Análisis del agua litoral en San Carlos, Baja California Sur, México. Analysis of coastal water in San Carlos, BCS, Mexico.

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1 ISSN ISSN Análisis del agua litoral en San Carlos, Baja California Sur, México. Analysis of coastal water in San Carlos, BCS, Mexico. Rafael Cervantes Duarte, Ana Judith Marmolejo Rodríguez, Juan Santos Echeandía, Sonia Futema Jiménez, Francisco Barrera González & Silverio López López. Instituto Politécnico Nacional (CICIMAR), La Paz, BCS, Instituto de Investigaciones Marinas, IIO-CSIC, Eduardo Cabello 6, 3608 Vigo, España. Rafael Cervantes Duarte, Ana Judith Marmolejo Rodríguez, Juan Santos Echeandía, Sonia Futema Jiménez, Francisco Barrera González & Silverio López López. Instituto Politécnico Nacional (CICIMAR), La Paz, BCS, Instituto de Investigaciones Marinas, IIO-CSIC, Eduardo Cabello 6, 3608 Vigo, España. Resumen En Puerto San Carlos (PSC) como en otros poblados de México, no existe un uso eficiente del agua debido a que no se cuenta con una red de alcantarillado que permita tratar las aguas residuales que eventualmente contaminan los mantos freáticos y terminan en el mar. Debido a su alta productividad y biodiversidad, la zona marina adyacente a éste poblado fue clasificada como área prioritaria de conservación. Con el propósito de investigar si existe un riesgo en la calidad del agua del margen costero de PSC se realizaron dos muestreos, en noviembre de 03 y marzo de 04. En cada sitio se midió temperatura, salinidad, oxígeno disuelto (OD), clorofila-a y nutrientes inorgánicos. Los datos se agruparon considerando una salinidad de 36.. Las características del agua presentaron diferencias espaciales y temporales relacionadas con la fase de la marea, características del sedimento y la biota asociada a éste. Durante mareas muertas (noviembre) la concentración de Nitrógeno Inorgánico Disuelto (NID) fue 0 veces mayor que durante mareas vivas (marzo), y las condiciones de baja saturación de oxígeno mostraron que los procesos de remineralización de la materia orgánica fueron más relevantes. De acuerdo a los criterios ecológicos oficiales, los límites máximos de fosfato fueron rebasados por un factor de 0, posiblemente por el aporte de terrígeno de minerales fosfatados a la zona, mientras que el NID y OD presentaron valores fuera de los límites permisibles en algunos sitios, probablemente relacionados con aportes de aguas residuales, remineralización de materia orgánica en sedimentos y excretas de aves. Abstract In Puerto San Carlos (PSC) as well in others towns of Mexico, there is no efficient use of water due to the lack of a proper sewer network which allow the treatment of residual water and that eventually will pollute the phreatic mantle and will finish will end in the sea. Due to its high productivity and biodiversity, the marine zone adjacent to PSC was classified as Prioritary Conservation Area. With the aim to investigate if there is any risk in the water quality in the shoreline of PSC, two surveys were made in November, 03, and March, 04. Temperature, salinity, dissolved oxygen (OD), chlorophyll-a and inorganic nutrients were measured in each site. The data were grouped considering a salinity value of 36.. The water characteristics showed spatial and temporal differences related to the tide, the sediment and their associated biota. During the neap tides (November) the Inorganic Dissolved Nitrogen (NID) was 0 times higher than during spring tides (March), and the oxygen saturation condition showed that the processes of organic matter remineralization were relevants. According to the official ecological criteria, the maximum levels of phosphate were 0 times higher, possibly due to the terrigenous contribution of phosphated mineral, and the DIN and DO showed values higher than the permissible limits in some sites, probably related to the contribution of residual waters, sediment remineralization and bird excretes. Keywords: chlorophyll-a, eutrophication, coastal lagoon, nutrients, oxygen. Palabras clave: clorofila-a, eutrofización, laguna costera, nutrientes, oxígeno. NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. Núm. JULIO - DICIEMBRE 04 NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. 3 Núm. JULIO - DICIEMBRE 04

