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INTRODUCCIÓN
El agua es un recurso natural esencial para la vida y el desarrollo económico y social, su consumo directo y uso en diversas necesidades básicas es indispensable para desarrollar actividades productivas. En la actualidad, debido a su distribución irregular, el agua es un factor que determina la condición social y económica de las poblaciones; siendo las comunidades rurales e indígenas las menos favorecidas con agua de calidad, ya que recurren al uso de piletas o pozos para la captación y almacenamiento del vital líquido (Tuesca-Molina et al. 2015). Al respecto, se sabe que la calidad del agua almacenada en pozos puede estar influenciada por las temporadas climatológicas que se presentan durante el año, las cuales inducen un cambio en el oxígeno disuelto, el pH y la solubilidad de las sustancias, cambios que pueden ser más drásticos debido al cambio climático (Whitehead et al. 2015). En zonas agrícolas la calidad del agua también puede ser afectada por la filtración de metales o compuestos tóxicos provenientes de agroquímicos como fertilizantes, herbicidas y plaguicidas (Dong et al. 2020), lo que representa un riesgo para la salud, cuando no se cuenta con fuentes de agua potable (Guzmán-Plazola et al. 2016).
En México existen 62 grupos indígenas que representan el 9.54% de la población total del país (Navarrete-Linares 2008). Estos grupos habitan en zonas rurales que generalmente carecen de agua potable, y donde es común el uso de pozos para almacenar y abastecer sus necesidades básicas y de consumo de agua (Sandre-Osorio y Murillo 2008). Pero se tienen reportes que indican que este tipo de agua es propicio para la proliferación de microorganismos, como bacterias, hongos, parásitos y virus, que afectan su calidad, y por lo tanto la salud de quienes la consumen (Chover-Lara et al. 1995, Juárez et al. 2015).
En la Huasteca Potosina predominan las comunidades indígenas como El Tamarindo, una comunidad tének ubicada en una zona con alta actividad agrícola donde el cultivo de caña de azúcar es una de sus actividades principales. Esta actividad agrícola aumenta el riesgo de que sus habitantes y recursos naturales estén en contacto con diferentes compuestos agroquímicos como el ácido 2,4-diclorofenoxiacético, la atrazina, el glifosato, el ácido metilarsónico, el paraquat, entre otros (Guzmán-Plazola et al. 2016). Además, la mayoría de los habitantes de El Tamarindo consumen y abastecen todas sus necesidades del agua filtrada y almacenada en dos pozos poco profundos (Zavala-Cuevas y Carrillo-Inungaray 2011). Por lo anterior, objetivo de este trabajo fue analizar en diferentes temporadas climatológicas del año, las características fisicoquímicas y microbiológicas, así como identificar y cuantificar la presencia de metales en el agua almacenada en los pozos de la comunidad de El Tamarindo en la Huasteca Potosina.
MATERIALES Y MÉTODOS
Descripción del área de estudio
La comunidad rural El Tamarindo, pertenece al municipio de Ciudad Valles, San Luis Potosí, México y se ubica a los 21° 51’ 24” LN y 99° 04’ 45” LO, con altitud de 115 msnm (Figura 1). La comunidad forma parte de la zona indígena tének de la Huasteca Potosina. El clima predominante es cálido subhúmedo con lluvias en verano, temperatura media anual de 31 °C y precipitación pluvial anual entre 1 200 y 1 500 mm (CONAGUA 2019). Se distinguen seis tipos de suelos, de los cuales el leptosol es el que cubre la mayor superficie con un 58.7%, seguido del vertisol (23.4%), chernozem (11.5%), regosol (2.6%), phaeozem (1.8%) y luvisol (0.4%) (INEGI 2009).
