DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO Y SU CORRELACIÓN CON ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA BIOLOGICOS Lorenzo HEYER RODRIGUEZ, René VENTURA HOULE, Rosa Nelly ARROYO DIAZ, Pablo MARTINEZ CAMBLOR, Rafael HERRERA HERRERA Unidad Académica Multidisciplinaria Agronomía y Ciencias, Universidad Autónoma de Tamaulipas, Centro Universitario Victoria, Cd. Victoria Tamps. C.P. 87149 [email protected] Palabras clave: calidad, agua, índices biológicos, dqo RESUMEN La Calidad del Agua es un factor primordial en el ordenamiento territorial ya que el agua es un recurso natural limitado, lo que la convierte en un factor estratégicos en cualquier modelo que defina la viabilidad del desarrollo del territorio. En este trabajo nos enfocamos a buscar la correlación entre el índice de calidad químico basado en el nivel de DQO presente y los índices biológicos Family Biotic Index (FBI) y Ephemenoptera, Plecoptera, Tricoptera (EPT). Se seleccionaron los ríos San Marcos y Corona para realizar el estudio. Estos ríos se monitorearon durante el periodo de Agosto 2005 a Febrero 2006 correspondiente a la época del año con más abundancia de lluvias. La determinación de DQO se realizo por el método descrito en la NMX-AA-030SCFI-2001. El índice FBI se calculo según la metodología descrita por Hilsenhoff, y el índice EPT se calculo en base al método descrito por Carrera & Hierro. Los índices biológicos indicaron que el Río San Marcos tenía un agua de calidad regular con contaminación por materia orgánica poco significativa y el índice químico la clasifico como agua de buena calidad. Para el Río Corona se encontró que los índices biológicos indicaban un agua de muy buena calidad con posible contaminación ligera por materia orgánica, y el índice químico indica agua no contaminada. Por lo tanto se encontró una concordancia entre los tres índices de calidad utilizados. Siendo evidente que el río San Marcos se encuentra mas impactado por las actividades antropogénicas que el río Corona. INTRODUCCIÓN La Calidad del Agua es un factor primordial en el ordenamiento territorial ya que el agua es un recurso natural limitado, lo que la convierte en un factor estratégicos en cualquier modelo que defina la viabilidad del desarrollo del territorio. El organismo encargado de monitorear la calidad del agua en México es la Comisión Nacional del Agua (CNA). La cual emplea índices de calidad basados en parámetros fisicoquímicos. Antes del año 2002 la CNA utilizo un índice de calidad del agua basado en un promedio ponderado de los índices de calidad de 18 parámetros representados en una escala de 0 a 100 %. El uso de este método coloco 73 % de las corrientes de agua superficial en la condición de contaminado (CNA, 2001), la mayoría de las veces debido a un alto contenido de sólidos suspendidos, haciendo a esta metodología poco útil para evaluar el impacto de las actividades antropogénicas.

1

A partir del año 2002 la CNA decidió cambiar la forma en que se establece la calidad del agua, para ello utiliza ahora los parámetros de DBO y DQO para la clasificación de aguas superficiales, de esta forma es posible evaluar de manera mas directa el impacto de la actividad antropogénica sobre las aguas superficiales. Además la situación de la calida del agua de los cuerpos de agua paso a tan solo 17. 4 % con algún grado de contaminación (CNA, 2004). Sin embargo esta escala poco indica sobre la salud de los ecosistemas acuáticos. Cuando se desea evaluar el estado de los ecosistemas es preferible el uso de índices biológicos, ente los mas utilizados se encuentran el Family Biotic Index (FBI) y el Índice Ephemenoptera, Plecoptera, Tricoptera (EPT). En este trabajo nos enfocamos a buscar la correlación entre el índice de calidad mediante los niveles de DQO y los índices biológicos FBI y EPT. METODOLOGÍA Área de estudio Para realizar el estudio se seleccionaron los Ríos Corona y San Marcos, estos ríos presentan las mismas características hidrológicas pero diferentes actividades antropogénicas en sus riberas. Ambos nacen en la Sierra Madre Oriental en la zona centro-este de Tamaulipas y corren en dirección hacia el oeste hasta desembocar en la presa Vicente Guerrero. Ubicación de las estaciones de muestreo Las estaciones de muestreo se establecieron siguiendo el “Sistema de selección de estaciones Multipropósito” descrito por Bartram (1996), según este sistema las estaciones deben establecerse en los lugares donde el rió pudiera estar siendo afectado en forma directa por algún tipo de actividad antropogénica. Se establecieron cinco estaciones de monitoreo por cada río en estudio. La ubicación de las estaciones se muestra en la figura 1 y su descripción se presenta en la tabla I.