2 ISSN ISSN Introducción. Las lagunas costeras son importantes ecosistemas en términos de su alta relevancia ecológica y su función como buffers de la interface tierraocéano prestando servicios al ecosistema en el reciclamiento de nutrientes, la descomposición de materia orgánica y la remoción de contaminantes (Brito et al. 0). Las lagunas costeras globalmente están en riesgo ambiental debido a los impactos as ociados con la s obrepoblación humana. La resiliencia de estos sistemas se ve amenazada por un mayor empleo de la zona costera, aumento en la carga de nutrientes y la dominancia de especies nocivas (Robertson et al. 0). Algunos de los cambios que presentan estos ambientes acuáticos pueden ser evaluados por medio de la calidad del agua y los sedimentos (Chung-Yi Chung et al. 0). Los primeros estudios de calidad del agua en el sur de la península de Baja California se realizaron en la década de los 70 (Schwartzlose et al. 99; INE- SEMARNAP, 000; Bizarro, 008) con la finalidad de utilizar las lagunas costeras como sitios de maricultivo. Actualmente los productos de la pesca frescos, refrigerados, congelados y procesados, requieren de cumplir la certificación de sus cuerpos de agua para su comercialización, de acuerdo a la Comisión Estatal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (NOM-4-SSA-009). Sin embargo, es conocido que en muchos poblados del país, como es el caso de Puerto San Carlos, BCS, no se cuenta con una infraestructura para el saneamiento y tratamiento de agua para los desechos generados en la zona del puerto y residuos domésticos, las cuales eventualmente es currirán al mar. Hasta el momento, los estudios de las características físicas, químicas y biológicas del agua y sedimento en la bahía, en sus sitios más cercanos al área de estudio no han mostrado un efecto deletéreo para el cuerpo de agua (Funes et al. 007). El objetivo del presente estudio fue determinar la calidad del agua, por medio del análisis de nutrientes, oxígeno disuelto y clorofila-a en el margen costero del poblado de PSC. Material y Métodos. Área de estudio. La zona de estudio se localiza en la costa suroccidental de la Península de Baja California (Fig. ). Puerto San Carlos (PSC) es un poblado localizado en la parte centro-norte de la laguna costera denominada Bahía Magdalena, en las coordenadas ( W, N ). Esta laguna es el cuerpo de agua más grande de la costa occidental de la península, con un área de 565 km y un volumen total de agua (marea alta-baja) de 6.8 a 8. km 3 (Sánchez-Montante et al. 007). Se conecta con el océano Pacífico mediante una boca principal de 5.6 km de amplitud y 40 m de profundidad, por la cual se transportan aproximadamente 0.0 km 3 s - por ciclo en mareas vivas y 0.0 km 3 s - en mareas muertas (Zaytsev com. pers.). El clima de la región es semi-árido con una precipitación media anual de aproximadamente 00 mm ( dcbc.php#). PSC tiene una población aproximada de seis mil habitantes mayormente dedicados a actividades relacionadas con las pesquerías y hasta hace unos años con la explotación de yacimientos de fosforita. Además, cuenta con el más importante puerto de altura de la región. Es parte del sistema designado como Región Hidrológica Prioritaria por la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (CONABIO) en 998 y como Área de Importancia de Conservación de Aves (AICA) (Zárate et al. 006). El margen costero del poblado se encuentra bordeado por