Ubicación de los sitios de muestreo y recolección de muestras
Se realizaron muestreos en diferentes temporadas climatológicas, durante el 2017 y principios del 2018: 1) durante la temporada de estiaje (mayo 2017), caracterizada por abundante calor sin presencia total o parcial de precipitaciones pluviales; 2) durante la temporada de lluvias (septiembre 2017), caracterizada por abundante calor con presencia total o parcial de precipitaciones pluviales de moderadas a intensas; y 3) después de la temporada de lluvias (post-lluvias; enero 2018), caracterizado por calor moderado y precipitaciones esporádicas no intensas (CONAGUA 2019). Se colectaron muestras de agua por triplicado de los dos pozos en la comunidad, los cuales se encuentran en contacto directo con el suelo. El Pozo 1 se localiza en las coordenadas 21° 51’ 29.6” LN y -99° 4’ 49.0” LE, a una altitud de 101 msnm, con profundidad de 5.50 m y diámetro de 2 m. El Pozo 2 se ubica en las coordenadas 21° 51’ 24.8” LN y -99° 4’ 51.6” LE, a una altitud de 122 msnm, profundidad de 5.0 m y diámetro de 1.7 m. Ambos pozos poseen una recubierta de piedra con cemento, la profundidad se determinó tomando en cuenta el fondo de los pozos. Las muestras de agua se recolectaron del centro y a la mitad de la profundidad del agua contenida al momento del muestreo. Para los análisis fisicoquímicos y microbiológicos, las muestras de agua se recolectaron en recipientes de vidrio estériles de 500 mL. Para la eterminación de parásitos (huevos de helmintos) se recolectaron en recipientes de 5 L con tapa hermética, los cuales fueron previamente desinfectados con hipoclorito de sodio (NaClO) al 6%. Mientras que las muestras utilizadas para el análisis de metales se recolectaron en recipientes de plástico estériles de 1 L, los cuales se sellaron, rotularon y cubrieron para evitar su exposición a la luz. Todas las muestras se transportaron a temperatura de 4 ± 2 °C, e inmediatamente después realizar los análisis en el laboratorio.
Análisis fisicoquímicos
La temperatura del agua se midió con un termómetro digital modelo Fluke 51 II (Washington, EUA). Los parámetros de pH y solidos totales disueltos (STD) se determinaron en el equipo multiparamétrico HACH, modelo sensION156 (Colorado, US) en el sitio al momento del muestreo. La dureza total (como CaCO3) se determinó mediante titulación complejométrica y con base en lo establecido por la norma oficial mexicana NMX-AA-072-SCFI-2001 (SE 2001).
Determinación de metales
Se realizó la determinación de metales totales en el agua de los pozos, durante la temporada de lluvias, debido a los altos índices de precipitación pluvial, y por lo tanto, posiblemente mayor arrastre de metales del suelo. Para la cuantificación de metales totales, las muestras sin filtrar se digirieron con ácido nítrico (HNO3) concentrado a 60 °C durante una hora. Las muestras en solución se aforaron a 50 ml con agua desmineralizada y se analizaron mediante un espectrofotómetro de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) Varian 725-ES (Victoria, AU), cuyos límites de detección (LD) y cuantificación (LC) están determinados por el método EPA 200.7 (EPA 1994), aplicado a las muestras en el Laboratorio Nacional de Biotecnología Agrícola, Médica y Ambiental del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica.
Análisis microbiológicos
La determinación de coliformes totales y coliformes fecales se realizó con base en la metodología establecida en la NOM-112-SSA1-1994 (SSA 1994). Se utilizó la técnica del Número Más Probable (NMP), donde, para la prueba presuntiva se realizaron diluciones decimales (10-1, 10-2, y 10-3), se colocaron tres series de tubos de caldo lactosado con campana de Durham y se incubaron a 35 ± 2 °C durante 48 h. Después del tiempo de incubación, se consideraron como positivas aquellas en donde se observó producción de gas. Como prueba confirmatoria de la presencia de coliformes, a partir de las muestras que resultaron positivas, se transfirieron dos azadas de 0.001 ml del cultivo a un tubo con caldo lactosa bilis verde brillante, y se incubó a 35 ± 2 °C durante 48 ± 2 h. Finalmente, se determinó el número de coliformes totales de acuerdo con la tabla del NMP. Para la determinación de coliformes fecales, se repitió el procedimiento anterior, pero se modificó la temperatura de incubación a 44 °C.
Determinación de parásitos (huevos de helmintos)
La determinación de huevos de helmintos se realizó de acuerdo con la norma oficial mexicana NMX-AA-113-SCFI-2012 (SE 2012) con algunas modificaciones. La muestra se dejó reposar por tres días para posteriormente decantar cuidando la integridad del sedimento. El sedimento contenido en cada recipiente se centrifugó en tubos Falcon de 50 ml a 6 000 rpm por 5 min, se decantó el sobrenadante y el paquete sólido se resuspendió con disolución de sulfato de zinc para posteriormente ser observado al microscopio de campo claro AXIO-LAB-A1 ZEISS (Oberkochen, DE) en objetivo 40X.
