ricaRevista internacional de contaminación ambientalRev. Int. Contam.
Ambient0188-4999Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Ciencias de la Atmósfera10.20937/RICA.5359500015ArtículosEVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA Y DE LA RIBERA EN DOS CUENCAS
TRIBUTARIAS DEL RÍO TUXCACUESCO, JALISCO, MÉXICOWATER AND RIVERBANK QUALITY ASSESSMENT IN TWO TRIBUTARY BASINS OF
THE TUXCACUESCO RIVER, JALISCO, MEXICOHernández VargasOmar1Mancilla VillaÓscar Raúl1*Palomera GarcíaCarlos1Olguín LópezJosé Luis1Flores MagdalenoHéctor2Can ChulimÁlvaro2Ortega EscobarHéctor Manuel2Sánchez BernalEdgar Iván3Centro Universitario de la Costa Sur,
Universidad de Guadalajara, Avenida Independencia Nacional 151. 48900 Autlán,
Jalisco, MéxicoUniversidad de GuadalajaraCentro Universitario de la Costa
SurUniversidad de GuadalajaraAutlánJaliscoMexicoCentro Universitario de la Costa Sur,
Universidad de Guadalajara, Avenida Independencia Nacional 151. 48900 Autlán,
Jalisco, MéxicoUniversidad de GuadalajaraCentro Universitario de la Costa
SurUniversidad de GuadalajaraAutlánJaliscoMexicooscar.mancilla@academicos.udg.mxColegio de Postgraduados, Hidrociencias, km.
36.5 carretera México-Texcoco, 56230 Montecillo, Estado de México,
MéxicoColegio de PostgraduadosColegio de PostgraduadosMontecilloEstado de MéxicoMexicoUniversidad Autónoma de Nayarit, Unidad
Académica de Agricultura, Boulevard Tepic-Xalisco 325, Ciudad de la Cultura
“Amado Nervo”, 63155 Tepic, Nayarit, MéxicoUniversidad Autónoma de NayaritUniversidad Autónoma de NayaritUnidad Académica de AgriculturaTepicNayaritMexico
Autor para correspondencia:
oscar.mancilla@academicos.udg.mx0820203636897010104201901092019Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia
Creative CommonsRESUMEN
Se ha documentado que en México 80% de los ecosistemas acuáticos, entre ellos
cuerpos de agua como los ríos, se encuentran bajo algún grado de contaminación.
Así se ha detectado que los principales contaminantes son materia orgánica,
nutrientes (nitrógeno y fósforo) y microorganismos (coliformes fecales). Atender
esta problemática es de vital importancia para la conservación de los
ecosistemas acuáticos y para mejorar la calidad de vida los pobladores aledaños.
En este sentido la información sobre el estado de calidad de los ecosistemas
acuáticos en la cuenca del río Tuxcacuesco, Jalisco es muy escasa e inexistente
para sus cuencas tributarias. Por ende, en el presente estudio el objetivo fue
inferir la calidad de los ecosistemas acuáticos de dos cuencas tributarias
(Tonaya y Apulco) del Río Tuxcacuesco, Jalisco, México mediante la utilización
de dos índices. El primero un índice de integridad biótica basado en la
presencia o ausencia de familias de macroinvertebrados acuáticos y el segundo un
índice para valorar el estado ecológico y la calidad de las riberas fluviales,
el índice de calidad de riberas (RQI, por sus siglas en inglés). Se realizaron
dos muestreos en cuatro sitios, en el mes de octubre del año 2015 (final de la
temporada lluviosa) y febrero del año 2016 (inicio de la temporada seca), en los
cuales se recolectaron macroinvertebrados acuáticos y se aplicó el índice RQI.
Además, se evaluaron parámetros fisicos y químicos (pH, conductividad eléctrica
y caudal) y se determinó el contenido de nitrógeno total en cada sitio. Mediante
un análisis de correspondencia canónica, se evidenció que el caudal y la
conductividad eléctrica son las variables ambientales que tienen mayor relación
con el ordenamiento de las familias de macroinvertebrados encontradas. En
general, el estado ecológico de las riberas es pobre en las dos cuencas
tributarias y el contenido de nitrógeno en las aguas rebasa los límites
permisibles para uso potable y riego agrícola. En cuanto a la aplicación del
índice de integridad biótica se encontró que en la mayoría de los sitios existe
presencia de contaminación orgánica.
ABSTRACT
It has been documented that in Mexico 80% of aquatic ecosystems, including water
bodies such as rivers, are under some degree of contamination. It has been
detected that the main pollutants are organic matter, nutrients (nitrogen and
phosphorous) and microorganisms (faecal coliforms). Addressing this problem is
of vital importance for the conservation of aquatic ecosystems and for improving
the quality of life of the inhabitants of the surroundings. In this sense the
lack information on the quality status of aquatic ecosystems in the Tuxcacuesco
river basin, in the satate of Jalisco, is very scarce and non-existent for its
tributary basins. Therefore, in the present study the objective was to infer the
quality of the aquatic ecosystems of two tributary basins (Tonaya and Apulco) of
the Tuxcacuesco river, in Jalisco, Mexico, by using two indices. The first an
index of biotic integrity based on the presence or absence of families of
aquatic macroinvertebrates, and the second an index to assess the ecological
status and quality of riverbanks, the riverbank quality index (RQI). Two
samplings were carried out at four sites, in the month of October 2015 (end of
the rainy season) and February of the year 2016 (beginning of the dry season),
in which aquatic macroinvertebrates were collected and the RQI index was
applied. In addition, physical and chemical parameters (pH, electrical
conductivity and flow rate) were evaluated and the total nitrogen content was
determinated in each site. By means of a canonical correspondence analysis, it
was evidenced that the flow and the electrical conductivity are the
environmental variables that have the greater relation with the order of the
families of macroinvertebrates found. In general, the ecological status of the
banks is poor in the two tributary basins, and the nitrogen content in the
waters exceeds the permissible limits for potable use and agricultural
irrigation. Regarding the application of the biotic integrity index, it was
found that in most of the sites there is the presence of organic
contamination.
