Evaluación de la calidad del agua subterránea utilizando el índice de calidad del agua (ICA). Caso de Estudio: Acuíferos de Maturín, Estado Monagas, Venezuela
Assessment of groundwater quality using water quality index. (WQI) Case study: Maturín Aquifers, Monagas State, Venezuela
José Alexander Gil-Marín1* 
, Celeidys
Vizcaino1, Carlos Eduardo Veliz1
1 Universidad de Oriente, Departamento de Ingeniería Agrícola, Escuela de Ingeniería Agronómica, Maturín, Venezuela
*Autor de Correspondencia, e-mail jalexgil2005@hotmail.com
Recibido, 19/09/2019 Aceptado, 15/11/2019 DOI:10.25127/aps.20193.488
RESUMEN
El objetivo de esta investigación fue evaluar el índice de calidad del agua (ICA) en las aguas subterráneas de Maturín, estado Monagas, Venezuela, medido por el método del índice aritmético ponderado. Para ello, se evaluaron catorce parámetros de calidad del agua (temperatura, pH, dureza, conductividad eléctrica, nitratos, nitritos, sulfatos, cloruros, hierro, manganeso, potasio, sodio, fenoles y coliformes fecales). El peso relativo asignado a cada parámetro varió de uno a cuatro basado en la importancia del parámetro para la vida acuática. Los valores de ICA van desde 15,42 (Pozo 6) a 606,99 (Pozo 1). El impacto de varias actividades antropogénicas fue evidente en algunos parámetros como manganeso, nitritos, fenoles y coliformes fecales. Se sugiere que el monitoreo del acuífero es necesario para una gestión adecuada. La aplicación del ICA se recomienda como una herramienta muy útil que permite al público y a los responsables de la toma de decisiones, evaluar la calidad del agua subterránea en Venezuela.
Palabras claves: índice de calidad del agua, acuíferos, antropogénicas, Venezuela.
ABSTRACT
Keywords: water quality index; aquifers; anthropogenic; Venezuela.
I. INTRODUCCIÓN
El agua es un recurso natural único ya que su cantidad total disponible a nivel mundial permanece constante en comparación con cualquier otro recurso renovable. Como componente del ciclo hidrológico, se consideran aguas subterráneas aquellas localizadas bajo la superficie del suelo (subsuelo), dentro de sus poros y entre las fisuras de las formaciones rocosas. Las aguas subterráneas se mueven a través de estratos permeables denominados acuíferos, desde zonas de recarga a zonas de descarga determinadas por entre las estructuras geológicas, poseen tasas de flujo lentas y tiempos de residencia largos, es decir, que la velocidad va desde 1 m/año a cientos de m/día (Duran, 2011). En Venezuela, la extracción hídrica total nacional para el 2008 alcanzó los 22,6 km3, destacando el sector agrícola con una extracción de 16,7 km3, equivalente al 74 por ciento del total de las extracciones. La extracción municipal alcanzó los 5,1 km3, o el 23 por ciento del total. El sector industrial alcanzó una extracción de 0,8 km3, o el 3 por ciento del total de las extracciones (MPPA, 2009). La sobreexplotación de aguas subterráneas más allá del límite sostenible en varias partes del país ha resultado en indeseados y progresivos agotamiento de sus niveles. Una rápida disminución de sus niveles podría reducir la producción agrícola en un porcentaje bastante significativo. Es un hecho bien conocido de que el agua pura es absolutamente esencial para una vida saludable. El suministro adecuado de agua pura es una necesidad básica para todos los humanos, sin embargo, se observa que millones de personas en todo el mundo son privadas de esta. Las consecuencias del urbanismo y la industrialización han causado el deterioro de la calidad del agua. La contaminación del agua potable puede ocurrir por filtración de tóxicos a través del suelo hasta el agua subterránea que se utiliza como fuente de agua potable. La calidad del agua subterránea se ve amenazada por la eliminación de residuos urbanos e industriales y productos químicos agrícolas. La tasa de agotamiento de sus niveles y el deterioro de su calidad son de preocupación inmediata en las principales ciudades y pueblos del país. La calidad del agua es ciertamente afectada por la cantidad y calidad de los suministros procedentes de diferentes fuentes. Por lo tanto, en una planificación nacional general y gestión de recursos con respecto al agua, es necesaria la asignación de prioridades con énfasis en los diferentes usos. No es sorprendente que, debido a los factores anteriores, el estudio de la calidad del agua sea muy importante para mantener conciencia y comprensión de nuestro medio ambiente. El término calidad del agua fue desarrollado para dar una indicación de cuán adecuada es el agua para consumo humano (Vaux, 2001) y es ampliamente utilizado en múltiples publicaciones científicas relacionada con las necesidades de gestión sostenible.
