IMPACTOS AL AGRO POR LOS RECURSOS HÍDRICOS EN EL VALLE DEL MEZQUITAL, HIDALGO. Gustavo Rodolfo Pérez Acosta (1)(2), Clementina Rita Ramírez Cortina, Karina Araceli Vázquez González(2), Silvia Margarita Ortiz Gallarza (1), (1)
Instituto Mexicano del Petróleo. Eje Central Lázaro Cárdenas No. 152. Col. San Bartolo Atepehuacan. CP 07730. México D.F. Tel 015553338452 Fax 015555676047. Email:
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[email protected]. (2) Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco. División de Ciencias e Ingenierías. Departamento de Energía. Coordinación de Estudios de Posgrado en Ambiental. Av. San Pablo No. 180. Col. Reynosa Tamaulipas. México D.F. Tel 015553948944 Fax 015553948944. Email:
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RESUMEN Este trabajo comprende una descripción de los impactos causados a la parte centro-oriente del Distrito de riego 03, uso de suelo agrícola de alta producción, ubicado en el Valle del Mezquital, Hidalgo. Los impactos fueron establecidos por medio de una revisión y análisis de datos obtenidos de diferentes organismos, para poder establecer tendencias con base en un análisis retrospectivo y actual. El uso de indicadores generados por parámetros microbiológicos y físico químicos, ayuda a tener una mejor comprensión de panorama del agro en el DR03. Comparaciones cronales de la introspectiva de los datos de la Comisión Nacional del Agua contra los obtenidos por el Instituto Mexicano del Petróleo, ayudaron a la obtención de estos indicadores de sustentabilidad ambiental, enfocados al agro.
INTRODUCCIÓN El problema más prioritario de nuestro tiempo, después únicamente del relativo a la disponibilidad del agua potable, es del acceso a los alimentos. Por ello, la agricultura es un componente dominante de la economía mundial. Si bien la mecanización de la agricultura en muchos lugares de la Republica Mexicana ha reducido espectacularmente la parte de la población que trabaja en ese sector, la necesidad acuciante de producir alimentos en cantidad suficiente, sobre todo en el área del Valle de Mezquital, de donde depende la alimentación de la Ciudad de México, principalmente y de los Estados de México, Tlaxcala, Puebla e Hidalgo, en menor medida; ha repercutido en las practicas agrícolas que se realizan en el Valle del México. Como es bien sabido, la agricultura es el principal usuario de recursos de agua dulce, ya que utiliza un promedio mundial de 70% de todos los suministros hídricos superficiales. Si se exceptúa el agua perdida mediante evapotranspiración, el agua utilizada en la agricultura se recicla de nuevo en forma de agua superficial y/o subterránea. No obstante la agricultura es al mismo tiempo causa y victima de la contaminación de los recursos hídricos. Es causa, por la descarga de contaminantes y sedimentos en las aguas superficiales y/o subterráneas, por la pérdida neta de suelo como resultado de prácticas agrícolas desacertadas y por la salinización y anegamiento de las tierras de regadío. Es victima, por el uso de aguas residuales y aguas
superficiales y subterráneas contaminadas, que contaminan a su vez los cultivos y transmiten enfermedades a los consumidores y trabajadores agrícolas (FAO, 1997). La contaminación de las aguas epicontinentales plantea graves problemas tanto por la insuficiencia de nuestros recursos de agua como por la degradación de la calidad de vida en este medio natural fundamental, lo cual, se traduce en profundas modificaciones de la flora y fauna acuáticas y en una serie de trastornos de diversa índole. La contaminación de las aguas procede de fuentes no localizadas, conocida anteriormente con el nombre de “difusa”, es resultado de un amplio grupo de actividades humanas en las que los contaminantes no tienen un punto claro de ingreso en los cursos de agua que los reciben. Por el contrario, la contaminación procedente de fuentes localizadas está asociada a las actividades