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Introducción
Los efectos causados por la contaminación de las fuentes de abastecimiento de agua se relacionan con el agotamiento de los recursos hídricos y la disminución de su calidad, así como la pérdida de la flora y fauna acuática existente (Daszak et al. 2001). Cuando se vierten contaminantes antropogénicos y se rebasa el nivel de autopurificación del cauce (Singh et al. 2004), las fuentes de suministro de agua se ven amenazadas (Gambhir et al. 2012). Algunos autores estiman que en el 2025, más de la mitad de la población de la tierra se verá afectada por escasez del agua (Kulshreshtha 1998).
El estado de Guerrero no es la excepción en cuanto a procesos de degradación ambiental (Cervantes et al. 1996). Los problemas ambientales que enfrenta relacionados con el agua son ocasionados por la pérdida de bosques, contaminación de cuencas hidrográficas, descargas de aguas residuales, degradación de acuíferos, uso excesivo de agroquímicos en zonas agrícolas y la presencia de metales tóxicos de origen minero (Challenger 1998). En este sentido, el agua es un componente central del manejo de una cuenca, ya que en ella se manifiesta una síntesis del efecto de las actividades socioambientales realizadas en la misma, pudiendo modificarse las características físicas, químicas y biológicas que determinan su calidad (Hansen y González-Márquez 2010). La cuenca baja del río Papagayo constituye un sistema modelo para la valoración de la calidad del agua desde un enfoque funcional e integrador entre los elementos naturales, sociales y económicos (Torres-Beristáin et al. 2013). En la mayor parte de la región se presentan ecosistemas tropicales perturbados y heterogéneos producto de sus características geomorfológicas y sociodemográficas (García-Romero et al. 2005). El poblamiento de la cuenca data de tiempos prehispánicos y fue hasta hace dos décadas que se observó un crecimiento demográfico acelerado, en gran medida por la influencia turística en diferentes puntos del municipio de AcápuIco (Delgado et al. 2004, García-Romero et al. 2005). Por lo anterior el objetivo del estudio fue conocer la calidad del agua de la cuenca baja del río Papagayo y de sus afluentes principales.
Materiales y métodos
Área de Estudio
El área de estudio se localiza al sur del estado de Guerrero, comprende parte de los municipios de Acapulco, Juan R. Escudero, San Marcos y Tecoanapa (Figura 1). Tiene una superficie de 122 874.19 ha localizada entre los 16° 41' 00" y 17° 14' 23" de LN, y 99° 43' 31" y 99° 19' 11" de LO. En lo hidrológico, se encuentra entre dos ríos, al norte con La Sabana y al sur con El Papagayo, ambos pertenecen a la Región Hidrológica 20, Costa Chica del estado de Guerrero. En el río La Sabana existen 502 aprovechamientos y en el Papagayo 39. El clima predominante es cálido húmedo con lluvias mayores a 1000 mm al año. Las lluvias más intensas y con mayor frecuencia ocurren con intensidad entre 40 y 80 mm (García 2004). Se distinguen 16 unidades de suelos presentes, de los cuales el regosol esquelético es el que cubre la mayor superficie con 55 874.50 ha, que corresponden al 45.5 %, seguido del regosol districo con 18 947.5 ha (15.4 %), feozem háplico 13 954.5 ha (11.4 %) y fluvisol arénico con 10 627.25 ha (8.6 %) (INEGI 1993).
Calidad del agua
Se realizaron muéstreos de agua de junio de 2012 a junio de 2013. A partir de la información sobre los escurrimientos secundarios se delimitaron 21 subcuencas y 94 microcuencas. Para conocer la calidad del agua y posibilitar sus diferentes usos potenciales, se aplicaron los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua (DOF 1989), de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-ECOL-1996 (DOF 1996) y la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSAl-1994c (DOF 1994c).
