PROCESOS DE EUTROFICACION EN SIETE LAGUNAS URBANAS DE VILLAHERMOSA, TABASCO, MEXICO

Transcripción

1 PROCESOS DE EUTROFICACION EN SIETE LAGUNAS URBANAS DE VILLAHERMOSA, TABASCO, MEXICO Ernesto Rodríguez Rodríguez * Manuel Ruíz Ruíz Luis Angel Vertíz Pérez Universidad Juárez Autónoma de Tabasco, DACB. Km 0.5 Carretera Villahermosa-Bosque de Saloya. Tabasco, México. C.P Tel. (Fax) 91 (93) RESUMEN En base a un programa de monitoreo físico-químico realizado durante el período en siete lagunas epicontinentales localizadas en la ciudad de Villahermosa, en el Estado de Tabasco, se establecieron sus principales rasgos de eutroficación artificial. Los parámetros ambientales que permitieron caracterizar los niveles de eutroficación fueron el fósforo total, los ortofosfatos y el nitrógeno amoniacal y total. La ciudad de Villahermosa cuenta con más de 300,000 habitantes, lo cual ha determinado que en sus lagunas urbanas existan niveles de alerta por eutroficación, como en el caso de las lagunas De las Ilusiones y El Espejo, en las cuales se observaron los niveles más elevados de nutrientes. En ambos vasos lacustres el fósforo total rebasó los 4.1 mg/l, que caracteriza a cuerpos de agua eutróficos e hipertróficos. El origen por contacto se identificó como el predominante en las siete lagunas estudiadas, lo cual determinó una morfología dendrítica y escasa mezcla hidráulica en los vasos lacustres. Esta situación impide los recambios de agua y favorece la persistencia de sustancias conservativas y no conservativas en la fase acuática. Se establece una propuesta para el control de los procesos de eutroficación, misma que está basada en la eliminación de los aportes municipales, mediante un drenaje perimetral que impida el vertido de aguas residuales a los cuerpos lagunares y en procedimientos de biomanipulación de los afloramientos algales. Palabras Clave: Limnología; Eutroficación; Lagunas Urbanas. INTRODUCCION. En el Estado de Tabasco se han reportado alrededor de 1640 lagunas entre las cuales predominan las de tipo temporal y las localizadas en la cuenca de drenaje del río Usumacinta (Rodríguez y Benítez, 1994). De entre esos recursos acuáticos continentales, destacan las lagunas urbanas localizadas en más de 21 localidades o ciudades de la entidad, pues se ven fuertemente afectadas por los aportes domésticos emanados del crecimiento poblacional. Los procesos de eutroficación artificial aceleran el ritmo de senectud de una laguna continental y están relacionados con los siguientes factores: 1) origen del vaso lacustre; 2) su morfología y morfometría; 3) las condiciones climáticas imperantes; 4) aportes de sus tributarios hidrológicos; 5) uso actual y potencial del suelo sobre su cuenca de drenaje; 6) niveles de

