AMCATH Council of Honor

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1 Mesa II. El agua y las ciencias / Table II. Water and the Sciences Moderador magistral / Magistral Chairperson: Dr. Marco MurrayLasso, Académico fundador y Presidente fundador del Consejo de Honor de la AMCATH / Founding Academy Member, Founding President of the AMCATH Council of Honor Tema / Theme: E L A G U A Y L AS C I E N C I AS: C O M E N T A RI OS PR E L I M IN A R ES G E N E R A L ES WAT ER AND SCI E NC E: G E N ERAL PRE LIMINARY RE MARKS 83

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3 E L A G U A Y L AS C I E N C I AS: C O M E N T A RI OS PR E L I M IN A R ES G E N E R A L ES WAT ER AND SCI E NC E: G E N ERAL PRE LIMINARY RE MARKS Marco Antonio Murray Lasso* Presidente Fundador y Miembro de Honor, Academia Nacional de Ingeniería. Ex Presidente, Consejo de Academias de Ingeniería y Ciencias Tecnológicas (CAETS). Miembro Honor, Academia de Ingeniería. Consejero Educativo, MIT. Profesor, Facultad de Ingeniería, UNAM. * :Rembrandt 53, Col. Mixcoac, México, D.F. México Tel. +52(55) Correo-e ( ): R ESU M E N Se presentan algunos comentarios preliminares sobre el agua, su historia científica, el interés de la Ciencia en el agua, las consecuencias en el mundo y aplicaciones del agua debidas tanto a su disponibilidad como a sus propiedades físicas y químicas comparadas con las de otras sustancias, el manejo y purificación del agua para beber y algunos efectos sociales del agua. Finalmente se da una breve bibliografía de la cual el lector puede obtener una más amplia. ABSTRACT Some general preliminary comments about water are presented together with its scientific history, the interest that Science has had with respect to water, the consequences for the world as well as 85

4 the applications of wate,r taking into account both its availability and its properties when compared with those of other substances. The handling of and purification of drinking water as well as its social effects are briefly covered. Finally, a short bibliography is provided, from which the reader can obtain a more extensive one. Palabras clave: Agua, aplicaciones, ciencia, efectos sociales, propiedades físicas y químicas Key Words: Water, applications, science, social effects, physical and chemical properties IN T R O DU C C I Ó N El agua es una de las sustancias más importantes para que se dé la vida tal como la conocemos. Se cree que la vida en la Tierra comenzó en los océanos que contienen soluciones complejas de sustancias en el agua.. A temperatura ambiente en pequeñas cantidades el agua pura es un líquido transparente, incoloro, inodoro e insípido En el cuerpo humano se encuentra presente en un rango de 55 a 78% de su composición. El agua es el compuesto más abundante en la superficie de la tierra pues cubre cerca del 70% de su superficie. Es una de las pocas sustancias en la tierra que se presenta en forma natural en los tres estados: sólido, líquido y gaseoso como hielo o nieve, agua o vapor. H IST O RI A C I E N T Í F I C A Para los filósofos antiguos el agua era uno de los cuatro elementos de los que se componía el universo, siendo los otros tres el aire, la tierra y el fuego. Al agua se le consideró un elemento durante la Edad Media hasta que en el año 1781 el físico y químico inglés Henry Cavendish ( ) asombró al mundo científico con el anuncio de que el agua se obtenía a partir de la combustión del hidrógeno. Sin embargo, Cavendish estaba tan obsesionado con la explicación flogística de la combustión que no apreció en su totalidad su descubrimiento y la explicación tuvo que esperar a que el célebre químico francés Antoine-Laurent Lavoisier ( ) repitiera los experimentos de Cavendish dos años más tarde y estableciera que el agua no es un elemento sino un compuesto formado de hidrógeno y oxígeno. A estos eventos le siguieron estudios cuantitativos del químico sueco Jons Jacob Berzelius ( ) y el químico francés Pierre-Louis Dulong ( ) en En 1805 el químico francés Joseph-Louis Gay-Lussac ( ) con el científico alemán Alexander von Humboldt ( ) midieron que los volúmenes de hidrógeno y oxígeno para formar el agua se combinaban exactamente en proporción 2 : 1, estableciendo que la fórmula del agua es H 2 O. El químico francés Jean-Baptiste-André Dumas ( ) en 1842 determinó la composición del agua por su masa. Edward William Morley ( ) pesó con precisión en forma directa el hidrógeno y oxígeno del agua y reportó sus resultados en la primera reunión general de la Sociedad Americana de Química en La primera descomposición del agua en oxígeno e hidrógeno por electrólisis la hizo en 1800 el químico inglés William Nicholson ( ). En 1933 se aisló el agua pesada pura, un compuesto de una parte de oxígeno por dos partes de deuterio, un isótopo del hidrógeno. El agua pesada se usa en algunos reactores nucleares. 86

