Post on 17-Jan-2022
UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LOS
PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS DEL AGUA EN LA
SUBREGIÓN GRIJALVA-USUMACINTA
VILLAHERMOSA, TABASCO NOVIEMBRE 2011
TESIS DE GRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA Y PROTECCIÓN AMBIENTAL
PRESENTA
LUIS FERNANDO BROCA MARTÍNEZ
Realidad actual del agua
Escases por
sobrepoblación
Descarga de
aguas residuales crudas sin tratamiento
Uso del suelo
erosión
Consumo excesivo por actividades humanas: industriales, agrícolas,
urbanas
INTRODUCCIÓN
Descargas sin control ni tratamiento, problemas de salud:
Obligan a:
Implementación de redes de monitoreo
Análisis de parámetros fisicoquímicos
Que identifique cuerpos de agua contaminados
Para diseñar planes de prevención y control
Empleando modelos de predicción
Las tendencias espaciales y temporales mostrarán cambios en la calidad
Que servirán como fuente de información y comparación con normas nacionales o internacionales o referencias como rangos y promedios naturales
JUSTIFICACIÓN
MARCO TEÓRICO
PARAMETROS FISICOQUÍMICOS DEL AGUA
La CONAGUA evalúa la calidad del agua midiendo tres indicadores
en mg/L, clasificándola de acuerdo a la tabla siguiente:
La DBO5 mide la cantidad de materia orgánica
biodegradable y la DQO la cantidad total de
materia orgánica, provenientes de aguas
municipales y no municipales. DQO elevada
indica descargas no municipales
Valores elevados de DBO y DQO reducen la
cantidad de oxígeno en el ecosistema,
provocando mortandad y riesgo en la vida
acuática.
PARAMETRO CARACTERÍSTICA
Sólidos
Suspendidos
Materia orgánica e inorgánica. Originadas por aguas
residuales y erosión del suelo. Incrementan la
turbiedad y afectan la vida acuática.
Oxígeno
Disuelto (OD)
Proviene de la atmósfera y fotosíntesis de plantas
acuáticas y algas. Niveles debajo de 5 mg/L
provocan riesgo para la vida acuática.
pH Medida de concentración de iones hidrógenos. Un
intervalo de 6 a 9 brinda protección a la vida
acuática.
Fosfatos Indican presencia de fertilizantes en zonas agrícolas
y detergentes en áreas urbanas. El LMP de 0.1 mg/L
para el control de eutrofización en ríos y arroyos.
MARCO TEÓRICO
PARAMETRO CARACTERÍSTICA
Nitratos Presente en fertilizantes y restos orgánicos. Contribuye a
la eutrofización. El LMP es de 0.2 mg/L para prevenir la
metahemoglobinemia en niños.
Temperatura Valores cercanos a los 40ºC favorecen el desarrollo de
microorganismos y los problemas de sabor, olor,
corrosión y solubilidad
pH Medida de concentración de iones hidrógenos. Un
intervalo de 6 a 9 brinda protección a la vida acuática
Dureza Total Indican las sales disueltas de Ca++ y mg++ que producen
incrustaciones. Se clasifican en blandas,
moderadamente blandas y a partir de 200 ppm muy
duras
MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES
Borbolla-Sala y otros (2003), midieron:
parámetros del agua potable como: color, turbidez, pH, sulfatos, nitratos
, cloruros.
calcularon media estadística, comparando con NOM-127-SSA-1994. Los
resultados indicaron que los parámetros estaban muy por debajo de la
media nacional sugeridos por la Norma.
• En el 2003 buscaron presencia de coliformes fecales, coliformes
totales, salmonella y Vibrio cholerae del agua de lagunas, ríos, pozos,
agua potable y agua purificada en el Estado de Tabasco.
Los resultados, indicaron niveles de coliformes totales y fecales en
algunas muestras de agua de rio y de pozos fuera de norma, y presencia
de Vibrio cholerae, significando un riesgo para la salud de las personas
(Borbolla-Sala et al, 2005).
