El deterioro en la calidad de las aguas superficiales de fácil acceso para la población, que la utiliza para servicios básicos y actividades de esparcimiento, se ha convertido en motivo de preocupación a nivel mundial (Figueroa et al. 2007, Azpilcueta et al. 2017), debido a que los cuerpos de agua continentales muestran importantes alteraciones en su ciclo hidrológico (Tóth 2000, Wolanski et al. 2004). Del mismo modo, la utilización de sus hábitats ha producido una importante pérdida de su valor ecosistémico (de Groot et al. 2007). Esta situación ha generado que cuerpos de agua dulce, como ríos y esteros, que son fundamentales para la supervivencia de su población aledaña, se convierten en fuentes de riesgos para la salud (Smith et al. 1999, OMS 2005). Este deterioro se debe a factores como crecimiento de la población, expansión de la actividad industrial y agrícola, cambios ambientales asociados al cambio climático y principalmente, a la falta de información científica básica que permita implementar normas secundarias de calidad y establecer medidas de manejo adecuadas para su recuperación y sostenibilidad.

El presente estudio se desarrolló en el estero El Sauce (Fig. 1), un cuerpo de agua dulce superficial ubicado en la región de Valparaíso (Chile Central). Este estero se ubica en la zona sur de la localidad de Placilla, y se origina en la zona de confluencia entre el estero Las Cenizas (que tiene como principal tributario a la laguna El Peral) y el estero La Luz (que recibe aguas de Laguna La Luz y Lago Peñuelas). Esta cuenca forma parte de la zona de transición del corredor biológico de la Reserva de la Biósfera de La Campana-Peñuelas (Moreira y Salazar 2014).

Fig. 1

Hasta 2005, el principal uso de esta cuenca fue proveer a la comunidad de Placilla y Laguna Verde de agua para consumo humano y el desarrollo de una agricultura básica de subsistencia (Aranda 2013, Zúñiga 2015). Sin embargo, la calidad del agua de este importante recurso ha experimentado un paulatino deterioro (Millanir 2003, Silob 2012), aunque sigue utilizándose para el riego en el sector rural y con uso recreativo (zona de balneario) en su desembocadura (DGA 2005, Tobar y Torres 2014). Referencias de los habitantes del poblado indican que este estero constaba de una zona ribereña que podría ser clasificada como de clase humedal o laguna costera permanente (Figueroa et al. 2009), la cual servía de estación de parada de aves migratorias, hábitat de poblaciones de peces tales como pejerrey y gambusia, entre otros, y pequeños mamíferos como coipos, los cuales en la actualidad han desaparecido (Zunino et al. 2009).

Así, presente estudio tuvo como objetivo evaluar la calidad del agua en el estero El Sauce en toda su extensión y aportar información básica para un mejor manejo de este recurso. Para ello se determinaron las fuentes contaminantes en su curso, y se seleccionaron y evaluaron parámetros físicos, químicos y microbiológicos. Los resultados fueron comparados con los criterios de calidad establecidos en la legislación chilena (Norma Chilena Oficial 1333/Of 78 modificada 1987), correspondiente a la “Norma de Calidad de Agua para diferentes usos, como es el de riego, conservación de vida acuática y recreación”; además, con la categorización propuesta en la Guía CONAMA para el establecimiento de “Normas Secundarias de calidad ambiental para aguas continentales superficiales” (CONAMA 2004), mediante 17 parámetros físicos y químicos entre los que destacan la demanda bioquímica de oxígeno (DBO₅) como medida de la materia orgánica, y cloruros y nutrientes para identificar posibles fuentes de contaminación doméstica o industrial, entre otros. Esta normativa establece los siguientes tipos de calidad de agua: excepcional (Clase 0), muy buena (Clase 1), buena (Clase 2), regular (Clase 3) y mala (Clase 4). Según esta clasificación, las aguas aptas para su captación y potabilización corresponden a las clases 0 a 3 (excepcional regular), mientras que las aguas que excedan los límites establecidos para la Clase 3 corresponden a la clasificación de mala calidad, es decir, no adecuadas para la conservación de las comunidades acuáticas y su utilización requiere de tratamiento. Además, se compararon los resultados obtenidos para la cuenca con normas internacionales.