en la que el agua residual va a parar directamente a las masas de agua receptoras, por ejemplo mediante cañerías de descarga, en las que se pueden fácilmente cuantificar y controlar. El término “fuente localizada” significa todo medio de transporte perceptible delimitado y discreto, por ejemplo, toda tubería, acequia, canal, túnel, conducto, pozo, fisura discreta, contenedor, material rodante, actividades concentradas de alimentación animal o buque u otro medio flotante, desde el cual se descarguen o puedan descargar contaminantes. En este término no se incluyen las descargas agrícolas de agua de lluvia ni el caudal de retorno de la agricultura de regadío. (FAO, 1997). Lo anterior se traduce, a que el problema más prioritario de nuestro tiempo es la conservación del agua y todo lo que abarca (tratamiento, reuso, distribución, almacenamiento, etc). El problema de la región geográfica de Tula, Hidalgo, más directamente en el Distrito de riego No. 3 es el uso de las aguas negras provenientes del drenaje de la ciudad de México con fines agrícolas. Las experiencias han demostrado que el uso de aguas con alto contenido de materia orgánica ayuda a mejorar los cultivos (CNA, 1995), sin embargo este flujo de agua maneja al mismo tiempo aportes de industria y en el recorrido recibe escorrentías de campos. La región utiliza las aguas residuales de la Cd. de México para la irrigación de los cultivos de aproximadamente 85,000 ha. Las aguas residuales compuestas por un 43% de aguas industriales y de un 57% domesticas tienen un caudal de 45 m3 /s en época de sequías llegando a 190 m3/s en época de lluvias. El VM es compuesto por dos distritos de riego: 03-Tula y 100-Alfajayucan. Ambos en 3er lugar de producción agrícola en el ámbito nacional, lo anterior de debe a los grandes aportes de materia organica que se le ha venido inyectando desde los años 60´s. El objetivo de este estudio es analizar los impactos del uso de aguas no tratadas en el área agrícola y su influencia directa en el decremento de la calidad de los recursos hídricos del Valle del Mezquital. Zona de estudio En cuestiones hidrológicas, el territorio de Hidalgo es de 20,905 km2 , forma parte de dos regiones hidrológicas: Panuco (RH26) que abarca el 95% del territorio, y Norte de Veracruz TuxpanNautla (RH27) con el 5% restante del territorio, ambas corrientes forman parte de la vertiente del Golfo de México. El estado cuenta con 189 almacenamientos entre presas, bordos y lagunas; de las que 59 (54 presas y 5 lagunas) tienen capacidad de diseño mayor a 0.5 Mm3 , se tiene una capacidad total de almacenamiento de 1,816 Mm3 . (CNA, 2001). En cuanto a aguas subterráneas, de la superficie estatal, el área ocupada por los acuíferos es de 4,655 km2 que representa tan solo el 22%. Existen 21 zonas acuíferas con una recarga media anual de 646 Mm3 , con lo que se tiene una sobreexplotación de 294 Mm3 , el déficit obedece a una sobreexplotación muy alta de algunos acuíferos (zonas áridas del oeste).
El Valle del Mezquital está dentro de los limites del estado de Hidalgo. Situado en lo alto de la meseta mexicana, a 60 Km. De la ciudad de México, con una altitud entre 1700 y 2100 msnm. Los 495,000 habitantes del valle se dedican principalmente a actividades agrícolas complementándose con la producción ganadera. Su estándar de vida es mayor que el de la población que no tiene acceso al uso del agua residual para riego (Romero, 1994). Dos de sus más grandes embalses son la presa Endhó y la presa Requema, unidas entre sí por el río Tula. Esta, es la región de estudio, localizada a 85 km de la Ciudad de México. Tiene una longitud de mas de tres mil kilómetros desde la entrada a la presa Requena hasta el portal de salida de la presa Endhó, Las aportaciones a la corriente natural del río son muchas y muy variables, pero la principal proviene del Drenaje Profundo de la Ciudad de México con un caudal de entre 45 a 195 m3/s, sin embargo otros caudales