Muestreo
trimestral
• Nov 87- Dic 90
8 Estaciones
• En 500 km de rio
60 parámet
ros
• Físicos, químicos y biológicos
Resultados:
Cuerpo principal limpio
Parámetros con valores
fuera de la norma
Problemas de
contaminación con efectos
locales
Red de
monitoreo
ANTECEDENTES
Cantidad de agua en una
cuenca
Uso del suelo
Dilución Depuración
Estación del año
Variación del caudal
Estudio de la producción hídrica del río Damas, Xª región en Chile
Conclusión:
Se pudo deducir el
cambio en la
capacidad de
dilución y depuración
de contaminantes
que sufriría el río
durante el ciclo
hidrológico anual
(Debels, 1998).
ANTECEDENTES
En México se emplea el llamado Índice de Calidad del Agua (ICA) que
agrupa de manera ponderada 18 parámetros del agua (León, 1991), y en
el que están la DBO5, DQO, OD, SST, Fosfatos, Nitratos, dureza y pH
entre otros.
Para evaluar la calidad del agua se debe considerar el uso que tendrá
así como los estándares específicos de calidad a emplear:
ANTECEDENTES
Como agua potable
De recreación
Para uso agrícola
Industrial
Vida acuática
DESCRIPCIÓN DEL ÁREA
DE ESTUDIO
Situado en el sureste de la República Mexicana, el estado de Tabasco
se halla entre los 17°15' y 18°39' de latitud norte, y los 91°00' y 94°17'
de longitud oeste. Se divide en 2 grandes regiones, la Región
Coatzacoalcos y la Región del Grijalva-Usumacinta. Ésta última está a
su vez dividida en la cuenca del Río Usumacinta y la cuenca del Rio
Grijalva –Villahermosa
OBJETIVOS
Objetivo general
Determinar y describir la tendencia espacial y temporal de los
parámetros fisicoquímicos del agua medidos en diferentes estaciones
puntuales de las corrientes que integran la subcuenca del Grijalva-
Usumacinta y estudiar su interrelación.
Objetivos particulares
1. Determinar la tendencia espacial.
2. Determinar la tendencia temporal.
3. Describir las tendencias espacial y temporal mediante la aplicación
de modelos estadísticos.
4. Medir el grado de relación entre las variables fisicoquímicas.
Para estudiar la tendencia de los parámetros de calidad del agua
en la región del Grijalva-Usumacinta se obtuvieron los datos
mensuales históricos registrados por la Red Estatal de Monitoreo de
Calidad del Agua en 21 estaciones, para el periodo 1978-2009.
Mediante análisis exploratorio de datos y métodos estadísticos
descriptivos se obtuvieron valores representativos de la región y
medianas anuales para cada parámetro y estación de monitoreo.
Se aplicó la prueba estadística de Mann-Kendall para detección de
tendencia temporal (Gilbert, 1987).
Se aplicaron métodos de suavización exponencial para pronosticar
la serie temporal de las medianas anuales de DQO, OD, SST y pH
(Bowerman, et al., 2007).
METODO
Distribución espacial de las 21 estaciones de monitoreo
Fuente: Galindo et al., 2010
E1E3E4
E7
E8E9
E16
E17
E18
E19
E22
E42
E45
E46
E48
E49
E50
E53
E57
E66
E68
RESULTADOS
Estación Río Estación Río Estación Río
E1 Mezcalapa E17 Usumacinta E48 San Felipe
E3 Grijalva E18 Carrizal E49 Naranjeño
E4 Grijalva E19 Samaria E50 Santana
E7 Teapa E22 Cuxcuchapa E53 Tacotalpa
E8 Puxcatán E42 Usumacinta E57 Chicozapote
E9 Puxtatán E45 Pichucalco E66 Puyacatengo
E16 Usumacinta E46 González E68 Blasillo
RESULTADOS
RESULTADOS
Parámetro N Promedio Mediana Desv. Est. Máximo
DBO5 (mg/L) 3226 5.2 2.5 10.1 244
DQO (mg/L) 3527 41.9 20 91.8 1812
OD (mg/L) 3752 5.679 6.39 2.765 15
SST(mg/L) 3775 81 38 310.1 13332
Fosfatos (mg/L) 2032 0.29 0.11 0.84 25
NitenNit (mg/L) 2603 1.97 0.1 63.14 2880
DurezaTotal
(mg/L) CaCO3 3680 329.06 185 619.25 15250
pH 3781 7.7 7.8 0.57 9.7
Estos valores no reflejan la variabilidad espacial y temporal de los
parámetros.
