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CARACTERIZACIÓN DE DOS LAGUNAS COSTERAS DEL PACÍFICO TROPICAL MEXICANO
EN RELACIÓN CON EL CONTENIDO DE CARBONO Y LA CAPTURA Y EMISIÓN
DE CH
4
Y CO
2
Manuel MENDOZA MOJICA
1
, Amparo MARTÍNEZ ARROYO
2*
, María de la Luz ESPINOSA FUENTES
2
,
Óscar PERALTA ROSALES
2
y Telma CASTRO ROMERO
2
1
Universidad Autónoma de Guerrero
2
Centro de Ciencias de la Atmósfera, Universidad Nacional Autónoma de México
*Autor responsable: amparo@atmosfera.unam.mx
(Recibido febrero 2012, aceptado marzo 2013)
Palabras clave: bióxido de carbono, captura, emisión, metano, Guerrero, México, fuente, sumidero
RESUMEN
El estudio de los gases de efecto invernadero, como el bióxido de carbono (CO
2
) y el
metano (CH
4
), tiene una relevancia de carácter global y su acumulación en la atmósfera
por actividades humanas afecta el balance radiativo de la Tierra. Las lagunas costeras
se consideran reservorios importantes de carbono, pero no es claro si contribuyen como
fuentes o sumideros. Este trabajo presenta una estimación de los Fujos de CO
2
y CH
4
en agua-aire en las lagunas de Chautengo y Tres Palos en Guerrero, México, durante
la época de secas y también analiza el papel de esos cuerpos de agua en la emisión o
captura de carbono, según sus condiciones ambientales. En Chautengo el promedio de
captura de CH
4
fue 8.7 mg/m
2
/día y la emisión 15.4 mg/m
2
/día. La captura de CO
2
fue
1001.7 mg/m
2
/día y la emisión 2241.5 mg/m
2
/día. En Tres Palos el promedio de captura
de CH
4
fue 127.7 mg/m
2
/día y la emisión 1483.3 mg/m
2
/día. La captura de CO
2
presentó
un valor promedio de 1475 mg/m
2
/día y la emisión 95 mg/m
2
/día. Chautengo presentó
un equilibrio entre la captura y emisión de CH
4
y CO
2
, así que podría considerarse un
cuerpo de agua neutro en función de los Fujos de gas super±cial. La laguna de Tres
Palos se puede considerar como fuente de CH
4
y sumidero de CO
2
durante el periodo
de estudio. En agua de fondo, la laguna de Chautengo presentó 28 mg/L de carbono
inorgánico (CI) promedio y 18 mg/L orgánico (CO). En Tres Palos, las concentraciones
en fondo fueron 25 mg/L de CI y 28 mg/L de CO.
Key words: carbon dioxide capture, broadcast, methane, Guerrero, Mexico, source, sink
ABSTRACT
The study of greenhouse gases, such as carbon dioxide (CO
2
) and methane (CH
4
), has
a global relevance and their accumulation in the atmosphere by emissions from human
activities affect the Earth’s radiative balance. Coastal lagoons are considered important
reservoirs of carbon, but it is unclear whether they contribute as sources or sinks. This
paper presents an estimate of CO
2
and CH
4
water-air Fuxes in Chautengo and Tres Palos
lagoons in Guerrero, Mexico, during the dry season and also examines the role of those
water reservoirs in the carbon emission-sequestration, according to environmental condi-
tions. In Chautengo the average capture of CH
4
was 8.7 mg/m
2
/day and emission
Rev. Int. Contam. Ambie. 29 (2) 145-154, 2013
M. Mendoza Mojica
et al.
146
15.4 mg/m
2
/day. CO
2
capture was 1001.7 mg/m
2
/day and emission 2241.5 mg/m
2
/day. In
Tres Palos, the average capture of CH
4
was 127.7 mg/m
2
/day and the emission 1483.3
mg/m
2
/day. CO
2
capture presented a mean value of 1475 mg/m
2
/day and emission
95 mg/m
2
/day. Chautengo presented a balance between capture and emission of CH
4
and CO
2
, so it could be considered as a neutral water body based on superfcial gas
Fows. Tres Palos Lagoon can be considered as a source o± CH
4
and CO
2
sink during
the study period. In bottom water, Chautengo presented 28 mg/L of inorganic carbon
(IC) and 18 mg/L of organic (CO). In Tres Palos, the bottom water has 25 mg/L of IC
and 28 mg/L of CO.
INTRODUCCIÓN
El ciclo del carbono incluye de manera importante
a gases de efecto invernadero como el bióxido de car-
bono (CO
2
) y el metano (CH
4
). Estos gases tienen una
relevancia de carácter global, ya que su acumulación
en la atmósfera afecta el balance radiativo de la Tie-
rra. Por su potencial de calentamiento de la atmósfera
se toman como marco de referencia para medir otros
gases de efecto invernadero, principalmente el CO
2
.
(Field
et al.
2004).
Las zonas costeras son consideradas como áreas
altamente productivas, con gran actividad biológica
y bioquímica y presentan un fuerte intercambio de
materia y energía con el océano (Contreras y Zaba-
legui 1988; Gattuso
et al.
1998). Estas áreas tienen
un papel importante en el ciclo global del carbono
debido a las aportaciones de carbono orgánico e in-
orgánico que reciben tanto del continente como del
mar, dando como consecuencia Fujos de CO
2
más
intensos (Borges
et al
. 2005).
Las lagunas costeras, son consideradas como
contribuyentes importantes de carbono, además de
otros nutrientes, hacia los ecosistemas adyacentes
(Young
et al.