Se seleccionaron 20 estaciones de muestreo, ocho se ubican sobre el cauce principal de la cuenca baja del río Papagayo (La Unión, Tlalchocohuite, Presa La Venta, Puente Omitlán, Puente Papagayo, Bellavista Papagayo, Lomas de Chapultepec y La Concepción). Las primeras siete se monitorearon en las dos épocas (secas y lluvias) y la octava (La Concepción), sólo se monitoreo en la época de lluvias (Figura 2). Estas estaciones se consideraron por ser sitios susceptibles de contaminación debido a su proximidad a comunidades con más de 500 habitantes (Tabla 1). Las doce estaciones de mu est reo restantes se monitorearon sólo en la época de lluvias, de las cuales tres se ubican en corrientes perennes (Barranca de Apanlázaro, Plan Grande y el Puente), dos en manantiales (Palo Gordo y Agua Caliente), cuatro en pozos (San Juan del Reparo, Ejido Nuevo, Sabanillas y el Campanario), y tres en tanques de almacenamiento (El Zapote, Las Palmas y Amatillo).
Tabla 1 Resultados de los parámetros físicos in situ, físico-químicos, bacteriológicos y de metales del cauce principal del río Papagayo en la época de secas y lluvias.
En ambas épocas se analizaron en campo y laboratorio los siguientes parámetros físicos y químicos: temperatura, pH, color, sólidos sedimentables, sólidos suspendidos totales, conductividad eléctrica, turbiedad, oxígeno disuelto, dureza total, alcalinidad total, amonio, sulfatos, salinidad, demanda química de oxigeno (DQO), hierro, manganeso y parámetros microbiológicos, incluyendo coliformes fecales y conformes totales (DOF 1994c, DOF 1996). En la época de lluvias, además de dichos parámetros se determinó la dureza de calcio, grasas y aceites, materia flotante, manganeso, arsénico, cadmio, cobre, plomo y zinc.
Para las determinaciones se tomaron muestras y se preservaron de acuerdo con los criterios de la Norma Oficial Mexicana NOM- 014-SSA1-1993 (DOF 1993). De forma in situ se tomaron datos de temperatura, pH, conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, salinidad y turbiedad con analizadores portátiles multiparamétricos marca HACH. La determinación de cloro residual libre se efectuó con un comparador colorimétrico, entre los valores obligatorios de 0.2 y 1.5 mg L-1, con reactivo DPD (dialquil-1,4-fenilendiamina o N, N-dietil -p-fenilendiamina). Para los análisis realizados en laboratorio se aplicaron los métodos establecidos en las Normas Mexicanas: NMX-AA-072-SCFI-2001 (dureza total), NMX-AA-036-SCFI-2001 (alcalinidad), NMX-AA-030-SCFI-2001 (demanda química de oxígeno), NMX-AA-005-SCFI-2000 (grasas y aceites), NMX-AA-004-SCFI-2000 (color, sólidos sedimentables), NMX-AA-034-SCFI-2001 (sólidos suspendidos totales), NMX-AA-006-SCFI-2000 (materia flotante), NOM-112-SSA1-1994b y método de filtración por membrana de millipore (coliformes totales y coliformes fecales), y métodos de merkcspectroquant (amonio y sulfatos). Para los metales (fierro, manganeso, arsénico, cadmio, cobre, plomo y zinc) se usó la NMX-AA-051-SCFI-2001 (DOF 1994a, DOF 2001d) y en pozos y tanques de almacenamiento la Norma Oficial Mexicana NOM-117-SSA1-1994 (DOF 1994a).
Se evaluaron las diferencias entre los parámetros físicoquímicos muestreados en ambas épocas del año (secas y lluvias), para lo cual se efectuó un análisis de varianza de una vía, previo análisis de normalidad y homocedasticidad. Las variables que no cumplieron con dichos supuestos, sus valores se transformaron a Log (x + 1). Para los análisis se utilizó un límite de confianza del 95 % y significancia α = 0.05, los análisis se realizaron con el programa SPSS 17.0.
