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Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(18): 41-67 2017
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1 Uso de suelo y calidad del agua. Caso de estudio: Reserva de la Biosfera Los
Volcanes
Land use and water quality. Study case: Biosphere Reserve Los Volcanes
1Eloisa Adriana Guerra-Hernández y 2Gerardo Cruz Flores.
1 Posgrado en Geografía, UNAM1, Unidad de Posgrado CU, C.P. 04510, CDMX, México. Tel
56230700 ext. 39165. email: [email protected]
2Facultad de Estudios Superiores Zaragoza. Batalla 5 de mayo esq. Fuertes de Loreto S/N. Col.
Ejército de oriente, Iztapalapa, CDMX, CP 09230. Tel 56230700 ext. 39183
RESUMEN La calidad del agua es sensible a los cambios de su entorno, a través de la
cuenca el agua recorre zonas con diferentes usos de suelo, de las que incorpora materia
orgánica, nutrientes, sedimentos, sales y contaminantes, etc. El monitoreo de sus
propiedades físicas y químicas es fundamental, para identificar los cambios que afectan su
calidad y en consecuencia la vida en el ecosistema y la salud humana. La disponibilidad del
agua, también está definida por su calidad; un agua de mala calidad no puede ser utilizada
en todas las actividades para las que se requiere. En este estudio se evaluó y comparó la
calidad física y química del agua de 78 sistemas lóticos asociados a ambientes ribereños de
la Reserva de la Biosfera Los Volcanes (RBLV) y su zona de influencia, en función de su
uso de suelo. Se identificaron siete usos de suelo: Pastizal montano (4058 a 3816 msnm),
Forestal (3745 a 2700 msnm), Forestal perturbado (3659 a 2693 msnm), Recreativo forestal
(3571 a 2504 msnm), Agrícola forestal (2996 a 2746 msnm), Agropecuario (2752 a 2126
msnm) y Urbano (2463 a 1987 msnm). Mediante pruebas estadísticas se comprobó que el
uso del suelo afecta significativamente la calidad del agua. La caracterización física y
química ofreció un adecuado diagnóstico de las condiciones que prevalecen en las
corrientes superficiales. Las variables con mayor sensibilidad según el Análisis de
Componentes Principales (ACP) fueron: conductividad, alcalinidad, dureza total, fósforo
total, oxígeno disuelto, pH, nitratos, amonio y DBO5. Los usos de suelo que impactaron en
mayor grado las propiedades física y químicas del agua fueron: forestal perturbado,
recreativo-forestal, agropecuario y urbano.
Recibido: Agosto, 2017.
Aprobado: Octubre, 2017
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ABSTRACT. Water quality is sensitive to environment changes, streams flow through the
basin by different land use and incorporates organic matter, nutrients, sediments, salts and
contaminants, etc. The phisycal and chemical propieties monitoring is important for
identific water quality changes that affect human and ecosystem health. Water availability
is also defined by its quality; poor quality water cannot be used in all activities for which it
is required. In this study, the physical and chemical quality of water from 78 lotic systems
associated with riparian environments of the Los Volcanes Biosphere Reserve (RBLV) and
its influence area, was evaluated and compared. based on its land use. Seven land uses were
identified: montane grassland (4058 to 3816 m asl), forest (3745 to 2700 m asl), disturbed
forest (3659 to 2693 m asl), recreational-forest (3571 to 2504 m a.s.l.), agriculture-forest
(2996 to 2746 m a.s.l.), agriculture-livestock (2752 to 2126 m a.s.l.) and urban (2463 to
1987 m a.s.l.). Statistical tests indicated that the land use significantly affects the water
quality. The physical and chemical characterization offered an adequate diagnosis of the
actual conditions in streams. Principal component analysis showed the highest sensitivity
variables were: conductivity, alkalinity, total hardness, total phosphorus, dissolved oxygen,
pH, nitrates, ammonium and BOD5. The land uses that most affected the physical and
chemical water properties were: disturbed forest, recreational-forest, agricultural and urban.
Palabras claves: sistemas ribereños, Iztaccíhuatl, Popocatépetl, contaminación hídrica.
Keywords: mountain riparian system, National Park, water pollution.
INTRODUCCIÓN
La Reserva de la Biosfera Los Volcanes (RBLV) proporciona invaluables servicios
ambientales, como captura de carbono, generación de oxígeno, almacenamiento de energía,
captación de agua, recarga del acuífero, gran diversidad biológica y riqueza endémica,
paisajística y cultural, esto beneficia a la macrorregión más densamente poblada del país
(Valle de México, Puebla, Morelos y Tlaxcala).
Las corrientes superficiales de la RBLV, tiene su origen en los manantiales y
escurrimientos que provienen del deshielo de los glaciares del Iztaccíhuatl, la precipitación
pluvial y la condensación atmosférica. Desde la alta montaña, estás corrientes superficiales
recorren la cuenca y se unen a otros afluentes para dar lugar a ríos con mayor caudal e
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importancia. Durante este trayecto el agua, atraviesa el territorio por áreas con diferente
topografía, origen geológico, tipos de vegetación, hábitats y usos de suelo. Los cambios en
el uso de suelo alteran la morfología del canal o cauce, generan degradación de la calidad
del agua y disminución de la biodiversidad (Paul y Meyer, 2001; Walsh et al., 2005;
Grimm et al., 2008)
Debido a la polaridad de su molécula, el agua incorpora fácil y continuamente materiales
disueltos y suspendidos, por este motivo mantener una calidad adecuada, es una tarea
compleja. Existen fuentes puntuales por descargas, que se encuentran generalmente
confinadas, son identificables y deben ser reguladas (USEPA, 2009) o difusas por
escorrentías, que modifican la calidad del agua (Shen, et al., 2014), son difíciles de
identificar, debido a su naturaleza y a la interacción de la escorrentía con el ecosistema y el
paisaje (Chiwaet al., 2012; Carpenter et al., 1998).
Los efectos hidrológicos en cada cuenca dependen de muchos factores, el uso y condiciones
del suelo, el clima, la exposición, la hora y la presencia de fuentes contaminantes. Pero
dada la var viabilidad en los ecosistemas, no se han estudiado de manera suficiente a
escalas regional y local los impactos de los diferentes usos del suelo en aguas superficiales
(Tong y Chen 2002).
En áreas naturales la transformación del uso de suelo, es resultado de la presión
demográfica. El crecimiento poblacional y el desarrollo de actividades antrópicas han
generado cambios en el uso de áreas forestales o de pastizal natural por ganadería,
agricultura, recreación y establecimiento de asentamientos humanos rurales o urbanizados.
Las actividades agrícolas, utilizan generalmente fertilizantes, pesticidas, herbicidas,
y abonos lácteos en las tierras de cultivo para satisfacer la demanda alimenticia, pero las
cantidades residuales de estos productos en la tierra, son incorporados en los cuerpos de
agua cercanos. Por otro lado, el proceso de urbanización, aumenta la superficie
impermeable y favorece el incremento de la escorrentía formando avenidas que transportan
contaminantes del paisaje hacia los sistemas acuáticos (Wilson y Weng, 2010).
