Desde 1995 se ha registrado un alto grado de deterioro en el río Atoyac, México, debido a los asentamientos humanos e industriales. El objetivo de este estudio fue evaluar la condición actual del río y establecer la relación entre los parámetros de la legislación vigente y las pruebas de toxicidad y mutagenicidad. Se determinaron parámetros de campo (color, olor, temperatura, CE, pH, OD), fisicoquímicos (SST, SDT, SSe, DBO₅, DQO y GyA, N_total, N_org, P_total, P_org, ortofosfatos), metales pesados (As, Cd, Cu, Cr, Cr⁺⁶, Hg, Ni, Pb, Zn, Al, Fe, Mn), microbiológicos (coliformes fecales) con base en los límites máximos permisibles (LMP) en la NOM-001-ECOL-1996 y en los CE-CCA-001/89, análisis de toxicidad (Vibrio fischeri, Daphnia magna) y mutagenicidad (prueba de Ames con microsomas/Salmonella typhimurium), en época de sequía en nueve estaciones a lo largo de 85km. Los valores para OD, DBO₅ y DQO fueron de 2-6, 11-270 y 22-1841mg·l^-1, respectivamente. Los metales fueron detectados por debajo de los LMP en todas las estaciones, excepto en la estación 5 (0,002mg·l^-1 de Hg) y la 8 (0,13mg·l^-1 de Cr⁺⁶). Los coliformes fecales rebasaron los LMP en todas las estaciones. Los valores para Vibrio fischeri, Daphnia magna y se encuentran en 2-28 y 1-4UT, y para la prueba de Ames entre 5 y 63RM, indicando toxicidad y mutagenicidad desde la estación 3 a la 9. Se registró contaminación alta según la legislación vigente y un riesgo para la salud pública de acuerdo a los parámetros toxicológicos y mutagénicos.

SUMMARY

A high degree of deterioration has been registered in the Atoyac river, Mexico, since 1995, due to local residences and industrial development. The aim of this study was to evaluate current environmental conditions at nine stations during the drought season along 85km of the river and to establish the relationship between current legislation parameters and toxicity and mutagenicity tests. Environmental quality was quantified using field observations (color, odor, temperature, CE, pH, and DO), physicochemical (SST, SDT, SSe, DBO₅, DQO, GyA, N_total, N_org, P_total, P_org and orthophosphates), heavy metals (As, Cd, Cu, Cr, Cr⁺⁶, Hg, Ni, Pb, Zn, Al, Fe y Mn), microbiological (fecal coliforms) by comparison with the maximum permissible level (MPL) NOM-001-ECOL-1996 and CE-CCA-001/89, and toxicity (Vibrio fischeri, Daphnia magna) and mutagenicity (Salmonella/microsome, or Ames test) analysis. Values for DO, DBO₅ and DQO were 2-6, 11-270 and 22-1841mg·l^-1, respectively. Concentrations of heavy metals were below the MPL except at stations 5 (0.002mg·l^-1 Hg) and 8 (0.13mg·l^-1 Cr⁺⁶). Fecal coliform bacteria were above the MPL at all stations. Values for Vibrio fischeri, Daphnia magna and the Ames test were 2-28 UT, 1-4 UT and 5-63 RM, respectively, which indicated toxicity and mutagenicity from stations 3 to 9. The high level of contamination in this zone indicates that it is necessary to evaluate adherence to approved standards and to modify the existing regulations in order to include additional contamination parameters.

