Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 9(21): 885-896 2018
Memoria en extenso. XVII Congreso Internacional XXIII Congreso Nacional de Ciencias Ambientales
Análisis limnológico del Lago de Cuitzeo, Michoacán, México.
Limnological analysis of Cuitzeo Lake, Michoacán, México.
Luis Erick Arroyo Sesento, §Rubén Hernández Morales, María del Rosario Ortega Murillo, Piedad Jiménez Santiago, Marisol Martínez Martínez.
Laboratorio de Biología Acuática “J. Javier Alvarado Díaz”. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Edificio R, Ciudad Universitaria, Av. Fco. J Múgica s/n, Morelia, Mich. México, C.P. 58040, teléfono y fax (443) 3167412. §Autor para correspondencia: [email protected]
RESUMEN El lago de Cuitzeo es considerado un lago poco profundo, y el segundo en mayor extensión, además de albergar secciones litorales denominadas sitio RAMSAR. En la última década el ecosistema ha sufrido una alteración ecológica, a causa de un desequilibrio entre la tasa de evaporación y precipitación. El presente trabajo determina parámetros fisicoquímicos y microbiológicos (transparencia, oxígeno disuelto, alcalinidad, - - -2 - demanda bioquímica de oxígeno al quinto día, iones disueltos (NO3 , NO2 , PO4 , NH4 ) y bacterias coliformes fecales y totales) para establecer la calidad del agua de dicho ecosistema. Se concluye que el Lago de Cuitzeo, es un cuerpo somero, de baja transparencia, cálido polimíctico, bien oxigenado (1.01 a 12.77 mg/L). El agua presenta una reserva alcalina con un pH que fluctúa de 7 a 9, con salinidad por encima de 0.5 %. La materia orgánica hidrolizable fue elevada presentando valores de 34.74 mg/L. Con respecto a la concentración nutrimental, los fosfatos se determinaron por encima de 1 mg/L, por lo cual se considera que este nutrimento es responsable de la eutrofización, mientras que el amonio, los nitratos y nitratos se registraron en bajas concentraciones. Con respecto a las bacterias coliformes fecales el valor máximo fue de 1732.05 NMP org/100 ml. Las formas de clorofila presentan concentraciones elevadas. Con respecto a al nivel trófico es considerado eutrófico con tendencia a la hipereutrofia.
Palabras claves: Calidad del Agua, Estado Trófico, Sistema Léntico, Hipereutrófico.
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INTRODUCCIÓN
Una de las particularidades de los lagos son sus propiedades de la expansión termal, su alto calor específico y las características líquidas-sólidas del agua, las cuales forman un ambiente estratificado que controla las dinámicas químicas y biológicas de dichos sistemas lacustres (Torres y García, 1995). Estas propiedades, unidas a un grado de viscosidad relativamente alto, han hecho posible el desarrollo de un gran número de adaptaciones bióticas, que sirven para aumentar la productividad acuática (Wetzel, 1981).
La calidad del agua de los ríos, lagos y lagunas se ve amenazada por contaminantes que provienen de diversas fuentes: agua de desecho (doméstico, urbano e industrial), ganadería, agricultura (Aranda, 2001). La cual, permite detectar los efectos dañinos causados por actividades antropogénicas, e incluso pueden llegar a modificar severamente las condiciones naturales, de los sistemas acuáticos afectando a los organismos en su abundancia, distribución y composición taxonómica, así como su productividad. El estado inadecuado del agua trae consigo elementos peligrosos para la salud humana (Tebbut, 1990).
El Lago Cuitzeo, se localiza en una de las depresiones con mayor extensión, su superficie es de 1146 km², abarcando los valles de Morelia, Zinapécuaro, Indaparapeo y Queréndaro, dicho cuerpo de agua es considerado como un lago plano y con poca profundidad, el cual se encuentra en estado eutrófico a hipereutrófico. Por su condición limnobiológica se ha dividido en tres zonas o vasos (oeste, central y este) en forma longitudinal, marcados principalmente por la conductividad eléctrica y salinidad (Chacón y col. 2007).
La presente contribución limnológica, tiene la finalidad de determinar la calidad del agua a través del análisis de los parámetros fisicoquímicos y biológicos, así como la determinación de su estado trófico.
METODOLOGÍA
Características del área de estudio
El lago de Cuitzeo (Fig,1) se encuentra ubicado al noroeste del estado de Michoacán y al sureste del estado de Guanajuato, comprende parte de municipios Huandácareo, Chucándiro, Copándaro, Cuitzeo, Santa Ana Maya, Zinapécuaro y Álvaro Obregón en Michoacán y Acámbaro en Guanajuato; a una altitud de 1800 m s. n. m. en las coordenadas
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geográficas 19° 55’ 07.08”- 19° 55’ 12.48” N y 101° 07’ 52.39” - 101° 05’ 48.59” O (INEGI, 2006). La cuenca de este vaso lacustre es de origen tectónico-volcanico, conformado por colinas, lomeríos altos y planicies. Sus suelos son principalmente de tipo Andosol, Acrisol, Luvisol y Feozem. En la región del lago, predomina el clima templado subhúmedo con lluvias en verano.
