Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Esta es una vista previa del archivo. Inicie sesión para ver el archivo original
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA EVALUACIÓN ESPACIAL DE LA CONTAMINACIÓN POTENCIAL PUNTUAL Y DIFUSA EN LA CUENCA DEL RÍO GRANDE DE COMITÁN, CHIAPAS T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: BIÓLOGO P R E S E N T A : JANNICE ALVARADO VELÁZQUEZ DIRECTOR DE TESIS: DR. ROBERTO BONIFÁZ ALFONZO ASESOR: BIÓL. MARICELA ARTEAGA MEJÍA 2015 México, D. F. Lourdes Texto escrito a máquina Lourdes Texto escrito a máquina México, D. F. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Este trabajo forma parte del proyecto “Estudio Hidrológico y de Calidad del Agua del Sistema Lagunar de Montebello”, en el estado de Chiapas, con clave 000000000167603. Bajo la coordinación técnica del Dr. Oscar Escolero Fuentes del Instituto de Geología, UNAM. Financiado por el Fondo Sectorial de Investigación y Desarrollo sobre el Agua CONAGUA-CONACYT. Agradecimientos A la Universidad Nacional Autónoma de México, por brindarme la oportunidad de cursar la carrera de biología a través de la Facultad de Estudios Superiores Zaragoza, lo cual ha sido una de mis mayores satisfacciones personales. A mi director de tesis Roberto Bonifáz Alfonzo por su apoyo y sus conocimientos brindados durante la realización de este trabajo, por su amistad y buena disposición que siempre lo caracterizan. A la Dra. Marisa Mazari Hiriart por incluirme en este proyecto, por su apoyo, por su tiempo y por sus valiosas aportaciones que le hizo a este trabajo. Al Instituto Nacional de Ciencias de la Sostenibilidad por brindarme el espacio para la realización de mi tesis, así como a los miembros que trabajan en él M. en C. Patricia Pérez Belmont, M. en C. Gustavo Pérez Ortíz y Biól. Erick Hjort Colunga por sus aportaciones a este trabajo y por su amistad. A mi asesora, Biól. Maricela Arteaga Mejía por su gran apoyo y observaciones a este trabajo, así como a mis sinodales, Dr. Justo Salvador Hernández Avilés, M. en C. Nicté Ramírez Priego y al M. en C. Jorge Antonio Valdivia Anistro, por su dedicación en la revisión de esta tesis y por sus atinadas observaciones. A los trabajadores de la CONANP “Parque Nacional Lagunas de Montebello” Roberto Castellanos, Benjamín Pascual, Rigoberto Albores Zamorano, y a todos aquellos que proporcionaron su apreciable ayuda en las labores de campo. Al guía de campo Rolando Morales, por acompañarme en los recorridos a lo largo de la cuenca del Río Grande. Dedicatorias A mis padres, Olaya Velázquez Castro y Juan José Alvarado Guerrero, por ser mi guía y mi ejemplo, por ser los mejores papas que una persona puede tener, por su apoyo incondicional que siempre me han brindado y por ser las personas más importantes en mi vida. A mis hermanas, Olaya Alvarado Velázquez y Diana Alvarado Velázquez, por ser mis cómplices y por ser lo más bonito que me ha pasado. A mi familia en general, a mi abuela Lulú, a mi abuelo Nacho, a mis primas y primos, a mis tías y tíos, a mis sobrinos, por ser parte de mi vida, por su apoyo y amor. A mis amigos de toda la vida Karen, Tania, Aranza, Vero, Ociel, Carla y Fabio, por ser más que mis amigos mis hermanos. A los amigos que conocí durante la carrera, porque he aprendido mucho de cada uno, por ser parte importante en mi vida y porque lo seguirán siendo siempre, Mario, Fernando, Uriel, Bryan, Edgar, Tona y Karina. A mis colegas y amigos del Laboratorio Nacional de Ciencias de la Sostenibilidad, Omar, Nalle, Alejandra, Stephanie, Chucho, Paty, Erick, Bety, Ramón, Tere, Elisa, Toño, Gustavo y Ana, a mi compañera de trabajo y amiga Abi, por compartir el amor por la ciencia. A los Chiapanecos, por ser gente cálida y auténtica. Índice Resumen 1. Introducción ..................................................................................................................... 1 2. Marco Teórico ................................................................................................................. 3 2.1 Cuenca hidrográfica ................................................................................................... 3 2.2 Fuentes potenciales de contaminación ...................................................................... 6 2.3 Sistemas de Información Geográfica y Análisis espacial ......................................... 10 3. Justificación ................................................................................................................... 12 4. Área de estudio ............................................................................................................. 12 5. Objetivos ....................................................................................................................... 21 6. Materiales y Métodos .................................................................................................... 22 6.1 Delimitación de subcuencas .................................................................................... 22 6.2 Precipitación y pendiente ......................................................................................... 22 6.3 Fuentes potenciales de contaminación .................................................................... 23 6.4 Modelo de contaminación potencial por subcuenca ................................................ 24 7. Resultados y discución .................................................................................................. 25 7.1 Subcuencas del Río Grande de Comitán ................................................................. 25 7.1.1 Precipitación ...................................................................................................... 26 7.1.2 Pendiente ........................................................................................................... 28 7.1.3 Población ........................................................................................................... 32 7.2. Fuentes potenciales de contaminación ................................................................... 34 7.2.1 Bancos de extracción de material ...................................................................... 37 7.2.2 Lagunas de oxidación ........................................................................................ 37 7.2.3 Hospitales .......................................................................................................... 39 7.2.4 Gasolineras ........................................................................................................ 41 7.2.5 Cementerios ...................................................................................................... 41 7.2.6 Sitios de construcción ........................................................................................ 44 7.2.7 Drenaje .............................................................................................................. 47 7.2.8 Pozos ................................................................................................................. 49 7.2.9 Industria ............................................................................................................. 51 7.2.10 Zonas urbanas ................................................................................................. 51 7.2.11 Actividades pecuarias ...................................................................................... 53 7.2.12 Actividades agrícolas ....................................................................................... 55 7.3 Modelo de contaminación potencial por subcuenca ................................................ 61 8. Conclusiones ................................................................................................................. 65 9. Recomendaciones ......................................................................................................... 66 Bibliografía ........................................................................................................................ 67 Anexos .............................................................................................................................. 76 Índice de Figuras Figura 1. Representación de una cuenca hidrográfica. ..................................................... 4 Figura 2. Servicios ecosistémicos de la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. ........ 20 Figura 3. Bancos de extracción de material ..................................................................... 37 Figura 4. Laguna de oxidación de Comitán (a), laguna de oxidación de La Independencia (b), Chiapas. ...................................................................................................................... 39 Figura 5. Cementerios presentes en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. ......... 44 Figura 6. Pozo de extracción de agua subterránea para uso público urbano, Lago San José, Chiapas. .................................................................................................................. 49 Figura 7. Actividades pecuarias dentro de la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. 53 Figura 8. Bombas para extraer agua para uso agrícola en la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 57 Índice de Tablas Tabla 1. Fuentes potenciales de contaminación y sus principales contaminantes .............. 