Diagnóstico de la contaminación de metales pesados en la cuenca del lago de Chapala. Parte 1

RESUMEN

La cuenca del lago de Chapala es un recurso natural que posee un valor extremadamente alto en el presente y un enorme potencial para el futuro.

En este trabajo se estudia la caracterización elemental de los metales pesados en los sedimentos y aguas superficiales de la ribera de la cuenca propia del Lago de Chapala en el estado de Jalisco, mediante Espectrometría de Emisión Atómica por Plasma (ICP) Las muestras de sedimento y aguas fueron recolectadas de zonas de muestreo, marcados dentro del lago de Chapala, la cual forma parte de la Región Hidrológica RH12D. Los sedimentos fueron secados a temperatura de 100 ºC durante 24 horas, posteriormente molidos, tamizados y homogeneizados. Los análisis químicos fueron analizados con un equipo espectrofotómetro secuencial y simultaneo, de la marca Spectro, modelo “FMA-03” (Spectro Analytical Instruments).

Los resultados de las diferentes clases de metales pesados presentes en un cuerpo de agua son importantes, ya que mediante el se puede determinar la biodisponibilidad y toxicidad de un metal, (Avila, 1997). Se determinaron ocho elementos de metales pesados de acuerdo a la Norma NOM-001-ECOL-1996, (arsénico, cadmio, cobre, cromo, mercurio, níquel, plomo y zinc).

Los niveles del lago de Chapala siempre han demostrado oscilaciones; el nivel máximo que ha alcanzado, es la cota de 99.38, cuando su capacidad de almacenamiento fue de aproximadamente 8, 148 Millones de metros cúbicos (Mm3), registrado en 1926, y el mínimo hasta la cota de 90.80 en 1955. En ese año el almacenamiento que registró fue de 959 Mm3 (Universidad de Guadalajara, 1983).

1. INTRODUCCIÓN

El sistema hidrológico Lerma-Chapala-Santiago, es la macrocuenca de mayor importancia en el territorio nacional tanto por su extensión como por los centros de población y de producción que se han integrado y la consiguiente problemática ambiental generada, (Martínez, 1996).

Comprende una superficie de 130,000 Km2, (Martínez, 1996), incluyendo áreas de los estados de México, Michoacán, Querétaro, Guanajuato, Jalisco, Aguascalientes, Zacatecas, Durango y Nayarit.

En la gran extensión de su cauce que alcanza los 1180 Km, (Martínez, 1996), incluye variados ámbitos climáticos que van desde el templado hasta el tropical lluvioso. En esta cuenca se localizan muy importantes centros de población, de producción y esta considerada en el plano de atención prioritaria para lograr su recuperación ecológica, dado el gran índice de contaminación y degradación al que ha llegado.

Resultando ser la cuenca del lago de Chapala, uno de los sistemas hidrológicos más importante del país, la atención que proporcione el Gobierno Federal y el Gobierno de los Estados al problema que sufre por su más grave deterioro, lo mantiene dentro del rango de alta prioridad.

De conformidad con los principios rectores del federalismo, con el impulso a la descentralización y el fortalecimiento institucional, y en general, con la política hidráulica de México, se requiere, como lo establece el Programa Hidráulico 1995-2000, crear una firme y estrecha vinculación entre distintas dependencias del gobierno y los usuarios del agua, a través de sus organizaciones, permitiendo la participación activa y comprometida de éstos en el proceso de toma de decisiones, (CNA, 1998).

Bajo este principio evoluciona la estructura orgánica de la Comisión Nacional del Agua (CNA) para asegurar una administración integral del recurso de la región, atendiendo simultáneamente dos aspectos vinculados con las funciones y actividades que actualmente realiza la propia dependencia. Estos aspectos son:

• Una efectiva descentralización de funciones por medio de su transferencia a los gobiernos estatales y municipales y a los usuarios organizados.
• Una nueva regionalización de la CNA para desconcentrar racionalmente las funciones reservadas a la Federación y poder introducir nuevos esquemas de financiamiento.