2 escurrimiento; 7) contorno urbano, agrícola o industrial; 8) niveles de desforestación y 9) los aportes directos e indirectos de aguas residuales domésticas, industriales o agropecuarias. Por lo anterior, dilucidar las causas generales de los procesos de eutroficación implica el monitoreo sistemático de los nutrientes fosfatados o nitrogenados, los cuales se pueden constituir en factores limitantes para la biota o pueden disparar blooms algales que repercuten sobre la calidad del agua y sobre el paisaje natural de los sistemas acuáticos, además de propiciar fenómenos de mortandad de peces o el dominio de pocas especies adaptadas a condiciones extremas de oxigenación. En el Estado de Tabasco, el monitoreo acuático tiene cierta tradición desde 1978, año en el que se inicia con el Programa de la Red Estatal de Calidad del Agua (PyMME, 1986). Sin embargo, sus lagunas continentales han sido escasamente atendidas, pues se le ha dado mayor prioridad a las corrientes superficiales. Esta situación motivó al personal del Laboratorio de Bioprocesos de la UJAT para sintetizar y analizar la información ambiental actualmente disponible sobre siete lagunas urbanas localizadas en la ciudad de Villahermosa, capital del Estado. ANTECEDENTES. Ha sido señalado que los procedimientos metodológicos para la identificación trófica de un cuerpo de agua continental pueden ser de tipo físico-químico o biológico (Rodríguez, 1996). Así, puede detectarse mediante la estimación de la transparencia del agua, los niveles de nutrientes nitrogenados o fosfatados; así como con la concentración de clorofila a, la presencia-ausencia de especies de invertebrados y la cobertura de vegetación flotante o sumergida. Asimismo, los procesos de eutroficación o envejecimiento de un cuerpo de agua pueden ser de tipo natural, que generalmente señala el paso gradual de una etapa oligotrófica a otra de tipo eutrófica en la que la concentración de nutrientes se incrementa considerablemente; o bien artificial, en la que los aportes de nurtientes se originan de las actividades humanas (López, 1996). Aunque los términos de oligotrofía y eutrofía fueron introducidos por Nauman desde 1879, actualmente denotan conceptos acuáticos en constante revisión y están orientados hacia la elaboración de tecnologías de restauración de ecosistemas acuáticos afectados por procesos de urbanización (Ramírez, 1996). Para la implementación de Programas de Restauración de ecosistemas acuáticos, Ryding y Rast (1989) han propuesto que deberán implementarse métodos de evaluación rápida de las concentraciones de los nutrientes, que permitan establecer el nivel trófico de un vaso de manera presuntiva o definitiva. Actualmente existen varios esquemas conceptuales para evaluación de estado trófico, que incluyen los modelos de cuencas de captación, mismos que proveen información sobre las cargas de nutrientes que llegan a un cuerpo receptor, o aquellos en los se establecen funciones predictivas con base a la estimación de nutrientes presentes en la fase acuosa o sedimentaria. En los paises de latitudes templadas, los modelos de evaluación para el estado trófico se encuentran muy desarrollados e incluso se han pretendido aplicar sobre cuerpos de agua tropicales o subtropicales. Para el caso de México, Traconis (1986) y López-López y Soto-Galera (1993) han evaluado procesos de eutroficación en el Embalse Ignacio Allende; Goñi et al. (1991) propusieron un modelo empírico para el fósforo total en la laguna De las Ilusiones; Hernández (1994) define algunas características de eutroficación para la misma laguna y Rodríguez-Rodríguez (1990) caracterizó como oligotrófica a la laguna El Rosario basado en información físico-química y en sus comunidades de macroinvertebrados bentónicos.

3 Con estos antecedentes, en el presente trabajo se propusieron los siguientes objetivos: 1) conocer el comportamiento espacial y temporal de los nutrientes en siete lagunas urbanas de la ciudad de Villahermosa en el Estado de Tabasco; 2) establecer las características tróficas de las mismas con base a su estimación sobre el agua superficial y 3) definir la importancia que tienen los aportes domésticos sobre procesos eutroficación artificial concretos. MATERIAL Y METODOS. Se utilizó una base de datos conformada por 28 variables acuáticas monitoreadas durante el período , y a partir de la cual se seleccionaron cuatro parámetros relacionados con la carga de nutrientes. Fué empleada una matriz de cuatro por siete, cuyos datos se analizaron mediante las subrutinas de Frecuencias del Paquete STATGRAPHICS Ver. 7, quedando como estadístico de caracterización la media geométrica. La ubicación geográfica de las siete lagunas incluidas en el estudio se presenta en la Fig. 1, y aunque se dispuso de información adicional sobre carga de nutrientes y batimetría de otros tres cuerpos de agua, el criterio selectivo se definió por su colindancia con la mancha urbana de la ciudad de Villahermosa, capital del Estado de Tabasco. Para la caracterización trófica de los vasos lacustres fue empleado el Modelo Probabilístico propuesto por Vollenweider y Kerekes (1981), el cual fue adecuado para latitudes tropicales y subtropicales. Para la definición gráfica de la caracterización trófica, en la Fig. 2 se incluye la línea de distribución Probabilística de los autores citados en relación con las concentraciones de fósforo total. Fig. 2. Línea de distribución probabilística para fosfóro total (Wollenwieder y Kerekes, 1981). RESULTADOS Y DISCUSION.