5 IN T E R ÉS D E L A C I E N C I A E N E L A G U A La ciencia ha mostrado gran interés en el agua. Varias medidas científicas están relacionadas con ella. La Escala Centígrada de temperatura se definió inicialmente con base en las temperaturas de fusión del hielo y evaporación del agua a presiones determinadas por la atmósfera en ciertas latitudes. La Escala Kelvin se definió en algún momento en base al punto triple del agua. En 1795 en Francia se definió el gramo tenido que cambiar varias veces esta y otras definiciones. Además de utilizarse para definir unidades en la física, a la ciencia le ha interesado la determinación de las propiedades física y químicas del agua. tales como su densidad que depende de la temperatura, su muy alta capacidad calorífica, su calor latente de fusión y evaporación, su viscosidad, su transparencia a rayos de diferentes frecuencias, su capacidad de absorción de rayos infrarrojos y ultravioleta, su baja compresibilidad, su miscibilidad, su capacidad de disolver sustancias, su tensión superficial y capilaridad, su conductividad y otras propiedades eléctricas, su acidez y alcalinidad entre otras. El estudio del agua ha dado origen a varias ciencias entre las que está la hidrología, la hidromecánica y la hidráulica. Para almacenarla se construyen tanques, diques y presas. La química e ingeniería química así como la ingeniería ambiental se ocupan de los métodos para protegerla y purificarla para que sea apta para beberla. C O NSE C U E N C I AS Y APL I C A C I O N ES D E L A G U A D E BID O A SU DISPO NIBI L ID A D Y SUS PR OPI E D A D ES Muchas de las propiedades del agua la hacen muy útil para la vida y para aplicaciones que le da el hombre. Muchos de los procesos de la vida se llevan a cabo con soluciones acuosas: sangre, jugos gástricos, etc. Asimismo, debido a las altas fuerzas de capilaridad, el agua vence a la gravedad cuando sube, en ocasiones grandes alturas en árboles, para soportar la vida en las partes más altas de dichas. plantas. Debido a su gran capacidad de almacenar calor, la cual supera la de todas las sustancias naturales menos el amoniaco, los cuerpos de agua como los lagos y océanos regulan la temperatura de las porciones de tierra cerca de ellos. El agua se utiliza mucho en la industria y en los hogares como vehículo de calentamiento y enfriamiento. El agua se utiliza con mucha frecuencia en la extinción de incendios ya sea de edificaciones o de pastizales y bosques. En cuanto al problema del calentamiento global y cambio climático el océano absorbe mil veces más calor que la atmósfera y guarda del 80 al 90% del calor global de la tierra. El alto calor latente de fusión ayuda a retardar la fusión del hielo en los polos jugando un papel estabilizador en el clima muy importante, además de jugar, en forma de hielo, un papel importante en la refrigeración de alimentos para retrasar su descomposición. 87

6 La densidad del agua depende de la temperatura en forma no lineal, de modo que su máxima densidad ocurre a 4 C. Esta peculiaridad permite que en cuerpos de agua suficientemente profundos el agua más densa se vaya al fondo, el hielo flote y el agua profunda no se congele y permita la vida de peces y otros seres acuáticos aún en zonas muy frías. En el océano este fenómeno es ayudado por el hecho que, debido a las sales disueltas, el punto de fusión del hielo es más bajo (por eso en la elaboración de nieves y helados se utiliza hielo con sal añadida y en los países en que caen nevadas, para evitar que se forme hielo resbaloso, se esparce sal en el suelo mojado) El hecho que el hielo flote es muy benéfico a la navegación pues los icebergs y capas de hielo en ríos y lagos son visibles. Debido a la miscibilidad y todos los componentes principales de las células como proteínas, ADN y polisacáridos se disuelven en el agua. También se disuelven sales, azúcares, ácidos, sustancias alcalinas, y algunos gases. Estas propiedades hacen que el agua sea muy utilizada en la industria alimentaria. Su gran miscibilidad con el etanol, con el cual puede formar líquidos homogéneos en cualesquier proporción, facilita enormemente la fabricación de alcohol industrial y bebidas alcohólicas muy estables de diferentes graduaciones. Como gas, el vapor de agua es totalmente miscible con el aire, propiedad que le da muchos usos industriales a la mezcla, tanto para calentamiento como para aplicaciones donde se guarda como gas a presión, limpiador, y muchas otras aplicaciones. La máquina de vapor dio pie a la Revolución Industrial. Por su gran capacidad como disolvente el agua se utiliza en el lavado y limpiado doméstico, industrial, y municipal para el lavado corporal, de ropa, de las calles, de los automóviles y otros vehículos y de objetos en la industria. Algunas industrias, como la de fabricación de papel, son grandes consumidoras de agua. En agricultura, el agua se utiliza para el riego de plantas, y transporte de madera.. En la industria se utiliza como transmisor y distribuidor de presión. El agua en forma de vapor se utiliza en la industria para mover turbinas y como fuente de calor para calentar fluidos. En estado sólido como huelo se utiliza como agente enfriador. El agua en los ríos, lagos y el océano se utiliza como medio de navegación. M A N EJO D E L A G U A Por su valor tanto en la vida humana, animal y vegetal como en aplicaciones de otra índole hay necesidad de almacenar el agua en albercas, tinacos, tambos, cubetas, jarras, vasos, etc. Para mover o subir el agua se requieren diversos tipos de bombas. Para transportarla y distribuirla se construyen redes complejas de tubos y grandes obras civiles incluyendo presas, diques y lagos artificiales para captarla, almacenarla y controlar su flujo. Esto da origen a muchas actividades en la ingeniería e industria. PURI F I C A C I Ó N D E L A G U A El agua se puede contaminar tanto con contaminantes orgánicos como inorgánicos así como microorganismos vivos, pues a menudo las industrias la utilizan para eliminar desechos industriales y la gente las utiliza en el drenaje y como tiraderos. Para recuperar esa agua y hacerla apta para el 88

