Redalyc.Calidad del agua para consumo humano y riego en muestras del cinturón hortícola de

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RIA. Revista de Investigaciones Agropecuarias
ISSN: 0325-8718
[email protected]
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria
Argentina
Baccaro, K.; Degorgue, M.; Lucca, M.; Picone, L.; Zamuner, E.; Andreoli, Y.
Calidad del agua para consumo humano y riego en muestras del cinturón hortícola de Mar del Plata
RIA. Revista de Investigaciones Agropecuarias, vol. 35, núm. 3, diciembre, 2006, pp. 95-110
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria
Buenos Aires, Argentina
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RIA, 35 (3): 95-110. Diciembre 2006. INTA, Argentina.
RIA, 35 (3): 95-110 ISSN 0325 - 8718
Diciembre 2006 ISSN 1669 - 2314
INTA, Argentina
CALIDAD DEL AGUA PARA
CONSUMO HUMANO Y RIEGO
EN MUESTRAS DEL CINTURÓN HORTÍCOLA
DE MAR DEL PLATA
BACCARO, K.; DEGORGUE, M.; LUCCA, M.; PICONE, L.1; ZAMUNER, E.;
ANDREOLI, Y.1
RESUMEN
En el Cinturón Hortícola de Mar del Plata, la aplicación de abono y riego se utilizan
extensivamente para mantener una alta productividad en los cultivos hortícolas, y
puede conducir a problemas de contaminación. El objetivo de este estudio fue evaluar
la calidad de agua para consumo humano y riego en muestras de agua extraídas de
pozos localizados en esa zona. De las muestras analizadas, el 40% no presentó bacte-
rias coliformes, 10% registró 3 NMP de coliformes por 100 mL de agua y 50% superó el
valor de 3 NMP de coliformes por 100 mL, representando un riesgo sanitario para el
consumo humano. La mitad de las muestras presentó problemas de contaminación
con NO-, excediendo el límite de 10 mg N-NO- L-1. La conductividad eléctrica varió
3 3
desde 1,11 hasta 1,39 dS m-1, y pudo afectar el crecimiento de los cultivos. No se detectó
CO2-, HCO- promedió 7,9 meq L-1 y la concentración de Cl– fue baja excepto en una
3 3
muestra que ascendió a 3,4 meq L-1. La concentración promedio de Ca2+, Mg2+, Na+ and
K+ fue de 1,9; 2,6; 9,5 y 0,29 meq L-1, respectivamente. Según los criterios del Departa-
mento de Salinidad de EE.UU. (Riverside), estas aguas son altamente salinas (clase C3)
y con niveles bajos de sodicidad (clase S1).
Palabras clave: análisis de agua, contaminación, nitratos, sales solubles,
coliformes.
1 Unidad Integrada INTA - Facultad de Ciencias Agrarias (UNMP), CC 276, (7620) Balcarce,
Buenos Aires, Argentina. Correo electrónico: [email protected],
[email protected]
BACCARO, K.; DEGORGUE, M.; LUCCA, M. y otros 95
RIA, 35 (3): 95-110. Diciembre 2006. INTA, Argentina.
ABSTRACT
QUALITY OF WATER FOR HUMAN CONSUMPTION AND IRRIGATION
FROM SAMPLES OF THE HORTICULTURAL BELT OF MAR DEL PLATA
In the area of Horticultural Belt of Mar del Plata, manure application and irrigation
are extensively used for maintaining the high productivity of horticultural plants,
leading to contamination problems in the water supply sources. The objective of
this study was to evaluate the water quality for drinking or irrigation in water
samples taken from wells located in this area. Of the analyzed samples, 40% did
not present coliform bacteria, 10% had 3 MPN coliform bacteria per 100 mL water,
and 50% overcome 3 MPN coliform bacteria per 100 mL water showing sanitary risk
for human consumption. The 50% of samples had contamination problems with
NO -, exceeding the limit of 10 mg N-NO- L-1 considered as adequate to human
3 3
consumption. Electrical conductivity varied from 1,11 to 1,39 dS m-1, and can be
affecting the crop growth. Ion CO 2- was not detected, HCO- averaged 7,9 meq L-1,
3 3
and Cl– concentration was low except one sample that reached 3,4 meq L-1. Mean
concentration of Ca2+, Mg2+, Na+ and K+ was 1,9; 2,6; 9,5 and 0,29 meq L-1, respectively.