La calidad del agua en un ecosistema acuático está determinada por muchos factores físicos, químicos y biológicos (Sargaonkar y Deshpande, 2003). Por lo tanto, un problema particular en el caso del monitoreo de la calidad del agua es la complejidad asociada con el análisis de la gran cantidad de variables medidas (Boyacioglu, 2006), y la alta variabilidad debido a los efectos antropogénicos e influencias naturales (Simeonov et al., 2002).
Existen varios métodos para analizar los datos de calidad del agua que varían según los objetivos informativos, el tipo de muestras y el tamaño del área de muestreo. La investigación en esta área ha sido extensa, como lo indica la cantidad de métodos propuestos o desarrollados para la clasificación, modelado e interpretación de los datos de monitoreo (Simeonov et al., 2002; Boyacioglu y Boyacioglu, 2007). Una de las formas más efectivas de comunicar información sobre las tendencias de calidad del agua es mediante el uso de los índices adecuados (Dwivedi y Pathak, 2007). Los índices se basan en los valores de varios parámetros fisicoquímicos y biológicos en una muestra de agua. El uso de índices en los programas de monitoreo para evaluar la salud del ecosistema tiene el potencial de informar al público en general y a los responsables de la toma de decisiones sobre el estado del ecosistema (Nasirian, 2007; Simoes et al., 2008). Este enfoque también puede ayudar a proporcionar un punto de referencia para evaluar los éxitos y fracasos de las estrategias de gestión para mejorar la calidad del agua (Rickwood y Carr, 2009). El índice es una expresión numérica utilizada para transformar una gran cantidad de datos de variables en un solo número, que representa el nivel de calidad del agua (Sánchez et al., 2007; Bordalo et al., 2006). El índice de calidad del agua (ICA) también se puede utilizar para agregar datos sobre parámetros de calidad del agua en diferentes momentos y en diferentes lugares y para traducir esta información en un solo valor que defina el período de tiempo y la unidad espacial involucrada (Shultz, 2001). Se han realizado numerosos estudios sobre la evaluación de la calidad del agua, utilizando ICA (Horton, 1965; Khan et al., 2003). El objetivo del presente trabajo es aplicar la herramienta ICA para evaluar los cambios espaciales y del tiempo en la calidad del agua subterránea del acuífero de Maturín, durante el período 2016. Debe mencionarse que este acuífero es una de las principales fuentes de agua para esta ciudad que tiene una población aproximada de 600 000 habitantes.
II. MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
El trabajo se llevó a cabo en la ciudad de Maturín, municipio Maturín, estado Monagas, situado geográficamente a 9°46’46” latitud norte y 63°11’05” longitud oeste y a una altura de 63,5 m.s.n.m (Figura 1). Gil et al. (2012), señala que el clima de la zona es del tipo Bosque seco tropical, caracterizado por presentar una estación lluviosa de mayo a diciembre y una estación seca de enero hasta abril, con una precipitación media anual de 1219,6 mm, una temperatura media anual de 25,9 °C, una evapotranspiración potencial de 1372 mm y una evaporación de 1573 mm. Tiene una superficie de 13 352 km² y es la sexta urbe más grande del país con 542 259 habitantes (INE, 2011).
Figura 1. Ubicación geográfica de la Ciudad de Maturín. Estado Monagas. Venezuela.
Según MPPA (2009), los acuíferos de Maturín se encuentran ubicados en la región hidrológica de la provincia del Orinoco, sistema acuífero Mesa-Las Piedras y se caracterizan por presentar una profundidad media de 40 m, nivel medio de 10 m y caudal de 10,5 L/seg. Constituyen uno de los reservorios subterráneos con mayor potencial del país con unidades litológicas de sedimentos poco o nada consolidados (gravas, conglomerados, areniscas, con intercalaciones de arcillas y lutitas), que cubren un área de 352 000 km2 (Duran, 2011).
Lugares de muestreo
Se realizó una encuesta detallada dentro de un radio de 10 km en Maturín para identificar los pozos de perforación activos que se utilizan con fines agrícolas y de consumo humano. En consecuencia, se seleccionaron 8 pozos de perforación en diferentes lugares para el muestreo del agua, de los cuales, 5 lugares (P1, P2, P3, P5, y P7) se ubicaron en zonas urbanas y 3 en zonas rurales y agrícolas (P4, P6 y P8) (Figura 2).
Figura 2. Ubicación de los pozos de muestreo.
Recolección de muestras
Al principio, se activó el sistema de encendido del pozo y se dejó funcionar durante 10-20 minutos hasta que el pH se estabilizara (valor constante). Este fenómeno purgó el agua estancada de los acuíferos. Después de la purga, se recogieron muestras de agua en botellas de polietileno con tapón de dos litros de capacidad, previamente esterilizadas, las cuales se limpiaron a fondo y se enjuagaron con la misma agua del pozo. Las muestras recolectadas mediante las técnicas de muestreo aleatorio de los diferentes pozos fueron selladas y etiquetadas adecuadamente. El muestreo se realizó durante los meses marzo, abril y mayo del 2016. La conservación de las muestras se realizó según los procedimientos estándar (APHA, 1992). Para la determinación de la contaminación bacteriana, las muestras se recolectaron en botellas estériles de 200 ml de capacidad. Las muestras se guardaron en una caja de hielo e inmediatamente se llevaron al laboratorio para su análisis.