2005). Una de las características más
importantes de estos ambientes en las zonas tropi-
cales es la vegetación asociada, como los manglares
que se pueden constituir en “depósitos de carbono”,
al incorporar el CO
2
atmosférico a su metabolismo
junto con el carbono inorgánico y residuos orgánicos,
los cuales posteriormente quedarán retenidos en los
sedimentos (Hedges
et al.
1997, Young
et al.
2005),
actuando como sumideros.
Por otra parte, existen trabajos, como el de St.
Louis
et al.
(2000) en los que se reporta que los em-
balses costeros emiten grandes cantidades de CO
2
y CH
4
a la atmósfera, por lo que pueden funcionar
también como fuentes. Las emisiones mundiales de
CO
2
de estos cuerpos de agua se han estimado en
aproximadamente 0.8 Pg C/año (Tranvik
et al.
2009).
Si bien el conocimiento del balance global del
carbono ha ido en aumento, a la fecha existe poca
información sobre el intercambio de CO
2
y CH
4
entre
las lagunas costeras tropicales y la atmósfera, por
lo que hoy en día es de suma importancia realizar
estudios que permitan evaluar el comportamiento
de estos cuerpos de agua y conocer su potencial para
mitigar el calentamiento global. Esta situación hace
mayor el interés por realizar investigaciones sobre el
ciclo de carbono en los ecosistemas costeros a fn de
conocer su comportamiento espacial y temporal, así
como las condiciones ambientales que determinan
su dinámica.
El objetivo de este trabajo es estimar los Fujos
de bióxido de carbono (CO
2
) y metano (CH
4
) en
dos lagunas costeras del estado de Guerrero, a fn de
evaluar la contribución de estos cuerpos de agua a
la emisión o captura de carbono en ambos sistemas,
así como el contenido de carbono.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
El área de estudio comprende dos ecosistemas
costeros del estado de Guerrero, México, que son las
lagunas costeras de Chautengo y de Tres Palos. El
clima de la costa de Guerrero se defne en la clasifca
-
ción de Köppen modifcada como tropical subhúmedo,
Aw
1
, con una temporada de lluvias en verano y un
invierno seco (García 2004). La temperatura ambiente
presenta una media anual de 27.5 ºC. Los meses más
calurosos son julio y agosto con temperaturas medias
de 28.7 ºC y los más fríos son enero y febrero con
temperaturas alrededor de 26.5 ºC. La precipitación
media mensual es de 1360 mm y la anual es de 1187
mm. El régimen de lluvias comienza a mediados de
junio y termina en septiembre.
El área de la laguna de Tres Palos (LTP) presentó
en el periodo comprendido entre1971 y 2000, una
temperatura máxima anual de 31.2 ºC y una míni-
ma de 22.6 ºC y la precipitación media anual fue
CAPTURA Y EMISIÓN DE CH
4
Y CO
2
EN DOS LAGUNAS COSTERAS TROPICALES
147
de 1138 mm. Y el área de la laguna de Chautengo
(LCH) tuvo una temperatura máxima anual de 32.2 ºC,
una mínima de 19.8 ºC, y una precipitación prome-
dio de 1414 mm (SMN 2011).
Laguna de Tres Palos
La laguna se localiza en la región de la Costa
Chica de Guerrero, a 25 km al Este del puerto de
Acapulco, entre 99º39’ y 99º47’ de longitud Oeste y
16º47’ y 16º49’de latitud Norte (
Fig. 1A
). Tiene una
superfcie aproximada de 5500 ha, sus dimensiones
son 16 km de longitud y 6 km de ancho (Gil 1991,
Contreras 1993). En época de lluvias los vientos pre-
dominantes son del SE y durante los meses de secas
son del NE. La evaporación media anual es de 1900
a 2000 mm (Estación Meteorológica del Aeropuerto
de Acapulco No. 12-001). Es un cuerpo de agua que
se ha ido aislando del contacto con el mar. Se conecta
estacionalmente con éste a través de un canal, por lo
cual su salinidad es muy baja durante todo el año.
La laguna de Tres Palos es considerada como una
laguna somera y de fondo plano, con una profundi-
dad promedio de 3.43 m (Alcocer y Escobar 1993),
de acuerdo con De La Lanza
et al.
(2008) es hipe-
reutrófca y predominantemente oligohalina por su
aislamiento del mar y por el aporte del río la Sabana,
su salinidad está en el rango de 2.2 a 3.7 ups. El tipo
de sedimento es limo y limo arenoso. La vegetación
circundante es principalmente mangle, géneros:
Lan-
guncularia
y
Avicennia
; palmera de coco, carrizos
(
Arundo sp
) y tule (
Typha sp
).
La principal actividad de la población que vive en
las orillas de la LTP es el turismo y la pesca.
Laguna de Chautengo
Situada en la región de la Costa Chica de Guerrero
a 100 km al sureste del puerto de Acapulco, se loca-
liza entre 99º3’ y 99º8’ de longitud Oeste y 16º36’ y
16º38’ de latitud Norte (
Fig. 1B
). Se comunica con
el Océano Pacífco mediante una boca con aperturas
cíclicas anuales con una duración promedio de 8
meses (julio-febrero) (Contreras 1993). Tiene aproxi-
madamente una longitud de 10 km, un ancho de 5 km
y una extensión de 3400 ha, y una profundidad media
de 1.5 m. En esta laguna desembocan los ríos Nexpa
y Copala, el tipo de sedimento es arena-limo-arcilla,
limo-arcilla-limo. Está rodeada en su mayoría por
comunidades de mangle de las especies
Laguncularia
racemosa, Rhizophora mangle, Avicennia germinans
y
Conocarpus erectus
.
