EVALUACIÓN DEL COMPONENTE ORGÁNICO COMO UN FACTOR INDICATIVO DEL ESTADO TRÓFICO DEL LAGO DE XOCHIMILCO

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1 EVALUACIÓN DEL COMPONENTE ORGÁNICO COMO UN FACTOR INDICATIVO DEL ESTADO TRÓFICO DEL LAGO DE XOCHIMILCO Raúl ARCOS RAMOS, Juan Carlos GONZÁLEZ SÁNCHEZ, Liliana RAMOS MOGOLLAN y Fernando ROSAS INCLÁN Faultad de Estudios Superiores Zaragoza, UNAM, Plutaro Elías Calles esq. Batalla 5 de Mayo s/n Col. Ejerito de Oriente, Iztapalapa, Méxio, D.F. biolrar@terra.om.mx Palabras lave: eutrofizaión, materia orgánia, lago Xohimilo. RESUMEN El trabajo se desarrolló en el lago de Xohimilo, el objetivo del presente estudio onsistió en evaluar el omponente orgánio, omo un fator indiativo del estado trófio; para ello se realizaron muestreos mensuales en ino puntos de monitoreo representativos de las zonas agríola, urbana e industrial, durante el periodo de enero-septiembre del 004; los parámetros monitoreados fueron: Demanda bioquímia de oxígeno (DBO 5 ); Demanda químia de oxígeno (DQO); sólidos disueltos, partiulados, sedimentables y totales; Materia orgánia (MO), Carbono Orgánio Total (COT) (sedimentos); uantifiaión de Unidades Formadoras de Colonias (UFC) de baterias heterótrofas mediante ultivos en plaa; profundidad; transparenia; temperatura; ph; oxígeno disuelto; bióxido de arbono; ondutividad elétria; Con base a los resultados obtenidos, el sistema laustre de Xohimilo se onsideró omo eutrófio-hipereutrófio; diho estado, es un indiio de las ondiiones inestables y deterioradas que prevaleen en el lago, las uales pueden llegar a la pérdida de la biodiversidad y los reursos auátios en un tiempo relativamente orto; el ual se pone de manifiesto on una profundidad (1.3m), elevados porentajes de MO y COT (33.51 y 19.44%) respetivamente, aunado a la baja y elevada onentraiones de oxígeno disuelto y CO (33.51 y mg L -1 respetivamente en la profundidad evideniando una gran atividad en la zona trofolítia; on respeto a la DQO ( mg O L -1 ) y la DBO 5 ( O L -1 ) dieron omo resultado una ontaminaión de tipo orgánio fáilmente biodegradable orroborado on las elevadas tasas metabólias baterianas on un promedio de 79,555 y 97,510 UFC para superfiie y fondo en la zona agríola. INTRODUCCIÓN En nuestro país, debido a la esasez de uerpos de agua epiontinentales naturales, el problema de abasteimiento hídrio para diversos fines se ha soluionado mediante la onstruión de embalses artifiiales. El Distrito Federal fue onsiderado hasta prinipios del siglo XX, uno de los lugares para vivir mejor; pero el aelerado reimiento demográfio en las déadas siguientes, ambió esa realidad. Ninguna iudad de estas dimensiones se enuentra sobre la uena de un lago a más de 000 metros de altitud y sin ontar on una orriente fluvial importante; por ello Xohimilo 1

2 juega un papel muy importante (S.E.P., 1994). Diha demaraión tiene una extensión territorial de Km ; el 67.3 % es onsiderada omo área de onservaión eológia, e inluye áreas montañosas y zona de hinampas; esta área se enuentra amenazada por la manha urbana. El lago de Xohimilo era alimentado por 4 manantiales de gran importania; sus aguas servían para regar los ultivos y eran morada de aves nativas y migratorias. Surtía de agua potable a la apital. La sobreexplotaión del agua agotó el audal de los manantiales, provoó hundimientos en los terrenos y ontaminaión en las aguas del lago (INEGI, 000); el nivel de agua de los diversos anales ha bajado en forma alarmante, desde noviembre de 1975 hasta la feha; por ello al final de la déada de los ohentas, el gobierno del