RESUMO

Desde 1995 tem sido registrado um alto grau de deterioração no rio Atoyac, México, devido aos assentamentos humanos e industriais. O objetivo deste estudo foi avaliar a condição atual do rio e estabelecer a relação entre os parâmetros da legislação vigente e as provas de toxicidade e mutagenicidade. Determinaram-se parâmetros de campo (cor, olor, temperatura, CE, pH, OD), fisicoquímicos (SST, SDT, SSe, DBO5, DQO e GyA, Ntotal, Norg, Ptotal, Porg, ortofosfatos), metais pesados (As, Cd, Cu, Cr, Cr⁺⁶, Hg, Ni, Pb, Zn, Al, Fe, Mn), microbiológicos (coliformes fecais) baseados nos limites máximos permissíveis (LMP) na NOM-001-ECOL-1996 e nos CE-CCA-001/89, análises de toxicidade (Vibrio fischeri, Daphnia magna) e mutagenicidade (prova de Ames com microssomas/Salmonella typhimurium), em época de seca em nove estações ao longo de 85km. Os valores para OD, DBO5 e DQO foram de 2-6, 11-270 e 22-1841mg·l^-1, respectivamente. Os metais foram detectados por baixo dos LMP em todas as estações, exceto na estação 5 (0,002mg·l^-1 de Hg) e a 8 (0,13mg·l^-1 de Cr⁺⁶). Os coliformes fecais ultrapassaram os LMP em todas as estações. Os valores para Vibrio fischeri, Daphnia magna e se encontram em 2-28 e 1-4UT, e para a prova de Ames entre 5 e 63RM, indicando toxicidade e mutagenicidade desde a estação 3 a 9. Registrou-se contaminação alta segundo a legislação vigente e um risco para a saúde pública pelos parâmetros toxicológicos e mutagênicos.

PALABRAS CLAVE / Calidad del Agua / Metales Pesados / Río Atoyac / Toxicidad /

La problemática ambiental del río Atoyac es el resultado del deterioro producido por la expansión demográfica sostenida y el desarrollo económico de los estados de Puebla y Tlaxcala, que se asientan en 2429km² de extensión superficial de la subcuenca del Atoyac (Figura 1). Las actividades socioeconómicas de la zona son: alimenticia, textil, química, petroquímica, automotriz, papelera, bebidas, hierro y acero, farmacéutica, tenería, metalmecánica, siderúrgica y producción agrícola (INEGI, 2004). Estas actividades producen aproximadamente 55 descargas de aguas residuales directas e indirectas, 45 industriales y 10 municipales (CONAGUA, 2007b).

En los últimos 14 años, diferentes estudios han caracterizado la calidad del agua del río Atoyac y de las zonas de impacto a su alrededor, determinando las condiciones y el riesgo que presentan las descargas depositadas en él. En 1995, Méndez et al., reportó que la incorporación del agua residual procedente de Tlaxcala, San Martín Texmelucan, Moyotzingo y la Ciudad de Puebla al río provocó el incremento del contenido de sales solubles, metales pesados, detergentes y grasas en la zona. Posteriormente, Méndez et al. (2000) muestrearon suelos sometidos a riego por más de 30 años con aguas del río, revelando que el agua presentaba concentraciones de metales en el orden Fe>Pb>Mn>Cr>Cd, detectándolos en el suelo analizado. Silva et al. (2002) analizaron la calidad del agua de la región atlixquense, que incluye el río Nexapa, afluente del Atoyac, mostrando que se excedieron LMP para parámetros como DBO₅, DQO, dureza, temperatura, nitrógeno amoniacal, pH, SS, turbiedad, Pb, Cr, Cd y Zn. Saldaña et al., (2002a), empleando pruebas de toxicidad en la evaluación de la calidad del agua del río Alseseca, que al igual que el Atoyac desemboca en la presa Manuel Ávila Camacho, encontraron un coeficiente de correlación alto entre parámetros fisicoquímicos y toxicológicos. Saldaña et al. (2002b) reportaron 522 descargas municipales e industriales en Estado de Puebla, que en su mayoría cumplió con los parámetros de la NOM-001-ECOL-1996 y resaltaron la importancia de incluir en la norma las pruebas de toxicidad con Photobacterium phosphoreum para evaluar sustancias tóxicas no detectadas por los análisis convencionales. En el estudio de viabilidad de uso acuícola de Ciprinus carpio en la Presa Manuel Ávila Camacho, Flores et al. (2004) demostraron que la concentración de metales pesados en el agua de la presa Valsequillo no rebasó el LMP para su uso en riego de cultivos, además de la ausencia de elementos tóxicos en el músculo de peces. Sin embargo, el grado de contaminación en el embalse de la presa lo hace no apto para consumo humano. Mangas et al. (2005) resaltaron la gravedad en que se encuentra la presa Valsequillo y discuten diversos intentos para rehabilitarla, cuyos logros han quedado al margen de las metas propuestas. Saldaña y Gómez (2006) incluyeron en su estudio un parámetro de toxicidad (Vibrio fischeri), señalando que 17 de las 23 descargas analizadas no cumplen con la norma y 16 de ellas presentan toxicidad de 2-1165 unidades de toxicidad (UT); sin embargo, los parámetros de toxicidad no están incluidos en la norma mexicana. CONAGUA (2007a) reportó que las aguas residuales de los ríos Atoyac y Zahuapan rebasaron en 2005 los LMP de DBO₅, DQO, metales y toxicológicos, proponiendo un acuerdo para el saneamiento de la presa Valsequillo con metas en tres etapas. Sin embargo, el nivel de contaminación en la presa sigue siendo alto, lo que demuestra la necesidad de disminuir el impacto de las descargas. Esto motivó la realización del presente estudio para determinar el deterioro actual del río Atoyac y establecer la relación entre los parámetros establecidos en la legislación vigente y las pruebas de toxicidad y mutagenicidad.