7 Tabla 2. Principales contaminantes y su efecto al ambiente. .............................................. 9 Tabla 3. Principales causas de deterioro de la calidad del agua. ..................................... 10 Tabla 4. Precipitación y pendiente por subcuenca ............................................................ 30 Tabla 5. Fuentes potenciales de contaminación puntuales en las subcuencas del Río Grande .............................................................................................................................. 34 Tabla 6. Fuentes potenciales de contaminación difusa en las subcuencas del Río Grande .......................................................................................................................................... 34 Tabla 7. Total de hectáreas agrícolas en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. ... 57 Tabla 8. Pesos obtenidos del análisis AHP ....................................................................... 61 Índice de Mapas Mapa 1. Cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas .................................................... 13 Mapa 2. Elevación y Área Natural Protegida Lagos de Montebello de la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. ........................................................................................... 15 Mapa 3. Geología de la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................ 17 Mapa 4 .Municipios de la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas........................... 19 Mapa 5. Subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................ 27 Mapa 6. Precipitación total anual del año 2013 en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 29 Mapa 7. Pendiente media del terreno en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................................ 31 Mapa 8. Habitantes y densidad de población en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 33 Mapa 9. Fuentes potenciales de contaminación ubicadas en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. (A) ....................................................................................................... 35 Mapa 10. Fuentes potenciales de contaminación ubicadas en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. (B) ....................................................................................................... 36 Mapa 11. Presencia de bancos de extracción de material en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ........................................................................................... 38 Mapa 12. Presencia de Lagunas de oxidación en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 40 Mapa 13. Presencia de hospitales en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................................ 42 file:///C:/Users/jannice/Dropbox/Tesis/Tesis%20Jannice%20A%20V.docx%23_Toc405305838 file:///C:/Users/jannice/Dropbox/Tesis/Tesis%20Jannice%20A%20V.docx%23_Toc405305841 file:///C:/Users/jannice/Dropbox/Tesis/Tesis%20Jannice%20A%20V.docx%23_Toc405305841 Mapa 14. Presencia de gasolineras en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................................ 43 Mapa 15. Presencia de cementerios en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................................ 45 Mapa 16. Presencia de sitios de construcción en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 46 Mapa 17. Presencia de drenaje en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. .......................................................................................................................................... 48 Mapa 18. Presencia de pozos y norias en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................................ 50 Mapa 19. Presencia de zonas urbanas en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................................ 52 Mapa 20. Presencia de zonas urbanas en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................................ 54 Mapa 21. Presencia de actividades pecuarias en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 56 Mapa 22. Presencia de agricultura de temporal en las subcuencas del Río Grade de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 59 Mapa 23. Presencia de agricultura de riego en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 60 Mapa 24. Subcuencas potenciales a la contaminación de la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. ............................................................................................................. 62 Resumen Dentro de una cuenca hidrográfica se llevan a cabo actividades productivas que potencialmente pueden modificar el estado natural de los sistemas acuáticos. Por la manera de introducir compuestos y organismos al ambiente, se puede clasificar estas actividades como fuentes potenciales de contaminación puntal o difusa. Las fuentes puntuales son fácilmente identificables, pues descargan substancias o materiales desde una tubería o sitios de confinamiento directamente a los cuerpos de agua, en contraste con las fuentes de contaminación difusa o no puntual, no son fácilmente identificables, por lo general, están asociadas al cambio de uso del suelo, y pueden introducir contaminantes a través de la escorrentía, mediante el arrastre de compuestos u organismos que se encuentran en el suelo. Actualmente en México no se cuenta con información suficiente sobre las fuentes potenciales de contaminación de los sistemas acuáticos, es por ello que este trabajo pretende aportar información para el manejo y toma de decisiones sustentada de la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. Esta región alberga al Sistema Lagunar de Montebello, el cual representa un escenario de importancia ecológica, económica y cultural. Para llevar a cabo este trabajo se realizaron recorridos dentro de la cuenca donde se identificaron y geoposicionaron fuentes potenciales de contaminación, con la finalidad de definir las subcuencas más susceptibles a la contaminación a través de un análisis espacial utilizando un Sistema de Información Geográfica. Los resultados demostraron que tres subcuencas cuentan con un mayor potencial a la contaminación, las cuales son, La Independencia, Yocnajab el Rosario, y Comitán lo que significa que en estas zonas se requiere de mayores esfuerzos de control de actividades productivas y uso del suelo para prevenir la afectación de otras subcuencas y del sistema lagunar. 1 1. Introducción Los asentamientos humanos se han establecido al margen de ríos y lagos a lo largo de la historia, debido a que el agua es un recurso indispensable para el desarrollo de actividades productivas. La vida sedentaria se estableció a partir del descubrimiento de la agricultura y la ganadería, y hasta la fecha son las actividades de mayor demanda hídrica. La FAO reporta que el 70% de las extracciones de agua a nivel mundial son para uso agropecuario, el 19% es para uso industrial y el 11% para uso municipal (FAO, 2012). El desarrollo de las actividades productivas y los agentes de cambio, como el aumento de la población, la deforestación, la conversión del uso del suelo, la urbanización, la industrialización y el incremento de los estándares de vida, han contribuido al proceso de deterioro ambiental en los sistemas acuáticos (Bravo et al., 2013). En el siglo XX, mientras la población mundial se triplicó, las extracciones de agua se sextuplicaron (CONAGUA, 2011), y fue después de la década de los 50´s cuando se produjo un cambio drástico de modernización agrícola, con granjas de monocultivo y de operación intensiva, donde la aplicación de fertilizantes y plaguicidas ha provocado un aumento en la concentración de nutrientes que llega a los cuerpos de agua, induciendo un proceso de eutrofización acelerado (Novotny, 1999). Las actividades productivas que se llevan a cabo dentro de una cuenca hidrográfica pueden ser consideradas fuentes potenciales de contaminación, ya que los materiales o substancias que producen suelen ser transportados a través de procesos como la escorrentía, la lixiviación, la infiltración y la deposición atmosférica, llamadas fuentes difusas, o descargarse directamente en cuerpos de agua, conocidas como fuentes puntuales, lo que puede ocasionar cambios en las condiciones naturales de los sistemas 2 acuáticos y producir efectos de degradación en los mismos (Schwarzenbach et al., 2006; Schwarzenbach y Egli, 2010). En México no se cuenta con información oficial sobre las fuentes potenciales de contaminación de los recursos hídricos, y no se sabe concretamente cuál es el impacto de las actividades agropecuarias en los cuerpos de agua. Sin embargo, la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) reconoce que la agricultura, la deforestación y un mal manejo de los residuos sólidos son responsables del 70% de la contaminación de los recursos hídricos (Pérez-Espejo, 2012). Uno de los estados considerados primordiales para llevar a cabo estudios sobre las fuentes potenciales de contaminación, es el estado de Chiapas, situado en la zona sureste de la República Méxicana, debido a que el 30% de los recursos hidrológicos superficiales del país se localizan en esta región (INE, 2000). En este estado se localiza la cuenca del Río Grande de Comitán, la cual abarca el 8% del territorio chiapaneco (SEMAHAN, 2012). Dentro de ella se sitúa el Área Natural Protegida “Parque Nacional Lagunas de Montebello”, decretado el 16 de diciembre de 1959, el cual cuenta con una extensión de 64 km² y es considerada una Región Terrestre Prioritaria para la Conservación (CONANP, 2007). El sistema lagunar de Montebello y el Río Grande de Comitán han sufrido alteraciones debido a las diferentes descargas de microorganismos y substancias provenientes de las zonas urbanas y agrícolas, entre ellos, materia fecal, nutrientes, plaguicidas, detergentes, sedimentos, plásticos y material terrígeno que son arrastrados por el sistema lotico Río Grande hasta los sistemas lenticos en este caso el sistema lagunar de Montebello (CONANP, 2011). 