El agua es un elemento esencial para la vida, sin ella el ser humano no puede
sobrevivir, toda población ha buscado establecerse cerca de una fuente de este
recurso (lagos, ríos, lagunas, ciénagas). Estas fuentes son las que el ser humano
utiliza para desarrollar sus funciones básicas (abastecimiento de agua potable,
alimentación, recreación, economía), además, este recurso es útil para el
funcionamiento de los ecosistemas del planeta y uno de los factores críticos para el
desarrollo sustentable de las naciones (SEMARNAT
2008, Sierra 2011). Según el
Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA 2007), la superficie del planeta está cubierta por un 70
% de agua, de esta el 97.5 % corresponde a agua salada (océanos y mares) y el
restante es agua dulce; de esta última, únicamente el 0.4% es agua superficial (ríos
y lagos principalmente). Para el caso de México y particularmente en lo que respecta
al estado de Jalisco, se ha propiciado el deterioro de estos recursos hídricos,
situación que se refleja en la calidad del agua de diversos escurrimientos
superficiales; lo anterior debido a la creciente industrialización, el desarrollo de
los centros urbanos (aguas residuales sin tratamiento) y la intensificación de
actividades agropecuarias (Guzmán 1997,
CONAGUA 2008, Sierra 2011).
El enfoque de cuenca en la investigación sobre el agua es importante porque aquélla
constituye el eje integrador del territorio que vincula e interconecta los elementos
naturales, sociales y económicos, constituyendo unidades territoriales idóneas para
la planeación y la gestión de los recursos naturales (Cotler et al. 2010); este enfoque integra los escurrimientos
superficiales por arroyos, que según su posición dentro de la cuenca tienen
regímenes hídricos determinados (Aguirre
2007). En este sentido, la dispersión de la contaminación va más allá de los
límites administrativos (municipales), por lo que los estudios sobre la calidad de
los ecosistemas acuáticos en una cuenca son un buen indicador del impacto de las
actividades humanas en un determinado territorio (Torres et al. 2013).
En la cuenca del río Tuxcacuesco, los ecosistemas acuáticos se encuentran
contaminados con aguas residuales y desechos industriales que ocasionan la presencia
de contaminantes orgánicos, metales pesados, nutrientes, sales en dilución y
microorganismos peligrosos para la salud humana (Guzmán 1997, Martínez-Rivera et al.
2000, CONAGUA 2008). El río Tuxcacuesco tiene dos cuencas tributarias,
Tonaya y Apulco, donde desafortunadamente no se han realizado valoraciones sobre la
calidad de sus ecosistemas acuáticos. Debido a lo anterior, en el presente trabajo
de investigación se plantea inferir el estado de la calidad de los ecosistemas
acuáticos en las cuencas tributarias mencionadas, mediante la utilización de
diferentes índices de calidad, los cuales en la actualidad son reconocidos como una
herramienta práctica, confiable y de bajo costo para deducir la calidad de los
ecosistemas acuáticos y sus riberas (Merrit y
Cummins 1996; Henne et al. 2002,
Gonzaléz del Tanago y García de Jalón
2011). En particular, se utilizaron el índice de integridad biótica
basado en familias de macroinvertebrados acuáticos y el índice de calidad de riberas
(RQI, por sus siglas en inglés), aunado a esto se determinaron parámetros físicos y
químicos en el agua de los sitios seleccionados.
MATERIALES Y MÉTODOSÁrea de estudio
La zona de estudio está constituida por las cuencas tributarias de Tonaya y
Apulco, localizadas entre las coordenadas geográficas de 19º35´00.71” a
20º02´31.82” N y 103º34´00.61” a 103º49´17.76” W. Estas cuencas tributarias
están constituidas principalmente por rocas ígneas y calizas, así como suelos
regosoles y litosoles (Fig. 1). La
precipitación media anual es de 1646.5 mm y la temperatura media anual de 22.4
ºC, valores que clasifican al clima como cálido subhúmedo (Meza 2010). El río Tuxcacuesco nace en Tapalpa, poco antes
de ingresar al estado de Colima toma el nombre de río Armería y desemboca en el
estero Boca de Pascuales en Colima (Cotler et al.
2010). Es uno de los 15 ríos más importantes de los 100 existentes en
la vertiente del Pacífico y se encuentra entre los 43 ríos más importantes a
nivel nacional (Santana et al. 1993,
Rodríguez 2009). La cuenca es
clasificada por la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la
Biodiversidad (CONABIO) como una región hidrológica prioritaria donde se sitúan
tres grandes presas (Tacotán, Trigomil y Basilio Badillo) que irrigan más de 60
000 ha de cultivos en Jalisco y Colima (SEMARNAT
2008). Los sitios puntuales seleccionados fueron Tonaya, Apulco,
Tuxcaucesco y Paso Real, los muestreos se llevaron a cabo en el final de la
temporada de lluvia (octubre) en el año 2015 y en el inicio de la temporada seca
(febrero) en el año 2016.
