I. Afectaciones al sistema de captación y escorrentía de agua superficial en el municipio de Calimaya
Dimensions
I. Afectaciones al sistema de captación y escorrentía de agua superficial en el municipio de Calimaya
Alma Regina Dávila-Sámano*
Rocío Girón-Navarro**
DOI: https://doi.org/10.52501/cc.197.01
Resumen
El objetivo del presente estudio es analizar los parámetros fisicoquímicos del agua proveniente del Parque Nacional Nevado de Toluca (pnnt), que comprende la Cuenca Lerma-Toluca con flujo en dirección al municipio de Calimaya, Estado de México, de febrero a abril de 2022. La cercanía del municipio con el pnnt fue lo que propició el análisis de las afectaciones en la captación y la calidad del agua, en relación con las actividades antropogénicas que propician el deterioro de los ecosistemas y la salud de los habitantes. Algunos autores han estudiado la calidad del agua, así como las estrategias sustentables para disminuir los impactos ambientales del pnnt; sin embargo, no existe un trabajo sobre las cuencas hidrológicas, caso específico de Calimaya.
Con los resultados obtenidos se confirma que el agua procedente de la cuenca de Calimaya tiene buena calidad hídrica, porque cumple con los límites permisibles de contaminantes y calidad del agua señalados en la nom-001-Semarnat-2021 y en la nom-127-ssa1-2021. No obstante, la calidad del agua y la captación de la misma podría verse afectada por la transformación del medio ambiente en el municipio de Calimaya. Entre las principales afectaciones relacionadas con los recursos hídricos se encuentran: inundaciones, deslaves, saturación de los cauces de desvío y conducción de agua superficial que afecta la calidad del agua, lo que propicia daños a la salud de las poblaciones aledañas. También, por el contacto del agua superficial y subterránea con residuos líquidos, existe contaminación de suelos y aguas provenientes de los sitios no controlados o a cielo abierto.
Palabras clave: impacto ambiental, calidad del agua, captación hídrica, cuenca hidrológica Lerma, Estado de México.
Introducción
El recurso hídrico ha sido motor y precursor de los asentamientos humanos, tanto por su consumo, como por sus beneficios en las diferentes actividades antropogénicas. El presente trabajo analiza un municipio modificado por la escorrentía y la captación del agua, considerado como un punto estratégico que puede transformar el medio ambiente cercano al Nevado de Toluca (figura 1).
Figura 1. Parque Nacional Nevado de Toluca
Investigaciones previas han estudiado los recursos hídricos del Nevado de Toluca, enfocadas en la determinación de la producción de agua superficial en el Parque Nacional Nevado de Toluca (pnnt), como Rojas-Merced Eric (2007), sin embargo, faltan estudios vigentes no sólo del volcán, sino también de los municipios aledaños al parque.
Los objetivos principales del presente trabajo son determinar la calidad del componente hidráulico, considerando algunos parámetros fisicoquímicos del agua, y señalar las afectaciones a los sistemas de captación superficiales en el municipio de Calimaya, Estado de México.
Materiales y métodos
Descripción del área de estudio
El municipio seleccionado es Calimaya, el cual tiene su origen alrededor del año 800 de nuestra era. Se ubica geográficamente en los paralelos 99° 37' 10" y 99° 44' 02" de longitud oeste y 19° 07' 02" y 19° 13' 25" de latitud norte (igecem, 2022). El territorio ocupa un amplio plano inclinado en cuya parte oeste se encuentra la zona más alta, a 4 578 metros sobre el nivel del mar (msnm), que baja hasta el terreno plano de la parte oriental, a una altura de 2 600 msnm. La cabecera municipal tiene una altitud media de 2 680 msnm. Su terreno ocupa una extensión de 104.24 km2 (Calimaya, 2022) y se localiza al sur de Toluca (figura 2).
Figura 2. Parque Nacional Nevado de Toluca y municipio de Calimaya, Estado de México
La precipitación pluvial anual es de 800 a 900 mm (rama, 2022). El período de lluvias abarca los meses de junio a septiembre de cada año y el mes que registra el mayor volumen de precipitación es julio, con 190 mm.