17º N
Acapulco
Edo. de Guerrero
Río Papagayo
Océano Pacífico
Laguna de Tres Palos
Laguna de Chautengo
TP 1
TP 2
TP 5
TP 4
AB
TP 3
4 CH
1 CH
5 CH
3 CH
2 CH
16º 50´
16º 50´
16º 48´
16º 38´
16º 37´
16º 36´
16º 46´
16º 44´
16º 42´
99º 46´
99º 44´
99º 42´
99º 40´
99º 38´
99º 08´
99º 06´
99º 04´
16º 40´
16º 30´
100º W
99º 50´
99º 40´
99º 30
´9
9º 20
´9
9º 10´
99º
Fig 1
. Área de estudio y ubicación de las estaciones de muestreo: Laguna de Tres Palos (A) y Laguna de Chautengo (B)
M. Mendoza Mojica
et al.
148
De acuerdo con Rendón-Dircio
et al
. (2012), la
transparencia media de la laguna es de 0.48 m que
abarca el 57% de la columna de agua, la temperatura
media anual es 29.8 ºC, tiene una salinidad depen-
diente de su relación con el mar, que va desde 0.7
hasta 38 ups , con un promedio de 20.6 ups, el pH es
7.4 en promedio, pero con barra abierta alcanza 8.1;
la velocidad promedio de la corriente es 2 m/min y
los vientos dominantes del SW tienen una velocidad
promedio de 2.9 m/s. (Observatorio Meteorológico
805 de la CNA de Acapulco 1997-1998).
Muestreo de campo
Se realizaron tres campañas de muestreo en la
estación seca del año, durante los meses de abril
de 2007, febrero y mayo de 2008 en Chautengo y
abril de 2007 y 2008 en Tres Palos. Se establecieron
cinco sitios de muestreo en cada laguna tomando en
cuenta las desembocaduras de los ríos, la barra de las
lagunas, los asentamientos humanos circundantes y
las zonas de manglar.
En Tres Palos la estación 1TP se localiza en la
desembocadura del río la Sabana, la 2TP frente al aero-
puerto internacional de Acapulco, 3TP en el canal, 4TP
aledaña a la comunidad El Quemado y 5TP cercana a
la localidad de San Pedro de las Playas (
Fig. 1A
).En
Chautengo la estación 1CH se encuentra cercana a la
localidad Pico del Monte, 2CH en la desembocadura
del río Copala, 3CH aledaña a la comunidad Las Peñas,
4CH en la desembocadura del río Nexpa y la estación
5CH cerca de la localidad de Chautengo (
Fig.1B
).
En los cinco sitios seleccionados en cada laguna
se realizaron muestreos para obtener la concentración
de CH
4
y CO
2
en el aire sobre la superfcie, y en la
columna de agua, superfcial y de Fondo (a un metro
de profundidad). También se tomaron muestras para
determinación de carbono inorgánico (CI), orgánico
(CO) y total (CT), en agua de superfcie y de Fondo,
en ambas lagunas.
Las muestras de aire en la superfcie de las lagu
-
nas fueron tomadas siguiendo un método similar al
propuesto por Lekphet
et al.
(2005) para registrar
±ujos de CO
2
y CH
4
. Se utilizó una cámara cerrada
de PVC montada sobre una base cilíndrica ±otante de
poliuretano, con 9.75 cm de radio y 15 cm de altura.
Con una jeringa y aguja de calibre 22 se tomaron
20 mL de muestra que fueron inyectados en viales
(al vacío) de vidrio sellados. Se tomó una muestra al
tiempo cero (muestra inicial) y una segunda a los 20
minutos (muestra fnal). Se determinó la concentra
-
ción de los gases por cromatografía. El intercambio
de CO
2
y CH
4
entre agua y atmósfera se estimó de
acuerdo con la siguiente ecuación:
Flujo =
(
Cf – Ci
)
× Volumen
Tiempo × Área
(1)
Donde
Cf
es la concentración fnal y
Ci
la inicial,
el volumen y el área corresponden a la cámara. Se
consideró que hay captura de gases cuando la dife-
rencia de concentraciones fue negativa y emisión
cuando fue positiva.
Las muestras de agua de superfcie y Fondo se
tomaron con una botella Van-Dorn y se colocaron
en frascos de vidrio de 20 mL con
head-space
; para
la determinación de carbono total (CT), inorgánico
(CI) y orgánico (CO) las muestras fueron puestas en
frascos de plástico de 250 mL.
Análisis de laboratorio
La concentración de gas en las diferentes muestras
de agua y aire se obtuvo usando un cromatógrafo
marca Agilent serie 6890 acoplado a un metanizador,
con detector FID, (
fame ionization detector
), una co-
lumna empacada Porapak Q de 0.32 mm de diámetro
interno de 6 pies de largo y con malla de 80/100 ×
1/8 pulgadas. Las temperaturas de trabajo fueron: en
el metanizador de 375 ºC, en el FID 300 ºC, la del
inyector 100 ºC y la del horno 35 ºC. Se utilizó nitró-
geno (N
2
) como gas acarreador, siendo el ±ujo de aire
comprimido de 400 mL/min y el del gas catalizador
del FID (H
2
) de 30 mL/min.