Localización geográfica del área de estudio y los puntos de
muestreo
Índice de integridad biótica
La importancia de utilizar un índice biótico basado en la composición de
macroinvertebrados acuáticos reside en varias razones que son señaladas por
Reece y Richardson (2000): 1) son
relativamente sedentarios y por lo tanto representativos del área donde son
colectados; 2) tienen ciclos de vida relativamente cortos comparados con los
peces y reflejan con mayor rapidez las alteraciones del ambiente mediante
cambios en la estructura de sus poblaciones y comunidades; 3) viven y se
alimentan en o sobre los sedimentos donde tienden a acumularse contaminantes
como los metales pesados o los plaguicidas, los cuales se incorporan a la cadena
trófica a través de ellos; 4) son sensibles a los factores de perturbación y
responden a las sustancias contaminantes presentes tanto en el agua como en los
sedimentos, y 5) son fuente primaria como alimento de muchos peces y participan
de manera importante en la degradación de la materia orgánica y el ciclo de
nutrientes.
Índice de calidad de ribera para la valoración de las riberas
fluviales
Uno de los elementos más importantes de una cuenca es la vegetación que se
encuentra a las orillas de arroyos y ríos, llamada vegetación ripiara, que se
caracteriza por su vinculación a la ribera de un río o entidad hidrológica
equivalente (Olcina y Gómez 2001). Según
Rappole et al. (1993), puede servir
como hábitat y corredor para una gran cantidad de fauna silvestre,
principalmente aves, poblaciones de insectos, flores y frutos que proveen
recursos alimentarios importantes. Estos sitios son hábitats amenazados por la
deforestación para uso agrícola y pecuario, ganadería extensiva, construcción de
caminos, incendios y dragados (Saunders
1991). Su valoración ambiental, parte importante de la gestión para
la protección de los recursos hídricos, depende de su estado ecológico,
posteriormente a estas evaluaciones se pueden proponer medidas de restauración y
conservación (González del Tánago et al.
2011).
El índice de calidad de riberas (RQI) está diseñado siguiendo los principios de
la Directiva Marco del agua de la Unión Europea (CE 2000), según los cuales las condiciones óptimas o de mayor valor
ecológico se refieren a las de mayor naturalidad o similitud con las definidas
como de referencia. Los conceptos teóricos en que se basa el RQI han sido
expuestos con anterioridad por González del
Tánago et al. (2006). Su aplicación permite conocer el estado de
conservación de las riberas fluviales y reflejar dicho estado en cartografías de
calidad y relacionar el estado de cada tramo con las presiones e impactos
existentes, a escala de cuenca vertiente, tramo de río o hábitat fluvial;
también facilita el diagnóstico de los principales problemas de las riberas,
mediante el reconocimiento explícito de los distintos efectos producidos en su
estructura o funcionamiento, contribuyendo de forma significativa al diseño de
estrategias para su restauración y conservación.
El RQI debe aplicarse a escala de tramo o segmento fluvial, con una longitud de
río en la que se mantengan unas condiciones homogéneas de los atributos
considerados. Atendiendo al factor de continuidad longitudinal, se recomienda
que su aplicación se refiera a un tramo suficientemente largo donde pueda
estimarse dicha continuidad, el cual podría corresponder de forma estandarizada
a una longitud entre 100 y 500 m (González del
Tánago et al. 2006).
Muestreo y análisis<italic>Parámetros físicos y químicos</italic>
Las muestras de agua se obtuvieron en cada uno de los puntos de muestreo,
colectando tres muestras en cada sitio en ambas temporadas (lluviosa y
seca), utilizando recipientes de polietileno de alta densidad de 0.2 L, a
los que se les agregó ácido nítrico concentrado a pH < 2; se colocaron en
hieleras que se transportaron con base en los lineamientos de USEPA (1983) y APHA (1995). A cada envase se le colocó una etiqueta con
su respectiva fecha, nombre y localización del sitio, posteriormente en el
laboratorio se determinó pH, conductividad eléctrica y salinidad, además de
nitrógeno total (Ntotal) (Richards 1990, Eaton et al.
1995). Las determinaciones se realizaron en el laboratorio de
suelos del Centro Universitario de la Costa Sur (CUCSUR) de la Universidad
de Guadalajara. Para la estimación del caudal en los sitios muestreados se
empleó la siguiente fórmula, tomando como base la metodología de Sabater y Elosegui (2009):
Q=A*
Donde: Q = Caudal (m3 / s) A = Área del canal (m2) V =
Velocidad (m/s)
Para la determinación del área del canal y la velocidad del cauce, en cada
sitio se utilizó un tramo de 25 metros en forma recta. Se utilizó un
flujómetro para medir la velocidad de la corriente y se tomaron medidas de
profundidad cada dos metros en la lámina de agua para poder aplicar la
fórmula.
Macroinvertebrados acuáticos
Se realizaron dos muestreos dirigidos dentro de las cuencas tributarias. Las
colectas de macroinvertebrados se llevaron a cabo en dos épocas del año,
lluviosa (octubre de 2015), y seca (febrero de 2016). Los organismos se
clasificaron en grupos funcionales de acuerdo con Merrit y Cummins (1996). La estructura de la comunidad por
cada sitio (Tuxcacuesco, Paso Real, Tonaya y Apulco) se consideró calculando la
abundancia total, riqueza taxonómica, número de grupos funcionales y su
tolerancia a la contaminación orgánica usando el índice de integridad biótica
(IIB). El análisis se realizó al nivel de familia (Merrit y Cummins 1996, Henne et al. 2002, Weigel et al. 2002).