Geología e hidrología
En el municipio de Calimaya existen rocas ígneas extrusivas volcanoclásticas (64.6%), rocas andesitas (4.8%), brechas sedimentarias (6.5%), suelo de material aluvial (18%) y suelo de origen lacustre (0.04%) (Plan de Desarrollo Municipal de Calimaya, 2022). Los suelos con mayor presencia son los andosoles, los phaeozems y los vertisoles, los cuales son ricos en materia orgánica y nutrientes, de texturas fina y media. La diversidad de suelos en el municipio depende de las condiciones geomorfológicas, hidrológicas y climáticas (inegi, 2021). Cerca de los mantos freáticos se encuentran los suelos aluviones, caracterizados por contener gravas, lodo, arena y arcilla, y por ser muy productivos, ya que permiten el riego y la agricultura.
Ente los recursos hídricos superficiales encontramos en el municipio los arroyos Ojo de Agua, Las Cruces, Los Temascales y Las Peñitas, y también ríos como el Jaral y el Arenal, los cuales incrementan su caudal en la época de lluvias. No obstante, existen pocos cuerpos de agua superficiales intermitentes que suelen mantenerse secos casi todo el año, incrementando su caudal con las lluvias. En la parte oriente del municipio existe una zona inundable, la cual es importante para la recarga de la cuenca del río Lerma. Las principales fuentes de agua potable para la población son los escurrimientos provenientes del volcán Xinantécatl y los pozos profundos en los que se extrae agua subterránea (caem, opdapas, 2020).
Determinación de la calidad del componente hidráulico y las afectaciones a la captación y la calidad del agua
La conectividad hidrológica es el transporte de materia, energía y organismos a través del agua entre elementos del ciclo hidrológico (Lu y Et, 2020). De las 25 microcuencas que componen el pnnt, nueve vierten su flujo en dirección al municipio de Calimaya, denominada Región Hidrológica 12 Cuenca Lerma-Toluca (Rojas, 2007).
Se buscó un municipio que se modificara por la escorrentía o la captación de agua cercano al Nevado de Toluca. Una vez identificado el municipio, en este caso Calimaya, se determinó a qué distancia se encuentra del volcán para saber los puntos estratégicos de las escorrentías naturales que pueden transformar el medio ambiente y el territorio municipal.
A partir de los parámetros fisicoquímicos realizados en laboratorio de agua, se determinaron las afectaciones presentes en la cuenca hídrica de Calimaya. Las mediciones se obtuvieron con el equipo de calidad de agua (Water Checker Modelo U-10), calibrado en el laboratorio de la unam. Los resultados de las muestras acuosas procedentes de la zona de estudio se señalan en la tabla 1 y corresponden a los parámetros físico-químicos, de acuerdo con la nom-127 y nom-001. Los valores son el promedio de dos muestras realizadas en el periodo que comprende de febrero a abril de 2022, las cuales atienden la reproducibilidad de la metodología utilizada.
La estación del año en que se realizó el muestreo fue la temporada de estiaje, en una sola ocasión, y los meses de estudio indicaron poca precipitación. Esto ayudó a determinar los impactos que se tienen por la captación de agua de los sistemas naturales y a identificar los parámetros que modifican la calidad hidrológica del agua, y sus posibles afectaciones.
Derivado de que la zona de estudio se evalúa desde su nacimiento, es posible y congruente evaluar la calidad del agua de la cuenca hidrológica con un solo muestreo puntual, en una sola estación del año, porque es un estudio inicial que sienta un precedente para investigaciones futuras en diferentes estaciones del año que resulten de la ubicación y el trayecto de las microcuencas hacia las zonas mineras y hacia las comunidades.