Distrito Federal puso en marha el Plan de Resate Eológio de Xohimilo, en el ual tenía omo fin, la reuperaión en todos sentidos (flora, fauna, et.) de la zona laustre. Por otro lado en la zona hinampera se han detetado 19 asentamientos irregulares, que representan aproximadamente a,600 familias; esto implia que todos los desehos que generan son vertidos al lago. Paralelamente en el área turístia reiben a asi 30,000 visitantes ada fin de semana, en diha área se aree de una infraestrutura sanitaria adeuada, por lo ual todo esto provoa una grave ontaminaión por materia orgánia, dando omo resultado la eutrofizaión del lago, la disminuión o desapariión de fauna laustre y reando graves riesgos de la salud públia (Balanzario, Z. 198; Aros et al. 1995). MATERIALES Y MÉTODOS El monitoreo al reurso hídrio, nos sirve para estableer una omparaión que permita a los diferentes parámetros involurados, en el manejo, vigilania y ontrol del reurso disponiendo de informaión relevante para una adeuada omprensión e interpretaión (IDEAM, 004); por lo ual la metodología que se llevó a abo en este proyeto onstó de tres fases: FASE DE CAMPO La fase de ampo onsistió en monitorear ino puntos de muestro (Apatlao, Texhuilo, Asunión, Tranatitla y Cuemano), los uales se seleionan de auerdo a la atividad que se lleva a abo en el lugar de estudio; además se realizaron mediiones de algunos de los parámetros físios y químios in situ (transparenia, profundidad, temperatura, ondutividad, ph, CO y oxígeno disuelto); para la toma de muestras de agua se usó una botella Van Dorn horizontal de dos litros de apaidad; se tomaron muestras a dos niveles 0.0m (superfiie) y fondo de ada estaión (0.0 m de la profundidad total del sitio), y se almaenaron en botellas de polietileno de un litro, las uales fueron transportadas en ontenedores on hielo a 4 C, para su posterior determinaión en el laboratorio. FASE DE LABORATORIO Por lo que respeta al trabajo de laboratorio se evaluaron los siguientes parámetros: DBO 5, DQO, porentaje de MO y COT en sedimento, sólidos disueltos (sól. dis.), sólidos partiulados (sól. part.), así omo sólidos sedimentables (sól. sed.) y sólidos totales (sól. totales) (Tabla I).

3 Tabla I. Ténias empleadas en el laboratorio (Standard Methods, 1996; NOM-01-RECNAT, 000). PRUEBAS QUIMICAS TÉCNICAS DBO 5 Prueba de la DBO 5 (Standard Methods,1996) DQO Reflujo errado, Método olorimétrio (Standard Methods, 1996) COT y MO (en sedimento) Método AS-07 de Walkley y Blak (NOM- 01-RECNAT, 000) Sól. dis. Sólidos totales disueltos seados a 180 C (Standard Methods, 1996) Sól. part. Método de la filtraión seados a C (Standard Methods, 1996) Sól. sed. Método volumétrio (Standard Methods, 1996) Por lo que respeta a los proesos biológios, se realizaron ultivos para baterias degradadoras de materia orgánia; posteriormente se realizó el onteo de unidades formadoras de olonias (UFC) por uadrantes, abe menionar que se utilizaron diluiones (0.001 y ) por tripliado, tomando inóulos de muestras de superfiie y fondo, siguiendo la metodología orrespondiente (Standard Methods, 1996). FASE DE GABINETE En esta fase se realizó la búsqueda de informaión relaionada on la zona de estudio así omo la metodología para determinar los parámetros tanto físios, químios y biológios a analizar en las muestras en agua. La segunda fase del trabajo de gabinete, se refirió al manejo de los resultados mediante análisis exploratorio de datos (Resumen de 5 números, diagramas de tallo-hoja así omo aja y bigotes) según Salgado (199). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para determinar la normalidad y la homoedastiidad, se apliaron las pruebas de Battler y de Levene, respetivamente. Se elaboró un análisis de varianza (ANDEVA), para determinar si existían diferenias estadístiamente signifiativas entre la profundidad, estaión y meses de muestreo. En el aso de los datos no paramétrios, se aplió una prueba de Kruskall-Wallis. También se elaboró un análisis de orrelaión entre los parámetros analizados. Todas estas pruebas se realizaron empleando los paquetes estadístios Interooled Stata versión 8.0 (Stata, 003), NCSS versión 001 Los resultados se agrupan en paramétrios (Tabla II) y no paramétrios (Tabla III). Tabla II. Resultados del ANDEVA para los datos paramétrios. **Diferenias estadístias signifiativas. Estaión Mes Nivel F =1.40 p=0.417 F =5.87 p= ** F = p=0.0001** 3

4 DQO Sól. dis. F =17.3 p= ** Sól. sed. F = 1.83 p= Materia F = 7.81 p= ** orgánia Carbono orgánio Total F = 7.8 p= ** F = 3.01 p= ** F = 1.8 p=0.861 F = 4.08 p= ** F = 4.07 p= ** F =0.1 p = F = -- p= -- F = -- p= -- F = -- p= -- Tabla III. Resultados del análisis de Kruskal-Wallis para los datos no paramétrios. **Diferenias estadístias signifiativas. Estaión Mes Nivel DBO 5 Sól. Totales Sól. part. =0.78 p=0.991 = p=0.0007** = p=0.0374** = p=0.0001** = p=0.0001** = p=0.0001** =3.58 p= =3.356 p= =6.081 p=0.0137** Demanda Bioquímia de Oxígeno Entre niveles el omportamiento fue homogéneo, no mostrando diferenia signifiativa (Kruskal-Wallis =3.58, p=0.0584) presentando promedios de 43.7 y mg O L -1 en superfiie y fondo respetivamente; la DBO 5 depende de la temperatura, miroorganismos y de los elementos nutritivos presentes (Turk, 001); uno de los fatores que pudo influir en la homogeneidad de este parámetro a lo largo de la olumna de agua es la poa diferenia del gradiente térmio, que osiló entre 1 y 3 ºC entre niveles. Con relaión a los meses de muestreo, se enontró evidenia estadístia signifiativa (Kruskal-Wallis =69.005, p<0.05), en enero es donde se enuentra el valor máximo (91.16 mg O L -1 ), en el mes de mayo se presenta el valor mínimo en todas las estaiones, on un promedio de.66 mg O L -1, según la omparaión múltiple de Kruskal-Wallis respetiva (valor de z>1.96); los meses on mayor influenia de material orgánio biodegradable, fueron febrero, marzo y abril on valores promedio de 51.31, y 7.71 mg O L -1 respetivamente; onentraiones eranas al Límite Máximo Permisible (LMP), perteneiente a primavera, en donde la temperatura es elevada, aumentando el metabolismo de la atividad biológia. La DBO 5 mostró un omportamiento homogéneo entre las estaiones monitoreadas (Kruskal- Wallis =0.78, p=0.991) no enontrándose evidenia estadístia. Las estaiones presentan una similitud onsiderable, no obstante es importante señalar que Texhuilo presentó valores elevados de DBO5 debido tal vez a las esorrentías agríolas (Harrison, 1999) o al aporte de nutrimentos debido al 4

5 uso de estiérol, omposta y lodos que son extraídos para mantener la fertilidad del suelo de ultivo, situaión que también influenia a las estaiones Tranatitla y Apatlao en menor grado. Cabe resaltar que los valores de DBO 5 en general se enuentran dentro de los LMP que establee la NOM-001- ECOL Demanda Químia de Oxígeno El análisis estadístio de la DQO indió que la relaión entre superfiie y fondo presentó signifiania (ANDEVA F =17.97, p<0.05), las diferenias entre niveles fue muy aentuada osilando entre los 44.9 y 633 mg O L -1, siendo en general las de fondo más elevadas; el omportamiento de esto es expliable, porque la DQO es un proeso analítio de ontaminaión que mide el material orgánio