Monitoreo de contaminantes en las cuencas de los ríos Guanajuato, San Juan de Otates y Turbio y su impacto en el río Lerma, Estado de Guanajuato, México

Abstract

La cuenca del río Lerma ha sido considerada por el Gobierno Federal, en 1988, como la más contaminada del país. La cuenca hidrológica fue tomada como unidad de estudio debido, entre otros aspectos, a la relación que guarda con los ecosistemas y a la interdependencia con el ciclo hidrológico. Para un estudio adecuado de la cuenca, ésta fue jerarquizada en subcuencas. 

Una de las ideas centrales de este proyecto fue determinar, por un lado, si existe una aportación de metales pesados hacia el río Lerma a través de los sedimentos de cada subcuenca en estudio; por otro, conocer el patrón de dispersión y acumulación de cada elemento en los suelos de cada subcuenca. Otros planteamientos importantes fueron: ubicar las áreas con concentraciones fuera de los rangos medios mundiales (probablemente contaminadas), y determinar riesgos, movilidad o transporte de los elementos, tendencias e impacto, hacia el río Lerma. El conocer y analizar estos resultados permitirá coadyuvar en el planteamiento de un programa global e integral de tratamiento de toda la cuenca del río Lerma. 

La zona de estudio comprende las subcuencas de los ríos Guanajuato, San Juan de Otates y Turbio, así como el municipio de León. Abarca una superficie aproximada de 5,500 km2 . Los suelos y sedimentos superficiales constituyen los parámetros de referencia para determinar el comportamiento de 11 elementos de cada una de las subcuencas que, en adelante, se denominarán cuencas simplemente. Estos elementos son: arsénico, cadmio, cobalto, cobre, cromo, hierro, manganeso, mercurio, níquel, plomo y zinc cuya procedencia puede ser antropogénica o geológico-minera. 

El diseño del muestreo en el campo de suelos y sedimentos se hizo con base en la geología, geomorfología, drenaje, pendiente, unidad y uso del suelo, obras de ingeniería, y ubicación de áreas con diversas actividades económicas. Las muestras de sedimentos fueron recolectadas en recorridos de 100 m en promedio, sobre los cauces de los ríos, arroyos y canales, obteniéndose una muestra representativa de este recorrido. Los sedimentos de presas fueron obtenidos en las entradas, salidas y junto a las cortinas de las mismas. Los suelos fueron recolectados de acuerdo a las unidades de suelo, usos y ubicación. Las muestras fueron digeridas con agua regia en un horno de microondas. Las concentraciones de nueve de los elementos fueron determinadas por espectrofotometría de absorción atómica de flama y de los otros dos por generación de hidruros (As y Hg). Los resultados obtenidos se reportaron en mg⋅kg-1, µg⋅kg-1 y %. La precisión se determinó mediante el análisis por duplicado de todas las muestras; la exactitud fue controlada a través del uso de un patrón internacional certificado; también se utilizó el procedimiento de blancos. Las concentraciones diferentes de cada elemento fueron clasificadas en tres clases. Para facilitar la interpretación de la dispersión de los 11 elementos, fueron elaborados 36 mapas, utilizando para ello el sistema de información geográfica ILWIS, v. 1.4, con el método de interpolación del vecino más cercano. Se hizo la aplicación de análisis de varianza y comparaciones múltiples de Tuckey para detectar diferencias entre sitios de muestreo y entre subcuencas y contrastes de hipótesis. Para el control de las escalas de salida se empleó el programa AUTOCAD y el Corel Draw para la edición de mapas. 

Los mapas de dispersión confirman una presencia heterogénea de cada elemento, sin un patrón recurrente entre ellos, mostrando al mismo tiempo áreas marginales, áreas con problemas actuales y riesgos potenciales para el medio ambiente. Los procesos de retención o almacenamiento de los metales pesados han variado ampliamente a través del tiempo y del espacio, debido a que también las entradas han variado considerablemente. Por otro lado, es difícil comparar los niveles encontrados en la zona de estudio con respecto a otras latitudes, ya que las características de los parámetros involucrados son muy diferentes, por lo que queda invalidada una comparación; por lo tanto, se optó por comparar los resultados obtenidos en este trabajo con los rangos medios mundiales para cada elemento, reportados por diferentes autores.