Los principales tributarios del cuerpo de agua, son el Río Grande la ciudad de Morelia y el Río Zinapecuaro-Querendaro ambos drenan el 45 % de la superficie de la cuenca. Ademas existen algunos manantiales que contribuyen al volumen del lago. (Chacón y col. 2007).
Figura 1. Ubicación geográfica del área de estudio
Periodo de toma muestra.
El presente trabajo se desarrolló durante un periodo anual, a partir de diciembre del 2009 a agosto del 2010 abarcando las cuatro temporadas del año (tabla 1)
Tabla1. Salidas de campo
Salidas Fechas
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Muestreo 1 17 de diciembre del 2009 (Otoño) Muestreo 2 13 de febrero del 2010 (Invierno) Muestreo 3 15 de mayo del 2010 (Primavera) Muestreo 4 26 de agosto del 2010 (Verano)
Sitios de colecta
De acuerdo a la zonación del lago con base a la salinidad, conductividad eléctrica, alcalinidad y pH, se establecieron ocho sitios de colecta (Fig. 2).
C.P. Capacho, A.S. Autopista Salamanca, LP La Palma, C.H Chehuayo, D.Q Dren Querendaro, E.Q Estación Querendaro, I.R Iramuco, San Agustín.
Figura 2. Localización de los sitios de muestreo
Registro de parámetros de campo
En campo se determinaron 12 parámetros fisicoquímicos y ambientales, entre los cuales destacan la temperatura ambiental (°C), profundidad (m), transparencia del agua (m), nubosidad y velocidad del viento (%), y oxígeno disuelto (mg/L) (DOF., 2005), mientras que con el conductivímetro de campo marca CONDUCTRONIC Mod PC18, se determinó la conductividad eléctrica (µS/cm), sólidos disueltos totales (mg/L), salinidad (‰).
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Toma de muestras para análisis fisicoquímicos y bacteriológicos
Se tomaron muestras de agua en garrafas de 3 L, mientras que, para la obtención de las muestras bacteriológicas, se utilizaron bolsas estériles con capacidad de 100 ml, las muestras se obtuvieron siguiendo la recomendación de la NMX-AA-042-1987 y DOF., 2016. ambas muestras fueron transportadas en oscuridad y a 4oC, para su posterior análisis en el Área de Análisis de Aguas del Laboratorio de Biología Acuática “J. Javier Alvarado Díaz” de la Facultad de Biología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
Determinación de parámetros fisicoquímicos y microbiológicos
Se determinaron en laboratorio siete parámetros fisicoquímicos, con base en los métodos propuestos en APHA-AWWA-WPCF (1992); así como cinco biológicos siguiendo los métodos propuestos por Lind (1984) y la norma NMX-AA-042-SCFI-2011 (DOF, 2013), entre los cuales destacan: alcalinidad parcial (mg/L), alcalinidad total (mg/L), nitritos (mg/L), nitratos (mg/L), demanda bioquímica de oxígeno DBO5 (mg/L), fosfatos (mg/L), amonio (mg/L), clorofila “a” (µg/L), coliformes totales (NMP org/100mL) y coliformes fecales (NMP org/100mL).
Cálculo del estado trófico en base al Índice de Carlson (1997)
Para la obtención de este índice se consideraron los datos, de la transparencia, la productividad primaria (a través del análisis de la clorofila “a” medida en µg/L), y la concentración de fósforo total (dada en mg/L) para conocer el estado trófico se siguieron los criterios del Tabla (Carlson, 1977)
TSI (Disco de Secchi) = 10 x (6- ln DS/ln) (1)
TSI (Clorofila) = 10 x (6-2.04-0.68 ln Cl/ ln2) (2)
TSI (Fósforo total) = 10 x (6- ln (48) PT/ ln 2.5) (3)
En donde:
TSI = Índice del Estado Trófico
DS = Distancia del disco de Secchi (m)
Cl = Concentración de clorofila (µg L-1)
PT = Concentración superficial de fósforo (µg L-1)
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Tabla 2. Índice del Estado trófico de Carlson (1977).