Se colectaron los macroinvertebrados con una red de pateo de apertura
de red de 600 μm en las dos orillas del río y en dos muestreos en el
centro del cauce para un total de 4 m2 por sitio, hasta
colectar 120 individuos (Merrit y
Cummins 1996, Henne et
al. 2002, Weigel et al.
2002).
Se identificaron los macroinvertebrados por grupo funcional
(raspadores, filtradores, colectores, desmenuzadores y
depredadores).
Se estimó la diversidad biológica y la riqueza de especies mediante
el índice de Shannon-Wiener.
Índice de calidad de riberas (RQI)
En cada sitio de muestreo seleccionado se llevaron a cabo dos valoraciones de la
vegetación riparia, mediante el RQI en un tramo de 100 m para determinar la
condición y las características de las riberas. La estructura y funcionamiento
dinámico de las riberas pueden evaluarse a través de siete atributos fácilmente
observables y cuantificables, tomando en cuenta que los valores de puntuación
van de 1 a 12, siendo lo valores del 1 al 3 los correspondientes a un estado
malo y los valores de 10 a 12 a un estado óptimo (González del Tánago et al. 2011).
Continuidad longitudinal del bosque ripario. Se realizó la
ponderación de cada margen por separado.
Dimensiones del espacio ocupado por vegetación riparia. Se realizó la
ponderación de cada margen por separado, dentro de cada estado se
eligen los valores más altos cuanto mayor sea el grado de cobertura
vegetal existente.
Composición y estructura de la vegetación de las riberas. En cada
margen se realizó la ponderación.
Regeneración natural de la vegetación riparia nativa. Se valoró la
regeneración natural en función de la disponibilidad de espacios
abiertos y la intensidad de la regeneración en los mismos.
Condiciones de las riberas. Se ponderó el nivel de erosión de origen
antrópico en función de la frecuencia e intensidad de los síntomas
de inestabilidad de las orillas (acumulación de sedimentos en la
base de las orillas, presencia de grietas, desmoronamientos,
descalzamiento de raíces, etc.) y del porcentaje de suelo desnudo en
contacto con la lámina de agua, sin ningún tipo de cobertura
vegetal.
Conectividad lateral del cauce con las riberas. Se ponderó en función
de la altura de las orillas sobre el lecho del cauce, se relaciona
la facilidad para el desbordamiento, y de la proximidad respecto a
las orillas del cauce de las motas o infraestructuras de
canalización, que supongan barreras físicas al desbordamiento.
Permeabilidad y grado de alteración del material edáfico. En este
apartado se valoró conjuntamente la calidad de los materiales de los
suelos riparios en relación con el mantenimiento de su capacidad de
infiltración y permeabilidad y el grado de alteración del
relieve.
Con base en la información anterior se valoraron las dimensiones de anchura
actuales del espacio ripario en relación con las que se consideran óptimas o de
referencia. Cada atributo ripario se valoró de forma independiente, según el
cuadro de valoración del índice (Cuadro
I). Los atributos relativos a la estructura de la ribera se valoraron en
cada margen por separado, ya que las condiciones pueden ser muy diferentes entre
las márgenes (ej. anchura del espacio ripario con vegetación), con diferentes
causas de degradación y alternativas para su mejora. Los atributos relativos al
funcionamiento dinámico de las riberas se valoraron de forma conjunta en ambos
márgenes, considerando que las funciones riparias quedan aseguradas con tal de
que tengan lugar al menos en una de las dos márgenes (ej. regeneración natural),
y que de forma natural a menudo se producen de forma alternativa en una y otra
orilla según el trazado y dinámica del cauce. La valoración del estado de las
riberas se obtuvo sumando las valoraciones asignadas a cada atributo. Dicha
valoración oscila entre 120 puntos, correspondiente al mejor estado de
conservación, y 10 puntos, relativo al estado más degradado.
VALORES DEL ÍNDICE DE CALIDAD DE RIBERA (RQI, POR SUS SIGLAS EN
INGLÉS; <xref ref-type="bibr" rid="B10">GONZÁLEZ DEL TÁNAGO et al.
2006</xref>).
Valor del RQI
Estado de la ribera
Condición ecológica
Estrategias de gestión
120-100
Muy bueno
Los atributos de las riberas no presentan
amenazas en su funcionamiento, encontrándose en un estado de
elevada naturalidad (máximo 3 atributos con una puntuación
inferior al óptimo, correspondiente al estado “bueno”)
Gran interés de conservación para mantener
el estado actual y prevenir la alteración de las funciones
riparias
99-80
Bueno
Al menos dos o tres atributos de las riberas
están amenazados en su funcionamiento (máximo 3 atributos
con una puntuación inferior, correspondiente al estado
“regular”)
Interés de protección para prevenir la
alteración y mejorar la integridad de las funciones
riparias
79-60
Regular
Al menos dos o tres atributos de las riberas
están degradados en su funcionamiento y el resto tiene
amenazas de degradación (máximo 3 atributos con una
puntuación inferior, correspondiente al estado “malo”).
Necesidad de restauración para asegurar la
funcionalidad hidrológica y ecológica de las riberas
59-40
Pobre
Más de tres atributos de las riberas están
seriamente alterados en su funcionamiento y el resto también
se encuentra degradado
Necesidad de rehabilitación y restauración
para recuperar la funcionalidad hidrológica y ecológica de
las riberas
39-10
Muy pobre
Más de tres atributos de las riberas están
muy degradados en su funcionamiento y el resto está también
degradado
Necesidad de rehabilitación y restauración
para reintroducir la funcionalidad hidrológica y ecológica
de las riberas o mejorar su situación actual respecto a su
estado de máximo potencial.