ontenido, mediante oxidaión químia (Standard Methods, 1996); los resultados en omparaión on la DBO 5, nos indian que existe mayor antidad de ompuestos difíilmente biodegradables en el fondo, efeto que se refleja en las estaiones de la z. agríola, prinipalmente en Texhuilo. Estadístiamente se enontraron diferenia signifiativa en el período de muestreo (ANDEVA F =5.87, p<0.05), registrándose valores promedio máximos en mayo y los mínimos en agosto; es importante señalar que al realizar la omparaión múltiple de Bonferreoni por meses respetiva se enontró que existe diferenia signifiativa (p<0.05) del mes de mayo ontra todos los meses, exepto en enero y septiembre, meses que también se araterizan por tener gran antidad de material químiamente oxidable. Con respeto a los puntos de muestreo no existe diferenia signifiativa, (ANDEVA F =1.40, p=0.417); sin embargo, las estaiones presentan diferenias entre ellas propias del tipo de desarga que reiben, es el aso de Apatlao, que al ser una zona de transiión entre las z. urbana y agríola presentan aportes de material orgánio y mineral; en el aso de Cuemano se reportaron los valores máximos medidos en superfiie y fondo on y mg O L -1 en mayo, estos resultados nos haen pensar que el tratamiento del agua que reibe no es efiiente o tal vez no es el adeuado, ya que no logra remover la materia biodegradable. Sólidos disueltos Los sólidos disueltos en los anales de Xohimilo no presentaron diferenia signifiativa entre niveles (ANDEVA F =0.1, p=0.6467), lo ual india un omportamiento homogéneo en la olumna de agua, sin embargo se registraron valores ligeramente superiores en el fondo, el valor máximo fue de 637 mg L -1 en septiembre (Apatlao) y el mínimo se registró en Cuemano (julio) y fue de mg L -1 ; ualquier variaión de la onentraión total de sustanias disueltas (ionizables) en el agua implia un ambio de la ondutividad, por ello esta onentraión es muy usado para obtener un estimativo rápido del ontenido de sólidos disueltos (Romero, 1999); por lo que los valores de orrelaión (r=0.811, p<0.05 y r=0.54, p<0.05) en superfiie y fondo respetivamente onfirman tal relaión en el lago. Las sustanias disueltas en su mayoría están onstituidas por minerales y en menor proporión por sustanias orgánias. En lo que respeta al periodo de 5

6 muestreo el omportamiento fue heterogéneo (ANDEVA F =3.01, p<0.05) existiendo diferenia signifiativa, presentado una relaión estreha on el gradiente térmio mostrando una estaionalidad relaionada on el ilo anual; al realizar la omparaión múltiple de Bonferroni entre meses se enontró que septiembre difiere on mayo y junio (onentraiones mínimas). Los valores de sól dis. entre puntos de monitoreo fueron heterogéneos, existiendo diferenia signifiativa (ANDEVA F =17.3, p<0.05). Sólidos partiulados (suspendidos) Se presentó diferenia estadístia signifiativa (Kruskal- Wallis =6.081, p<0.05) entre niveles, registrándose valores promedio de y 4.14 mg L -1 para superfiie y fondo respetivamente, el valor máximo fue en Asunión (175.5 mg L -1 ) en enero, el valor mínimo fue de 5 mg L -1 en Texhuilo para el mes de septiembre; abe destaar que los valores más elevados se midieron en la profundidad; la aumulaión de materiales biodegradables en estado sólido o en sedimentos (prinipalmente orgánios) se forman en el fondo, de los uales un 75% de los sólidos suspendidos son de naturaleza orgánia (Metalf y Eddy, 1977). Con relaión a los meses de muestreo, se enontró un omportamiento muy heterogéneo (Kruskal-Wallis =51.854, p<0.05) omo lo omprueba también la omparaión múltiple (valor