Parámetros de calidad del agua medidos
Las muestras se analizaron siguiendo la metodología estándar recomendada para el muestreo de agua y aguas residuales (APHA, 1992). Las mediciones in situ de temperatura, pH, dureza y conductividad eléctrica (CE) se realizaron con un kit de análisis de agua y suelo. En el laboratorio se determinó las concentraciones de nitritos (NO2-), nitratos (NO3-), sulfato (SO42-), hierro (Fe+), manganeso (Mn+) y potasio (K+) con el fotómetro multiparámetro marca HANNA modelo HI 83200 2008 y el sodio (Na+) con el microprocesador de sodio marca HANNA modelo HI931101. El fenol se determinó con el espectrofotómetro marca Thermo Scientific modelo Genesys 10 UV Scan y el cloruro (Cl-) aplicando el método de titulación con nitrato de plata usando una bureta semiautomática. Por ultimo para la determinación de organismos coliformes fecales (CF) se utilizó el método del número más probable (NMP), en diluciones decimales de 10-1 y 10-2 de la muestra original (COVENIN, 1993).
Determinación del ICA
El ICA se calculó en función de la idoneidad del agua subterránea para consumo humano. Para determinar el ICA se siguieron tres pasos (Tiwari y Mishra, 1985; Singh, 1992). En el primer paso, se le asignó un peso (Wi) a cada uno de los catorce parámetros de calidad del agua (temperatura, pH, dureza, CE, NO2-, NO3-, SO42-, Cl-, Fe+, Mn+, Na+, K+, Fenoles y CF) de acuerdo con su relatividad importancia de calidad del agua en general para consumo humano. Los valores asignados estuvieron en el rango de 1 a 4.
Entonces, el peso relativo (RW) se calculó mediante la ecuación (1) de la siguiente manera (Singh, 1992):
(1)
Dónde:
RW = el peso relativo.
Wi = el peso asignado de cada parámetro.
n = el número de parámetros.
Los valores de peso relativo calculados (RW) de cada parámetro se dan en la Tabla 1.
Tabla 1. Peso relativo de los parámetros de calidad del agua
|
Parámetros |
Unidades |
Estándar de Calidad del Agua |
Peso Asignado (Wi) |
Peso Relativo (RW) |
|
Temperatura |
Cº |
20,00 |
1 |
0,0315 |
|
pH |
pH |
8,00 |
2 |
0,0631 |
|
Dureza |
mg/L |
500,00 |
1 |
0,0315 |
|
CE |
µS/cm |
3000,00 |
2.5 |
0,0789 |
|
NO3- |
mg/L |
50,00 |
2.2 |
0,0694 |
|
NO2- |
mg/L |
3,00 |
2 |
0,0631 |
|
SO42- |
mg/L |
400,00 |
2 |
0,0631 |
|
Cl- |
mg/L |
250,00 |
2 |
0,0631 |
|
Fe+ |
mg/L |
1,00 |
3 |
0,0946 |
|
Mn+ |
mg/L |
0,40 |
4 |
0,1262 |
|
K+ |
mg/L |
200,00 |
1 |
0,0315 |
|
Na+ |
mg/L |
200,00 |
1 |
0,0315 |
|
Fenoles |
mg/L |
0,00 |
4 |
0,1262 |
|
CF |
NMP |
100,00 |
4 |
0,1262 |
|
Total |
|
|
31,7 |
1,0000 |
En el segundo paso, se calculó una escala de calificación de calidad (Qi) para todos los parámetros, excepto para el pH; dividiendo su concentración en cada muestra de agua por su estándar respectivo de acuerdo a su valor respectivo, según las directrices de la OMS (OMS, 2006), o los estándares venezolanos para el agua potable enunciados en el Decreto N° 883 (Venezuela, 1995), el resultado se multiplico por 100.
(2)
Mientras, la calificación de calidad para pH (QpH) se calculó sobre la base de:
(3)
Dónde:
Qi = la calificación de calidad.
Ci = concentración de cada parámetro químico en cada muestra de agua en mg/L.
Si = valor del parámetro de calidad del agua obtenido de la OMS recomendada o estándar venezolano para el agua potable enunciados en el Decreto 883 del parámetro correspondiente, en mg/L.
Vi = el valor ideal que se considera como 7,0 para pH.