La región de Valparaíso (Chile Central) presenta un importante deterioro de la calidad de sus aguas en las zonas rurales y costeras, debido principalmente al desarrollo acelerado de la industria, que genera grandes cantidades de residuos contaminantes. Además, el incremento de la población y su concentración en las ciudades superan la capacidad de la infraestructura de tratamiento de aguas residuales domésticas, las cuales están siendo evacuadas en los cursos del agua, sobrepasando la capacidad de asimilación del ambiente (UNESCO 2017). Esto, sumado a la escasa información disponible sobre las características físicas y químicas de los cuerpos de agua dulce y su calidad ecológica (Pavez et al. 2018), ha generado la necesidad de asegurar la calidad de los recursos hídricos como posibles fuentes de abastecimiento a la población, lo que ha evidenciado las malas condiciones de sus aguas. Un ejemplo de ello es la localidad rural de Laguna Verde, la cual posee una agricultura reciente y de baja escala; presenta, además, un crecimiento exponencial en los últimos cinco años en el sector inmobiliario y turístico (Zúñiga 2015), lo que ha generado la necesidad de utilizar las aguas superficiales, generando una problemática ambiental y de salud de su población, debido a su mal estado.

Los resultados obtenidos de los afluentes (Cuadro III) muestran que, de acuerdo con la normativa ambiental, sus aguas corresponden a la categoría de regular calidad (Clase 3) en su origen, correspondiente a la laguna El Peral (F1). Su cauce permanente y superficial abastece al estero Las Cenizas, el cual es somero, con agua dulce acuícola de tipo blanda, abastecido principalmente por agua de lluvia con una conductividad promedio de 114 µS/cm; presenta alto contenido de OD, alta transparencia y baja concentración de materia orgánica, cloruros y nitrógeno. Sin embargo, sus valores sobrepasan los límites máximos permisibles (LMP) en los parámetros de coliformes totales (> 3000 NMP/100 mL) y fecales (> 2400 NMP/100 mL), temperatura y pH (enero de 2015).

CUADRO III

Parámetros	Límite máximo permitido	Estaciones
		2013					2015
		E7	E8	E9	E10	E11	E7	E8	E9	E10	E11
Profundidad ± 0.01 (m)		0.12	0.45	1.15	0.61	1.08	0.10	0.08	0.24	0.25	0.45
Transparencia ± 0.01 (m)	1.2	0.12	0.45	0.19	0.61	0.11	0.10	0.08	0.24	0.2	0.12
Temperatura ambiental ± 0.01 (°C)		16.9	18.3	18.1	19.2	21.4	14.7	22.3	24.8	20.3	18.9
Temperatura agua ± 0.01 (°C)	< 30	16.0	19.0	20.6	18.5	21.3	22.3	21.3	21.3	22.1	24.8
pH ± 0.01	6.5 -9.0	8.2	7.5	10.2	7.6	10.4	6.7	7.3	7.3	7.4	10.2
Alcalinidad ± 0.03 (mg/L CaCO3)	> 20	550	500	350	550	350	240	240	180	180	180
Color ± 1.0 (Pt-Co)	< 100	550	432	332	415	350	1572	78	68	75	225
Conductividad ± 0.01 (pS/cm)	< 750	1212	978	1361	1081	1331	1070	1017	1022	1520	7071
Cloruros ± 0.01(mg/L)	200	355	213	709	142	709	269	199	156	326	2822
Dureza total ± 0.01 (mg/L CaCO3)	100	160	340	360	240	200	196	196	200	288	704
Sólidos sedimentables ± 0.01 (mL/L)	1.0	< 1.0	< 1.0	< 1.0	< 1.0	< 1.0	< 0.1	< 0.1	< 0.1	0.4	1.0

