menores valores fue el DDD (0.15 µg/L). Al existir un mayor volumen de agua en la laguna, se aprecia un efecto de dilución, pero a la vez existe un ingreso de contaminantes, dado que el río Sabana alimenta al cuerpo acuático, y dicha vía fluvial transporta las descargas de varios municipios agrícolas ubicados en la parte superior de la cuenca hidrológica y de los asentamientos urbanos cercanos, como Ciudad Renacimiento, el rastro municipal de la Sabana, y la planta de tratamiento de aguas residuales del poblado de Puerto Marqués y de la zona hotelera cercana a la laguna (Hotel Princess).

Los suelos de zonas agrícolas son reservorios de productos químicos como los POC, como resultado del efecto de lixiviación y depósito por vía atmosférica (^{Schuster et al. 2011}). Los plaguicidas en el suelo sufren degradación química o transformación metabólica por bacterias por diferentes condiciones (^{Chandra et al. 2016}). En el caso del endosulfán técnico (una mezcla de dos isómeros alfa y beta-endosulfán en proporciones aproximadas de 70 y 30 %, respectivamente), éste puede transformarse en endosulfato por la acción de los microbios del suelo. Por lo tanto, debido a las precipitaciones pluviales, estos compuestos clorados se incorporan a los cuerpos acuáticos por acción de la escorrentía y lixiviación de elementos inorgánicos y orgánicos (^{Cotham y Bidelman 1989}, ^{Gil et al. 2012}).

La aparición del endosulfán I y II sugiere una degradación del compuesto principal endosulfán, lo que puede indicar una deposición histórica dada la existencia de compuestos derivados de la degradación, en función de las condiciones de microorganismos aerobios en la parte superficial de la laguna. La presencia de compuestos de degradación en lagunas costeras se han reportado como tóxica para la vida acuática (^{Naqvi y Vaishnavi 1993}, ^{Botello et al. 2000}, ^{Tripathi y Verma 2004}, ^{Carvalho et al. 2009}).

En función de la composición química de los plaguicidas organoclorados, éstos se clasifican en alicíclicos (alfa-, beta-, gama- y delta-HCH), ciclodienos (heptacloro, epóxido de heptacloro, dieldrín, endrín, endosulfán I y II, endosulfato, endrín aldehído y aldrín) y aromáticos (DDT, DDE y DDD). En las muestras estudiadas de la laguna se detectaron estos tres grupos de plaguicidas organoclorados. El grupo de los alicíclicos se presentó en mayor porcentaje en los sitios de muestreo, en un rango de 45.8 y 75 %. De acuerdo con ^{Chandra et al. (2016)}, la aparición del gama-HCH se debe a su uso en el control de plagas agrícolas y en el tratamiento de la sarna (^{NIPN 2007}), al igual que la del beta-HCH, un isómero más persistente del lindano.

Desde la década de 1980 se prohibió el uso de algunos plaguicidas organoclorados, como fue el caso del HCH técnico (denominado BHC) y del DDT, debido a sus efectos negativos en el ambiente y su baja eficacia contra las plagas. Cabe mencionar que si bien el DDT ha sido prohibido para fines agrícolas en México y se signó el convenio de Estocolmo para la restricción de dicho plagui cida, en lugares tropicales se sigue utilizando en campañas de salud pública para el combate de vectores como los mosquitos trasmisores del paludismo (Pérez et al. 2013). Por ello, aunque dicho compuesto se dejó de emplear desde 2000, sigue detectándose en muestras ambientales y en tejido humano (^{Yáñez et al. 2002}, ^{Pérez-Maldonado et al. 2006}).

Para entender la presencia de algunos plaguicidas y sus metabolitos en el ambiente es necesario considerar algunas situaciones que se han descrito en diversos trabajos del área ambiental. Por ejemplo, el HCH de grado técnico está constituido de la siguiente manera: alfa-HCH, 60-70 %; beta-HCH, 5-14 %; gama-HCH, 8-15 %; delta-HCH, 2-16%, y, finalmente, el resto de los isómeros, 1-5 %) (^{Willett et al. 1998}, ^{Breivik et al. 1999}). La presencia del isómero con mayor porcentaje fue el beta-HCH con 50 % en la época de lluvia, en comparación con la época de estiaje, cuando el isómero alfa-HCH tuvo el mayor porcentaje con 30 %. Esto sugiere aplicaciones recientes de lindano (gama-HCH), de acuerdo con ^{Da et al. (2014)}, quienes establecen que valores < 3 son indicativos de lindano, mientras que valores de 3 a 7 corresponden al grado técnico, por lo que existe una degradación del compuesto puro probablemente en un ambiente anaeróbico. Asimismo, el resultado de la relación del alfa HCH/gama HCH, demuestra el uso del HCH grado técnico, cuya mezcla contiene varios isómeros de HCH, en general alfa-HCH y beta-HCH (^{Li et al. 1998}, ²⁰⁰¹, ^{van de Zelm et al. 2009}; Fig. 2).