7 consumo humano y animal hay diversos procesos que se pueden utilizar. Cuando existen partículas suspendidas se pueden usar cribas o filtros para separarlas. Un método alternativo es la sedimentación. El carbón activado y la aereación son útiles para quitarle malos olores y sabores al agua. El añadirle pequeñas cantidades de cloro es un método que se usa en algunas ciudades. En muchas ciudades se construyen grandes plantas de tratamiento utilizando una combinación de procesos que pueden terminar con agua potable y/o agua propia para el riego y uso industrial. Cuando el agua casi no tiene impurezas y sólo microorganismos, se puede utilizar el método de irradiación y en situaciones domésticas un método eficaz para potabilizarla es hervirla o añadirle una pequeña cantidad de cloro. Cuando el agua contiene sustancias químicas tóxicas generalmente se requieren métodos químicos especializados dependiendo de la naturaleza de las sustancias extrañas. Algunos de estos métodos químicos también se utilizan para quitarle la dureza al agua. Finalmente, el agua que se utiliza en los laboratorios generalmente se destila y en algunos casos se doble destila.. A L G UN OS E F E C T OS SO C I A L ES D E L A G U A El agua no está distribuida uniformemente en el mundo. Algunos países o regiones no tienen colindancia con los océanos y están en desventaja con respecto a aquellos que sí la tienen para importar y exportar productos por vía marítima. Algunos países o regiones son sumamente secos y gran parte de su territorio es desierto. Para estos países el agua toma un valor relativamente alto con respecto a otros bienes. Muchos ríos, lagos y mares pasan o están adyacentes a países distintos, por lo que es necesario que dichos países firmen tratados internacionales para definir los derechos de cada país sobre el agua que comparten. Esta situación ha motivado guerras en el pasado y se espera las siga motivando en el futuro al ir creciendo la población mundial. Muchos investigadores de ciencias sociales predicen que habrá más guerras en el futuro por el agua que las que ha habido por el petróleo. La disponibilidad de agua en abundancia en sus fuentes naturales ha sido muy importante en la selección del sitio de grandes asentamientos humanos. Muchas de las grandes ciudades del mundo se han establecido cerca de ríos, lagos o el océano. Algunos ejemplos son: El Cairo, Bagdad, Ciudad de México (en tiempos de la Gran Tenochtitlán), Roma, Londres, París, Amsterdam, Leningrado, Nueva York, Boston, Chicago, Toronto, Buenos Aires. No obstante su enorme utilidad, el agua también puede ser causa de catástrofes que destruyen bienes y vidas. En muchas regiones de la Tierra se presentan esporádicamente inundaciones y tormentas acompañadas de viento que destruyen hogares, vidas y otros bienes. Los huracanes, tifones, y tsunamis han causado muchos estragos en diferentes regiones de la tierra. En alta mar muchos barcos pesqueros y otras embarcaciones pueden hundirse o dañarse severamente por tormentas marinas acompañadas de grandes olas. Los huracanes del Atlántico y del Caribe y otros mares cada año amenazan regiones enteras y la ciencia de la meteorología está muy interesada en predecir sus trayectorias para que la población tome las precauciones necesarias para evitar lo más posible desgracias. Para este efecto se utilizan satélites y grandes redes de instrumentos para predecir el 89