Aguas abajo, en el tramo correspondiente al estero Las Cenizas (F2-F3), en ambos monitoreos se observó que el cauce presenta aguas de mala calidad (Clase 4) debido al aporte de fuentes domésticas no puntuales a lo largo de su curso (caudal 61.5 m³/h), con alto contenido de materia orgánica (50 veces sobre el LMP), alta concentración de coliformes totales (ocho veces sobre la LMP) y fosfatos. Esta situación empeoró en la estación F3 después de atravesar la PTAS con un aumento importante de su caudal (257.5 m³/h). El contenido de materia orgánica superó los 1400 mg/L, correspondientes a 70 los LMP, además de un aumento en la concentración de fosfato (> 6.0 mg/L) y coloración (diciembre de 2013) por sobre la norma de emisión.

Los altos valores de DBO₅, que superaron los 1000 mg/L en diciembre 2013 y 99.9 mg/L en enero de 2015, son característicos de fuentes industriales (LMP = 20 mg/L). La degradación de altos contenidos de materia orgánica es compleja, ya que desencadena el agotamiento de la concentración de OD y mecanismos como la desnitrificación y sulfato-reducción, pudiendo generarse compuestos tóxicos como amonio y sulfuros de hidrógeno (Schindler 2006, Hargrave et al. 2008).

De acuerdo con la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS 2013) los altos valores de DBO₅ en F2 se debieron en dicha época al vertido ilegal de la planta de Pescadores Group, que fue multada después de su fiscalización. Sin embargo, estos valores (en la estación F3), deberían haber disminuido y no aumentado a 1400 mg/L por efecto de la dilución que alcanza a más del 76 % del caudal, evidenciándose que la contaminación puntual de la PTAS de Placilla se sigue produciendo, incumpliendo la norma de emisión del Decreto Supremo (DS) 90 (MSGP-SEGPRES 2000). Por otra parte, los altos valores de fosfatos (seis veces superiores a los LMP) pueden generar alteraciones en los procesos de las redes tróficas (Chapman y Kimtsach 1996, APHA 2005).

Al evaluar los resultados de las estaciones en Lago Peñuelas (F4) y Laguna la Luz (F5), ambos ecosistemas se encontrarían en la categorización de aguas de mala calidad. Cabe destacar que sólo en los días de lluvia se transforman en fuentes puntuales del estero en estudio. La evaluación mostró que son humedales de aguas tipo dulce, blanda a moderadamente dura, con baja concentración de cloruros, nitrógeno y materia orgánica, y conductividad < 255 µS/cm. Su profundidad fue superior a 0.8 m en la orilla y estación de muestreo y una cota máxima de 10 m en la zona centro (Navarro 2013) para F4 y de 23 m para F5 (PLADECO 2006). La mala calidad se debería a que sus aguas presentaron altos valores en color (sobre 349 Pt-Co, [3.5 y 3.7 veces sobre la norma]), con una pérdida de la transparencia superior al 60 %, alta concentración de fosfatos, altos valores de coliformes totales, baja concentración de OD en superficie y altos valores de SS, categorizando a ambos humedales en estado eutrófico.

La estación F6 recibe aguas que recorren gran parte de la zona poblada, incluyendo la escuela rural de la localidad, para desembocar en el estero El Sauce. Los resultados muestran que no son aguas naturales, sino subsalinas (rango > 1500 y < 5000 µS/cm) (Montes y Martino 1987), con alta conductividad (> 4010 µS/cm), alta concentración de cloruros (> 2056 mg/L Cl^-), 10.3 veces por sobre los LMP de la Norma Chilena Oficial 1333 (MOP 1978) y 5.1 veces sobre los LMP del DS 90 (MSGP-SEGPRES 2000). Este valor concuerda con residuos industriales líquidos (RIL) de percolados de tipo industrial (León et al. 2015). Además, se registraron altos valores de materia orgánica (> 104 mg/L en 2013), nitratos (59.2 y 11.8 mg/L), nitritos (> 0.17 mg/L) y fosfatos (> 6.4 mg/L), datos concordantes con lo informado por Silob (2012), por lo cual su clasificación correspondería a aguas de mala calidad (Clase 4) en ambos años de estudio.