zonas de manglar y estacionalmente (desde el invierno hasta principios del verano) el fondo se encuentra cubierto por mantos de pastos marinos (Zostera marina Linnaeus) (Santa María et al. 007). En la parte norte de PSC se localiza y sobresale una planta termoeléctrica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y en dirección al poblado de San Carlos han asentado algunas casas habitación, restaurantes y recientemente un hotel (Fig. ). Figura. Área de estudios y sitios de colecta en los muestreos de noviembre de 03 (círculos llenos) y marzo de 04 (asteriscos). Con números romanos se indican las zonas. De norte a sur sobresale el espigón del puerto (700 m de largo) y una escollera hacia ambos lados del mismo. De frente a la bahía, se ubica un corredor de aproximadamente 3 km (zona del Puerto), donde se encuentran ubicadas instalaciones del destacamento de Marina, una planta procesadora de productos pesqueros y casas habitación. En ésta franja marina es común observar mantos de macroalgas verdes (Ulva lactuca) y cafés (Sargassum sp). La parte posterior del poblado se encuentra rodeada por un pequeño estero de aproximadamente 3 km de longitud por 400 m en la boca, donde predominan los bosques de manglar y detrás de éste las obras urbanas del poblado (Esterito-SC) (Fig. ). Un rasgo sobresaliente del área de estudio fue el sitio de reunión de aves en la punta conocida como Punta uña de Gato (Fig. ). Con el propósito de analizar las características de agua y sedimentos superficiales en el margen costero del poblado de San Carlos, BCS, se llevaron a cabo dos campañas de muestreo; del 5-7 de noviembre de 03 y del 8-9 de marzo del 04. Los muestreos se realizaron a bordo de la embarcación CICIMAR-30. En la primera salida se colectaron 3 muestras de agua y sedimento bajo condiciones de marea muerta y en la segunda salida en 4 estaciones durante el reflujo de la marea (Fig. ). En cada estación se ubicó la posición del sitio con un GPS-Garmin 76C y se determinó la transparencia del agua mediante un disco Secchi de 30 cm de diámetro (Kirk, 994). Las muestras de agua se tomaron con una botella tipo Niskin de 5 L de capacidad, para el Oxígeno Disuelto (OD) se utilizaron botellas DBO de 5 ml y para nutrientes inorgánicos disueltos (amonio, nitrito, nitrato, fosfato y silicato) y clorofila-a, se emplearon botellas de plástico de L. Las muestras para OD fueron fijadas NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. 4 Núm. JULIO - DICIEMBRE 04 NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. 5 Núm. JULIO - DICIEMBRE 04

3 ISSN ISSN inmediatamente después de ser colectadas (método Winkler) y los frascos de plástico fueron colocados en una hielera a 4º C durante el muestreo. Para medir la temperatura y salinidad en la columna de agua se utilizó un CTD tipo Seabird-9. La salinidad se expresó sin unidades considerando la definición más reciente de la Escala de Salinidad Práctica ó PSS 978 (UNESCO 98a). Los sedimentos superficiales fueron tomados con una draga tipo Van Veen de acero inoxidable y almacenados en bolsas de plástico con cierre hermético. Al término de cada día de muestreo, las muestras para OD y amonio fueron procesadas. Las muestras para el resto de los nutrientes (excepto silicato) fueron filtradas con filtros GFF y el contenido del filtro fue utilizado para extraer la clorofila de acuerdo al procedimiento de Venrick y Hayward (984) y posteriormente cuantificar la concentración de clorofila-a de acuerdo al método de Jeffrey y Humphrey (975) mediante un espectrofotómetro Spectronic Genesys-. Los análisis de nutrientes se realizaron de acuerdo a las técnicas propuestas por Strickland y Parsons (97) utilizando un espectrofotómetro Spectronic Genesys-. Los datos fueron analizados con el programa Statistica V.7, MatLab R009a y Sigma-Plot.0. Resultados. Características termohalinas. Los