IDENTIFICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, QUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS DEL AGUA, QUE SE ALTERAN POR USO ACUÍCOLA
Yazmin LÓPEZ, Eduardo TRUJILLO, Ma. Guadalupe FONSECA y Verónica MARTÍNEZ
Centro Interamericano de Recursos del Agua, Facultad de Ingeniería. Universidad Autónoma del Estado de México. Carretera Toluca Atlacomulco Km. 14.5. Toluca,
Edo. de México, México. C.P. 50210. Tel. y Fax: +52 (722) 296-55-50. correo electrónico: etf@uaemex.mx.
Palabras clave: uso acuícola, alteración de la calidad del agua, acuicultura
RESUMEN
Debido al impacto económico y ambiental de la acuicultura, es necesaria la evaluación del agua utilizada para estos fines, y así conservar el valioso recurso. Las transformaciones que sufre la calidad del agua al ser utilizada en granjas de cultivo intensivo, deben estar bien identificadas, para obtener el mayor rendimiento, y evitar su reutilización cuando los cambios experimentados en ella así lo requieran. En este estudio, se analizó fisicoquímica y microbiológicamente el agua de tres granjas de trucha arco iris ubicadas en el Estado de México, en los meses de agosto, octubre y diciembre de 2005. Por uso acuícola, el pH, conductividad, y temperatura del agua, fueron los parámetros que presentaron menores variaciones. Los componentes con una mayor variabilidad fueron el nitrógeno amoniacal, nitritos, DQO, y sólidos disueltos. La formación de especies tóxicas como amonio, nitritos y dióxido de carbono en bajas concentraciones no causan efectos en la producción de la trucha arco iris, sin embargo, se debe evitar la formación de dichas especies. Asimismo, la presencia de coliformes que se incrementan por la presencia de materia orgánica proveniente principalmente del alimento no consumido y de los desechos de los peces, también afecta al cultivo.
INTRODUCCIÓN
El agua es probablemente el recurso natural más importante del mundo, ya que sin ella la vida no podría existir. A diferencia de otras materias primas, el agua no tiene sustituto en muchas de sus aplicaciones (Tebbutt, 1994), tal es el caso de la acuicultura, la cual ha existido por siglos y actualmente se practica en todos los países del mundo, por ello, es necesaria la evaluación del agua utilizada para estos fines, y así conservar el valioso recurso.
El concepto de calidad del agua es usado para describir sus características físicas, químicas, y microbiológicas, su determinación depende del uso que se le dará; para el caso de la piscicultura, el manejo adecuado de los factores que intervienen en el proceso productivo, ayudan por ejemplo, a reducir el estado de estrés en el que se pueden encontrar los organismos en cultivo, disminuyendo así, la aparición de enfermedades y la mortalidad de los peces (CIAD, 2003). Las transformaciones
que sufre la calidad del agua al ser utilizada en la piscifactoría, deben estar bien identificadas para obtener el máximo rendimiento, y evitar su reutilización cuando los cambios experimentados en ella así lo requieran. El éxito de una explotación de este tipo depende del buen uso que se de al agua, modificando en caso necesario, las técnicas de manejo (Blanco, 1995). Por tanto, es importante identificar las características físicas, químicas y microbiológicas del agua que se ven modificadas al ser usada en granjas trutícolas, con ayuda de diversas técnicas analíticas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Las muestras de agua analizadas se obtuvieron de 5 granjas seriadas dedicadas al cultivo de trucha arco iris ubicadas en el Estado de México, realizándose 3 muestreos (agosto, octubre y diciembre del 2005).
Tabla 1: Métodos o equipos para la medición y determinación de las características físicas, químicas y microbiológicas.
Parámetro Método o equipo
Temperatura del Agua (°C) Termómetro.
pH Potenciómetro de campo.
Oxígeno Disuelto (mg/L) Oxímetro de campo.
Gasto (L/s) Molinete.
Conductividad Eléctrica (μs) Electrodo de campo.
Alcalinidad (mg/L CaCO3) Disolución valorante: un álcali o un ácido.
Acidez (mg/L CaCO3) Disolución valorante: un álcali o un ácido.
Dureza Total (mg/L CaCO3) Método por la formación de complejos por la sal disódica del ácido
etilendiaminotetracético con los iones calcio y magnesio.
N- Nitratos (mg/L N-NO3-) Método de reducción con cadmio cuperizado.
N- Nitritos (mg/L N-NO2-) Reacción en medio ácido por diazotación con la sulfanilamida para formar
una sal de diazonio, la cual por copulación con el dihidicloruro de N-(1-Naftil) etilendiamina forma un colorante azóico de color púrpura rojizo que se mide espectrofotométricamente a 543 nm.
N-Amoniacal (mg/L N-NH3) Método Kjeldahl.
DQO HACH.
DBO Determinación de la cantidad de oxígeno necesario, por parte de una
población microbiana heterogénea, para oxidar la materia orgánica en un periodo de 5 días a 20°C (DBO5 ).
Coliformes Totales (NMP/100ml) Cultivo en un medio liquido en tubos múltiples y él cálculo de sus NMP.