En cuanto al primer punto, inicialmente se descentralizan los programas operativos de CNA, como son los de Agua Limpia, Uso Eficiente del Agua y la Energía, y Control de Malezas Acuáticas, entre otros, al ritmo que señalen las condiciones particulares y la capacidad de las estructuras administrativas de cada una de las entidades federativas. Dentro de este proceso se transfieren facultades y responsabilidades operativas a las organizaciones de usuarios de los distritos de riego, a los organismos operadores de servicios municipales y se tiene en proceso transferir la responsabilidad de operación de algunas presas a la CFE, como usuario del agua.

Respecto al segundo punto, la CNA, para profundizar en la desconcentración territorial y consolidar su reestructuración organizativa, realiza adecuaciones funcionales y crea nuevas gerencias regionales que se integran mediante la reubicación de su personal especializado.

Parte de los requerimientos de las nuevas regiones administrativas y sus respectivos Consejos de Cuenca es disponer de un diagnóstico de la situación regional en materia de agua, de programas, proyectos y acciones, considerando el manejo integral del agua.

El lago de Chapala tiene una relevante importancia ecológica y económica por sus características de alta productividad pesquera, resultado de la interacción equilibrada de diversos factores bióticos y abióticos; sin embargo, es atractivo y creciente el desarrollo de diversas actividades: industriales, turísticas, ganaderas, agrícolas y porcícolas, etc. cuyos desechos mal manejados afectan la calidad sanitaria del agua y de los productos que de ellos se extraen, limitando el óptimo aprovechamiento de su potencial productivo. A la Comisión Nacional del Agua (CNA) corresponde evaluar y controlar el grado contaminación de las aguas para el uso que se les confiere, así como las causas que lo determinan, a través de estudios para determinar las medidas correctivas que aseguren una permanente y aceptable calidad del agua de los productos que ahí se generen para favorecer el aprovechamiento sostenido de las cuencas hidrológicas, con la participación de las instituciones involucradas en estas actividades, (Cabrera, 1997).

La cuenca del lago de Chapala, ha llegado a un gran índice de contaminación y degradación por tal motivo la Universidad de Guadalajara le da atención prioritaria, en beneficio de la población y del estado de Jalisco. Para cumplir con los objetivos se integró la línea de investigación de cuencas, a través de estos estudios, se establecerán las condiciones de saneamiento, las cuales se obtendrá de los resultados propios de la investigación.

El acelerado crecimiento la población de Guadalajara y de la Zona Metropolitana, está provocando la escasez de agua, tandeos y alteraciones del medio ambiente por la falta del vital líquido que proviene del lago de Chapala y que resulta costosa en su tratamiento por los elevados contenidos en metales pesados o toxicidad, por tal motivo implica uno de los problemas a futuro plazo para el abastecimiento de agua potable.

1.1 Orígen de la contaminación del agua

Los impactos y cambios ecológicos debidos a la incorporación de sustancias en el ambiente se designan con la denominación general de contaminación. La contaminación de las aguas continentales, de los lagos y ríos, tradicionalmente es provocada por la introducción de aguas residuales, con alta concentración de compuestos biodegradables y metales pesados, con el auge de las actividades industriales, medios agrícolas y crecimiento en población y otros medios, la contaminación cada día tiende a aumentar, (Guzmán, 1992).
A esta carga de contaminación se añaden otras que acentúan aun más el riesgo representado por los desechos orgánicos e inorgánicos, como el empleo de fertilizantes químicos, herbicidas, insecticidas, metales pesados y otros compuestos nocivos a los ecosistemas y al hombre.

La búsqueda de fuentes de agua potable para una población en continuo crecimiento, como Guadalajara, el área Metropolitana y municipios de la ribera del lago de Chapala, constituye una tarea permanente, (Guzmán, 1992).