Las ecuaciones (2) y (3) ase guran que Qi = 0 cuando un contaminante está totalmente ausente en la muestra de agua y Qi = 100 cuando el valor de este parámetro es justo igual a su valor permisible. Por lo tanto, cuanto mayor es el valor de Qi, más contaminada está el agua (Sahu y Sikdar, 2008). En el tercer paso, el ICA se calculó de la siguiente manera (Tiwari y Mishra, 1985). El subíndice (SIi) del i-ésimo parámetro se determinó con la ecuación (4) para cada parámetro químico, luego se usó para calcular el ICA del índice de calidad del agua en general.
(4)
Finalmente, el ICA se calculó sumando los valores de cada subíndice de cada muestra de agua de la siguiente manera:
(5)
Los valores de ICA calculados se clasificaron de acuerdo con Ramakrishnaiah et al. (2009) como excelente, bueno, pobre, muy pobre e inadecuado o no apta para consumo humano (Tabla 2).
Tabla 2. Clasificación de las aguas de acuerdo al ICA
|
Valor del ICA |
Clase |
Calidad del Agua |
|
< 50 |
I |
Excelente |
|
50-100 |
II |
Buena |
|
100-200 |
III |
Pobre |
|
200-300 |
IV |
Muy Pobre |
|
>300 |
V |
No apta para consumo humano |
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las estadísticas descriptivas relacionadas con la calidad del agua se presentan en el Tabla 3. Los valores de calidad del agua para nitritos, nitratos, Mn+, fenoles y CF sobrepasan los límites permisibles según la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2006) y la normativa nacional Decreto N ° 883 (Venezuela, 1995). Mientras que, para el pH, el valor promedio se encuentra un poco por debajo del valor umbral. Los valores de dureza, CE, Cl-, y Na+ parecen ser de desviación estándar muy alta, estas variables cambian considerablemente en los pozos con respecto a sus valores promedios, pero no influyen en la calidad de sus aguas porque no sobrepasan los valores límites establecidos en las normas planteadas.
Tabla 3. Estadísticos descriptivos básicos de los parámetros físicos, químicos y biológicos estudiados en 8 pozos del Municipio Maturín. Periodo marzo-mayo, 2016
|
|
|
Rango (Nº de pozos) |
|
LMP* |
Desviación Estándar |
||
|
Parámetro |
Unidad |
Mínimo |
Máximo |
Media |
Decreto 883 |
OMS |
|
|
Temperatura |
ºC |
28,20(P4) |
31,20(P3) |
29,51 |
|
|
0,66 |
|
pH |
1:1 |
4,12(P6) |
7,56(P1) |
5,57 |
6,0-8,5 |
|
1,01 |
|
Dureza |
mg/L |
15,15(P4) |
217,17(P1) |
27,73 |
500,0 |
|
63,08 |
|
CE |
µS/cm |
30,00(P4) |
600,00(P1) |
152,19 |
|
3000 |
177,20 |
|
Fe+ |
mg/L |
0,00(P6) |
0,54(P1) |
0,09 |
0,1 |
0,3 |
0,14 |
|
Mn+ |
mg/L |
0,00(P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7) |
0,50(P8) |
0,09 |
0,1 |
0,5 |
0,15 |
|
Na+ |
mg/L |
2,53(P4) |
90,62(P8) |
30,35 |
200 |
|
22,38 |
|
K+ |
mg/L |
5,00(P2) |
40,00(P1,P4,P7) |
25,00 |
|
50 |
8,34 |
|
NO2- |
mg/L |
0,00(P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7) |
22,00(P8) |
4,04 |
5 |
3 |
6,07 |
|
NO3- |
mg/L |
4,50(P3) |
59,50(P2) |
25,13 |
5 |
50 |
12,80 |
|
SO42- |
mg/L |
0,00(P2,P3,P4,P5,P6,P7, P8) |
45,00(P1) |
5,42 |
400 |
250 |
12,24 |
|
Cl- |
mg/L |
30,00 (P2) |
150,00(P6) |
67,92 |
600 |
250 |
27,97 |
|
Fenoles |
mg/L |
0,0026(P2) |
0,0224(P3) |
0,0075 |
0,002 |
|
0,063 |
|
CF |
NMP/100mL |
0(P2,P3,P4,P5,P6,P7, P8) |
4300(P1) |
260,75 |
0 |
|
913,1636 |
*LMP=Límite máximo
Parámetros físicos
Los parámetros físicos estudiados se detectaron con valores bajos que no exceden los límites permisibles para contaminantes en descargas de aguas y bienes nacionales del Decreto N° 883 (Venezuela, 1995). La temperatura es un parámetro muy importante para un acuífero, en este aspecto, Gil (2003), señala que, por lo general, las temperaturas de las aguas subterráneas permanecen constantes a menos que existan factores externos que intervengan en ellas. La variación en la temperatura del agua afecta la solubilidad de sales, contenido de oxígeno disuelto (OD), tasa de biodegradación orgánica de los materiales y otros parámetros físico-químicos (Rao y Rao, 2010). Los valores de temperatura en el presente estudio variaron de 28,20 °C (P4) a 31,20 °C (P3).