Se elaboraron dos curvas de calibración usando
el método de mínimos cuadrados (Miller y Miller
2002) con dos estándares certifcados de 50 ppmv y
de 400 ppmv para establecer un control de calidad
para las mediciones de CH
4
y CO
2
, lo que permitió
validar el método de análisis. La curva de CH
4
se
realizó con 9 puntos, obteniéndose un coefciente de
correlación de r
2
= 0.999, una pendiente de 8.02 y la
ordenada al origen de –5.06. El límite de detección
se estableció en 0.15 ppm y el de cuantifcación en
6.76 ppm. La curva de calibración CO
2
se realizó
con 6 puntos, dando un coefciente de correlación
r
2
= 0.999, una pendiente de 7.48, una ordenada al
origen de 45.54. El límite de detección fue de 0.40
ppm y el de cuantifcación 11.81 ppm.
La determinación de gas en superfcie se hizo de
la siguiente manera: después de la validación de los
datos se seleccionaron las muestras que cumplían con
el estándar establecido, por lo que se consideraron 30
muestras para CH
4
en cada una de las dos lagunas,
20 para el análisis de CO
2
en Chautengo y 15 para
la laguna de Tres Palos.
Tanto el CT como el CI en muestras de agua,
fueron determinados con un analizador coulom-
CAPTURA Y EMISIÓN DE CH
4
Y CO
2
EN DOS LAGUNAS COSTERAS TROPICALES
149
bimétrico CM5014 (UIC, Inc.), acoplado a un
módulo de acidifcación CM5130 y a un horno de
combustión (CM5300)
.
El carbono orgánico se
calculó por diferencia entre el CT y el CI (Johnson
et al.
1999).
Los parámetros meteorológicos (temperatura del
aire, velocidad y dirección del viento) se obtuvieron
con una estación meteorológica portátil marca Davis
modelo Weather Wizard III. También se hicieron
mediciones
in situ
de pH, temperatura del agua y
salinidad.
La caracterización de las lagunas de Chautengo y
Tres Palos en relación con la dinámica de los Fujos
de CH
4
y CO
2
y especies de carbono se realizó de
la siguiente forma: en cada estación de muestreo se
calcularon los promedios del Fujo de CO
2
y CH
4
;
carbono orgánico y total y la concentración en los
cuerpos de agua de CO
2
y CH
4
. Posteriormente,
se obtuvo el promedio de cada variable en ambas
lagunas.
A fin de establecer las diferencias existentes
entre las lagunas con respecto a la variación de la
concentración de CH
4
, CO
2
y carbono en agua de
superfcie y ±ondo así como a los datos de captura y
emisión de CH
4
y CO
2
, se aplicó una prueba de
t
de
Student para muestras independientes a un nivel de
confanza de 95%.
RESULTADOS
Concentración de CH
4
y CO
2
en el ambiente
La concentración de CH
4
en el aire de superfcie
en las distintas épocas de muestreo Fuctuó entre 3 y
13 ppm en la laguna de Chautengo y entre 7 y 13 ppm
en la laguna de Tres Palos. Fue durante la campaña
de mayo que se encontraron las concentraciones
más altas, mientras que en abril en ambas lagunas
se observaron los valores más bajos.
En Chautengo, la concentración promedio de
CO
2
en el aire de superfcie ±ue 478 ppm en ±ebrero
y 508 ppm en mayo, en tanto que Tres Palos presentó
una concentración promedio de 478 ppm en el mes
de abril.
Concentración de CH
4
y CO
2
en agua de super-
fcie y Fondo
Chautengo presentó una variación de CH
4
en agua
de superfcie de 13 a 21 ppm y de 14 a 20 ppm en
agua de fondo. En Tres Palos la concentración de CH
4
fue mayor que en Chautengo, los valores oscilaron
entre 39 a 56 ppm en agua de superfcie y 36 y 62
ppm en agua de fondo.
Las variables ambientales tomadas de la colum-
na de agua en el área de estudio se presentan en el
cuadro I.
La concentración promedio de CO
2
fue similar
en ambas lagunas. En Chautengo la concentración
en agua de superfcie ±ue de 264 ppm y 298 ppm en
agua de fondo, en tanto que en Tres Palos los valores
promedio de superfcie ±ueron de 232 ppm y 272 ppm
en agua de fondo.
Concentración de CI, CO y CT
La laguna de Chautengo presentó las concentra-
ciones mayores de CI, CO y CT en agua de fondo.
Los valores promedio más altos fueron los de CT en
tanto que el CO mostró los más bajos. En Tres Palos,
las concentraciones más altas fueron las de CT y
CO en ambos estratos siendo estas superiores a las
encontradas en Chautengo. El CI mostró los valores
más bajos 22.2 y 25.3 mg/L en superfcie y ±ondo
respectivamente. De manera general las concentra-
ciones mayores de las distintas especies de carbono
se observaron en el agua de fondo (
Fig. 2
)
Captura y emisión de CH
4
y CO
2
Se estimaron los Fujos de CH
4
y CO
2
para defnir
el comportamiento de cada una de las lagunas como
fuente o sumidero de estos gases, utilizando la Ec. 1
Los valores de temperatura y pH fueron muy
similares en ambas lagunas, mientras que la sa-
linidad fue notablemente mayor en Chautengo
(
Cuadro II
).
En Chautengo la captura de CH
4
Fuctuó entre 1
y 21 mg/m
2
/día
y la emisión entre 1 y 97 mg/m
2
/
día. La captura de CO
2
presentó variaciones, de
124 a 2306 mg/m
2
/día
y la emisión de 95 a 5585
mg/m
2
/día.
