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Aprendiendo Biologia

23/7/2022

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Biología

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lucro, reproducción, edición o modificación,
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE CIENCIAS

CUANTIFICACIÓN DE SUSTANCIAS HÚMICAS
PROVENIENTES DE LOS SEDIMENTOS EN LA
ZONA CHINAMPERA, XOCHIMILCO, CIUDAD DE
MÉXICO.

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
LICENCIADA EN BIOLOGÍA
P R E S E N T A :
ELVIRA MARTÍNEZ GUERRA

DIRECTOR DE TESIS:
DRA. CLAUDIA ALEJANDRA PONCE DE LEÓN HILL

Ciudad Universitaria, Cd. México, México. 2017

DATOS GENERALES

Elvira Martínez Guerra
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ciencias
No. de cuenta: 307236586

DATOS DEL ASESOR

Dra. Claudia Alejandra Ponce de León Hill
Coordinadora de Ecología y Recursos Naturales

JURADO ASIGNADO

PRESIDENTE:
DRA.IRMA AURORA ROSAS PÉREZ

VOCAL:
DRA. SILKE CRAM HEYDRICH

SECRETARIA:
DRA. CLAUDIA ALEJANDRA PONCE DE LEÓN HILL

TUTOR SUPLENTE:
DRA. AMADA LAURA REYES ORTIGOZA

SUPLENTE:
DR. RODOLFO OMAR ARELLANO AGUILAR

DATOS DE LA TESIS

Cuantificación de sustancias húmicas provenientes de los sedimentos en la zona
chinampera, Xochimilco, Ciudad de México
89 páginas
2017

AGRADECIMIENTOS

Gracias a todas aquellas personas que se han tomado el tiempo para leer este
trabajo, así como por sus comentarios y sugerencias que me han servido
bastante.

Agradezco la asesoría de la Dra. Claudia Alejandra Ponce de León Hill, así como
de su paciencia y tiempo.

Al M. en C. Manuel, por instruirme en mis primeros pasos en el laboratorio, así
mismo al M. en C. Horacio quien me compartió sus conocimientos al entrar a la
Unidad de Análisis Ambiental, al Químico Giovanni que estuvo para aclararme
algunas dudas, y a la M. en C. Carlette, que así como me compartió sus
conocimientos, también me ayudó y me acompaño en la elaboración práctica de
este trabajo.

También al Dr. Cristóbal Flores quien me hizo desarrollar habilidades en el trabajo
de laboratorio, además de compartir sus conocimientos, técnicas milenarias y
bueno sobre todo por su amistad y paciencia.

A la M. en C. María Pilar Fernández Lomelí quien me orientó en la parte
estadística, gracias por su tiempo y paciencia.

Así mismo quiero agradecer a cada uno de mis sinodales, porque con sus críticas
han ayudado a que este trabajo tenga más formalidad.

Para finalizar, agradezco a aquellos profesores de licenciatura que me han
instruido en esta carrera científica, pero sobre todo a la UNAM.

ÍNDICE
Abreviaturas………………………………………………………………………..9
Índice de Tablas………………………………………………………………….10
Índice de Figuras…………………………………………………………………12
Resumen………………………………………………………………………….13
1. Introducción………………………………………………………………………15
1.1. Materia orgánica………………………………………………………….15
1.2. Análisis de la materia orgánica…………………………………………18
1.3. Importancia de la materia orgánica…………………………………….19
1.4. Sustancias húmicas……………………………………………………...21
1.5. Ácidos húmicos…………………………………………………………..24
1.6. Ácidos fúlvicos……………………………………………………………26
1.7. Huminas…………………………………………………………………..27
1.8. Proceso de humificación………………………………………………...27
1.9. Métodos de estudio para las sustancias húmicas……………………30
1.10. Disoluciones de extracción para la obtención de sustancias
húmicas……………………………………………………………………31
1.11. Importancia de las sustancias húmicas………………………………..32
2. Antecedentes……………………………………………………………………..33
2.1. Justificación……………………………………………………………….34
3. Objetivos………………………………………………………………………….36
4. Hipótesis………………………………………………………………………..…37
5. Área de estudio…………………………………………………………………..39
6. Método…………………………………………………………………………….42
6.1. Muestreo……………………………………………………………..……42
6.2. Cuantificación de carbono y nitrógeno orgánico total de los
sedimentos………………………………………………………………..42
6.3. Cuantificación de sustancias húmicas…………………………………43
6.3.1. Porcentaje de humedad……………………………………………..44
6.3.2. Limpieza de la resina DAX-8………………………………………..44
6.3.3. Extracción de sustancias húmicas…………………………………45
7

6.4. Cuantificación de carbono orgánico de las sustancias húmicas……47
6.5. Análisis estadístico………………………………………………………47
7. Resultados………………………………………………………………………..50
7.1. Porcentaje de carbono, nitrógeno y relación C/N de los
sedimentos………………………………………………………………..50
7.2. Cuantificación de carbono de las diferentes fracciones de las
sustancias húmicas………………………………………………………53
7.3. Cuantificación de las sustancias húmicas…………………………….55
8. Discusión………………………………………………………………………….59
8.1. Porcentaje de carbono, nitrógeno y relación C/N de los
sedimentos………………………………………………………………..59
8.2. Cuantificación de carbono de las diferentes fracciones de las
sustancias húmicas………………………………………………………60
8.3. Cuantificación de las sustancias húmicas…………………………….63
8.4. Método de extracción de sustancias húmicas, aplicando resinas y
distintas disoluciones alcalinas como ácidas…………………………65
9. Conclusiones…………………………..…………………………………………67
9.1. Porcentaje de carbono, nitrógeno y relación C/N de los
sedimentos………………………………………………………………..67
9.2. Cuantificación de carbono de las diferentes fracciones de las
sustancias húmicas……………………………………………………...67
9.3. Identificación de la composición de la materia orgánica de acuerdo a
sus influencias antrópicas de los sitios de muestreo………………...67
9.4. Método de extracción de sustancias húmicas, aplicando resinas y
distintas disoluciones alcalinas como ácidas…………………………68
9.5. Transformación de la materia orgánica que se incorpora al sistema
con base en las sustancias húmicas presentes………………………68
10. Reflexiones……………………………………………………………………….69
11. Literatura Citada………………………………………………………………….70
Anexo 1
Anexo 2
8

Anexo 3
Anexo 4

ABREVIATURAS

%C Porcentaje de carbono.
%N Porcentaje de nitrógeno.
AF Ácido fúlvico.
AH Ácido húmico.
C/N Relación carbono-nitrógeno.
g C Kg Gramos de carbono en un kilogramo.
DOC Dissolved organic carbon (Carbono orgánico disuelto).
HON Hidrophobic organic neutral (Materia orgánica hidrofobica neutra).
Hy Fracción hidrofilica.
M.O. Materia orgánica.
g/Kg p.s. Gramo sobre kilogramo en peso seco.
O.D. Oxígeno disuelto.
SH Substancias húmicas.
TOC Carbono orgánico total.
UAA Unidad de Análisis Ambiental.
V Volumen.

ÍNDICE DE TABLAS
T1. Compuestos orgánicos más importantes de la materia orgánica. Tomado de
Navarro, 2003…………………………………………………………………………….17
T2. Clasificación de las sustancias húmicas (recopilado de Stevenson, 1994;
Belzile et. al., 1996; McDonald et. al., 2004; Anuradha et. al., 2011)……………...22
T3. Grupos funcionales presentes en las sustancias húmicas. Tomado de
Stevenson, 1994…………………………………………………………………………22T4. Análisis elemental de los ácidos húmicos en distintos orígenes (Senesi y
Loffredo, 1999). Editado por Juárez et. al., 2006…………………………………….25
T5. Principales grupos funcionales de los ácidos húmicos en suelos (Schnitzer,
1999) Editado del Stevenson, 1994........................................................................25
T6. Análisis elemental de los ácidos fúlvicos en distintos orígenes (Senesi y
Loffredo, 1999). Editado por Juárez et. al., 2006…………………………………….26
T7. Principales grupos funcionales de los ácidos fúlvicos en suelos (Schnitzer,
1999) Editado del Stevenson, 1994……………………………………………………26
T8. Sitios muestreados de la zona chinampera de Xochimilco………………………4
T9. Porcentaje de carbono y nitrógeno orgánicos totales y la relación de C/N de
los sedimentos de los canales de la zona chinampera de Xochimilco…………….51
T10. Contenido de ácidos húmicos (AH), ácidos fúlvicos (AF), fracción hidrofílica
(Hy) y materia orgánica hidrofobica natural (HON) en los cuatro sitios de
muestreo………………………………………………………………………………….55
T11. Concentración de las fracciones de las sustancias húmicas en los sitios que
presentan impacto agrícola……………………………………………………………..56
T12. Concentración de las fracciones de las sustancias húmicas en los sitios que
presentan impacto urbano………………………………………………………………56
11

T13. Fracciones húmicas. Resultado de la comparación múltiple de Šidak, alfa
0.05………………………………………………………………………………………..57
T14. Comparación de los resultados obtenidos en la Unidad de Análisis Ambiental
y el artículo de Van Zommeran y Commans 2007…………………………………..64

ÍNDICE DE FIGURAS
F.1. Influencia del pH del suelo en la disponibilidad de los nutrientes en suelos. El
grosor de las áreas sombreadas indica el grado de disponibilidad de nutrientes
para la raíz vegetal. (Según Lucas y Davis, 1961). Tomado del Taiz y Zeiger,
2006……………………………………………………………………………………….20
F.2 .Proceso de humificación. Vía 1, síntesis de azúcares; vía 2, oxidación de
polifenoles a quinonas; vía 3, derivados de la lignina convertidos a quinonas; vía 4,
parte de la lignina para formar grupos carboxilos. Tomado del Stevenson,
1994.………………………………………………………………………………………29
Figura 3. Mapa de localización de los sitios en los que se tomaron muestras de
sedimento en los canales de la zona chinampera de Xochimilco………………….41
Figura 4. Pasos generales para la cuantificación de las sustancias húmicas…….43
Figura 5. Equipo Soxhlet………………………………………………………………..45
Figura 6. Proceso de extracción de las sustancias húmicas………………………..49
Figura 7. Diagrama de árbol del análisis multivariado de Cluster que agrupa a las
muestras de acuerdo a su contenido de Corg…………………………………………52
Figura 8. Mapa de la zona chinampera de Xochimilco. Se señala con rojo,
aquellos sitios que presentan alto contenido de carbono y de nitrógeno, con
naranja aquellos que presentan contenido medio alto de carbono y medio de
nitrógeno, de color amarillo se registra contenido medio de carbono y nitrógeno,
los sitos con color verde son aquellos que contienen medio de C y medio bajo de
N, con azul aquellos sitios con contenido medio bajo de C y bajo de N, y
finalmente azul fuerte aquellos sitios con contenido bajo de C y N………………..53
Figura 9 Concentración de fracciones húmicas g/Kg de cada sitio de muestreo.
AH: ácidos húmicos, AF: ácidos fúlvicos, HY: fracción hidrofílica, HON: materia
orgánica neutra y TOC: es la suma de todas las fracciones húmicas……………..58
Figura 10. Porcentaje de carbono orgánico total (TOC) y la suma del carbono
orgánico cuantificado en las fracciones de las sustancias húmicas……………….61