El relleno sanitario Los Molles se ubica en la zona alta de la cuenca estudiada. Este sector funcionó hasta 2013 como vertedero municipal. Actualmente tiene una capacidad instalada para recibir 1500 t de residuos domésticos por día (Cataldo 2015). Tobar y Torres (2014) e Inostroza y Ruiz (2015) indican que estos percolados no sólo contaminan al estero El Sauce, sino que además al acuífero de la zona del pueblo, de donde sus habitantes extraen el 90 % del agua, la cual utilizan con y sin tratamiento para consumo humano. En este estudio se evaluaron más de 30 pozos del sector, observándose que sus aguas subterráneas son subsalinas de muy mal olor, con alto contenido de nutrientes, cloruros y presencia de coliformes fecales. Encuestas realizadas a sus dueños indicaron que su principal uso es el riego, pero se observó que familias con adultos mayores, que llevan viviendo más de 30 años en la localidad, la consumen sin tratamiento, lo que implica un alto riesgo para su salud.

Al evaluar la calidad del agua del estero El Sauce (Cuadro IV), los resultados muestran que las aguas de este ecosistema presentaron en ambos monitoreos una mala calidad a lo largo de todo su cauce. Esto se debería a que el 76.1 % de sus aguas son de origen industrial, esto es, provenientes de fuentes difusas que ingresan en la localidad de Placilla, sumadas a las aguas de la planta de aguas servidas Esval (F3), ubicada aguas arriba del estero a una distancia de 3.65 km (Tobar y Torres 2014, Cataldo 2015) y a las aguas de percolados que drenan desde el relleno sanitario Los Molles en la zona norte de Laguna Verde (F6). En cuanto a su profundidad, el estero es somero en gran parte de su cauce, siendo la zona de la desembocadura la más profunda (Fig. 2); presenta baja transparencia, aguas de color grisáceo en su origen y verde oscuro en su desembocadura, con una media de 225 Pt-Co y valores de pH alcalinos en la mayoría de su cauce, llegando a pH 10.4 en su desembocadura. En tanto, la alcalinidad presentó valores de 456 ± 108 mg/L a 204 ± 33 mg/L en ambos monitoreos. Respecto a la conductividad y dureza, el estero presentó aguas de tipo dulce y muy dura, con valores de 978 a 1331 µS/cm en el monitoreo de 2013, mientras que en 2015 paso a ser subsalina y muy dura en E10 (1520 µS/cm), e hiposalina (7071 µS/cm) en su desembocadura en la zona costera (E11), con altos valores de cloruro (213-709 en 2013 y 156-2822 mg/L en 2015. Sin embargo, estos valores pueden estar asociados a los reiterados episodios de marejadas que afectaron a la región en el periodo analizado (UV 2016).