Los efectos directos e indirectos de estos cambios, favorece que el agua de ríos y arroyos se
enriquezca con materia orgánica, nutrientes, sedimentos, que sobrepasan su capacidad de
autodepuración (Allan, 2004), lo que aunado a procesos naturales de evaporación,
absorción y filtración, alteran sus características físicas, químicas y biológicas, degradando
su calidad (Carpenter et al., 1998; Kolpin et al., Ahearn et al., 2005; Ongley et al., 2010;
Santos et al, Paul y Meyer, 2001; Walsh et al., 2005; Grimm et al., 2008, Yu et al., 2013).
Otro factor a considerar es el grado de intensidad con el que se desarrollan estas
actividades, ya que el efecto será diferente si son extensivas o si son intensivas.
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Lo mencionado anteriormente, explica la heterogeneidad en la calidad del agua, que está en
función del uso de suelo, su intensidad y los conflictos socioambientales de la cuenca
(Pacheco y Sanches, 2015.; Valle-Junior y Varandas, 2014).
El monitoreo de los cambios espaciales y temporales en la calidad del agua, con alta calidad
geográfica, es indispensable (Tong y Chen, 2002), ya que de esto también depende su
disponibilidad, no toda el agua que fluye por los cauces tiene la calidad necesaria para ser
utilizada en cualquier tipo de actividad, esto hace que, en ocasiones, aunque exista un
caudal adecuado, este por su calidad no esté disponible para ser usado.
Los ambientes ribereños de montaña son áreas transicionales, con ecosistemas que
absorben, almacenan y favorecen el reciclaje de los nutrimentos, evitando el deterioro de la
calidad del agua. Su diversidad y dinamismo los sitúan entre los hábitats más complejos del
planeta (Sweeney et al. 2004) y juegan un papel crítico en la salud de las corrientes
superficiales (Gregory, et al. 1991). La vegetación ribereña que se establece en los
márgenes regula la intensidad luminosa y la temperatura del río, favorece la retención de
sólidos, evita la erosión del suelo y permite la conservación de los servicios ecosistémicos
(Weisberg et al. 2013; Alvarez, 2004; Granados 2006).
En este estudio se evaluaron y compararon mediante métodos multivariados, los cambios
en las propiedades físicas y químicas del agua, de corrientes superficiales de la RBLV y su
zona de influencia, en función de los diferentes usos de suelo identificados y se
representaron espacialmente estos aspectos.
METODOLOGÍA
Área de estudio
La Reserva de la Biosfera “Los Volcanes” (RBLV) y su zona de Influencia, se encuentran
en la región denominada Eje Volcánico Transmexicano, y comprende el limite
biogeográfico entre las regiones Neártica y Neotropical, esta característica la reviste de una
gran importancia ecológica que favorece gran variedad de microclimas y ecosistemas,
dando como resultado una alta biodiversidad y presencia de endemismos. Sus
características geológicas la sitúan como una zona de origen volcánico, con dominancia de
rocas basálticas y andesíticas y diferentes geoformas como sierra, conos volcánicos, laderas
y pequeños valles, en su territorio se encuentran cuatro volcanes el Popocatépetl, el
Iztaccíhuatl, el Telapón y el Tlaloc, los dos primeros corresponden a la segunda y tercera
montañas más altas del país, iconos de la belleza paisajística y biodiversidad. Se localiza
entre las coordenadas geográficas extremas: Norte 98° 39’ 33’’ y 19° 33’ 35’’; Oeste 98°
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49’ 03’’y 19° 25’ 36’’; Este 98° 29’ 06’’y 19° 03’ 26’’ y Sur 98° 39’ 43’’ y 18° 54’ 14’’.
Tiene una superficie total de 171,774.409 ha, compartida por los estados de México,
Puebla, Tlaxcala y Morelos.
Determinaciones en campo
Con base en los trabajos realizados previamente en el Parque Nacional Iztaccíhuatl
Popocatépetl y su área de influencia, en la revisión cartográfica y la accesibilidad, se
seleccionaron 78 sitios de muestreo en sistemas lóticos permanentes, que se encontraran en
localidades con distintos usos de suelo, en las vertientes oriental y occidental de la RBLV.
Los datos utilizados en esta investigación fueron obtenidos tanto en campo, como en
laboratorio durante el periodo comprendido entre febrero de 2010 y diciembre de 2014.
La clasificación de los usos de suelo se realizó tomando en cuenta la información recabada
en las visitas a campo para cada sitio, identificando las actividades humanas que se realizan
en cada uno de ellos y la presencia de vegetación dominante.
Para cada uno de los sitios de muestreo se registraron en cada visita, datos de
georreferencia y altitud (GPS Garmin 62Cxs), % humedad (Higro-Thermometer UNIT-T-
UT330), temperatura ambiente (T Amb. °C), pendiente del terreno (Clinómetro-Brújula
marca Brunton y Distanciómetro), vegetación dominante y uso de suelo. Se determinaron in
situ los siguientes parámetros físicos y químicos del agua: temperatura del agua (T Agua
°C) , pH, conductividad ( Cond µS m-1) y sólidos totales disueltos ( STD mg L-1) medidos
con un Combo Hanna modelo HI-98129, oxígeno disuelto (OD mg L-1) para lo cual se
utilizó un oxímetro YSI 55, alcalinidad (CaCO3 mg L-1), dureza total (DT CaCO3 mg L-1)
y de calcio (DCa CaCO3 mg L-1 ) (APHA-AWWA-WPCF, 1992, APHA-AWWA-WPCF,
2012). Se registró el ancho y perfil batimétrico del cauce en 2 o 3 cortes transversales a lo
largo de un transecto de 30 m de largo y la velocidad de corriente (Veloc. C. m seg -1) se
midió utilizando el método del flotador cuando era menor a 0.1 m seg -1 y el correntómetro
(Global water) cuando las velocidad fueron superiores a 0.1 m seg-1 (Guerra y Cruz, 2014).
La colecta de muestras de agua se llevó a cabo de forma manual con diferentes tipos de
botellas y utilizando los métodos de traslado y conservación según el análisis a realizar, de
acuerdo a los métodos estandarizados (APHA-AWWA-WPCF, 1992, APHA-AWWA-
WPCF, 2012). Cada muestra fue etiquetada con una clave que indica la fecha del muestreo
y número de muestra del día.
Determinaciones en laboratorio
Las muestras de agua tomadas en campo, fueron conservadas a 4° C y trasladadas al
laboratorio para ser analizadas, con 5 repeticiones y acorde a las técnicas de APHA-
AWWA-WPCF (1992) y las Normas oficiales mexicanas.
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Los parámetros analizados fueron: Nitratos (NO3- mg L-1), nitritos (NO2
- mg L-1), amonio
(NH4+ mg L-1), fósforo total (F tot mg L-1), ortofosfatos (Fosfatos mg L-1), sulfatos (mg S-
SO42- L-1), sulfuros (mg S-S2- L-1), DBO5 (mg O2 L
-1) y DQO (mg O2 L-1).
Procesamiento de datos
Se elaboró una base de datos con la información obtenida de la caracterización ecológica y
las evaluaciones realizadas en campo y laboratorio.