4 La información sobre el origen y la superficie de las siete lagunas urbanas empleadas en el presente estudio se describen en la Tabla 1. De esa manera, se puede observar que la superficie lagunar presentó un rango entre 194 y 3.5 ha, situándose los cuerpos de agua con tamaños relativamente pequeños. Además, de acuerdo a su origen predominó el de contacto geológico, ya que la ciudad de Villahermosa se encuentra ubicada sobre terrenos aluviales de origen Reciente entre los que sobresalen lomeríos suaves emanados de las terrazas Pleistócenicas. TABLA 1. SUPERFICIE Y ORIGEN DE SIETE LAGUNAS DE TABASCO SISTEMA ACUATICO SUPERFICIE (Has) ORIGEN EVOLUTIVO Laguna Aduana 14.2 Contacto Laguna de las Ilusiones 194 Contacto Laguna El Camarón 34.9 Fluvial (Media luna) Laguna El Espejo 44.4 Contacto Laguna Encantada 5 Fluvial (Laguna Lágrima) Laguna La Pólvora 4.5 Artificial-Contacto Laguna Tabasco Fluvial-contacto Fuente: Las lagunas continentales de Tabasco, E. Rodríguez * Lagunas Urbanas de Villahermosa, Tab. Entre el paisaje natural de las lagunas estudiadas sobresalen emergencias de rocas sedimentarias que configuran suelos de color rojizo y vinculados con los derivados de aportes terrígenos de tipo aluvial, que generalmente son ricos en materia orgánica. Asimismo, la mayoría de los vasos lacustres son de tipo endorreíco, lo cual determina que exista poca mezcla hidráulica y escasa dilución de componentes orgánicos particulados y no particulados. Solamente en las lagunas El Camarón y De las Ilusiones se observó la presencia de tributarios hidrológicos, pues para el caso de la primera se conecta de manera esporádica con un cauce intermitente que está conectado con el río Grijalva, mismo que prácticamente rodea a la ciudad de Villahermosa. Esta laguna presenta forma de media luna, lo cual caracteriza lagunas originadas por meandros abandonados. De la misma forma, la laguna De las Ilusiones se comunica mediante una compuerta con el río Carrizal, situado hacia el norte de dicha localidad. Como es típico en lagunas de contacto, presenta una forma dendrítica de carácter irregular y en realidad se comporta como cuerpo de agua cerrado o endorreíco. Respecto a la cobertura de vegetación acuática flotante o sumergida, destacaron las lagunas Aduana, El Espejo y De las Ilusiones, pues en ellas el lirio acuático (Eichornia crassipes) abarca alrededor del 30-40% de sus superficies lagunares. De manera particular, en las dos últimas actualmente se están aplicando procedimientos de remoción y control manual, con ciertos resultados positivos. Actividades morfométricas complementarias al presente estudio, han registrado profundidades promedio entre 1.44 y 1.94 m para estas lagunas urbanas, lo cual señala que son cuerpos de agua de escasa profundidad y con líneas de isobatas concéntricas hacia la parte media de sus ensenadas dendríticas. Los resultados estadísticos obtenidos con el fósforo total se presentan en la Tabla 2. Así, puede observarse que la concentración promedio más elevada de fósforo se observó en la zona 1 de la laguna El Espejo, que denotó alrededor de mg/l con una desviación estándar de

5 Dicho punto está vinculado con aportes domésticos provenientes de 11 colonias populares y con los del Rastro Municipal. Tabla 2. Análisis de frecuencias para el Fosforo total de siete lagunas urbanas de Villahermosa LAGUNA ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5 ZONA 6 ZONA 7 ADUANA EL CAMARON EL ESPEJO ENCANTADA ILUSIONES LA POLVORA TABASCO Sin embargo el valor máximo de la concentración de fósforo total se observó en la zona 1 de la laguna De las Ilusiones, mismo que denotó 10.6 mg/l de fósforo total. Asimismo, fué en la laguna Encantada, situada hacia el oeste de un brazo del río Grijalva, donde se presentaron las concentraciones más bajas de fósforo, en ella la media aritmética alcanzó mg/l, con una desviación típica de y un valor máximo equivalente a 0.1 mg/l. Este último vaso lacustre se relaciona con asentamientos populares de reciente creación, los cuales hasta el momento no han representado efectos sobre su carga de fósforo total. Otras dos lagunas presentaron comportamientos similares al anterior, entre ellas está La Pólvora, cuerpo de agua recientemente desazolvado y la laguna Tabasco 2000 que guarda relación con asentamientos de tipo residencial. Para el caso del fósforo total, en todos los vasos urbanos se denota una tendencia espacial de decremento en las concentraciones promedio y de la variabilidad típica, lo cual es prueba de que la introducción de este nutriente es diferencial sobre sus espejos de agua pues está vinculada a la distribución física de los aportes domésticos. Además, indica que existen gradientes de productividad biológica delimitados fundamentalmente por este nutriente. En la Tabla 3 se presenta la síntesis de información estadística sobre la variable ortofosfatos, aunque se puede observar que sus resultados son muy similares a los reportados para el fósforo total. Aquí, cabe mencionar que la variabilidad intrínseca de la información cuantitativa parece estar influenciada por el número de muestras para cada período de muestreo temporal. Sin