8 estado del tiempo con varios días de anticipación. También se utilizan redes de comunicación masiva para advertir a la población de los eventos. En países en altas latitudes las tormentas de nieve pueden causar muchos daños en ciudades a la circulación de vehículos y a la navegación y transporte aéreo. Todo esto es capaz de causar muchas molestias y grandes daños económicos a la población. La agricultura es otra de la víctimas de las heladas, lluvias torrenciales o de los prolongados períodos de sequía. En zonas desérticas y de grandes asentamientos humanos el agua potable es escasa y por lo tanto adquiere un gran valor económico. Se dice que las próximas guerras ya no serán por el petróleo sino por la posesión del agua. En vista de que los mares y océanos son fuentes importantísimas de agua, hay mucho interés en quitarle las sales a dicha agua para hacerla apta para el consumo humano. Una fuente muy importante de agua son los yacimientos de hielo que se forman en las montañas y en las regiones polares y las que se acumulan en los mantos freáticos. El agua es tan importante para los asentamientos humanos que muchas de las grandes ciudades del mundo se establecieron en las orillas de ríos, lagos, mares y océanos. Ejemplos son: Londres, Roma, París, Nueva York, Chicago, la Ciudad de México (en las épocas de la Gran Tenochtitlán), Buenos Aires. C O N C L USI Ó N En este breve artículo se han esbozado algunas de las conexiones que existen entre el agua y la ciencia señalando la importancia que tiene el agua para la vida y las aplicaciones al servicio del hombre. Se han dado breves explicaciones de lo afortunado que es para la vida en el planeta que el agua tenga ciertas propiedades físicas y químicas. Son tantos los beneficios y usos del agua que no se puede exagerar su importancia que la convierte en una de las sustancias más importantes para la civilización. Es por eso que hay tanto interés en el agua y por eso que la ciencia la estudia con mucho detalle. Tan es así que vaias ciencias surgen de su estudio y varias unidades de medición se han definido basadas en el agua. R E F E R E N C I AS BIB L I O G R Á F I C AS C O NSU L T A D AS Biblioteca de Consulta Microsoft Encarta, Microsoft Corporation, ia. MacMillan Educational Corporation, Encyclopaedia Britannica 2004: Ultimate Reference Suite CD.Encyclopaedia Britannica, Inc Wikipedia, The Free Encyclopedia Wikipedia.org/wiki/ Consultada: mayo 20,

9 C O N F E R E N C I A M A G IST R A L K EY NOT E CON F ERE NC E El agua y la salud Water and health Dr. Jesús K umate Rodríguez Presidente del Consejo de Honor de la AMCATH , , Académico Fundador de la Comisión de Medicina / AMCATH President of the Honor Council , , Founding Academic Member of the Commission for Medicine 91

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11 C O N F E R E N C I A M A G IST R A L K EY NOT E CON F ERE NC E M A R ES L I MPI OS CL E AN OC E ANS Dra. Leticia Rosales-Hoz Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria, México D. F., MÉXICO R ESU M E N El estudio de metales pesados en zonas costeras y marinas es prioritario para la preservación del hábitat marino. La erosión derivada de la tala de bosques y uso de suelos agrícolas, urbanos e industriales contribuye en la erosión costera pues en al ambiente de playa la energía del oleaje removerá partículas más finas que cada vez son más abundantes en los litorales y los sedimentos más lodosos serán sedimentos con mayor capacidad de alojar contaminantes diversos. El exceso de nutrientes en zonas costeras produce zonas de hipoxia en el agua de mar y los metales pesados biodisponibles representan una amenaza para los mares limpios. Las instituciones de investigación superior tienen frente a sí el reto contribuir a la preservación de un ambiente marino sano. 93

12 A BST R A C T The study of heavy metals in coastal and marine areas is a priority for the preservation of the marine habitat. Erosion resulting from logging and farming, urban and industrial land uses contributes to coastal erosion as wave energy in littorals remove finer particles that are becoming more abundant in the coastal and muddy sediments that are more capable of retaining various pollutants. Excess nutrients in coastal areas of hypoxia occur in seawater and bio available heavy metals pose a threat to the seas. Research institutions are facing the challenge to contribute to the preservation of a healthy marine environment. Palabras clave: agua de mar, hipoxia, nutrientes, metales, erosión Keywords: sea water, hypoxia, nutrients, metals, erosion IN T R O DU C C I Ó N México posee un territorio continental de 1, 962,375 km 2 y un área marina de 3, 149,920 km 2, es decir, el área marina es 1.6 veces mayor que el área terrestre. Adicionalmente en el área marina es en donde se concentran las principales pesquerías, recursos de hidrocarburos (Vázquez-Botello et al., 2004), materiales de construcción, recursos minerales de importancia económica, los arrecifes de coral y una enorme biodiversidad marina, la cual se concentra principalmente en las zonas costeras. En la Tabla 1, de Long et al. (1995), se da un listado de los principales problemas que se presentan actualmente en las zonas costeras del mundo, en México el problema es más grave pues la cantidad de científicos que estudian la parte marina es muy limitada y su estudio requiere de recursos costosos empezando por los buques oceanográficos y su instrumentación, esto retraso el inicio de la investigación oceanográfica en México la cual dio inicio hace menos de cuarenta años. Tabla 1. Principales problemas ambientales de la Zona Costera (Long et al., 1995) Eutrofización Desarrollo/modificación/destrucción de hábitats Interrupción de ciclos hidrológicos costeros Difusión de toxinas y patógenos Introducción de especies exóticas Contaminación por plásticos, metales pesados, hidrocarburos y otros Erosión acelerada del litoral por deforestación y desertificación Sobreexplotación de recursos Variabilidad y cambio climático global 94