3 La deforestación representa un problema adicional que afecta desde hace varias décadas a estos cuerpos de agua según los pobladores. De esta manera las principales causas son el cambio de uso del suelo, derivado del crecimiento agrícola y poblacional; los incendios forestales, provocados por la quema agrícola y la temporada de sequía, así como las plagas y la tala clandestina representan elementos importantes en la pérdida de cobertura vegetal que afecta estos sistemas acuáticos. A partir del año 2003, se ha reportado un cambio de coloración en el sistema lagunar (CFE, 2012), lo que ha generado la preocupación de los pobladores de la zona aledaña, dado que ellos viven de las actividades turísticas que se llevan a cabo en el Parque Nacional, el cual recibe aproximadamente 300 000 visitantes al año, quienes son atraídos por la belleza escénica de los Lagos de Montebello y el color de los cuerpos de agua. El estudio de las fuentes potenciales de contaminación en la cuenca Río Grande permitirá identificar y cuantificar las zonas donde se llevan a cabo un mayor número de actividades productivas, y por lo tanto requieran mayor atención para proponer un manejo y conservación adecuados, y evitar una mayor degradación del ecosistema en el futuro. 2. Marco Teórico 2.1 Cuenca hidrográfica Una cuenca es un área que delimita la superficie en donde el agua superficial, la lluvia y el deshielo drenan hacia un cuerpo receptor, tal como un arroyo, río, lago o incluso el mar, y está definida por parteaguas naturales. Lo que suceda cuando el agua se transporta sobre la tierra determina, en gran medida, las características del agua del sistema hidrológico (Bravo et al., 2013). Una cuenca hidrográfica en la que se presenta ocupación 4 humana, puede llamarse “socio-ecosistema”, el cual está definido por la interacción de elementos biofísicos (agua, suelo, flora y fauna) con la población desde un punto de vista económico, social y cultural (Faustino et al., 2008; Collins, 2010) (Figura 1). Debido a estas interacciones, la restauración y el manejo de un cuerpo de agua se traducen en entender tanto este sistema como la cuenca en la cual se localiza. La gestión del agua por cuencas debe de abordar la complejidad de las relaciones entre los ecosistemas y los seres humanos que habitan en esta zona geográfica, es decir, incluir necesariamente el contexto cultural, social y político (Holdren y Taggart, 2001; Gunes, 2008). Figura 1. Representación de una cuenca hidrográfica (Fotografía de Tziscao, Chiapas). 5 Dentro de una cuenca hidrográfica existen factores y procesos que pueden influir en el deterioro de lagos y pantanos, entre ellos se incluyen el clima, la hidrología, la geología y fisiografía como factores naturales, así como las fuentes puntuales y difusas que pueden causar una alta reacción con estos factores, mismas que varían dependiendo del el uso del suelo, debido a factores antropogénicos. Factores naturales (Olof y Rast, 1989): Clima. Puede influir en la entrada anual de energía y agua, la velocidad de desagüe y movimiento del agua, así como el transporte de nutrientes y sedimentos en la masa de agua. Hidrología. Para una cuenca de drenaje determinada, a una mayor cantidad de precipitación o de nieve, se transportan mayores cantidades de agua y nutrientes a la masa de agua durante un ciclo anual. Geología y fisiografía. La composición química de las aguas de un lago influye en gran medida en la composición geológica de la cuenca de drenaje, así como el aporte de nutrientes a los cuerpos de agua frecuentemente será mayor en cuencas con pendientes pronunciadas. Factores antropogénicos (Olof y Rast, 1989): Fuentes localizadas. Las fuentes localizadas en una cuenca hidrográfica son aportes directos a los cuerpos de agua, por ejemplo, plantas de tratamiento de aguas residuales. Fuentes difusas y uso del suelo. Las diferencias en los patrones de utilización de la tierra y del uso de agroquímicos en una cuenca puede provocar diferencias importantes en la composición química de las aguas de escorrentía de esa área. 6 2.2 Fuentes potenciales de contaminación La contaminación es definida por Novotny y Olem (1994) como un cambio físico, químico o biológico de la calidad de los recursos, aire, suelo o agua, causado por actividades humanas que perjudica el uso potencial de dichos recursos. Complementando esta definición la Agencia de Protección Ambiental de E.U. (US EPA, 2014) la define como la introducción de microorganismos, sustancias químicas, sustancias tóxicas, desperdicios, o aguas negras en el agua, el aire o el suelo, en tal concentración que el medio no es apto para su uso, prohíbe el funcionamiento de procesos naturales y produce efectos indeseables para la salud y el medio ambiente. En este sentido las fuentes de contaminación pueden ser clasificadas como fuentes puntuales o difusas (Tabla 1), en algunos casos dentro de las puntuales se pueden identificar fuentes lineales de contaminación. Se les llama fuentes puntuales de contaminación a pipas, contenedores, material rodante, operación de alimentación de animales, barcos o embarcaciones y fuentes lineales de contaminación a cualquier confinamiento o transporte, incluyendo, tuberías, canales, zanjas, túneles y ductos, y La característica principal de las fuentes puntuales es que pueden ser identificadas desde su origen y son definidas espacialmente, esto facilita su monitoreo, de tal manera que se pude mantener un control sobre ellas a fin de que se cumpla la normatividad y evitar el deterioro de los sistemas acuáticos (Novotny y Olem, 1994; Hill, 2004; Bravo et al., 2013). 7 Tabla 1. Fuentes potenciales de contaminación y sus principales contaminantes (modificado de Novotny y Olem, 1994). Fuentes Puntuales Fuentes no puntuales Fuentes puntuales Contaminante Fuente Contaminante Rastros Microorganismos, materia orgánica Agricultura Fertilizantes, plaguicidas Depósitos de combustibles Combustibles fósiles y gasolina Ganadería Desechos fecales (patógenos), nutrientes, DBO, desechos sólidos Relleno sanitario Desechos sólidos municipales, desechos hospital infecciosos, metano Tala DBO, nutrientes, sólidos/partículas Cementerios lixiviados de sustancias nitrogenadas, microorganismos Sitios de construcción Suelo, grasas y aceites, metales pesados, desechos sólidos Hospitales Microorganismos, antibióticos, agentes de contraste de rayos X, desinfectantes Zonas urbano/industriales Grasas y aceites, metales pesados, sales, suelo erosionado, desechos humanos y animales, desechos industriales Fuentes lineales Contaminante Minería Ácidos, suelo, metales pesados Drenaje Desechos fecales, detergentes, patógenos, desechos sólidos, aceites y grasas Efluente de plantas de tratamiento y lagunas de oxidación Detergentes, patógenos, nutrientes, grasas y aceites En contraste, las fuentes difusas o no puntuales son difíciles de identificar y son fuentes intermitentes de contaminantes, usualmente están asociadas con el cambio del uso del suelo, la escorrentía de zonas agrícolas y urbanas, así como la deposición atmosférica (Novotny y Olem, 1994; Hill, 2004; Bravo et al., 2013; Carpenter et al., 1998). La alteración de los recursos hídricos por contaminación difusa sucede por la incorporación de substancias y partículas removidas del suelo, desde los sitios donde ocurren estas actividades hasta los cuerpos de agua (González, 2007). 8 Los contaminantes provenientes de fuentes difusas entran al sistema de agua superficial o subterránea en intervalos discontinuos de tiempo debido a que están relacionados con la ocurrencia de eventos meteorológicos, pudiendo en algunos casos, afectar toda una cuenca hidrográfica (Arreguín et al., 2000; Cotler e Iura, 2010; González, 2007). La mayor vulnerabilidad a contaminación difusa ocurre en cuencas con alta precipitación pendientes elevadas, suelos principalmente arenosos y sistemas agrícolas intensivos (Ongley, 1997; Brady y Weil, 1999; Hanson y Trout, 2001). La presencia de estos factores dentro de una cuenca hidrográfica puede ocasionar un proceso de eutrofización acelerado en lagos y pantanos reduciendo significativamente su tiempo de vida (Olof y Rast, 1989), además de originar otros problemas ambientales derivados por la introducción de contaminantes provenientes de fuentes difusas (Tabla 2). De acuerdo con Carpenter et al., 1998, en la década de los setenta, la contaminación difusa fue reconocida como un problema global debido al incremento de asentamientos humanos, y como consecuencia, la desaparición de bosques, la construcción de granjas y fábricas, entre otras actividades. Dado, que la contaminación que resulta de las fuentes puntales es comparativamente más fácil de regular y controlar, con frecuencia las fuentes difusas permanecen como la fuente dominante de contaminación (Bravo et al., 2013). Debido a ello, cada vez más se reconoce a la contaminación difusa como la principal causa de problemas de la calidad del agua, tanto en sistemas de aguas superficial como subterránea. 