RESUMEN

La materia orgánica se encuentra conformada por restos de organismos en
diferentes estados de descomposición. Se clasifica en materia orgánica no húmica
conformada por carbohidratos, lípidos, aminoácidos, etc. y materia orgánica
húmica; constituida por moléculas complejas a base de quinonas y fenoles.
En ambientes acuáticos, terrestres y sedimentos lacustres, la materia
orgánica, en especial las sustancias húmicas, influyen en los organismos, en la
geoquímica del suelo, sedimentos, y en la dinámica del ecosistema. Los
especialistas en suelo han trabajado en obtener la estructura y compuestos de las
sustancias húmicas a través de técnicas analíticas que ayuden a entender la
relación de un ecosistema.
Xochimilco cuenta con una zona chinampera que es importante para
diversos organismos endémicos y migratorios. Además de que ofrece recursos
para los humanos. Sin embargo, ha sido contaminada por aguas residuales y
tratadas, los cultivos intensivos y el turismo.
En este trabajo se investigó el grado de transformación de la materia
orgánica, así como la cuantificación de sustancias húmicas, en sitios con diferente
impacto antropogénico.
A través de un método basado con resina, que además permitió obtener
varias fracciones de las sustancias húmicas en un tiempo corto, usando
disoluciones alcalinas así como acidas, se cuantificó el carbono y la materia
orgánica húmica para cada sitio de muestreo. De acuerdo a los resultados de la
prueba estadística, no se encontró diferencias significativas entre los sitios de
muestreo.
Se considera que la fuente de materia orgánica proveniente de las
actividades antropogénicas, tiene gran impacto sobre la conformación, dinámica,
concentración y calidad de la materia orgánica en los sedimentos, a comparación
de los compuestos provenientes de la vegetación y fauna del sitio.
Los ácidos húmicos, son el principal componente de la materia orgánica
húmica en los sedimentos, mientras que las demás fracciones húmicas obtenidas
14

tienen proporciones muy bajas, también es el fracción que contiene más carbono.
Esta fracción al ser la más abundante, y de acuerdo a la literatura, es el
componente más importante de la materia orgánica que está influyendo en la
fertilidad de los suelos chinamperos.

1. INTRODUCCIÓN
1.1. Materia orgánica
La materia orgánica (M.O.) consiste de compuestos bioquímicos, macromoléculas
heterogéneas que provienen de residuos, secreciones o material celular de
organismos en diferentes estados de descomposición (Margalef, 1983; Meyers y
Ishiwateri, 1993; Sparks, 2003; Graber y Borisover, 2004). Tales compuestos
orgánicos son carbohidratos, lípidos, complejos nitrogenados, por mencionar
algunos (Tabla 1). Existen compuestos orgánicos que son fáciles de degradar,
mientras que otros, por su estructura molecular compleja son de difícil
descomposición (Margalef, 1983; Tyson, 1995; Navarro, 2003; Sparks, 2003).
Los principales organismos saprófagos que actúan bajo condiciones óxicas
o anóxicas son; actinomicetos, basidomicetes, bacterias, nematodos, anélidos y
artrópodos (Tyson, 1995; Sparks, 2003; Essington, 2004; Valverde et. al., 2005;
Tan, 2009). No obstante, otro factor que influye en la descomposición y contenido
de la materia orgánica es la temperatura (o clima), topografía (relieve), pH,
oxígeno, tiempo, prácticas agrícolas así como la composición del material parental
de los suelos (Tyson, 1995; Sparks, 2003; Essington, 2004; Weil y Magdoff, 2005;
Juárez, et. al., 2006).
El clima regula el establecimiento de las especies vegetales (así como la
cantidad producida de su misma biomasa), y la intensidad de la actividad
microbiana. Aunque para aquellos suelos con drenaje restringido o impedido
(histosoles o inceptisoles), no es el factor más importante, debido a la escasez de
oxígeno que evita la destrucción de la biomasa vegetal (Juárez, et.,al., 2006).
La topografía influye en el nivel de materia orgánica a través de los factores
que determina: el clima, evaporación, transpiración y escorrentía (microclima). Así,
suelos en depresiones, con clima localmente húmedo, poseen mayor contenido encarbono que los climas localmente áridos (Juárez, et. al., 2006).

La composición del material parental o primaria afecta el contenido en
carbono de un suelo a través de su influencia en propiedades física como la
textura que determina la aireación, humedad, reactividad y disponibilidad de
nutrientes (Juárez, et. al., 2006).
La materia orgánica está presente tanto en suelos como en sedimento y
también en la columna de agua, en los sedimentos provienen de dos fuentes; la
alóctona y la autóctona. Los contribuyentes a la fuente autóctona derivan de
residuos de plantas acuáticas, diatomeas, exoesqueleto de artrópodos acuáticos,
material celular y extracelular proveniente del plancton y de organismos
bentónicos. Mientras que la alóctona es la que proviene de escurrimientos,
arrastre y depósitos de la materia orgánica del suelo, que es transportada por el
viento o las lluvias (Sly, 1978; Wetzel, 1983; Meyers y Ishiwateri, 1993; Cole,
1994; Belzile et. al., 1996; Navarro, 2003; Sarmiento and Gruber, 2006; Filella
2008).
Asimismo la materia orgánica se compone de dos partes. La fracción no
húmica, que está conformada por biomoléculas tales como; lípidos, fosfolípidos,
carbohidratos, polisacáridos, aminoácidos, proteínas, así como ceras y resinas,
además de otros compuestos de bajo peso molecular. En tanto que la fracción de
las sustancias húmicas; está compuesta con derivados de la degradación
bioquímica de compuestos o residuos de plantas y animales (Wetzel, 1983;
Schnitzer, 1989; Sparks, 2003; Essington, 2004; McDonald et. al., 2004; Tan,
2009; Anuradha et. al., 2011).

Tabla 1. Compuestos orgánicos más importantes de la materia orgánica.
Compuestos Ejemplos
Hidratos de carbono Monosacáridos: pentosas, hexosas
Oligosacáridos: sacarosa, maltosa
Polisacáridos: arabanas, poliurónidos
Ligninas* Polímeros derivado del fenilpropano
Taninos* Compuestos fenólicos
Glucósidos Compuestos glucosa alcohol, fenol o
aldehídos.
Ácidos orgánicos,
sales y esteres
Ácidos oxálico, cítrico, málico, etc.

Lípidos y afines

Grasas y aceites: esteres glicéricos
Ceras: esteres no glicéricos
Aceites esenciales: derivados del terpeno
Resinas* Ácidos resínicos
Compuestos
nitrogenados
Proteínas, aminoácidos, aminas y bases
orgánicas
Alcaloides
Purinas, pirimidinas, ácidos nucleicos
Pigmentos Clorofilas
Carotenoides
Antocianinas
Compuestos
minerales
Aniones y cationes
*Se consideran de más difícil descomposición debido a su estructura molecular.
Tomado de Navarro, 2003.

1.2. Análisis de la materia orgánica
Es importante mencionar que existen parámetros como carbono orgánico total
(TOC, total organic carbon), el carbono orgánico particulado (POM, particulate
organic matter) y el carbono orgánico disuelto (DOC, disolved organic carbon),
esenciales para la cuantificación de la materia orgánica en distintas matrices de un
sistema acuático (McDonald et. al., 2004; Sarmiento y Gurber, 2006).
El POC es considerado como la fracción que pasa a través de una
membrana mayor a 0.45 µm; mientras que el DOC pasa a través de una
membrana inferior de 0.45 µm. A veces no se considera el tamaño del poro para
definir entre el POC o DOC, ya que las bacterias llegan a medir 0.4 µm. Por otra
parte el DOC se encuentra en las corrientes o en la columna del agua, mientras
que el POC está asociado a las partículas que llegan al sedimento (Wetzel, 1983;
McDonald et. al., 2004; Sarmiento y Gruber, 2006).
Para obtener los componentes de la M.O. en suelos, y sedimentos, se ha
llegado emplear técnicas como cromatografía gas-pirolisis espectrometría de
masas (py-GC/MS, por sus siglas en inglés), cromatografía por exclusión de
tamaño, análisis elemental, espectrofotometría de infrarrojo, etc. (Fuhrmann et. al.,
2008; Carr et. al., 2010; Fernández et. al., 2010).
También existen índices de relación atómica que permiten obtener el grado
de transformación, degradación, componentes alifáticos, así como las fuentes de
la materia orgánica. Los índices de relación atómica C/N, C/H, O/H, y C/P, ayudan
a determinar el grado de descomposición de la materia orgánica en sedimentos y
suelos. Otros índices como; O/C, H/C y C/N, proporciona información sobre las
posibles fuentes que componen la mayor parte de la M.O, la presencia de anillos
aromáticos que a su vez indican la madurez de las sustancias húmicas en el
suelo, y además dan información sobre los posibles compuestos alifáticos
naturales (Tyson, 1995; Durand, et. al., 2004; Anuradha et. al., 2011; Giovanela et.
al., 2010; Neves et. al., 2010; Couto et. al., 2011).

