1 Uso de suelo y calidad del agua. Caso de estudio...

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.


53

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

Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(18): 41- 67 2017

54

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.


55

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.


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


57

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


58

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


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


Agropecuario

Urbano

0 3 6 9 12 15

Uso

de

su

elo

Pastizal montano

Forestal

Forestal perturbado

Recreativo-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


Agropecuario

Urbano

0 1 2 3 4 5 6 7

Uso d

e s

uelo

Pastizal montano

Forestal

Forestal perturbado

Recreativo-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


Agropecuario

Urbano

0 1 2 3 4

Nitratos

Uso

de

su

elo

DBO5

Uso

de

Su

elo

Pastizal montano

Forestal

Forestal perturbado

Recreativo-forestal


Agropecuario

Urbano

0 4 8 12 16 20 24

Nitratos

DBO5

DBO5

Uso

de S

uelo

Pastizal montano

Forestal

Forestal perturbado

Recreativo-forestal


Agropecuario

Urbano

0 4 8 12 16 20 24

DBO5

Uso

de S

uelo

Pastizal montano

Forestal

Forestal perturbado

Recreativo-forestal


Agropecuario

Urbano

0 4 8 12 16 20 24

DBO5

Uso

de

Su

elo

Pastizal montano

Forestal

Forestal perturbado

Recreativo-forestal


Agropecuario

Urbano

0 4 8 12 16 20 24

DBO5

Uso

de

Suelo

Pastizal montano

Forestal

Forestal perturbado

Recreativo-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.


60

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.


61

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.


62

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.


63

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