13 M E T O D O L O G Í AS E L A G U A C O M O E L E M E N T O D E V ID A Y D E C A L ID A D D E V ID A El estudio integral del ambiente marino requiere de la participación de diferentes áreas del conocimiento, como son biología, química, física y geología y el uso de embarcaciones y/o buques oceanográficos equipados con equipos altamente especializados que permitan la obtención de información. Hacia finales de la década de los 70 la UNAM adquirió dos buques oceanográficos, cuya instrumentación científica fue actualizada en Noventa por ciento de la investigación realizada en los mares Mexicanos y 80% a 90% de la formación de oceanógrafos de México se ha logrado con su valioso apoyo. Los trabajos realizados en los B/O de la UNAM han contribuido con más de 1,500 artículos y a través de su uso se han descubierto más de 180 especies, los primeros nódulos de manganeso estudiados por mexicanos, la detección de campos de hidratos de carbono, volcanes de asfalto y la determinación de patrones de circulación y corrientes en los mares de México, solo por citar algunos ejemplos. En este trabajo se hace énfasis en el estudio de metales pesados y nutrientes R ESU L T A D OS Y DISC USI Ó N El uso excesivo de fertilizantes en los campos agrícolas ha producido que los ríos que llegan a la zona costera acarreen un exceso de nitrógeno, esto produce afloramientos masivos de plancton, el cual al degradarse consume el oxígeno disuelto en el agua lo que ocasiona zonas de hipoxia o anoxia que ocasionan la migración o muerte de las especies presentes en estas áreas. Las descargas continentales arrojadas hacia la zona costera sin un tratamiento adecuado pueden producir problemas tales como la difusión de toxinas y patógenos. En estudios realizados frente a la desembocadura del río Pánuco se ha observado (Fig. 1) una mayor concentración de nutrientes. El polígono superior corresponde con el valor promedio y desviación estándar para la época de lluvias y el polígono inferior para la época de sequías. Los muestreos en ambos casos corresponden con estaciones colectadas entre 20 y 70 m de profundidad a bordo del buque oceanográfico Justo Sierra. El incremento para nitrógeno total disuelto en época de lluvias parece corresponder con un mayor lixiviado de nutrientes utilizados en campos agrícolas. En los estudios de contaminación por metales pesados se pueden presentar en el ambiente acuático en diferentes formas: 1) disueltos en la columna de agua, 2) en el material suspendido, 3) en los sedimentos o 4) en el agua intersticial. El análisis de metales en los sedimentos permite evaluar como ha evolucionado la concentración de los metales a través del tiempo. Las lagunas, estuarios y mares marginales son las áreas donde quedan atrapados grandes partes de los metales y solo una fracción menor llega al océano. En el estuario del Río Coatzacoalcos (Rosales y Carranza, 2005), a lo largo de 50 km a partir de la desembocadura del río se encontró, durante tres épocas diferentes (enero, época de nortes, abril 95

14 época de secas y agosto época de lluvias) que en abril, cuando el caudal del río es más bajo, se presentaron los valores más altos de concentración de cadmio, cobre, y zinc en sedimentos fluviales; particularmente en la estación ubicada en la zona de la dársena donde existen también niveles más bajos de energía. N total disuelto SiO 4 PO 4 Figura 1. Estudios realizados frente a la desembocadura del río Pánuco, concentración de nutrientes: El polígono superior corresponde con el valor promedio y desviación estándar para la época de lluvias y el polígono inferior para la época de sequías Los valores más altos de cromo y níquel se encontraron en la misma época pero en frente de la zona del astillero. Los valores más altos de vanadio se encontraron en la zona de la dársena pero durante el mes de agosto, correspondiente a la época de lluvias. Para determinar si las concentraciones de metales presentes en los sedimentos están por arriba de valores que se considerarían normales, se parte baja del río donde se ubica la zona industrial, con sedimentos de la parte alta. En aquellas estaciones donde la concentración de metales era significativamente más alta que los valores de referencia, se rechazo la hipótesis de que las concentraciones de metales son iguales y se sugiere un origen antrópico para los metales en ciertas estaciones. La dársena de pajaritos recibe descargas de varios complejos industriales, además de las descargas de los buques de carga que vierten sus deshechos ahí, y es uno de los sitios más contaminados, adicionalmente, la dársena está aislada del resto del río y el intercambio de agua entre el río y la dársena es bajo. Con objeto de evaluar como ha variado la concentración de metales a través del tiempo en el estuario del Río Coatzacoalcos (Rosales-Hoz y Carranza-Edwards, 1998; Rosales-Hoz et al., 2003) 96