Fig. 2 Porcentaje de aparición y coeficiente de relación alfa-HCH/gama-HCH (hexaclorociclohexano) en muestras de agua superficial de la Laguna Negra de Puerto Marqués 

En general, las concentraciones totales de plaguicidas fueron mayores en la época de estiaje, cuando se observó la contribución de algunos sitios de descarga, en este caso algunos riachuelos que cruzan la zona habitacional cercana a la Laguna donde constantemente se emplean plaguicidas.

En la época de lluvias se incrementó el nivel de agua de la laguna y con ello, se presentó el fenómeno de dilución. Además, debe considerarse la interacción con el mar por medio de las mareas y los vientos que afectan a la Laguna Negra. Por lo tanto, dicho sistema lagunar tiene un intercambio continuo con el suelo (escorrentía y lixiviación) y con la atmósfera (precipitación húmeda y seca) (^{Pérez-Ruzafa et al. 2000}), así como un intercambio de masas de agua a través de las corrientes.

En el caso de los plaguicidas aromáticos, se aplicó un cociente descrito en investigaciones de contaminación de sistemas acuáticos, para conocer si la aplicación del DDT es reciente o histórica. El compuesto principal DDT fue metabolizado a su metabolito diclorodifenildicloroetileno (DDE) en condiciones aeróbicas (^{Singh et al. 2005}b); en cuanto al diclorodifenildicloroetano (DDD), esto ocurrió en ambientes anaeróbicos (^{Yang et al. 2013}). Una proporción de (DDE + DDD)/DDT > 1 sugiere contaminación histórica, en tanto que valores < 1 se consideran como el resultado de una entrada o fuente reciente de DDT. Los valores de (DDE + DDD)/DDT reportados durante las épocas de lluvias y seca fueron de 0.13 y 1.36 µg/L, respectivamente, y se pudo apreciar que durante la época de lluvias dicha proporción fue < a 1, lo cual puede deberse al deslave del DDT acumulado en el suelo superficial. Se sabe que la Secretaría de Salud en México es la única institución que emplea y aplica DDT en las zonas costeras, de ahí el arrastre de partículas o la volatilización del plaguicida (^{Pérez-Maldonado et al. 2006}). ^{Ochoa-Rivero et al. (2017)} afirman que el DDT aún se emplea en México en la agricultura debido a su efectividad y asequibilidad, como demuestran los estudios de análisis de agua superficial del norte del país; esto, aunado a la falta de un inventario real del uso de plaguicidas en las regiones agrícolas del territorio nacional. En general, la proporción (DDE + DDD)/DDT para la época seca fue >1, lo que demuestra acumulación y degradación del DDT (Fig. 3) a través del tiempo, considerando que existe una tendencia a la concentración al disminuir el volumen del agua de la laguna (^{Jaga y Dharmani 2003}).

Fig. 3 Concentraciones de diclorodifeniltricloroetano (DDT), diclorodifenildicloroetano (DDD) y diclorodifenildicloroetileno (DDE) en épocas de lluvias y estiaje, así como las proporciones (DDE + DDD)/DDT y DDE/DDD en muestras de agua superficial de la Laguna Negra de Puerto Marqués 

En cuanto a la relación DDE/DDD, se apreció una mayor presencia de DDE en ambas épocas (de lluvias y seca) con relación al DDD; dicho comportamiento se puede explicar en razón de que el DDD se degrada más rápido en el ambiente y existe una entrada reciente debido a la prohibición del uso de DDT (^{Youssef et al. 2015}). De acuerdo con ^{Steyn et al. (2018)}, el DDT se ha empleado para el control del paludismo en Sudáfrica, aspecto que ha sido objeto de reflexión en convenios internacionales, donde se menciona su uso continuado por algunos países (principalme. ⁽²⁰¹⁸⁾ destacan que a pesar de la prohibición de los plaguicidas organoclorados, éstos aún se emplean en países en vías de desarrollo para actividades agrícolas, ganaderas y para el control de vectores en salud pública con el fin de prevenir enfermedades trasmisibles como el dengue y el paludismo.