Resultados
Fisicoquímica y calidad del agua del río Papagayo
De los dos monitoreos realizados en el cauce principal del río, en la época de secas se observó un menor caudal comparado con el de lluvias, aumentando la turbiedad, debido a que por las lluvias el río presenta fuertes corrientes con considerable arrastre de materia suspendida (Tabla 1). En la época de lluvias los sólidos sedimentables, suspendidos totales y la turbiedad presentaron valores fuera de la norma en el punto río Omitlán (Tabla 1), mientras que el punto de Puente Papagayo, presentó la mayor transparencia y los menores contenidos de sólidos sedimentables y suspendidos totales (Tabla 1). La diferencia en los valores de dichos parámetros en ambas épocas del año fue significativa (p < 0.05, Tabla 2). La conductividad mostró valores mayores en la época de secas, hasta 880 μS en la estación río Omitlán (Tabla 1), con diferencias significativas en la época de lluvias ( p < 0.001, Tabla 2). La dureza se clasifica de moderadamente dura hasta muy dura con valores en lluvias de 120 mg L-1 CaCO3 en la estación Puente Papagayo, y en secas aumentó hasta 460 mg L-1 en la estación La Unión (Tabla 1), diferencias que fueron significativas en ambos períodos del año (p < 0.001, Tabla 2). En la época de lluvias la alcalinidad se encontró dentro de los límites normales, y aumentó en la época de secas (p= 0.03, Tabla 1). En referencia a la DQO, en lluvias se presentaron valores altos (5 a 79 mg L-1) en comparación con las secas (1.64-3.37 mg L-1, Tabla 1). Las diferencias de la DQO fueron significativas entre las dos épocas del año muestreadas (p < 0.001, Tabla 2). Mientras que los nutrientes amonio y sulfatos mostraron incrementos en la época de secas (Tabla 1), aunque sólo el amonio tuvo cambios significativos en las dos épocas (p < 0.01). Esta misma tendencia se observó con el oxígeno disuelto (p < 0.001, Tabla 2). En tanto las concentraciones del hierro y el manganeso variaron de forma significativa en las dos épocas del año (p < 0.001). La determinación de grasas y aceites en el monitoreo de lluvias estuvo dentro de la normatividad en todas las estaciones de muestreo (Tabla 1).
*p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001, NS = no significativo.
Tabla 2 Resultados del análisis de varianza entre los valores físico-químicos en las estaciones de muestreo durante dos temporadas del año. Los datos representan el promedio ( el error estándar
En cuanto a la bacteriología del agua, en la temporada de lluvias se encontraron valores de coliformes fecales por encima de los límites normales establecidos en todos los puntos de muestreo, a diferencia del muestreo realizado en junio que presentó los menores valores. No obstante en Tlalchocohuite, río Omitlán y Lomas de Chapultepec, siguen estando fuera de la norma (Tabla 1). En el monitoreo de lluvias los niveles de metales pesados se encontraron por debajo de lo indicado en la Norma Oficial Mexicana y los Criterios Ecológicos de la Calidad del Agua (Tabla 1).
Fisicoquímica y calidad del agua de corrientes perennes afluentes del río Papagayo
Los valores de los sólidos sedimentables fueron de 1.0 mL L-1 y de sólidos suspendidos totales de 10 mg L-1 en la estación El Puente. En las tres estaciones de muestreo, la conductividad varió de 117.6 a 274.0 μS y la dureza mostró valores de 30.0 a 122.0 mg L-1 CaCO3, por lo que el agua se considera suave a moderadamente dura. La alcalinidad fue baja, y los nutrientes de amonio y sulfatos estuvieron dentro de los límites normales. Las grasas y aceites tuvieron valores de hasta 4.73 mg L-1 en la estación Plan Grande, valor que se encuentra fuera de norma (Tabla 3).
Tabla 3 Resultado de los parámetros físicos in situ, físico-químicos, bacteriológicos y de metales de corrientes perennes y manantiales en la época de lluvias.
En cuanto a la contaminación por patógenos, los valores de coliformes fecales estuvieron por abajo de los límites normales en las tres estaciones monitoreadas. Sin embargo, se observaron aportes de 72 a 220 unidades de coliformes fecales como número más probable (NMP) por cada 100 mL de agua. La concentración de metales pesados en las corrientes perennes estudiadas presentó valores inferiores a lo señalado en la normatividad (Tabla 3).