El río Atoyac es una subcuenca de la cuenca del Balsas, ubicada en la región hidrológica número 18 (Figura 1), que desemboca en el Océano Pacífico (INEGI, 2008). Se seleccionaron nueve sitios de muestreo, ubicando las estaciones en los puntos de confluencia de los afluentes y el río, así como en los sitios donde las industrias descargan sus aguas residuales en el río (Tabla I). Los tipos de descargas industriales y municipales, colectores, plantas de tratamiento en cada una de las estaciones de muestreo, así como los afluentes y efluentes, se muestran en la Figura 2. Las estaciones son 1) la Exhacienda de Guadalupe, 2) Chiautla de Arenas, 3) Villa Alta, 4) San José Atoyatenco, 5) Puente río Atoyac, 6) San Lorenzo, 7) Puente México, 8) Presa Valsequillo (Sur) y 9) Presa Valsequillo (cortina).

En el 2007, en época de estiaje, se tomaron muestras simples en un día normal de operación industrial para determinar cuantitativa y cualitativamente la contaminación producida. Las muestras se tomaron utilizando a) envases limpios y secos de plástico de 2 litros para análisis fisicoquímicos, b) envases de vidrio color ámbar de 500ml para metales pesados, c) envases de vidrio color ámbar de 1 litro para análisis de toxicidad (llenándose a contracorriente en el río), d) bolsas estériles de 100ml para el análisis microbiológico (se abrió la bolsa dentro del agua y se selló in situ). Los parámetros de campo se obtuvieron empleando un equipo multiparámetros YSI 556MPS. El caudal del río se midió con un molinete, en forma simultánea con la toma de muestras. El manejo y la preservación de las muestras se realizaron con base en la NMX-AA-003-1980.

Los parámetros estudiados se agruparon en cinco categorías: 1) De campo, tales como caudal, materia flotante, color, olor, temperatura, CE, pH y OD; 2) Fisicoquímicos: 2A. sólidos suspendidos totales (SST), sólidos disueltos totales (SDT), sólidos sedimentables (SSe), demanda bioquímica de oxígeno (DBO₅), demanda química de oxígeno (DQO), grasas y aceites (GyA); 2B. nutrientes: nitrógeno total (N_Total), nitrógeno amoniacal (N_amoniacal), nitrógeno orgánico (N_org), nitrógeno como nitritos y nitratos (N_nitritos +N_nitratos), nitrógeno nitritos (N_nitritos), fósforo total (P_total), fósforo orgánico (P_org) y ortofosfatos (P_orto); 3) Metales pesados (As, Cd, Cu, Cr, Cr⁺⁶, Hg, Ni, Pb, Zn, Al, Fe y Mn); 4) Microbiológicos (coliformes fecales) y 5) Toxicidad (Vibrio fischeri, Daphnia magna) y Mutagenicidad (prueba de Ames) con dos cepas (TA98 y TA100), sin y con activación metabólica (-S9 y +S9). En las cuatro primeras categorías, para determinar la calidad del agua del río se tomó como referencia los límites máximos permisibles (LMP) establecidos en la NOM-001-ECOL-1996; así como los criterios ecológicos de calidad del agua (CE-CCA-001/89) y La Ley Federal de Derechos de Agua (LFA, 2007). Los análisis de toxicidad y mutagenicidad se realizaron de acuerdo a las normas mexicanas (NMX-AA-112-1995-SCFI) y (NMX-AA-087-1995-SCFI) y a la (OECD-471, 1995).