Coliformes Fecales (NMP/100ml) Cultivo en un medio liquido en tubos múltiples y él cálculo de sus NMP.
Sólidos Disueltos Totales Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Sólidos Disueltos Fijos Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Sólidos Disueltos Volátiles Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Sólidos Suspendidos Totales Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Sólidos Suspendidos Fijos Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Sólidos Suspendidos Volátiles Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Se tomaron muestras en cada entrada y salida de las granjas. Se realizaron los análisis necesarios para evaluar la calidad del agua, y se midieron parámetros in
situ como; pH, conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, temperatura del agua, y
gasto.
Entre las determinaciones realizadas en el laboratorio se pueden mencionar; acidez, alcalinidad, dureza total, nitrógeno amoniacal (N-NH3), nitritos (N-NO2-),
nitratos (N-NO3-), demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de
oxígeno (DQO), sólidos totales, sólidos disueltos, sólidos suspendidos (determinándose tanto los totales, fijos y volátiles para cada uno de ellos), sólidos sedimentables totales, coliformes totales y fecales.
La toma, conservación, traslado de muestras, así como las mediciones y determinaciones se realizaron de acuerdo con lo especificado en las Normas Oficiales Mexicanas y los métodos estándares (tabla 1).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las características químicas que se alteran por el uso acuícola, se presentan en la figura 1.
El nitrógeno amoniacal (Fig. 1.a), presentó las concentraciones más elevadas en agosto (0.2 mg/L) y las más bajas en octubre. A pesar de que este parámetro fue uno de los que más se modificaron (incremento del 60%), aún se mantiene en el rango apropiado de cultivo de la trucha.
La concentración de nitritos presentes en el agua, es la que tiene una mayor variación entre los muestreos, mostrándose una baja concentración en agosto, a diferencia de los meses de octubre y diciembre en los que el proceso de nitrificación no es completo (Fig. 1.b) teniéndose una concentración más alta de nitritos, que se mantiene por debajo de la concentración crítica (0.8 mg/L). Los nitratos (Fig. 1.c) siendo el producto final de la descomposición de la materia nitrogenada en los sistemas aerobios, se considera tóxico en concentraciones mayores a 25 mg/L.
La demanda química de oxígeno (Fig. 1.d) se incrementó en octubre un 100% con respecto a agosto, y un 297 % en diciembre, siendo un aumento significativo debido al contenido de materia orgánica, derivado principalmente de la descomposición del alimento que no es consumido y que tiene un alto contenido proteico. Esta situación resulta estresante para las truchas.
Los sólidos totales, fijos y volátiles, son más elevados en diciembre. En el caso de los sólidos totales volátiles, se observa claramente que las concentraciones en las salidas son menores que en las entradas, indicando que, los sólidos se retienen en los estanques (Fig. 1.e -1.g).
(a) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g / L (b) 0 0.05 0 .1 0 .15 0.2 E - A E - S A S - O E - D E - S D m (c) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg / L (d) 0 50 100 150 200 250 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g / L (e) 0 50 100 1 50 200 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g (f) 0 20 40 60 8 0 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g / L (g) 0 10 0 2 0 0 3 00 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g / L (h) 0 5 0 10 0 1 50 2 0 0 E - A E - S A S - O E - D E - S D m (i) 0 20 40 60 80 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg / L (j) 0 5 10 15 2 0 2 5 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g / L (k) 0 5 10 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g (l) 0 2 4 6 8 10 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg / L (m) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg/ L (n) 0 10 20 30 E - A E - S A S - O E - D E - S D m g (o) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg / L
Figura 1: Parámetros fisicoquímicos que se alteran por su uso acuícola. a)N-Amoniacal. b)Nitritos. c)Nitratos. d)DBO. e)Sólidos totales (ST). f)ST fijos. g)ST volátiles. h)Sólidos disueltos(SD) totales. i)SD fijos. j)SD volátiles. k)Sólidos suspendidos (SS) totales. l)SS fijos. m)SS volátiles. n)Sólidos sedimentables. o)Dureza.
Para el caso de los sólidos disueltos (Fig. 1.h - 1.j), se encontró en el mes de diciembre, una alta concentración, cercana al 315% con respecto al mes de agosto. Estas altas concentraciones permiten clasificar a los estanques de estas granjas como lodosos, lo cual provoca una disminución en la producción, dado que los sólidos disueltos causan un daño mecánico a las branquias de los peces. Al igual que los sólidos volátiles, se presenta una concentración menor en las salidas que en las entradas.
Los sólidos suspendidos (totales y fijos) en agosto y octubre presentaron una concentración mayor en las salidas que en las entradas (Fig. 1.k - 1.m), aunque las concentraciones son bajas (menores a 25 mg/L), proporcionan turbidez al agua. En agosto y diciembre el contenido de sólidos sedimentables fue muy pequeño, y en octubre, no se presentaron (Fig. 2.n).
Se encontró que la dureza total es muy baja en los tres muestreos (Fig. 1.o), no se detectó variación significativa entre entradas y salidas. A pesar de que es posible la crianza de la trucha en estas condiciones, la producción disminuye considerablemente.
