APLICACION DE UN INDICE DE CALIDAD ACUATICA EN CUERPOS DE AGUA DE TABASCO, MEXICO

Transcripción

1 APLICACION DE UN INDICE DE CALIDAD ACUATICA EN CUERPOS DE AGUA DE TABASCO, MEXICO Ernesto Rodríguez Rodríguez * Alejandra E. Ramos López Zoila V. Romero Olivé Maritza del C. Hernández Hernández 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 los registros físico-químicos generados por PyMME durante , para 67 estaciones de monitoreo de la Red Estatal de Calidad de Agua, así como en los registros adicionales sobre otros trece cuerpos de agua del Estado de Tabasco situado en el sureste de México, se aplicó el Indice de Calidad Acuática propuesto por Walski y Parker en Se establece para todo el territorio estudiado una regionalización de la calidad del agua en función de 28 variables temporales, que permitieron aplicar ecuaciones de sensitividad en términos de nueve variables ambientales seleccionadas por su importancia para regiones tropicales. La calidad acuática para esta región tropical se ubicó entre buena y excelente, lo cual confirmó la importancia de la dilución y de los procesos de autodepuración relacionados con los recursos hidrológicos más grandes de México. De acuerdo con los resultados obtenidos se estableció una propuesta para la evaluación rápida de la calidad del agua superficial en la región estudiada y se generaron esquemas de ponderación para las ecuaciones de sensitividad utilizadas. Palabras Clave: Indices; Calidad Acuática; Trópico Húmedo. INTRODUCCION. La contaminación de los recursos acuáticos superficiales actualmente define la necesidad del desarrollo de criterios conceptuales y empíricos para su evaluación rápida. De esa manera, los denominados Indices de Calidad Acuática (ICA), representan una herramienta que sintetiza la calidad del agua en función de ecuaciones predictivas, obtenidas a partir de un conjunto seleccionado de variables provenientes de los ambientes acuáticos. Su empleo es común en los países desarrollados, pero han sido de reciente aplicación en Latinoamérica. El Estado de Tabasco concentra cerca del 35% de los recursos hidrológicos de México, pues en él se han reportado alrededor de 1640 cuerpos de agua lénticos con espejo de agua superficial y permanente (Rodríguez y Goñi, 1992) y sobre los cuales se carece de información básica

2 respecto a sus rasgos ambientales, condiciones hidrológicas o sobre el uso potencial de sus recursos hídricos. Por lo anterior, en el Laboratorio de Bioprocesos de la División Académica de Ciencias Biológicas de la UJAT, se ha establecido una línea de investigación para evaluar las condiciones de aplicación de los principales índices de calidad acuática, la ponderación de sus expresiones matemáticas y su adecuación a las condiciones del trópico húmedo tabasqueño. De esta manera, se pretende la generación de un Indice de Calidad Acuática que emane de ecuaciones de sensitividad apropiadas para una área de drenaje vinculada con fuertes aportes de sedimentación de sólidos orgánicos y minerales, como es el caso de la llanura aluvial tabasqueña, en la cual se localizan los ríos más caudalosos de México. ANTECEDENTES. Generalmente, el monitoreo sistemático de un cuerpo de agua proporciona información sobre muy diversas variables de la fase acuosa o sedimentaria, dicha información es útil para establecer la calidad de un cuerpo de agua continental mediante el empleo de índices sintéticos que en conjunto reciben el nombre de Indices de Calidad Acuática. Horton (1965) y Liebman (1969) son los primeros que propusieron el uso de ICA para estimar patrones o condiciones de contaminación acuática. En cuanto al agrupamiento y a la selección de los parámetros ambientales utilizados para la aplicación de un ICA, Brown (1970) ha señalado que existen dos procedimientos básicos: el aritmético y el multiplicativo. En ambos pueden generarse ecuaciones ponderables en términos climáticos o mediante pesos específicos definidos por la importancia ambiental de cada una de las variables estimadas. Sobre la ponderación, Ott (1978) indica que la asignación de pesos específicos a los parámetros conlleva el riesgo de incorporar cierta subjetividad a la evaluación y avala los criterios emanados de Indices definidos en función del uso potencial o actual del agua, como es el caso del ICA propuesto por Walski y Parker (1974). En relación con la aplicación de Indices de Calidad Acuática sobre cuerpos de agua de México, se puede mencionar a León (1992), quien utiliza índices ponderados para determinar la calidad acuática de la cuenca Lerma-Chapala. Dicho autor también discute las condiciones más apropiadas para la ponderación mediante pesos específicos para cada parámetro ambiental. Actualmente, en el Estado de Tabasco ha sido propuesto el ITACA como un índice de calidad acuática, el cual es marcadamente subjetivo, ya que no incluye una estructura y un análisis matemático propio. Por tal motivo, el presente trabajo tiene los siguientes propósitos: 1) aplicar el Indice de Walski-Parker sobre variables provenientes de 30 cuerpos de agua tabasqueños; 2) identificar las principales variables acuáticas vinculadas a expresiones de calidad en condiciones del trópico-húmedo y 3) elaborar una propuesta metodológica para el establecimiento de un ICA apropiado para la llanura aluvial tabasqueña. MATERIAL Y METODOS. Se utilizó una base de datos conformada por 67 Estaciones de la Red Estatal de Monitoreo de la Calidad (PyMME, 1986), a partir de la cual se seleccionaron 30 de acuerdo con el número de parámetros estimados y sus períodos de muestreo. En la Fig. 1 se señala la localización geográfica de los puntos de muestreo incluidos en el presente estudio.