Los valores obtenidos se presentan en la Tabla II. La estación con el máximo caudal es la 8 (5686l·s^-1), mientras que la estación 1 presenta el caudal más bajo (273l·s^-1). La materia flotante, presente sólo en la estación 4, fue de tipo doméstico (botellas PET, plásticos y latas); la norma NOM-001-ECOL-1996 establece ausencia de materia flotante. En el color son evidentes los cambios a lo largo de los nueve sitios, iniciando con un color café en las estaciones 1 y 2, transformándose en azul en la estación 3, negro en las estaciones 4 a 8 para, finalmente terminar en gris en la estación 9. Las estaciones 1, 2 y 3 no presentan olor alguno, mientras que de la 4 a la 9 mostraron un olor a ácido sulfhídrico. La temperatura en el agua del río osciló entre 14 y 19˚C entre las estaciones 1 y 9; los CE-CCA-001/89 establecen condiciones naturales de temperatura de más de 1,5^oC. Los valores mínimos de conductividad eléctrica se presentaron en las estaciones 1 y 2 (213 y 250µS·cm^-2), y el valor máximo se registró en la estación 8 (945µS·cm^-2). Los pH de 8 estaciones son similares (7-7,5), excepto la estación 3 con un pH de 8. Para los parámetros de color, olor, CE y pH no se han establecido LMP en la NOM-001-ECOL-1996 ni en los CE-CCA-001/89. La concentración máxima de OD se registró en la estación 2 (8,6mg·l^-1), seguida por las estaciones 1, 7 y 6 (6,4; 6,1 y 5,9mg·l^-1) y el valor mínimo (1,7mg·l^-1) se localizó en la estación 9, encontrándose fuera de los CE-CCA-001/89.

En la Tabla III se muestran los valores de los parámetros SST, SDT, SSe, DBO₅, DQO y GyA. El valor mínimo de SST se obtuvo en la estación 1 (8mg·l^-1) y el máximo en la estación 7 (343mg·l^-1). El LMP de SST para Uso de Riego Agrícola (URA) es rebasado en las estaciones 7, 8 y 9. En las estaciones 6 a 9 se sobrepasa el LMP para Uso Público Urbano (UPU), mientras que para Protección de Vida Acuática (PVA) el LMP es excedido en todas las estaciones. Solamente se registró SDT (11mg·l^-1), parámetro que no se incluye en la normativa vigente, en la estación 7. Para SSe todas las estaciones cumplen con los LMP establecidos para URA, UPU y PVA. Las concentraciones mínima y máxima de DBO₅ se registraron en las estaciones 1 y 7 (11 y 270mg·l^-1), siendo rebasado el LMP para URA en las estaciones 5 y 9; para UPU en las estaciones 5, 6 y 7; y para PVA en las estaciones 3 a la 9. El valor mínimo de DQO (22mg·l^-1) se observó en la estación 1 y el máximo (1841mg·l^-1) en la estación 9, siendo rebasado el LMP establecido en la Ley Federal de Derechos en Materia de Agua en las estaciones 3 a 9. El dato mínimo para GyA (15mg·l^-1) fue en la estación 3 y el máximo (26mg·l^-1) en las estaciones 5 y 8. Estas dos últimas estaciones no cumplen con el LMP establecido en la NOM-001-ECOL-1996. En la Tabla IV se muestran los valores obtenidos para N y P en sus diferentes formas. La concentración mínima de N_total detectada en las estaciones 1 y 8 fue de 2471mg·l^-1 y la máxima de 26551mg·l^-1; ninguna de las estaciones cumple con los LMP para URA, UPU y PVA. El valor mínimo de N_amoniacal registrado fue de 0,5mg·l^-1 y el máximo de 15400 en las estaciones 1 y 8, respectivamente; sólo la estación 1 cumple con el LMP establecido en los CE-CCA-001/89. Los LMP para N_org y para N_nitritos+N_nitratos no se contemplan en la legislación actual. El valor para N_nitritos en todas las estaciones está dentro del LMP de los CE-CCA-001/89. En cuanto al P_total el valor mínimo y el máximo, de 1,0 y 6,0mg·l^-1 en las estaciones 2 y 8, cumplen con el LMP establecido en la NOM-001-ECOL-1996. Por otro lado, ninguna estación cumple con el LMP que marcan los CE-CCA-001/89. Se cuantificaron fosfatos orgánicos y ortofosfatos en todas las estaciones, aunque estos compuestos no se encuentran regulados por ninguna norma.