Se aplicó un análisis de correlaciones múltiples (ACM) considerando todas las variables,
para seleccionar aquellas que presentaron correlaciones significativas y no mostraron
colinealidad. Posteriormente se realizó un análisis de componentes principales (ACP) que
permitió elegir las variables que explicaron en mayor proporción la variabilidad del sistema
y conformaron los componentes extraídos.
El comportamiento de cada una de las variables elegidas fue comparado en los diferentes
usos de suelo, mediante pruebas de comparación de medianas Kruskal- Wallis y Mood´s,
debido a que los datos no presentaron un comportamiento normal, ni homocedasticidad,
aún después de diversas transformaciones.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Categorización del uso de suelo.
De acuerdo a las actividades realizadas en los sitios de estudio, los uso de suelo se
clasificaron en 7 categorías: Pastizal montano (4058 a 3816 msnm), en el área de mayor
altitud, con un estrato arbóreo limitado, presencia de manantiales y corrientes incipientes,
con visitas ocasionales de investigación, alpinismo, conservación y rituales tradicionales;
Forestal (3745 a 2700 msnm), con bosque conservado que se encuentra en el Parque
Nacional y el territorio de bienes comunales, donde se llevan a cabo acciones de
investigación, mantenimiento y conservación como captación de agua, reforestación,
establecimiento de brechas corta fuego, etc.; Forestal perturbado (3659 a 2693 msnm) con
evidencia de vegetación secundaria y presencia humana continua con fines diversos como
mantenimiento, extracción de agua y recursos forestales, con presencia en algunos sitios de
tala; Recreativo-forestal (3571 a 2504 msnm), incluye sitios con bosque perturbado donde
se llevan a cabo de manera específica actividades, con el fin de atraer a los visitantes o
realizar ecoturismo, como pesca, caminata, visita a los parajes, días de campo, juegos
infantiles, tirolesa, venta de alimentos, etc.; Agrícola-forestal (2996 a 2746 msnm),
presencia de bosque perturbado que coexiste con cultivos agrícolas o frutícolas, en su
mayoría de tipo extensivo. Agropecuario (2752 a 2126 msnm) en la cual dominan las
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actividades agrícolas, ganaderas (bovinas, porcinas, avícolas) y ocasionalmente acuícolas.
Urbano (2463 a 1987 msnm), que incluye la presencia de asentamientos humanos
establecidos con carácter rural y urbano.
Caracterización Física y Química de las corrientes superficiales
Temperatura
Se determinaron la temperatura ambiental y del agua, presentando ambas un
comportamiento similar, con incremento térmico en función del descenso altitudinal y una
tasa de cambio promedio de la temperatura ambiental de 0.89 °C por cada 100 m de altitud,
obtenida con base en la información de los cinco años que abarca este estudio. Esta tasa es
mayor a la de 0.68 °C, reportada en el Programa del Parque Nacional Iztaccíhuatl-
Popocatépetl (CONANP, 2010).
La temperatura hídrica fue afectada por la hora de muestreo, la estacionalidad, la
insolación sobre el sistema, la humedad ambiental, la cobertura vegetal y las actividades
que se realizan en la zona circundante. En la zona de alta montaña, la temperatura del agua
presenta variaciones importantes durante el día, en función de la exposición del cuerpo
acuático, esto provoca la variación de los gases disueltos en el agua, sin embargo, no
representa problemas para la vida acuática
pH
Este parámetro nos indica la acidez del agua se acuerdo a la concentración de iones
hidronio, su escala logarítmica nos indica que el cambio en una unidad de pH, representa
un cambio de 10 veces la acidez de la muestra. Es un indicador muy sensible a los cambios
químicos en el agua y del equilibrio carbonatos-bicarbonatos-CO2 en el sistema y por lo
que es de gran utilidad para detectar cambios instantáneos o por contaminación paulatina.
El pH presentó un ascenso general de mayor a menor altitud, con fluctuación entre 5.47 y
8.63. De acuerdo al intervalo de 6.5 a 8.5, registrado como adecuado para agua de consumo
y vida acuática tanto en la normatividad nacional e internacional (Argentina, E.U. y
Comunidad Económica Europea), se presentan valores fuera de los límites recomendados,
uno de los factores que influye en este parámetro es el material geológico del sitio, la
vegetación circundante y la exposición a material o descargas contaminantes. Los valores
por debajo del límite inferior recomendado, se asocian principalmente a bosques de pino y
residuos vegetales de este género que le imprimen un carácter ácido al agua y al suelo en
los sistemas ribereños (López, 2010). El límite superior se rebasa en Tepinoco, sitio
ubicado en una zona de bosque perturbado, con cercanía a caminos de acceso a la zona, lo
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que provoca la incorporación al cauce de material generado por la erosión de la ladera y el
camino.
Conductividad
La conductividad es una medida de la calidad del agua, ya que indica la cantidad de sales
disueltas en la misma, su sensibilidad identifica cambios en la vocación del suelo en
función de la materia o residuos que cada actividad incorpora al afluente. Aunque, no se
tiene un valor límite o recomendado para este parámetro en la normatividad nacional, se
tomaron como referencia los criterios mencionados por Olías (2005) para la clasificación,
registrando 19% con valores ≤ 50 µS cm-1 como aguas naturales con buena calidad y 81%
con conductividad entre 50.01 y 2500 µS cm-1 como aguas con potencial para ser
potabilizadas.
Sólidos totales disueltos
La cantidad de STD recomendada a nivel internacional como criterio de para agua de
consumo se presenta entre 500 y 1500 mg L-1, en México el valor recomendado y límite
máximo, con el que se clasifica el agua como dulce, es de 1000 mg L-1(SEMARNAT,2017)
En los sistemas ribereños de la RBLV, las concentraciones fueron de 9 a 528 mg L-1, lo que
muestra cantidades bajas o moderadas de sólidos disueltos, que no representan problemas
para potabilizar el agua, ni para la vida en el ecosistema. La palatabilidad del agua en todos
nuestros sitios es buena, ya que es menor a 600 mg L-1 (OMS, 2006).
Alcalinidad, Dureza total y Dureza de calcio
La presencia de compuestos que alcalinizan el agua es fundamental para mantener el
equilibrio en el ecosistema, la transformación entre carbonatos, bicarbonatos y CO2 disuelto
en el agua, le confiere la capacidad amortiguadora para evitar la alteración o pérdida de un
ecosistema o bien favorecer su recuperación paulatina. Los grupos hidroxilos, carbonatos y
bicarbonatos se encuentran asociados a cationes como el calcio y el magnesio, que pueden
ser medidos a través de la dureza.
De acuerdo, a las concentraciones registradas, el 73 % de los sitios presentaron alcalinidad
baja, 21% alcalinidad media y 6% alcalinidad alta. (NMX-AA-072-SCFI-2001, Romero,
1999 y Kevern, 1996)
La dureza del agua varía de acuerdo a cada región geográfica, en función del calcio o
magnesio disueltos en ella, provenientes del material parental y los afluentes que llegan al
sistema, estos pueden con el tiempo y los cambios térmicos precipitar en forma de
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carbonatos. En la normatividad mexicana NOM 127-SSA1-(1994) se establecen
concentraciones máximas de 500 mg L-1, aunque no se ha registrado que tengan efectos
nocivos en la salud valores superiores. El 45% de los sitios de estudio tuvieron aguas
blandas, 24% moderadamente duras, 13% duras y 18% muy duras, incrementándose la
dureza conforme se desciende de la montaña.