1.3. Importancia de la materia orgánica
La calidad y cantidad de la materia orgánica influye en las propiedades físicas y
químicas del suelo/sedimento como en el color, densidad, agregación de
partículas, capacidad de intercambio catiónico, así como de proveer estructura, y
capacidad de retención de agua (Sparks, 2003; Tan, 2009). De igual manera, las
reacciones de la descomposición de la materia orgánica afectan las propiedades
del suelo/sedimento como la producción de CO2, que ocasiona una disminución en
el pH, y a su vez influye en la disponibilidad de los nutrientes o a través de sus
grupos funcionales que donan o ganan H+ (Taíz y Zeiger 2006; Tan, 2009). Un
ejemplo que tiene la materia orgánica sobre el pH, se muestra en la Figura 1.
Adicionalmente la materia orgánica moviliza al Fe(II) y al Mn(II), que son
fuente de macro y micronutrientes para los organismos, además actúa como
cementante entre las partículas del suelo y favorece la formación de agregados
(Sparks, 2003; Graber y Borisover, 2004; Stumm, 2004). Es vital en los ciclos
biogeoquímicos como el carbono, fosforo, nitrógeno y oxígeno (Begon et.al, 2006).
Cabe mencionar que ésta llega a adsorber contaminantes orgánicos y
forma compuestos carcinogénicos a través de procesos bióticos y abióticos (tales
como metilmercurio, dimetilarsina, selenuro de dimetilo y nitrosaminas)
(Stevenson, 1994).
Tiene un importante efecto en la bioactividad, persistencia, y
biodegradibilidad de los contaminantes orgánicos presentes en el suelo/sedimento
(Sparks, 2003; Weil y Magdoff, 2005). Haitzer et. al., (1998), concluyen que la
materia orgánica disuelta (también citada como DOM, por sus siglas en inglés),
puede decrecer la concentración de químicos orgánicos en ambientes acuáticos y,
su composición conduce a variaciones en la concentración de compuestos
orgánicos.
20

Figura 1. Influencia del pH del suelo en la disponibilidad de los nutrientes en suelos. El
grosor de las áreas sombreadas indica el grado de disponibilidad de nutrientes para la
raíz vegetal. (Según Lucas y Davis, 1961). Tomado del Taiz y Zeiger, 2006.

Por otra parte, la influencia del carbono orgánico en el ecosistema se da a
través de los organismos o en la turbidez, pH, movilización de metales y transporte
de contaminantes (Wetzel, 1983; McDonald et. al., 2004). Lambert y Sommer
(2007), mencionan que el DOC y POC son un recurso para la existencia de
organismos acuáticos.

1.4. Sustancias húmicas
Las substancias húmicas (SH) son productos de la descomposición de restos
orgánicos (p.e. ligninas, celulosa, aminoácidos y carbohidratos), que la microbiota
tarda más en degradar porque está compuesta de moléculas muy complejas
(Schnitzer, 1989; Stevenson, 1994; Almendros y Hernández, 2009).
Estas sustancias tienen un color característico que va de amarillo a negro,
son de carácter anfifílico (se compone de una parte hidrofóbica y otra hidrofílica), y
con estructura aromática, así como de una composición orgánica heterogénea
(gran cantidad de grupos funcionales presentes) (Schnitzer, 1989; Stevenson,
1994; Almendros y Hernández, 2009).
Tales sustancias húmicas se clasifican de acuerdo a su solubilidad en
disolucionesalcalinas o ácidas (Tabla 2). Los científicos que estudian el suelo
enfocado a las sustancias húmicas, se orientan principalmente en los ácidos
húmicos (AH), ácidos fúlvicos (AF) y huminas. Aunque, algunos oceanógrafos y
geólogos marinos consideran a las huminas como protokerógeno o kerógeno
(materia orgánica insoluble en disolventes orgánicos, precursora del petróleo)
(Konanova, 1982; Margalef, 1983; Schnitzer 1989; Meyers y Ishiwateri 1993;
Stevenson 1994; Tyson, 1995; Belzile et. al., 1996; McDonald et. al., 2004;
Almendros y Hernández, 2009; Anuradha et. al., 2011)
Las sustancias húmicas constituyen la mayor porción de la materia orgánica
del suelo, sedimento, agua dulce y marina. Estas representan cerca del 25% del
carbono orgánico total en la tierra y el 50-70% del carbono orgánico disuelto en el
agua. En los sedimentos jóvenes constituyen el 60-70%, y en los sedimentos
viejos más del 90% (Schnitzer, 1989; Meyers y Ishiwateri, 1993; Hammock et. al.,
2003; McDonald et. al., 2004).

Tabla 2. Clasificación de las substancias húmicas (recopilado de Stevenson, 1994; Belzile
et. al., 1996; McDonald et. al., 2004; Anuradha et. al., 2011).
Sustancia Característica
Ácido
húmico
Es la fracción soluble en solventes alcalinos, pero que
precipitan o son insolubles a un pH de 1 ó 2.
Ácido
fúlvico
Es la fracción que permanece soluble en el medio alcalino
y en ácido débil.
Humina Es la fracción que permanece insoluble bajo cualquier
condición de pH del solvente.

La función de las sustancias húmicas en el ambiente (estructura del suelo,
quelación de metales pesados, y absorción de pesticidas y otros contaminantes
tóxicos), depende de sus grupos funcionales presentes. Entre los más importantes
se encuentran el grupo amino, carboxilo, enol, quinona, etc. (Tabla 3).
Tabla 3. Grupos funcionales presentes en las substancias húmicas.
Grupo Funcional Estructura
Amino
Amida

Alcohol
H
R N
H
OH C
O
C
R
R’’
R’
N
R
H
H
23

Aldehído

Carboxil

Ion carboxilato
Enol
Cetona
Ácido ceto
C
O H
R
C
O
OH R
R
O
O-
CH3
C
OH
CH2
O
R1
C
R2
R C COO
H
O
24

Anhídrido
Imina
Imino
Éter R CH2 O CH2 R’
Éster R COOR’
Quinona

Hidrixiquinona

Tomado de Stevenson, 1994.
1.5. Ácidos húmicos

Los ácidos húmicos (AH) tiene un peso molecular de >500 Da. (Juárez et. al.,
2006). Su composición elemental se presenta en la Tabla 4, mientras que en la
Tabla 5 se mencionan los principales grupos funcionales derivados de suelos en
climas subtropicales y tropicales.

R C
O
O C
O
R
R C NH
H
NH
25

Tabla 4. Análisis elemental de ácidos húmicos en distintos orígenes (Senesi y Loffredo,
1999).
Elemento % Sub-tropical Tropical IHSS
estándar
C 53.6-55.00 54.4-54.9 58.1
H 4.4-5.0 4.8-5.6 3.7
N 3.3-4.6 4.1-5.5 4.1
S 0.8-1.5 0.6-0.8 0.4
O 34.8-36.3 34.1-35.2 34.1
Editado de Juárez et. al., 2006

El carbono, es uno de los compuestos elemental más abundante seguido
del oxígeno. Mientras que el azufre es uno de elementos en menor proporción.
Las diferencias entre un clima sub-tropical y tropical no son muy grandes, sin
embargo, contamos con un estándar.
En climas sub-tropical los AH tienen presentes más grupos carboxilo,
quinona, cetona que en los climas tropicales, pero el grupo metoxilo (OCH3)
abunda más en climas tropicales.
Tabla 5. Principales grupos funcionales de los ácidos húmicos en suelos (Schnitzer,
1977).
Grupo Funcional C. Subtropical C. Tropical
COOH 420-520 380-450
Quinona C=O 80-150 30-140
Cetónico C=O 80-150 30-140
Metoxilo OCH3 30-50 60-80
La concentración se reporta en in cmole/Kg (Editado de Stevenson, 1994.

1.6. Ácidos fúlvicos

Algunos autores como Stevenson (1994) y Carpena (1969), mencionan que los
ácidos fúlvicos son más ácidos y que son percusores de los ácidos húmicos. Su
peso molecular es alrededor de 100 Da. En las Tablas 6 y 7 se puede definir que
los AF contienen más azufre y oxígeno que los AH en suelos de climas tropicales.

Tabla 6. Análisis elemental de ácidos fúlvicos en distintos orígenes (Senesi y Loffredo,
1999).
Elemento % Sub-tropical Tropical IHSS
estándar
C 42.2-44.3 42.8-50.6 50.6
H 5.9-7.0 3.8-5.3 3.8
N 3.1-3.2 2.0-3.3 2.7
S 2.5 1.3-3.6 0.6
O 43.1-46.2 39.7-47.8 43.7
Editado de Juárez et. al., 2006

La concentración de grupos funcionales de los AF entre el clima sub-tropical
y tropical es diferente. El grupo carboxilo, cetónico y OCH3 es más abundante en
un clima tropical, sin embargo las concentraciones del grupo quinona abundan en
un clima sub-tropical.

Tabla 7. Principales grupos funcionales de los ácidos fúlvicos en suelos (Schnitzer, 1997).
Grupo Funcional C. Subtropical C. Tropical
COOH 520-960 720-1120
Quinona C=O 120-260 30-150
Ketonic C=O 120-260 160-270
OCH3 80-90 90-120
La concentración se reporta en in cmole/Kg Editado de Stevenson, 1994.

1.7. Huminas

Las huminas tienen un peso molecular variable, Stevenson (1994) cita que esta
fracción es considerada como la porción que permanece en el suelo después de la
extracción con diluciones alcalinas. Además ésta fracción puede estar constituida
de uno o más de los siguientes componentes citados:

-Ácidos húmicos que están íntimamente enlazados a la materia mineral (p.e.
arcillas). Los dos no pueden ser separados.
-Compuestos altamente condensados (humificados), la materia húmica con un alto
contenido de carbono (>60%) y por lo tanto insoluble en disoluciones alcalinas.
-Melaninas fungales.
-Substancias parafinicas.