2. METODOLOGIA

2.1 Muestreos

El lago de Chapala se encuentra ubicado en la parte sur de la altiplanicie mexicana, mas específicamente dentro de lo que se denomina la Mesa Central. Se localiza entre las coordenadas de 20° 07’ y 20° 21’ N y 102° 40’45” y 103° 25’ 30” W, a una altitud de 1,524 m.s.n.m; tiene una longitud máxima de 82.18 Km, una anchura promedio de 18.8 Km y cubriendo un área de 1,740.8 Km2, (Universidad de Guadalajara, 1983)

Las muestras de sedimento, fueron colectadas en la orillas de la ribera de las aguas superficiales, en los meses de julio y agosto del 2001, al principio de la época de lluvias, en puntos referenciados distribuidos dentro de la cuenca del Lago de Chapala, mediante una pala manual de plástico. Los puntos de muestreo fueron marcados como 1, 2, 3, 4, etc. Se tomaron alrededor de 2 Kg de sedimento extraído y se colocaron en bolsas de polietileno y en frascos de plástico de polietileno debidamente limpios. En el laboratorio la muestra de sedimentos se separa en dos partes una para el estudio de metales pesados en base húmeda y otra en base seca.

Las muestras líquidas de aguas superficiales fueron colectadas en frascos de plástico del monitoreo a la ribera del lago de la cuenca Lago de Chapala, aproximadamente un litro por muestra para la determinación de metales pesados, debidamente etiquetadas para cada muestreo. Todas las botellas se hizo limpieza de lavado con detergente neutro marca Zigma y enjuagadas con agua bidestilada. Cada una de las muestras fueron preservadas con 1.5 ml de HNO3, para su transporte al laboratorio.

Tabla. 2.1 IDENTIFICACION DE LA CUENCA LOCAL DEL LAGO DE CHAPALA

Figura 2.1- Estudio de campo: toma de muestra en Ajijic, Jalisco, Coordenadas, 20° 17’ 38” Latitud Norte, 103° 15’ 57” Longitud Oeste. Fotografía, M. En I. José Antonio Gómez Reyna.

2.2 Análisis Químicos

La caracterización elemental de metales pesados fue realizada a través del análisis por Espectrometría de Emisión Atómica de Plasma (I.C.P.), se usó un espectrofotómetro secuencial y simultaneo: «Espectroflame” modelo “FMA-03” serie 3359/90 de la Compañía Spectro Analytical Instruments.

2.3 Preparación de estándares

Como control de calidad analítico fue utilizado patrones certificados de una compañía de los Estados Unidos «Plasmachem” en forma líquida de cada uno de los elementos en concentración de 1000 ppm (partes por millón), en solución acuosa, se preparó un multiestandar de 8 elementos, seleccionados de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-001-ECOL–1996: que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, se publicó en el Diario Oficial de la Federación el 24 de junio de 1996 para los elementos: arsénico, cadmio, cobre, cromo, mercurio, níquel, zinc y plomo.

Tabla 2.2 Puntos de muestreo en la ribera Cuenca Lago de Chapala.

Figura 2.2 Estudio de campo, División Jalisco-Michoacán, Coordenadas, 20° 10’ 23” Latitud Norte, 102° 56’ 51” Longitud Oeste, Fotografía, M. En I. José Antonio Gómez Reyna.

CONCLUSIONES

La cuenca del río Lerma es la de mayor importancia económica en el estado, y al mismo tiempo la que requiere mayor atención para la solución de problemas ambientales, en especial de la contaminación del agua, por el valor de este recurso en el bienestar y desarrollo de sus pobladores.

Sobre la base de los resultados analíticos obtenidos inferimos que las aguas superficiales de la Cuenca del Lago de Chapala, además, sólidos base seca y base húmeda, no contienen una concentración alarmante de mercurio como elemento tóxico.

Definitivamente esta agua no se pueden emplear para fines en donde se requiera agua potable por las concentraciones encontradas de cobre, cromo, níquel y zinc, las concentraciones están por arriba del limite máximo permisible por la norma NOM-001-ECOL-1996 y de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Es importante que las autoridades de la región prohíban el uso del agua para todas aquellas actividades que puedan repercutir en la salud de las personas principalmente, además, actúen para dar mas apoyo a los programas que actualmente están tomando auge sobre el aprovechamiento del agua.

Se recomienda continuar en futuras investigaciones con la caracterización de sedimentos del lago de Chapala, mediante el análisis por difracción de Rayos X e Infrarrojo, para poder conocer los mecanismos de asociación de los metales pesados en el sedimento de este importante cuerpo de agua.