llegan a incorporarse al del río Tula como el del drenaje de la ciudad de Tepeji del Río de Ocampo así como de su parque industrial, descargas de la ciudad de Tula de Allende y de las industrias que conforman su parque industrial y de grandes industrias como la Refinería Miguel Hidalgo de PEMEX y de la Termoeléctrica de Tula. Lo interesante de esta región es la diversidad de clasificaciones de la que forma parte y todas directa e indirectamente sobre el recurso agua. La figura 1 muestra mejor lo dicho anteriormente. La cuenca del río Tula, se encuentra localizada en la región hidrológica No. 26. Esta cuenca es una da las más importantes del país, ya que incrementa sus recursos hidráulicos artificialmente con las aportaciones que provienen de la cuenca cerrada del Valle de México. Dada la gran necesidad de agua generada en el D.F. y si zona metropolitana, la capital además de los recursos propios del Valle ha necesitado volúmenes adicionales de la cuenca del río Lerma. Esta aguas, después de proporcionar servicio a la Cd. capital y su zona metropolitana, son desalojadas del Valle de México hacia la cuenca del río Tula por medio del gran canal y los túneles de Tequisquiac para descargar en el río Salado o bien por el Tajo de Nochistongo hacia el río el Salto ambos afluentes del río Tula (los canales se indican en la figura 1 con las líneas entre el DF e Hidalgo). Actualmente el emisor central y el emisor poniente captan también parte de las aguas servidas del Valle de México y las conducen mediante un túnel de aproximadamente 60 kms hasta la presa Requena dentro de la cuenca del río Tula, donde alimenta los campos de cultivo con excesos de materia orgánica. Dentro de la misma figura 1 se delimitan de afuera hacia adentro, en analogía con los impactos sufridos a la zona de estudio; Primero Región Valle de México, la cual suscribe a los estados de Morelos, Tlaxcala, Distrito Federal, Estado de México e Hidalgo, esto de acuerdo a la Comisión Ambiental Figura 1. Areas de influencia directa sobre el DR03. Metropolitana; En segundo lugar tenemos
a la Región Hidrológica No. 26 la Cual suscribe a los estados del Distrito Federal, Estado de México, Hidalgo, Veracruz y Tamaulipas, y donde se producen los principales escurrimientos hacia las cuencas y microcuencas; En tercero tenemos a el Estado de Hidalgo, el cual encierra la zona de estudio; En cuarto lugar tenemos a la cuenca XIII, delimitada por razones geohidrológicas por la CNA para un mejor uso y aprovechamiento de l agua para riego; En quinto lugar está la cuenca del río Tula, o también microcuenca 3 de la Cuenca XIII, nombrada así por la influencia directa de l río Tula y sus afluentes (río Rosas, río el Salto y el río Salado, principalmente) y finalmente en sexto lugar el Distrito de Riego No. 03 que tiene como cabezas de punta de canales de irrigación a la presas Requena en el sur y Endhó en el Norte. Con líneas entre el DF y el estado de hidalgo se representan los canales del drenaje central, oriente y poniente. MÉTODOS Se realizo una recopilación de la información de estudios que aportaran datos cualitativos y cuantitativos, son relevantes una base de datos proporcionada por la CNA la cual consta de 55 parámetros físico-químicos y 16 metales en diferentes formas, los años registrados van desde 1980 hasta el 2000. Esta base de datos esta georeferenciada a 12 estaciones de muestreo que impactan directamente sobre la zona de estudio. Son datos de la Gerencia Estatal de la Comisión Nacional del Agua en Hidalgo. La tabla 1 muestra señala las características de los datos. Se tomaron como datos relevantes para este estudio los parámetros relacionados con la fertilidad del suelo así como los elementos cruciales que pueden ayudar a mejorar la capacidad productiva del suelo además de dañarlo. Otro estudio reciente y de relevancia fue realizado por Downs et al, 1999 y 2000. el cual estableció un criterio de 24 elementos traza, 67 blancos base/neutral/ácido (BNA), compuestos orgánicos semivolátiles, compuestos orgánicos semivolátiles BNA no blancos, compuestos nitratos, 23 pesticidas clorados y 20 tipos de bifenilos policlorados. Tabla 1. Puntos de muestreo de la Red de monitoreo de agua de la CNA Estación CNA - 10