Metales

En la Tabla V se muestran los metales cuantificados. Los valores de As y Cd se encuentran dentro del LMP de la NOM-001-ECOL-1996. Se detectó Cr⁺⁶ en la estación 8 con una concentración 0,13mg·l^-1, rebasando significativamente el LMP establecido en los CE-CCA-001/89. La existencia de Hg en todas las estaciones muestra concentraciones de 0,001mg·l^-1 y cumple con la NOM-001-ECOL-1996, excepto en la estación 5 (0,002mg·l^-1) que rebasa el LMP de los CE-CCA-001/89. El Ni en todas las estaciones muestra concentraciones por debajo de la NOM-001-ECOL-1996 y no se le considera en los CE-CCA-001/89. El Fe y el Mn no se detectaron de la estación 1 a la 7, pero el Fe está presente en las estaciones 8 y 9 (0,53 y 0,51mg·l^-1), mientras que el Mn solo se detectó en la estación 9 (0,52mg·l^-1); para ninguno de ellos hay LMP en la NOM-001-ECOL-1996 ni en los CE-CCA-001/89. Las concentraciones de Cu, Cr_total, Pb, Zn y Al detectadas estuvieron debajo del LMP de la NOM-001-ECOL-1996 en todas las estaciones.

El valor mínimo y el máximo de coliformes fecales se registraron en las estaciones 2 y 7 (2,20E3 y 3,08E07NMP/100ml). Ninguna de las estaciones cumple con el LMP establecido en la NOM-001-ECOL-1996 (Tabla VI).

Para evaluar los resultados de toxicidad con V. fischeri y D. magna (Tabla VI) se empleó la clasificación de toxicidad de acuerdo con Bulich (1982) y para la prueba de Ames los valores de razón de mutagenicidad (RM; Mortenmals, 2000). En las estaciones 1 y 2 no se detectó toxicidad con V. fischeri; en las estaciones 3 y 4 existe toxicidad con 3 y 2 unidades de toxicidad (UT), de las estaciones 5 a la 9 se registró niveles muy tóxicos (28-18UT) debido a la presencia de compuestos orgánicos. La estación 3 se mostró levemente tóxica con D. magna (1UT) y las estaciones 4 a 9 resultaron tóxicas (2-4UT), debido probablemente a la presencia de compuestos inorgánicos del tipo metales y metaloides.

Prueba de Ames. En las estaciones 1, 2 y 7 no se detectó mutagenicidad (ND) con la cepa TA98 sin activación metabólica, pero sí en las estaciones 3, 4, 5, 6, 8 y 9 con valores de 6, 5, 7, 63, 13 y 14RM respectivamente, siendo significativamente más alta la estación 6. Con la cepa TA98 con activación metabólica no se registró mutagenicidad en las estaciones 1 a 7, pero sí se registró en las estaciones 8 y 9 con valores de 5RM (Tabla VI). Empleando la cepa TA100 sin activación metabólica, en las estaciones 1 a 6 no se detectó mutagenicidad, pero las estaciones 7, 8 y 9 presentan valores mutagénicos de 5, 7 y 6RM. Empleando la misma cepa con activación metabólica no se detectó mutagenicidad en ninguna de las estaciones (Tabla VI).