3 FIG. 1 LOCALIZACION DE LAS 30 ESTACIONES DE MUESTREO Para la identificación matemática de la sensitividad se emplearon las ecuaciones exponenciales propuestas por Walki y Parker (1974), mismas que fueron aplicadas sobre las siguientes variables: Temperatura del Agua, ph, Turbiedad, Sólidos Suspendidos Totales, Oxígeno Disuelto, Grasas y Aceites, Fosfatos, Nitratos y Coliformes Totales. Con los resultados de sensitividad se estimó numéricamente la calidad acuática con expresiones porcentuales y sin considerar los pesos específicos para cada parámetro. Se identificó la variabilidad temporal de la calidad utilizando rutinas de Frecuencias mediante el Paquete Estadístico STATGRAPHICS Ver. 7. La tendencia cronológica de la calidad acuática sólo se estableció de manera presuntiva, pues en algunas Estaciones de Muestreo no se dispuso de datos temporales completos. Las expresiones cuantitativas se transformaron a una escala cualititiva de acuerdo con los siguientes rangos de valores porcentuales: Mala (0-20%); Regular (21-40%); Aceptable (41-60%); Buena (61-80) y Excelente (81-100%). RESULTADOS Y DISCUSION.

4 Los resultados de sensitividad obtenidos con las variables analizadas para el período se presentan en la Tabla 1. En ella se pueden denotar que los parámetros Grasas y Aceites, Coliformes Totales y Sólidos Suspendidos Totales presentaron los valores más bajos de sensitividad para el período señalado. De ello, se puede inferir que los procesos de sedimentación de sólidos orgánicos y minerales, la presencia de una fuerte industria petrolera y el crecimiento de la población definen límites para el uso del agua proveniente de los ríos y lagunas localizados sobre la llanura aluvial tabasqueña. TABLA 1. CONCENTRADO DE FUNCIONES DE SENSITIVIDAD PERIODO Nº DE ESTACIÓN TEMPERATURA FOSFATOS NITRATOS SÓLIDOS SUSP. TURBIEDAD COLIFORMES O.D. ph GRASAS (ºC) (mg/lt) (mg/lt) (mg/lt) (p.p.m. SiO2) (N.M.P./100 ml) (mg/lt) (mg/lt) (mg/lt) E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E De entre el conjunto de parámetros analizados destacaron algunos valores de cero sensitividad identificados para Coliformes Totales en las Estaciones 1, 3, 4 y 7, en las cuales se expresaron fuertes procesos de urbanización relacionados con el crecimiento de la ciudad de Villahermosa que es la capital del Estado y tiene actualmente más de 300,000 habitantes. Para 1983 los datos disponibles señalaron condiciones similares a la anterior. Así, en la Tabla 2 se presentan los concentrados de sensitividad en los que no se incluye información sobre la disponibilidad de nutrientes. De hecho, es fácil advertir que para este período mejora relativamente la calidad acuática, pues las variables Grasas y Aceites, Coliformes Totales y Sólidos Suspendidos Totales mejoraron también en sus valores de sensitividad.