9 Tabla 2. Principales contaminantes y su efecto al ambiente (modificado de Novotny y Olem, 1994). En 1978 el estudio “Nitrogen loadings agricultural activities in the Great Lakes Basin” (Neilsen et al., 1978) realizado en la cuenca de los Grandes Lagos compartidos de Canadá y Estados Unidos por el grupo de científicos PLUARG (Pollution from Land Use Activities Reference Groups), comprobó que las fuentes difusas, en general, y la agricultura, en particular, constituyen una fuente importante de contaminación de los sistemas acuáticos. En 2003 la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos realizó un inventario sobre las fuentes de contaminación potencial más importantes que afectan los cuerpos de Contaminante Ejemplo de su origen Problema ambiental Fósforo Erosión del suelo, fertilizantes agrícolas, escorrentía urbana (detergentes y material orgánico) Eutrofización, degradación ambiental Nitrógeno Fertilizantes agrícolas, emisiones vehiculares, deposición atmosférica, lixiviados de cementerios Eutrofización, acidificación aguas superficiales y subterráneas Sólidos suspendidos Escorrentía de tierras de cultivo, erosión por deforestación, sitios en construcción, extracción de material (bancos de arena) Destrucción de la zona de rápidos, sedimentación, transporte de nutrientes y compuestos tóxicos Grasas, aceites e hidrocarburos Derrames por almacenamiento y manejo, talleres mecánicos, emisiones vehiculares e industriales, escorrentía urbana Toxicidad, contaminación de sedimentos, agua subterránea y superficial Desechos orgánicos biodegradables Desechos agrícolas, lodos residuales, escorrentía tierras erosionadas Demanda de oxígeno, aumento de nutrientes Plaguicidas Aplicación para control de plagas en agricultura Toxicidad, afectación de la biodiversidad en cuerpos de agua Microorganismos fecales Descarga de agua residual municipal, fosas sépticas, fugas del sistema de alcantarillado, prácticas ganaderas Riesgo a la salud Metales pesados Escorrentía urbana y minera, jales, lixiviados Toxicidad 10 agua superficiales (Tabla 3), donde se clasificó a las actividades agrícolas como la principal causa de contaminación de ríos y lagos. Tabla 3. Principales causas de deterioro de la calidad del agua (US EPA, 2003). Clasificación Ríos Lagos 1 Agricultura Agricultura 2 Fuentes municipales puntuales Fuentes municipales puntuales 3 Cambios en el hábitat de los ríos Escorrentía urbana En 2011 la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) establece para México el control de la contaminación difusa como un objetivo de la Agenda del Agua 2030 (CONAGUA, 2011). Donde una de las iniciativas es desarrollar una normatividad específica para la evaluación, monitoreo y control de la contaminación difusa, a través del ordenamiento de los usos del suelo con el fin de reducir los niveles de pérdidas de suelo por erosión hídrica, lo que a su vez mejorará la calidad del agua en el país. 2.3 Sistemas de Información Geográfica y Análisis Espacial Una herramienta útil para realizar estudios ambientales son los Sistemas de Información Geográfica (SIG), los cuales permiten almacenar, manipular y analizar datos espaciales para la solución de problemas complejos sobre planeación y toma de decisiones (Aronoff, 1989). Una de las claves para la conservación de los recursos naturales y de alguna manera transitar hacia una condición de sostenibilidad del ambiente, es la utilización de herramientas informáticas que permitan esta transición hacia escenarios de conservación de precisión de los recursos naturales (Canatário, 2006). Los SIG han logrado impactos en muchos campos de aplicación, gracias a que permiten el manejo y análisis de datos 11 espaciales, y proporcionan herramientas para analizar y modelar interrelaciones espaciales (Bonham-Carter, 1994). El manejo y procesamiento de datos comprende desde la sobreposición de mapas temáticos para la identificación de áreas con condiciones requeridas y específicas, hasta la utilización de operadores matemáticos o de modelos numéricos integrados para la predicción de la dinámica de los fenómenos naturales (Bocco et al., 1991) De tal forma que esta herramienta permite su aplicación a la evaluación de cambios en el uso y cobertura del suelo, conservación de recursos naturales, evaluación de peligros naturales y la prevención de desastres (Burrough, 1986). En este sentido el uso de los SIG aplicado a la evaluación espacial de fuentes potenciales de contaminación permitirá obtener una visión integrada a nivel de cuenca de dichas fuentes potenciales de contaminación, con lo que se podrá identificar zonas con mayor potencial de alteración ambiental. Un ejemplo de la aplicación de los SIG sobre la evaluación de contaminación difusa, es el trabajo realizado por Cotler e Iura (2010), donde se determinó el riesgo de contaminación difusa en las cuencas de México con base en métodos multicriterio. Otro trabajo dentro de este contexto fue elaborado por Soto et al., (2000), donde se identificaron entidades políticas propensas a la contaminación de agua subterránea por compuestos orgánicos en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, a través de un análisis espacial de fuentes contaminantes, cuyos resultados demostraron que el centro de la ciudad presentaba mayor presencia de fuentes contaminantes, mientras que la mayor propensión a la contaminación para el sistema de acuíferos se encontró hacia la zona sur-poniente y norte de la Zona Metropolitana. 12 Por otro lado, se han realizado estudios sobre la contaminación potencial puntual y difusa, en los trabajos realizados por Mazari-Hiriart et al., (2006) y Mazari-Hiriart et al., (2002). 3. Justificación Para realizar un adecuado control sobre la contaminación en los ecosistemas acuáticos es necesario realizar un inventario de las diversas fuentes potenciales de contaminación, conocer su distribución y su influencia potencial sobre las cuencas hidrográficas, es decir, evaluar los factores ambientales y geológicos que facilitan el movimiento de materiales y substancias que puedan modificar las condiciones naturales de los recursos hídricos. El estado de Chiapas alberga el 30% de los recursos hídricos del país es por ello, que el realizar acciones para preservar su calidad es de vital importancia. Si el sistema Lagos de Montebello sigue recibiendo las mismas descargas de contaminantes, la calidad del agua se deteriorará, pudiendo trasladar la contaminación a otros cuerpos de agua del sistema. El identificar espacialmente las fuentes potenciales de contaminación representa el primer paso para realizar la evaluación y control de la contaminación potencial de los cuerpos de agua. Lo que ayudará a conocer en un primer esfuerzo las zonas con mayor potencial de generación de elementos contaminantes, lo que sustentará la toma de decisiones sobre la planificación y manejo del uso del suelo dentro de la cuenca Río Grande de Comitán. 4. Área de estudio Este trabajo se llevó a cabo dentro del límite de la cuenca Río Grande de Comitán abarcando desde la zona alta (2450 msnm) hasta el Sistema Lacustre de Montebello. La cuenca que se mencionará a partir de aquí como Río Grande (Mapa 1) tiene una extensión 810 km2, está comprendida dentro la cuenca del Río Lacantún, que a su vez es 13 Mapa 1. Cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. 14 parte de la Región Hidrológica No. 30 Grijalva-Usumacinta (INEGI-INE-CONAGUA, 2007), se encuentra en la zona comprendida de la provincia Meseta Central, a la cual también se le ha denominado Altiplanicie o Altos de Chiapas. Esta cuenca está conformada por el afluente principal Río Grande que corre de noroeste a suroeste, el cual es alimentado por el lago Juznajab, ubicado en la parte alta de la cuenca con una altitud máxima de 2450 msnm y mínima de 1300 msnm (Mapa 2). El Río Grande recorre zonas agrícolas y urbanas, hasta desembocar en la zona sureste en el sistema hidrológico Lagos de Montebello, donde se desarrolla un complejo lacustre con alrededor de 50 lagos que se extienden hasta Guatemala (CONANP, 2007). En esta zona de la cuenca se localiza el Área Natural Protegida con carácter de Parque Nacional “Lagunas de Montebello”, decretado el 16 de diciembre de 1959, cuenta con una extensión de 64 km² (Mapa 2) y es considerada una Región Terrestre Prioritaria para la Conservación (CONANP, 2007). Además, en el año 2003 este sitio fue reconocido como Sitio RAMSAR con número 1325 y se ha convertido en un centro ecoturístico que recibe alrededor de 300 000 visitantes al año (Rojas y Vidal, 2008). La temperatura máxima de la cuenca durante los meses de mayo a octubre va de los 24°C a los 27°C en la mayor parte de la cuenca y disminuye a 18°C en las zonas más altas. La temperatura mínima en este periodo varía de 9°C hasta 15°C en las zonas más altas. En los meses de noviembre a abril, la temperatura máxima se encuentra entre los 21°C y 24°C y alrededor de los 18°C en zonas altas de la cuenca, la temperatura mínima en estos meses es de 9°C a 12°C y desciende hasta los 6°C en las zonas altas de la cuenca (CONAGUA, 2009). 15 Mapa 2. Elevación y Área Natural Protegida Lagos de Montebello de la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. 