6 embargo, su tendencia espacial está regulada por un marcado incremento en función de la distribución de los aportes domésticos. Tabla 3. Análisis de frecuencias para el Ortofosfato de siete lagunas urbanas de Villahermosa LAGUNA ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5 ZONA 6 ZONA 7 ADUANA EL CAMARON EL ESPEJO ENCANTADA ILUSIONES LA POLVORA TABASCO Las Tablas 4 y 5 presentan los resultados estadístcios derivados de dos variables nitrogenadas: el nitrógeno total y amoniacal respectivamente. Destacó la laguna De las Ilusiones, que presenta las concentraciones promedio más elevadas, sobre todo en su vaso receptor vinculado con la zona 1. Esta zona denotó mg/l de nitrógeno total promedio, con una desviación estándar de , valor máximo de 0.12 y media geométrica de mg/l. Además, dichos valores decrementan gradualmente conforme el número de zonas monitoreadas, quedando la zona 7 con los niveles más bajos.

7 Tabla 4. Análisis de frecuencias para el Nitrógeno total de siete lagunas urbanas de Villahermosa LAGUNA ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5 ZONA 6 ZONA 7 ADUANA EL CAMARON EL ESPEJO ENCANTADA ILUSIONES LA POLVORA TABASCO Tabla 5. Análisis de frecuencias para el Nitrógeno amoniacal de siete lagunas urbanas de Villahemosa LAGUNA ZONA 1 ZONA 2 ZONA 3 ZONA 4 ZONA 5 ZONA 6 ZONA 7 ADUANA 2.60E E-3 5E E E E-3 8E E E E-3 8E E-3 EL CAMARON 1.8E E E-3 8.2E E-3 9.7E E E-4 EL ESPEJO ENCANTADA 1.74E E E-4 ILUSIONES E E E E E E-3 4E E E E-3 6E E E E-4 2.4E E E E-4 1.7E E E E-4 2E E-4

8 LA POLVORA TABASCO E-3 9.6E-4 4E E E E-3 6E E E E E E E E-4 Las otras seis lagunas quedaron con concentraciones relativamente homogéneas y además parecidas a las observadas para la zona 5 de la laguna De las Ilusiones. Está situación fue similar si consideramos los resultados obtenidos con la variable nitrógeno amoniacal, aunque como era de esperarse presentaron valores ligeramente inferiores a los correspondientes al nitrógeno total. Lo anterior señala que muy probablemente sean los fosfatos la especie de nutriente limitante para estos cuerpos de agua continentales, lo cual confirma lo señalado por Rodríguez (1990) para el caso de la laguna de contacto denominada El Rosario, misma que fue clasificada por dicho autor como oligotrófica, en base a cuatro especies bentónicas indicadoras y con las concentraciones de fósforo total en agua y sedimentos. En la Tabla 6 se incluye la clasificación limnológica de las siete lagunas estudiadas. Así, desde un punto de vista térmico todas ellas pueden caracterizarse como Cálidas de Tercer Orden pues su temperatura promedio siempre es superior a 26ºC; de mezcla completa por sus condiciones de escasa profundidad y fuertes procesos de dilución para sustancias conservativas y no conservativas. De mayor importancia y atendiendo a sus condiciones tróficas, la mayoría de los cuerpos de agua están ubicados sobre niveles de oligotrofía avanzada, mesotrofía o fuertes procesos de hipertrofía como es el caso de algunas ensenadas de la laguna De las Ilusiones y El Espejo. Tabla 6. Clasificación Limnológica de siete lagunas de Villahermosa. SISTEMA ACUATICO TRIBUTARIOS CLASIFICACION TROFICA CLASIFICACION TERMICA TIPO DE MEZCLA De las Ilusiones Carece Eutrófica Cálida de 3er orden Completa Aduana Carece Eutrófica Cálida de 3er orden Completa El Espejo Carece Hipereutrófica Cálida 3er orden Completa El Camaron Arrollo Mesotrofica Cálida de 3er orden Completa F. Pistón La Polvora Carece Oligotrófica Cálida de 3er orden Completa Tabasco 2000 Carece Oligotrófica Cálida de 3er orden Completa Encantada Carece Oligotrófica Cálida de 3er orden Completa Sin embargo, ésta clasificación trófica presuntiva, aunque está sustentada en un Modelo probabilístico en el cual se incorporó la media geométrica como estadístico robusto, deberá ser complementada con análisis de nutrientes permanentes y de preferencia con estimaciones de algunos parámetros biológicos como pueden ser la clorofila a con indicadores biológicos relacionados con la fauna de invertebrados. Para el control de los procesos de eutrofía o hipertrofía deberán ser evaluadas las técnicas de remoción de sedimentos o el uso de procedimientos de biomanipulación con peces fitoplantónicos. Un aspecto a considerar mediante el manejo de sedimentos es la escasa