5 TABLA 2. CONCENTRADO DE FUNCIONES DE SENSITIVIDAD Nº DE ESTACIÓN TEMPERATURA SÓLIDOS SUSP. TURBIEDAD COLIFORMES O.D. ph GRASAS (ºC) (mg/lt) (p.p.m. SiO2) (N.M.P./100 ml) (mg/lt) (mg/lt) (mg/lt) Sin embargo, son esas mismas tres variables las que parecen condicionar la calidad acuática, pues nuevamente fueron las que presentaron los valores más bajos de sensitividad, con una tendencia espacial fuertemente influenciada por los aportes domésticos provenientes de grandes localidades. Durante 1984 únicamente se estimaron seis variables en las Estaciones de Muestreo analizadas, cuyos resultados de sensitividad se presentan en la Tabla 3. De esa manera, destacaron con los valores más bajos las variables Grasas y Aceites y Sólidos Suspendidos Totales. Sin embargo, al no contar con datos sobre Coliformes Totales, los resultados obtenidos con el Indice de Walski-Parker durante éste período presentaron cierto nivel de subjetividad.

6 TABLA 3. CONCENTRADO DE FUNCIONES DE SENSITIVIDAD Como producto de los resultados globales de sensitividad, se puede afirmar que son tres las variables prioritarias para el establecimiento de un Indice confiable de calidad acuática para la zona: 1) Grasas y Aceites, vinculada a procesos de aporte doméstico pero principalmente al crecimiento de las actividades petroleras; 2) Coliformes Totales, que está relacionada con el crecimiento poblacional de la zona, en la cual se ha identificado tasas de natalidad superiores a 2.9 y 3) Sólidos Suspendidos Totales, misma que expresa la influencia que tienen los aportes hidrológicos vinculados con los ríos más caudalosos de México. El análisis temporal y espacial de la calidad acuática se sintetiza en la Fig. 2 y en la Tabla 4. Así, para el período las Estaciones con mejor calidad fueron la 63, 10 y 44, que correspondieron a la laguna El Rosario, el río Tulijá y la laguna El Limón, quedando todas ellas representadas entre 75.5 y 75.9%, valores que las sitúan cualitativamente con buena calidad acuática. Lo anterior, señala que la estimación de la variable Grasas y Aceites denota quizá aportes no petroleros, ya que la Petroquímica de Cd. Pemex está vinculada con la Estación 10.

7 En ese mismo período, las estaciones con menos calidad fueron la 30, 4 y 38, que se localizaron en el arroyo La Venta, el río Grijalva y en el río San Pedro y San Pablo respectivamente. Insertar Fig. 2 TABLA 4. CALIDAD ACUATICA DE 30 CUERPOS DE AGUA DEL ESTADO DE TABASCO Nº DE ESTACION CALIDAD PROMEDIO (%) Particularmente, la Estación 30 se relaciona con los aportes petroleros provenientes de la Petroquímica de La Venta, que es la más antigua del Distrito Petrolero de Agua Dulce, el cual colinda con zonas de aportes provenientes del Estado de Veracruz. Para 1983, las mejores condiciones de calidad estuvieron representadas por las Estaciones 66, 63 y 44 que contaron para valores de 82.4% (Excelente), 81.3% (Excelente) y 78.8% (Buena) respectivamente. Estas tres Estaciones se relacionaron con los ríos Puyacatengo, Mezcalapa y Tulijá. En ese mismo período, las Estaciones con menor calidad fueron la 25, 3 y 4, todas ellas tipificadas con calidad aceptable, mismas que se ubicaron en el río Samaria y con puntos pertenecientes al río Grijalva vinculados con los aportes domésticos de la ciudad de Villahermosa.

8 Durante 1984 la Estación 9, relacionada con el río Puxcatán, expresó excelente calidad con un puntaje de 81.3%; después de ella, las otras dos Estaciones de mejor calidad fueron la 66 (río Puyacatengo) y la 7 (río Teapa), pues ambas denotaron también excelente calidad con 81.3%. Además, la Estación 47 que está vinculada con la laguna costera de Mecoacán señaló el puntaje más bajo con 27.1%, que la ubicó con una calidad acuática regular. Con puntajes relativamente similares se pueden también mencionar las Estaciones 30 (arroyo La Venta) y la 57 (río Chicozapote). Estas tres últimas estaciones señalaron las afectaciones ambientales que representan las actividades petroleras de la entidad, pues todas ellas se relacionan con importantes Campos de extracción. Atendiendo al puntaje promedio de la calidad, mismo que fue obtenido a partir de los tres períodos de muestreo, destacó la Estación 66 (81.9%), pues fue la única con niveles de excelente calidad y como ya se indicó está relacionada con el río Puyacatengo. Además, con buena calidad se identificaron las Estaciones 63 (77.7%) y 44 (74.4%), vinculadas con la laguna El Rosario y el río Tulijá respectivamente. Los promedios más bajos de calidad se localizaron en las Estaciones 30 (53.91%), 3 (52.9%) y 4 (51.2), estos rangos porcentuales las situaron con una calidad aceptable, y se vincularon con el arroyo La Venta y el río Grijalva. Así, los aportes mas significativos de los contaminantes acuáticos provienen de las actividades petroleras y el crecimiento poblacional. En las Figura 3 se presenta el agrupamiento estadístico de las Estaciones de acuerdo con el rango de calidad acuática y para el perído En ella se expresa una línea de distribución de tipo simétrico en el que alrededor del 6% de las Estaciones denotaron calidad excelente