Based on USA Salinity Lab criteria (Riverside), these waters are highly saline (class
C3), and with low levels of Na+ (class S1).
Key words: water analysis, contamination, nitrates, soluble salts, coliforms.
INTRODUCCIÓN
La zona de producción agropecuaria localizada al sur de la provincia
de Buenos Aires es una de las regiones del país con gran desarrollo econó-
mico. En esta área, la producción hortícola es una de las principales acti-
vidades que tiene como centro a la ciudad de Mar del Plata. El Cinturón
Hortícola de Mar del Plata comprende los partidos de General Pueyrredón,
General Alvarado, Necochea, Balcarce y Tandil con una superficie total de
10.419 ha al aire libre y 190 ha destinadas al cultivo bajo cubierta (Censo
de la Cooperativa de Horticultores, campaña 1998/99). Las unidades pro-
ductivas son heterogéneas en tamaño, variando desde 1 hasta 100 ha,
con predominio de explotaciones entre 8 y 14 ha; siendo sistemas de
producción eficientes que tratan de alcanzar los máximos rendimientos y
la óptima calidad de los productos ya que los costos por unidad de su-
perficie son elevados. Para lograr esta alta productividad, entre otras
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prácticas de manejo, han implementado la aplicación de fertilizantes, ya
sea orgánico u inorgánico en forma continua durante varios años. La ma-
yoría de los productores hortícolas utilizan como fertilizante orgánico la
cama de pollo proveniente de una importante actividad avícola en la
zona, aunque también existe en el mercado estiércol de cabra (Man-
so,1997). Comúnmente aplican a los cultivos entre 20 y 30 t ha-1 de estiér-
col de ave, además de estiércol de cabra o fertilizantes inorgánicos (Man-
so, 1997). El abono suministra materia orgánica y nutrientes al suelo, me-
jorando de esta manera las propiedades químicas y físicas de éste
(Sommerfeldt y Chang, 1985). No obstante, esta práctica puede también
causar la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas, espe-
cialmente cuando la dosis de fertilizante excede los requerimientos
nutricionales de los cultivos. La contaminación con fósforo y en menor
medida con nitrógeno de las aguas superficiales produce la eutroficación
de lagos y ríos, proceso que conduce al deterioro de los ecosistemas
acuáticos debido al crecimiento excesivo de algas, pérdida de oxígeno,
mortandad de algunas especies acuáticas y una menor biodiversidad
(Carpenter, Caraco, Correll, Howarth, Sharpley y Smith, 1998). Por su par-
te, el nitrógeno en el agua para consumo humano afecta la salud y puede
producir una enfermedad en los infantes llamada metahemoglobinemia,
y más recientemente se ha observado que puede generar cáncer (Ward,
Mark, Cantor, Weisenburger, Correa-Villaseñor y Zahm, 1996). Además de
incorporar nutrientes, se demostró que con la aplicación de abonos se
agregan al suelo bacterias y virus patógenos (Elliot y Ellis, 1977), y es un
grave riesgo sanitario para la comunidad. Los microorganismos pueden
moverse rápidamente desde la superficie del suelo hasta alcanzar mayo-
res profundidades en el perfil, a los 90 cm de profundidad, luego de la
aplicación de abono se han registrado hasta 6 x 104 coliformes fecales
100-1 mL (Stoddard, Coyne y Grove, 1998). Un parámetro empleado para
evaluar la calidad del agua para consumo humano es el número de bacte-
rias coliformes, las cuales son indicadoras de la posible contaminación
con material fecal, ya que comúnmente habitan el tracto digestivo de
animales y humanos, aunque también se encuentran en otros ambientes.
La presencia de coliformes también constituye una alerta de la contami-
nación posible con microorganismos más patógenos como Salmonella,
Vibrio cholerae y especies de Shigella que son transmitidos por el agua.
La contaminación de las fuentes de provisión de agua es crítica en este
área rural, donde el agua para consumo humano se extrae de pozos que,
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en algunos casos, no reúnen los requisitos en cuanto a profundidad y dis-
tancia de las cámaras sépticas o corrales de encierro de animales y, ade-
más, no reciben ningún tratamiento de purificación previo al consumo.