RESULTADOSParámetros físicos y químicos
Los valores obtenidos en lo referente al pH para la temporada de octubre de 2015
están considerados como ligeramente alcalinos (8.07-8.11). En el muestreo de
2016 los valores no distan mucho y se consideran también como aguas ligeramente
alcalinas (8.01-8.12), el valor de la desviación estándar (0.17) (Cuadro II) señala que hay poca variabilidad
en los datos obtenidos de pH. La conductividad eléctrica (CE) presenta un valor
promedio (0.390 μS/cm) (Cuadro II) que
indica salinidad baja (0.235- 0.504 μS/cm) en las aguas, según la clasificación
de Richards (1973). La desviación
estándar presenta un valor (0.10) que exhibe una dispersión de los datos
respecto de la media debido a que algunas muestras presentan valores más altos y
bajos que la mayoría.
VALORES PROMEDIO Y DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LOS PARÁMETROS FÍSICOS
Y QUÍMICOS
Parámetros
pH
C.E.
Caudal
Ntotal
Sitios/Temporada
Lluviosa
Seca
Lluviosa
Seca
Lluviosa
Seca
Lluviosa
Seca
Tuxcacuesco
8.11
8.12
0.419
0.423
9.5
8.9
28
32
Tonaya
8.44
8.28
0.504
0.513
1.45
0.63
39.3
23
Apulco
8.43
8.41
0.235
0.246
0.73
0.10
38
58
Paso Real
8.07
8.01
0.432
0.427
8.2
6.4
32
41
Promedio
8.23
0.39
36.41
4.48
Desviación estándar
0.17
0.10
10.60
4.13
El nitrógeno total (Ntotal) y sus diferentes formas se utilizan
principalmente como fuente de nitrógeno inorgánico en la fabricación de
fertilizantes. El nitrógeno aplicado como abono puede estar en forma de urea,
amonio (NH4+) y nitrato (NO3-), el nitrógeno también se integra de forma natural a los suelos por
procesos de reacción, donde el nitrógeno es liberado al ambiente a través de los
procesos biogeoquímicos (Pacheco et al.
2002). En el muestreo de la temporada lluviosa (2015) el sitio de
Tuxcacuesco presenta una concentración de 28 mg/L de Ntotal, lo que
puede implicar que el agua presente una restricción moderada para el uso en
riego agrícola según los valores propuestos por Ayers y Westcot (1987) (5-30 mg/L). Los otros tres sitios
muestreados se clasifican dentro de la restricción severa (> 30 mg/L), siendo
el sitio de Tonaya el que contiene la concentración más alta con 39.3 mg/L de
Ntotal, seguido por el sitio de Apulco con 38 mg/L de
Ntotal y Paso Real con 32 mg/L de Ntotal. En el
muestreo de la temporada seca (2016) el sitio de Tonaya presenta restricción
moderada (5-30 mg/L), en cuanto a su uso con una concentración de 23 mg/L de
Ntotal. Los otros tres sitios presentan restricción severa (>
30 mg/L), siendo el sitio de Apulco el que contiene los valores más altos con 58
mg/L de Ntotal, seguido por Paso Real con 41 mg/L de
Ntotal y Tuxcacuesco con 32 mg/L de Ntotal. (Fig. 2).
Concentración de nitrógeno total (N<sub>total</sub>) en los
sitios de las cuencas tributarias del río Tuxcacuesco (n = 3),
valores por temporada de muestreo y límite máximo permisible. Las
barras representan una desviación estándar de 95 %
Los caudales tienen una enorme importancia por conectar las cuencas terrestres
con la atmósfera y con el mar, funcionando como los auténticos riñones de la
Tierra. De esta forma, además de agua, transportan sales, sedimentos y
organismos, y las complejas reacciones químicas y biológicas que se producen en
los cauces fluviales son responsables en parte de las características químicas
del agua retenida en los grandes reservorios, como lagos y océanos (Sabater y Elosegui 2009). Para las cuencas
tributarias del río Tuxcacuesco, en Tonaya se registró un caudal de 1.45
m3 mientras que en Apulco de 0.73 m3, para los otros
dos sitios muestreados, Paso Real presentó 8.2 m3 y Tuxcacuesco 9.5
m3. Por lo anterior y con base en lo que menciona Sabater et al. (2009), al reducirse el
caudal disminuye la velocidad del agua y se favorece la colonización de
macrófitas; éstas incrementan la sedimentación y reducen aún más la velocidad
del agua llegando a modificar la morfología del cauce. Las concentraciones de
los solutos en los ríos cambian con el caudal y con el origen de las aguas que
llegan al río. A medida que aumenta el caudal, las concentraciones disminuyen,
puesto que una proporción cada vez mayor del agua proviene de la lluvia, que
suele ser pobre en nutrientes.
Índice de calidad de riberas (RQI)
Se encontró que las condiciones varían de pobres a regulares en los cuatro sitios
muestreados (Tuxcacuesco, Paso Real, Apulco y Tonaya). La calificación más baja
es del sitio de Apulco con 32 puntos, le sigue Tonaya con 34 puntos y
posteriormente Tuxcacuesco con 58 puntos. El único sitio con condiciones de
ribera regulares fue Paso Real con 70 puntos (Cuadro III), tomando en cuenta que el puntaje máximo es de 120
puntos.