El caudal del río Atoyac se incrementa desde la primera medición en la estación 1 hasta la estación 6 en 15 veces, de 273 a 4271l·s^-1, disminuyendo en la estación 7 a 3883l·s^-1. En esta estación hay dos parques industriales y un colector industrial, además de 18 diferentes tipos de industrias, lo cual conlleva extracción de agua del río para sus procesos (Figura 2 y Tabla II). El cambio de color en las estaciones 1 y 2 fue influenciado por la fuerza de la corriente, que arrastra partículas suspendidas que modifican el color natural; en la estación 3 el cambio se debe a la descarga textilera del teñido de telas, específicamente mezclilla. Los cambios subsecuentes se deben a las descargas de industrias procesadoras de alimentos, metalúrgicas, químicas y de colectores industriales, que imparten al agua un color negro de las estaciones 4 a 8. Estas descargas provocan también el surgimiento de olor a ácido sulfhídrico a partir de la estación 4, indicando aumento en la actividad biológica y contaminación industrial severa. La variación de temperatura de la estación 1 a la 9 fue de 4°C, aumento debido, probablemente, a procesos industriales que generan agua caliente que influye en la tasa de crecimiento biológico, en las reacciones químicas, en la solubilidad de los contaminantes y en el desarrollo de la biota. La conductividad eléctrica en la estación 3, donde inician las descargas industriales, se incrementa significativamente hasta la estación 8 disminuyendo en la 9. A mayor conductividad eléctrica, mayor es el contenido de sólidos disueltos en forma iónica y provenientes de las descargas industriales. El valor de pH 8 registrado en la estación 3 se debe a las descargas municipales y a la actividad de procesos industriales (textil, químico y petroquímico). Algunas industrias utilizan procesos neutralizantes en sus descargas a base de bicarbonatos y carbonatos que justificarían el incremento del pH, específicamente en esta estación, pero ello no puede asegurarse. La estación 2 recibe descargas municipales, no obstante, tiene el nivel de OD más alto, indicando que posee capacidad para mantener vivos organismos aerobios y plantas. Las otras estaciones muestran niveles de OD dentro del límite establecido en los CE-CCA-001/89, por lo que el río cuenta con capacidad autodepurativa (Sperling, 2001). Sólo el valor de OD en la estación 9 está fuera de la norma, indicando contaminación en ese punto e imposibilitando la supervivencia de la biota (Iriondo y Mota, 2004). Los parámetros de campo muestran el estado tangible del río, las variaciones en el caudal y su velocidad, los cambios de color y olor muestran la magnitud de las descargas que lo impactan, causantes de su deterioro. La estación 7 sobresale por sus valores altos de SST y SDT debido a partículas orgánicas (materia descompuesta y compuestos químicos) e inorgánicas (iones y moléculas disueltos en el agua, minerales, metales) en solución, que podrían interactuar con los agentes químicos y biológicos responsables de los cambios de color (negro) y olor (ácido sulfhídrico) antes discutidos, que pueden incrementar la toxicidad. La estación 7 también resalta por sus altos niveles de DBO₅ y DQO (Guerra-Hernández et al., 2008), lo cual indica la insuficiencia de O₂ necesario para degradar por medios biológicos y oxidar la materia orgánica por medios químicos (Sperling, 2001). La estación 9 muestra también un DQO alto debido a que es el reservorio de toda la materia orgánica que se vierte al río. Las estaciones 5 y 8 muestran valores de GyA elevados, debido a los procesos que se llevan a cabo en las industrias química, petroquímica, textil y farmacéutica, y descargas municipales. La grasa en aguas residuales interfiere con la vida acuática creando películas de materiales en flotación y afectando los procesos biológicos naturales del agua.

El N_total (N_orgánico y N_amoniacal) está presente en exceso en todas las estaciones, debido a desechos domésticos, agrícolas e industriales. El N_amoniacal está presente en el agua en forma de amonia libre (NH₃) y del catión amonio (NH₄⁺), indicando contaminación reciente en el cuerpo de agua y su efecto es nocivo para la fauna acuática (Jiménez, 2002). Las estaciones 1, 2 y 4 presentan alta concentración de N_nitritos+N_nitratos. Es probable que la presencia de bacterias inicie un proceso de desnitrificación llegando hasta la generación de N₂ molecular. Otras fuentes importantes de nitrato son los fertilizantes, principalmente en época de lluvia (Jiménez, 2002). La presencia de P_total en todas las estaciones se debe al uso excesivo de fertilizantes, detergentes y a procesos de descargas industriales. Los P_org y los P_orto son producto de las descargas de agua de acondicionamiento para tuberías, torres de enfriamiento, calentadores y calderas. Siendo considerados como parámetros críticos en la calidad del agua por su influencia en el proceso de eutrofización, no se encuentran regulados por ninguna norma.