16 La precipitación dentro del periodo mayo a octubre se presenta de 900 a 1000 mm en zonas bajas y entre 1000 y 1700 mm en las zonas más altas, siendo la zona del Parque Nacional Lagunas de Montebello donde se presenta los valores máximos de precipitación. Para el periodo de noviembre a abril la precipitación va de 100 a 150 mm en zonas bajas y hasta 500 mm en las zonas montañosas de la cuenca (CONAGUA, 2009). La vegetación predominante de la zona de estudio es bosque templado. Las principales comunidades vegetales son: bosque mixto pino-encino, pino-encino-liquidámbar, bosques de pino y bosques de encino, así como bosque mesófilo de montaña, vegetación riparia, vegetación secundaria y zonas de cultivo principalmente a las orillas del Río Grande e inicio del sistema lagunar dentro de los municipios La Trinitaria y La Independencia. Los principales cultivos son maíz y fríjol (CONANP, 2009; González-Espinoza et al., 1997). La comunidad vegetal más importante es el bosque de coníferas. La especie más abundante es Pinus oocarpa, localizada en el centro y noroeste del Parque Nacional de Montebello, se desarrolla sobre terrenos someros, en localidades con precipitación anual por debajo de los 1200 mm. En lugares con mayor humedad, entre los lagos de Montebello y la localidad Tziscao, se distribuye Pinus maximinoi (CONANP, 2007). El aporte hídrico de la zona lacustre es principalmente subterráneo debido a la formación de dolinas las cuales se generan por el derrumbe del sistema de cuevas que se origina por la disolución de las rocas calizas (Vásquez Méndez, 1994), sin embargo, el balance de aporte está siendo estudiado por el grupo del Dr. Oscar Escolero del Instituto de Geología de la UNAM. Dentro de la zona afloran rocas calizas estratificadas (Mapa 3). Las calizas de la zona de Montebello se caracterizan por presentar un proceso de carstificación, es decir, la 17 Mapa 3. Geología de la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. 18 disolución de los carbonatos por la actividad química del CO2 presente en el agua. Lo que resulta en la formación y ampliación de complejos sistemas subterráneos de cuevas y canales interconectados que constituyen almacenes y conductos del agua subterránea (CONANP, 2007; Vásquez y Méndez, 1994). La mayor parte de los suelos presentes dentro de la cuenca se han desarrollado de las calizas o de sedimentos fluviales y lacustres. Se identifican los siguientes tipos de suelos principalmente: Litosoles, Rendzinas, Vertisoles, Acrisoles, Fluvisoles y Gleysoles (Vásquez y Méndez, 1994; INEGI, 2000). Es importante mencionar que los suelos de tipo Rendzina, Fluvisol y Vertisol, presentan características que los hacen altamente susceptibles a la erosión hídrica, debido a su poca profundidad; generalmente son suelos someros con menos de 60 cm de profundidad (CONAGUA, 2009). La cuenca del Río Grande ocupa parte de los municipios de Comitán de Domínguez (33.3%), La Trinitaria (29.3%), La Independencia (33.9%), una pequeña porción de Las Margaritas (3.2%) (Mapa 4) y una localidad de la República de Guatemala (0.3%) (CONAGUA, 2009). El sistema Lagos de Montebello es un complejo dinámico de comunidades bióticas y abióticas que provee diferentes servicios ecosistémicos únicos e irremplazables (Figura 2), éstos, son los beneficios tangibles e intangibles que las personas obtienen de los ecosistemas y son fundamentales para el bienestar humano (MA, 2003). Todos los servicios ambientales son particulares de cada ecosistema y cada uno de ellos representa una importancia ecológica que varía de un ecosistema a otro. Si el sistema Lagos de Montebello sufre alteraciones, no será capaz de continuar con la provisión de estos servicios en cantidad y calidad adecuada y por lo tanto la vida humana se verá afectada. 19 Mapa 4 .Municipios de la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. 20 SERVICIOS DE SOPORTE Formación de suelo Reciclaje de nutrientes Servicios de Provisión Alimento Agua Maderas, fibras Recursos genéticos Servicios de Regulación Control de plagas y enfermedades Control de inundaciones y remoción de masa Control de erosión Calidad del agua Polinización Regulación climática Servicio Culturales Valores paisajísticos Recreación y ecoturismo Herencia cultural e historica Figura 2. Servicios ecosistémicos de la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. 21 5. Objetivos Objetivo General Evaluar la distribución espacial de las fuentes potenciales de contaminación en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. Objetivos particulares • Realizar la delimitación de subcuencas en la cuenca del Río Grande de Comitán. • Caracterizar las subcuencas de acuerdo con la precipitación y pendiente del terreno. • Identificar y georeferenciar fuentes potenciales de contaminación, así como realizar capas de cada una de ellas en el SIG con el fin de conocer su distribución dentro de las subcuencas del Río Grande de Comitán. • Realizar el análisis “Proceso Analítico Jerárquico” (AHP) para conocer la importancia de cada fuente potencial de contaminación dentro de la cuenca Río Grande de Comitán. • Identificar las subcuencas y los sistemas lacustres con mayor potencial de contaminación, a través de la evaluación de un modelo ponderado, con la finalidad de ubicar zonas prioritarias para el control y manejo de fuentes potenciales de contaminación. 22 6. Materiales y Métodos Para elaborar este trabajo se realizó una revisión previa de información bibliográfica y cartográfica de la zona. Los datos vectoriales de la red hidrológica 1:50 000 de la cuenca Río Grande de Comitán fueron obtenidos de INEGI (2007). También se consultaron y descargaron los datos vectoriales de población a nivel localidad (INEGI, 2010), las áreas geoestadísticas municipales 1:250 000, la carta de uso de suelo serie V 1:250 000, y la carta geológica 1: 1 000 000 (INEGI, 2012). 6.1 Delimitación de subcuencas Para cumplir con los objetivos de este trabajo y dada la heterogeneidad de la cuenca, se consideró necesario delimitar las subcuencas del Río Grande. Para ello se utilizó un Modelo Digital de Elevación (DEM), con escala 1:15 000 y los datos vectoriales hidrológicos de la cuenca Río Grande, con escala 1:250 000 (INEGI, 2007). A través de la superposición de estas capas en ArcGis (10.1), se determinaron cinco puntos de confluencia sobre la corriente principal, y a partir de ellos, siguiendo las zonas de mayor altitud y tomando en cuenta la red de drenaje, fueron trazados los parteaguas de nueve subcuencas en formato shape. 6.2 Precipitación y pendiente Posteriormente se determinó la precipitación y la pendiente para cada subcuenca. El mapa de precipitación se elaboró con base en la información mensual de 10 estaciones meteorológicas cercanas a la zona de estudio (Anexo I), con esa información se calculó el total anual de precipitación del año 2013, posteriormente se exportó desde una hoja de Excel a ArcGis como puntos, y con la herramienta de interpolación se generó una capa de 23 precipitación para la cuenca Río Grande. La precipitación media por subcuenca se calculó con la superposición de capas y con herramientas de análisis estadístico zonal. La capa de pendiente del terreno se calculó utilizando el MDE en el SIG, una vez calculada, se realizó un análisis estadístico zonal sobreponiendo la capa de subcuencas para obtener la pendiente media por subcuenca. 6.3 Fuentes potenciales de contaminación Con el fin de localizar las principales fuentes de contaminación dentro de la cuenca, se realizaron recorridos en campo desde la zona alta hasta la zona baja de la cuenca. Cada fuente de contaminación localizada fue geoposicionada con un GPS Garmin modelo 60CSx. Cada fuente se clasificó como fuente puntual, lineal o difusa. La clasificación incluyó zonas urbanas, zonas agrícolas y pecuarias, industrias, bancos de material, pozos y norias de extracción de agua subterránea, drenaje, lagunas de oxidación, cementerios, gasolineras y sitios de construcción (Anexo II). Las fuentes de contaminación se registraron en una tabla de Excel y posteriormente se importaron al SIG como capas individuales, en proyección UTM Zona 15 y Datum WGS84. Para realizar los mapas de fuentes de contaminación difusa (zona urbana y agrícola) se tomó como base el mapa de uso del suelo y vegetación derivado de la interpolación de imágenes SPOT 5 (Bonifaz et al., en preparación). Con el fin de identificar las subcuencas con mayor potencial de contaminación, fue necesario calcular la frecuencia, el porcentaje, o la longitud de cada fuente de contaminación. Para el caso de las fuentes contaminantes puntuales y lineales (drenaje, bancos de material, cementerios, sitios de construcción, gasolineras, hospitales, industria, laguna de oxidación y actividades pecuarias) el cálculo de cada variable por subcuenca se 24 realizó a través de análisis de superposición de capas. El área y porcentaje por subcuenca de zona urbana, pastizal y zonas agrícolas de temporal y riego, fueron calculadas con una intersección de capas en el SIG, dónde primero se generaron capas individuales de cada uso de suelo y posteriormente fueron sobrepuestas a la capa de las subcuencas. Una vez identificadas todas las variables en cada subcuenca, se realizaron 15 mapas en formato raster, donde se asignaron clases con valores de uno a cinco a cada subcuenca dependiendo de la proporción de la variable, en relación con el valor máximo de la misma. 