Fisicoquímica y calidad del agua de manantiales
En la caracterización fisicoquímica y bacteriológica realizada en la temporada de lluvias de los manantiales, se encontraron valores de sólidos sedimentables de 0.5 mL L-1 y de sólidos suspendidos totales de 21 mg L-1 en la estación Agua Caliente (Tabla 3). En ambas estaciones (Palo Gordo y Agua Caliente), la conductividad fue de 267.0 a 289.0 μS, mientras que la dureza osciló entre 14.0 y 110.0 mg L-1 de CaCO3, por lo que el agua es suave a moderadamente dura. La alcalinidad fue baja, el amonio tuvo valores de 0.009 a 0.012 mg L-1, los sulfatos tuvieron valores entre 45.58 y 62.68 mg L-1, las grasas y aceites de 4.73 a 5.62 mg L-1, valores que están fuera de norma, la DQO fue de 3.68 a 5.76 mg L-1 (Tabla 3). En Palo Gordo se obtuvieron 39 coliformes fecales en NMP y 80 coliformes fecales para Agua Caliente (Tabla 3), valores que se encuentran por debajo de los límites permisibles en la nomatividad. Este fue el mismo caso que tuvieron los metales pesados determinados en los manantiales estudiados (Tabla 3).
Fisicoquímica y calidad de agua de pozos
En las determinaciones fisicoquímicas y bacteriológicas de los pozos ubicados en San Juan del Reparo, Ejido Nuevo, Sabanillas y El Campanario, se encontraron valores de sólidos sedimentables de 0.25 mL L-1 en el Campanario y de 32.0 mg L-1 en Sabanillas, resultados que se encuentran dentro de los valores indicados en las Normas Oficiales. La conductividad osciló entre 734.3 y 949.0 μS, con dureza, de dura a muy dura, alcalinidad moderadamente baja, sulfatos entre 71.76 y 158.0 mg L-1, grasas y aceites de 1.86 a 6.87 mg L-1 y la DQO de 1.12 a 9.76 mg L-1. Con respecto a la calidad bacteriológica, el agua no es aceptable, ya que tiene valores por encima de lo indicado en la Norma Oficial, con contenido de metales pesados inferiores a lo establecido en la Norma Oficial Mexicana (Tabla 4).
Fisicoquímica y calidad del agua de tanques de almacenamiento
Los resultados de los sólidos sedimentables y suspendidos totales en los tanques El Zapote, Las Palmas y Amatillo, indicaron que los valores se encuentran dentro de los límites. La conductividad varió de 369.0 a 497 μS, la dureza se clasifica en dura con valores de 184 a 284 mg L-1 CaCO3, alcalinidad moderadamente baja, valores de sulfatos bajos, color fuera de la norma en El Zapote y no se detecta cloro libre residual (Tabla 4). Los resultados de la contaminación bacteriológica oscilaron entre 1 y 3 unidades de coliformes fecales en NMP para la Palma y Amatillo, respectivamente. En el tanque de almacenamiento del Zapote se encontraron 36 unidades de coliformes fecales en NMP, estos valores demuestran que el agua en cuanto a calidad microbiológica no se encuentra dentro de los límites permisibles establecidos en la Norma Oficial Mexicana y que el mantenimiento en cuanto a las acciones de lavado, desinfección y conservación no está siendo el adecuado. La concentración de metales pesados es inferior a lo indicado en la norma oficial respectiva (Tabla 4).