Teniendo como referencia los resultados de los estudios previos realizados en la zona y consistentes con el área de interés, la evolución de la población en los años en que la Sierra Nevada lindaba con el arroyo y las tierras del pueblo de Calimaya (García Martínez, 2016) ha presentado un aumento natural, situación que va en constante cambio y crecimiento. El municipio de Calimaya ha presentado un crecimiento poblacional y urbano significativo. El número de habitantes en Calimaya es de 68 489 habitantes (inegi, 2020).
Resultados
Con los estudios y las mediciones realizadas en campo fue posible caracterizar las muestras de la subcuenca de Calimaya para evaluar los parámetros fisicoquímicos relacionados con la calidad del agua. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 1.
Tabla 1. Parámetros fisicoquímicos del agua de la cuenca en Calimaya (2 de febrero a 4 de abril de 2022)
|
Parámetro |
Cuenca Calimaya |
Unidades |
nom-127-ssa1-2021 |
nom-001-Semarnat-2021 |
|
Alcalinidad |
50.99 |
mg/L CaCO3 |
500 |
— |
|
Cloruros |
18.40 |
mg/L Cl- |
250 |
— |
|
Color |
1 |
Pt/Co |
20 |
— |
|
Demanda bioquímica de oxígeno |
4.55 |
mg/L O2 |
N.A. |
N.A. |
|
Demanda química de oxígeno |
8.15 |
N.A. |
150 |
|
|
Flúor |
0.15 |
mg/L F− |
1.50 |
— |
|
Nitratos |
5.19 |
mg/L N-NO3- |
10.0 |
— |
|
pH |
7.0 |
6.5-8.5 |
6.9 |
|
|
Turbidez |
0.21 |
UTN |
5 |
— |
|
11 |
UFC/100 mL |
N.A. |
250 |
|
|
Cadmio |
0.007 |
mg/L |
0.003 |
— |
|
Mercurio |
0.003 |
mg/L |
0.006 |
— |
|
Plomo |
0.025 |
mg/L |
0.01 |
— |
|
Cromo hexavalente |
0.03 |
mg/L |
0.05 |
— |
|
Cromo total |
0.03 |
mg/L |
0.05 |
— |
De acuerdo con la tabla 1, el agua procedente de la Región Hidrológica Cuenca Lerma-Toluca, en dirección al municipio de Calimaya, cumple con los límites permisibles de calidad para uso y consumo humano señalados en la nom-127 ssa1-2021, y con los límites permisibles de dqo, pH y coliformes, señalados en la nom-001-Semarnat-2021, en las descargas de aguas residuales.
La caracterización de las soluciones mostró que existe una baja alcalinidad. Un valor adecuado debe estar entre 80 y 120 ppm para neutralizar bien los ácidos y que el pH sea estable (efecto tampón o buffer). La presencia de cloruros en el agua de la cuenca es normal y necesaria; se encuentran en concentraciones pequeñas, por lo que no representan un foco rojo para promover el crecimiento no controlado de plantas y tampoco para afectar la calidad del suelo.
Por otro lado, la concentración de color es muy pequeña (1 Pt/Co), lo que significa que no existe presencia de contaminantes orgánicos, metales o microorganismos en la cuenca. El flúor y los nitratos se encuentran de forma natural en el agua, por lo que las concentraciones cuantificadas en la cuenca están dentro de los límites permisibles. Se debe tener cuidado de no rebasar la cantidad de flúor presente en el agua, ya que eso representaría un problema de salud pública. En el caso de los nitratos, un exceso podría conducir a la eutrofización del cuerpo de agua.
El pH también es un parámetro fisicoquímico que se halla dentro de los límites permisibles, otorgando un medio neutro a la cuenca e indicando que no existen compuestos orgánicos u inorgánicos que le otorguen un pH ácido o básico. El valor de 0.21 utn indica la presencia de partículas suspendidas y disueltas, pero en bajas concentraciones. La turbidez medida indica que el agua de la microcuenca de Calimaya no está sucia.