CUADRO I
. PROMEDIO Y DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LAS VARIABLES AMBIENTALES EN AGUA DE
SUPERFICIE Y AGUA DE FONDO EN LAS LAGUNAS DE CHAUTENGO Y TRES PALOS
Localidad
Agua de superfcie
Agua de fondo
Salinidad
pH
Temperatura
Salinidad
pH
Temperatura
Chautengo
33.1% ± 3.4%
8.2 ± 0.2
29.7 ± 1.7
33.3% ± 3.4%
8.2 ± 0.2
29.6 ± 1.6
Tres Palos
0.6% ± 1.7%
8.8 ± 0.6
30.5 ± 1.1
0.8% ± 2.2%
8.7 ± 0.6
30.4 ± 1.1
M. Mendoza Mojica
et al.
150
En Tres Palos los valores de captura de CH
4
os-
cilaron de 2 a 946 mg/m
2
/día y los de emisión entre
10 y 4342 mg/m
2
/día. En esta laguna, los valores
promedio de captura de CO
2
fueron mucho mayores
a los de emisión (
Cuadro II
).
Los resultados de la prueba
t
aplicada a los distin-
tos componentes de CO
2
, CH
4
y especies de carbono
en cada laguna señalan la existencia de diferencias
signifcativas entre algunos variables como se reFeja
en el
cuadro III.
Estos resultados indican que ambas
lagunas tienen una dinámica diferente con respecto
a la variabilidad de los distintos factores analizados.
DISCUSIÓN
Una de las principales características de las la-
gunas costeras del Pacífco mexicano es que cierran
temporal o permanentemente su comunicación con
el mar por lo que estos cuerpos de agua se mantienen
aislados durante algunas épocas del año (Contreras
1993), situación que favorece cambios biogeoquími-
cos, así como un incremento en la concentración de
nutrientes y contaminantes.
De acuerdo con Contreras (1993) y De La Lanza
et
al.
(2008), la laguna de Tres Palos permanece cerrada
la mayor parte del año por lo que existe poco movi-
miento de marea generando un intercambio mínimo
de materia a través de la columna de agua. Esta con-
dición se reFejó en la di±erencia de concentraciones
de CH
4
registradas en este estudio entre el agua de
superfcie y la de ±ondo, siendo mayores en este úl
-
timo estrato como consecuencia de la acumulación
de materia orgánica debido a la estática del sistema.
En Chautengo, los valores de CH
4
en ambos
estratos fueron muy similares, lo que indica que en
esta laguna el proceso de mezcla es mayor, lo cual se
debe a que este cuerpo de agua presenta una mayor
conexión con el mar (Contreras 1993, Rendón-Dircio
et al.
2012), a la poca profundidad registrada (1.5
m) y a la acción del viento, que tuvo una velocidad
promedio de 1.2 m/s.
La dinámica descrita anteriormente en cada lagu-
na reFeja que el proceso de mezcla y las condiciones
de aislamiento juegan un papel fundamental en la
distribución y concentración de CH
4
, hecho que
se confrma con los resultados de la prueba de
t
al
mostrar di±erencias signifcativas de este componente
entre ambas lagunas.
En Chautengo, el contenido más alto de carbono
orgánico (CO)
en columna de agua se observó en el
sitio 3CH aledaño a la comunidad Las Peñas donde
se practica el cultivo de peces. Se ha observado que
en zonas costeras donde existen sistemas de cultivo
se presenta un alto contenido de materia orgánica
debido, entre otros factores, a las heces y restos de
alimento, lo que lleva a un aumento considerable
de contenido de carbono, nitrógeno y fósforo (Bus-
chmann 2001).
En Tres Palos el mayor contenido de CO
para agua
de superfcie y ±ondo se encontró en las estaciones
3TP y 4TP (
Fig. 1A
) ambas con poco movimiento
de corriente. De La Lanza-Espino
et al.
(2008),
señalan que estas áreas reciben de manera directa
la descarga de aguas residuales procedentes de las
localidades aledañas, hecho que puede generar una
gran acumulación de materia orgánica y por lo tanto,
concentraciones elevadas de CO e incluso anoxia.
Por otra parte, los valores más altos de CI en agua de
superfcie se presentaron en la desembocadura del río
60
50
Inorgánico
Orgánico
Total
40
30
20
10
0
Superficie
Laguna Tres Palos
Carbono (mg/L)
Laguna Chautengo
Fondo
Superficie
Fondo
Fig 2.
Concentración promedio de CI, CO y CT y error
estándar en agua de superfcie y ±ondo en las lagu
-
nas de Tres Palos y Chautengo
CUADRO II
. VALORES PROMEDIO DE LA CAPTURA Y EMISIÓN DE CH
4
Y CO
2
Y VARIABLES
AMBIENTALES EN LAS LAGUNAS DE CHAUTENGO Y TRES PALOS
Localidad
CH
4
mg/m
2
/dia
CO
2
mg/m
2
/dia
Parámetros ambientales
Captura
Emisión
Captura
Emisión
Salinidad
pH
Temperatura ºC
Chautengo
8.7
15.4
1001.7
2241.5
33.2%
8.2
29.7
Tres Palos
127.7
1483.2
1474.9
94.9
0.7%
8.8
30.5
CAPTURA Y EMISIÓN DE CH
4
Y CO
2
EN DOS LAGUNAS COSTERAS TROPICALES
151
La Sabana (1TP). Las concentraciones observadas de
CO y carbono inorgánico (CI) en esta laguna fueron
superiores a las registradas en Chautengo, refejando
diferencia de condiciones ambientales entre ambos
cuerpos de agua.
Debido al acelerado crecimiento urbano, el cam-
bio de uso del suelo y la deforestación generados en
las costas tropicales de México es posible que exista
una alteración de las emisiones y capturas de CO
2
y CH
4
diferenciada de acuerdo a la magnitud de los
cambios experimentados en cada área.