Los valores de pH presentaron un valor mínimo de 4,12 (P6) y uno máximo de 7,56 (P1), con un promedio de 5,57 que les da a las aguas subterráneas de la ciudad de Maturín una naturaleza ligeramente acida. Los valores de pH por debajo de 6, observados en los pozos 3,4,5,6,7 y 8 se deben posiblemente a las condiciones geológicas de la zona; que indica que los carbonatos disueltos están predominantemente en forma de HCO3 (Adams et al.,2001) y señalando la naturaleza alcalina de las muestras. A pH bajo, una parte importante del carbono inorgánico disuelto está como ácido carbónico (H2CO3) ó CO3 disuelto. Además, las aguas subterráneas suelen contener cantidades apreciables de ácido silícico no disociado, que se suele expresar como sílice disuelta. En general, un agua con un pH menor a 6,5 podría ser ácida y corrosiva. Por lo tanto, el agua podría disolver iones metálicos tales como: hierro, manganeso, cobre, plomo y zinc, accesorios de plomería y tuberías. Un agua con un pH bajo y corrosivo podría causar un daño prematuro en las tuberías de metal, y asociado a problemas estéticos tales como un sabor metálico o amargo, manchas en la ropa, y la característica de coloración “azul-verde” en tuberías y desagües. La forma primaria para tratar el problema del agua bajo pH es con el uso de un neutralizador. ESF (2006) señala que los valores de pH en aguas subterráneas son afectados por la geología de las rocas del subsuelo, la fisiografía de la región y por contaminantes industriales y agrícolas, además indica que las aguas con pH menor a 6 se pueden caracterizar por ser blandas, corrosivas y no contener iones metálicos.
La conductividad eléctrica en el agua se debe a la ionización de sólidos inorgánicos disueltos y se convierten en una medida de los sólidos totales disueltos (STD). Es el índice básico para verificar la idoneidad del agua para fines agrícolas (Rizvi et al. ,2016). En este estudio existen diferencias significativas en la CE para los pozos estudiados, pero no para los meses, siendo el valor más bajo de CE 30,00 µS/cm en el P4 y el más alto de 600,00 µS/cm para el P1. Los niveles de CE más altos se encuentran en los pozos de la zona Norte que presentan un acumulado de sales inorgánicas o iones, por múltiples actividades antropogénicas relacionadas sobre todo con el ámbito agrícola y doméstico, que aumentan los niveles de este parámetro, aunque la presencia de iones en las aguas subterráneas esta atribuido mayormente a la condición geológica, estas también colaboran con la cantidad y tipos de iones presentes en el agua. El resto de los pozos presentaron niveles de CE por debajo de 200 µS/cm, que se considera aceptable para el agua potable.
La dureza está relacionada con la concentración de calcio y magnesio en el agua, se clasifican de acuerdo al grado de dureza que posea. Los valores más bajo para este parámetro lo encontramos en el P4 con 15,15 mg/L y un máximo de 217,17 mg/L para el P1, para este parámetro existen diferencias significativas para los pozos estudiados, mas no para los meses, dándole así una clasificación de agua muy dura (>200 mg/L) al P1; moderadamente dura (entre 100 y 200 mg/L) al P2 y blandas (<50 mg/L) a los pozos P3, P4, P5, P6, P7 y P8. Las aguas blandas tienen una capacidad de amortiguación baja y pueden ser más corrosivas para las tuberías. Facsa (2014), señala que la presencia de sales de magnesio y calcio en el agua depende fundamentalmente de las formaciones geológicas atravesadas por el agua de forma previa a su captación. Ya que las aguas subterráneas que atraviesan acuíferos carbonatados (calizas) son los que presentan mayor dureza por la presencia de carbonato de calcio y magnesio. No obstante, las aguas subterráneas procedentes de acuíferos con composición silicatada (granitos) dan lugar a un agua blanda, es decir con cantidades muy bajas de calcio y magnesio.