Otra práctica sumamente importante, llevada a cabo para asegurar
los máximos rendimientos, es el riego. Dentro de la zona mixta papera
49.000 ha son regadas, entre ellas 42.000 ha de papa, 3.000 ha de horta-
lizas, y 4.000 ha de maíz y pastura para tambo (Suero, 1995). El sistema
de riego es principalmente por aspersión, utilizando agua subterránea
proveniente del sedimento denominado Pampeano, en perforaciones de
80-100 m que abastecen cada una de ellas de 50 a 60 ha (Suero, 1995). En
la Región Pampeana, es factible el riego suplementario, donde existen
aguas de distinto grado de sodicidad y salinidad. Un gran porcentaje de
ellas no son aptas para riego cuando utilizamos la clasificación de Riverside
que ha sido desarrollada para zonas áridas y semiáridas. Sin embargo, en
la Región Pampeana Húmeda existe un exceso de agua, entre 100 y 200
mm en el balance hídrico anual, que produce el lavado de sales que pu-
dieran acumularse en el suelo por el empleo de agua con alto contenido
salino (Costa, 1995). Por lo tanto, se puede flexibilizar la utilización de
aguas de concentración de sales dudosa con la condición de monitorear
la concentración de sales. A diferencia del agua de lluvia que puede arras-
trar partículas y gases de la atmósfera, el agua para riego contiene sales
disueltas. El exceso de sales solubles perjudica el crecimiento de los culti-
vos, ya que dificulta la absorción de agua debido a un efecto de poten-
cial osmótico. No sólo es importante la concentración de sales en el agua,
sino también la composición de ésta en cuanto al tipo de cationes y aniones
presentes. Aguas con alto contenido de sodio tienden a aumentar el nivel
de sodio (Na+) intercambiable en el suelo. Con estas condiciones, los sue-
los se dispersan, decreciendo la conductividad hidráulica o la permeabili-
dad, lo cual interfiere con el drenaje y el normal suministro de agua, y la
aireación requerida para el crecimiento del cultivo (Levy, 2000). Las aguas
sódicas presentan el peligro adicional de que el lavado del suelo con agua
de lluvia no es tan efectivo en desplazar el sodio como ocurre con las
sales. Las aguas para riego pueden presentar otros cationes como calcio
(Ca2+) y magnesio (Mg2+), generalmente cantidades menores de potasio
(K+), aniones como cloruro (Cl-), bicarbonato (HCO -), carbonato (CO 2-) y
3 3
sulfato (SO 2-). El exceso de Cl- puede ser tóxico para algunas plantas
4
(Bernstein, 1964), mientras que el HCO - tiende a precipitar con los iones
3
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Ca2+ y Mg2+, bajo la forma de CO 2- (Letey, Dinar y Knapp, 1985). Esto
3
resultó en un aumento de la concentración relativa de Na+ intercambiable
y en la dispersión del suelo. Estudiar la calidad del agua puede proporcio-
nar información acerca del ambiente a través del cual circuló el agua y del
impacto de las prácticas de manejo en el ecosistema. La calidad del agua
es importante no sólo desde el punto de vista de la población, como
agua para consumo humano, sino también como agua de riego para al-
canzar una adecuada producción de cultivos.
El objetivo de este trabajo es evaluar la calidad de agua para consumo
humano y riego en muestras extraídas de pozos en establecimientos ubi-
cados en el Cinturón Hortícola de Mar del Plata.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
En 1997, se recogieron nueve muestras de agua de pozos ubicados en
distintos establecimientos que han estado por más de diez años bajo
producción hortícola en forma continua. Allí se aplican, en algunos casos,
entre 20 y 30 t ha-1 de cama de pollo cada dos años (Manso, 1997). Las
muestras de agua se extrajeron de pozos de molinos o con bombas que
bombeaban hasta una profundidad de aproximadamente 30 a 40 m, de
la formación denominada el Pampeano. Estas muestras de agua se utiliza-
ron para realizar los análisis bacteriológicos y químicos.
Los establecimientos se encuentran localizados en la zona Sierra de los
Padres y Laguna de los Padres del partido de General Pueyrredón, dentro
del Cinturón Hortícola de Mar del Plata. Los suelos de esta zona son
clasificados como Argiudoles típicos, caracterizados por tener un hori-
zonte superficial de 20 a 30 cm de profundidad de textura franca y con
un contenido promedio de carbono orgánico de 34 g kg-1 y un pH que
varía entre 5,4 y 6,8 (Echeverría y Ferrari, 1993).