ESTADO TRÓFICO TSI Disco de Fósforo Clorofila en Secchi (m) (µg/L) (µg/L) OLIGOTRÓFICO 0 64 0.75 0.04 (<30) 10 32 1.5 0.12 20 16 3 0.34 30 8 6 0.94 MESOTRÓFICO 40 4 12 2.6 (>30-60) 50 2 24 6.4 60 1 48 20 EUTRÓFICO 70 0.5 96 56 (>60-90) 80 0.25 192 154 90 0.12 384 427 HIPEREUTRÓFICO 100 0.062 768 1183 (>90)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización limnológica
La temperatura desempeña un papel muy importante en la solubilidad de los gases, de las sales, conductividad eléctrica y sobre todo en la productividad del sistema. La temperatura que se registró en el lago de Cuitzeo, indica que no existe una distribución térmica en forma vertical, debido a la poca profundidad de cuerpo de agua y a la acción del viento que constantemente realiza la circulación de la masa de agua, pero si se detectó una ligera distribución horizontal considerando la época del año. Huacuz (2007) menciona que van desde los 31ºC a 15ºC, coincidiendo estás últimas con las del presente estudio, considerándose aguas que van ligeramente templadas a cálidas.
Con respecto a la profundidad detectada en el presente trabajo se encontraron niveles bajos, cabe mencionar que el lago ha sido considerado como un lago poco profundo y plano (Israde y col., 2002). Para el presente estudio el nivel del agua bajo en el lago hasta llegar a
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secarse gran parte del vaso Oeste (Capacho), por tal motivo en tres salidas no se pudo muestrear en todos los sitios que correspondieron a dicho vaso. Cole (1979), alude que los lagos someros son áreas relativamente grandes en extensión y poco profundas, tienden a presentar índices de altos de desarrollo del volumen, indicando que la forma del lago es de un plato, como es el caso de Cuitzeo.
Los resultados de transparencia muestran que la penetración de los rayos para el lago de Cuitzeo, fueron altos y detectados en la zona este, debido a que ocurrió el máximo llenado del vaso lacustre, mientras que el vaso oeste registraron los mínimos, cabe mencionar que el mínimo de cero fue debido a que en ese periodo se recorrió el nivel del agua y no se pudo trabajar en los sitios de Chehuayo una temporada y de Capacho en tres temporadas, los valores no sobrepasan más del metro, por lo tanto se puede decir que es un cuerpo de aguas turbias, lo cual se debe a la presencia de limo orgánico e inorgánico, el cual ha sido introducido al lago por la erosión y resuspensión, debido a la baja profundidad y al constante movimiento de la masa de agua (Chacón y col. 2000).
Las concentraciones altas y bajas del oxígeno disuelto ocurrieron en el vaso este, de las cuales el mayor valor puede deberse al movimiento de los afluentes al lago, a la acción de los vientos, que constantemente mueve la masa de agua debido a la poca profundidad del sistema acuático y a la presencia de los productores primarios que liberan el oxígeno hacia el cuerpo de agua (Margalef 1983, Wetzel, 1981; Alcocer y William 1993), ocasionando una sobresaturación durante el día, mientras que las bajas concentraciones ocurrieron en el vaso. La deficiencia del oxígeno puede deberse a la acción de las bacterias aerobias utilizan el oxígeno para degradar la materia orgánica (Margalef 1983)
Con respecto a los valores obtenidos del pH en el sistema acuático, se obtuvo un valor alto (9), para las tres zona del lago (Iramuco y Estación Queréndaro para el vaso este; San Agustín y Chehuayo para el vaso centro así como en la Autopista Salamanca y La Palma del vaso oeste), mientras que el mínimo fue de 7 para el vaso este (Dren Queréndaro y Estación Queréndaro), estos dos últimos coinciden con las entradas del agua del río Grande de Morelia y de los ríos Queréndaro-Zinapécuaro.
En el lago con base en la conductividad eléctrica existen tres zonas o vasos, el oeste con valores altos, el central con valores intermedios y el este con bajas cantidades; Dicha zonación está relacionada con otros parámetros como el pH, en la zona oeste-central se encuentran los valores altos (9), mientras que los valores bajos se detectaron en el vaso este (7.0).
Mientras que por la cantidad de sales al igual que la conductividad eléctrica y el pH se forman tres zonas, en donde la zona oeste-central puede considerarse oligohalina en tanto que la zona este es dulceacuícola (Reid y Wood 1976).
En cuanto a formas de fosforo, para el lago de Cuitzeo la concentración mínima de dicho elemento se presentó en la zona oeste, mientras que el máximo (10 mg/L) se detectó en el
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vaso este, coincidiendo con las entradas de los afluentes. Alvarado y col. (1984) reporta una media de 140 µg/L para el vaso oeste y lo relaciona con el cambio del estado trófico del lago (eutrófico a hipertrófico), siendo el principal aporte el agua que ingresa del río Grande de Morelia. Chacón y col. (2000 y 2007) exhiben el incremento del fósforo total, hasta llegar a detectar una concentración de 1400 µg/L y su papel en el cambio del estado trófico.