Discusión
La turbiedad aumentó en la época de lluvias, debido al incremento en el caudal del río Papagayo y por la presencia de hierro y manganeso en todos los puntos de muestreo. Esto mismo ha sido reportado para los ríos Huacapa-Azul (IMTA 1998) y Atoyac (Jiménez et al. 2000). El contenido de sólidos sedimentables y sólidos suspendidos totales en la época de lluvias tuvo valores fuera de norma, en el punto río Omitlán con 9.0 mL L-1 y 219 mg L-1, respectivamente, lo que indica que el agua de lluvia arrastra la basura acumulada o depositada a orillas de los afluentes en la época de secas, aunado a los deslaves y pérdida de suelo. Estos resultados son ¡guales a los encontrados en otras cuencas de Guerrero como la del río Atoyac (Jiménez et al. 2000) y la subcuenca del río San Juan (Almazán et al. 2004), lo que demuestra el grado de deterioro y la problemática socioambiental que existe en la entidad.
A partir de los resultados de la dureza del agua, se determina que los habitantes del área consumen agua rica en sales, aunado a que no hay plantas potabilizadoras que las disminuyan. Aun en la época de lluvias cuando hay una mayor disolución de estos compuestos, se tuvo valores altos, considerando como límite para denominar a un agua como dura, valores superiores a 120 mg L-1 de CaC03 (Julián-Soto 2010). Al respecto, el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA 1998) encontró que 8 % de las muestras del río Huacaparío Azul, no cumplieron con la Norma Ecológica en cuanto al parámetro dureza. Dicho porcentaje es bajo, lo cual obedece en parte a que el estudio se realizó durante las lluvias, además de que las rocas que componen la subcuenca son menos ricas en carbonatos que las que geológicamente se localizan en el norte del estado (Sierra-Rojas y Molina-Garza 2014).
En época de lluvias la alcalinidad se encuentra dentro de los límites normales establecidos en la normatividad (DOF 1989), aunque tiende a incrementar en la época de secas, debido a que no hay disolución de las aguas residuales domésticas, las cuales tienen por lo general una alcalinidad ligeramente mayor que el agua de la que provienen. La importancia de esta determinación radica, entre otros factores, en el daño que ocasiona a la población que se encuentra en contacto directo e indirecto con las aguas alcalinas y el daño a la infraestructura (Rivera et al. 2004). La DQO es un parámetro importante para medir la calidad de un sistema de agua natural, cuya importancia radica en la relación DQO/DB05, ya que con ésta se tiene un antecedente significativo al momento de decidir el tipo de tratamiento aplicable a las aguas naturales y/o residuales (Torres-Beristain et al. 2013). A partir de los resultados obtenidos y de acuerdo con los lineamientos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para la calidad del agua, el oxígeno disuelto (OD) se considera aceptable en la época de secas, pero de mala calidad en la de lluvias. Este tipo de resultados reflejan una tendencia a la disminución de poblaciones de peces y crustáceos de agua dulce (Matuk et al. 1997).
Las concentraciones de amonio fueron mayores durante la época de lluvias, situación esperada si se considera que el agua de lluvia puede presentar trazas de amonio. Sin embargo, los valores obtenidos fueron altos, incluso para los estimados en aguas contaminadas por vertidos residuales domésticos, cuyas concentraciones pueden llegar hasta 50 mg L-1 (Espinal-Carreón et al. 2013). Lo contrario sucedió en la época de secas, ya que los parámetros en todas las estaciones de muestreo se encontraron dentro de la estimación de 0.100 mg L-1 para aguas superficiales bien aireadas.
Los valores obtenidos de sulfatos mostraron altos contenidos durante la época de secas, pero no en lluvias. No son altos si se comparan con los valores de los ríos del norte de América y Europa que oscilan entre 20 y 50 mg L-1 o bien con los ríos de zonas mediterráneas, con contenidos de sulfatos mayores de 400 mg L-1 (Robles et al. 2002). Las grasas y aceites en el monitoreo de lluvias se encontraron dentro de la normatividad, en todas las estaciones de muestreo. Valores similares fueron encontrados en un estudio de impacto ambiental para la misma cuenca en la época de secas (Delgado et al. 2004). En cuanto a la bacteriología del agua, en la época de lluvias se obtuvieron valores de coliformes fecales por encima de los límites establecidos en la normatividad, en todos los puntos de muestreo. En el muestreo de secas, los valores que se tuvieron en los sitios de muestreo fueron bajos, con excepción de Tlalchocohuite, río Omitlán y Lomas de Chapultepec, que tuvieron valores fuera de norma. Lo anterior indica que en lluvias hay aportes considerables de materia fecal por arrastre del agua pluvial, descargas de aguas residuales de las comunidades asentadas al margen del río y descargas contaminantes de las corrientes de agua perenne, que desembocan al cauce principal del río Papagayo.