Los coliformes totales solo se determinaron en los dos últimos muestreos, presentándose en las entradas una mayor concentración que en las salidas. La materia microbiana es retenida en los estanques, lo que representa una desventaja importante para el cultivo de la trucha (Figura 2.a). Por otro lado, los coliformes fecales (Figura.2.b), en octubre, son mayores en las entradas que en las salidas, esto muestra que la materia microbiana se incorpora al seguir su curso entre granja y granja. En el mes de diciembre en el que se tienen una mayor cantidad de materia microbiana en la salida, probablemente es causa del alto contenido de sólidos presentes en el agua, lo que brinda las condiciones óptimas para el crecimiento microbiano.
0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 E - A E - S A S - O E - D E - S D N M P / 1 0 0 m L (a) 0 5 1 0 1 5 E - A E - S A S - O E - D E - S D N M P / 1 0 0 m L (b)
Figura 2. Parámetros microbiológicos. a)Coliformes totales. b)Coliformes fecales. En este estudio, los parámetros que presentaron menor variación fueron: gasto, alcalinidad, acidez, oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno, conductividad eléctrica, pH y temperatura del agua.
La variación del gasto (Fig. 3.a) entre entradas y salidas no fue significativa en diciembre. En agosto, se tuvo un mayor gasto, debido a la época de lluvias. La alcalinidad (Fig. 3.b) presenta poca variación entre entradas y salidas. En los
meses de agosto y octubre se tuvieron concentraciones por debajo del limite apropiado para el cultivo de trucha arco iris, por lo que, se recomienda agregar un alcali al agua.
Durante agosto se presentaron los valores más bajos de acidez, sin embargo, se duplicaron en octubre, y se incrementaron 120% en diciembre, lo que sugiere la existencia de una elevada descomposición de materia orgánica carbónica (Fig. 3.c).
El contenido de oxígeno disuelto es menor en las salidas que en las entradas. La concentración es similar en los tres muestreos (Fig. 3.d), lo que significa que existe consumo de oxígeno al paso del agua por las granjas. Las concentraciones son adecuadas para la producción trutícola.
igura 3. Parámetros físicoquímicos que no se alteran por uso acuícola. a)Gasto.
0 100 200 300 400 500 E - A E - S A S - O E - D E - S D L (a) 0 10 20 30 40 50 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg / L (b) 0 5 10 15 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg / L (c) 0 2 4 6 8 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg / L (d) 0 10 20 30 E - A E - S A S - O E - D E - S D mg /L (e) 0 20 40 60 80 E - A E - S A S - O E - D E - S D mcS (f) 0 2 4 6 8 E - A E - S A S - O E - D E - S D (g) 0 5 10 15 E - A E - S A S - O E - D E - S D ° C (h) F
b)Alcalinidad. c)Acidez. d)Oxígeno disuelto. e)DQO. f)Conductividad. g)pH. Temperatura del agua.
La demanda bioquímica de oxigeno, fue el parámetro que no presentó variación en las entradas con respecto a las salidas en los tres muestreos (Fig. 3.e)
De acuerdo con los valores de conductividad eléctrica encontrados, se puede considerar a este tipo de agua dulce como muy blanda. En el mes de agosto decrecieron significativamente los valores de conductividad eléctrica en las salidas (Fig. 3.f), a diferencia de las muestras tomadas en octubre y diciembre en las que no se encontró variación entre las entradas y salidas.
El pH no presentó variaciones significativas (Fig. 3.g), encontrándose en un rango favorable para el cultivo de la trucha arco iris. Este parámetro físico es de suma importancia tanto para la química y biología del agua, como para el cultivo de los peces.
La temperatura se mantuvo en los meses de agosto y octubre; para el mes de diciembre los valores fueron más bajos, debido a las condiciones climáticas (Fig. 3.h).
En este estudio, los valores de pH, conductividad, y temperatura del agua, son parámetros que presentan menores variaciones. Por otro lado, la formación de especies tóxicas como amonio, nitritos y dióxido de carbono en bajas concentraciones no causan efectos en la producción de la trucha arco iris, sin embargo, se debe evitar la formación de dichas especies, que como en este estudio, se ven favorecidas por alcalinidades y durezas bajas.
Los sólidos totales disueltos y suspendidos, en mayores concentraciones (diciembre) afectan al cultivo de la trucha arco iris. Asimismo, la presencia de coliformes (totales y fecales) que se incrementan por la presencia de materia orgánica proveniente principalmente del alimento no consumido y de los desechos de los peces, también afecta al cultivo. En este estudio, el arrastre de materia fecal resultó significativo.
Al contar con un curso rápido se obtiene una buena oxigenación del agua, aún con la presencia de materia orgánica, químicamente oxidable.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece al Instituto de Capacitación Agrícola del Estado de México (ICAMEX) por el apoyo otorgado para la realización de este trabajo a través del proyecto con folio 15-2005-07-98.
REFERENCIAS
Tebbutt T.H.Y. (1994). Fundamentos de control de la calidad del agua. Ed.
CIAD - Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (2003). Manual de buenas prácticas de producción acuícola de trucha, para la inocuidad
alimentaria. México.