RESULTADOS DE LA VALORACIÓN DEL ÍNDICE DE CALIDAD DE RIBERAS,
PUNTUACIÓN DE AMBOS MÁRGENES DE LOS CAUCES
Atributos
Puntuación de ambos márgenes
Apulco
Tonaya
Tuxcacuesco
Paso Real
Continuidad longitudinal y cobertura del
corredor ripario
3
4
7
8
Dimensiones del espacio con vegetación
riparia
3
3
6
7
Composición y estructura de la vegetación
riparia
3
3
5
6
Diversidad de edades y regeneración
natural
3
3
5
6
Condición de las orillas
3
3
4
7
Inundaciones y conectividad lateral
4
4
7
8
Permeabilidad y grado de alteración del
relieve y suelo ripario
4
4
5
7
Estado general de la ribera
32
34
58
70
En Paso Real en el río Tuxcacuesco el RQI demostró que el estado general de la
ribera fue regular (Cuadro III) con una
valoración de 70 puntos, obteniendo las puntuaciones más bajas en los atributos
de composición y estructura de la vegetación riparia y diversidad de edades y
regeneración natural. Ya que, aunque hay presencia de sauces (Salix
humboldtiana), en el sitio se encuentran también una gran cantidad
de especies invasoras como la higuerilla (Ricinus communis), el
pasto de Guinea (Urochloa maxima) y no se apreció regeneración
natural de sauces. Cabe mencionar que en este sitio la agricultura se desarrolla
en terrenos muy cercanos al cauce del río e incluso sobre la franja
ribereña.
En el sitio de muestreo en Tuxcacuesco el RQI arrojó un resultado de 58 puntos,
lo cual nos sugiere que en general la ribera tiene una condición pobre (Cuadro III). Los atributos con puntuación
más baja resultan ser la composición y estructura de la vegetación riparia, la
diversidad de edades y la regeneración natural, la condición de las orillas en
ambos márgenes, así como la permeabilidad y el grado de alteración del relieve y
suelo ripario. Al igual que en el sitio anterior se observó presencia de sauces
(Salix humboldtiana) y de especies invasoras como la
higuerilla (R. communis), el pasto de Guinea (U.
máxima) y el carrizo (Arundo donax). No hay
regeneración natural y existe una gran cantidad de basura y desechos urbanos, se
observó que el cauce ha sido dragado.
El sitio de Tonaya tiene un estado en general muy pobre con 34 puntos (Cuadro III). Este sitio tiene malas
condiciones en cuanto a la ribera se refiere. No existe una continuidad
longitudinal en la cobertura del corredor ripario, es decir, se encuentra poca
vegetación y dispersa. El espacio de la vegetación riparia es muy corto,
aproximadamente de 4 m, en comparación con el espacio óptimo de 25 a 30 m (González del Tánago y García de Jalón 2011)
y en su mayoría está ocupado por especies invasoras. Existen muy pocos árboles,
aproximadamente 10 % de la cobertura del espacio ripario en comparación con el
óptimo de 60 % especificado en el índice. En su mayoría se encuentran arbustos y
pastos y por ende no se apreció regeneración de las especies de árboles. La
vegetación predominante está compuesta por especies invasoras tales como la
higuerilla (R. communis) y el pasto de Guinea (U.
maxima).
El sitio de Apulco fue el que obtuvo la valoración más baja en cuanto al RQI con
una puntuación de 32 puntos (Cuadro III)
con una condición de ribera muy pobre. En general los siete atributos presentan
valoraciones de malas a regulares, no existe continuidad ni regeneración en
cuanto a la vegetación riparia, la condición de las orillas en ambos márgenes es
mala. Se apreció que el cauce ha sido dragado y además se utiliza como vado para
tránsito de vehículos; asimismo se desarrolla la agricultura y la ganadería en
la ribera. La vegetación está dominada por especies invasoras como la higuerilla
(R. communis) y el pasto de Guinea (U.
máxima).
Índice de integridad biótica y diversidad (IIB)
En total se colectaron 928 individuos de macroinvertebrados correspondientes a
ocho órdenes y 13 familias, 505 individuos fueron colectados en el muestreo de
la temporada lluviosa y 423 en la temporada seca. De las 13 familias, cinco
corresponden al grupo funcional de depredadores y ocho al de colectores. La
familia con más individuos colectados fue la Hydropsychidae con 431 individuos,
le sigue la familia Tricorythidae con 114 individuos y Leptopheibidae con 78
individuos colectados (Fig. 3).
Individuos de macroinvertebrados colectados por familia en
temporada lluviosa y seca
En cuanto al IIB por sitios, los cálculos indican que el sitio con la mejor
calidad es el de Tonaya, seguido por Tuxcacuesco, Apulco y Paso Real (Fig. 4). Por lo tanto, con base en este
parámetro la cuenca tributaria del río Tonaya presenta mejor calidad del agua,
mientras que en la cuenca de Apulco los IIB obtenidos sugieren lo contrario. Por
otra parte, la riqueza y la diversidad biológicas (H´), usando número de
familias de macroinvertebrados, sugieren que es en la temporada seca cuando hay
mejores índices de diversidad, equidad y abundancia, aunque los valores entre
sitios fueron más contrastantes que en la temporada lluviosa (Cuadro IV).