1.8. Proceso de humificación
Para la formación de las sustancias húmicas Carpena (1969) y Navarro (2003)
citan las siguientes reacciones involucradas en el proceso que son; 1) la
degradación, 2) la descomposición de cadenas laterales, 3) demetilación y
metoxilación, 4) oxidación de quinonas, 5) dimerización y polimerización, y 6)
adición de compuestos nitrogenados.
Además, existen propuestas sobre el material principal para la formación de
las sustancias húmicas. Waksman (1932), supone que la lignina es modificada y
que el nitrógeno de los AH es el resultado de su condensación. Por otra parte,
Flaig (1966) supone que las quinonas provenientes de la oxidación y dimetilización
de la lignina son polimerizadas bajo oxidación enzimática para unirse con
compuestos nitrogenados y formar a los AH y AF (citado en Carpena, 1969;
Stevenson, 1994; Navarro, 2003).
También cabe mencionar que algunos experimentos como el de Kononova
y Aleksandro (1956, 1958), en donde emplearon cultivos con bacterias y hongos
como Penicillium, Aspergillus niger y Actinomyces globusporus. En dichos cultivos
28

usaban el azúcar como fuente de alimentación, después de un tiempo se observó
una formación de sustancias oscuras similares a la de los ácidos húmicos. Estas
sustancias se dializaban y pasaban por una electrodiálisis para ser purificadas.
Empleando la espectrofotometría de infrarrojo analizaban las bandas, las cuales
correspondían a grupos funcionales como el carboxilo, fenol y compuestos
nitrogenados aromáticos que se han detectado en los ácidos húmicos (citado en
Kononova, 1982).
Felbeck (1971), supone que existen diferentes vías para la formación de las
sustancias húmicas. A partir de compuestos orgánicos provenientes de las plantas
se forman los AH y huminas de alto peso molecular, subsecuentemente se forman
los AF. Otros compuestos provenientes de las células de las plantas son
degradados, estos se transforman en fenoles y aminoácidos, que luego son
oxidados y polimerizados. Sin embargo, otros compuestos derivados de la
autolisis celular como; azucares, aminoácidos y otros compuestosaromáticos,
también son condensados y polimerizados (citado en Schnitzer, 1989).
Más adelante, Stevenson (1994) resume cuatro posibles vías para la
formación de las sustancias húmicas, que se describen en los siguientes párrafos
y son representadas en la Figura 2.

Vía 1. En los suelos existe una gran cantidad de azúcares y aminas que son
provenientes de los microorganismos. La condensación del azúcar-amina
involucra la adición de la amina al grupo aldehído del azúcar para formar una base
Schiff (grupo funcional que contiene un doble enlace carbono-nitrógeno con el
átomo de nitrógeno conectado a un alquilo), de esta base se forma un producto de
Amadori, el cual se re-organiza formando productos cafés.
Vía 2. Los biopolímeros derivados de las células de las plantas son
descompuestos a unidades monoméricas y estas son polimerizadas para formar
ácidos fúlvicos, seguido de ácidos húmicos y las huminas. Otro grupo químico de
las plantas que es utilizado son los polifenoles, que a través de la polifenoloxidasa
Figura 2 .Proceso de humificación. Vía 1, síntesis de azúcares; vía 2, oxidación de
polifenoles a quinonas; vía 3, derivados de la lignina convertidos a quinonas; vía 4, parte de
la lignina para formar grupos carboxilos. Tomado del Stevenson, 1994.

Residuos de plantas
Transformación por microorganismos
1.Azúcares 2.Polifenoles 3. Productos de la
descomposición de la
lignina
Quinonas Quinonas
4. Lignina Modificada
Sustancias Húmicas
30

son convertidas a quinonas, y estas a su vez reaccionan con compuestos
nitrogenados para formar los compuestos húmicos.
Vía 3. Durante la biodegradación de la lignina se libera aldehídos fenólicos
y ácidos. Estos compuestos se transforman a quinonas. Posteriormente son
polimerizados en presencia o ausencia de compuestos aminos, para formar
macromoléculas como los húmicos.
Vía 4. Por último la fuente principal es la lignina, que requiere oxígeno para
su despolimerización. La lignina se encuentra conformada por unidades de
fenilpropano. Las bacterias dimetilan y oxidan las cadenas de fenilpropano,
conduciendo a la formación de grupos COOH- y fenólico OH-. Durante el
procedimiento se va perdiendo grupos de metoxilo (OCH3).
1.9. Métodos de estudio para las sustancias húmicas
Con base a métodos de espectrofotometría (UV-vis y FTIR), se ha identificado
algunos grupos funcionales como el COOH, fenólico, enólico, quinona,
hidroxiquinona, lactóna, éter, carbonilo, metoxilo y alcohólico (Stevenson, 1994;
Belzile et. al, 1996; Essington, 2003; Nebbioso y Alessandro, 2011). La relación de
absorbancia 465 y 665 (E4/E6) es asociado con las fracciones de ácido húmico
maduro, caracterizado por abundantes compuestos aromáticos y alto grado de
condensación (Couto et. al., 2011).
Además de otras técnicas o métodos analíticos como fluorescencia,
espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS, por sus
siglas en inglés), técnicas de resonancia magnética nuclear, marcaje isotópico,
cromatografía por exclusión de tamaño (SEC, por sus siglas en inglés),
cromatografía por exclusión de tamaño a alta presión (HPSEC, por sus siglas en
inglés), ultracentrifugación secuencial, radiocromatogramas, y electroforesis,
permiten conocer su estructura, sus compuestos, así como sus interacciones con
metales (Franke et. al., 2004; McDonald et al., 2004; Nebbioso y Alessandro,
2011; Nebbioso et. al., 2014).
31

1.10. Disoluciones de extracción para la obtención de sustancias húmicas
Se han empleado sales orgánicas, sales minerales, ácidos, alcoholes y métodos
de cromatografía para la extracción de las sustancias que conforman el suelo o
sedimento (Stevenson 1994; Kononova 1982). La sociedad internacional de
sustancias húmicas (IHSS, International Humic Substances Society), ha propuesto
un método de extracción muy general. Tal método se basa de disoluciones
alcalinas diluidas, seguidos por una acidificación y el uso de resina para desorber
los ácidos fúlvicos.
Stevenson (1994) considera una extracción ideal aquella que no altere el
material, que se pueda extraer las sustancias húmicas libres de contaminantes
inorgánicos, tales como arcillas, cationes polivalentes así como que además sean
fracciones representativas. Bremner y Lees (1949) recomiendan el empleo de
NaOH y Na4P207, pues mencionan que resulta ser más eficiente (citado en
Schnitzer, 1989).
Otros métodos sugeridos para obtener las fracciones de las sustancias
húmicas requieren más tiempo como el de Belzile et. al., (1996) o Almendros y
Hernández (2009). Por ejemplo en el método de Belzile et. al., (1996), antes de
proceder a la extracción de las sustancias húmicas remueve la materia orgánica
lábil, después usa dos soluciones de extracción (NaOH y Na4P2O7) mismas que se
extraen por separado para las dos fracciones húmicas (AH y AF). Por otra parte
Almendros y Hernández (2009), usan estas mismas disoluciones extractantes pero
juntan los extractos para después separar las fracciones húmicas. El tiempo
requerido para las extracciones húmicas varia en horas y días, en ambos
métodos. Para obtener las fracciones húmicas separadas Belzile et. al., (1996),
emplea HCl mientras que Almendros y Hernández (2009) usa H2PO4. Para el
proceso de purificación de los AH, en el primer método se usa HCl-HF, mientras
que para el segundo método emplea NaOH. Sin embargo ambos métodos
asegura obtener las fracciones purificadas, es decir, sin las sales que llegan a
unirse a las moléculas de las sustancias húmicas cuando estas son empleadas
32

para las extracciones, por lo que pasan a ser dializadas. En el primero método son
los AF y en el segundo son los AH quienes son purificados.
1.11. Importancia de las sustancias húmicas
Las SH son importantes en la geoquímica porque forman compuestos solubles e
insolubles con metales, minerales y otros compuestos orgánicos e influyen en su
movilización así como en su concentración (Schnitzer, 1989; Stevenson, 1994;
Hammock et. al., 2003; Franke et. al., 2004; Warwick et. al., 2005). Asimismo
reducen los daños fisiológicos en organismos acuáticos ocasionados por metales
tóxicos (Cd, Fe, Hg, Cu, por mencionar los más citados). También reaccionan con
el arsénico en aguas naturales, y con el cloro durante el tratamiento de aguas,
produciendo productos carcinogénicos (Aiken et. al., 1986; Warwick et. al., 2005).
Desde hace un tiempo se ha ido evaluando la asimilación de iones metales
a diferentes concentraciones de AH, en organismos acuáticos. Hammock et. al.,
(2003), estudian la asimilación de iones de Hg, Zn y Cd en diferentes
concentraciones de AH en huevos de salmón (Onchrhynchus tohawytscha).
Encontraron que a concentraciones de 0.001 g/L de AH reducen un 44% de la
asimilación de Hg así como en Cd y Zn. Mientras que Kamude y MacPhail (2011)
reportan que los AH reducen significativamente la acumulación de Cd en la trucha
arcoíris (Oncorhynchus mykiss).
Los AH son importantes en la agricultura, por su influencia en el crecimiento
de las plantas y en el desarrollo de raíces secundarias o laterales, reflejando que
actúa como antioxidante y promueve la actividad de las auxinas (Calderín et. al.,
2014; Couto et. al., 2011). En un estudio por Canellas et. al., (2012),
correlacionaron la emergencia de raíces con el material húmico a través de un
análisis de PLS (partial least squares regression). Se cree que los materiales
húmicos contienen fitohormonas que estimulan la ramificación y crecimiento de
raíces, así como su área superficial. Estas mismas sustancias también reducen la
fitotoxicidad por Hg en hortalizas (Cozzolino et.al., 2016).