Figura 1. Ubicación de estaciones de muestreo 2

Tabla I. Ubicación y descripción de las estaciones de muestreo Rió

San Marcos

Estación

Altitud m.s.n.m.m

Coordenadas Geográficas Latitud

Longitud

1

Estación localizada cerca del nacimiento del rió en la zona montañosa de la Sierra Madre Oriental con una Vegetación Riparia (RZEDOWSKI, J. 1978.) en buen estado.

610

477631.06

2621391.3 0

2

Localizado antes de que Rió entre a la mancha urbana con una Vegetación Riparia y edificaciones a menos de 30 metros Localizado en la parte urbana de este Rió con una Vegetación Riparia en Regeneración y una gran cantidad de especies herbácea invasoras Localizado en la parte baja de la cuenca del Rió a 10 Km. de la ciudad área agrícola con una vegetación Riparia bien conservaba. Ultimo punto a 20 Km. Aproximadamente de ciudad Victoria, Zona Agrícola con una vegetación Riparia bien conservada. Zona entre las Montañas con una vegetación Riparia en la rivera, Zona muy poco alterada. Punto en la parte media inicial del la cuenca, Zona Agrícola con vegetación Riparia en la riveras, Zona poco alterada Zona Agrícola con vegetación Riparia en la riveras, Zona poco alterada

381

481278.44

2621110.7 3

342

487076.85

2624571.0 7

215

496896.74

2630088.9 1

211

504285.03

2632894.5 9

321

464350.83

2657116.9 8

203

478472.76

2656368.8 0

175

489040.83

2651131.8 6

4 (MIRF)

Zona Agrícola con vegetación Riparia en la riveras, Zona poco alterada

164

495867.99

2650476.8 6

5 (MAT)

Zona Agrícola con vegetación Riparia en la riveras, Zona poco alterada

141

506683.10

2947971.1 8

3

4

5

1 (TIGR)

2 (SENG)

Corona

Descripción

3 (MTY)

3

Muestreo Los Muestreos se llevaron cabo durante el Periodo de Agosto 2005-Febrero 2006 que es el periodo donde se presentan mayores precipitaciones en el año en la región de estudio, debido a que los ríos son intermitentes y se corta el flujo de agua durante la mitad del año. En cada estación se tomaron muestras de agua para la determinación de DQO por el método descrito en la NMX-AA030-SCFI-2001 y de macroinbertebrados acuáticos. El muestreo de macroinvertebrados acuáticos se llevo a cabo con una red acuática de golpe con marco en forma D, con un diámetro de apertura de 30.5 cm. aproximadamente y con malla filtrante de 500 micrones. Se sumergió en movimiento al azar, dúrate un tiempo de 4 minutos. Se buscaron los dos hábitats principales del río, correspondientes a las aguas de poca corriente con sedimento fino y las aguas turbulentas de sedimento grueso. En cada una de ellas se llevaron a cabo 3 repeticiones. Las muestras de macroinvertebrados se preservaron en Alcohol al 70% en envases de plástico y se llevaron al laboratorio para su determinación taxonómica. Family Biotic Index (FBI) Se utilizo la metodología descrita por Hilsenhoff (1988), para la estimación de índice modificado que incluye no-artrópodos y se basa en la tolerancia que presentan diferentes organismos a nivel de familia, considerado números de 0 al 10, 0 para los individuos de las familias menos tolerantes y 10 para las familias mas tolerantes. Este índice se calcula mediante la siguiente ecuación:

Donde xi es el número de individuos de la Familia (i), n es el Número total de individuos muestreados y ti es la Tolerancia asignada a la Familia (i). La tabla II. Muestra los significados para los valores obtenidos del FBI. Tabla II. Clasificación de la calidad del agua según el Family Biotic Index (FBI) Índice Biótico (BI) Calidad del Agua Grado de contaminación por materia Orgánica 0.00-3.50 Excelente Contaminación no aparente 3.51-4.50 Muy Buena Posible contaminación ligera 4.51-5.50 Buena Contaminación Ligera 5.51-6.50 Regular Contaminación poco significativa 6.51-7.50 Regular-Mala Contaminación significativa 7.51-8.50 Mala Alta contaminación 8.51-10.00 Muy Mala Severa Contaminación Hilsenhoff. 1988