Nutrientes
A nivel global, el principal problema relacionado con la calidad del agua lo constituye la
eutrofización, que es el resultado de un aumento de los niveles de nutrientes (generalmente
fósforo y nitrógeno) y afecta severamente los usos del agua.
El nitrógeno es un elemento insustituible para el desarrollo de los organismos, con un ciclo
complejo y regulado fundamentalmente por la actividad biológica. Se determinaron las
concentraciones de Nitrógeno inorgánico como nitratos, nitritos y amonio, resaltando la
importancia de la primera especie química y la última en el comportamiento de las
corrientes superficiales estudiadas.
Los nitratos fluctuaron entre concentraciones no detectables y 24.20 mg N-NO3- L-1,
mientras que el amonio presentó un intervalo entre no detectable y 20.80 mg N-NH4+ L-1.
En la mayoría de los casos las concentraciones promedio de nitritos fueron no detectables,
sin embargo, en cuatro sitios (Palo rechino, Volkswagen, Tetlacuilco y Xopallican) se
rebasó el límite establecido en México y E.U. de 1.0 mg L-1, lo que indica procesos
deficientes de oxidación y abundante incorporación de material nitrogenado a estos cauces
en la época de lluvia, alcanzando concentraciones promedio entre 1 y 5 mg N-NO2- L-1.
Las concentraciones de nitrógeno superiores a 5 mg L-1 en agua a menudo indican una
contaminación procedente de residuos humanos o animales o provenientes de la escorrentía
de fertilizantes de las zonas agrícolas (http://www.un.org/spanish/waterforlifedecade/quality.shtml).
El fósforo es un elemento indicativo de la productividad del sistema acuático, fundamental
para el mantenimiento de los seres vivos. Se encuentra en el agua en forma orgánica e
inorgánica, puede presentarse de manera particulada o disuelta, con transformaciones
físicas, químicas y biológicas que definen su dinámica. En condiciones naturales la especie
química que representa al fósforo inorgánico son los ortofosfatos; sin embargo, las
concentraciones de fósforo total han sido utilizadas para definir la contaminación de las
aguas y el nivel trófico del sistema.
De acuerdo a las concentraciones de fósforo total solo el 3% de los sitios de estudio
presentan condiciones de oligotrofia (Guerra y Cruz, 2014). Según la NOM-Ecol-001
(1996) el agua del 100% de los sistemas lóticos estudiados, es adecuada para riego agrícola
y uso público, sólo en Ayapango no hubo condiciones adecuadas para protección de la vida
acuática, con concentraciones que rebasan en promedio 5 mg L-1.
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El deterioro de la calidad del agua es motivo de preocupación mundial, con el crecimiento
de la población humana, la expansión de las actividades agrícolas, ganaderas e industriales
hacia la zona de montaña, además del proceso de cambio y variabilidad climática, causando
todos ellos alteraciones en el ciclo hidrológico.
Las mayores fuentes de nutrientes en la RBLV son difusas, la escorrentía agrícola y
ganadera, las aguas residuales de origen doméstico, emisiones a la atmósfera procedentes
de combustibles fósiles e incendios forestales.
Azufre
Es un macronutrimento esencial para el crecimiento y desarrollo de los organismos vivos,
utilizado en la síntesis de aminoácidos. Su reserva principal se encuentra en forma de
sulfatos en la hidrósfera, en la litósfera como yesos, piritas y sulfuros de rocas básicas, que
se oxidan a sulfatos en condiciones aerobias. Y en la atmósfera, como Sulfuro de hidrógeno
(H2S), que proviene de la actividad volcánica, la descomposición de la materia orgánica;
Dióxido de azufre (SO2) y sulfatos (SO42-) originados por la actividad volcánica y por el
uso de combustibles fósiles por el hombre, así como sulfatos en aerosol de agua marina,
que los vientos transportan desde el mar al interior de los continentes (Benavides y
Veenstra 2005).
Factores como la erosión hídrica, la deforestación y el desgaste de bancos ribereños afectan
la disponibilidad de azufre y otros nutrimentos en el sistema agua-suelo-sedimento, con
efectos directos e indirectos que van desde las pérdidas de nutrimentos y materia orgánica
en el suelo hasta la contaminación física y química de los recursos hídricos.
Se registraron valores de sulfatos desde 78.8 mg L-1 a ausencia total o niveles no
detectados. Las mayores concentraciones se dieron en sitios contaminados de la cuenca
media, como consecuencia de la incorporación de efluentes agrícolas, sin embargo, no
rebasa los límites establecidos en la normatividad internacional.
La caída o depósitos de ceniza representan uno de los fenómenos volcánicos que causan
mayor impacto en los ecosistemas circundantes y las actividades humanas por su alta
capacidad de dispersión, afectando un gran número de las poblaciones aledañas al volcán
Popocatépetl. (Martin del Pozo A. L., 2002). Estas cenizas traen consigo diferentes
materiales y compuestos como el azufre, que se depositan en agua, suelo, rocas, vegetación
e incluso organismos con poca movilidad.
Las concentraciones de sulfuros más elevadas (20 mg L-1), se observaron en los sitios de
mayor altitud, coincidieron con emisiones volcánicas previas, esto corrobora lo mencionado
por González et al. (2013).
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Con base en esto se puede corroborar que, a mayor actividad volcánica, mayores son las
concentraciones de Azufre inorgánico en los arroyos que están en la dirección de dispersión
de la ceniza, esto también se ha observado en otros trabajos, donde grandes erupciones han
dejado en zonas con hielo concentraciones muy elevadas con sulfatos y sulfuros (González-
Ferran 1995).
Oxígeno disuelto
Una pequeña parte de oxígeno, cerca de diez moléculas por cada millón de moléculas de
agua, se encuentra disuelto en el agua y es primordial para la vida de los organismos
acuáticos. El rápido fluir del agua en un arroyo de montaña o un río, tiende a generar
mucho oxígeno disuelto, que solo podrá ser consumido en grandes cantidades por la
degradación de la materia orgánica, especialmente en sitios con temperaturas elevadas.
Este parámetro tiene una tendencia a cambiar de manera directa con la altitud y de forma
inversa con la temperatura. Su concentración varió desde su ausencia total hasta 14.18 mg
O2 L-1, en las temperaturas más bajas registradas, su papel en los procesos de óxido
reducción, respiración y degradación de la materia orgánica son fundamentales.
Demanda Bioquímica de Oxígeno
Este parámetro mide la cantidad de oxígeno que consumen los microorganismos
heterótrofos aerobios, que actúan degradando la materia orgánica contenida en el agua
y se expresa como consumo de oxígeno. La DBO está incluida en la NOM-Ecol-001
(1996) de acuerdo al tipo de sistema y uso del agua, además CONAGUA ha establecido
una clasificación con base en los valores de DBO (SEMARNAT, 2017)
De acuerdo a lo anterior en los sitios de estudio se encontró que el 69% presentaron una
excelente calidad, el 19% buena calidad y el 12% una calidad aceptable.