2. ANTECEDENTES
La zona chinampera tiene suelos fértiles debido a la integración de la materia
orgánica proveniente de diversas fuentes como por ejemplo, aguasnegras,
lixiviados de composta, biomasa vegetal, que entra todos los días (González y
Torres, 2014). Esta zona se encuentra contaminada por las aguas residuales
domésticas que alimentan a los lagos y canales, así como el empleo de
fertilizantes, insecticidas y el avance urbano (Stephan-Otto y Zlotnik, 2001).
En el Parque Ecológico de Xochimilco (PEX) se han venido realizando
conferencias sobre el agroecosistema, además existen diversos trabajos de
investigación sobre el aspecto social, urbano, histórico, ganadero y ecológico en la
zona chinampera de Xochimilco. Algunos de los artículos que es interesante
destacar para este trabajo son; “Evolución de las Fracciones Húmicas de los
Suelos de Chinampas por Reyes y García (2004), y “Suelos Artificiales en la
Ciudad de México” por Ramos et. al., (2011).
En Reyes y García (2004) evalúan la distribución del carbono y el
contenido de las fracciones húmicas en diferentes horizontes. Resaltan diferencias
significativas en el contenido de carbono a causa del manejo antropogénico.
Además de que el pH y la humedad así como el nivel freático, no influyen en la
evolución del humus pero sí influye en el contenido de metales, y la materia
orgánica incrementa conforme a la profundidad.
Por otra parte en Ramos et. al., (2011) caracterizan la morfología y las
propiedades de los suelos. Determinan que existe un incremento de materia
orgánica conforme a la profundidad. Aunque, son ligeras las diferencias en
contenido de materia orgánica entre horizontes. Por otra parte, los suelos están
influenciados de materiales piroclásticos así como por la actividad agrícola.
Otro estudio que resulta interesante para este trabajo es el de Anuradha et.
al., (2004). Debido a que compararon tres sedimentos provenientes de sitios
ecológicamente diferentes; un manglar, un estuario con influencia antropogénica y
la boca de un estuario. Los datos obtenidos en este estudio, muestran que el
34

manglar, cuyo aporte de materia orgánica es proporcionado por la flora y fauna
(p.e. aves migratorias y mangle), tiene un mayor contenido de ácidos húmicos
seguido por el estuario (entrada de M.O. dada por la descarga de aguas
residuales) y la boca del estuario.
Estos estudios demuestran que a pesar de que el contenido de carbono
orgánico pueda ser el mismo, la composición de la M.O. es muy diferente, y esto
implica una dinámica ambiental muy distinta. Además de que los compuestos
químicos orgánicos provenientes de diversos organismos a comparación de los
compuestos provenientes de aguas residuales, son determinantes para su
concentración en suelos/sedimentos, pero también pueden llegar a ser muy
influyentes.
2.1. Justificación
La zona chinampera es considerada como reserva ecológica que da abasto a las
aves migratorias y no migratorias, así como alojamiento a organismos endémicos
acuáticos y plantas. Llega a ofrecer recursos para la subsistencia de los seres
humanos a través de la agricultura y el turismo.
La cantidad y composición de la materia orgánica húmica influye en el
crecimiento y desarrollo de organismos terrestres al igual que los acuáticos. Cabe
agregar que se encuentra involucrada en algunos ciclos bioquímicos como el del
carbono, nitrógeno y fósforo. Incluso se considerada reservorio de carbono para el
ecosistema. El contenido y la calidad le confieren la fertilidad a la zona
chinampera.
Mientras que la presencia de las sustancias húmicas (componentes de la
materia orgánica), influye en el crecimiento y desarrollo de la vegetación
(especialmente en los cultivos), en la disponibilidad y asimilación de metales
pesados en los organismos acuáticos.
Las sustancias húmicas, son polímeros considerados como reserva de
nutrientes para las plantas, son una parte importante de la materia orgánica y por
35

eso su estudio ha consistido en la identificación de grupos funcionales, en la
cantidad y concentración en suelos y/o sedimentos lacustres, así como en obtener
distintas fracciones.
Las distintas fracciones que se han logrado identificar han sido ácidos
húmicos, ácidos fúlvicos y huminas. Sin embargo, otros autores mencionan más
grupos derivados de los ácidos húmicos o transiciones entre estos grupos
principales. Aunque, el obtener diferentes fracciones y su estudio particular,
permite entender las diversas funciones de las sustancias húmicas en el
ecosistema.

3. OBJETIVOS
Cuantificar la materia orgánica en los sedimentos en la zona Chinampera de
Xochimilco, y determinar la presencia de las diferentes sustancias húmicas.
Objetivos particulares
 Cuantificar el porcentaje de carbono y nitrógeno orgánico total de los
sedimentos de los canales de la zona chinampera de Xochimilco y calcular
la relación C/N.
 Aplicar un método con resinas para cuantificar las sustancias húmicas y su
carbono, de la materia orgánica de los sedimentos en cuatro sitios, que
reciben aportes de materia orgánica de diferentes fuentes.
 Identificar las diferencias en composición de la materia orgánica de acuerdo
a las influencias antrópicas de los sitios de muestreo.
 Discutir el grado de transformación que presenta la materia orgánica que se
incorporó al sistema, con base en las sustancias húmicas presentes.

4. HIPÓTESIS

Se espera obtener altas concentraciones de carbono, debido a la entrada de
hidratos de carbono, aminas, pigmentos derivados de la composición celular de
las plantas y microorganismos, que se encuentran en el área de estudio así como
en los cultivos. También, por los compuestos cíclicos provenientes de la materia
fecal que se usa en las compostas, más los compuestos que se encuentren en las
aguas que entran por las descargas de las plantas de tratamiento.

Mientras que las concentraciones de nitrógeno se verán afectadas por la
captación de la tasa metabólica de los microorganismos que componen la biota
del suelo y sedimentos. Sin embargo, se espera que sea alto a consecuencia de
la entrada de compuestos nitrogenados como las aminas, proveniente de las
células de los organismos del ecosistema (en especial de las plantas).

A su vez las concentraciones de ambos elementos, indicaran que existe
una poca transformación de materia orgánica, debido a la entrada diaria de los
compuestos orgánicos que son de estructura molecular compleja provenientes del
arrastre de suelo y composta, las aguas residuales, las deyecciones de los
organismos acuáticos, de aves y terrestres, sobre todo de la flora del sitio.

Para la obtención de las sustancias húmicas, se espera que el método
Batch de Van Zoomeran y Comands (2007) permita obtener cantidades
representativas de los ácidos húmicos y ácidos fúlvicos así como de otras
fracciones que conforman las sustancias húmicas.

Las concentraciones de las distintas fracciones húmicas y su carbono, se
espera que ayude a identificar el o los aportes principales de la materia orgánica a
los sedimentos lacustres así como las diferencias que implica que la fuente de la
materia orgánica sea de impacto urbano o agrícola.

El tipo de impacto agrícola tendrá una mayor cantidad materia orgánica
húmica a comparación del impacto urbano, pues las células vegetales contienen
compuestos moleculares de difícil degradación por la microbiota (p.e. la lignina).
Mientas que los compuestos que pueden ingresar por el impacto urbano, al no ser
tan complejos, su degradación será rápida, por lo tanto, no habrá tanta materia
húmicas. Uno de los grupos químicos que la conforman la materia fecal es el indol.

5. ÁREA DE ESTUDIO
La delegación Xochimilco se ubica al sur de la Ciudad de México, tiene una
extensión de 88°09’04’’-87°99’00’’ al oeste y 19°17’35’’-19°08’57’’al norte. Limita
con la delegación Coyoacán, Iztapalapa, Milpa Alta, Tláhuac y Tlalpan. El clima
que presenta de acuerdo al sistema de clasificación de Köppen modificado por
García (1989) es templado sub-húmedo con lluvias en verano, temperatura media
del mes más frío oscila entre los -3 a 18°C (García, 2004).
Las chinampas que datan de hace 4 mil años, son consideradas como
agroecosistemas desarrollados en un ecosistema lacustre de la cuenca del Valle
de México (Sptephan-Otto, 2001, 2005). En el gobierno de Acantonalli, los
xochimilcas (una tribu nahuatlaca), construyeron estás chinampas con capas
subsecuentes de tierra apisonada y con troncos de Salix bonplandia (ahuejote)
que delimitaban el área de la parcela. Estas parcelas eran empleadas para
cultivos de hortaliza y ornamento (por ejemplo; legumbre, cempalxochitl,
albahacas, lirios y malvas aromáticas) (Garzón, 2002; Acevedo, 2007; Chávez,
2013).
Se reporta que tuvieron un apogeo en el año 1327 a 1400 d.C., pues podían
alimentar a 150,000 ó 200, 000 personas (Stephan-Otto, 1998). Los canales eran
alimentados por los 14 manantiales que se encontraban en la zona así como por
el río Ameca (Garzón, 2002; Chávez, 2013). Actualmente se sigue cultivando
plantas ornamentales y de hortaliza (como por ejemplo; jitomate, cempaxúchitl,
noche buena, coliflor, maíz, por mencionar algunos) (Chávez, 2013).
A principios del siglo XX se construyeron redes hidráulicas para llevar el
agua de los manantiales de Xochimilco a la Ciudad de México. Para fines de 1950
los canales estaban desecándose y en 1959 fueron suministrados con aguas
provenientes de plantas de tratamiento del Cerro de la Estrella, San Luis
Tlaxialtemalco y San Lorenzo Tezonco, de nivel terciario (Garzón, 2002; Aréchiga,
2004; González, 2014).
40

Según el sistema RAMSAR 1363, el Sistema Lacustre Ejidos de Xochimilco
y San Gregorio Atlapulco cubre una superficie de 2,657 ha (SEMANART, 2015).
Para este trabajo se tomaron 45 muestras de sedimentos en toda la zona
chinampera de Xochimilco como se muestra en la Tabla 3 y en la Figura 3.
Tabla 8. Sitios muestreados de la zona chinampera de Xochimilco
Numeración Sitio Geoposicionamiento
X Y
1 La Santisima 490108 2130112
2 San Diego 489586 2130157
3 Trancatitla 489883 2131675
4 Continuación Tancatitla 489731 2131054
5 Laguna Tlilac 490086 2132356
6 Otenco 489914 2131488
7 Canal de la Virgen 490474 2131234
8 Paralelo a Apatlaco 490685 2130531
9 Cienega 491879 2131322
12 Cienega (cubierta de lirio) 492021 2131172
13 Atizapa (cruce de canales) 489858 2132074
14 Bordo 490362 2132371
15 Ampampilco 490376 2131015
16 Laguna de la Virgen 490778 2131663
17 La Draga 489012 2130908
18 Pizacoxpa 491213 2129830
19 Perpendicular a San Pedro 490201 2130664
20 Perpendicular a Coctetexpan 489789 2130816
21 Puente de Urrutia 492034 2129699
22 Amoloya 490479 2131953
23 Tuchán 490059 2130716
24 Otenco 489685 2131323
25 Laguna Texhuilo 490774 2131874
26 Cuemanco 489246 2131557
27 Almoloya 490336 2131608
28 Paralelo al Bordo 489393 2132431
29 Paso del Águila 490882 2130951
30 Cienega (vacas) 492026 2131678
31 Ayeca 489581 2120968
41

32 Comunidad 490711 2131725
33 Laguna Asunción 489350 2130647
34 Continuación Trancatitla 489800 2131283
35 Acoxcoma (CIBAC) paralelo al
sitio 1
489387 2131912
36 Tlicuili Sur 491326 2131460
37 Tlicuili Norte 491606 2131969
38 Entrada Cienega San Gregorio 491670 2129923
39 Apatlaco 1 490804 2129991
40 Entrada canal Pixocoxpa 490355 2129975
41 Cerca Los Galicia 491069 2130331
42 Comunidad 490401 2131906
45 Camino Asunción 489603 2130778

Figura 3. Mapa de localización de los sitios en los que se tomaron muestras de sedimento
en los canales de la zona chinampera de Xochimilco.