Nombre Estación OBRA DE TOMA PRESA REQUENA (OTPR)
Cuerpo de Agua RIO TEPEJI
Inicio 1984
Termino 2000
Longitud -99.3167
Latitud 19.9625
466863
X
2207232
Y
CNA - 6
PUENTE CRUZ AZUL (RT-1)
RIO TULA
1979
2000
-99.3250
19.9917
466001
2210465
CNA - 11
DESCARGA REFINERIA TULA PEMEX (DPM)
RIO TEPEJI
1983
2000
-99.3462
19.9523
463774
2206109
CNA - 7
PTE. DE LA CD. DE TULA DE ALLENDE (RT-2)
RIO TULA
1979
2000
-99.2833
20.0103
470366
2212515
CNA - 5
KM.0+000 CANAL ENDHO (SOT)
RIO TULA
1979
2000
-99.3365
20.1941
464843
2232864
CNA - 9
PISCICOLA TEZONTEPEC DE ALDAMA (RT-2A)
RIO TULA
1983
2000
-99.2833
20.2000
470402
2233506
CNA - 1
CANAL ENDHO,DESCARGA TERMOELECTRICA (DCFE)
CANAL ENDHO
1983
2000
-99.2750
20.1833
471266
2231657
CNA - 8
PTE. TEZONTEPEC (RS-2)
RIO SALADO
1979
2000
-99.2583
20.1917
473012
2232582
CNA - 4
PTE. CARR. MIXQUIAHUALA-CHILCUATLA (RT-3)
RIO TULA
1979
2000
-99.2333
20.2417
475633
2238114
CNA - 2
PTE. DE LA CD. DE ALFAJAYUCAN (RA-1)
RIO TULA
1985
2000
-99.2011
20.3634
479012
2251575
CNA - 3
PUENTE DE LA CD. DE IXMIQUILPAN (RT-4)
RIO TULA
1979
2000
-99.1963
20.4794
479529
2264411
El estudio de Downs indica las siguientes estaciones: • Río Tula a Tezontepec (DWN-1)(TZS), aproximadamente a 20 km corriente abajo de la presa Endhó (agua de color gris) y aproximadamente a 45 km de la frontera entre Hidalgo y Estado de México vía el Canal de Salida Central (CSC). • Canal de irrigación adjunto a el Cerro Colorado (DWN-2)(CCS), que recibe agua del río el Salado sin tratamiento, aproximadamente a 35 km de la frontera entre Hidalgo y Estado de México vía el Canal de Salida Central(CSC). El agua va de un color negro a gris.
•
Río el Salto / Colector Oeste (DWN-3)(ESS), la unión del Canal de Salida Central, el río el Salto y el río Tula, donde entran al Valle del Mezquital. El agua es de un color negrusco. La parte critica la tuvo el muestreo realizado por el Instituto Mexicano del Petróleo en dos campañas de muestreo con 10 estaciones georeferenciadas, una para la temporada de secas en el 2000 y de lluvias en el 2001, las cuales incluyeron: 24 parámetros físico-químicos y 11 metales en sedimento y agua, así como la determinación de hidrocarburos totales y aromáticos en sedimento y agua. Este segundo punto de referencia de datos de campo sirvió también para validar los datos obtenidos por la CNA y Downs al comparar las metodologías usadas y con ello los resultados arrojados. De los datos anteriores, se correlacionaron parámetros en función de la productividad agrícola contra elementos tóxicos bioacumulables. La tabla 2 muestra a detalle las estaciones de muestreo del IMP. Tabla 2. Estaciones de muestreo del IMP para los años de 2000-2001. Estación IMP-1 IMP-2 IMP-3 IMP-4 IMP-5 IMP-6 IMP-7 IMP-8 IMP9 IMP10
UTM 462444-2229795 462551-2229860 463334-2231403 463739-2218260 464425-2218056 464468-2217920 464443-2217838 464838-2217390 464778-2216715 464471-2215923
Latitud 20 09 57 20 09 59 20 10 49 20 03 42 20 03 35 20 03 31 20 03 28 20 03 13 20 02 51 20 02 26
Longitud 99 21 33 99 21 30 99 21 03 99 20 48 99 20 24 99 20 23 99 20 23 99 20 10 99 20 12 99 20 22
Los parámetros utilizados y graficados fueron la DBO 5 , fósforo total, nitrógeno total, como nutrientes mayoritarios, y la parte epidemiológica se evaluó con coliformes fecales y totales así como con estreptococos fecales, en evolución a través de su recorrido por el río tula desde 1980 hasta el 2000. Una vez realizado la comprobación de valores así como de metodologías, se trabajo en un mapa donde se ubicaron las estaciones de muestreo para una mejor comprensión del impacto de los contaminantes en el Valle del Mezquital , tal y como se puede apreciar en la figura 2.