9 profundidad de las lagunas continentales tabasqueñas, lo que hará difícil establecr los niveles adecuados para la eliminación de sedimentos. Actualmente se cuenta con un sistema de aereadores en la laguna De las Ilusiones, el cual también deberá ser evaluado en términos de su eficiencia para la reoxigenación. Cualquier proceso para el control de los procesos de eutroficación en estas lagunas urbanas, deberá fundamentarse en la eliminación de los aportes residuales domésticos, para lo cual se propone el empleo de drenajes perimetrales. CONCLUSIONES. Basándose en los resultados descritos en la sección anterior se pueden señalar las siguientes conclusiones: 1) Algunas lagunas urbanas de la ciudad de Villahermosa, ya empiezan a expresar niveles críticos de hipertrofía, lo cual hace que su evaluación mediante la estimación analítica de los nutrientes, se proponga como una alternativa tecnológica para conocer los ritmos de sus procesos de eutroficación. 2) Las lagunas urbanas originadas por procesos fluviales parecen ser las menos afectadas por procesos de eutroficación, más aún si cuentan con tributarios hidrológicos de cierta importancia o se relacionan con asentamientos urbanos de escasa densidad poblacional. 3) Entre las medidas para el control de la eutroficación en la ciudad de Villahermosa, el uso de procedimientos para el manejo de fangos, deberá ser programado con reservas, pues conjuntamente con él se pueden alterar ciertas condiciones de mezclado y posiblemente sólo brinden resultados favorables a mediano plazo. 4) Deberá completarse la evaluación de la eutroficación en los cuerpos de agua urbanos de esta ciudad del sureste de México, con estimaciones biológicas como la clorofila a y algunos indicadores bióticos de calidad acuática. REFERENCIAS. GOÑI AREVALO, J. A., O. HERNANDEZ PEREZ, J.L. TOLEDO GOMEZ y M. A. PEREZ MENDEZ Eutroficación de la laguna De las Ilusiones y un Modelo empírico del fósforo. Universidad y Ciencia. 8(15):47-53 HERNANDEZ PEREZ, O Determinación de las características tróficas de la laguna De las Ilusiones con base en un modelo de Fósforo. Tesis de Licenciatura. Div. Académica de Ciencias Biológicas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. 66 pp. LOPEZ LOPEZ, E. Y E. SOTO GALERA Diagnóstico de eutroficación del Embalse Iganacio Allende, Guanajuato, México. Anales del Inst. Ccs. Mar y Limnol. 20(1):33-42 LOPEZ LOPEZ, E La senectud lacustre y posibilidades de restauración. Mem. V Curso de Toxicología Acuática. Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. Instituto Politécnico Nacional. PyMME, Informe de la calidad del agua del Estado de Tabasco Mimeo.

10 RAMIREZ MORA, B Toxocinética de los sedimentos y la restauración de ecosistemas acuáticos. Mem. V Curso de Toxicología Acuática. Esc. Nal. De Ccs. Biol. Instituto Politécnico Nacional de septiembre. RODRIGUEZ RODRIGUEZ, E Análisis multivariado de la macrofauna de invertebrados bentónicos de la laguna El Rosario, Huimanguillo, Tabasco. Tesis de Licenciatura. Div. Académica de Ciencias Biológicas. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. 157 pp. RODRIGUEZ RODRIGUEZ, E y M. A. BENITEZ MANDUJANO Análisis multivariado sobre datos morfométricos de 40 lagos cálidos en el Estado de Tabasco, México. Universidad y Ciencia. 11(21-22): RODRIGUEZ RODRIGUEZ, E Clasificación limnológica de lagunas continentales. Revista de Divulgación. Div. Acad. Ccs. Biológicas. Universidad. Juárez Autónoma de Tabasco. 2:26-33 RYDING, S. O. and W. RAST The control of eutrofication of Lakes and Reservoirs. Unesco. 375 pp. TRACONIS, R Estudio de calidad del agua de la Presa Ignacio Allende. Informe Técnico. Residencia General de Administración y Control de Sistemas Hidrológicos. Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos (inédito). WOLLENWEIDER, R. A. And J. J. KEREKES Backgroung and summary results of the OECD. Cooperative Programme on Eutrophication. In: EPA, Restauration of Lakes and Inland Waters