Este hecho se refejó en las altas concentraciones
de CH
4
y CO
2
en la atmósfera y que pueden estar
directamente relacionadas con los diferentes proce-
sos generados en las márgenes continentales, como
la fuerte entrada de nutrientes y de carbono de tierra
a través de los ríos. Asimismo, la producción, la
degradación y la exportación de materia orgánica en
las zonas costeras traen como consecuencia un mayor
fujo de estos gases eFecto invernadero a la atmósFera
(Duarte y Prairie 2005, Borges
et al
. 2006).
Los resultados indican que la emisión y captura
de CH
4
y CO
2
es generada por una serie de factores
especí±cos en cada laguna como son las condiciones
ambientales, sitios de mayor movimiento y remoción
continua de materia orgánica, aportes de aguas con-
tinentales e infuencia de actividad antrópica.
En Chautengo se presenta un equilibrio en la
tasa de captura y emisión de metano, sin embargo
la emisión de bióxido de carbono fue mayor que su
captura. Este comportamiento puede deberse a las
condiciones ambientales observadas en la laguna,
esto es, temperatura y salinidad altas (
Cuadro II
)
situación que coincide con lo descrito por Raven
y Falkowski (1999), García-Luque
et al.
(2005) y
Álvarez-Borrego (2007) quienes mencionan que
en aguas cálidas y salinas la solubilidad del CO
2
es
menor, lo que genera una mayor emisión de este gas
a la atmósfera.
La laguna de Tres Palos mostró una emisión
muy elevada de CH
4
y alto contenido de carbono
orgánico en el agua, refejando una alta actividad
metanogénica en la zona de sedimentos, dado que
es un sistema que no está conectado con el mar. Esta
laguna recibe el aporte del río La Sabana que acarrea
una gran cantidad de componentes biodegradables.
De acuerdo con Brockman
et al
. (1990), Borges y
Frankignoulle (1999) y Cabeçadas
et al
. (2002) los
aportes fuviales acarrean grandes cantidades de
material orgánico tanto particulado como disuelto,
lo que favorece la remineralización provocando
condiciones anaeróbicas en el sistema, lo que con-
lleva a una sobresaturación de CH
4
que es emitido
a la atmósfera. Por otro lado, Watson
et al.
(1995)
mencionan que las descargas de los ríos también
transportan altas concentraciones de nutrientes que
favorecen la producción primaria generando una
subsaturación de CO
2
.
La captura de CO
2
en Tres Palos es mucho ma-
yor que la emisión, lo cual se puede relacionar con
la alta actividad fotosintética, la baja salinidad y la
alcalinidad de la laguna que permiten capturar gran-
des cantidades de CO
2
en el agua (Seinfeld y Pandis
1998, Raven y Falkowski 1999).
Las características físico-químicas de la columna
de agua, en particular el pH y la salinidad, así como la
hidrodinámica asociada a los vientos fueron variables
que mostraron relación con los fujos y concentración
super±cial de los gases.
La
fgura 3
muestra un modelo que proponemos
sobre la dinámica en la laguna de Tres Palos en
cuanto a captura de CO
2
y emisión de CH
4
. La des-
composición de materia orgánica en los sedimentos
es la principal fuente de metano y la alta actividad
fotosintética mantiene la captura de carbono.
En Chautengo se tienen tasas de emisión y cap-
tura comparables con los resultados obtenidos por
otros autores en distintas zonas geográ±cas y donde
CUADRO III
. RESULTADOS DE LA PRUEBA
t
DE STUDENT
Variables
Chautengo (Grupo 1) vs Tres Palos (Grupo 2)
Valor de
t
gl
Valor de P
(Sig. Bilateral)
CH
4
super±cie
–2.25
29.92
0.032
CH
4
fondo
–2.30
29.91
0.028
Carbono orgánico super±cie
5.82
20.47
0.000
Carbono orgánico fondo
4.97
22.77
0.000
Carbono total super±cie
4.19
13.42
0.001
Carbono total fondo
2.51
16.83
0.022
Emisión de CH
4
–4.64
18.01
0.000
Emisión de CO
2
–1.30
9.01
0.022
Prueba de
t
para muestras independientes a un nivel de con±anza de 95% (P<0.05)
M. Mendoza Mojica
et al.
152
utilizaron cámaras fotantes (Abril y Borges 2004,
Tremblay
et al.
2009, Vachon
et al.
2010). En esos
estudios los cuerpos de agua tienen comunicación
con el océano y por lo tanto capas sedimentarias
delgadas.
Chautengo, con una extensión de 3400 ha emite
0.084 Gg/año de CH
4
y 15 Gg/año de CO
2
. Esta
laguna tiene un intercambio equilibrado de gases
gracias a su interacción directa con el océano que
permite una exportación mayor de CO y CI. De
acuerdo con Rendón-Dircio
et al.
(2012), la laguna
de Chautengo presenta características de un cuerpo
de agua somero y tropical con condiciones adecua-
das para el desarrollo de la Fauna y fora acuática.
Esto a pesar de ser una laguna sometida a una fuerte
presión, debida principalmente a los efectos de
deterioro propiciado por asentamientos humanos,
el desarrollo industrial y agrícola, los fenómenos
meteorológicos, el mal manejo del ambiente, la
sobrepesca y el turismo.
Tres Palos tiene una super±cie de 5500 ha, emite
27 Gg/año de CH
4
y captura 28 Gg/año de CO
2
. Este
cuerpo de agua presenta un fuerte impacto debido a
la gran cantidad de asentamientos humanos aledaños
(INEGI 2010) los cuales vierten sus desechos a la
laguna, por lo que la tasa de emisión de metano es
muy grande. De La Lanza
et al.