Demanda Química de Oxígeno
La Demanda Química de Oxígeno (DQO) es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar
químicamente toda la materia orgánica que se pueda encontrar presente en la muestra.
Algunas sustancias como los nitritos, sulfitos y el ion ferroso, reaccionan con el oxidante y
elevan el consumo de oxígeno, por lo que debe calcularse el error. La CONAGUA ha
establecido una clasificación del agua con base en la DQO, la que se utilizó para determinar
la calidad de los sitios evaluados, en 6% fue excelente, en 5% fue buena, el 23% se
catalogó como aceptable, 54% como contaminada y 12% como fuertemente contaminada
(SEMARNAT, 2017).
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Por otro lado al analizar la relación DBO/DQO, se mantiene en la mayoría de los sitios de
estudio por debajo de 0.1, lo que indica que las alteraciones existentes por incorporación de
materia orgánica no han afectado hasta el momento, la estabilidad biológica del ecosistema
(Romero, 1999).
Velocidad de corriente y Caudal
La velocidad de corriente mantuvo un interválo entre 0.036 y 7 m seg-1 dentro del
comportamiento esperado, al disminuir conforme la pendiente decrece y se desciende
altitudinalmemnte, presentando excepciones con altas velocidades en San Rafael
Tlanalapan II, Xopallican y San Pedro Atlixco.
El caudal registrado en los sitios de estudio, fluctúo ente 0 y 26.4 m3 seg -1. No se presentó
un patrón generalizado de incremento del caudal al descender altitudinalmente, sin
embargo, los sitios con mayor caudal promedio fueron: Distrito Atoyac-Zahuapan, Alcalica
vivero, Río Frío II y San Pedro Atlixco.
Comparación por usos de suelo
La información básica de cada variable en los diferentes usos de suelo identificados se
presenta en la Tabla 1, con la finalidad de identificar con base en estos valores, diferencias
o similitudes. Estadísticamente se realizó la comparación de muestras múltiples con la
prueba de Kruskal-Wallis para comprobar si la mediana en cada uno de los usos de suelo es
la misma o presenta diferencias significativas, posteriormente se aplicó la prueba de
Mood´s para comprobar si las medianas de las 7 muestras son iguales.
La conductividad mantuvo niveles similares en los usos de suelo de Pastizal montano a
Recreativo-Forestal, con aguas naturales de buena calidad y susceptibles de ser
potabilizadas; las áreas con uso agrícola forestal, agropecuario y urbano tuvieron
diferencias significativas entre ellas y no se registraron aguas naturales de buena calidad, ya
que todas presentaron conductividades mayores a 50 µS cm-1., La conductividad y los
sólidos totales disueltos aumentaron ligeramente en zonas recreativas y de manera muy
severa en las zonas urbanas.
Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(18): 41-67 2017
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Tabla 1. Valor promedio, máximo, mínimo y coeficiente de variación de cada una de las variables hídricas registradas para cada Uso
de Suelo identificado
Uso de
suelo Altitud
T
Agua Cond. pH OD Alcalinidad DT Nitratos Nitritos Amonio
F
total
Ortofos
fatos DBO5 DQO Sulfatos Sulfuros STD
Veloc.
C. Caudal
Pastizal
montano
Prom. 9.02 62 6.55 6.77 23.58 54.12 0.28 1.657 0.062 0.27 0.05 2.15 66.99 6.68 2.80 30 0.387 0.3500
Máx. 4058 13.30 133 7.81 12.8 45.60 277.39 3.10 11.630 0.400 0.73 0.13 6.87 269.44 36.21 20.00 66 1.039 0.2036
Mín. 3832 5.00 18 5.66 4.29 8.00 12.61 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0.051 0.0002
Coef.
Var. % 1.62 25.19 55 9.15 28.76 44.88 98.04 230.79 241.960 106.04 73.00 66.89 72.81 95.71 142.12 186.89 54 53.09 146.86
Forestal
Prom. 8.49 64 6.69 6.83 24.08 75.80 0.08 0.165 0.063 0.22 0.04 3.86 91.66 6.88 0.5 32 0.415 0.0820
Máx. 3871 16.00 145 7.94 13.74 103.00 286.40 0.35 11.561 0.315 0.85 0.16 22.16 315.74 33.19 5.7 73 2.76 1.2744
Mín 3520 2.00 25 5.47 3.85 4.00 16.02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 0.103 0
Coef.
Var. % 2.68 27.54 50 9.08 33.74 74.38 111.14 76.78 809.71 100.43 88.32 88.16
113.8
1 90.35 130.21 249.65 52 92.09 233.55
Forestal
perturbado
Prom. 8.49 78 7.05 8.54 50.93 123.33 0.14 1.195 0.35 0.19 0.04 4.47 90.80 4.79 3.73 39 0.432 0.0940
Máx. 3745 14.00 248 8.63 14.18 192.60 936.22 2.00 11.561 16.542 0.71 0.32 21.72 309.97 37.13 8.64 124 1.500 1.0204
Mín. 2889 4.60 18 5.74 0.99 16.40 2.00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0.065 0.0004
Coef.
Var. % 8.79 25.51 53 10.72 37.97 58.65 109.93 197.11 293.060 570.02 85.59 100.65
110.6
3 112.28 167.4 47.25 52 81.53 201.383
Recreativo
- Forestal
Prom. 9.00 138 7.4 6.95 31.91 138.53 0.10 0.004 0.13 0.21 0.06 2.07 70.75 18.52 1.56 73 0.353 0.0890
Máx. 3571 18.30 204 8.31 12.33 123.60 1386.99 0.35 0.400 0.804 0.68 0.10 12.33 355.55 31.98 7.66 101 0.763 0.3182
Mín. 2504 6.00 39 5.89 0 14.00 24.02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0.036 0.0017
Coef.
Var. 9.33 36.05 44 7.7 27.45 76.95 167.74 76.90 284.620 106.7 65.49 49.07
100.3
8 72.96 68.70 162.2 40 43.38 83.75
Agrícola -
Forestal
Prom. 9.50 79 7.34 9.78 28.19 47.5 0.14 0.0004 0.053 0.21 0.06 2.94 50.5 6.63 3.44 39 0.546 0.818
Máx. 2720 12.00 130 7.82 13.74 49.44 73.99 0.50 0.002 0.141 0.49 0.115 9.75 107.62 15.93 4.72 65 0.818 3.5400
Mín. 2095 8.00 61 5.83 6.60 18.70 26.20 0.04 0 0 0.06 0.016 0 0 0.148 2.76 30 0.215 0.0100
Coef.
Var. % 6.68 13.40 33 7.75 25.75 42.96 26.52 96.76 159.77 71.01 71.81 58.75
104.3
0 56.39 89.84 21 34 38.330 185.92
Agropecu
ario
Prom. 11.44 102 7.15 8.87 44.74 101.98 0.18 0.006 0.187 0.25 0.092 3.48 48.50 5.89 2.62 52 0.467 0.1350
Máx. 2463 16.30 202 8.47 13.74 119.48 485.45 1.00 0.1683 2.708 0.74 0.26 13.74 158.2 13.41 7.66 94 3.100 1.4082
Mín. 1987 5.70 58 5.97 0 10.80 28.03 0.027 0 0 0.04 0.026 0 0 0.2 0 29 0.063 0.0013
Coef.