15 se tomaron núcleos de sedimentos en varias localidades. En el núcleo colectado en el río 4.5 km antes de su desembocadura, en el punto donde el arroyo Teapa procede de un importante corredor industrial que se conecta con al Río Coatzacoalcos, se obtuvieron valores de materia orgánica cuatro veces mas alta que en la estación tomada como referencia. Aquí la concentración de metales pesados fue significativamente más alta que en los otros núcleos estudiados. Los elementos que muestran mayor enriquecimiento fueron zinc, níquel y cobre, en tanto que el vanadio muestra un aumento gradual de concentración hacia la superficie, lo que sugiere que las descargas de este metal fueron aumentando a través de los años. En investigaciones relativas a la concentración de metales en sedimento en la zona costera adyacente al Puerto de Veracruz, en las inmediaciones de la Isla de Sacrificios (Rosales-Hoz et al., 2007, Rosales-Hoz et al., 2008) durante los meses de febrero (época de nortes), junio (secas), y octubre (lluvias) se observó que los valores más altos de metales durante el mes de octubre aparentemente asociado a las mayores descargas del río Jamapa localizado 7 km al sur de la Isla de Sacrificios, y a una mayor cantidad de escurrimientos urbanos. Las concentraciones de los metales fueron en orden decreciente hierro <vanadio <cromo <zinc <níquel <plomo <cobre. Las máximas concentraciones para cada metal variaron de localidad lo que sugiere fuentes de aporte diferentes; así las estaciones localizadas cerca de la desembocadura del Río Jamapa muestran los valores más altos de cobre y vanadio sugiriendo su origen asociado a los materiales acarreados por el río. Altas concentraciones de cobre, níquel, y zinc se presentan muy cerca de la costa lo que sugiere su origen asociado a descargas urbanas. En dos estaciones localizadas cerca del puerto se presentaron valores altos de cobre, níquel, cromo, vanadio, plomo y zinc aparentemente asociados a las actividades portuarias. Durante el mes de febrero las concentraciones de metales fueron más bajas que en los otros meses, aparentemente los fuertes vientos que se presentan en esa época produce una mezcla de sedimentos lo que diluye la concentración de los metales. Las concentraciones promedio encontradas en el área son de mg/kg para cobre, mg/kg para cromo, mg/kg para níquel, mg/kg para plomo y vanadio mostro grandes variaciones desde 83 a mg/kg. Usando la concentración de metales en sedimentos del Río Jamapa se calcularon los factores de enriquecimiento (FE) para cada metal siendo FE= 4.42 en octubre para cromo y EF= 2.34 para níquel, en las estaciones cercanas a los escurrimientos urbanos. En febrero el plomo mostró un alto FE=7.69. La concentración de metales en los sedimentos muestra una fuerte correlación con el tamaño de las partículas de sedimento. Los sedimentos finos tienen mayor concentración de metales. Únicamente el plomo no muestra una correlación significativa lo que sugiere un mecanismo diferente de introducción. Los metales son contaminantes persistentes que pueden permanecer en el medio ambiente por mucho tiempo, Long et al. (1995) se basaron en datos de metales en sedimentos para evaluar los impactos biológicos adversos de los metales. De acuerdo con este estudio los efectos adversos biológicos de los metales biodisponibles en el área son: zinc (6.1 %), plomo (8.0 %), cobre (9.4 %), 97