Con relación al nitrógeno en su forma de amonio en el presente estudio realizado, se encontró que la mayor concentración de nitrógeno como amonio se presentan en el vaso este, donde se localiza la entrada de aguas negras del Dren Queréndaro que vienen principalmente de la ciudad de Morelia. Los valores altos concuerdan con las entradas de agua negras tanto del Iramuco (Acámbaro, Gto.) como en el río Grande de Morelia, este último afluente transporta una gran cantidad de aguas con residuos de la agricultura como fertilizantes.
Por otra parte los nitritos manifiestan valores altos en el vaso este, durante el mes de agosto y se pueden relacionar con la contaminación de estiércol de ganado y orina, tanto de animales como de los humanos, la menor concentración en las otras épocas del año. Beltrán (1993) encontró valores de nitritos de 0.6 mg/L a 1.2 mg/L menciona que rebasan los límites permitidos para agua dulce.
La demanda química de oxígeno al quinto día, presentó valores altos excepto en la estación Capacho, indicando una elevada producción de materia orgánica autóctona (procedente del fitoplancton) y alóctona (procedente de las plantas superiores o de los afluentes, así como de la cuenca) provocando una disminución en la concentración de oxígeno disuelto, lo que indica que hay una dilución de la materia orgánica biodegradable arrastrada por las aguas en la época de lluvias (Chacón y col., 2007; Villalobos, 2007). El sitio de Capacho las aguas se consideran aceptables, cabe mencionar que dicho sitio de colecta, permaneció seco en las ¾ del año de muestreo, solo se muestreo en una ocasión.
En cuanto a los pigmentos clorofílicos en el presente trabajo, se analizaron las clorofilas “a, b y c”, detectando lo siguiente: la concentración de clorofila “a” en la zona este, se asocian a una alta cantidad de Euglenidos y algas verdes, así como una mayor extensión de vegetación acuática. Mientras que el máximo en la clorofila “b y c” en la zona oeste, se atribuyen aflorecimientos de algas azul verde, vegetación acuática y diatomeas rafiadas (Ortega, 2002, 2009 y 2010).
Caracterización bacteriológica
Respecto a las bacterias coliformes y totales, ambos grupos están presentes en todo el lago, con altas concentraciones en los sitios donde se localiza la entrada de aguas negras al lago (Iramuco y el Dren Queréndaro), los mínimos fueron detectados en el vaso oeste. Cabe mencionar que en el sitio de Capacho no se pudo realizar el estudio por encontrarse seco.
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Estado Trófico
Por último, en el lago de Cuizeo al utilizar el índice de Carlson (Aizaki y col., 1981), se establece que el lago de Cuitzeo con base en la transparencia y clorofila es considerado como eutrófico (Tabla 3.), mientras que con base en la carga de fósforo es hipereutrófico. Chacón y col. (2000) explican sobre las altas concentraciones de nutrientes (N y P), salinidad, turbidez, y el florecimiento del fitoplancton, lo anterior lo vinculan con el decrecimiento de los niveles de oxígeno y lo consideran un sistema acuático en proceso de eutroficación. Chacón y col. (2007) comentan sobre el proceso de hipereutroficación del lago, basado en procesos inestables y sobre la deteriorización del sistema acuático.
Tabla 3. Estado trófico con base al fósforo total, clorofila “a” y transparencia
PARAMETROS LAGO DE CUITZEO INTERPRETACION PROMEDIOS
TSI DS (transparencia) 87 EUTROFICO
TSI CHL (clorofila “a”) 76 EUTROFICO
TSI TP (fósforo total) 109 HIPEREUTROFICO TSI (promedio total) 90 EUTROFICO
CONCLUSIONES
El lago de Cuitzeo es un ecosistema tropical de segundo orden, cálido polimíctico continuo, poco transparente, somero y por su topoforma es catalogado como un lago plano, el cual alberga una estrecha columna del agua con una escaza zona fótica, en la cual se registra sobresaturación de oxígeno disuelto en el día y anoxia en la noche. Por su salinidad es considerado oligohalino, característica que prevalece en la sección oeste, mientras que el vaso este contiene agua con baja carga de sales. El lago se caracteriza por su elevada reserva alcalina, alimentada por la presencia de carbonatos del tipo sódico.
Con respecto a los nutrimentos, se establece que el lago presenta una variación espacial y estacional en la carga de nitrógeno y fósforo, por lo cual se observa una limitación espacial y temporal. La cual es favorecida por los aportes de tributarios y la carga orgánica presente en el sistema, la cual es de tipo autóctono (fitoplancton y sedimentos) así como alóctona (residuos de animales y plantas superiores, así como ingresos de afluentes)
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El estado trófico del lago evaluado por diversos índices indica que el lago preseta variación espacial en cuanto al nivel trófico del sistema, caracterizando al sistema como un cuerpo de agua eutrófico con una fuerte tendencia a la hipereutrofia.
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