Los resultados obtenidos muestran los metales que se encuentran por debajo del límite de detección del equipo a niveles traza; éstos son Cu, Cr, Pb, Zn y Al, no representando peligro en el río. As, Cd, Ni, Fe y Mn están por debajo de los LMP de la normativa mencionada; sin embargo, su afluencia debe monitorearse continuamente para detectar su origen. La presencia de As, Cd y Ni se debe a descargas de empresas ubicadas en la estación 7, principalmente de tipo metalúrgica, química, automotriz y al uso de pesticidas, de acuerdo con Klaassen y Watkins (2001). El Cd puede ser generado por industrias de pinturas, plásticos, y los lodos de aguas domésticas y/o tratadas. El Ni presente en el río quizás proceda de plantas alimenticias, bebidas, tenería y textil. También se cuantificaron metales que no se incluyen en norma alguna, como Fe y Mn. El primero solo se detectó en la estación 8, y ambos en la 9. Estos elementos se combinan con la materia orgánica formando coloides de difícil sedimentación que aportan un olor desagradable y color indeseable (Helmut, 1991; Rainer, 1991). Por arriba de los LMP establecidos los metales detectados fueron Hg y Cr⁺⁶, en la estaciones 5 y 8 respectivamente. La presencia de Hg se debe a descargas de la industria textil, química, petroquímica y metalúrgica; no obstante, no es posible asegurar que estas empresas hagan uso excesivo de Hg y/o sus derivados (Klaassen y Watkins, 2001) y que sean responsables de su presencia en el río. La alta concentración de Hg puede derivar de cenizas dispersadas de volcanes (Popocatépetl) en el resto de las estaciones. La presencia de Cr⁺⁶ en la estación 9 puede deberse a descargas de tipo textil y otras como tenerías, galvanoplastias, metalúrgicas, producción de pigmentos y fertilizantes. El exceso de coliformes y la DBO₅ en la estación 7 tienen un origen común de contaminación, que puede ser identificado en la Figura 2 con descargas de tipo municipal e industrial (alimenticia, bebidas, tenerías, petroquímica, química y otras).

Los hallazgos con V. fischeri muestran toxicidad moderada en las estaciones 3 y 4, pero alta de la 5 a la 9, posiblemente debido a las concentraciones elevadas de N_total, quizá como resultado de la descomposición de la materia orgánica. El N_amoniacal forma NH₃ y NH₄⁺ en el agua, elevando la toxicidad. La toxicidad también puede deberse a la presencia de compuestos orgánicos, como hidrocarburos poliaromáticos, herbicidas y pesticidas. Con D. magna se detectó toxicidad leve en la estación 3 (1UT); en las estaciones 4 a 9 se detectaron valores de 2 a 4UT, a pesar de que se registraron concentraciones traza de metales (Tabla VI). La prueba de Ames utiliza dos cepas, TA98 y TA100. La diferencia entre ellas es que la primera tiene una mutación frameshift y la otra una puntual en un par de bases (Takiya et al., 2003). Si las pruebas resultan positivas, existe un 99% de probabilidad de afectar la salud humana por carcinogénesis (Umbuzeiro et al., 2001; Takiya et al., 2003). Con la cepa TA98 -S9 se detectó mutagenicidad alta en la estación 6, mientras con TA98 +S9 en la estación 8. Por otro lado, con la cepa TA100 -S9 se registró mutagenicidad alta en la estación 8, pero no se detectó con la TA100 +S9. Los resultados de la prueba de Ames con S. typhimurium (TA98 y TA100 sin y con activación metabólica) sugieren la presencia de compuestos orgánicos (hidrocarburos poliarómaticos, pesticidas, emulsificantes, plastificantes, dispersantes) y compuestos volátiles orgánicos (benceno, tolueno, etc.), cuya presencia se deberá determinar en el río.