6. MÉTODO
6.1. Muestreo
Las 45 muestras de sedimento lacustre fueron colectadas usando una draga Pona
Petite, que se tomaron en el centro del canal y de la parte superficial del
sedimento lacustre. Cada muestra se almacenó en frascos de vidrio previamente
etiquetados y lavados de capacidad de un litro. Se almacenaron con elementos
refrigerantes hasta su traslado a la Unidad de Análisis Ambiental, Facultad de
Ciencias. Después las muestras se mantuvieron a 4°C hasta su manejo.
6.2. Cuantificación de carbono y nitrógeno orgánico total de los sedimentos
Se aplicó una prueba cualitativa de contenidos de carbonato (Anexo 1) a los
sedimentos; para saber si se estaba evaluando carbono orgánico. Posteriormente
fueron liofilizadas y llevadas al Departamento de Edafología, Instituto de
Geografía, UNAM. A las muestras se les determinó el porcentaje de carbono y de
nitrógeno en un analizador elemental CNHS/O Perkin Elmer 2400 series II, por
duplicado en el modo CHN bajo las siguientes condiciones analíticas:
 Temperatura de combustión 980°C
 Temperatura de reducción 640°C
 Detector: Conductividad térmica
 Compuesto de calibración: Acetanilida
 Material de referencia: LECO soil calibration simple for CNS part 502-309.
A partir de los datos de carbono y nitrógeno del sedimento lacustre, se
escogieron cuatro sitios específicos para estudiar la composición de la materia
orgánica, para tratar de elucidar de cuál podría ser su principal fuente de la
materia orgánica al sedimento y así poder hacer un análisis detallado sobre la
composición y transformación de la misma.
Se seleccionaron cuatro muestras de sedimento lacustre, para extraer las
sustancias húmicas. Los sitios Ampampilco y Apatlaco fueron considerados como
43

de impacto agrícola, mientas que el sitio La Draga y Lagunas Asunción como de
impacto urbano. El tipo de impacto fue de acuerdo a lo observado en campo
6.3. Cuantificación de sustancias húmicas
Para la cuantificación de las SH fue necesario obtener el porcentaje de humedad
de los sedimentos y limpiar previamente la resina DAX-8 antes de comenzar la
extracción de las sustancias húmicas. Con base a la clasificación de las
sustancias húmicas de acuerdo a su solubilidad; se empleó diversas disoluciones
alcalinas y ácidas a diferentes concentraciones. Los pasos se describen en los
siguientes sub-apartados. En la Figura 4, se muestra de manera general el
procedimiento en este trabajo.

Figura 4. Pasos generales para la cuantificación de las sustancias húmicas.

1-Cuantificación del porcentaje de
humedad en la muestra
Trabajo de Laboratorio
2-Limpieza de la resina DAX-8. Previo
a la extracción de las SH en las
muestras.
3-Extracción de las sustancias húmicas.
A través de las mediciones de volumen
de los extractos y disoluciones
empleados, se cuantifica cada fracción
de las sustancias húmicas usando las
ecuaciones presentadas en el anexo 2.
4. Lectura del carbono en las diferentes
fracciones de las sustancias húmicas
obtenidas a través del equipo TOC
Analyzer Apollo 9000.
44

6.3.1. Porcentaje de humedad
El porcentaje de humedad es requerido para cuantificar las diferentes fracciones
de las sustancias húmicas. Para ello se pesó 5 gr de sedimento húmedo y se secó
en la estufa durante 24 horas. Al siguiente día se dejó a que alcanzará su
temperatura ambiente, para volver a ser pesado. Con los datos de los pesos
registrados, se sustituyeron en la siguiente ecuación:

6.3.2. Limpieza de la resina DAX-8
La resina es limpiada para las impurezas orgánicas que puedan contaminar la
muestra, para esto se siguió el método de Van Zomeran y Comands (2007). De la
resina DAX-8 se pesó 100 g, a la cual se le hizo una serie de extracciones con
distintas disoluciones a concentraciones mínimas. En un frasco de policarbonato
se le agregó la resina y el HCl a 0.1 M. Se mantuvo en agitación durante 24 horas,
pasado este tiempo se decantó y se recuperó la resina; esto se repitió cinco
veces. Despuésde estas extracciones con ácido, a la resina se le agregó NaOH a
0.1 M y se mantuvo en agitación durante 24 horas, pasado este tiempo se decantó
y se repitió cinco veces el procedimiento.
En seguida se montó el equipo Soxhlet (Figura 5) y se elaboró un cartucho
con papel filtro de celulosa, donde se colocó la resina. En el matraz se le agregó
500 ml de acetonitrilo y durante 24 horas se dejó funcionando. Luego se cambió
el solvente, agregando al matraz 500 ml de metanol y otra vez se dejó durante 24
horas.
Al término de la extracción con el Soxhlet, la resina fue lavada, para esto
se colocó en un embudo Büchner unido a un kitasato y a una bomba de vacío. En
este paso se utilizó un filtro 42 Whatman. Los siguientes pasos fueron los
siguientes: primero se le vertió 1 L de agua desionizada, luego 1 L de HCl a 0.1 M
y por último 1 L de agua desionizada. Después la resina se almacenó hasta su uso
en un frasco de polipropileno con agua desionizada a temperatura ambiente.
45

6.3.3. Extracción de las fracciones de las sustancias húmicas
Antes de leer este sub-apartado, se notará que se citan los volúmenes sin una
secuencia lógica, esto es porque al momento de hacer los cálculos fue más
práctico seguir las ecuaciones de acuerdo al orden que tienen el método de Van
Zomeran y Comands (2007). Fue muy importante cuantificar la cantidad de las
disoluciones usadas, así como la recuperación de las distintas fracciones húmicas.
Con los volúmenes obtenidos (tanto de extractos como de disoluciones), se
sustituyeron en las ecuaciones que se presentan en el anexo 3 y en la Figura 6, se
presenta el diagrama con el método para separar las distintas fracciones de las
sustancias húmicas.
Se pesó 20 g de sedimento húmedo en un vaso de precipitados de 200 ml.
Simultáneamente se le fue agregando gota a gota HCl a 1 M y registrando el pH
hasta obtener una disolución de pH 1. Posteriormente se transfirió a un frasco de
polipropileno (previamente marcado a un volumen de 200 mL), y se le agregó HCl
a 0.1 M, cuanto baste para 200 mL. El volumen agregado de HCl de ambas
concentraciones se registró como volumen 6.
Después se colocó en agitación por 1 hora y se centrifugó a 5000 rpm por
15 minutos. Posteriormente se recuperó el precipitado y el sobrenadante. El

Figura 5. Equipo Soxhlet.
46

sobrenadante es la parte que corresponde a los ácidos fúlvicos, fracción hidrofílica
y la materia orgánica hidrofóbica neutra (FAHYHON1, por sus siglas en inglés).
Este se almacenó a 4°C para su posterior procesamiento y se registró su volumen
obtenido como V7.
Por otra parte, al precipitado se le agregó NaOH a 1 M hasta alcanzar un
pH de 7 y se transfirió a un frasco de polipropileno (previamente marcado a un
volumen de 200 mL), después se le agrego NaOH a 0.1 M, cuanto baste para 200
mL. La alcalinización se ejecutó bajo una atmosfera de nitrógeno para evitar la
auto-oxidación; al final se obtuvo un pH ≥ 12 y se dejó en agitación por 12 horas.
Transcurrido este tiempo se centrifugó a 5000 rpm por 15 minutos. El
precipitado fue desechado (huminas insolubles en disoluciones alcalinas),
mientras que el sobrenadante se midió y se registró como V1, el cual corresponde
a los ácidos húmicos disueltos con el NaOH. Después fue acidificado (pH 1) con
HCl a 6 M y la cantidad agregada se registró como V2, luego se dejó durante 12
horas en reposo para precipitar los ácidos húmicos.
Pasadas las 12 horas se centrifugó a 5000 rpm por 15 minutos. El
sobrenadante fue medido y registrado como V8. La fracción sobrenadante
corresponde a los ácidos fúlvicos, fracción hidrofílica, y materia orgánica
hidrofóbica neutra (FAHYHON2). El FAHYHON2 se almacenó a 4°C hasta ser
procesado.
Mientras que los ácidos húmicos se disolvieron con KOH a 0.1 M, la
cantidad agregada de esta disolución se registró como V5. Una vez disuelto se
almacenó a 4°C hasta ser leído por el equipo TOC Analyzer Apollo 9000.
Los sobrenadantes que corresponden a FAHYHON 1 y 2 (volúmenes 7 y 8)
se filtraron a través de una membrana de 0.45 µm con la ayuda de una bomba de
vacío. Posteriormente se tomó una alícuota de 50 ml, al cual se le agregó 8 gr de
resina DAX-8. Luego se dejó agitando por una hora y después se decantó. La
solución obtenida se recuperó y se almacenó hasta su lectura en el equipo TOC
47

Analyzer Apollo 9000. Esta fracción recuperada corresponde a la fracción
hidrofílica (Hy 1 y 2 respectivamente).
Finalmente los ácidos fúlvicos fueron desorbidos de la resina al ponerlos en
agitación con 20 mL de KOH a 0.1 M por una hora. Luego se esperó por 5 min a
que la resina se asentara para luego decantar. La obtención de los AF fue
secuencial (i=4). El sobrenadante recuperado se almacenó hasta su lectura en el
equipo TOC Analyzer Apollo 9000.
6.4. Cuantificación del carbono orgánico de las fracciones húmicas
Para la cuantificación del carbono en las distintas fracciones de las sustancias
húmicas, se usó el equipo TOC Analyzer Apollo 9000. A diferencia de la
cuantificación de carbono anterior realizado en el Instituto de Geografía, aquí la
cuantificación fue líquida.
Para la cuantificación se elaboró una curva patrón de 0 a 50 ppm usando
agua desionizada y biftalato de potasio (HOCOC6H4COOK), a diferentes
concentraciones. Se tomó 40 mL de cada fracción húmica obtenida para medirlo
en viales de capacidad de 50 mL. Cada muestra fue leída por duplicado además
de que se trabajó cada sitio con un duplicado de muestra.
Durante la lectura del carbono, se fue intercalando viales de la curva patrón.
También se registró el carbono orgánico de la resina para saber si contribuye su
carbono con la lectura de carbono de los AF. Además de que el valor de carbono
de la resina es usado como blanco en las ecuaciones descritas en el anexo 2,
para la cuantificación de las sustancias húmicas.