datos de temperatura y salinidad superficial de noviembre y marzo fueron analizados mediante diagramas T-S. Tomando como límite una salinidad de 36. los sitios de muestreo fueron agrupados en cuatro zonas, las cuales fueron referidas de acuerdo con la nomenclatura propuesta en el área de estudio. La zona I (frente a la termoeléctrica) está formada por las estaciones -6 en noviembre y,, 3, 5, 6 en marzo; la zona II (Puerto) por las estaciones 7-4 en noviembre y 4, 7-8 en marzo; la zona III (Esterito- SC) por las estaciones 5-5 en noviembre y 9- en marzo; y la zona IV (Punta uña de Gato) estaciones 6-3 en noviembre y -4 en marzo. Distribución espacial y temporal. Durante noviembre la temperatura superficial varió de 9.78 a.99 o C, los valores más altos se registraron en las estaciones 7, 8 y 9 correspondientes a la zona del Puerto, y las menores en las estaciones 4, 5, 6 y 7 hacia el extremo de la zona del Esterito-SC e inicio de la zona Punta uña de Gato. La salinidad tendió a variar de forma inversa con la temperatura presentó un intervalo de a 37.35, correspondiendo las mayores salinidades a las estaciones ubicadas en las zonas I y III, Termoeléctrica y Esterito-SC (Fig. ). El amonio presentó altas concentraciones en las estaciones (6.4 µm) y 4 (8.7 µm) del Puerto, luego se mantuvo en < 3 µm de la estación 5 a la 3 y volvió a incrementarse en las estaciones finales de la zona Esterito-SC y Punta uña de Gato. El nitrato + nitrito presentó un intervalo mayor que el amonio (0.33 a.5 µm), sin embargo, el 80% de las estaciones presentaron concentraciones < 5 µm y los máximos se registraron en las estaciones, y 3 del Puerto y 7 y 30 (Punta uña de Gato). El fosfato y silicato variaron de manera similar y su correlación fue significativa (r = 0.38; n = 3; P < 0.05). El promedio y desviación estándar de fosfato fue de 0.74 ± 0.6 µm, con valores más altos en las estaciones del Esterito-SC. El silicato presentó Figura. Diagramas T-S. Noviembre de 03 (izquierdo) y marzo de 04 (derecho). Con números romanos se indican las zonas (I círculos, II triángulos, III rombos y IV cuadros). un intervalo más amplio (8.39 a 49.0 µm) que el fos fato, con máximos en la zona del Es terito-s C. La clorofila presentó un intervalo de variación de 0.35 a 6.08 mg m -3. Se observaron picos > 3 mg m -3 en las cuatro zonas, sin embargo, en la zona del Puerto fueron más frecuentes. Los valores de saturación de O xígeno s e encontraron entre 35 y 49 %. Los sitios de muestreo en la zona de la termoeléctrica y el Esterito-SC presentaron los menores valores de saturación, mientras que los máximos se registraron en las estaciones del Puerto (Fig. 3). En marzo la temperatura superficial presentó un intervalo de 9.96 a 3.6 o C en general los valores más altos se observaron en la zona del Esterito-SC y los menores en el Puerto. La salinidad presentó un intervalo de a 37.5 y varió de manera similar y significativa con la temperatura (r = 0.66; n = 4; P < 0.05), sin embargo, el valor mínimo de temperatura y salinidad se registró en la estación 4, ubicada en el área más cercana a la boca principal de la laguna (Fig. 4). En general, el amonio y nitrato + nitrito presentaron valores bajos en el área de estudio, un orden de magnitud menores a los registrados en noviembre. El intervalo fue de 0.0 a 0.75 µm para amonio y 0.0 a.8 µm para Figura 3. Distribución espacial de las variables medidas durante noviembre del 03. Con números romanos se indican las zonas. NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. 6 Núm. JULIO - DICIEMBRE 04 NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. 7 Núm. JULIO - DICIEMBRE 04