Los parámetros de campo indican el daño en el río causado por la contaminación debida a los asentamientos humanos y al desarrollo industrial al efectuar sus descargas en este cuerpo de agua, a pesar de haber dado un tratamiento previo a las mismas, lo cual resalta la necesidad de incluir pruebas de toxicidad y mutagenicidad en la legislación vigente. El grado de deterioro detectado con los parámetros de campo en las estaciones fue 1, 2 <3, 5 <4, 6, 7 <8, 9. El factor determinante para esta clasificación fue la cantidad de parámetros que sobrepasan los LMP de la legislación vigente. El deterioro encontrado en la presa Valsequillo concuerda con lo reportado por Silva et al., (2002). La disminución del caudal en la estación 7 muestra la necesidad de limitar la extracción del recurso hídrico. Los parámetros fisicoquímicos fueron rebasados en todas las estaciones en el siguiente orden 1 <2 <4, 6 <3, 5, 9 <8 <7. Las estaciones 7 y 8 (Tablas III y IV) se destacan por los máximas valores de SST, SDT, SSe, DBO₅, DQO, GyA, N_total, N_amoniacal, N_org, P_total y P_org, mostrando el impacto de las descargas de origen industrial y municipal en el río, confirmando lo reportado por Valladares et al., (2005). Los metales detectados de menor a mayor concentración fueron: Hg (en estación 5) <As (en 7) <Ni (en 7) <Cd (en 7) <Cr⁶⁺ (en 8) <Mn (en 9) <Fe (en estación 8). La presencia de estos metales concuerda con los resultados de otros estudios (Silva et al., 2002; Méndez et al., 1995; Saldaña y Gómez, 2006; CONAGUA, 2007b; Navarro et al., 2007). La contaminación microbiológica rebasa el LMP en todas las estaciones, destacándose la 7 y la 9 (Tabla VI), resultados que coinciden con los de Silva et al., (2002) quienes reportaron contaminación del río por drenajes municipales e industriales. Los resultados de los análisis toxicológicos y mutagénicos revelaron la presencia de compuestos tóxicos que no fueron detectados por los métodos de análisis convencionales de la estación 3 a la 9. V. fischeri registró toxicidad de menor a mayor concentración en las estaciones 4 <3 <7 <6 <9 <8 <5. D. magna, en orden de menor a mayor concentración, en las estaciones 3 <6 <5 <4 <7 <9 <8. La prueba de Ames detectó mutagenicidad de menor a mayor concentración en las estaciones 4 <3 <5 <8 <9 <6. Los resultados posiblemente se deban a la presencia de compuestos orgánicos (HPA’s), que no fueron determinados en este trabajo por no estar incluidos en las normativas actuales y están siendo evaluados a raíz de los resultados toxicológicos y mutagénicos. La norma vigente se respeta y se pone en práctica; sin embargo, no es suficiente para determinar con mayor precisión el deterioro en la calidad del agua del río. En la medida en que este tipo de bioensayos sea accesible será una alternativa para un mejor monitoreo de las descargas, por lo cual se hace necesario cambiar la legislación vigente como un reto a corto plazo, con el fin de generar información para la toma de decisiones por las instancias pertinentes, en concordancia con Saldaña et al. (2002a, b) y CONAGUA (2007a, b).

Por otro lado, se debe mejorar la eficiencia de las PTARs municipales e industriales, ya que esto permitiría contar con medidas de saneamiento especificas para los problemas detectados en este estudio, tales como el implemento de tratamientos avanzados, con nuevas tecnologías de clarificación biológica con enzimas u organismos inmovilizados (Salgado et al., 2006; Núñez et al., 2007); de desodorización, empleando reactores biológicos como biofiltros (Le Cloire et al., 2001); de nanofiltración avanzada para eliminar SST (Adham et al., 2006); de remoción de nutrientes por procesos de nitrificación-desnitrificación, remoción de amonio acuoso (Arriaga et al., 2003), desgasificación del amoniaco, precipitación química, asimilación; de remoción de compuestos inorgánicos disueltos mediante electrodiálisis, intercambio iónico, ósmosis inversa y precipitación (Kabra et al., 2004); eliminación de coliformes mediante radiación solar (Rizzo, 2009); y remoción de compuestos orgánicos disueltos por adsorción u oxidación química (Bubnov et al., 2006).

Los autores agradecen el apoyo proporcionado por el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, a través de la Subcoordinación de Calidad de Agua, para la realización de esta investigación, que forma parte de un trabajo de tesis doctoral.

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