Var. % 7.84 21.31 49 8.64 33.14 71.73 102.50 101.30 418.300 279.47 67.46 59.90
110.9
1 68.05 67.27 94.22 48 115.22 200.51
Urbano
Prom. 15.23
443.3
3 7.28 5.53 142.00 478.51 1.75 0.011 2.770 1.78 0.561 2.28 256.9 20.98 3.25 217 0.583 0.9500
Máx. 3871 20.00 1056 8.36 12.78 472.94 1541.54 24.20 0.247 20.796 6.36 4.037 12.74 1092.09 78.75 8.64 530 7.012 26.400
Mín. 2120 12.00 108 6.26 0 4.00 7.01 0 0 0 0.07 0.0162 0 0 1.0 0 54 0.150 0
Coef.
Var. % 16.70 11.22 68 6.66 66.62 71.17 99.89 235.70 361.040 175.54
113.8
3 177.94
120.1
2 131.53 113.02 49.98 70 187.40 468.74
Total
Prom. 9.95 135 7.02 7.44 55.10 150.90 0.36 0.450 0.531 0.42 0.123 3.31 102.34 10.03 2.31 68 0.440 0.2200
Máx. 4058 20.00 1056 8.63 14.18 472.94 1541.54 24.20 11.630 20.796 6.361 4.037 22.16 1092.1 78.75 20 530 7.012 26.400
Mín. 1987 2.00 18.00 5.47 0 4.00 2.00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0.036 0
Coef.
Var.
%
17.59 32.86 129.2
7 9.79 40.86 114.09 167.55 455.24 489.310 423.90
215.5
3 337.633
113.7
4 155.67 140.12 117.66 129 120.92 750.21
ND: significa no detectado con el método utilizado y contabilizado como 0
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El pH se incrementó moderadamente en la transición del pastizal montano a la zona
agrícola forestal. En todos los usos de suelo se registraron valores por abajo del
recomendado en la normatividad para aguas naturales y solamente en el uso forestal
perturbado se sobrepasó el valor de 8.5 considerado en los límites permisibles para aguas
naturales, en los usos como pastizal montano, forestal y forestal perturbado los valores de
pH fueron bajos y están influenciados por la presencia de hojarasca de pino, que tienen pH
ácidos y tiende a acumularse en la zona ribereña y fondo del cauce, donde se degrada
lentamente. Los valores de pH, en ningún caso pusieron en riesgo la vida acuática.
La alcalinidad fue clasificada como baja en la zona de pastizal montano y agrícola-
forestal; en los usos de suelo forestal y recreativo forestal se mantuvo entre baja y media y
en los usos forestal perturbado, agropecuario y urbano su espectro fue más amplio con
registro de sitios con baja, media y alta (Kevern, 1996 ), el aumento de concentración fue
moderado en los usos forestal perturbado y agropecuario, pero muy alto en el uso urbano,
como consecuencia de las descargas de agua residuales domésticas.
La dureza total indicó la presencia de aguas blandas en todos los sitios del uso agrícola-
forestal; aguas de blandas a duras en los sitios con uso de suelo forestal y pastizal
montano. Así como, aguas de blandas a muy duras en el forestal perturbado, recreativo-
forestal, agropecuario y urbano, estos dos últimos con concentraciones entre 900 y 1550
mg CaCO3 L-1, lo que indica un exceso de iones calcio y magnesio por contaminación
residual y rebasa los valores recomendados por la normatividad nacional e internacional
(Romero, 1999, OMS, 2006).
Los ortofosfatos, fósforo total, nitratos y amonio sólo presentaron diferencias significativas
en las zonas de uso de suelo urbano y en todos los casos se mantuvieron dentro de los
límites permisibles de las NOM-Ecol-001 (1996) y NOM 127-SSA1- (1994). Es
importante mencionar que el Nitrógeno aumentó severamente en la subcuenca del Atoyac,
en sitios agropecuarios y urbanos por los efluentes con remanentes de fertilizantes usados
en la producción hortícola, frutícola, florícola de la zona. Por otro lado, el fósforo presenta
las mayores concentraciones en la subcuenca de Amecameca, en sitios agropecuarios y
urbanos, como consecuencia del uso excesivo de fertilizantes fosfatados y detergentes en
la zona.
Los sulfatos presentan concentraciones por abajo de las establecidas en la NOM 127-
SSA1- (1994) en todos los usos de suelo, con alteraciones leves en las zonas recreativas
forestales, por incorporación de aguas residuales de actividades acuícolas y en las zonas de
uso urbano por descargas domésticas. Los sulfuros se mantuvieron en niveles bajos, los
usos donde se registraron las mayores concentraciones y variabilidad fueron forestal
perturbado, agrícola forestal, agropecuario y urbano. De acuerdo a los monitoreos, la
actividad volcánica incrementa ligeramente las concentraciones de estas especies químicas
en el agua, entre 2 y 4 días posteriores a la emisión, sin representar hasta el momento
riesgo para la salud humana y la vida acuática.
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Los sólidos totales disueltos tuvieron concentraciones menores a 73 mg L-1 y mantuvieron
estabilidad en los usos como pastizal montano, forestal y agrícola forestal. Se
incrementaron y presentaron mayor variabilidad en un intervalo de 39 a 124 mg L-1 en los
usos de suelo forestal perturbado, recreativo-forestal y agropecuario. El uso urbano
registró incrementos hasta del 400%, como resultado de la incorporación de
escurrimientos que transportan todo tipo de residuos, ya que provienen de zonas
pavimentadas y por lo tanto impermeables, lo que coincide con lo mencionado por Li y
cols. (2015), así como efluentes residuales domésticos, comerciales y en ocasiones
industriales que son vertidos sin tratamiento a los cauces, con efectos negativos en la
calidad del agua (Kennen et al., 2010)
En las zonas con uso de suelo como pastizal montano, forestal y agrícola-forestal, el
oxígeno registro valores que muestran una buena oxigenación en todos los sitios. Sin
embargo, en los usos de suelo forestal perturbado, recreativo-forestal, agropecuario y
urbano, aunque algunos sitios registraron niveles de oxigenación con un 100% de
saturación, otros presentaron anoxia total, lo que modifica las condiciones del ecosistema a
reductoras, favorece la solubilidad de los metales y afecta la supervivencia de los
organismos acuáticos (Wetzel, 2001).
La DQO como era de esperarse, mostró un comportamiento inverso a la concentración de
oxígeno disuelto. Se registraron sitios con agua de calidad de excelente a contaminada en
los usos agrícola forestal y agropecuario. Y de excelente a fuertemente contaminada en los
otros cinco usos de suelo. Las mayores demandas de oxígeno se manifestaron en el uso de
suelo urbano, por la alta tasa de degradación química del material orgánico depositado en
los cauces.