6.5. Análisis estadístico.
Con los datos del carbono, nitrógeno, se hizo un análisis multivariado cluster con
el programa de Stadistica (Versión 10, Statsoft) y a partir de estos resultados, se
seleccionaron cuatro sitios para el análisis de sustancias húmicas. Se aplicó una
48

prueba de F para varianza desconocidas, y con base al resultado se aplicó una
prueba de t student o t student prima (Anexo 3, seguimiento de selección de
estadístico), además de realizarse una prueba de múltiple de comparación Šidak’s
o corrección de Šidak. El análisis estadístico y las gráficas se realizaron en los
programas de Microsoft Office Excel 2007 y en GraphPad Prism 6.

Figura 6. Proceso de extracción de las sustancias húmicas.
20 g de sedimento
húmedo
pH 1 (V6)
Centrifugar
(FAHYHON1, V7)
Disolver el precipitado con NaOH 0.1 M
Centrifugar y medir el
sobrenadante (V1)
Filtrar
Agregar HCl 6.0 M (V2)
hasta un pH 6
Centrifugar
AH disolver
con KOH 0.1 M
(V5)
TOC AH
TOC FAHYHON 1
Tomar 50 mL (V4)

Agitar y Decantar
Agregar KOH 0.1
M (V9) a los
solutos
TOC AF1 (i=4)
TOC HY1
Decantar y rescatar
el sobrenadante
(FAHYHON2) repetir los
pasos del FAHYHON 1.
V7 y V9 cambian a V8 y
V10 respectivamente

7. RESULTADOS
7.1. Porcentaje de carbono, nitrógeno y relación C/N de los sedimentos

Los datos de carbono, nitrógeno orgánico así como la relación C/N de los
sedimentos analizados se presentan en la Tabla 9. Como se puede observar los
valores de carbono orgánico son más altos que los del nitrógeno y el promedio de
la relación C/N es de 12.294±1.69 para todas las muestras de la zona chinampera
de Xochimilco. En la misma tabla se exponen de mayor a menor los valores de
relación C/N, sin embargo, no refleja los valores demayor a menor de carbono y
de nitrógeno.

Por lo tanto, aquellos sitios que tuvieron un mayor porcentaje de carbono
orgánico total fueron La Cienega (cubierta de lirio) con 17.316 %, considerada de
impacto agrícola, El Bordo con 17.309%, es una zona de pastos (visto en campo),
diversidad fitoplanctónica, el agua que suministra a este canal proviene de plantas
de tratamiento así como de drenajes clandestinos (López, et. al., 2015), y es paso
de lanchas así como de trajineras, Comunidad con 16.624% y Almoloya con
16.615%, una zona con parcelas y pastizales, además de Laguna Asunción con
15.828%, con edificaciones de casas.

Mientras que aquellos sitios con bajo carbono orgánico total fueron; San
Diego con 5.958%, este sitio es característico de impacto urbano por las
edificaciones, entrada Cienega San Gregorio con 9.982%, sitio en donde hay
presencia de invernaderos así como casas, Puente de Urrutia con 9.895%, con
presencia de invernaderos y paso de trajineras.

En tanto que aquellos sitios con alto contenido de nitrógeno orgánico total
fueron; Comunidad con 1.585%, Laguna Asunción con 1.526%, Cienega (cubierta
de lirio) con 1.457% y El Bordo con 1.339%. Así mismo cabe mencionar aquellos
sitios con bajo contenido de nitrógeno orgánico total; San Diego con 0.528%, La
Draga con 0.682%, el cual se encuentra la descarga de aguas de tratamiento del
51

Cerro de la Estrella, y Tlicuili con 0.789%, considerada como sitio de impacto
agrícola.
Tabla 9. Porcentaje de carbono y nitrógeno orgánicos totales y la relación C/N de los
sedimentos de los canales de la zona chinampera de Xochimilco.
Sitito % C total % N total C/N Impacto
La Draga 10.731 0.682 15.733 Urbano
Acoxcoma (CIBAC) 12.009 0.822 14.605 Agrícola
Cerca Los Galicia 12.659 0.907 13.964 Agrícola
La Santisima 13.407 0.981 13.657 Urbano
Tlicuili Sur 12.110 0.888 13.647 Agrícola
Cienega 10.843 0.823 13.261 Agrícola
Tlicuili Norte 10.454 0.789 13.255 Agrícola
Perpendicular a San Pedro 15.072 1.139 13.230 Urbano
Amoloya 14.067 1.065 13.203 Agrícola
Cienega (vacas) 15.626 1.193 13.105 Agrícola
Perpendicular a Coctetexpan 14.942 1.151 12.980 Agrícola
Otenco 11.533 0.892 12.937 Agrícola
Bordo 17.309 1.339 12.924 Urbano
Tuchán 15.129 1.180 12.820 Agrícola
Entrada canal Pixocoxpa 12.148 0.950 12.795 Urbano
Almoloya 16.615 1.311 12.670 Agrícola
Laguna Texhuilo 13.342 1.063 12.579 Agrícola
Paso del Águila 14.223 1.140 12.475 Agrícola
Trancatitla 12.579 1.012 12.426 Agrícola
Paralelo a Apatlaco 12.167 0.980 12.420 Agrícola
Pizacoxpa 11.129 0.903 12.346 Agrícola
Puente de Urrutia 9.895 0.808 12.258 Agrícola
Canal de la Virgen 12.757 1.044 12.216 Agrícola
Entrada Cienega San Gregorio 9.982 0.827 12.078 Agrícola
Laguna de la Virgen 14.747 1.228 12.016 Agrícola
Comunidad 14.365 1.201 11.963 Agrícola
Ampampilco 13.478 1.133 11.893 Agrícola
Cienega (cubierta de lirio) 17.316 1.457 11.893 Agrícola
Otenco 12.780 1.097 11.652 Agrícola
Continuación Tancatitla 13.798 1.213 11.380 Agrícola
San Diego 5.958 0.528 11.292 Urbano
Ayeca 14.013 1.249 11.223 Agrícola
Apatlaco 1 10.383 0.943 11.021 Agrícola
Laguna Tlilac 14.439 1.316 10.970 Urbano
Atizapa (cruce de canales) 13.385 1.221 10.968 Agrícola
Camino Asunción 14.343 1.316 10.899 Urbano
Paralelo al Bordo 13.527 1.271 10.643 Agrícola
Cuemanco 13.378 1.260 10.622 Urbano
Comunidad 16.624 1.585 10.490 Agrícola
Laguna Asunción 15.828 1.526 10.375 Urbano
52

Con base a estos resultados del porcentaje carbono y nitrógeno orgánico
total, se hizo un análisis multivariado de Cluster, en el cual se aprecia seis grupos
(Figura 7), cada grupo engloba aquellos sitos que presentan concentraciones
similares de carbono orgánico así como de nitrógeno orgánico total.

Figura 7. Diagrama de árbol del análisis multivariado de Cluster que agrupa a las
muestras de acuerdo a su contenido de Corg.

Los sitios con alto contenido de C y de N, se ubican principalmente al norte
de la zona chinampera (Figura 8), estos en su mayoría presentan impacto
agrícola. En cuanto a los sitios con contenido medio de carbono y medio de

Contenido medio
de C y medio bajo
de N
Contenido medio
alto de C y medio
de N
Contenido medio
de C y de N
Contenido alto de
C y de N
Contenido bajo
de C y de N
Contenido medio
bajo de C y bajo
de N
53

nitrógeno se centran hacia el sur. Mientras que los sitios con contenido medio bajo
de carbono y de nitrógeno, se puede ver que se ubican al sur-oeste de la zona
chinampera, además de encontrarse cerca de los asentamientos urbanos y
construcciones.

Figura 8. Mapa de la zona chinampera de Xochimilco. Se señala con rojo, aquellos sitios
que presentan alto contenido de carbono y de nitrógeno, con naranja aquellos que
presentan contenido medio alto de carbono y medio de nitrógeno, de color amarillo se
registra contenido medio de carbono y nitrógeno, los sitos con color verde son aquellos
que contienen medio de C y medio bajo de N, con azul aquellos sitios con contenido
medio bajo de C y bajo de N, y finalmente azul fuerte aquellos sitios con contenido bajo de
C y N.

7.2. Cuantificación de carbono de las diferentes fracciones de las sustancias
húmicas

En la Tabla 10 se presenta la concentración del carbono contenido en las distintas
fracciones húmicas, para los cuatro sitios de muestreo seleccionados. Los cuales
son los siguientes:

1 En los canales de Apatlalco y Ampampilco, las chinampas son usadas
para el cultivo de diversas angiospermas y gimnospermas. Además en
54

los sistemas de cultivo se emplean fertilizantes orgánicos e inorgánicos.
Como fertilizante orgánico se usa el abono, que suele estar hecho de
estiércol de bovinos. También se hace uso de insecticidas y fertilizantes
químicos. La contribución de carbono al sistema puede atribuirse
principalmente a la biomasa de las plantas, así como a los lixiviados de
la composta.
2 En el canal La Draga se encuentra la descarga de la planta de
tratamiento del Cerro de la Estrella (aguas semi-tratadas), que
seguramente es la gran fuente de carbono.
3 Mientras que en el canal Laguna Asunción, hay edificaciones de casas,
incluso se observó un castillo de estilo gótico y sobrepoblación de lirio
(Eichornia crassipes). La biomasa vegetal de esta planta acuática, se
considera como la fuente principal de carbono más la descarga de
aguas residuales domésticas sin tratar.