4 ISSN ISSN nitrato + nitrito. Ambos nutrientes presentaron una correlación inversa y significativa (r = -0.5; n = 4; P < 0.05). El fosfato presentó poco cambio durante el muestreo (0.86 ± 0.9 µm) de manera similar a lo observado en noviembre, excepto en la estación 4 del Puerto, donde la concentración fue de.50 µm. Sin embargo, el silicato presentó una mayor variación (5.0 a µm) y tendió a disminuir cuando se incrementó el fosfato y viceversa. La clorofila varió de.09 a 5.65 mg m -3, en general, su distribución fue más suave respecto a noviembre y tendió a incrementarse de la termoeléctrica a Punta uña de Gato, durante el reflujo de la marea. Asimismo la saturación de Oxígeno presentó poco cambio en el muestreo, con valores por arriba del 00% y se correlacionó significativamente con la clorofila-a (r = 0.44; n = 4; P < 0.05) (Fig. 4). Calidad del agua. Para fines de la NORMA Oficial Mexicana (NOM- 4-SSA-009) en su apartado 3. se define como Agua de mar limpia, al agua de mar o salobre que no presente contaminación microbiológica, sustancias tóxicas o plancton marino tóxico en cantidades tales que puedan afectar la calidad sanitaria de los productos de la pesca. De manera complementaria, los Criterios Ecológicos de la Calidad del Agua (CE- CCA-00/89) indican los límites máximos de algunos parámetros físicos, químicos y biológicos, para la protección de la vida acuática marina. Aplicando los Criterios Ecológicos de la Calidad del Agua (D.O.F. 3 de diciembre de 989), el límite máximo para el Nitrógeno Amoniacal (como N) es de 0.74 µm (0.0 mg l - ), el cual fue rebasado en el 60% de los Figura 4. Distribución espacial de las variables medidas durante marzo del 04. Con números romanos se indican las zonas. sitios muestreados en noviembre, en las cuatro zonas. Para el muestreo de marzo los valores de amonio estuvieron por abajo del límite máximo, excepto en la estación 7 correspondiente a la zona del Puerto. Para el nitrato + nitrito (como N) se consideró de acuerdo a los criterios ecológicos un límite de 3.0 µm (0.04 mg l - nitrato y 0.00 mg l - de nitrito), el cual fue rebasado en el muestreo de noviembre en la zona del Puerto (estaciones 0-3) y en Punta uña de Gato (estaciones 7 y 30). En cambio, para fosfato con un límite máximo permisible de 0.06 µm (0.00 mg l-) de acuerdo a los criterios ecológicos de la calidad del agua (protección vida acuática: agua marina), fue rebasado en aproximadamente un orden de magnitud en ambos muestreos y en las cuatro zonas. El límite para el oxígeno disuelto (OD) de acuerdo al criterio ecológico fue de. mg l - (.47 ml l - ), en el área de estudio se observaron valores menores a éste en el muestreo de noviembre, estaciones 3, 5 y 6 de la Termoeléctrica, y estaciones 7 y 9 del Puerto. Discusión. Durante los muestreos de noviembre y marzo las características del agua presentaron diferencias relacionadas con la fase de la marea, el tipo de sedimento y la biota asociada a éste. El muestreo de noviembre se realizó en mareas muertas, mientras que en marzo se efectuó en mareas vivas y durante el reflujo, con una diferencia de amplitud de aproximadamente.5 m, entre el inicio y término del muestreo. En noviembre bajo condiciones de mayor estabilidad del agua y una mayor evaporación en la zona somera y/o más alejada de los canales más profundos, la distribución de temperatura y salinidad (T-S) fue inversa. Las altas salinidades en noviembre y marzo, sobrepasaron los valores reportados para las estaciones internas de Bahía Magdalena (35.0 ± 0.7 y 35. ± 0.8) (Cervantes et al. 03). Esta condición local no permitió apreciar posibles escurrimientos de agua dulce a la zona marina provenientes del poblado circundante. Los procesos biogeoquímicos tuvieron un mayor impacto en el incremento de nutrientes nitrogenados y en la baja saturación de oxígeno. En cambio, en marzo, durante el reflujo se observó una relación directa entre la T-S, un efecto de dilución por la influencia de agua marina de menor salinidad en la zona próxima a los canales, limitación por Nitrógeno de acuerdo a la relación N:P (Redfield et