La DBO5 en los sitios con usos de pastizal montano y agrícola forestal indica que la
calidad del agua fue de excelente a buena, en todos los demás usos de suelo la calidad del
agua en los sitios fue de excelente a aceptable, es importante mencionar que en estos
sistemas la producción fitoplanctónica es limitada y se debe principalmente a la presencia
de diatomeas, por tan motivo la materia orgánica procedente de estos organismos es muy
baja en los arroyos y ríos (Hernández, 2017)
La clasificación de la calidad del agua de cada uno de los sitios con base en estos dos
parámetros y su distribución espacial asociada a su uso de suelo se puede visualizar en la
figura 1. Donde además se observa la ubicación y características de los sitios, como Palo
Rechino que se encuentra en una zona forestal perturbada, presenta agua fuertemente
contaminada por DQO, lo que indica materiales orgánicos no biodegradables, sin embargo
sitios como San Simón Atzizintla con uso urbano, mantiene una calidad aceptable, aunque
este parámetro tiende a aumentar, por el material orgánico que se deposita en el cauce por
el lavado de vegetales y hortalizas que realiza en este sitio por los productores, el deterioro
del margen ribereño y la falta de vegetación ribereña.
Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(18): 41- 67 2017
56
La DQO y la DBO5, son dos parámetros que se utilizan como indicadores directos de la
calidad del agua de un río, en función del contenido de materia orgánica que presentan,
ambos parámetros se relacionan en función de los componentes que conforman la materia
orgánica en degradación, por lo que al determinar la relación DBO5/DQO, se puede inferir
el tipo de contaminación de las aguas y su biodegradabilidad (Romero, 1999).
De acuerdo con Romero (1999) una relación DBO5/DQO menor a 0.12, corresponde a
aguas estabilizadas biológicamente; en el caso de la RBLV, en todos los usos de suelo la
relación se mantuvo por abajo de 0.12, lo que además indica que prevalecen los contenidos
de materia orgánica no biodegradable. En el uso forestal perturbado y agropecuario, esta
relación se incrementa, convirtiéndolos en usos de suelo vulnerables, por su tendencia a
perder la estabilidad.
Figura 1. Representación espacial del uso de suelo y la calidad del agua de acuerdo a la DQO y
DBO5 en corrientes superficiales de la RBLV y su área de influencia
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Variables con mayor significancia estadística
La base de datos se conformó con la información de las veinticinco variables determinadas
en campo y laboratorio, para los 78 sitios de estudio considerando los diferentes muestreos
con los que se contaba para cada sitio. Posteriormente se realizó un análisis de correlación
múltiple (ACM) con 23 de las variables evaluadas (excepto georreferencia y uso de suelo).
De este análisis se seleccionaron 14 variables con correlaciones significativas, que no
presentaban colinealidad y se les aplicó un Análisis de Componentes principales (ACP) con
estandarización, para reducir el número de variables (Giri, 2016), eligiendo las más
significativas de acuerdo a la conformación de los 4 componentes que se extrajeron y
explicaron el 72 % de la variabilidad de los datos (Tabla 2; Fig. 2).
Tabla 2. Pesos de los Componentes y selección de variables a partir del Análisis de
Componentes Principales
Componente Componente Componente Componente
1 2 3 4
ID Uso de suelo 0.314663 0.324565 -0.0785287 -0.23275
Oxígeno disuelto -0.181867 0.48985 0.168772 0.173983
Fósforo total 0.36058 -0.167867 0.194226 0.0781104
DBO5 -0.0797038 0.278415 0.238879 0.626007
Nitritos -0.0559382 -0.331383 -0.0385929 0.111151
Alcalinidad 0.368888 0.00384648 0.189228 0.110251
Altitud -0.285994 -0.390832 0.0871121 0.29972
Amonio 0.188962 0.0512985 -0.523964 0.378518
Conductividad 0.408227 -0.0864628 0.0515382 0.100886
DQO 0.283264 -0.322206 0.242676 0.155183
Dureza total 0.306098 -0.0512781 0.326941 0.0923714
Nitratos 0.165103 -0.00546281 -0.561074 0.362342
pH 0.122938 0.405973 0.164982 0.117632
T Agua 0.303113 0.0709581 -0.201688 -0.268389
El primer componente lo representa el equilibrio salino, ya que está conformado por la
conductividad, la alcalinidad y la dureza, en conjunto con la cantidad de fósforo total y
todos ellos en relación con el uso de suelo. El segundo componente se enfoca a los
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Figura 2. Representación gráfica de los componentes 1 y 2
procesos de óxido reducción en el sistema, al relacionar la concentración de oxígeno
disuelto con el pH.
El tercer componente está enfocado a la dinámica del nitrógeno en el sistema, a través del
amonio y los nitratos, que determinan el estado trófico del sistema. Finalmente, el cuarto
componente se debe a un solo parámetro DBO5, que es fundamental para definir la
contaminación en los sistemas acuáticos.
Figura 3. Representación gráfica de los componentes 1 y 2
Las medianas de cada una de las variables por uso de suelo no fueron iguales y presentaron
diferencias significativas en todos los casos.
Cada uno de los componentes nos revela variables significativas que explican el
comportamiento de las corrientes superficiales en la RBLV.
En los diagramas de caja (Fig. 3) se visualizan, las diferencias significativas que se
presentan entre los usos de suelo, para cada una de las variables seleccionadas por medio
del ACP.
El análisis de todos los resultados indica los parámetros que tienen mayor influencia en la
calidad del agua en la región de la RBLV, además de evidenciar el impacto que los usos de
suelo, en diferente magnitud, causan en todas las variables analizadas.
Oxìgeno
DBO5
AlcalinidadAmonio
Conductividad
DQO
Dureza total
Nitratos
pH
T Agua
Peso de los componentes
Componente 1
Co
mp
on
en
te 2
-0.29 -0.09 0.11 0.31 0.51
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
Uso de suelo
Fósforo total
NitritosAltitud
T Agua
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59
Alcalinidad mg CaCO3/L
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-Forestal
Agrícola-Forestal
Agropecuario
Urbano
0 100 200 300 400 500
Uso
de
Su
elo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 200 400 600 800 1000 1200
Conductividad
Us
o d
e s
ue
lo
Conductividad
Alcalinidad
Alcalinidad
Oxígeno disuelto
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 3 6 9 12 15
Uso
de
su
elo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 400 800 1200 1600
Dureza total
Uso d
e s
uelo
Dureza total
Oxígeno disuelto
Fósforo total
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 1 2 3 4 5 6 7
Uso d
e s
uelo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
Box-and-Whisker Plot
5.4 6.4 7.4 8.4 9.4
pH
Uso d
e s
uelo
Fósforo total
pH Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 1 2 3 4
Nitratos
Uso
de
su
elo
DBO5
Uso
de
Su
elo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 4 8 12 16 20 24
Nitratos
DBO5
DBO5
Uso
de S
uelo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 4 8 12 16 20 24
DBO5
Uso
de S
uelo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 4 8 12 16 20 24
DBO5
Uso
de
Su
elo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 4 8 12 16 20 24
DBO5
Uso
de
Suelo
Pastizal montano
Forestal
Forestal perturbado
Recreativo-forestal
Agrícola - Forestal
Agropecuario
Urbano
0 4 8 12 16 20 24
Conductividad Alcalinidad
Dureza total Oxígeno
Fósforo total pH
Nitratos DBO5
Figura 4. Diagramas de Caja y bigote, que muestras las diferencias de las variables más
representativas entre los diferentes usos de suelo.