CUADRO IV

Parámetros	Límite máximo	2013			2015
		F2	F3	F6	F1	F2	F3	F4	F5	F6
Profundidad ± 0.01 (m)		0.30	0.30	< 0.1	0.70	0.18	0.15	0.85	0.80	<0.1
Transparencia ± 0.01 (m)	1.2	0.30	0.28	< 0.1	0.63	0.18	0.13	0.32	0.80	<0.1
Temperatura ambiental ± 0.01 (°C)		21.1	19.3	21.6	16.4	15.0	15.0	24.2	19.3	18.1
Temperatura agua ± 0.01 (°C)	< 30.0	20.3	16.8	17.0	21.9	16.6	21.4	22.0	21.0	16.9
pH ± 0.01	6.5 -9.0	8.0	7.2	8.0	9.0	7.2	6.7	9.3	8.4	7.5
Alcalinidad ± 0.03 (mg/L CaCO3)	> 20.0	220	800	550	340	300	280	140	140	280
Color ± 1.0 (Pt-Co)	< 100	139	448	50	59	126	1063	349	365	191
Conductividad ± 0.01 (pS/cm)	< 750	623	988	4010	114	579	1040	221	255	5190
Cloruros ± 0.01 (mg/L)	200	70.9	106.4	2056	106.4	113.5	156.0	177.0	142.0	1262.1
Dureza total ± 0.01 (mg/L CaCO3)	100	24	60	480	10	224	196	56	89	1672
Sólidos sedimentables ± 0.01 (mL/L)	1.0	0.1	0.5	0.1	1.0	0.1	0.33	1.0	0.1	0.1
Coliformes totales ± 0.1 (NMP/100 mL)	2000	>16000	>16000	920	3000	> 1600	< 1.8	5000	>1600	240
Coliformes fecales ± 0.1 (NMP/100 mL)	1000	<1.8	20	220	2400	20	< 1.8	70	140	130
Oxígeno disuelto ± 0.01 (mg/L)	> 5.0	5.1	4.4	12.0	7.9	5.7	2.9	4.7	4.3	4.8
Demanda bioquímica de oxígeno 5 ± 0.01 ( mg/L)	< 20	1000	1400	104	10.0	5.44	99.9	5.1	4.3	5.0
Nitrato ± 0.01 (mg/L)	< 5.0	0.5	0.5	59.2	0.5	< 0.5	< 0.5	1.5	0.7	11.8
Nitrito ± 0.01 (mg/L)	< 0.05	0.01	0.01	0.17	0.02	0.01	0.16	0.02	0.01	0.38
Fosfato ± 0.1 (mg/L)	< 1.0	1.1	6.7	6.4	0.9	1.4	11.9	1.1	0.9	0.3

El contenido de coliformes en el estero El Sauce (Fig. 3a1) registró niveles de contaminación fecal significativos en su origen (16 000 NMP en 100 mL) (16 000 veces por sobre la norma). Esta situación está relacionada con la contaminación del estero Las Cenizas en F2 y F3 (Fig. 2c, d). En tanto, en su zona media y desembocadura (E8-E11) disminuyó significativamente a valores menores a 33 NMP/100 mL, debido a la acción bactericida del agua de mar (Manahan 2007, Soler et al. 2009). Respecto al contenido de materia orgánica, la figura 3b1 muestra que en diciembre de 2013 el estero presentó una media de 80.4 ± 41.1 mg/L de DBO₅ (p < 0.01) en todas las estaciones, siendo la estación E7 la que registró los mayores valores. Éstos disminuyeron notablemente en 2015 en todas las estaciones con excepción de E7 (Fig. 3b2), con una media de 3.2 ± 0.37 mg/L, bajo los máximos permitidos, mientras que para E7 supera 4.2 veces los LMP. Los resultados mostraron una relación directa con las bajas concentraciones de OD en ambos monitoreos.

Fig. 3

Los resultados del contenido de nutrientes de las aguas del estero (Fig. 3c1, d1) presentan altos valores sobre los LMP a lo largo de toda su extensión. Se observa que los compuestos nitrogenados disminuyen a medida que avanza el curso del agua de 12 a 2 mg/L para nitrato y 0.025 y 2.95 mg/L para nitrito en diciembre de 2013 y de 1.4 ± 0.5 mg/L y 0.11 a 0.38 mg/L en enero de 2015, no así los fosfatos, con concentraciones altas en la zona media desde 3.58 mg/L hasta 29.12 mg/L en E9 en diciembre de 2013. En tanto, en enero de 2015 se registraron las menores concentraciones a lo largo del estero hasta la desembocadura. Estos resultados refuerzan la pérdida de la calidad oligotrófica del estero en toda su extensión, que presenta condiciones eutróficas en su origen y no se logra depurar a medida que avanza en la cuenca debido al ingreso de las aguas de la PTAS, a los aportes difusos de aguas domésticas en la localidad de Laguna Verde y a lixiviados del relleno sanitario Los Molles de la ciudad de Valparaíso.