Parámetros químicos
De los cationes estudiados (Fe+, Mn+, K+, Na+), el Mn+ en algunas estaciones de muestreo presento valores por encima de los estándares actuales de la norma venezolana. La presencia de Mn+ puede derivarse de la generación de procesos de reducción (bajo potencial redox) en las corrientes contaminadas con aguas residuales, estos procesos solubilizan metales como el Mn+ (Chávez-Alcántar et al., 2011). Las aguas residuales son también fuente de metales pesados (Chávez-Alcántar et al., 2011). A pesar de la ausencia del elemento en algunos pozos, se evidencio su presencia en otros en concentraciones que sobrepasan la normativa sanitaria (0,1 mg/L). Los pozos P2, P4, P5 y P6, no evidenciaron la presencia de este elemento. Por lo que, el promedio general de manganeso, estuvo en 0,09 ± 0,15 mg/L, con un valor máximo de 0,50 mg/L para el P8 y un mínimo de 0,00 mg/L. En el caso de los aniones, nitratos (NO3-) y nitritos (NO2-) y para los compuestos orgánicos (fenoles), presentaron valores por encima de la norma. El NO2- puede estar presente en las aguas como consecuencia de la oxidación del amonio o como resultado de la reducción microbiana de los nitratos. Dada su inestabilidad, puede ser una evidencia de una contaminación reciente. La presencia de este compuesto en el agua está relacionada con el uso de componentes nitrogenados de uso agrícola, y otras sustancias químicas a base de nitrógeno. Los nitritos perturban procesos fisiológicos vitales como la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, lo que conlleva a cianosis y en algunas ocasiones hasta la muerte (Pacheco y Cabrera, 2003). El agua subterránea con mayor concentración de NO2- la presento el pozo de la Comunidad de San Vicente (P8) con 22,00 mg/L, indicando que las actividades agrícolas, con el uso de ureas y otros fertilizantes nitrogenados aplicados al suelo están contaminando el acuífero, llevándolo hasta un nivel no apto para consumo humano, los demás pozos se encuentran por debajo de 5 mg/L. La toxicidad del ion nitrito determina la impotabilidad de la misma (Albert, 2009). Para el NO3- se observó su presencia en todos los puntos de muestreo, resultando con mayor concentración en el P2 con valores de 59,50 mg/L y un valor mínimo para el P3 con 4,50 mg/L. A pesar de que las aguas subterráneas presentaron nitrato, solo en P2 se observaron valores por encima de la normativa (OMS, 2006). El NO3- presente en las aguas subterráneas tiene un origen orgánico. Los altos valores de esta especie se asocian con la actividad antrópica, excreta de animales, uso de fertilizantes (Cardona et al., 2004; Jin et al., 2004). La concentración de esta especie en aguas subterráneas no contaminadas varía ampliamente, aunque no suele sobrepasar los 10 mg/L (Porras et al., 1985). Para los fenoles se observaron diferencias significativas en los meses de muestreo y en los pozos estudiados, dando como resultados valores mayores de 0,002 mg/L en todos los muestreos, valor umbral indicado por el Decreto N° 883(Venezuela, 1995). El pozo con mayor concentración de fenol fue el pozo P3 ubicado en una de las zonas urbanas, con un valor de 0,0224 mg/L, seguido del pozo P1 con 0,0206 mg/L y el pozo P7 con 0,0159 mg/L, estos dos últimos también ubicados en zonas urbanas. Los demás acuíferos también presentaron este compuesto químico, aunque en menor proporción. Las concentraciones presentes de este compuesto en las aguas subterráneas de la ciudad de Maturín son alarmantes, ya que todos las aguas estudiadas durante el periodo de lluvia incrementaron los valores de este compuesto químico sobrepasando los niveles permitidos por Decreto N° 883 de 0,002 mg/L (Venezuela, 1995), siendo sumamente inquietante ya que estudios científicos señalan que un exceso de este compuesto en el agua para consumo puede generar toxicidad, debido a su acción cancerígena y mutagénica en los seres vivos (Nieves et al., 2005), además de alteraciones en el intestino y muchos casos la muerte de acuerdo a la concentración de ingesta. La presencia de este compuesto en las aguas subterráneas de Maturín es una característica que se debe analizar con más detalles debido que la incorporación de este a los acuíferos puede ser asociado a procesos de contaminación de la fuente por desechos industriales, aguas servidas o residuales y/o agentes químicos que presente este compuesto fenólico (Díaz et al.,2005). Por otro lado, Edmunds (2004), indica que la calidad química del agua subterránea refleja los aportes desde la atmosfera, el suelo y las reacciones agua-roca (meteorización), así como fuentes artificiales de contaminación que se infiltran hacia los acuíferos.
Parámetros microbiológicos
Por último, para los CF la legislación venezolana emitida en el Decreto N° 883 (Venezuela, 1995), indica que el valor permisible de coliformes fecales para aguas de consumo humano debe ser 0 NMP/100mL de agua y para el caso de uso agropecuario debe estar por debajo de 100 NMP/100mL de agua. En esta investigación, se observó un valor promedio general de coliformes fecales de 260,75 ± 913,16, con un valor máximo de 4300 y un valor mínimo de 0 NMP/100ml. Valor que sobrepasa en más de un 4000 % al máximo valor permisible por la normativa vigente. Tomando en consideración todos los pozos se observa que los que estuvieron por debajo del valor crítico durante todos los muestreos fueros los pozos P7 y P8, que no presentaron estos microorganismos, siendo los únicos aptos bacteriológicamente para ser consumidos por los seres humanos. El pozo más crítico con un valor promedio de 1076 NMP/100ml de coliformes fecales fue el pozo P1. Estos altos valores de CF tienen como causa principal la filtración de aguas contaminadas hacia los acuíferos debido posiblemente a una mala disposición y manejo de los desechos fecales (pozos sépticos, napas freáticas y otros) y las actividades pecuarias de esta zona.