Valores estadísticos típicos de los diversos parámetros fisicoquímicos
Tendencia espacial observada
Cuenca Región ID de Estaciones
Grijalva
Sierra E53, E45, E66, E7
Centro E18, E1, E4, E3, E17, E19, E22,
E46
Chontalpa E68, E48, E49, E50, E57
Usumacinta
Ríos
E42, E16
Pantanos E8,E9
RESULTADOS
Sierra Centro Chontalpa Rios Pantanos
0
100
200
300
400
500
600
700
DQ
O (
mg
/L)
TENDENCIA ESPACIAL
POR REGION
Sierra Centro Chontalpa Rios Pantanos
0
3
6
9
12
15
OD
(m
g/L
)
Sierra Centro Chontalpa Rios Pantanos
0
500
1,000
1,500
2,000
SS
T (
mg
/L)
TENDENCIA ESPACIAL
POR REGION
Sierra Centro Chontalpa Rios Pantanos
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
FOSF
ATO
S (m
g/L)
Sierra Centro Chontalpa Rios Pantanos
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Nite
nNit
(mg/
L)
Sierra Centro Chontalpa Rios Pantanos
0
400
800
1,200
1,600
2,000
2,400
2,800
3,200
3,600
4,000
Dure
zaTo
tal (
mg/
L)
Sierra Centro Chontalpa Rios Pantanos
5
6
7
8
9
10
pH
TENDENCIA ESPACIAL
POR REGION
E53E45
E66E7 E18
E1 E4 E3 E17E19
E22E46
E68E48
E49E50
E57E42
E8 E9 E16
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
DQO
(mg/L
)
TENDENCIA ESPACIAL
POR ESTACIONES
E1 Río Mezcalapa, por
Ria. Ixtacomitán
E22 Río Cuxcuchapa,
sobre Jalpa de
Méndez
E68 Río Blasillo, ejido La
Ceiba
E48 Rio San Felipe, pob.
Gutiérrez Gómez
E49 Rio Naranjeño, pob.
Naranjeño
E50 Río Santana, poblado
El Golpe
E57 Río Chicozapote,
poblado “El Bari”
E53E45
E66E7 E18
E1 E4 E3 E17E19
E22E46
E68E48
E49E50
E57E42
E8 E9 E16
0
3
6
9
12
15
OD (m
g/L)
E53E45
E66E7 E18
E1 E4 E3 E17E19
E22E46
E68E48
E49E50
E57E42
E8 E9 E16
0
150
300
450
600
750
900
1,050
1,200
1,350
1,500
1,650
1,800
1,950
2,100
SST (
mg/L)
TENDENCIA ESPACIAL
POR ESTACIONES
19811986
19871988
19891990
19911992
19931994
19951997
19981999
20002001
20022003
20042005
20062009
AÑO
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Nite
nNit
mg/
L
TENDENCIA TEMPORAL
ANUAL
TENDENCIA TEMPORAL
POR DECADA
80´s 90´s 00´s
DECADA
0
10
20
30
40
50
60
DB
O5
(mg/
L)
80´s 90´s 00´s
DECADA
0
100
200
300
400
500
600
DQ
O (m
g/L)
80´s 90´s 00´s
DECADA
0
3
6
9
12
15
OD
(mg/
L)
80´s 90´s 00´s
DECADA
0
100
200
300
400
SST
(mg/
L)
TENDENCIA TEMPORAL
POR DECADA
80´s 90´s 00´s
DECADA
0
1
2
3
4
5
FOSF
ATO
S (m
g/L)
80´s 90´s 00´s
DECADA
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Nite
nNit
(mg/
L)
80´s 90´s 00´s
DECADA
0
100
200
300
400
500
600
700
Dur
ezaT
otal
(mg/
L)
80´s 90´s 00´s
DECADA
5
6
7
8
9
10
pH
MODELOS DE PRONOSTICOS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% de e
sta
cio
nes
decreciente
estable
creciente
Los resultados de la prueba de tendencias indicaron que la DQO, el OD y los
fosfatos, no han presentado cambios, estadísticamente significativos, con el
transcurso de los años. El 80% de las estaciones presentó una tendencia
decreciente en los niveles de SST y lo mismo se observa para los nitratos pero
solamente en 60% de éstas. Los parámetros que reflejan una tendencia
creciente son la DBO5 con 40%, pH con 30% y la dureza con 90%.