Análisis estadístico
Los datos obtenidos para dureza total y STD se analizaron mediante una prueba de varianza ANOVA de una vía tipo modelo lineal general (MLG), verificando previamente los supuestos de normalidad (prueba de Kolmogorov-Smirnov) y homogeneidad de varianzas (prueba de Levene). Adicionalmente, se utilizó la prueba HSD de Tukey (p ≤ 0.05) para comparar las medias entre los diferentes tratamientos. Los análisis estadísticos fueron realizados usando el programa Statistic para Windows, versión 8.0.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las características físicas, químicas y biológicas del agua, están influenciadas por factores climatológicos y ambientales (Gray 2017), sobre todo en aguas no potables almacenadas en contacto directo con el suelo. En este trabajo, la temperatura del agua de los pozos fue de los 24.5 a 25.5 °C, en tanto que el pH en ambos pozos no tuvo variación durante las diferentes temporadas climatológicas, presentando valores de 7.0. En este sentido, ningún sitio superó el pH 8.5 indicado por la NOM-127-SSA1-2000 como valor límite de pH para uso y consumo humano (SSA 2000) (Tabla 1). La dureza del agua de los pozos no superó los límites establecidos por la normatividad mexicana, pero se observó que este parámetro presentó variaciones durante las diferentes temporadas climatológicas (Tabla 1). Los valores de dureza mínimos (35.1 ± 0.26 mg L-1) se registraron en el agua del Pozo 2 durante la temporada de estiaje y los máximos (363.4 ± 2.49 mg L-1) en el agua del Pozo 1 durante la temporada de post-lluvias. Estos valores fueron estadísticamente significativos (p ≤ 0.05) al compararlos con los demás valores registrados para ambos pozos durante el tiempo de evaluación. La diferencia entre los valores mínimos y máximos registrados en ambos pozos sugiere que las temporadas climatológicas influyen sobre este parámetro. Aunque los efectos de la dureza del agua no están relacionados con la salud poblacional, las aguas duras tienen un sabor poco agradable y forman depósitos de carbonatos y sulfatos en utensilios de cocina, impidiendo una buena cocción de los alimentos, por lo que se requiere un mayor gasto energético (Millán et al. 2003).
Tabla 1 Parámetros fisicoquímicos evaluados en los pozos de El Tamarindo, San Luis Potosí, México (n = 3).
| Parámetro evaluado |
Estiaje | Lluvias | Post-lluvias | Valor de referencia** |
|||
| Pozo 1 | Pozo 2 | Pozo 1 | Pozo 2 | Pozo 1 | Pozo 2 | ||
| pH | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 6.5-8.5 |
| Dureza (mg L-1) | 89.1 ± 0.12d | 35.1 ± 0.26e | 314.6 ± 4.80b | 170.1± 8.96c | 302.8± 3.89b | 363.4± 2.49a | 500 |
| STD (mg L-1) | 367.6 ± 3.71e | 434.3 ± 0.66d | 766.7 ± 0.49b | 669.6± 1.17c | 796.9± 4.79a | 760.9± 3.62b | 1000 |
Para dureza y STD se presentan los valores promedio + EE,
* Límite permisible de acuerdo con la NOM-001-SEMARNAT-1996 (SEMAR-NAT 1996),
** Límite permisible de acuerdo con la NOM-127-SSA1-2000, modificación del año 2000. Diferentes letras en cada fila denotan diferencias significativas. Prueba HSD de Tukey (p ≤ 0.05).
Durante las temporadas climatológicas de lluvias y post-lluvias, se registraron los valores más altos de STD en ambos pozos (Tabla 1). De acuerdo con la NOM-127-SSA1-2000 (SSA 2000), los valores encontrados no sobrepasan el límite permisible establecido, aunque se encuentran cercanos al límite de referencia. Al respecto, se sabe que altas concentraciones de STD en el agua, producen efectos laxantes que pueden perjudicar a infantes y adultos mayores, además de ocasionar un mal sabor en el agua (Pérez-López 2016).