Actualmente en Venezuela, el problema de la contaminación microbiológica se presenta de manera generalizada, a causa de los vertimientos de aguas residuales en los ambientes marinos y costeros, así como también en otros ecosistemas acuáticos, tanto superficiales como subterráneas. Esta problemática se ve magnificada si se tiene en cuenta la falta de tratamiento de los desechos líquidos y sólidos a lo largo de la geografía nacional. De la calidad de las aguas depende en gran medida la supervivencia de las especies y de los ecosistemas, que a su vez reflejan la conservación o el deterioro en que se encuentran por causa de actividades o fenómenos tanto naturales como de tipo antrópicos, por lo tanto, es importante cumplir con las directrices y normativas que existen para garantizar una buena calidad del agua y por ende del ecosistema, y de los usos que de este se deriven (Gil et al., 2013).
Índice de Calidad de Agua
Los valores de ICA calculados para 8 pozos subterráneos en la ciudad de Maturín variaron de 15,42 hasta 604,99 como se muestra en la Figura 3. El valor promedio observado fue 73,93 lo que califica de forma general a las aguas en un nivel II como aguas de buena calidad.
Figura 3. Variación de los valores del ICA en las muestras de agua estudiadas en los pozos subterráneos de la ciudad de Maturín durante el periodo marzo-mayo 2016.
Por lo tanto, el 45,83% del agua de los pozos se ubicó en la clase I agua excelente, el 16,67% en clase II - agua buena, el 29,17% en clase III pobre, el 4,17% en clase IV muy pobre y solo el 4,17% en clase V no apta para consumo humano. Si se toma el valor de ICA de 100, como límite superior o umbral para agua potable, podemos decir que el 62,50% de las aguas (suma de las clases I y II), son aptas para consumo humano. Más del 8% de las muestras de agua de los pozos tomadas presentaron valores de ICA más de dos veces por encima del umbral de potabilidad señalado (Tabla 4).
Tabla 4. Clasificación de la calidad del agua de acuerdo al valor del índice de calidad del agua y porcentaje de muestras de agua que caen bajo las diferentes categorías de calidad
|
Valor de ICA |
Clase |
Calidad del Agua |
% De la muestra estudiada |
|
<50 |
I |
Excelente |
45,83% |
|
50-100 |
II |
Buena |
16,57% |
|
100-200 |
III |
Pobre |
29,17% |
|
200-300 |
IV |
Muy pobre |
4,17% |
|
>300 |
V |
No apta para consumo humano |
4,17% |
La excelente calidad de las aguas tipo I, pertenece a la zona del Sector Guanaguaney, Urb Lomas de Tapiales II y a la Comunidad de Plantación. En cambio, las aguas tipo II, se ubicaron en la zona del Conjunto Residencial Juana la Avanzadora, ETAR Simón Bolívar y la Comunidad de San Vicente. Para las aguas tipo III de clasificación pobre, las encontramos en la Urb. Lomas del Viento, debido a la incorporación de fenoles al agua subterránea que procede de los desechos inorgánicos con derivados fenólicos y a pesar de que la zona no tiene una actividad industrial a gran escala, tiene antecedentes de ser vertedero de desechos de la reciente actividad urbanística de la zona, los cuales fueron compactado para el establecimiento de las nuevas obras de construcción y por degradación de los mismos, penetrado hasta llegar al acuífero concentrándose en el mismo y cambiando la condición ideal del agua natural. Las aguas de clase IV, se observaron en el punto de muestreo de la Urbanización Godofredo González siendo estas aguas muy pobres, estos valores indican un deterioro considerable de las aguas de este acuífero, que se deben principalmente a la planta de tratamiento de aguas servidas de la comunidad, la cual se desborda por toda el área adyacente debido a su inoperatividad y junto con las precipitaciones logran infiltrar sustancias que alteran no solo los niveles de CE, Fe, Mn, NO3- y NO2- sino también los niveles de compuestos fenólicos y de CF, llegando a valores que sobrepasan los establecidos por el Decreto N° 883 (Venezuela, 1995). El análisis de varianza para la comparación de valores ICA según el mes y la estación, mostró diferencias significativas (p<0,05) para los meses y los pozos. Tomando en consideración las estaciones y considerando como valor critico el valor de 100, por encima se considera un agua de calidad pobre, se observa que la mayoría de los pozos están por debajo de este valor, a excepción de los pozos P1 (Urb. Godofredo Gonzales) y P3 (San Judas Tadeo), que presentaron en la mayoría de las observaciones valores por encima de 100 (Figura 4).
Figura 4. Caja de ploteo para la variable ICA, observada en los pozos. Periodo marzo-mayo 2016. Variación espacial.