Los análisis obtenidos de 8.15 mg/L O2 para dqo revelan una concentración por debajo de los límites permisibles para aguas residuales, lo que indica que hay poca presencia de contaminantes orgánicos e inorgánicos fáciles de ser oxidados. Aunado a la medida del color, el parámetro de coliformes totales confirma que existe una baja presencia de microrganismos en la cuenca, lo cual implica una baja contaminación por la presencia de bacterias (11 ufc/100 mL).
Los resultados obtenidos con las regulaciones nacionales se compararon con los límites permisibles internacionales establecidos por la Agencia de Protección Ambiental (epa) de Estados Unidos. Para los límites permisibles de cloruros, color, nitratos, pH y turbidez, la epa tiene valores similares a los de la nom-127. Una diferencia notable ocurre con el parámetro de alcalinidad, pues la epa reporta un límite de 100 mg/L, una quinta parte de lo solicitado por la nom-127. Otra diferencia, son los límites de dbo5 y dqo; la epa reporta 50 y 250 mg/L, respectivamente. Para comparar los límites de coliformes, se utilizó el valor reportado por la Organización Mundial de la Salud (oms): 0 unidades formadoras de colonias en 100 ml. Considerando este valor, el agua de la zona en estudio, debería recibir algún tratamiento para reducir la cantidad de bacterias presentes en el agua.
Respecto de los metales pesados que se incluyeron en los análisis del agua se ocupa la nom-127 ssa1-2021 como referencia, porque el estudio es de agua de manantiales que sirve de recarga para los pozos de consumo humano; los resultados obtenidos para los muestreos en microcuenca presenta niveles por debajo de los límites máximos permisibles (lmp) señalados en la norma, lo que indica que no hay evidencia de contaminación por estos compuestos en los yacimientos; sin embargo, es motivo del análisis continuo de estos contaminantes con investigaciones futuras para obtener un comparativo de las condiciones del agua desde su nacimiento y posteriores a los posibles puntos de generación de estos contaminantes (minas, descargas de aguas residuales no contaminadas, tiraderos a cielo abierto, entre otros).
Respecto de la microcuenca que contribuye a la aportación del agua al municipio está la denominada Las Cruces-Zacango, la cual presenta un flujo de 0.0243 m3/seg. En cuanto a su calidad, se identificó la presencia de coliformes fecales 220 nmp/cm3; sin embargo, los demás parámetros la clasifican como de muy buena calidad.
Como área de oportunidad, se deben realizar estudios de geohidrología y piezometría en la zona de estudio para evaluar el funcionamiento del agua subterránea e identificar las zonas de recarga en la parte oriente del municipio, donde se han detectado escurrimientos de origen pluvial que abastecen la cuenca del río Lerma. Con estos estudios también se podrá determinar el tipo de suelo, el volumen de agua captado en la cuenca y el comportamiento hidrológico superficial y subterráneo. Se recomienda realizar un inventario de las aguas subterráneas y superficiales cerca de la zona de estudio y monitorear la calidad del agua para visualizar el impacto a los recursos hídricos por las actividades antropogénicas.
Debido a la cercanía con otras ciudades y municipios aledaños a la Zona Metropolitana del Valle de Toluca (zmvt), los factores que influyen en el deterioro ambiental del pnnt son los cambios de uso de suelo de forestal a ganadero, agrícola, minero y urbano, así como la dinámica de crecimiento poblacional del municipio.
La ubicación geográfica del municipio es un factor asociado con los procesos de cambio, principalmente de ocupación de uso del suelo, uso forestal y agrícola a uso urbano y para extracción de recursos pétreos. Los cambios en el municipio suelen presentarse con mayor rapidez en comparación con las acciones del desarrollo urbano sustentable.
Las modificaciones en la conectividad y en la eficiencia hidrológica que se presentan están relacionadas con los cambios en la cobertura/uso del suelo. Han desaparecido extensiones de bosque para dar paso a cultivos, disminuido especies de fauna y flora, y desaparecido y mermado manantiales.