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CONCLUSIONES
Se identificaron siete usos de suelo: Pastizal montano, Forestal, Forestal perturbado,
Recreativo-forestal, Agrícola-forestal, Agropecuario y Urbano. Después de los análisis
estadísticos aplicados se puede aseverar que la selección de los siete usos de suelo fue
adecuada y acorde a la magnitud de las actividades, en las diferentes áreas.
La caracterización física y química de las corrientes superficiales nos dio un diagnóstico
acertado de las condiciones prevalecientes en el agua de los sistemas ribereños de la RBLV,
durante el periodo de estudio y considerando las épocas de lluvias y estiaje.
El incremento en la tasa de cambio de la temperatura ambiental por cada 100 m de altitud,
es resultado de la variabilidad climática que afecta al país y en particular a esta región, con
cambios importantes como la reducción de glaciares y los cambios en los límites naturales
de la vegetación.
El pH es una variable indispensable por su sensibilidad a los cambios en los procesos
químicos que se llevan a cabo en los sistemas lóticos y su entorno, como cambio en la
especie arbórea dominante o en la cantidad de materia orgánica depositada en el cauce.
La conductividad, los sólidos totales disueltos, la alcalinidad y las durezas indican que la
cantidad de iones incorporados a las corrientes superficiales no representan aún, un
problema en la calidad del agua, Sin embargo, la tendencia que guardan estas variables nos
muestra que los usos de suelo recreativo-forestal y agropecuario deben mejorar sus
prácticas y monitorear continuamente sus efluentes para evitar cambios drásticos en las
condiciones del agua en estos sitios. El incremento de la concentración de sales en el uso
urbano, nos muestra el riesgo y vulnerabilidad de estos sitios, para que la concentración
salina por incorporación de descargas residuales, cambie su condición y rebase los límites
recomendados en corto plazo.
El nitrógeno y el fósforo como indicadores de eutrofización son de suma importancia en los
cuerpos acuáticos. De manera, se puede decir que sus concentraciones se encontraron por
debajo de los límites permisibles en la NOM-Ecol-001 (1996) y NOM-127-SSA1. Sin
embargo, en sitios específicos del uso de agropecuario se registraron problemas con la
concentración de amonio, por lo que se emitirán recomendaciones a las comunidades de
esos sitios para mejorar el manejo de los efluentes que se incorporan al río. Esto sucedió
también en sitios de uso urbano con las concentraciones de nitratos, fósforo total y
ortofosfatos, por lo cual, se emitirán las recomendaciones pertinentes.
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Existe contaminación por nitrógeno en la subcuenca del Atoyac, en sitios con uso de suelo
agropecuario y urbano, como consecuencia de la incorporación a los ríos o arroyos de
efluentes procedentes de cultivos, hortícolas, frutícolas y florícolas.
Los niveles más altos de fósforo se registraron en sitios con uso agropecuario y urbano de
la subcuenca de Amecameca, por incorporación de efluentes residuales procedentes de
cultivo de cereales y domésticos con exceso de detergentes.
Los sulfatos mantienen condiciones estables con bajas concentraciones en cinco de los usos
de suelo y presenta alteraciones en las zonas recreativas por la actividad. Y en el uso
urbano, en sitios específicos con incrementos por incorporación de material alóctono, sin
representar ningún problema para la vida acuática o el consumo.
Los niveles de oxigenación en los sistemas lóticos fueron buenos en el uso como pastizal
montano y en los que incluyen bosque, excepto en el recreativo forestal, donde la carga
orgánica generada por las actividades acuícolas y los visitantes causan anoxia en algunos
sitios. Y en la zona de uso urbano, donde los procesos de degradación aumentan y
consumen el oxígeno disponible, poniendo en riesgo la vida acuática y la disponibilidad del
agua.
La clasificación de calidad del agua en función de la DBO y la DQO, fue muy diferente, lo
que refleja que la materia orgánica presente en la mayoría de los sitios de estudio no es
biodegradable. De acuerdo a la DQO se registran sitios contaminados y fuertemente
contaminados, con un comportamiento inversamente proporcional al oxígeno disuelto
disponible.
La relación DBO5/DQO, indica estabilidad biológica en todos los sitios y mayor
vulnerabilidad en los usos de suelo forestal perturbado y agropecuario.
La velocidad de corriente aumenta en la mayoría de las corrientes conforme se desciende en
altitud y disminuye la pendiente.
El caudal no mostró un patrón generalizado de cambio con base en el descenso altitudinal,
debido a las canalizaciones, extracciones y desvíos de la corriente que se realizan para que
el agua se utilizada en otros sitios con fines agrícolas, pecuarios, domésticos y recreativos.
La selección de nueve variables a partir del ACM y el ACP fue satisfactoria, ya que se
explica la variabilidad del sistema en 72%, lo que no es tarea fácil, al contar con veintitrés
variables iniciales. El uso de distintas variables como indicadores de la calidad, disminuye
el error en el diagnóstico y evaluación.
Las variables con mayor sensibilidad a los cambios en el uso de suelo de acuerdo al ACP
fueron: conductividad, alcalinidad, dureza total, fósforo total, oxígeno disuelto, pH,
nitratos, amonio y DBO.
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De acuerdo a los análisis estadísticos realizados, los usos de suelo presenten en la RBLV,
afectan la calidad del agua de manera diferencial. En este caso el mayor impacto en las
propiedades física y químicas del agua fue generado por los usos de suelo: forestal
perturbado, recreativo-forestal, agropecuario y sobre todo el urbano, del cual se observan
los efectos en todas variables analizadas.
El mantenimiento de la zona de ribera es fundamental para la conservación de la calidad
hídrica por su relevante papel, como reguladora de los procesos de interacción entre la
zona terrestre y la zona acuática.
El monitoreo en campo, el análisis estadístico y el manejo de SIG, permiten el análisis
integral de los efectos del uso de suelo en la calidad hídrica.
La representación espacial a través de la variabilidad física y química de las corrientes
superficiales a través de los SIG, es muy ilustrativa, facilita la difusión de resultados y la
toma de decisiones si se presenta a las instancias adecuadas, lo que implica la importancia
social de la realización de este tipo de trabajos.
La contaminación hídrica tiene su principal origen en la falta de gestión y tratamiento
adecuado de los efluentes residuales agrícolas, humanos.
La socialización de los resultados obtenidos y la interacción con las comunidades, ejidos y
autoridades es indispensable para la gestión y manejo adecuado de los sistemas lóticos.
Con la finalidad de frenar el deterioro de la calidad del agua y el ecosistema, al realizar
acciones pertinentes en cada sitio, para conservar, recuperar o restaurar las corrientes
superficiales con problemas de calidad hídrica.
AGRADECIMIENTOS.
A la DGAPA-UNAM, por el apoyo para el desarrollo del proyecto de Doctorado a través
del PASPA.
Al programa de Doctorado en Geografía-UNAM y a la Facultad de Estudios Superiores
Zaragoza, por las facilidades otorgadas para la realización de este estudio. Al grupo de
trabajo integrado por los participantes de los laboratorios de Edafología y Nutrición
Vegetal y Calidad del Agua y Ecohidrología de la FES Zaragoza.
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