al. 963), sobresaturación de Oxígeno y un gradiente de clorofila-a costa-océano. La zona frente a la termoeléctrica (I) presentó altos valores de amonio y bajo porciento de saturación de Oxígeno (en Noviembre, con marea muerta), probablemente debido a procesos de remineralización de la materia orgánica; es una zona somera formada por sedimento arenoso (fino y medio) de color verdoso a obscuro e inodoro. La zona del Puerto (II) presentó relativamente altas concentraciones de nutrientes nitrogenados en ambos muestreos. El fosfato y silicato presentaron un intervalo de variación similar en ambos muestreos, sin embargo, en marzo el patrón tendió a ser inverso. En noviembre se registraron las concentraciones más altas de clorofila-a. En ésta zona los sedimentos fueron ricos en material en descomposición, color gris a obscuro, olor azufre y a pescado, y hacia la parte externa se observaron mantos del alga Ulva lactuca. La zona del Esterito- SC (III) presentó altas concentraciones de fosfato y silicato y valores bajos de saturación de oxígeno. En esta zona fue frecuente observar sedimento gris-negro con olor a azufre con restos de algas y pedazos de conchas. La zona de Punta uña de Gato (IV) presentó altas concentraciones de nutrientes nitrogenados probablemente derivados de la excreción de las aves que se congregan en la barra arenosa. De acuerdo a los límites máximos señalados en los criterios ecológicos para la protección de la vida acuática marina (CE-CCA-00/89) el fosfato rebasó dichos límites en un orden de magnitud, debido a la ocurrencia de minerales fosfatados en la zona, los cuales en la parte norte de Bahía Magdalena estuvieron enriquecidos por arsénico (Shumilin et al. 005), en el caso del OD NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. 8 Núm. JULIO - DICIEMBRE 04 NATURALEZA Y DESARROLLO VOL. 9 Núm. JULIO - DICIEMBRE 04

5 ISSN ISSN solamente en noviembre se registraron valores fuera del límite en la zona frente a la Termoeléctrica y el Puerto, mientras que para Nitrato + Nitrito en algunas estaciones del Puerto y Punta uña de Gato. Conclusiones. Durante mareas muertas se registraron altos valores de NID y condiciones de sub-saturación de oxígeno, probablemente como resultado de los procesos de remineralización de la materia orgánica en la zona. Las principales fuentes de NID fueron los sedimentos en descomposición observados en la zona de la Termoeléctrica y Esterito-SC, así como el aporte de aguas residuales en el Puerto y las excretas de aves, en la barra arenosa Punta uña de Gato. La disponibilidad de fosfato fue alta debido al aporte de minerales fosfatados a la laguna los cuales se encuentran un orden de magnitud por arriba del límite máximo señalado en los criterios ecológicos de la calidad del agua (protección de vida acuática: agua marina). La escasa precipitación y aportes de agua continentales a la zona, hace suponer que la principal fuente de NID a la laguna proviene del océano, a través de los procesos de surgencia y su transporte al interior de la laguna por las mareas, sin embargo, en este estudio se conjeturó que los procesos de remineralización, el aporte de aguas residuales y los productos de excreción de aves, pueden contribuir localmente a un incremento significativo de nutrientes. Agradecimientos. Este proyecto se llevó a cabo con fondos otorgados por el Instituto Politécnico Nacional a través del proyecto SIP-0306 y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España, Ref. 03CD004. Literatura citada. Brito, A.C., A. Newton, P. Tett & T.F. Fernandes. 0. How will shallow coastal lagoons respond to climate change? A modelling investigation. Estuar Coast Shelf S, Bizarro, J A review of the physical and biological characteristics of the Bahia Magdalena lagoon complex (Baja California Sur, Mexico). Bull. 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