Con este incremento y cambio en las necesidades de servicios e infraestructura municipal, los gobiernos deben implementar acciones ambientales eficientes, pues se está presentando un cambio en los sistemas naturales de captación de agua y escorrentías naturales, modificando así el caudal y la calidad del líquido vital. Es importante realizar una evaluación probabilística e investigar las consecuencias del problema para mitigar impactos en las cuencas hidrológicas en beneficio de la población.
La ubicación geográfica del municipio vista con enfoque estratégico para proyectos metropolitanos del valle de Toluca de nivel regional presenta una incorporación en los mercados del suelo urbano. La transformación del medio ambiente se presenta principalmente en el territorio municipal; sin embargo, en relación con aquellas actividades que propician la afectación de la captación y la calidad del agua destacan las zonas ocupadas por las nuevas construcciones habitacionales en las que se desarrolla la explotación de materiales pétreos; afectación que da origen a la presencia de oquedades y socavones de grandes proporciones, que además de modificar el paisaje constituyen perjuicios a los ecosistemas, el clima, la vegetación y la calidad del agua, lo que determina la integridad ecológica de los ríos. Dichas modificaciones coinciden con las reportadas en un estudio hidrológico (Plan de Desarrollo Municipal de Calimaya, 2022), el cual menciona que la escasez del agua en los ríos es normal durante todo el año, excepto en la temporada de lluvias, cuando incrementa el caudal y el riesgo a la población al descender por la pendiente natural del volcán Xinantécatl.
Los riesgos asociados van desde la emisión excesiva de gases de combustión de polvos y partículas provenientes de las actividades desarrolladas con maquinaria pesada y tránsito de vehículos pesados, hasta la generación de sitios no controlados de disposición final de residuos, que a su vez generan proliferación de fauna nociva y olores, llegando a modificar el curso completo de canales y mecanismos naturales de conducción de agua captada en las partes altas del municipio, además del inminente contacto con fuentes de contaminantes. Éstos son problemas medioambientales que provocan una afectación directa a la salud de la población.
Al desarrollo de estas actividades de alto impacto se suma, la carencia de una infraestructura municipal que permita el tratamiento eficiente de las aguas residuales generadas. Sólo se tiene una planta de tratamiento que opera y vierte el afluente sin tratamiento directo sobre el suelo, empleando un sistema de canales para su dispersión e infiltración al subsuelo, lo cual tiene como consecuencia la alteración de la calidad del agua resultante.
Discusión
El desvío de los cauces de ríos y barrancas naturales, de donde proviene el agua de la microcuenca Las Cruces-Zacango, perteneciente a la región hidrológica cuenca Lerma-Toluca, provoca afectaciones a los sistemas de captación y calidad del agua derivadas de las actividades antropogénicas desarrolladas en el municipio de Calimaya, Estado de México. La cuenca del arroyo La Ciénega se ha formado sobre depósitos volcánicos acumulados sobre la ladera este del volcán Nevado de Toluca. De acuerdo con una investigación, se han cuantificado las acciones fluviales para conocer la profundidad alcanzada por las corrientes y los posibles impactos generados (Aceves et al., 2014), datos que pueden ser motivo de estudios subsecuentes para identificar las posibles anomalías geológicas locales que afectan la zona.
La eliminación de la cubierta vegetal en las zonas donde se realizan actividades de extracción de materiales pétreos y en las zonas habitacionales, propicia la erosión del suelo en la región, que, principalmente en los meses de febrero y marzo, origina tolvaneras. Por otra parte, compactación de los suelos o la sustitución por carpeta asfáltica de los suelos porosos o permeables disminuyen la infiltración de agua de recarga al acuífero subyacente. La influencia de las condiciones espaciales y locales, la ubicación del territorio, factores ambientales y parámetros físico-químicos pueden arrojar diferentes resultados para cuantificar las respuestas de la calidad hidrológica (Granados et al., 2020).
La presente investigación está enfocada en el nacimiento o la parte alta de la zona de estudio. Los resultados de los metales y los metales pesados que se incluyeron en los análisis del agua, obtenidos de los muestreos, presenta niveles por debajo de los límites máximos permisibles (lmp) señalados en la norma, lo que indica que no hay evidencia de contaminación provocada por estos compuestos en los yacimientos; sin embargo, es el precedente de futuros estudios para evaluar e identificar las posibles fuentes de contaminación por impactos relacionados con los asentamientos humanos y las actividades mineras desarrolladas en regiones aledañas al pnnt.