(2008) señalan que
la laguna de Tres Palos ha tenido fuertes impactos
debido al incremento de las fuentes de contaminación
como descargas de aguas residuales, lo que la ha
llevado a tener niveles altos de demanda química de
oxígeno (96-476 mgO
2
/L) y de demanda bioquímica
de oxígeno (43.6-116 mgO
2
/L), lo que refeja la alta
contaminación del sistema.
CONCLUSIONES
El periodo de muestreo (secas) permitió conocer
el comportamiento de ambas lagunas en condiciones
de menor interferencia externa y comparar su diná-
mica a ±n de caracterizarlas como cuerpos de agua
emisores o capturadores de CO
2
y CH
4
.
Tres Palos es un sistema donde el balance entre
la producción de metano y la captura de CO
2,
es fa-
vorable a éste último, lo que signi±ca que tiene una
tendencia mayor a ser sumidero de carbono. En tanto,
en un ecosistema menos viciado, como Chautengo,
se observa que el intercambio es más equilibrado.
Estos resultados muestran que la dinámica de
estas dos lagunas costeras es diferente, tanto por sus
características físicas como por su entorno ambiental
y actividades humanas, por lo que se plantea que la
emisión y captura de CH
4
y CO
2
está íntimamente
ligada a su manejo.
El conocimiento del comportamiento de los
cuerpos de agua costeros puede contribuir a una pla-
ni±cación sustentable que propicie la disminución de
emisiones y el aumento de la captura de gases inver-
nadero. Así, es necesario realizar estudios en diferentes
épocas del año, implementando muestreos continuos
que abarquen ciclos diurnos, a ±n de conocer mejor
los procesos responsables de la variabilidad de los
fujos de carbono y su intercambio con la atmósFera.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a Ma. Isabel Saavedra por
el análisis de contenido de carbono en las muestras
de agua, a José Manuel Hernández por su asesoría
en el análisis por cromatografía de gases, a Faustino
Zavala por su apoyo técnico, a Rafael Navarro y José
de la Rosa por la preparación de las mezclas de los
gases estándar.
REFERENCIAS
Abril G. y Borges A. (2004). Carbon dioxide and methane
emissions from estuaries. En:
Greenhouse gas emis-
sions: fuxes and processes, hydroelectric reservoir
and natural environments
(A. Tremblay, A. Varfalvy,
C. Roehm y M. Garneau Eds.). Environmental Science
Series, Springer, Berlín, 730 pp.
Alcocer J. y Escobar E. (1993). Morphometric characteris-
tics of six Mexican coastal-lakes related to productiv-
ity. Rev. Biol. Trop. 41, 171-179.
Fig 3
. Modelo propuesto del proceso de captura y emisión
de CO
2
y CH
4
en la laguna de Tres Palos durante la
época de secas
Atmósfera
Captura
Agua
Sedimentos
Respiración
Materia
orgánica
Bacterias
anaeróbicas
Metanogénesis
Fotosíntesis
Remineralización
Fijación heterotrófica
Emisión
Emisión
CO
2
CH
4
CAPTURA Y EMISIÓN DE CH
4
Y CO
2
EN DOS LAGUNAS COSTERAS TROPICALES
153
Álvarez-Borrego S. (2007).Principios generales del ciclo
del carbono en el océano. En:
Carbono en ecosistemas
acuáticos de México
. (B. Hernández de la Torre y G.
Gaxiola-Castro, Eds.). Instituto Nacional de Ecología,
SEMARNAT, CICESE, México. pp. 11-28.
Borges A.V. y Frankignoulle M. (1999). Daily and seasonal
variations of the parcial pressure of CO
2
in surface
seawater along Belgian and southern Dutch coastal
areas. J. Mar. Syst. 19, 251-266.
Borges A.V., Delille B. y Frankignoulle M. (2005). Bud-
geting sinks and sources of CO
2
in the coastal ocean:
Diversity of ecosystems counts. Geophys. Res. Lett.
32, L14601, doi:10.1/2005GL023053.
Borges A.V., Schiettecatte L.S., Abril G., Delille B. y
Gazeau F. (2006). Carbon dioxide in European coastal
waters. Estuar. Coast. Shelf S. 70, 375-387.
Brockman U.H., Laane R.W.P.M. y Postma H. (1990).
Cycling of nutrient elements in the North Sea. Neth.
J. Sea Res. 26, 239-264.
Buschmann A.H. (2001).
El impacto ambiental de la acua-
cultura
. Terram Publicaciones, Santiago de Chile, 67 pp.
Cabeçadas G., Momteiro M.T., Brogueira M.J., Carvaco
M.H., Gonçalves C., Ferronha H., Nogueira M., Ri-
beiro A.P., Cabeçadas P., Guerra M., Gaudêncio M.J.
y Passos M. (2002).
Caracterização ambiental da
zona costeira adjacente oas estuarios do Tejo e Sado
.
Relatório, 57 pp.
Contreras E.F. y Zabalegui M.L.M. (1988).
Aprove-
chamiento del litoral mexicano
. Centro de Ecodesar-
rollo, Secretaría de Pesca, México, 128 pp.
Contreras E.F. (1993).
Ecosistemas costeros mexicanos
.
Comisión Nacional para el Conocimiento de la Bio-
diversidad y Universidad Autónoma-Metropolitana-
Iztapalapa. 1a ed. México 415 pp.