z>3.1970; Bonferroni); los sólidos en suspensión atúan en la disminuión de la penetraión de luz a través de la olumna de agua además de disminuir el oxígeno disuelto entorpeiendo la transferenia en la interfase aire-agua (Rodier, 1990), abe resaltar que en Xohimilo éstos son mayores durante la époa de lluvias (agosto) y menores en la époa de estiaje (prinipalmente en mayo). Es importante señalar que la onentraión de los sólidos suspendidos totales presentes en el lago se enuentran dentro del Límite Máximo Permisible (LMP) (75 mg l -1 ). Se enontró signifiania entre estaiones, orroborado por la omparaión múltiple (z >1.96) en el ual se observó la relaión entre Cuemano y Asunión así omo la diferenia on las demás estaiones. Sólidos Totales Los sólidos totales son la suma de los sólidos disueltos y los suspendidos (Rigola, 1989) inluyendo sales inorgánias y la materia orgánia (Jiménez, 00); generalmente ausan problemas en elevadas onentraiones aumentando la turbidez del agua reduiendo la biosíntesis, aumulándose en los anales y alterando sus audales, modifiando la solubilidad de algunos gases (Figuerelo y Marino, 001). Se enontró un omportamiento homogéneo a lo largo de la olumna de agua por nivel (Kruskal-Wallis =3.356, p=0.0670) no enontrándose diferenia estadístia entre niveles; El valor promedio mínimo se presentó en Cuemano on 404 mg l -1 en julio y el valor máximo en enero on 713 mg L -1 que pertenee a la estaión Tranatitla. Cabe haer notar que el omportamiento de los sólidos totales, es bastante pareido al de los sólidos disueltos, ya que también se enontró un 6

7 omportamiento heterogéneo, temporalmente (Kruskal-Wallis = , p<0.05) y espaialmente (Kruskal Wallis = , p<0.05). Sólidos sedimentables Estadístiamente tanto en meses omo por estaiones no se enontró diferenia signifiativa (ANDEVA F =1.8, p=0.861 y ANDEVA F =1.83, p=0.148) observándose un omportamiento homogéneo, presentando promedios mínimos y máximos de 1.47 y 4.6 ml L -1 en los meses de enero y febrero respetivamente, registrándose un promedio en general de.40 ml L -1 que es más del doble de lo que estipula la Norma Ofiial omo LMP, los s{olidos sedimentables van flutuando paulatinamente, presentan una tendenia a disminuir a partir del segundo muestreo hasta septiembre (1.7 ml L -1 ). Materia Orgánia La materia orgánia proede, en parte de la destruión paulatina de material sólido, a lo largo de las adenas trófias, pero una parte importante proede del fitoplanton que oasiona en niveles profundos, se deposite gran antidad de MO y exista gran atividad mirobiana. por otra parte el fondo es el prinipal esenario de la transformaión de la MO en la mayoría de los lagos, espeialmente uando la profundidad y el volumen es pequeño omo es el aso de Xohimilo. Los porentajes de MO en sedimentos en las estaiones de monitoreo mostraron diferenia signifiativa, (ANDEVA F =7.81, p<0.05) resultados esperados dada las aentuadas diferenias de desargas que influenian ada zona; al realizar la omparaión múltiple (Bonferroni; p<0.05) se observaron diferenias de Cuemano y Texhuilo ontra Apatlao y Asunión éstas diferenias son expliadas por que Cuemano (35.4%) y Texhuilo (35.8%) presentan valores muy pareidos y son los más elevados, ontrariamente a Apatlao (3.13%) y Asunión (31.6%) que presentan los porentajes menores que a su vez no distan demasiado on Tranatitla (33.10%); reordemos que en general un 75% de sólidos partiulados y un 40 % de los sólidos disueltos son de naturaleza orgánia, por tal motivo las estaiones on valores máximos en sólidos partiulados enontrados en Cuemano y los sólidos