La determinación de metales totales en el agua de los pozos indicó la presencia de 28 metales. La mayoría se encontraron en cantidades traza, es decir, en concentraciones promedio inferior a las 100 ppm y no superan los límites de referencia. Pero siete metales (As, B, Ca, K, Na, Si y Sr) tuvieron mayor concentración en el Pozo 1 (Tabla 2), como el boro y el calcio que se encontraron en concentraciones superiores a los límites de referencia con respecto a los estándares de la Organización Mundial de la Salud (OMS 2004), lo cual podría implicar complicaciones para la salud de los habitantes que utilizan el agua de este pozo, debido a una exposición y probable consumo crónico (Carbajal-Azcona 2013, Malin-Igra et al. 2016). El boro es un elemento que se encuentra presente en las aguas subterráneas debido a dos principales fuentes de origen: 1) la presencia de rocas que contienen este elemento (borosilicatos del tipo turmalina y axinita) y 2) la mezcla con aguas residuales, ya que el boro proviene de productos domésticos, agrícolas o industriales (Dyer y Caprara 2009). Para el caso de la comunidad de El Tamarindo, el boro podría provenir de la intensa actividad agrícola que se lleva a cabo en los alrededores de la comunidad relacionados con el cultivo de caña de azúcar.
Tabla 2 Determinación de metales en los pozos de El Tamarindo, San Luis Potosí, México.
| Analito (Símbolo) | Pozo 1 | Pozo 2 | Valor de referencia |
| mg L-1 | |||
| Plata (Ag) | <L.C. | <L.C. | 0.1*** |
| Aluminio (Al) | <0.05 | <0.05 | 0.20** |
| Arsénico (As) | <0.025 | <0.025 | 0.05** |
| Boro (B) | 2.65±0.02 | 0.28 ±0.04 | 2.4*** |
| Bario (Ba) | <0.05 | <0.05 | 0.70** |
| Berilio (Be) | <0.05 | <0.05 | - |
| Calcio (Ca) | 1164.295 ± 3.22 | 117.895 ± 1.50 | 500.00** |
| Cadmio (Cd) | <0.05 | <0.05 | 0.005** |
| Cobalto (Co) | <0.05 | <0.05 | - |
| Cromo (Cr) | <0.05 | <0.05 | 0.05** |
| Cobre (Cu) | <0.05 | <0.05 | 2.00** |
| Hierro (Fe) | <0.05 | <0.05 | 0.30** |
| Potasio (K) | 12.01 ± 0.05 | 1.14 ± 0.14 | - |
| Litio (Li) | 0.29 | 0.3 | - |
| Manganeso (Mn) | <0.05 | <0.05 | 0.15** |
| Molibdeno (Mo) | <0.05 | <0.05 | - |
| Sodio (Na) | 112.045 ± 0.51 | 11.335 ± 0.05 | 200** |
| Níquel (Ni) | <0.05 | <0.05 | 0.07*** |
| Fósforo (P) | <0.25 | <0.25 | - |
| Plomo (Pb) | <0.05 | <0.05 | 0.01** |
| Antimonio (Sb) | <0.05 | <0.05 | 0.02*** |
| Selenio (Se) | <0.05 | <0.05 | 0.04*** |
| Silicio (Si) | 66.79 ± 0.05 | 6.41 ± 0.41 | - |
| Estaño (Sn) | <0.05 | <0.05 | - |
| Estroncio (Sr) | 7.05 ± 0.01 | 0.72 ± 0.04 | - |
| Talio (Tl) | <0.05 | <0.05 | - |
| Vanadio (V) | <0.05 | <0.05 | - |
| Zinc (Zn) | <0.05 | <0.05 | 5.00** |
* Los LD y LC de cada elemento analizado se pueden consultar en el método EPA 200.7 (EPA 1994),
** Valor de referencia de acuerdo con la NOM-127-SSA1-2000, modificación del año 2000,
*** Estándares de la Organización Mundial de la Salud (OMS 2004), < L.C.: Menor al Límite Cuantificable. Los valores de referencia que no se indicaron fue debido a que no se encuentran descritos en la literatura.