De La Lanza-Espino G., Alcocer D.J., Moreno R.J.L. y
Pulido H.S. (2008). Análisis químico-biológico para
determinar el estatus trófco de la laguna de Tres Palos,
Guerrero, México. Hidrobiológica 18, 21-30.
Duarte C.M. y Prairie Y.T. (2005). Prevalence of Heterot-
rophy and atmospheric CO2 emissions from aquatic
ecosystems. Ecosystems 8, 862-870.
Field C.B., Raupach M.R. y Victoria R. (2004). The
carbon-climate-human-system, 1-27 p. En:
The global
carbon cycle: Integrating humans, climate, and the
natural world
(C. Field y M.R. Raupach, Eds.). Island
Press, Washington, D.C. 527 pp.
García E. (2004)
Modifcaciones al Sistema de clasif
-
cación climática de Köppen
. Instituto de Geografía,
UNAM, México. 246 pp.
García-Luque E., Forja J. M. y Gómez-Parra A. (2005).
Cuantifcación de Fujos de CO
2
agua-atmósfera en
estuarios mediante simulación en laboratorio. Cienc.
Mar. 31, 125-133.
Gattuso J.P., Frankignoulle M. y Wollast R. (1998). Carbon
and carbonate metabolism in coastal aquatic ecosys-
tems. Annu Rev. Ecol. Syst. 49, 405-433.
Gil G.J.S. (1991). La diversidad ictiológica y distribución
de acuerdo a la salinidad en la Laguna de Tres Palos,
Gro. Tesis Prof. ESEM, UAG. 92 pp.
Hedges J.I., Keil R.G. y Benner R. (1997). What happens
to terrestrial organic matter in the ocean? Org. Geo-
chem. 27, 195-212.
INEGI (2010). Censo de Población y Vivienda 2010.
Instituto Nacional de Estadística y Geografía. http://
www.censo2010.org.mx.
Johnson K.M., Kotzinger A., Mintrop L., Duinker J.C.
y Wallace D.W.R. (1999). Coulometric total carbon
dioxide analysis for marine studies: measurement
and internal consistency of underway surface TCO
2
concentrations. Mar. Chem. 67, 123-44.
Lekphet S., Nitisoravut S. y Adsavakulchai S. (2005).
Estimating methane emissions from mangrove area in
Ranong Province, Thailand. Songklanakarink J. Sci.
Technol. 27, 153-163.
Miller N.J. y Miller J.C. (2002).
Estadística y quimiometría
para química analítica
. 1a ed. Pearson Educación.
Madrid, España. 296 pp.
Raven J.A. y Falkowski P.G. (1999). Oceanic sinks
for atmospheric CO
2
. Plant Cell Environment 22,
741-755.
Rendón-Dircio J.A., Ponce-Palafox J.T., Rojas-Her-
rera A., Arredondo-Figueroa J.L., De La Lanza
G. y Flores-Verdugo F. (2012). Morfometría, hi-
drodinámica y físico-química del agua de la laguna
de Chautengo, Guerrero, México. Rev. Bio Ciencias
4, 25-37.
Seinfeld J.H. y Pandis S.N. (1998).
Atmospheric chemistry
and physics, from air pollution to climate change.
A
Wiley&Sons, EUA, 1326 pp.
SMN (2011). Servicio Meteorológico Nacional. http://
smn.cna.gob.mxSt.
Louis V.L., Kelley C.A., Duchemin E., Rudd J.W.M. y
Rosenberg D.M. (2000). Reservoir surfaces as sources
of greenhouse gases to the atmosphere- A global esti-
mate. BioScience 50, 766-775.
Tranvik L.J., Downing J.A., Cotner J.B., Loiselle S.A.,
Striegl R.G., Ballatore T.J., Dillon P., Finlay K.,
Fortino K., Knoll L.B., Kortelainen P.L., Kuster T.,
Larsen S., Laurion I., Leech D.M., McCallister S.L.,
McKnight D.M., Melack J.M., Overholt E., Porter
J.A., Prairie Y., Renwick W.H., Roland F., Sher-
man B.S., Schindler D.W., Sobek S., Tremblay A.,
Vanni M.J., Verschoor A.M., von Wachenfeldt E., y
Weyhenmeyer G.A. (2009). Lakes and reservoirs as
regulators of carbon cycling and climate: Limnol.
Oceanogr. 54, 2298-2314.
M. Mendoza Mojica
et al.
154
Tremblay A., Demers C., Bastien J. y Demarty M.
(2009). Eastman-1 Net GHG Emissions Project – The
use of automated systems to measure greenhouse gas
emissions from reservoirs. Proceedings of Water-
power XVI, July 27- 30, Spokane, Washington, EUA.
Vachon D., Prairie Y.T. y Cole J.J. (2010). The relation-
ship between near-surface turbulence and gas transfer
velocity in freshwater systems and its implications
for Foating chamber measurements of gas exchange,
Limnol. Oceanogr. 55, 1723-1732.
Watson A.J. (1995). Are upwelling zones sources or sinks
of CO
2
? En:
Upwelling in the oceans: Modern pro-
cesses and ancient records
(C.P. Summerhayes, K.C.
Emeis, M.V. Angel, R.L. Smith y B. Zeitzschel, Eds.)
.
Wiley pp. 321-336.
Young M., Eagle M.G., Herrera J.S. y Paytan A. (2005).
Export of dissolved and particulate carbon and ni-
trogen from a mangrove-dominated lagoon, Yucatan
Peninsula, Mexico. International J. Ecol. and Environ.
Sciences 31, 189-202.
logo_pie_uaemex.mx