disueltos en Texhuilo orresponden on los porentajes máximos de MO. El análisis a lo largo del periodo de muestreo registró estadístiamente diferenia signifiativa (ANDEVA F = 4.08, p<0.05); los porentajes de MO mostraron un omportamiento laro temporalmente on una tendenia a inrementarse en los meses orrespondientes a primavera-verano (37.9% en julio para Texhuilo valor máximo) y disminuir en otoño, siendo invierno en donde se observan los valores menores para todos los puntos monitoreados, osilando entre % de MO. Carbono Orgánio Total El COT es una fraión del total de los porentajes de MO presente, por tal motivo el omportamiento tanto espaial omo temporal presenta una similitud onsiderable; la fraión de material orgánio en el sedimento depende de la rapidez de desomposiión, funión y prinipalmente de la 7

8 disponibilidad de oxígeno (Margalef, 1983), por tal motivo la variaión temporal del COT está en parte ligada a la antidad de O disuelto. El origen bioquímio del arbono orgánio disuelto presente es en gran parte fotosintétio, por tal motivo los meses orrespondientes a primavera-verano muestran mayores porentajes de COT que los meses perteneientes a invierno y otoño en donde los valores son menguantes (Figuerelo y Marino, 001) otro aspeto que influye es la profundidad que uando es baja, se aumula gran antidad del material produido en primavera y verano el que se reila por la atividad bateriana on el onseuente reingreso de nutrimentos. Temporalmente existió diferenia signifiativa (ANDEVA F = 4.07, p<0.05), la flutuaión entre meses sólo fue de.6% de COT, on valores mínimos en enero-febrero y máximos en julio-agosto, teniendo un promedio en general de 19.44% de COT; también los porentajes de COT al igual que los de MO presentaron diferenia signifiativa entre puntos de monitoreo (ANDEVA F =7.8, p <0.05) on un valor promedio máximo de 0.55% de COT en Texhuilo y un valor mínimo promedio de % para Asunión; los aportes de material orgánios se ven influeniados por las atividades y problemátias ya itadas anteriormente en el análisis de MO. Baterias Heterótrofas Resulta importante señalar que las dos onentraiones utilizadas (0.001 y ) solamente se reportan los resultados de la más diluída debido a que al realizar el reuento de UFC de la diluión resultaron demasiado numerosos para el reuento (DNR). Estadístiamente no se enontró diferenias signifiativas entre niveles (Kruskal-Wallis =.413, p>0.05) se registró una mayor antidad de UFC s en la profundidad (97510 UFC ml -1 ) que en la superfiie (7955 UFC ml -1 ) debido en parte a que el metabolismo heterótrofo. En la olumna de agua el número de baterias heterótrofas muestran grandes flutuaiones de una área a otra y de un tiempo a otro, por tal motivo el heho de que hallamos enontrado diferenia estadístia signifiativa entre puntos de muestreo (Kruskal-Wallis = 0.46, p<0.05) y temporalmente (Kruskal-Wallis = 6.501, p<0.05) resulta razonable; los valores mayores de baterias se enontraron en los mese de julio (13,981 y 157,17 UFC ml -1 ) y los mínimos en époa de invierno prinipalmente en enero (19,00 y 34,641 UFC ml -1 ) en superfiie y fondo respetivamente, lo ual paree razonable, ya que la temperatura desempeña un fator muy trasendental en el reimiento de miroorganismos. REFERENCIA Aros R. E. Cabrera M. Pérez M. Ruiz y S. Soriano (1995). Evaluaión de la Calidad del Agua de los Canales Chinamperos de Xohimilo, Posibles Alternativas de Usos y Tratatamiento. Memorias, II Seminario Internaional de Investigaión de Investigadores de Xohimilo.:

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