Aunque no se determinó la forma química del boro en el agua de los pozos, algunas pruebas in vitro han demostrado que el ácido bórico, ácido fenilborónico y fructoborato de calcio inducen propiedades proliferativas en las líneas celulares del cáncer de mama y de próstata (Morales-Cabrera et al. 2018), por lo cual este estudio establece un antecedente relacionado con condiciones ambientales que podría servir para desarrollar investigaciones que analicen las condiciones de salud de los habitantes de El Tamarindo con respecto a diversos tipos de cáncer, como método para descartar o prevenir el desarrollo de dichas enfermedades. Mientras que el calcio es elemento muy común en el agua, el cual se encuentra ligado a la dureza. Dicha correlación se puede observar, dado que los valores más altos de calcio y las mayores durezas de agua, se registraron en el Pozo 1. Al respecto, Carbajal-Azcona (2013), menciona que un exceso de calcio en el agua es un factor de riesgo para padecer litiasis renal, así como la interferencia en la absorción de hierro, zinc y otros minerales. Entre los metales con mayor toxicidad se encuentran el cadmio, mercurio, estaño, plomo, talio, arsénico, zinc, cobre y níquel; de los cuales sólo se identificaron cantidades traza. Pero estos elementos no pueden ser asimilados por el ser humano, por lo que tienden a bioacumularse generando efectos tóxicos por su interacción sobre grupos funcionales vitales, causando desplazamiento de elementos esenciales, modificaciones estructurales de lugares activos y la ruptura de biomembranas (Guengerich 2018).
En los análisis microbiológicos, se observó que todas las muestras sobrepasaron el límite máximo indicado por la NOM-127-SSA1-2000 (SSA 2000) para coliformes fecales. El Pozo 1 fue el que presentó la mayor cantidad de coliformes fecales durante la temporada de lluvias (0.9 NMP 100 ml-1). Mientras que el Pozo 2 durante la temporada de postlluvias registró la menor cantidad de coliformes fecales (0.2 NMP/100 ml) (Tabla 3). Los mayores valores de coliformes totales y superiores al límite permisible establecido por la NOM-127-SSA1-2000 se registraron en el Pozo 2 durante las temporadas de estiaje y de lluvias. Aunque en el Pozo 1, los valores obtenidos no superan el límite permisible, se aprecia que, durante la temporada de lluvias, el agua presentó mayor concentración de coliformes totales. Aún con la presencia de coliformes, no se observó la presencia de parásitos en el agua durante las temporadas climatológicas analizadas (Tabla 3). La presencia de coliformes fecales en el agua de ambos pozos, evidencia la mala calidad del agua para consumo humano. La presencia de coliformes fecales indica la contaminación del agua por heces fecales humanas y de animales domésticos o silvestres (Poma et al. 2012). Además de que factores como la lluvia, humedad del suelo y el periodo de labranza, también influyen en el transporte de este tipo de bacterias y de algunos metales del suelo al agua (Alba et al. 2013).
Tabla 3 Parámetros microbiológicos evaluados en los pozos de El Tamarindo, S.L.P., México.
| Parámetro evaluado | Estiaje | Lluvias | Post-lluvias | Valor de referencia* | |||
| Pozo 1 | Pozo 2 | Pozo 1 | Pozo 2 | Pozo 1 | Pozo 2 | ||
| Coliformes Fecales (NMP/100ml) | 0.4 | 0.5 | 0.9 | 0.3 | 0.3 | 0.2 | 0.0 |
| Coliformes Totales (NMP/100ml) | 0.6 | 6.1 | 0.9 | 2.0 | 0.3 | 0.4 | 2.0 |
| Huevos de Helmintos | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
* Límite permisible de acuerdo con la NOM-127-SSA1-2000, modificación del año 2000.
En conclusión, el agua de los pozos de la comunidad de El Tamarindo no cumplen con la calidad establecida para consumo humano, ya que los valores de coliformes fecales superaron los límites permisibles. Las variaciones observadas en la dureza y en los STD sugieren que la calidad del agua de los pozos puede estar influenciada por las temporadas climatológicas. En cuanto a los metales, las cantidades traza de cadmio, mercurio, estaño, plomo, talio, arsénico, zinc, cobre y níquel encontradas pueden generar efectos adversos a la salud debido a su consumo y exposición crónica. Por lo anterior, es necesaria la aplicación de procesos de purificación y potabilización para evitar o disminuir los riesgos de enfermedades de hidrotransmisión.