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Índice Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera (EPT) El índice EPT se basa en la utilización de 3 grupos de de macroinvertebrados que son indicadores de la calidad de agua, debido a su sensibilidad a la contaminación. Básicamente se trata de contabilizar el número total de individuos de los órdenes Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera, y dividirlos con el número total de individuos capturados de manera que se obtiene un promedio, con el que se compara en la tabla III (Carrera & Hierro 2001). Tabla III. Clasificación de la calidad del agua según el Índice Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera CLASE

ÍNDICE EPT (%)

CALIDAD DEL AGUA

1

75-100

Muy Buena

2

50-74

Buena

3 4

25-49 0-24

Regular Mala

Carrera y Hierro 2001. RESULTADOS Rió San Marcos El monitoreo de macroinvertebrados acuáticos en el río San Marcos, arrojo un total de 1095 individuos divididos en 42 familias (tabla IV), siendo más abundante la del Orden: Díptera, Familia: Chironomidae, representando el 41% todos los organismos muestreados en el Río San Marcos.

Tabla IV. Composición taxonómica de macroinvertebrados del Rió San Marcos Clase Insecta

Orden Coleoptera

Diptera

Ephemeroptera

Hemiptera Megaloptera Odonata

Familia Elmidae Hydrophilidae Psephenidae Chrironomidae Culicidae Empididae Simullidae Stratiomydae Tabanidae Ameletidae Baetidae Caenidae Ephemelidae Heptageniidae Leptophelebiidae Siphlouridae Belostomacidae Corydalidae Aeshnidae Coenagrionidae

5

Goemphidae Lestidae Libellulidae Taeniopterygidae Perlidae Nemouridae Glosossomacidae Hydropodidae Hydropsychidae Hydroptilidae Lepidosomacidae Leptoceridae Limnephilidae Philopotamidae Polycentropodidae Uenoidae Haplotaxida Corbiculidae Viviparidae Lymnicidae Planorbidae Veneroidea

Plecoptera

Trichoptera

Annelida Mollusca

Oligocoeta Bivalvia Gastropoda

La tabal V muestra los resultaos obtenidos para los índices biológicos y DQO. El valor promedio para el FBI fue de 5.57 + 1.29, indicativo de un agua de calidad regular con contaminación por materia orgánica poco significativa. Para el índice EPT se obtuvo un valor promedio de 37.68 + 28.90 correspondiente a un agua de clase 3 de calidad regular. El nivel promedio de DQO fue de 82.66 + 33.96 mg O2/L clasificándola como agua de buena calidad según la escala de la CNA para DQO. Tabla V. Indicies biológicos y niveles de DQO en las estaciones del rió San Marcos. Indicador de calidad FBI EPT DQO

1

2

Estación 3

4.37 + 0.16 57.49 + 11.99 81.33 + 38.44

6.45 + 0.80 7.06 + 7.92 77.33 + 42.77

5.38 + 1.13 36.66 + 26.73 80.00 +31.24

4

5

5.85 + 0.48 24.64 + 23.18 88.00 + 45.08

5.84 + 2.42 62.54 + 34.80 86.67 + 40.46

Rió Corona El monitoreo de Macroinvertebrados acuáticos, en el rió Corona arrojo un total de 2848 individuos divididos en 42 familias (tabla VI), siendo más abundante la del Orden: Ephemeroptera, Familia: Baetidae, representando el 20% todos los organismos muestreados en el Río Corona. Tabla VI. Composición taxonómica del los organismos muestreados en el Rió Corona. CLASE

ORDEN Coleoptera

FAMILIA Elmidae Hydrophilidae Psephenidae

6

Ceratopogonidae Chironomidae Cuclicidae Empididae Tabanidae Tipulidae Ameletidae Baetidae Caenidae Ephemerellidae Heptageniidae Isonychiidae Leptocacidae Leptophlebiidae Lymnaecidae Prosobranchia Naurodoridae Corydalidae Aeshnidae Coenagrionidae Goemphidae lestidae Libellulidae Chloroperlidae Leuctridae Nemouridae Perlidae Hydropsychidae Hydroptilidae Isochidae Leptoceridae Limnephilidae Philopotamidae Polycentropodidae Rhyacophilidae Haplotaxida Corbiculidae Phydidae Gammaridae