Las elevadas concentraciones de cromo, cobre, zinc y níquel, que se registraron en los análisis químicos por plasma de muestras sólidas en base húmeda y base seca, de los muestreos comprendidos del periodo: 13/07/01-28/07/01, indican considerable grado de contaminación provocado por estos elementos, sobre todo en las siguientes poblados de la ribera del lago de Chapala: Tuxcueca, Tizapán, Ejido Emiliano Zapata, Los Arcos división del Estado de Michoacán con el Estado de Jalisco, Río Santiago, Unión de Río Lerma con canal de Cumuato Michoacán, Jocotepec, El Chante, San Juan Cosalá, Ajijic, San Pedro, San Miguel , San Antonio y San Juan Tecomatlán.

Las recomendaciones son:

Establecer actividades de control y saneamiento sobre todo en estos poblados, para que las comunidades evite el disponer sus residuos domésticos, industriales, agrícolas, porcícolas, etc. A través de la ribera del lago de Chapala, o cuerpo de agua.

Con respecto a las plantas de tratamiento de aguas residuales que están instaladas en los municipios ubicados en las márgenes del lago, es necesario reconocer que algunas de ellas requieren de ampliación, como: Tuxcueca, Tizapán, El Chante, San Juan Cosalá Hay que sanear a corto plazo: el Ejido Emiliano Zapata y en la división de Jalisco con Michoacán, el río Lerma y el río Santiago, San Pedro, San Miguel, Unión de río Lerma con canal de Cumuato, Michoacán, San Juan Tecomatlán y Ajijic, por la gran contaminación existente, en metales pesados.

Con los resultados obtenidos en este trabajo de investigación, se puede concluir que los minerales que forman parte del sedimento están conformadas principalmente de Al, Mg, Fe, Ca, siendo probablemente del tipo de los feldespato, hematita, cuarzo y calcita. Además la presencia elevada de carbono en el sedimento, indica aportes importantes de materia orgánica en la cuenca lago de Chapala. Por último, es importante hacer notar la relevancia de utilizar técnicas analíticas nucleares y convencionales para la caracterización de muestras ambientales como en este caso es el sedimento de este cuerpo de agua.

La contaminación por metales pesados está asociada usualmente con las descargas municipales, agrícolas e industriales que van directamente hacia los ríos y lagos. Sin embargo, se relacionan también con la lixiviación de desechos, descargas sólidas de residuos peligrosos y basuras domésticas e industriales y por el intemperismo de las rocas que aportan materiales al sistema fluvial.

La Universidad de Guadalajara cuenta con los recursos técnicos y humanos para llevar a cabo los estudios que requiere el estado actual del Lago de Chapala.

BIBLIOGRAFIA

1. Ávila. P.P., Frías. P. H. , Zaragoza. O, G., (1997). Caracterización elemental de los sedimentos de la presa de alzate. Memorias del XI Congreso Nacional de la Femisca. A.C. Zacatecas, Zacatecas, México, pp. 93-110
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3. Comisión Nacional del Agua. (1998) Diagnostico de la región lerma-santiago. Subdirección General de Programación. Gerencia de Estudios para el Desarrollo Hidráulico, México, pp, 1-55
4. Cabrera. J. G., y asociados. (1997). Evaluación de la calidad del agua del sistema lagunar del carmen tabasco. Congreso Nacional de Ingeniería Sanitaria, Zacatecas, Zacatecas, México, pp. 237-251
5. Guzmán. A. M., Merino, N. E. (1992).Diagnostico de la contaminación del agua en jalisco. U.de.G., Guadalajara, Jalisco, México, pp. 9-28
6. Martínez, M. R. (1996). Lerma, rió que nace gravemente impactado. Memorias del XXV Congreso Interamericano de Ingeniería Ambiental y Sanitaria, México, pp. 1-13.

ANEXOS.

Por: Mtro. José Ángel Luna Encinas
Escuela Politécnica de Guadalajara
Sistema de Educación Media Superior
Universidad de Guadalajara

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