6.4 Modelo de contaminación potencial por subcuenca El mapa de contaminación potencial por subcuenca se generó a través de una sumatoria lineal ponderada. Para ello cada variable considerada fue evaluada a través del programa ExpertChoice (11), el cual es una herramienta de soporte al proceso de toma de decisiones multiobjetivo basado en el método Proceso Analítico Jerárquico, (AHP por sus siglas en inglés). El AHP es un método que ayuda a priorizar factores mediante la comparación de pares de variables, donde, de acuerdo con el criterio de expertos, se asignan valores absolutos del uno al nueve, lo que representa cuánto más, un elemento domina a otro (Saaty, 2008). El proceso se siguió de la siguiente manera: Estructuración de un modelo jerárquico (representación del problema mediante asignación de una meta y criterios). Comparaciones entre pares de variables con base en el criterio de expertos. Evaluación de las variables mediante asignación de pesos, con un nivel de inconsistencia menor a 0.1. 25 Los resultados obtenidos del análisis AHP, se promediaron geométricamente y se incorporaron a las capas raster de cada variable, y a través de la herramienta “suma ponderada” en el SIG, se generó un mapa de contaminación potencial por subcuenca, utilizando la siguiente ecuación: 𝑆 =∑𝑤𝑖 𝑛 𝑖 𝑥𝑖 En donde: S = Valor total de la alternativa (valor de contaminación potencial) wi= Peso asignado a la variable i xi= Valor de la variable i 7. Resultados y discusión 7.1 Subcuencas del Río Grande de Comitán La cuenca Río Grande de Comitán se dividió en siete subcuencas y dos sistemas lacustres (Mapa 5), los nombres fueron asignados de acuerdo con los poblados de mayores dimensiones dentro de cada subcuenca, en el caso de los sistemas lacustres, los nombres fueron asignados de acuerdo con la clasificación de los lagos con base en su altitud (Durán, 2013). La subcuenca de mayor superficie es La Independencia la cual abarca el 17.04% de la superficie total de la cuenca, esta subcuenca pertenece a la zona media de la cuenca y se caracteriza por sus caudales intermitentes, La subcuenca Santa Rita- V. Carranza ocupa el segundo lugar con el 15.55%, está ubicada en la zona sur de la cuenca y no presenta afluentes en la margen izquierda del flujo principal. Las subcuencas El Triunfo y La 26 Esperanza fueron divididas en dos subcuencas debido a la heterogeneidad geológica e hidrográfica de la zona; El Triunfo, es una subcuenca con zona montañosa y carente de red hidrológica superficial y ocupa el 14% de la superficie, la subcuenca La Esperanza, sin embargo, presenta una zona de planicie y aportes superficiales en la margen izquierda del río y abarca el 7.13% de la superficie. Esta clasificación también contempló los fines del proyecto multidisciplinario, del cual es parte este trabajo. El cuarto lugar lo ocupa el Sistema Lacustre de Planicie cuya superficie abarca el 13.47% de la cuenca, en este sistema se encuentran los lagos considerados perturbados, o que han presentado cambios en su color original (CONANP, 2007; CFE, 2012). La subcuenca Juznajab está ubicada en la zona más alta de la cuenca y ocupa 10.39% de la superficie, seguida por la subcuenca Yocnajab el Rosario con 8.68%. El Sistema Lacustre de Montaña, se encuentra en la frontera con Guatemala y abarca el 7.17% de la superficie, este sistema alberga al conjunto de lagos considerados no perturbados (CONANP, 2007; CFE, 2012). La subcuenca con menor superficie es Comitán, la cual ocupa el 6.57% del territorio de la cuenca, en ella se localiza la ciudad de Comitán de Domínguez, siendo el principal centro urbano dentro de la cuenca del Río Grande. 7.1.1 Precipitación Los procesos hidrológicos son el mecanismo primario de transferencia de la tierra al agua y dan lugar a la escorrentía de nutrientes, sedimentos y plaguicidas. La intensidad de la lluvia es el principal factor decisivo del volumen de la escorrentía, y está estrechamente 27 Mapa 5. Subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 28 relacionado con la energía que se utiliza para desprender las partículas del suelo; las tormentas con gran intensidad, suelen producir abundante escorrentía superficial, pues la intensidad de precipitación supera con creces la velocidad de infiltración. Es por ello que la escorrentía superficial es la fuente principal del transporte de productos químicos agrícolas, desechos animales y sedimentos a los cauces fluviales (Ongley, 1997). Dentro de este contexto, se contempló el criterio que a mayor precipitación existe mayor probabilidad de lavado de suelos. A través de un análisis espacial en el SIG fue calculada la precipitación de la cuenca Río Grande, y con base en ello se calculó también la precipitación media en cada subcuenca, donde, la mayor precipitación registrada se encuentra en el Sistema Lacustre de Montaña con 2366.94 mm anuales, y la menor, en la subcuenca Comitán con 763.49 mm anuales (Mapa 6). En este sentido el mayor peso de precipitación se estableció para el Sistema Lacustre de Montaña, seguido por el Sistema Lacustre de Planicie y la subcuenca el Triunfo, las subcuencas Juznajab, Yocnajab el Rosario, La Independencia, Santa Rita-V. Carranza y La Esperanza se les asignaron un peso de valor dos y a Comitán un peso de uno por tener la menor precipitación media anual (Tabla 4). 7.1.2 Pendiente La inclinación del terreno constituye un factor esencial que controla o interviene en la sensibilidad ambiental. La pendiente se relaciona con la morfología y dinámica de todas 29 Mapa 6. Precipitación total anual del año 2013 en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 30 las formas del relieve, y su estudio se aplica para diversos fines, por ejemplo en relación con fenómenos de erosión e inestabilidad de laderas (Oropeza, 2010). En este trabajo se consideró el criterio que a mayor pendiente del terreno se espera mayor dispersión de contaminantes, dado que existe mayor posibilidad de escorrentía (Cotler e Iura, 2010; Ongley, 1997). Las pendientes más pronunciadas en la cuenca Río Grande se encontraron en la subcuenca Juznajab y en el Sistema Lacustre de Montaña, seguidas por Comitán y el Sistema Lacustre de Planicie. La zona media y baja de la cuenca, por donde corre el Río Grande, se caracteriza por presentar zonas planas o con poca pendiente (Mapa 7). Con base en ello a la subcuenca Juznajab y el Sistema Lacustre de Montaña se les asignó un peso de cinco, a Comitán, El Triunfo y al Sistema Lacustre de Planicie se les determinó un peso de tres, a Yocnajab el Rosario y a La Independencia se les asigno un peso de dos y a la subcuenca Santa Rita-V. Carranza y a La Esperanza un peso de uno (Tabla 4). Tabla 4. Precipitación y pendiente por subcuenca Subcuencas Precipitación media anual Peso Pendientes media Peso (mm) (°) Juznajab 980.34 2 11.06 5 Comitán 763.49 1 6.19 3 Yocnajab el Rosario 843.37 2 3.63 2 La Independencia 1012.02 2 3.88 2 Santa Rita-V. Carranza 1021.45 2 3.3 1 El Triunfo 1184.82 3 5.99 3 La Esperanza 1098.54 2 1.69 1 Sistema Lacustre de Planicie 1645.81 3 7.36 3 Sistema Lacustre de Montaña 2366.94 5 11.01 5 31 Mapa 7. Pendiente media del terreno en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 32 7.1.3 Población El censo de población y vivienda realizado por el INEGI en el año 2000 reportó que la cuenca contaba con un total de 180 localidades con una población de 126 726 habitantes en el año 2000, sin embargo, con base en el censo de población de 2010 (INEGI, 2010) se calcularon 179 localidades con una población total de 167 532 habitantes (Mapa 8). Esto muestra que la población dentro de la cuenca ha incrementado 16.03% en un periodo de diez años. Ello significa, que en conjunto las actividades productivas también aumentaron dentro de la cuenca y por consiguiente la presión antropogénica. A través de la superposición de capas en el SIG, se encontró que la subcuenca con mayor densidad poblacional es Comitán con 19.74 hab/km2 en 16 localidades, en segundo lugar se encuentra la subcuenca La Independencia con 1.07 hab/km2 en 33 localidades, la subcuenca Santa Rita-V. Carranza ocupa el tercer lugar contando con 1 hab/km2 en 22 localidades, el cuarto lugar lo ocupa la subcuenca El Triunfo con una densidad poblacional de 0.96 hab/km2 en 10 localidades, el Sistema Lacustre de Planicie tiene una densidad de 0.95 hab/km2 en 37 localidades, siendo la subcuenca con el mayor número de estas, la subcuenca Yocnajab el Rosario cuenta con 0.66 hab/km2, seguida por La Esperanza con 0.47 hab/km2 en 12 localidades, Juznajab cuenta con 0.46 hab/km2, el sistema Lacustre de Montaña cuenta con la menor densidad de población y menor número de asentamientos humanos, 0.45 hab/km2 en siete localidades. 