9 Fig. 3. Distribución de frecuencias de la calidad acuática para el período Para 1983 el comportamiento presentó carácter bimodal y redujo sus propiedades de simetría, quedando alrededor del 9% con calidad excelente. En la Fig. 4 se presenta el comportamiento estadístico de las estaciones de muestreo de acuerdo con su calidad acuática Fig. 4. Distribución de frecuencias de la calidad acuática para Durante 1984 la línea de distribución estadística de la calidad acuática asumió condiciones asimétricas hacia los valores altos, aunque una de las Estaciones expresó el menor porcentaje detectado para los tres períodos de muestreo (Fig. 5).

10 Fig. 5. Distribución de frecuencias de la calidad acuática para 1984 De la misma manera, las condiciones asimétricas se mantuvieron en relación con la línea de distribución para la calidad promedio estatal, lo cual se describe en la Fig. 6. La diferencia sustancial radica en que el predominio de los datos se relacionó con los valores bajos.

11 Fig. 6. Distribución de frecuencias de la calidad acuática promedio. Se puede así mencionar que las variables que mejor describieron la calidad acuática para cuerpos de agua tabasqueños fueron los coliformes totales, grasas y aceites y los sólidos suspendidos totales, las cuales para fines de evaluación rápida de la calidad se pueden ubicar con carácter prioritario. CONCLUSIONES. Con base a los resultados descritos en las secciones anteriores, se pueden enumerar las siguientes conclusiones: 1) Las principales variables ambientales que inciden sobre el detrimento de la calidad acuática de los cuerpos de agua en el Estado de Tabasco, son las Grasas y Aceites, los Coliformes Totales y los Sólidos Suspendidos Totales. Cada una de ellas, denota los aportes contaminantes provenientes de las actividades petroleras, el crecimiento de la población y los aportes no antropogénicos emanados de los ríos localizados en esta entidad. 2) Los cuerpos de agua que presentaron la mejor calidad acuática y la mejor tendencia temporal fueron el río Puyacatengo, la laguna El Rosario y el río Tulijá, todos ellos identificados con niveles de Excelente calidad acuática.

12 3) El Indice de Walski-Parker resultó útil para predecir la calidad del agua para ríos y lagunas localizados en la llanura aluvial tabasqueña, aunque sólo se pueda establecer en relación con los fines de pesca recreativa. 4) La distribución de frecuencias relacionada con el agrupamiento estadístico de las 30 Estaciones analizadas en el presente estudio, indicó que la calidad acuática asume ciertos rasgos de asimetría positiva o negativa. REFERENCIAS. HORTON, R. K An Index Number System for Rating Water Quality. Journal of WPCF. Vol. 37. LEON VIZCAINO, L. F Indices de Calidad del Agua. Forma de estimarlos y aplicación en la Cuenca Lerma-Chapala. Mem. del VIII Congreso Nacional de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Cocoyoc, Morelos de septiembre de LIEBMAN, H Atlas of Water Quality: Methods and Practical Conditions. R. Oldenbourgh, Munich. OTT, W. R Environmental Indices. Theory and Practice. Ann Arbor, Michigan. 371 pp. PyMME, Informe de la calidad del agua del Estado de Tabasco Mimeo. RODRIGUEZ RODRIGUEZ, E y J. A. GOÑI AREVALO Análisis multivariado sobre datos morfométricos de 40 lagos cálidos del Estado de Tabasco. Memorias del VIII Congreso Nacional de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Cocoyoc, Morelos de septiembre de WALSKI, T. M. and F. L., PARKER Consumers Water Quality Index. J. Environ. Eng. Div., Am. Soc. Civil Eng pp.