Índices de integridad biótica y diversidad por temporadas de
muestreo (IIB índice de integridad biótica, H´ índice de
Shannon-Wiener) y su comparación con los valores de clasificación
optima y muy pobre
ÍNDICE DE INTEGRIDAD BIÓTICA (IIB) Y DE DIVERSIDAD BIOLÓGICA (H´)
CON BASE EN FAMILIAS DE MACROINVERTEBRADOS ACUÁTICOS COLECTADOS EN
LA TEMPORADA LLUVIOSA Y SECA
Sitio
Índice de Integridad Biótica
(IIB)
Individuos
Familias
IIB
H´
Lluviosa
Tuxcacuesco
118
9
4.15
1.46
Tonaya
134
8
3.38
0.38
Apulco
211
5
6.50
0.88
Paso Real
42
2
5.25
0.78
Seca
Tuxcacuesco
169
5
4.80
1
Tonaya
128
5
4.75
1.09
Apulco
53
5
6.30
1.12
Paso Real
73
5
4.83
1.01
IIB: 0.0-3.75 Excelente, 3.76-4.25 Muy bueno, 4.26-5.00 Bueno,
5.01-5.75 Regular, 5.76-6.50 Regular pobre, 6.51-7.25 Pobre,
7.26-10 Muy pobre.
H´: Índice de Shannon-Wiener.
El sitio de Tuxcacuesco presenta una condición muy buena con 4.15 puntos en el
muestreo de la temporada lluviosa y una condición buena en el muestreo de la
temporada seca con 4.80 puntos. Para el sitio de Tonaya se encontró una
condición de excelente con 3.38 puntos en temporada lluviosa y de muy buena en
temporada seca con un valor de 4.75 puntos, siendo éste el sitio con la mejor
calidad en base al IIB. El sitio de Apulco en la temporada lluviosa y seca
presentó una condición pobre con 6.50 y 6.30 puntos respectivamente, y con el
valor de diversidad más bajo, siendo el sitio con la peor calidad de los cuatro
estudiados según el IIB. Paso Real presentó una condición buena en temporada
lluviosa con 5.25 puntos y muy buena con 4.83 en la temporada seca.
El análisis de correspondencia canónica (ACC) (Fig.
5), indica que la varianza acumulada de la relación entre las
variables ambientales y las comunidades biológicas puede ser explicada por los
dos primeros ejes en un 57 %. En los sitios con los valores más altos de caudal
se agrupan tres familias, Hydropsichidae, Baetidae y Perlidae; estas familias
presentan una relación positiva con el caudal y además son las familias con
mayor sensibilidad a la contaminación orgánica (Merrit y Cummins 1996). Por su parte, la variable de pH no presenta
una relación positiva o directa sobre la agrupación de las familias de
macroinvertebrados. Los valores de pH fueron bastante homogéneos entre las dos
temporadas y no existe alta variabilidad entre sitios. La conductividad
eléctrica tiene relación con las familias Trycoritidae y Leptopheibidae; estas
tienen mayores facilidades de adaptación y por lo tanto son las más tolerantes a
efectos de condiciones extremas o de perturbación (Metcalfe 1994, DeShon
1995). Se puede apreciar mediante la ordenación que las familias de
macroinvertebrados se están separando entre sitios y entre temporadas de
muestreo, esto como resultado de la misma estructura de las comunidades de
macroinvertebrados y de las variables ambientales.
Análisis de correspondencia canónica en el ordenamiento de los
sitios muestreados (1-5 Tuxcacuesco, 2-6 Tonaya, 3-7 Apulco y 4-8
Paso Real) en ambas temporadas, según la presencia y abundancia de
las familias de macroinvertebrados: Leptopheibidae (Lep), Baetidae
(Bae), Perlidae (Per), Hydropsichidae (Hyd), Trycoritidae (Try),
colectados por sitio y relacionado con las variables ambientales
(pH, conductividad eléctrica y caudal)
DISCUSIÓN
El agua de riego puede contener niveles excesivos de nitrógeno, perjudicando a
ciertos cultivos que son sensibles, manifestándose por un mayor crecimiento
vegetativo que provocará un retraso en la maduración y baja calidad del producto
(Ayers y Wescot 1987). Cuando las aguas de
riego tienen una concentración < 5 mg/L de Ntotal, no se presenta
ninguna restricción en su uso, si la concentración de nitrógeno total fluctúa dentro
del rango de 5 a 30 mg/L, el uso de esta agua presenta una restricción moderada. En
cambio, si las aguas de riego tienen una concentración de nitrógeno total >30
mg/L, estas aguas presentan restricciones severas en su uso (Ayers y Wescot 1987).
Las variaciones de concentración de Ntotal en el muestreo de la temporada
lluviosa y seca, encontradas en las aguas de los sitos muestreados posiblemente se
relacionan con la descarga de aguas residuales agrícolas, que derivan de la
aplicación de fertilizantes nitrogenados, así como de las descargas de aguas
residuales provenientes de granjas porcícolas, como se ha evidenciado en otros
trabajos de investigación (Fregoso-Zamorano 2015).
Con base en los resultados se encontró que, en el aspecto de calidad de riberas, los
cuatro sitios de muestreo se encuentran en condiciones de degradación y esto es
preocupante ya que tal como menciona Amitha
(2003), los hábitats ribereños son altamente dinámicos, son una zona de
encuentro o ecotono de los flujos del río y las tierras de la orilla con influencia
antrópica. Muchos de los nutrientes son considerados como contaminantes cuando
entran en altas concentraciones al río, por ejemplo, el nitrógeno y el fósforo
usados en los fertilizantes pueden contribuir a la contaminación del río, si estos
fluyen directamente hacia el mismo. No obstante, las plantas de las franjas
ribereñas pueden absorber los remanentes de los fertilizantes y usar estos
nutrientes para su crecimiento y así evitar la contaminación directa de los cauces
fluviales.
