Indicadores de estado

Demanda Bioquímica de Oxígeno en aguas superficiales

El oxígeno disuelto es uno de los constituyentes que determinan la calidad de los cuerpos de agua. La presencia de este gas en cantidad suficiente es indispensable para la existencia de la vida acuática y la calidad estética de los ríos, lagos y lagunas. La ausencia de oxígeno en el agua crea condiciones sépticas y de mal sabor y olor propias de la putrefacción, que impiden prácticamente cualquier uso de este recurso. Las descargas de materia orgánica en los cuerpos de agua afectan la concentración de este constituyente, ya que los microorganismos que descomponen estos desechos consumen el oxígeno disponible (Dingman, 2002; Delzer y McKenzie, 2003; UN-WWAP, 2006). Para evaluar la contaminación del agua por materia orgánica se emplea una prueba de laboratorio que determina la demanda bioquímica de oxígeno, que refleja la cantidad de este gas que se requiere para la descomposición de los desechos (Dingman, 2002; Delzer y McKenzie, 2003; UNEP, 2007). El indicador demanda bioquímica de oxígeno en aguas superficiales denota el estado de la calidad del agua de los cuerpos de aguas superficiales con respecto a este parámetro. Este indicador es empleado por la Agencia Ambiental Europea (EEA, 2005), la OCDE en su Core Set de indicadores ambientales (OECD, 2008) y la ONU (UN, 2007) en sus indicadores de desarrollo sustentable.

Fósforo total en aguas superficiales

La contaminación del agua por fósforo tiene como fuente principal el uso de fertilizantes agrícolas, aunque proviene también de la erosión del suelo y la materia orgánica en descomposición que descargan industrias, urbes y granjas de animales domésticos. El fósforo tiene la capacidad de fijarse fuertemente al suelo, lo que paradójicamente ha provocado que se aplique en exceso sobre los cultivos, ya que implica pocas pérdidas desde el punto de vista agrícola. No obstante, las pequeñas cantidades de este nutriente que se transportan con la erosión hídrica y eólica del suelo puede tener severos impactos en la calidad de las fuentes de agua superficiales (Leinweber et al., 2002; Swackhamer, 2004; UN-WWAP, 2006).

El fósforo en el agua no se considera tóxico para los humanos y los animales, sin embargo, puede tener efectos indirectos a través de la eutrofización de los cuerpos de agua superficiales, que implica el crecimiento explosivo de algas y el posterior abatimiento de oxígeno debido a la descomposición de éstas cuando mueren (Carpenter et al., 1998; UN-WWAP, 2006). Algunas algas son potencialmente dañinas en fuentes de abastecimiento de agua por la presencia de endotoxinas que ocasionan daños severos en el ser humano y otros organismos, que van desde trastornos del aparato digestivo, daños neuromusculares, hasta la muerte. El riesgo dependerá de su abundancia en el sistema acuático. Los florecimientos algales también entorpecen las actividades pesqueras y turísticas, taponan los canales de riego, las turbinas de las plantas hidroeléctricas, aceleran la pérdida de agua por evapotranspiración de las presas y vasos de  almacenamiento y azolvan el embalse.

Aunque la mayor parte del fósforo que pierde el suelo lo hace en forma de partículas y no disuelto, con el tiempo se convierte a fosfato, del cual pueden disponer fácilmente los organismos acuáticos (Carpenter et al., 1998). Diversas investigaciones han demostrado que el fósforo suele jugar un papel más importante en la eutrofización de los ecosistemas dulceacuícolas que el nitrógeno, mientras que en los ecosistemas costeros este último resulta más crítico (Howarth et al., 2000; Howarth et al., 2003). El indicador fósforo total en aguas superficiales describe el estado de los cuerpos de agua superficiales del país con respecto a este elemento. Otras formas de medición del fósforo en aguas superficiales son empleadas por organizaciones como la OCDE en su Core Set de indicadores ambientales (OECD, 2008), la Agencia Ambiental Europea en sus indicadores de estado (EEA, 2009a) y la EPA en su Iniciativa de Indicadores Ambientales (EPA, 2009).

Nitrato en aguas superficiales

El nitrato es un componente importante de los fertilizantes y puede originarse también de la oxidación del amonio (NH₄⁺) y de otras fuentes presentes en los restos orgánicos (Stournaras, 1998; OMS, 2004). Su presencia en los cuerpos de agua superficiales se asocia tanto con fuentes no puntuales de contaminación (e. g., los campos de cultivo) como con fuentes puntuales (e. g., la descarga directa de aguas residuales municipales, industriales en los afluentes o los tiraderos de basura). Los compuestos que le dan origen pueden llegar a los cuerpos de agua por escurrimiento superficial o también depositarse por vía atmosférica en una cantidad significativa (Swackhamer, 2004; UN-WWAP, 2006).

Se cuenta con evidencias sólidas del efecto adverso en la salud humana del agua con elevadas concentraciones de nitrato, particularmente en los infantes menores de 3 meses. Los iones nitrato son reducidos a iones nitrito (NO₂^-) en el tracto digestivo, los cuales oxidan la hemoglobina a metahemoglobina, incapaz de transportar oxígeno al cuerpo, causando cianosis y hasta asfixia. No se sabe con seguridad el porqué los infantes son más susceptibles a esta condición (Socolow, 1999; OMS, 2007). Asimismo, el agua contaminada con nitrato puede afectar el crecimiento del ganado y causarle abortos, así como un tipo de anemia similar a la metahemoglobinanemia de los infantes humanos (Vitousek ,1997; Carpenter et al., 1998; Cabrera y Blarasin, 1999; EPA, 2004; UN-WWAP, 2006). El indicador nitrato en aguas superficiales describe el estado de contaminación de los cuerpos de agua superficiales con respecto a este compuesto. La EPA (2008) y la Agencia Ambiental Europea (EEA, 2009a) cuantifican el nitrógeno en aguas superficiales para sus indicadores ambientales.