Smith (2003) y Chalar (2007) plantean que los altos niveles de materia orgánica y nutrientes (N-NO₃ ^- y el PO₄ ^-3) constituyen la causa principal de eutrofización de un cuerpo de agua (Espósito et al. 2016), lo cual se acentúa por la disminución de las corrientes e incremento de la profundidad. En el estero El Sauce se registró durante todo el año un crecimiento masivo de microalgas y macrófitas, principalmente en la época estival. El fósforo es un elemento crítico en un cuerpo de agua; en los periodos secos, el mayor aporte de este mineral provendría del flujo de aguas subterráneas y en menor medida de la descarga continua de cursos superficiales (Allison et al. 2014). Por otra parte, en un periodo de mayor escorrentía superficial, los nutrientes serían incorporados a través de la carga de sedimentos producto de la erosión de los suelos, y por los fertilizantes y plaguicidas, los que se transportan en suspensión hacia los cursos de agua (Smith 2003, Abarca 2007).

El ACP muestra una alta variabilidad en las condiciones ambientales, principalmente en el pH y el contenido de nutrientes (Fig. 4). El análisis explicó el 67.3 % de la varianza para diciembre de 2013 y 51.9 % para enero de 2015. En el primer año, las aguas del estero El Sauce presentaron una alta asociación entre el contenido de SS, color, pH y coliformes fecales. Por su parte, las fuentes aportantes fueron diferentes entre sí: F6 presentó condiciones de alta conductividad eléctrica (CE), contenido de cloruros (Cl^-), dureza y nitratos, parámetros característicos de vertidos de percolados de vertederos, que por lixiviación habrían contaminado las napas subterráneas. Este aporte se focalizó en la zona baja de la cuenca, donde se ubica el relleno sanitario Los Molles, generando un impacto directo en las estaciones E10 y E11. Las estaciones F3 y F2 estarían directamente influenciadas por el vertido de las aguas servidas tratadas en la empresa sanitaria (Fig. 4). Estas aguas se caracterizaron por un alto contenido de materia orgánica y altas concentraciones de coliformes, los cuales modificaron la calidad del agua en las estaciones E7, E8 y E9. En enero de 2015, la estación F6 se identificó como aportadora de iones con altos valores de CE, Cl^- y nutrientes nitrogenados, en tanto que F2 y F3 mostraron altos niveles de materia orgánica, color y fosfatos. Destacan las estaciones F1, F4 y F5 con aguas muy diferentes a las del estero.

Fig. 4

El estero El Sauce es un cuerpo de agua somero e hipertrófico, y sus aguas, en casi toda su extensión, corresponden a la categoría de mala calidad, ya que presentan un alto contenido de materia orgánica, nutrientes, cloruros y contaminación fecal. Por este motivo, las aguas de su cuenca no cumplen con la normativa ambiental para ningún uso. La causa principal de este deterioro sería el ingreso no puntual de aguas servidas en el sector de Placilla y la descarga puntual de las aguas de la planta de tratamiento de aguas servidas ESVAL, que aumentó su caudal en aproximadamente 70 %, con aguas altamente contaminadas que no cumplen con la norma de emisión.

Una segunda causa sería el ingreso en su parte media de líquidos percolados desde un antiguo vertedero y actual relleno sanitario de la región de Valparaíso. Estas aguas no sólo contaminan el estero sino también las napas subterráneas del acuífero en la localidad de Laguna Verde, del cual se abastece sin tratamiento más del 60 % de dicha comunidad.

Una tercera causa sería que las viviendas de la localidad rural no poseen red de alcantarillado y contaminan el estero como fuentes no puntuales, principalmente en la zona cercana a su desembocadura.

Las principales causas del alto grado de deterioro que exhibe la cuenca del estero El Sauce podría revertirse mediante la fiscalización de las autoridades competentes y el cumplimiento de las normas de emisión para aguas continentales DS 90 (MSGP-SEGPRES 2000). Esto, además, de un plan de mitigación de las aguas que percolan desde el relleno sanitario Los Molles y la implementación de alcantarillado en la población rural ribereña, dado el alto riesgo ambiental y de salud que implica el uso actual de las aguas de este importante y escaso recurso.