16 níquel (16.7 %) y cromo (21.1 %), con base en lo anterior se puede decir que el cromo es el metal que presenta el mayor riesgo de contaminación en el área. C O N C L USI Ó N Entre los diversos contaminantes arrojados tanto en zonas costeras como marinas, se resalta la importancia de los metales pesados que se han determinado y señalado por diversos autores en años recientes. Son frecuentes las advertencias de realizar monitoreos que permitan investigar y prevenir daños ecológicos en los mares mexicanos. De esta forma las instituciones de investigación contribuirán eficientemente al cuidado de los mares limpios. R E F E R E N C I AS BIB L I O G R Á F I C AS Long, E.R., D.D. MacDonald, S.L. Smith and F.D. Calder, Incidence of adverse biological effects within ranges of chemical concentrations in marine and estuarine sediments. Environ. Manage. 19: Rosales Hoz L. and A. Carranza Edwards, Heavy metals in sediments from Coatzacoalcos River, Mexico. Bull. Env. Contam and Toxicology 60, Rosales Hoz L. y Carranza Edwards A Estudio Geoquímica de metales en el Estuario del Río Coatzacolcos. En Golfo de México Contaminación e Impacto Ambiental. Ed. A.V. Botello, j. Rendon von Osten, G. Gold Bouchot, C. Agraz Hernandez. Cap 23, Rosales Hoz L., Cundy A.B., and Bahena Manjarrez J.L., Heavy metals in sediment cores from a tropical estuary affected by anthropogenic discharges: Coatzacoalcos Estuary. Mexico. Estuarine Coastal and Shelf Science 58, Rosales-Hoz L., Carranza-Edwards A. and Celis Hernández O., Environmental Implications of Heavy Metals in Surface Sediments near Isla de Sacrificios, Mexico. Bull Environ Contam Toxicol (2007) 78: Rosales-Hoz L., Kasper-Zubillaga J.J., Carranza-Edwards A. y Celis Hernández O., Composición geoquímica de sedimentos superficiales alrededor del ecosistema arrecifal de Isla Sacrificio, Veracruz, México. Rev. Hidrobiológica 18(2):1-11. Vázquez Botello A., Villanueva Fragoso S., Rosales Hoz L Distribución y Contaminación de metales en el Golfo de México, Vol 2: En Diagnostico Ambiental del Golfo de México. Ed. M. Caso, I. Pisanty y E. Ezcurra Secretaria de Medio Ambiente y Recursos naturales INE, Harte Research Institute 98

17 PA N E L IST A-PO N E N T E PAN E LIST-SPE AK ER Biodiversidad acuática global: una estrategia para su conservación Global aquatic biodiversity: A strategy for its conservation Raúl Pineda-López UAQ, Coordinador de la Maestría en Gestión Integrada de Cuencas / UAQ, Biólogo por la Facultad de Ciencias, U.N.A.M. ( ), Maestría en Ciencias (Biología) por la Facultad de Ciencias, U.N.A.M. ( ) y Doctorado en Filosofía (Ciencias Biológicas), por la Universidad de Exeter, Inglaterra. Profesor- Investigador en la U.J.A.T. ( ). Director de la División de Ciencias Biológicas de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco ( ), Profesor-investigador de Tiempo Completo en la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Autónoma de Querétaro desde 1995 a la fecha y actualmente Coordinador de la Maestría en Gestión Integrada de Cuencas desde el Las líneas de investigación que maneja son la gestión integrada de cuencas, la conservación de ecosistemas acuáticos y la ecología de los parásitos de animales silvestres. Como responsable ha dirigido 35 proyectos de investigación financiados por instancias nacionales e internacionales y publicado 35 trabajos de investigación en revistas y libros nacionales e internaciones y tres libros. 99

18 Raúl Pineda-López 1 Topiltzin Contreras-Macbeath 2 Maestría en Gestión Integrada de Cuencas, Universidad Autónoma de Querétaro 1 y Centro de Investigaciones Biológicas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos 2 Resumen Debido a que las especies dulceacuícolas son frecuentemente indicadoras del estado de salud de los ambientes en donde habitan, se vuelve prioritario definir cuanto antes una estrategia global para lograr su conservación. En respuesta a ello la UICN, a través de la Comisión de Sobrevivencia de Especies (CSE), decidió crear el Sub-Comité de Conservación de Especies Dulceacuícolas para que (1) coordine las actividades de conservación de éstas especies al interior de la CSE, e identifique patrones emergentes (2) elabore recomendaciones basadas en esta coordinación, (3) represente a la CSE en temas relacionados con las aguas dulces y (4) ayude a la CSE a involucrarse de manera importante en todos los foros globales que se relacionen con el tema. Para lograr lo anterior, se llevó a cabo un simposio en Querétaro, México del 21 al 24 de junio, al cual asistieron algunos de los líderes mundiales en diversos temas relacionados con el agua dulce y el trabajo en torno a las especies indicadoras del estado de salud de los ecosistemas. El simposio permitió definir la visión, misión, objetivos y metas de lo que será la primera Estrategia Global de Conservación de Especies Dulceacuícolas. Además se propuso publicar el documento resultante, se constituyó un grupo de trabajo para México y se inició un proyecto piloto en la materia en nuestro país. El contexto Las actividades humanas han afectado severamente la condición de los ecosistemas dulceacuícolas de todo el planeta, lo anterior a través de la construcción de presas, extracción de agua, contaminación, introducción de especies exóticas, sobre pesca y acuacultura. Como consecuencia de lo anterior, se ha reducido considerablemente su capacidad para sostener su biodiversidad natural, de tal forma que muchas poblaciones están declinando rápidamente y han ocurrido numerosas extinciones (Abell et al., 2008; Dudgeon et al., 2006; MEA, 2005; Revenga et al., 2000; Salafsky et al., 2008). Se sabe que las tasas de declinación de la biodiversidad dulceacuícola son mucho mayores que las que ocurren actualmente en los ambientes terrestres y marinos (Dudgeon et al. 2006; Ricciardi y Rasmussen 1999). La situación anterior es muy lamentable, ya que los ecosistemas dulceacuícolas sostienen una proporción importante de la biodiversidad global. En este sentido, los ecosistemas dulceacuícolas ocupan apenas el 0.8% de la superficie planetaria, sin embargo albergan al menos 100,000 especies, lo que representa cerca del 6% de todas las especies descritas (Abell et al., 2008). Unas 12,000 especies de peces viven en aguas dulces, lo cual representa el 43% de la diversidad global del grupo 100