SUAVIZACION
EXPONENCIAL
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
DQ
O(m
g/L
)
Observados
Pronostico
3
4
5
6
7
8
9
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
OD
(mg
/L)
Observados
Pronostico
Pronóstico para el 2010
16.1 mg/L
Pronóstico para el 2010
6.5 mg/L
MODELOS DE HOLT
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
SS
T (
mg
/L)
Observados
Pronostico
20
70
120
170
220
270
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Dure
za
(mg
/L)
Observados
Pronostico
Pronóstico para el 2010
27 mg/L
Pronóstico para el 2010
175.3 mg/L
CORRELACIÓN ENTRE
VARIABLES
Al llevar a cabo el análisis de correlación bivariado se encontraron algunas
relaciones entre parámetros con un valor de r2 significativo y se obtuvo la ecuación
para cada uno de ellos con un análisis de regresión lineal.
0
100
200
300
400
500
600
700
0 5000 10000 15000 20000 25000
DQ
O m
g/
L
Sólidos Tot. mg/L
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0 1000 2000 3000 4000 5000
Co
nd
uctiv
ida
d µ
mh
os/
cm
Dureza total mg/L
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0 5000 10000 15000 20000 25000
Co
nd
uct
ivid
ad
µm
hos/c
m
Sólidos Tot. Mg/L
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
Co
nd
uct
ivid
ad
µm
ho
s/cm
Cloruros mg/L
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Fo
sfa
tos
mg
/L
Ortofosfatos mg/L
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 5 10 15 20 25 30
pH
Acidez
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 5000 10000 15000 20000 25000
Du
reza
To
t m
g/
L C
aC
O3
Sólidos tot mg/L
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
S.
T.
mg
/L
Cloruros mg/L
Ecuación
R2
DBO5 = 0.0191ST + 14.705 0.7104 Cond = 5.6104DurezaTot – 500.32 0.7314 Cond = 0.9803SolTot -131.45 0.8267 Cond = 2.751STV + 233.55 0.6256 Cond = 2.1126Cloruros + 467.73 0.897 Fosfatos = 1.0674Ofosfatos + 0.0351 0.888 DurezaTot = 0.1381ST + 142.99 0.8431 DurezaTot = 0.4417STV + 142.93 0.6824 pH = 0.0027(Acidez)2 – 0.1074Acidez + 8.2736 0.6439 ST = 2.8806STV + 89.522 0.7958 ST = 2.0389Cloruros + 444.28 0.801
CORRELACIÓN ENTRE
VARIABLES
CONCLUSIONES
La región de la Chontalpa tiende a registrar los niveles más altos de DBO5, DQO,
fosfatos y dureza total y los valores más bajos de OD, SST y pH.
La DQO frecuentemente rebasa el valor de referencia y califica la calidad del agua
como contaminada; de hecho la mediana se sitúa en 63 mg/L.
Las estaciones E22 y E68, o los ríos cuxcuchapa y blasillo, muestran más
parámetros fuera de los niveles permisibles tanto en DQO como en OD, fosfatos y
dureza, aunque las E50 y E57 o los ríos santana y chicozapote rebasan el límite de
DQO;
Para los fosfatos la E1, E48, E49 y E50 y en cuanto a la dureza, las estaciones E66,
E50 y E57.
Son los años 83,85, 86 y 87; y 94 y 95 los que manifiestan variaciones más altas en
parámetros tales como DBO5, DQO, OD, Fosfatos. El año de 1995 es el que tiene
más valores elevados.
CONCLUSIONES
La DBO5, DQO, OD y pH muestran comportamientos a la alza de la década del 80
al 90 y los demás parámetros a la baja. De la década del 90 al 2000 la mayoría de
los parámetros muestran una reducción en el valor de su mediana.
La prueba de tendencias indicó que la DQO, el OD y los fosfatos se han mantenido
estables, sin cambios estadísticamente significativos.
Los SST y nitratos han tendido a la disminución en la mayoría de las estaciones.
La DBO5 y el pH tendieron al aumento y la dureza en mayor medida. El valor
pronosticado de DQO y SST para el 2010 fue de 16 mg/L y 27 mg/l
respectivamente.
De manera general, se puede considerar que el agua de los ríos del área de
estudio se encuentra en niveles aceptables y sin efectos graves por descargas
residuales tanto urbanas como industriales.
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