1. Cuenca del Río Guanajuato. La mayor contribución de metales pesados en suelos y sedimentos de ríos, arroyos y presas proviene de la influencia y proximidad de minas y áreas de mineralización. Sólo el Cu proviene, aparentemente, de actividades industriales. As: Se concentra principalmente en los sedimentos de la sierra por arriba del rango medio mundial. Otra área de cierta importancia la constituye el norte de Irapuato y la desembocadura en el río Lerma. Se sugiere un transporte moderado de As hacia el Lerma, a través de los sedimentos del río Guanajuato. Cd: No se detectó su presencia debido a las concentraciones muy bajas en suelos y sedimentos. Co: Existen sólo dos áreas por encima del promedio mundial que se relacionan con la minería. Cu: Presenta algunas áreas por encima del rango medio mundial asociadas a actividades mineras e industriales. Posible movimiento lento a través de los sedimentos del río Guanajuato, sin representar algún impacto en el río Lerma. Cr: Se relaciona con actividades mineras. Probable movilidad media a través de los sedimentos del río Guanajuato. Fe: Aunque existen suelos en algunas zonas con rangos por arriba de la media mundial, no existen las condiciones necesarias (por ejemplo, salinidad) para representar problemas de contaminación. Mn: Su área de influencia y dispersión se restringe a zonas de actividad minera. Ni: Dispersión muy restringida, con niveles superiores a los rangos medios mundiales. Pb: Algunas áreas por arriba del promedio mundial, que se encuentran principalmente en los jales de las minas. Zn: Se asocia con actividades mineras. Probable aportación media hacia el río Lerma (¹). 
2. Cuenca San Juan de Otates. La fuente inicial y natural de una buena parte de los metales pesados la constituyen las rocas ultramáficas y básicas de la parte alta de la cuenca. A excepción del Ni y Cu, todos los demás elementos se encuentran dentro del sistema de drenaje, sin trascender todavía hacia las cuencas vecinas. As: Los niveles están por debajo del rango medio mundial; no hay problema con él. Cd: Existen algunas áreas con potencialidad tóxica. Co: Sólo existen zonas pequeñas con contenido por encima del promedio mundial. Cu: Hay algunas áreas que pueden ser consideradas como de riesgo. Existe una probable aportación de Cu hacia del sistema Silao-Guanajuato. Cr: Presencia de áreas por arriba del rango medio mundial. El origen de este elemento es natural. Escasa aportación hacia la cuenca del río Turbio. Ni: Se sugiere un movimiento de Ni hacia el sistema Silao-Guanajuato, a través de los sedimentos de la cuenca de San Juan de Otates. Existe una mayor concentración de Ni relacionada con el material parental. Pb: Algunas áreas se encuentran por encima del rango medio mundial. Zn: Sólo algunas áreas sobrepasan los rangos medios mundiales. 
3. Cuenca del Río Turbio. Las concentraciones elevadas de los elementos en estudio son claramente de origen antropogénico. La industria, las obras de ingeniería y la explotación minera han transformado sustancialmente la distribución de los metales pesados en esta cuenca. As: Se asocia con áreas de mineralización. Existe una zona con probable influencia antropogénica. Escasa aportación hacia el Lerma. Cd: Se encuentra ampliamente distribuido en la cuenca con rangos por encima de los catalogados a nivel internacional como normales. Co: Con rangos por abajo del promedio mundial. Existe una vinculación antropogénica. Cr: Marcado transporte de este elemento a través de los sedimentos del sistema de drenaje, siendo el área más crítica la localizada entre León y El Toro. Aunque el movimiento superficial del Cr es evidente, aparentemente no ha trascendido hacia el río Lerma. Fe: No obstante los porcentajes altos de Fe, no existen problemas con éste, debido a que las condiciones físicas de la cuenca no favorecen su toxicidad. Hg: La dispersión de este elemento está confinada a unas cuantas áreas; sin embargo, estas concentraciones están muy por arriba del rango medio mundial. Los mayores niveles de Hg están ubicados al sur de León, en la confluencia con el río Lerma, y en las terrazas de este último. Ni: Sólo existe una región al norte de la cuenca con una concentración elevada, asociada con su geología. Pb: Su presencia se asocia con áreas de mineralización. Zn: Existen tres áreas por arriba del rango medio mundial; el resto se encuentra dentro del rango normal. 
4. Municipio de León. Esta área se localiza dentro de las cuencas de los ríos San Juan de Otates y Turbio. Solamente el arsénico, el cromo, el mercurio y el níquel tienen significado en los suelos y sedimentos de esta área. As: Tiene una dispersión escasa; existe una sola contribución geológica de este elemento desde la cuenca San Juan de Otates hacia la cuenca del río Turbio y es de concentración baja. Cr: La presencia e incorporación del Cr en suelos y sedimentos se debe a fuentes tanto industriales como naturales. Los piroxenos de San Juan de Otates son la fuente natural de este elemento, pero sus cantidades son bajas y no pueden compararse con las debidas a fuentes industriales. Hg: El Hg está presente, en el sur de la ciudad de León, en un área restringida y se debe a actividades antropogénicas. Ni: El Ni tiene un significado especial; el patrón de distribución de este elemento es similar al del Cr. En la cuenca del río Turbio, en su parte central, el contenido de níquel tiene valores medios; éstos están asociados tanto a actividades antropogénicas como a la geología de la cuenca. En contraste, en la cuenca San Juan de Otates, el contenido de níquel es más alto, pero es exclusivamente de origen geológico.

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(¹) De los 11 elementos estudiados, los que no se mencionan en el resumen, no representan problema alguno.