RESULTADOS Se sabe que el Distrito de Riego No. 3 desde los años 60´s ha sido productivo lo anterior se debe al vertimiento de la materia orgánica en las aguas del río Tula. La figura 3 muestra la evolución de la DBO a lo largo del río en las ultimas décadas.
Figura 2. Estaciones de muestreo y área de estudio
Concentración DBO5 (mg/L)
Evolución de la DBO5 250 200 150 100 50 0 1
2
3
4
84-84
5
6
Estaciones CNA
85-89
7
90-94
8
9
95-99
Figura 3. Evolución de la Demanda Bioquímica de Oxigeno a los 5 días en los últimos 20 años.
Concentración (mg/L)
Una Relación estrecha para la fijación de la materia orgánica en el suelo la marca los iones NH4+ y el Fósforo, los cuales son aportados como nutrientes limitantes y condicionadores de la productividad agrícola. En las figuras 4 y 5 se muestra esa evolución. Evolución del Fósforo Total
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Estaciones CNA
84-84
85-89
90-94
95-99
Concentración (mg/L)
Figura 4. Evolución de la concentración del Fósforo Total. Evolución del Nitrogeno Total 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1
2
3
84-84
4
5 Estaciones CNA
85-89
6
90-94
7
8
95-99
Figura 5. Evolución de la concentración del Nitrógeno Total
9
Como se indico anteriormente, las afectaciones en la calidad de los productos del campo (desde el punto de vista de salud ambiental y publica) se puede deber a la presencia de organismos patógenos causantes de trastornos gastrointestinales. Las figuras 6 y 7 muestran el desarrollo de los coliformes fecales y totales y la figura 8, los estreptococos fecales. Evolución de los Coliformes Fecales Concentración
2.5E+11 2E+11 1.5E+11 1E+11 5E+10 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
8
9
8
9
Estaciones CNA
84-84
85-89
90-94
95-99
Figura 6. Evolución de la concentración del coliformes Fecales Evolución de los Coliformes Totales
Concentración
3.5E+11 3E+11 2.5E+11 2E+11 1.5E+11 1E+11 5E+10 0 1
2
3
4
5
6
7
Estaciones CNA
84-84
85-89
90-94
95-99
Figura 7 Evolución de la concentración de los Coliformes Totales. Evolución de los Estreptococos Fecales Concentración
250000000 200000000 150000000 100000000 50000000 0 1
2
3
4
5
6
7
Estaciones CNA
84-84
85-89
90-94
95-99
Figura 8. Evolución de la concentración del Estreptococos Fecales.
CONCLUSIONES La cuenca del río Tula, ha recibido desde el siglo XVII aguas provenientes de la ciudad de México. Estas aguas tienen un origen pluvial y era necesario desalojarlas porque causaban inundaciones en la ciudad. Posteriormente, se inicio la disposición de aguas residuales junto con la pluviales, lo cual ha durado hasta hoy en día. La comparación actual de la DBO 5 muestra el siguiente comportamiento:
Concentracion (mg/L)
Comportamiento actual de la DBO5 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1
2
3
4
5 6 Estaciones IMP
DBO-1
7
8
9
10
DBO-2
Figura 9. Comportamiento de la DBO5 en los últimos dos años (2000-2001)
El análisis demuestra que la cantidad de materia orgánica desde que se inyecta desde el portal de salida permanece constante, ya sea en época de estiaje o de lluvias pero el aporte que se realiza en la ciudad de Tula de allende, marca un incremento y finalmente el tiempo de residencia en la presa Endhó (que actúa como laguna de oxidación) degrada y baja la concentración de la M.O. DBO-1 indica la epoca de lluvias habiendo una dilución provocado por el exceso de agua proveniente de la CD de México. DBO-2 indica campaña de estiaje. En la Evolución histórica, del río Tula, se ha mantenido constantes los aportes desde la estación CNA-3 hasta CNA-7, donde decrece esta parte es la que surte los campos con aguas ricas en M.O. Lo anterior se traduce ene que existen planes de incrementar las superficies regadas por aguas negras sin tratar para crear un DR03-II (CNA,2000). Comportamiento actual del Fosforo Total Concentracion (mg/L)