33 Mapa 8. Habitantes y densidad de población en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas 34 7.2 Fuentes potenciales de contaminación Las fuentes potenciales de contaminación localizadas en la cuenca Río Grande, durante los recorridos de campo, se muestran en los Mapas 9 y 10. Mediante la sobreposición de capas se obtuvo la distribución de cada fuente contaminante puntual por subcuenca (Tabla 5). Tabla 5. Fuentes potenciales de contaminación puntuales en las subcuencas del Río Grande Subcuencas Drenaje (km) Bancos de material Cementerios Sitios de construcción Gasolineras Hospitales Industria Laguna de oxidación Actividades pecuarias Pozos/ Norias Juznajab 0 2 2 0 0 0 0 0 1 2 Comitán 30.58 5 2 4 5 4 0 0 2 6 Yocnajab el Rosario 15.35 6 1 3 1 0 3 1 2 1 La Independencia 0 4 7 2 0 0 0 1 0 12 Santa Rita-V. Carranza 0 0 2 0 0 0 0 0 1 7 El Triunfo 0 0 3 0 0 0 0 0 1 5 La Esperanza 0 0 2 0 2 0 0 0 0 3 Sistema Lacustre de Planicie 0 0 4 2 0 0 0 0 1 1 Sistema Lacustre de Montaña 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 A través del análisis de sobreposición y estadísticas zonales se calculó también el porcentaje de área agrícola y área urbana por subcuenca (Tabla 6). Tabla 6. Fuentes potenciales de contaminación difusa en las subcuencas del Río Grande Subcuencas Agricultura temporal % Agricultura riego % Pastizales % Área urbana % Juznajab 26.73 0.46 0.69 0.28 Comitán 25.38 3.77 11.46 21.34 Yocnajab el Rosario 16.16 9.30 40.24 6.42 La Independencia 41.70 12.10 7.05 3.90 Santa Rita-V. Carranza 24.28 8.72 39.77 2.86 El Triunfo 14.04 15.82 17.22 2.96 La Esperanza 45.61 14.54 11.64 3.59 Sistema Lacustre de Planicie 20.05 0.75 5.52 2.43 Sistema Lacustre de Montaña 3.29 0 0.64 1.08 Posteriormente de acuerdo con la presencia de las fuentes contaminantes, se asignaron valores de uno a cinco a cada subcuenca, dependiendo de su proporción. 35 Mapa 9. Fuentes potenciales de contaminación ubicadas en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. (A) 36 Mapa 10. Fuentes potenciales de contaminación ubicadas en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. (B) 37 7.2.1 Bancos de extracción de material Dentro de la cuenca Río Grande se ubicaron 17 bancos de material (Figura 3), como se puede observar en el mapa 9a, la mayoría de ellos se localiza en la zona alta y media de la cuenca, a las orillas de la ciudad de Comitán, esto debido a que en la zona baja existen zonas planas y en la zona lacustre se encuentra el Área Natural Protegida “Lagos de Montebello”, donde no sería posible realizar esta tipo de actividades. La subcuenca Yocnajab el Rosario cuenta con el mayor número de bancos de material, por lo tanto le fue asignado un peso de cinco, seguida por Comitán con un peso de cuatro, La Independencia con un peso de tres y Juznajab con un peso de dos (Mapa 11). Figura 3. Bancos de extracción de material 7.2.2 Lagunas de oxidación En la zona de estudio fueron ubicadas dos las lagunas de oxidación (Mapa 9b), una de ellas pertenece a la ciudad de Comitán (Figura 4a), donde las aguas residuales de este municipio son tratadas, y posteriormente son vertidas al Río Grande. Esta planta de tratamiento opera con deficiencias ya que de los 210 litros por segundo de capacidad instalada, solamente alcanza a tratar 140 litros por segundo (CONAGUA, 2009). 38 Mapa 11. Presencia de bancos de extracción de material en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 39 La segunda planta de tratamiento ubicada al este del mapa, pertenece a una laguna de oxidación fuera de funcionamiento en el municipio de La Independencia (Figura 4b), dónde, según los pobladores no se han terminado las obras por falta de presupuesto por parte del municipio. A pesar de ello se consideró como fuente de contaminación debido a que el agua residual que debería entrar en esta laguna de oxidación está siendo vertida sin ningún tratamiento directamente al suelo. Con base en ello a la subcuenca Yocnajab el Rosario, se le asignó un peso de cinco y a la subcuenca La Independencia se le asignó un peso de tres (Mapa 12). a b Figura 4. Laguna de oxidación de Comitán (a), Laguna de oxidación de La Independencia (b), Chiapas. 7.2.3 Hospitales Los hospitales son considerados una fuente potencial de contaminación debido a que sus descargas contienen substancias químicas, así como agentes microbianos en sus aguas residuales, (tales como antibióticos, agentes de contraste de rayos X, desinfectantes y productos farmacéuticos). Muchos de estos compuestos resisten al tratamiento convencional de las aguas residuales y terminan en sistemas acuáticos interfiriendo en la cadena alimenticia, además que los seres humanos y animales están expuestos por el 40 Mapa 12. Presencia de lagunas de oxidación en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 41 consumo de agua de fuentes superficiales (Pauwels y Verstraete, 2006; Verlicchi et al., 2010). Los cuatro hospitales registrados dentro de la cuenca se localizan únicamente en la subcuenca Comitán, por lo tanto se le asignó un peso de cinco y al resto de las subcuencas un peso de cero (Mapa 13). 7.2.4 Gasolineras Debido al riesgo que existe por fugas accidentales de gasolina al subsuelo y por lo tanto al acuífero, las gasolineras son consideradas una fuente potencial de contaminación puntual, especialmente si no cuentan con una construcción que incluya camas de arena y arcilla, así como zanjas y fosas de recolección de escurrimientos en caso de fugas; asimismo, grasas, aceites y aditivos que son utilizados en estos sitios, frecuentemente son desechados al drenaje o viajan a sistemas acuáticos superficiales a través de la escorrentía. El mapa 9d muestra la ubicación de ocho gasolineras dentro de la cuenca, la subcuenca con mayor número de ellas es Comitán por tratarse del principal centro urbano, a la cual se le asignó un peso de cinco, seguida por Yocnajab el Rosario con un peso de tres y La Esperanza con un peso de uno (Mapa 14). 7.2.5 Cementerios En el mapa 9e se presentan los 24 cementerios ubicados en la cuenca (Figura 5), siendo estos una fuente potencial de contaminación principalmente para los sistemas de agua subterránea, con la posibilidad de generar problemas sanitarios por el uso de esas aguas para consumo humano (Peluso et al., 2006). La descomposición de los cuerpos genera lixiviados que pueden llegar a los acuíferos, a través de la precipitación; si bien son compuestos de la descomposición de materia orgánica, contiene dos conjuntos de 42 Mapa 13. Presencia de hospitales en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 43 Mapa 14. Presencia de gasolineras en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 44 elementos peligrosos para la salud humana, substancias nitrogenadas y microorganismos, incluyendo bacterias y virus que pueden ser patógenos (Peluso, 2006; Dent y Knight, 2007). La mayor presencia de cementerios se encuentra en la subcuenca La independencia donde se asignó un peso de cinco, seguida por el Sistema Lacustre de Planicie con un peso de tres, El Triunfo con un peso de dos, y el resto de las subcuencas un peso de uno (Mapa 15). Figura 5. Cementerios presentes en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. 7.2.6 Sitios de construcción Los sitios de construcción son considerados como fuente contaminante por el aporte potencial de partículas suspendidas que son llevadas a las corrientes de agua superficial a través de la escorrentía en los eventos de precipitación. La subcuenca Comitán presenta el mayor peso en cuanto a la presencia de sitios de construcción, seguida por Yocnajab el Rosario con un peso de cuatro, La Independencia y el Sistema Lacustre de Planicie se les fue asignado un peso de tres, el resto de las subcuencas se les asignó un peso de cero por no haber encontrado este tipo de fuente contaminante (Mapa 16). 45 Mapa 15. Presencia de cementerios en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 46 Mapa 16. Presencia de sitios de construcción en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 47 7.2.7 Drenaje En el mapa 10a se presentan las principales líneas de drenaje de aguas residuales de la ciudad de Comitán, con aproximadamente 46 km de longitud, considerada una fuente potencial de contaminación lineal, debido a que trasladan aguas residuales, donde se concentran una gran variedad de contaminantes, entre ellos, detergentes, sedimentos y patógenos, lo que las hace vulnerables a fugas accidentales, pudiendo contaminar el agua subterránea. Se ha reportado que la cobertura de drenaje era del 76% en el 2009 dentro de la cuenca (CONAGUA, 2009), sin embargo este censo reportó tanto las viviendas conectadas a la red pública, como a las que cuentan con fosa séptica. En el municipio de La Independencia existe otro sistema de drenaje, del cual no se cuenta con información vectorial, por ello está representado con un triángulo en el mapa 10a. En el resto de las comunidades de la cuenca, (Mapa 10a) no existe servicio de drenaje, ni alcantarillado, o se encuentra en construcción como en Venustiano Carranza, por ello, las aguas domésticas son vertidas a fosas sépticas o al lecho del Río Grande. Con base en la longitud del sistema de drenaje y considerando el tamaño de la población por subcuenca, fueron asignados los pesos a cada una de ellas. Dado que la mayor extensión de drenaje se encuentra en la subcuenca Comitán, a la cual se le asignó un peso de cinco, seguida por la subcuenca La Independencia a la cual se le asignó un peso de cuatro, por contar con sistema de drenaje; a Yocnajab el Rosario y a Santa Rita- V. Carranza se les asignaron pesos de tres; a la subcuenca El Triunfo y al Sistema Lacustre de Planicie se les asignó un peso de dos, por último a Juznajab, a La Esperanza y al Sistema Lacustre de Montaña se les asignó un peso de uno (Mapa 17). 