Díptera

Ephemeroptera

Insecta Hemíptera Megalóptera Odonata

Plecoptera

Trichoptera

Annelida Mollusca

Oligochaeta Bivalvia Gastropoda Amphipoda

Crustacea

La tabal VII muestra los resultaos obtenidos para los índices biológicos y DQO. El valor promedio para el FBI fue de 4.38 + 0.48, indicativo de un agua de muy buena calidad con posible contaminación ligera por materia orgánica. Para el índice EPT se obtuvo un valor promedio de 63.53 + 9.92 correspondiente a un agua de clase 2 de buena calidad. El nivel promedio de DQO fue de 1.46 + 2.66 mg O2/L clasificándola como agua no contaminada según la escala de la CNA para DQO. Tabla VII. Indicies biológicos y niveles de DQO en las estaciones del rió San Marcos. Indicador de Estación calidad 1 2 3 4 5 FBI 4.15 + 0.34 4.26 + 0.11 4.10 + 0.42 4.99 + 0.49 4.45 + 0.09 EPT 66.64 + 2.23 54.50 + 13.96 65.16 + 5.81 64.09 + 10.71 67.28 + 1.89 DQO

6.00 + 1.63

0.00 + 0.00

0.00 + 0.00

1.33 + 1.89

0.00 + 0.00

DISCUSIÓN

7

Debido a que con la escala original de clasificación del FBI se obtenían pocos elementos en cada grupo, se decidió reagruparlos en solo tres grupos según la escala de la tabla VIII. Tabla VIII. Modificación de la clasificacion del agua para el indice FBI Índice Biótico Calidad del Agua Muy Buena 0-4.50 4.51-5.50 Buena 5.51-10 Mala En la figura 2 se muestra la relación existente entre la calidad del agua según el índice FBI y los niveles de DQO, en ella se puede observar que al aumentar la concentración de DQO la calidad del agua disminuye. El análisis de comparación de medias por el método de Kolmogorov-Smirnov indico una diferencia significativa entre los grupos. Si bien los valores extremos obtenidos para las categorías “mala” y “muy buena” se encuentran bastante bien definidos, los valores de calidad medios que indica una calidad Buena, se ven bastante dispersos a lo largo de los datos obtenidos para DQO. Esto es una señal de que los índices individuales de las familias que se encuentran en rangos medios (4.5-5.5) deben de ser revisados y adaptados a la región donde serán utilizados. Lo cual concuerda con lo observado por Mustow (2002), el cual indica que los índices biológicos deben pasar por un proceso de adaptación a las condiciones locales de donde se utilizaran.

Figura 2. Comparación de Medias de los índices DQO y la calidad del agua según el índice FBI (M = mala, B = Buena, MB = Muy Buena).

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En el caso del EPT no necesito ser reagrupado pues se contó con suficientes elementos en cada grupo. La figura 3 muestra la relación entre la concentración de DQO y la calidad del agua según el índice EPT. En ella se observa que el índice EPT tiene un comportamiento similar al FBI. Sin embargo, el grupo indicador de calidad muy buena mostró un comportamiento no esperado posiblemente debido al tamaño de muestra.

Figura 3. Comparación de Medias de los índices DQO y la calidad del agua según el índice EPT (M = mala, R = Regular, B = Buena, MB = Muy Buena). Los resultados obtenidos con ambos índices concuerdan con lo señalado por J. Dahl (2004) en cuanto a que los macroinvetebrados acuáticos son indicadores de contaminación con materia orgánica. CONCLUSIONES Se encuentra una concordancia entre los tres índices de calidad utilizados. Siendo evidente que el río San Marcos se encuentra mas impactado por las actividades antropogénicas que el río Corona. REFERENCIAS Bartram Jamie (1996). Water Qualiy Monitoring: Practical Guide to Desingn and Implementation, Freshwater Quality Studies and Monitoring. London U.K. Spon Press. Carrera, C & K Fierro (2001). Los macroinvertebrados acuáticos como indicadores de la calidad del agua. En Manual de Monitoreo. Editorial Eco Ciencia. Quito, Ecuador. 67 pp. Comisión Nacional del Agua (2001). Programa Hidráulico Nacional 2001-2006/ Comisión Nacional del Agua.- México: CNA. Comisión Nacional del Agua (2004). Estadísticas del Agua en México, 2004 / Comisión Nacional del Agua.- México: CNA.

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Joakim Dahl, Richard K. Johnson & Leonard Sandin. (2004). Detection of organic pollution of streams in southern Sweden using benthic macroinvertebrates. Hydrobiologia 516: 161–172. Hilsenhoff W (1988): Rapid field assesment of organic pollution with a family level biotic index. Journal of the North American Benthological Society 7: 6568. NMX-AA-030-SCFI-2001 Análisis De Agua - Determinación De La Demanda Química De Oxígeno En Aguas Naturales, Residuales Y Residuales Tratadas Método De Prueba (Cancela A La Nmx-Aa-030-1981)

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