Como en la mayoría de los afluentes loticos y lenticos en el estado de Guerrero y en general del país, el río Papagayo y sus ramales están fuertemente contaminados por aguas negras. Este sin duda constituye el principal problema de contaminación (Hansen y González-Márquez 2010, Torres-Beristáin et al. 2013). En estudios realizado para conocer la contaminación de aguas en México y otras partes de Latinoamérica, el análisis bacteriológico es un parámetro que usualmente está fuera de normatividad (Jiménez et al. 2000, Almazán et al. 2004, Álvarez et al. 2008).
En lo que respecta a los niveles de metales pesados en el río Papagayo, durante las lluvias se encontraron valores por debajo de los indicados en las normas oficiales. Sólo se ha encontrado en el norte del estado concentraciones elevadas de metales pesados con As, Fe, Al, Ba, Mn y Cd, en norias que son fuentes de abastecimiento para consumo humano (Almazán et al. 2004). Por lo anterior, la fisicoquímica y calidad del agua de la cuenca del río Papagayo, muestra que la estación que presenta un mayor grado de contaminación es la del río Omitlán. A pesar de los aportes considerables de materia contaminante al cauce principal del río Papagayo, en las estaciones de muestreo de Bellavista Papagayo y Lomas de Chapultepec ubicadas en la parte baja de la cuenca, se aprecia que el río tiene capacidad de autopurificación, aun cuando en estos puntos hay contribuciones importantes de contaminantes. Es importante señalar que el agua del río Papagayo de manera directa no debe considerarse como fuente de abastecimiento de agua potable para centros de población o asentamientos humanos, ya que contiene contaminantes que causan efectos nocivos al ser humano. Por lo que debería realizarse un tratamiento de potabilización, para mejorar su calidad bacteriológica, dureza, turbiedad, hierro, manganeso y otros contaminantes (Mora-Bueno et al. 2012). El agua del río Papagayo en época de lluvias no se recomienda su uso para actividades recreativas de contacto primario, pero si para actividades recreativas de contacto secundario, riego agrícola y uso pecuario. Sin embargo, en secas en los puntos de La Unión, Presa La Venta, Bellavista Papagayo y Puente Papagayo el agua puede ser considerada para uso recreativo de contacto primario.
Las determinaciones de calidad del agua de las corrientes perennes, manantiales, pozos y tanques de almacenamiento en general son usados para consumo humano, aun cuando el análisis de calidad bacteriológica indica que el agua de estas estaciones no es apta para consumo. Debido al uso recreativo al que se destina este recurso, pueden ocasionarse daños a la salud de los usuarios, además de que la detección de concentraciones elevadas de coliformes totales y coliformes fecales podría deberse a la carencia de servicios sanitarios y drenaje, lo que está deteriorando la calidad del agua (Robles et al. 2013). Otra causa también podría ser el incumplimiento de las normas en la construcción y en la protección de los pozos.
Conclusiones
La calidad del agua en la cuenca baja del río Papagayo no es apta para el consumo humano. Sin embargo, a lo largo de la cuenca la tendencia de la calidad del recurso hídrico, depende de la temporada del año, de las condiciones sociodemográficas, de los factores ambientales y de la ubicación geográfica del afluente. El uso principal de este recurso en la región es principalmente de uso secundario como la pesca, riego agrícola o uso pecuario, excepto en sitios donde los parámetros estuvieron dentro de lo permisible, cuyo uso podría ser considerado como primario. No obstante, dado que el agua con la que se abastecen los habitantes de la zona no es potable, es recomendable una planta potabilizadora en la región que permita tratarla.