En el Estado de México se requiere un estudio especializado sobre las cuencas colindantes al Nevado de Toluca para identificar los factores, los parámetros y los climas que afectan las características hidrológicas y proponer acciones de mitigación (Alonso et al., 2020).
La inundación y los deslaves en la zona de estudio se presentan por los socavones generados como parte de la actividad de explotación de materiales pétreos y por la saturación de los cauces de desvío y conducción de agua superficial, que generan posibles riesgos en la calidad del agua (Fikadu, 2022) y daños a la salud de las poblaciones aledañas (Semjen, 2020). Aunado a lo anterior, se presentan probables afectaciones debido al contacto del agua superficial y subterránea con residuos líquidos y lixiviados (Ali y Ahmad, 2020), provenientes de sitios no controlados o a cielo abierto (Aryampa et al., 2021). Uno de estos sitios está ubicado aproximadamente a 250 metros de los límites de la cabecera municipal y de la planta de tratamiento de aguas residuales municipales.
En resumen, la presencia de sitios no controlados para la disposición final de los residuos y la carencia de una infraestructura municipal que permita el tratamiento eficiente de las aguas residuales, impactan en la calidad del agua superficial y subterránea. También, el tipo de suelo geológico suele considerarse para ponderar el impacto a la calidad hídrica. En Calimaya, específicamente en el Parque Nacional Nevado de Toluca, el suelo que predomina es el andosol, el cual posee una gran capacidad de amortiguar el riesgo de contaminación del agua subterránea, pero no del agua superficial.
Conclusiones
La calidad del componente hidráulico y las afectaciones del sistema de captación y escorrentía de agua en el municipio de Calimaya, Estado de México, son temas estratégicos importantes para evaluar los impactos en los sistemas naturales de agua que transforman el medio ambiente o el territorio municipal.
En la actualidad existen pocas investigaciones que aborden temas y datos sobre los caudales que provienen del Nevado de Toluca. El presente estudio aporta información vigente sobre los análisis y las afectaciones de las zonas cercanas al Nevado de Toluca, específicamente del municipio Calimaya, con el propósito de que la literatura aumente y sea un antecedente para futuras investigaciones que aborden otras zonas hidrológicas correspondientes a los municipios aledaños al Valle de Toluca.
Algunas recomendaciones para disminuir las afectaciones a los sistemas de captación y a la calidad del agua en el municipio de Calimaya, Estado de México, son: realizar aportaciones de calidad del agua continuamente, regular la actividad minera y el crecimiento de los asentamientos humanos y planear el crecimiento municipal tomando en cuenta las afectaciones al medio ambiente.
El cumplimiento del Plan de Desarrollo Urbano Municipal, así como el análisis que realizan las autoridades municipales, son estrategias en beneficio de la calidad del agua de la cuenca, debido a que los mayores impactos se derivan de las actividades industriales desarrolladas en los alrededores del área de estudio. La sobreexplotación de los suelos por parte de la industria minera, además de modificar la estructura geológica natural origina el desvío de los cauces de agua natural, así como los asentamientos humanos cada vez más presentes en las zonas aledañas al área de estudio, por lo que la delimitación que se haga en los planes de desarrollo urbano contribuirá al beneficio de la cuenca hídrica. El uso y la incorporación de alternativas para el control de la erosión y de la deforestación, la construcción de presas de piedra acomodada, el empleo de especies de cultivo para un mayor rendimiento hídrico, la instalación de barreras contra viento, entre otros, evitan o retrasan los impactos ambientales en la zona de estudio.
Agradecimientos
Alma Regina Dávila Sámano agradece la beca conahcyt con cvu 1081590, y Rocío Girón-Navarro, la beca conacyt-cvu 863657 (México).
Referencias
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