19 y una cuarta parte de la diversidad de vertebrados (Nelson, 2006). Si a estas cifras le sumamos anfibios, reptiles acuáticos (cocodrilos y tortugas) y mamíferos (nutrias, delfines de río y ornitorrincos) nos lleva a un tercio de la diversidad de vertebrados (Dudgeon et al., 2006). Pero desafortunadamente las aguas dulces son tal vez los ecosistemas más impactados del planeta. Estos tienen además contacto directo con sus cuencas de captación, por lo que las alteraciones en el uso del suelo los afectan considerablemente (Malmqvist y Rundle, 2002). Consecuentemente, a pesar de que no existen evaluaciones completas para muchos grupos dulceacuícolas (IUCN, 2009), los resultados preliminares muestran altos porcentajes de especies amenazadas (tabla 1) para grupos como lo peces dulceacuícolas (44%), anfibios (30%) y odonatos (13%), algunos de los cuales enfrentan amenaza severa de extinción (peces dulceacuícolas 9% y anfibios 7.7%) si los comparamos con grupos terrestres (aves 1.8% y mamíferos 3.4%). Tabla 1. Porcentaje de especies amenazadas para algunos grupos (Datos basados en IUCN 2009) Grupo/# especies Peces Odonatos/ 1,989 Anfibios/ 6,285 Aves/ 9,998 Mamíferos/ 5,490 evaluadas dulceacuícolas /3,120 Amenazados (%) Críticamente amenazados (%) Deficiente en datos (%) A pesar de esta combinación de extraordinaria biodiversidad, alto endemismo y amenazadas excepcionales, existen pocos esfuerzos para su conservación a nivel global que incluyan de manera importante a estas especies (Abell et al., 2008). Tal vez esto sea consecuencia de que no existe, salvo el caso de los anfibios y cangrejos dulceacuícolas, indicadores globales para la mayoría de las especies (Darwall et al., 2009). La designación de áreas naturales protegidas, principalmente en el ambiente terrestre, ha sido la piedra angular de los esfuerzos de conservación y recientemente ha sucedido lo mismo para grandes áreas en los océanos (Suski y Cooke, 2007), pero desafortunadamente la designación de áreas naturales protegidas dulceacuícolas se han quedado atrás como estrategas de conservación, tal vez debido a que existen pocos modelos exitosos a seguir y porque las nociones tradicionales de áreas protegidas no se traducen de manera natural al ambiente dulceacuícola (Abell et al., 2007). Pero el impacto de la pérdida de la biodiversidad dulceacuícola va más allá de la extinción de especies ya que en la actualidad la pesca sigue siendo en la actualidad el mayor uso extractivo de la vida silvestre en el planeta, con una captura anual de 93.8 millones de toneladas (FAO, 2007). La captura total para aguas dulces en 2005 fue de 9,712,551 tn, de las cuales los peces dulceacuícolas representaron 8,360,729 (87%), los peces diadromos 309,180 (3%), los marinos que se pescan en 101

20 aguas dulces 74,751 (1%), crustáceos 420,387 (4%), moluscos 428,009 (4%), y otras especies acuáticas 48,665 (1%) (Figura 1)(FAO, 2008). Figura 1. Porcentaje de captura por categorías para 2005 (FAO, 2008) Cerca del 94% de todas las pesquerías dulceacuícolas ocurren en países en desarrollo (Figura 2) (FAO, 2007), por lo que al nivel más básico los peces proveen beneficios directos como alimento a las comunidades marginadas de los países en desarrollo. Proveen además ingresos para millones de personas y contribuyen al bienestar económico de estos países a través de exportaciones, turismo y recreación (Worldfish Center, 2002). 102

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