De acuerdo con los resultados, la calidad ecológica de las franjas ribereñas en los
sitios muestreados en las cuencas tributarias de Tonaya y Apulco, presentan
condiciones pobres, por lo tanto, esto influye directamente en la calidad del agua
que llega a los cauces principales aumentando los problemas de depósito de
contaminantes y carga excesiva de nutrientes, resultado de la utilización de insumos
agrícolas y el depósito de sedimentos por la erosión.
De igual manera se observó que esta degradación se debe principalmente a causas
humanas como la urbanización, la desecación, el dragado, el encausamiento y el
direccionamiento de los cauces. Se le suman la contaminación con residuos sólidos,
la contaminación por drenajes municipales, la erosión, la deforestación, la
introducción de especies exóticas, y la invasión de la agricultura y la ganadería
sobre la zona de las riberas, el resultado es la modificación de todas las
dimensiones del sistema fluvial.
Por otra parte, los resultados del índice de integridad biótica y diversidad reflejan
que, en cuanto a las diferencias estacionales, se puede destacar que no se apreció
ningún patrón que separe las estaciones lluviosa y seca, por lo que las diferencias
encontradas en un mismo punto no se deben a factores climáticos o de la variabilidad
estacional. Zamora-Muñoz et al. (1995),
realizaron un estudio en la cuenca del Río Genil en España, en el cual encontraron
valores menores del índice en los meses invernales, determinando que esta reducida
variación de los índices biológicos, más que estar relacionada con la temperatura
era causada por la polución, de forma que se supone su independencia de la
estacionalidad. Asimismo, Moya et al. (2009),
en un estudio realizado en ríos del altiplano boliviano, encontraron que la
estacionalidad o intermitencia no tiene efecto significativo sobre la riqueza y
abundancia total, sin embargo, si tiene efecto significativo (p <0.01) sobre la
riqueza de ETP (efemerópteros, tricópteros y plecópteros) además de afectar el
índice de sustrato y la conductividad.
En un estudio realizado en la Laguna de Tecocomulco en Hidalgo, México, por Rico-Sánchez et al. (2014), se encontró que los
macroinvertebrados presentaron variaciones temporales que responden principalmente a
las épocas cálida (seca y húmeda) y fría, con una mayor diversidad durante la época
cálida y lluviosa (verano). Los resultados indican que la Laguna de Tecocomulco
tiene variaciones espaciales y temporales relacionadas tanto con factores
ambientales como bióticos con la presencia de grupos dominantes.
CONCLUSIONES
El RQI presentó valores de 32 a 70 puntos, siendo Apulco el sitio con la condición
más pobre (32), y Paso Real (70) con una condición regular; para este estudio ningún
sitio presentó condiciones buenas en cuanto a la composición y arquitectura de los
bordes. La conductividad eléctrica de las aguas de los sitios muestreados presentó
valores en promedio de 0.3975 (μS/cm), concluyendo que pueden usarse para riego en
casi todos los cultivos y tipos de suelo ya que la salinización es mínima. Los
valores de pH presentan un promedio de 8.26, por lo tanto las aguas muestreadas son
alcalinas.
En el aspecto biológico, se colectaron 928 individuos de macroinvertebrados
correspondientes a ocho órdenes y 13 familias, 505 individuos fueron colectados en
el muestreo de la temporada lluviosa y 423 en el muestreo de la temporada seca. De
las 13 familias, cinco corresponden al grupo funcional de depredadores y ocho al de
colectores. La familia con más individuos colectados fue la Hydropsychidae con 431
individuos, le sigue la familia Tricorythidae con 114 individuos y la Leptopheibidae
con 78 individuos colectados. Las variables ambientales que tienen mayor influencia
en la presencia de las familias sensibles de macroinvertebrados son el caudal y la
conductividad eléctrica. En la cuenca de Apulco el caudal es regulado por una presa
en su parte alta, esto provoca que en la temporada seca el caudal prácticamente
desaparezca, lo que causa alteraciones al régimen del caudal natural afectando
directamente a las comunidades biológicas y a las poblaciones humanas, ya que los
procesos naturales de descomposición y ciclo de nutrientes no se realizan de forma
adecuada, alterando las redes tróficas y la calidad del ecosistema acuático en su
conjunto. En contraste, el río Tonaya no presenta alteraciones en el régimen de
caudal natural y aunque al final de la temporada seca pierde el flujo de agua, se
logran las condiciones para el establecimiento de las comunidades de
macroinvertebrados. Por todo lo anterior, los datos sugieren que la cuenca
tributaria del río Tonaya presenta mejor calidad del agua, mientras que la cuenca de
Apulco presenta la valoración más pobre del IIB.
La cuenca tributara de Apulco está aportando agua de mala calidad al cauce principal
del río Tuxcacuesco, con base en los resultados obtenidos en este estudio. Esto es
preocupante ya que esta cuenca no está fungiendo como cuenca saneadora del río
Tuxcacuesco. Los pobladores aledaños utilizan estas aguas para subsistir, para riego
agrícola, para recreación, e incluso algunos pobladores practican la pesca para
obtener alimento. Esto último es muy importante por los problemas de salud que se
pueden estar ocasionando por consumir ya sea agua o peces dentro de esta cuenca.
Este trabajo es un diagnóstico integral de la calidad del agua de las cuencas del
río Tuxcacuesco, ya que se utilizaron diferentes métodos y técnicas de evaluación,
lo que permite conocer y obtener más información para futuros trabajos o para
fomentar proyectos de restauración.
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