Dentro de las cuatro diferentes fracciones húmicas obtenidas, los ácidos
húmicos llegan a contener el mayor porcentaje de carbono, a comparación de las
demás fracciones. Sin embargo, a simple vista los resultados no reflejan las
diferencias entre el impacto urbano y agrícola.

Para una mejor interpretación de los resultados, se aplicó una prueba de F
y t de student para saber que tanto difieren en concentración de carbono orgánico,
entre los sitios de impacto urbano e impacto agrícola (Anexo 4). Con base en los
resultados, no existe diferencia significativa entre ellos. Por lo tanto, se basa en el
promedio del contenido de carbono para comparar los resultados con otros
estudios sobre la degradación del suelo.

Tabla 10. Contenido de ácidos húmicos (AH), ácidos fúlvicos (AF), fracción hidrofilica (Hy)
y materia orgánica hidrofobica natural (HON) en los cuatro sitios de muestreo.

Sitio
AH
g C kg
AF
g C Kg
HY
g C Kg
HON
g C Kg
Suma
g C Kg
Ampampilco 5.791 1.218 0.089 1.149 8.247
Ampampilco
replica
5.824 1.124 0.079 1.052 8.078
Apatlaco 4.957 1.312 0.079 1.238 7.586
Apatlaco replica 4.443 1.242 0.080 1.172 6.936
Draga 4.390 1.226 1.026 1.964 8.605
Draga replica 5.619 1.258 0.849 1.809 9.534
Laguna Asunción 4.466 1.143 0.074 1.065 6.749
Laguna Asunción
replica
5.273 1.433 0.079 1.371 8.156
Promedio 5.095 1.246 0.294 1.352 7.986

7.3. Cuantificaciónde las substancias húmicas
La cuantificación de las fracciones de las SH para el impacto agrícola y urbano se
obtuvo con las ecuaciones descritas en el Anexo 2. Los resultados obtenidos se
muestran en la Tabla 11 y 12 respectivamente. Se aplicó una comparación
múltiple Šidak (Anexo 4), para saber si existe diferencias significativas entre el
contenido de las fracciones húmicas en los sedimentos de los sitos de muestreo
con impacto agrícola y urbano.
En el impacto agrícola, el contenido de los ácidos húmicos tiene una mayor
contribución de las sustancias húmicas, seguido de los ácidos fúlvicos. Mientras
que para la fracción hidrofilica y la materia orgánica neutra, se reporta valores muy
bajos. Sin embargo, las fracciones AF, Hy, y HON no difieren entre ellas de
manera significativa (p>0.9999). En tanto que los AH no existe diferencia
significativa con la suma de las fracciones húmicas.
56

Tabla 11. Concentración de las fracciones de las sustancias húmicas en los sitios que
presentan impacto agrícola.
Sitio Sustancias Húmicas
AH AF HY HON SUMA
(g/kg p.s.) (g/kg p.s.) (g/kg p.s.) (g/kg p.s.) (g/kg p.s.)
Apatlaco 47.729 6.558 0.362 0.785 55.433
Apatlaco replica 42.624 6.211 0.353 0.769 49.956
Ampampilco 67.023 5.536 0.382 1.525 74.467
Ampampilco
replica
58.664 5.107 0.327 1.361 65.460
AH= ácidos húmicos, AF= ácidos fúlvicos, HY= fracción hidrofílica, HON= materia
orgánica neutra, y SUMA= es la suma de todas las fracción húmicas mencionadas.

Tabla 12. Concentración de las fracciones de las sustancias húmicas en los sitios que
presentan impacto urbano.
Sitio Sustancias Húmicas
AH AF Hy HON SUMA
(g/kg p.s.) (g/kg p.s.) (g/kg p.s.) (g/kg p.s.) (g/kg p.s.)
La Draga 38.545 4.715 3.542 3.862 50.663
La Draga
replica
41.365 4.839 3.145 5.238 54.587
Laguna
Asunción
64.434 6.857 0.542 3.257 75.068
Laguna
Asunción
replica
59.219 8.167 0.492 2.583 70.461
AH= ácidos húmicos, AF= ácidos fúlvicos, HY= fracción hidrofílica, HON= materia
orgánica neutra, y SUMA= es la operación algebraica que arroja el total de sustancias
húmicas obtenidas para cada sitio en particular.
Por su parte en el impacto urbano, los ácidos húmicos de igual forma se
encuentran en mayor proporción que las demás fracciones. Además de no haber
diferencia significativa entre los ácidos húmicos y la suma de las fracciones
húmicas (ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, materia orgánica neutra y fracción
hidrofílica). De manera semejante al impacto agrícola, las fracciones de los ácidos
57

fúlvicos, la fracción hidrofílica y la materia orgánica neutra, no parecen diferir
significativamente (p>0.9999).
Para la comparación múltiple Šidak, se sacó el promedio de cada fracción
húmica. Con base a estos resultados, se observó que no existe diferencia
significativa entre el impacto agrícola y el urbano para cada fracción húmica (Tabla
13).

Tabla 13. Fracciones húmicas. Resultado de la comparación múltiple Šidak, alfa 0.05.
Fracción
Húmica
Imp. Agrícola Imp. Urbano Diferencia Significativo Valor de
p
ajustado
AH 54.01±10.96 50.89±12.86 3.120 No >0.9999
AF 5.85±0.65 6.14±1.67 0.291 No >0.9999
HY 0.36±0.03 1.93±1.64 1.574 No >0.9999
HON 1.11±0.39 3.73±1.13 2.625 No >0.9999
SUMA 61.33±10.86 62.69±11.89 1.366 No >0.9999

En la figura 9, se hizo una grafica en la cual pretende exponerse la
diferencia que existe en contenido de los ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, Hy,
HON y TOC, dentro de los distintos impactos (agrícola y urbano). Los ácidos
húmicos tanto el TOC, son las fracciones más significativas encontradas en el
impacto agrícola y urbano, incluso se asemejan en su contenido para los distintos
impactos.
En tanto, que aquellas fracciones como los ácidos fúlvicos, no son tan
representativos en la composición de la materia orgánica de los sedimentos,
tampoco se logran apreciar que exista una diferencia entre el contenido AF en los
sedimentos provenientes de sitios con impacto agrícola e impacto urbano.
La fracción Hy no se percibe los resultados, principalmente en el impacto
urbano, por la cantidad que se obtuvo. Por lo tanto no muestra que sea una
fracción con alto peso en la composición de la materia orgánica de los sedimentos.
58

El HON, muestra que está implicado en la composición de la materia
orgánica en los sedimentos provenientes de los sitios con impacto urbano, en
tanto que, los sedimentos provenientes de impacto agrícola, la fracción HON no se
aprecia como un componente de la materia orgánica de sus sedimentos, así como
la fracción Hy.

F r a c io n e s h ú m ic a s
S it io s
C
on
ce
nt
ac
ió
n
g/
K
g
p.
s.
A g
r ic
o l
a
U r
b a
n a
0
2 0
4 0
6 0
8 0
H A
F A
H y
HON
TO C

Figura 9 Concentración de fracciones húmicas g/Kg de cada sitio de muestreo. AH: ácidos
húmicos, AF: ácidos fúlvicos, HY: fracción hidrofílica, HON: materia orgánica neutra y
TOC: es la suma de todas las fracciones húmicas.

8. DISCUSIÓN
8.1. Porcentaje de carbono, nitrógeno y relación C/N de los sedimentos
Dentro de la introducción a la materia orgánica, se había mencionado que
en ella se encuentra un reservorio de carbono además de influir en este ciclo así
como en el ciclo del nitrógeno. La materia orgánica puede seguir tres rutas; 1)
incluirse en el humus del suelo, 2) ser totalmente mineralizada y pasar a CO2 y 3)
incorporarse a la masa microbiana (Juárez et al, 2006).
La relación C/N es un reflejo del proceso de humificación y de la actividad
de los microorganismos del suelo, así como de la síntesis y de la acumulación de
la materia orgánica y sobre todo refleja la fuente de donde provienen las
sustancias húmicas. Así mismo nos indica hacia donde se dirige el carbono y el
nitrógeno.
El resultado de la mineralización de los restos vegetales depende, entre
otros factores, de la relación C/N en el material orgánico. Cuando es alta (>30:1,
como en la paja de trigo), el nitrógeno se queda en los microorganismos que
descomponen el material, pero si la relación es menor de 20:1 (por ejemplo en el
trébol) la liberación del nitrógeno se dará en el inicio de su descomposición
(Juárez et al., 2006).
Cuando la descomposición de la M.O. es completa, la relación C/N abarcan
valores de 10 (Giovanela et. al., 2010). Las plantas acuáticas no vasculares tienen
una relación C:N de 2 a 10 y las plantas vasculares terrestres presentan valores
de 20 ó más (Giovanela et. al., 2010). Neves et. al., (2010) considera un alto
índice de descomposición de la M.O. a los valores >23 y entre 10 a 20
corresponden a principios de su descomposición.
Sin embargo, Froehner et. al., (2010) asocia altas concentraciones de Corg
toal, nitrógeno y relación C/N orgánico a la contaminación por actividades urbanas.
Además se basa en biomarcadores como coprostanol que no solo es encontrado
en las heces de mamíferos, sino que además llega a ser producido por
cianobacterias y protozoarios. En la misma fuente menciona que los sedimentos
60

ricos en materia orgánica contienen gran cantidad de compuestos hidrofóbicos,
entre los citados están los esteroles.
8.2. Cuantificación de carbono de las diferentes fracciones de las sustancias
húmicas
En el estudio de Van Zommeran y Commans (2007), emplearon muestras
provenientes de composta, turba y lixiviados de los desechos de basura para
extraerles las distintas fracciones de las sustancias húmicas y cuantificar su
carbono. El promedio del contenido de carbono de los ácidos húmicos de los
sedimentos en los cuatros sitios, se asemeja al contenido de carbono de los
lixiviados de desechos de basura (6.1 g C/kg p.s). Mientras que para los ácidos
fúlvicos se asemejan a los datos que se obtienen de la composta (1.7 g C/kg p.s.).
Para la fracción hidrofílica cuyas concentraciones son las más bajas e incluso al
compararlo con los