48 Mapa 17. Presencia de drenaje en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 49 7.2.8 Pozos y Norias Dentro de la cuenca se identificaron 38 pozos (Mapa 10b) los cuales son utilizados para uso público urbano y riego agrícola (Figura 6). La extracción de agua subterránea provoca inducción por despresurización, lo que significa un aporte de aguas de distinta calidad a los acuíferos provenientes de la capa de arcillas por consolidación (Soto et al., 2000), Además que los pozos clausurados pero no tapados, pueden representar vías directas para la entrada de contaminantes al acuífero (Mazari y Mackay, 1993), es por ello que los pozos de extracción de agua subterránea son considerados una fuente potencial de contaminación. La extracción de agua subterránea se presenta principalmente en la subcuenca La Independencia, donde se asignó un peso de cinco, seguidas por Santa Rita-V. Carranza a la cual se le asignó un peso de tres, a Comitán y El Triunfo un peso de dos y al resto de las subcuencas un peso de uno (Mapa 18). Figura 6. Pozo de extracción de agua subterránea para uso público urbano, Lago San José, Chiapas. 50 Mapa 18. Presencia de pozos y norias en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 51 7.2.9 Industria Se ha reportado que a partir de la década de 1950 la actividad industrial tomó auge y ha ido en aumento (Novotny, 1999), sin embargo, en la cuenca Río Grande estas actividades se encuentran poco desarrolladas, las industrias identificadas dentro de la cuenca corresponden al giro alimenticio, las cuales se localizan dentro de la subcuenca Yocnajab el Rosario, por lo tanto se le asignó un peso de cinco y al resto se les asignó un peso de cero (Mapa 19). 7.2.10 Zonas Urbanas Las zonas urbanas son consideradas una fuente de contaminación difusa, dentro de la cuenca Río Grande su extensión ocupa el 4.17% de la superficie total (Mapa 11d), correspondiendo la mayor extensión a la ciudad de Comitán de Domíguez (2.57%). Estas zonas representan un riesgo de contaminación debido a la gama de actividades que se llevan a cabo dentro de ellas. Las manchas urbanas contienen extensiones de zonas impermeables, como son calles, avenidas, carreteras, estacionamientos, entre otras (Xian et al., 2007; Tang et al., 2005), estás zonas pueden alterar las condiciones hidrológicas naturales por el incremento de la escorrentía y el decremento de la recarga de agua subterránea (Moscrip y Montgomery, 1997). El impacto ambiental producido por el incremento de zonas impermeables en las cuencas incluye la degradación de las fuentes de agua cuando la escorrentía superficial transporta contaminantes desde fuentes difusas hacia ríos y lagos (USEPA, 2001). Las zonas impermeables también son consideradas un indicador ambiental clave de la salud de cuencas urbanas y como un indicador de fuentes difusas de contaminación (Xian et al., 2007). La subcuenca con mayor porcentaje de área 52 Mapa 19. Presencia de zonas urbanas en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 53 urbana es Comitán, por lo que se le asignó un peso de cinco, por debajo de ella se encuentra la subcuenca Yocnajab el Rosario a la cual se le dio un peso de dos, el resto de las subcuencas tienen en comparación un área mucho menor de zonas pobladas por lo que se les dio un peso de uno (Mapa 20). 7.2.11 Actividades pecuarias Las actividades pecuarias se encuentran de manera extensiva y de autoconsumo dentro de la cuenca (Mapa 10e), lo que resulta difícil su ubicación espacial, por lo tanto, se tomó en cuenta el área de pastoreo, considerando dos animales por hectárea aproximadamente en la zona de pastizales, además se georreferenciaron ranchos, granjas y potreros como fuentes puntuales de contaminación (Figura 7). Figura 7. Actividades pecuarias dentro de la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas. Estas actividades se reconocen con un alto potencial contaminante debido a la cantidad de nutrientes, principalmente nitrógeno y fósforo transferidos al ambiente a través de las excretas de animales, así como la presencia de bacterias coliformes en áreas de producción avícola y ganadera (Jarvis, 2002; Tong y Chen 2002). La actividad pecuaria es la segunda actividad primaria más importante en la cuenca, donde se destaca la producción de bovinos para leche (CONAGUA, 2009). El volumen de agua concesionado 54 Mapa 20. Presencia de zonas urbanas en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 55 para esta actividad es de 894 503.46 m3 anuales, lo que representa el 3.3% del volumen total de agua concesionado en la cuenca (CONAGUA, 2009). La mayor presencia de actividades pecuarias se registró en las subcuencas Santa Rita- V. Carranza y Yocnajab el Rosario a las cuales se les asignó un peso de cinco, seguidas por Comitán con un peso de tres, El Triunfo y el Sistema Lacustre de Planicie un peso de dos y al resto de las subcuencas se les asignó un peso de uno (Mapa 21). 7.2.12 Actividades agrícolas La agricultura puede tener un impacto significativo sobre la calidad del agua superficial y subterránea, la remoción de la vegetación natural y su reemplazo por campos agrícolas promueve la escorrentía superficial y el transporte de nutrientes y sedimentos hacia cuerpos de agua, lo que puede contribuir a la degradación de estos sistemas (Maillard y Pinheiro, 2008; Tong y Chen, 2002). La contaminación del agua subterránea se genera por procesos de lixiviación de nutrientes y plaguicidas desde zonas arables. La migración de estos compuestos se produce como resultado de factores climáticos, como la lluvia, factores fisiográficos y las condiciones hidrológicas predominantes en una cuenca (Dzikiewicz, 2000). Las prácticas agrícolas abarcan el 33% de la superficie dentro de la cuenca Río Grande (Figura 10f), y se identifican dos tipos de agricultura, agricultura de temporal y agricultura de riego ocupando 24.88% y 7.87% respectivamente. Los principales cultivos son maíz, frijol y calabaza en agricultura de temporal, jitomate y hortalizas en sistema de riego. El uso agrícola del agua es el principal destino del agua concesionada en cuanto al volumen en el territorio de la cuenca, el cual se estima en 12 042 058 m3, que representa el 44.58% respecto al total (CONAGUA, 2009), sin contar el volumen de agua que se extrae 56 Mapa 21. Presencia de actividades pecuarias en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 57 del Río Grande con bombas para el riego en la temporada de secas, este suceso se observó a lo largo del cauce durante los recorridos en campo (Figura 8). Figura 8. Bombas para extraer agua para uso agrícola en la cuenca del Río Grande de Comitán, Chiapas. Se ha reportado que la superficie agrícola dentro de la cuenca ha incrementado en los últimos 25 años un 53.05% (CONAGUA, 2009) (Tabla 7). Los recorridos en campo corroboran que la tendencia del aumento de zonas agrícolas sigue hasta hoy en día. Tabla 7. Total de hectáreas agrícolas en la cuenca Río Grande de Comitán, Chiapas (CONAGUA, 2009). Año Hectáreas % 1975 28697.92 26.75 1993 34662.95 32.31 2000 43914.41 40.94 58 Este hecho ha provocado cambios en las técnicas agrícolas, como el uso de fertilizantes, plaguicidas y semillas mejoradas, que adquieren en invernaderos como Monsanto y Agrocima, entre otros, lo que además ha provocado endeudamientos de los campesinos por los créditos que ofrecen estas empresas y el gobierno, según los comentarios de los campesinos. El mayor porcentaje de agricultura de temporal lo presentan las subcuencas La Esperanza y La Independencia, a las cuales se les asignaron un peso de cinco, a las subcuencas Juznajab, Comitán, Santa Rita-V. Carranza se les asignó un peso de tres, a la subcuenca Yocnajab el Rosario, a El Triunfo y al Sistema Lacustre de Planicie se les asignó un peso de dos, por último al Sistema Lacustre de Montaña se le asignó un peso de uno, por presentar el menor porcentaje de área agrícola de temporal (Mapa 22). Para el caso de la agricultura de riego el mayor pesó lo registraron las subcuencas El Triunfo y La Esperanza, que además son las subcuencas más cercanas a los Lagos de Montebello y hacia donde drenan estas zonas agrícolas, un peso de cuatro se determinó para La Independencia, a Yocnajab el Rosario y a Santa Rita-V. Carranza se les asignaron un peso de tres, a las subcuencas Juznajab, Comitán y el Sistema Lacustre de Planicie se les asignó un peso de uno y al Sistema Lacustre de Montaña se le asignó un valor cero porque cuenta con presencia de agricultura de riego (Mapa 23). 59 Mapa 22. Presencia de agricultura de temporal en las subcuencas del Río Grade de Comitán, Chiapas. 60 Mapa 23. Presencia de agricultura de riego en las subcuencas del Río Grande de Comitán, Chiapas. 61 7.3 Modelo de contaminación potencial por subcuenca La ponderación de las fuentes potenciales de contaminación se realizó a través de un análisis de Proceso Analítico Jerárquico (AHP por sus siglas en inglés), tomando en cuenta el criterio de seis especialistas que conocen y han trabajado en la zona, Dr. Roberto Bonifáz Alfonzo, Dra. Marisa Mazari Hiriart, Dra. Lucy Mora, M. en C. Patricia Pérez Belmont, M. en C. Gustavo Pérez Ortíz y el Biól. Erick Hjort Colunga. Los resultados se muestran en la Tabla 8. Tabla 8. Resultados obtenidos del Proceso Analítico Jerárquico (AHP). Fuente potencial de contaminación Peso Agricultura de riego 0.170 Agricultura de temporal 0.152 Laguna de oxidación 0.103 Zona Urbana 0.076 Actividades Pecuarias 0.073 Pozos/Norias 0.050 Drenaje 0.047 Industria 0.046 Gasolineras 0.035 Sitios de construcción 0.026 Hospitales 0.025 Bancos de extracción de material 0.022 Cementerios 0.022 A través de una suma ponderada e incluyendo los resultados del análisis AHP y la sobreposición de las capas de precipitación y pendiente,
Compartir