En la Figura 5, se observa que el mes más crítico con valores por encima de 100, es el mes de mayo, que coincide con el comienzo del período lluvioso, que favorece la proliferación de microorganismos. Con las lluvias hay incremento del caudal y escorrentía superficial que facilita o mejora el proceso de infiltración y percolación de agua en el suelo. Durante este periodo también aumentaron los niveles de pH, Mn+, fenoles y CF, los cuales estaban en bajas concentraciones en el periodo de verano. Caso contrario ocurrió con los parámetros CE, dureza, Fe+, Na+ y NO3-, que disolvieron sus concentraciones. El mes con máxima calidad de sus aguas, con valores promedios de 44,68 (<50), lo tenemos en marzo, que califica las aguas de este mes como de excelente calidad.
Figura 5. Caja de ploteo para la variable ICA, según los meses de muestreo, marzo-mayo 2016, en los pozos subterráneos de la ciudad de Maturín. Variación temporal.
Durante esta investigación se corroboro, que algunas zonas presentaron variaciones en la característica de calidad de agua para consumo humano, sobrepasando los límites permitidos por la normativa sanitaria del país. De allí la importancia de corregir de forma individual la potabilización y purificación del agua que se consume, de acuerdo a la disponibilidad de los recursos económicos y productos necesarios para ejecutar el debido tratamiento. Vizcaíno (2017), señala que el mayor factor de contaminación de las aguas subterráneas en la ciudad de Maturín, que afecta a los pozos de manera directa e indirecta, está relacionado con la actividad doméstica, sobre todo con los vertidos de las aguas residuales a causa de una mala disposición final y falta de mantenimiento de los sistemas de tratamiento existentes en estas zonas. Además de los usos domésticos existen otras actividades que afectan las características físicas, químicas y biológicas del agua, que impiden su consumo directo, por lo que se requieren de una serie de correcciones y tratamientos para eliminar esas partículas o sustancias perjudiciales a la salud. Por otro lado, tenemos la falta de conciencia en los usuarios y los organismos que regulan la explotación y uso del recurso agua y también la regulación del uso de las tierras en zonas adyacentes a los pozos, a pesar de que existe una norma que regula estas operaciones (Venezuela, 1997), el mismo debe ser difundido a nivel de usuarios del agua con mayor nivel de responsabilidad para proteger los acuíferos de las zonas y complementar los requerimientos concretos de acuerdo a la afectación de cada pozo.
En la ciudad de Maturín, el principal uso de las aguas es para consumo humano y uso doméstico pero es evidente que también existen otras actividades que afectan sus características físicas, químicas y biológicas, como la agricultura, ganadería, industria, la recreación y establecimiento de nuevos urbanismos entre otros, actividades que en su paso dejan efectos secundarios en el ambiente, especialmente donde se encuentran los recursos hídricos tanto superficiales como subterráneos comprometiendo su integridad natural. Todo esto trae como consecuencia que estas aguas no puedan ser consumidas de forma directa por lo que se requieren de una serie de correcciones y tratamientos para eliminar esas partículas o sustancias perjudiciales a la salud (Vizcaíno, 2017; Gil et al., 2018).
Existen algunas medidas de tratamiento domestico del agua para un almacenamiento y consumo seguro, las cuales según sea la condición del agua a tratar no requieren de un alto costo y se pueden aplicar fácilmente. Estas medidas son: depuración, sedimentación, filtración, desinfección, tratamiento físico basado en la aplicación de calor por medio de la desinfección por ebullición y tratamiento con radiación.
Finalmente, se concluye que las muestras de agua subterráneas con la mayor cantidad de parámetros en concentraciones por encima del umbral permisible por las normas nacionales e internacionales fueron los extraídos de los pozos: P1 en la Urbanización Godofredo González (pH, Fe+, Mn+, NO3-, fenoles y CF); seguido por el P3 de la Urbanización San Judas Tadeo (pH, Fe+, Mn+, y fenoles), a continuación la Comunidad de San Vicente (Mn+ y NO2-); la Urb. Lomas del Viento (temperatura y fenol); el ETAR Simón Bolívar (Na+); y el pozo de la Comunidad Plantación (NO2-). Los resultados de esta investigación indican que es necesario aplicar medidas correctivas para mitigar el efecto de estos contaminantes en las zonas estudiadas, también es necesario que los organismos gubernamentales se encarguen de mantener de manera intensiva estudios en cuanto a la calidad de agua y que se continúen realizando de forma periódica estos análisis para evitar una epidemia a causa de una contaminación de las aguas. Un estudio regular del ICA puede servir de guía a las autoridades locales en la toma de decisiones adecuadas para implementar las medidas correctivas. El estudio indica que el ICA es una de las mejores herramientas para calcular el potencial de contaminación de manera comprensiva y que también se puede utilizar para clasificar la calidad del agua de una forma fácil de entender para todo criterio científico de calidad del agua (Gil et al., 2018).
IV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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