7 6 5 4 3 2 1 0 1
2
3
4
5 6 Estaciones PT-1 IMP
7
PT-2
8
Figura 10. comportamiento del PT en los últimos dos años (2000-2001)
9
10
El comportamiento del Fósforo Total (como se indica en la figura 10), es totalmente errático e impredecible, sin embargo al pasar por la Cd. de Tula de allende alguna sustancia (no definida todavía, pero que ataca los surfactantes como los fenoles) declina totalmente la concentración. En el análisis histórico ocurre algo similar solo que ahí decae al pasar por la Cd. Cruz Azul. Concentracion (mg/L)
Comportamiento actual de los coliformes fecales 10000000 8000000 6000000 4000000 2000000 0 1
2
3
4
5
-2000000
6
7
8
9
10
9
10
Estaciones IMP CF-1 CF-2
Concentracion (mg/L)
Figura 11. comportamiento del CF en los últimos dos años (2000-2001)
Comportamiento actual de los coliformes totales 300000000 250000000 200000000 150000000 100000000 50000000 0 1
2
3
4
5 6 CT-1 CT-2 Estaciones IMP
7
8
Figura 12. comportamiento del CT en los últimos dos años (2000-2001)
En lo que respecta a los aportes de microorganismos, las cantidades son altas y con entradas difusas a lo largo de todo el río, ya que las poblaciones que lo delimitan así como el drenaje profundo lo utilizan como una laguna gigantesca de oxidación, sin embargo este exceso de microorganismos ha de crear consorcios los cuales ayudan a mejorar el suelo así como la fijación de los nutrientes, pero una gran mayoría de ellos se quedan en los vegetales que se cultivan. En general, se observaron un decremento en el promedio de la materia orgánica y aumento en la inorgánica de los últimos años. Se encontraron estaciones casi sin perturbación (zona de la presa Requena) donde el uso de la tierra es orientado más al pastoreo que al cultivo, mientras que en la zona centro-sur el uso del suelo es mayoritariamente agrícola con un 90% de irrigación con aguas de desecho sin ningún tratamiento. Esta región arroja los valores mas altos de contaminantes inorgánicos y tóxicos pero también es la más productiva. También es la que ha desarrollado mantos acuíferos artificiales y jóvenes pero igualmente contaminados (SEMARNAP, 2000).
AGRADECIMIENTOS Este trabajo se realizo con apoyo económico del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, de la colaboración directa vertida en información de la Comisión Nacional de Agua y del Instituto Mexicano del Petróleo. BIBLIOGRAFÍA Comisión Nacional Del Agua. (1995). Programa de Saneamiento de la cuenca de México Informe Ejecutivo. México. D.F. Comisión Nacional Del Agua-2. 1999. Consejo de Cuenca del Valle de México. Informe Técnico. México. D.F. pp 4-12. Comisión Nacional de Agua. (2001). El agua en Hidalgo. Revista Internacional de Contaminación Ambiental. Volumen 17. Suplemento 1. pp. 24. Downs, T. J., Cifuentes, E., Ruth, E. Suffet, I. M. (1999). La retención hidráulica reduce el riesgo de infecciones entéricas asociadas con el uso de aguas residuales. Environmental Pollution Articles. pp 30. Downs, T. J., Cifuentes, E., Ruth, E. Suffet, I. M. (2000). Effectiveness of Natural Treatment in a Wastewater Irrigarion District of the Mexico City: A Synoptic Field Survey. Water Environment Research, Vol 72, No. 1. Januaty/Febreary 2000. pp 4-21. FAO. (1997). Lucha contra la contaminación agrícola de los recursos hídricos. Estudio FAO, riego y drenaje. Roma. Romero, A.H. (1994). Estudio de caso “Valle del Mezquital”. Taller Regional para las Américas sobre Aspectos de Salud, Agricultura y Ambiente, Vinculados al uso de Aguas Residuales. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA), Jiutepec, México. pp3. SEMARNAP. (2000). Evaluación de Impacto Ambiental del Desarrollo Urbano del Valle de México. Dirección General de Ordenamiento Ecológico e Impacto Ambiental. Estudio de caso, el río Tula. pp. 1-13.