Nitrato en aguas subterráneas

Los acuíferos son un componente importante del abasto de agua para el consumo humano directo, la agricultura y la industria, particularmente en las zonas áridas del país donde no existen o son escasos los cuerpos de agua superficiales. En su conjunto, representan alrededor de un tercio del abastecimiento de agua a nivel nacional para los diferentes usos (Conagua, 2008a), por lo que también resulta indispensable prestar atención a su calidad. Otra razón que obliga su monitoreo es la dificultad de remediar su contaminación. Además de su inaccesibilidad, el flujo de agua subterránea suele ser extremadamente lento, por lo que los contaminantes permanecen en los acuíferos por mucho tiempo (Revenga et al., 2000; Danielopol et al., 2003).

Las prácticas agropecuarias intensivas, que implican el uso excesivo de fertilizantes y plaguicidas, y la acumulación de desechos animales, municipales e industriales orgánicos en el suelo son fuentes potenciales de contaminación de los acuíferos. La presencia de ciertas sustancias en las aguas subterráneas se asocia con la infiltración de lixiviados derivados de estas fuentes (Stournaras, 1998; OMS, 2008; UN-WWAP, 2006). La concentración de nitrato en aguas subterráneas es un buen indicador de la presencia de otros contaminantes, dada la elevada movilidad y estabilidad de estos iones en los acuíferos (Cabrera y Blarasin, 1999). Además, se ha probado que, en elevadas concentraciones, el nitrato es dañino para la salud de los infantes menores de tres meses y para el ganado (Vitousek, 1997; Carpenter et al., 1998; Cabrera y Blarasin, 1999). La EPA lo incluye en su Iniciativa de Indicadores Ambientales (EPA, 2008). Sin embargo, puesto que no se tienen datos al respecto, el indicador no se ha incluido en esta publicación

Acuíferos sobreexplotados, con intrusión salina, y/o bajo el fenómeno de salinización de suelos o aguas subterráneas salobres

La elevada concentración de sales disueltas es otra de las condiciones que afectan la calidad del agua subterránea y limitan su aprovechamiento para muchas de las actividades humanas. La salinidad del agua puede evaluarse a partir de los sólidos disueltos totales o de ciertos iones en particular, como el cloruro. La OMS (2007) no ha establecido pautas para este tipo de indicadores, ya que aún no se dispone de suficiente información sobre sus efectos en la salud, sin embargo, señala que por arriba de mil miligramos por litro de sólidos disueltos totales y 250 miligramos por litro de cloruros se deteriora el sabor del agua. Asimismo, este organismo informa que las altas concentraciones de iones pueden incrementar las tasas de corrosión de los sistemas de distribución y causar con ello un aumento en la concentración de metales. El agua con exceso de sales tampoco es adecuada para el riego agrícola, ya que reduce el crecimiento de las plantas (Ben-Hur et al., 2001; Tanwar, 2003; Assouline y Ben-Hur, 2003; Ashraf et al., 2008; Torres y Acevedo, 2008).

La alta concentración de sales en el agua subterránea puede ser de origen natural por diversas causas (Fetter, 2001): una es el elevado contenido de minerales solubles de la matriz geológica del acuífero, especialmente si el agua ha permanecido en estas condiciones por periodos prolongados de tiempo, como es el caso del agua fósil salobre. Otra es cuando el acuífero está bajo una cuenca cerrada o en una zona árida, donde hay un drenaje deficiente y una evaporación elevada que provocan que las sales se acumulen en el suelo y migren a los acuíferos superficiales. También cuando el nivel freático es alto y alcanza las raíces de las plantas, fomentando una elevada evapotranspiración, que igualmente incrementa la concentración de sales del agua subterránea superficial. Y en los acuíferos ubicados en las planicies costeras, donde un gradiente hidráulico negativo favorece el flujo del agua de mar hacia el subsuelo continental, como en las zonas sujetas al proceso de mareas.

Sin embargo, el mal manejo de los acuíferos por el ser humano puede también ser la causa de este tipo de deterioro de la calidad del agua. En los terrenos donde se abusa de la irrigación, particularmente con agua de mala calidad rica en minerales disueltos, se puede provocar la salinización de los suelos y el aumento del nivel freático (Ben-Hur et al., 2001), con las consecuencias explicadas anteriormente. Asimismo, cuando los acuíferos costeros son sobreexplotados se invierte el gradiente hidráulico normal, provocando el fenómeno de la intrusión salina, en el que el agua de mar penetra en el subsuelo continental y se mezcla con el agua dulce de los acuíferos (Fetter, 2001; Gordon et al., 2002). La mezcla con tan sólo tres a cuatro por ciento de agua marina obstaculiza muchos de los usos del agua subterránea, y cuando alcanza el seis por ciento únicamente sirve para sistemas de enfriamiento y desalojo de desechos domésticos. Los acuíferos salinizados se recuperan muy lentamente (Morris et al., 2003).

Cuando se abate el nivel de los acuíferos por sobreexplotación, se hace necesario acceder a niveles más profundos para extraer el recurso. Pero a mayor profundidad el agua se encuentra más mineralizada, lo que limita el uso que se le puede dar.

El indicador que abarca el problema de la sobreexplotación de los acuíferos y de otras formas de manejo inadecuado del agua subterránea, como el abuso en la irrigación, se encuentra desarrollado en detalle en la sección de “Disponibilidad” en este capítulo. Sin embargo, como estos problemas están estrechamente relacionados con la calidad del agua subterránea se manejan como indicador conjunto.