Análisis bacteriológico
La toma de las muestras de agua, que iban a ser utilizadas para el
análisis microbiológico, se efectuó siguiendo las instrucciones propuestas
por el Laboratorio de Bacteriología de la Estación Experimental del INTA
Balcarce. Además, se completó un cuestionario referido a las condiciones
y ubicación de los pozos. En la extracción de las muestras, se emplearon
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recipientes de vidrio esterilizados y las muestras extraídas se mantuvieron
en heladera a 4 0C durante 24 horas hasta ser analizadas.
Para el recuento de bacterias coliformes, se empleó el caldo de Mac
Conkey, y se determinó el número más probable (NMP) de coliformes
por cada 100 mL de agua.
Análisis químico
Las muestras extraídas (1 L) se guardaron en heladera a 40C hasta su
análisis químico, aproximadamente 72 horas después. Estos análisis com-
prendieron la determinación de pH, conductividad eléctrica, cationes (Ca2+,
Mg2+, K+ y Na+) y aniones (CO 2-, HCO -, Cl- y NO -). El pH se determinó
3 3 3
potenciométricamente usando un peachímetro equipado con un electro-
do de vidrio combinado (Ionanalyzer EAP 40, Orion). La conductividad
eléctrica (dS m-1) se leyó en un conductímetro (Orion) y se estandarizó a
25oC, multiplicando el valor de la conductividad eléctrica (CE) a la tempe-
ratura experimental por un coeficiente de temperatura (Richards, 1954).
La concentración de los cationes Na+ y K+ se cuantificó mediante un fotó-
metro de emisión de llama (Corning 410), y la de Ca2+ y Mg2+ con un
espectrofotómetro de absorción atómica (AA-6200, Shimadzu). La con-
centración de CO 2- y HCO - se determinó mediante la valoración por neu-
3 3
tralización (Skoog y West, 1988), de NO - por el método del ácido
3
fenoldisulfónico (Bremner, 1965), y de Cl- por la técnica de Mohr (Skoog
y West, 1988). Se calculó el carbonato de sodio residual (CSR) según la
fórmula (Bohn, McNeal y O‘Connor, 1993):
CSR= (HCO - + CO 2-) – (Ca2+ + Mg2+) (1)
3 3
donde las concentraciones son expresadas en mmol L-1.
Se estimó la concentración total de sólidos disueltos (TSD) expresada
en mg L-1, multiplicando la CE por un factor de 640, ya que los valores de
CE están comprendidos entre 0,1 y 5 dS m-1 (Sparks, 1995).
Conociendo el valor de TSD se estimó el potencial osmótico (PO) apli-
cando la ecuación siguiente (Bresler, McNeal y Carter, 1982):
-PO (bar) = -5,6 x 10-4 x TDS (mg L-1) (2)
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La relación de absorción de sodio (RAS) se calculó mediante la siguien-
te ecuación (Richards, 1954):
RAS= (Na+) / ((Ca2+ + Mg2+) / 2)1/2 (3)
donde la concentración de los iones se expresa en meq L-1.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El Código Alimentario Argentino especifica que valores superiores a 3
NMP de coliformes por 100 mL de agua representan un riesgo sanitario
para el consumo humano. De las muestras de agua analizadas, el 40% no
presentó coliformes, el 10% presentó el valor límite de 3 NMP de coliformes
por 100 mL de agua y el 50% superó el valor crítico, alcanzando valores
desde 4 hasta 93 NMP de coliformes por 100 mL de agua. Esto indicó que
el agua no es adecuada para consumo humano (Tabla 3).
En estas últimas muestras, la realización de una prueba de coliformes
fecales indicaría con un mayor grado de certeza la posible presencia de
patógenos entéricos. Cuando mayor es la población de coliformes fecales,
mayor es la probabilidad que microorganismos patógenos estén presen-
tes en el agua.
Las fuentes de contaminación del agua con bacterias coliformes pue-
den ser varias, incluyendo el agua de escurrimiento desde los lotes de
encierro de los animales, la aplicación de abonos y las filtraciones desde
los tanques sépticos. En la mayoría de los establecimientos evaluados, no
se obtuvo información sobre la existencia de cámaras sépticas que evitan
la contaminación del acuífero con material cloacal. Las dosis altas, espe-
cialmente de cama de pollo que se aplicaron en años sucesivos (Manzo,
1997), pueden haber contribuido a estos niveles de contaminación. En un
estudio realizado en pozos de granjas avícolas de Buenos Aires, Herrero y
colaboradores (1997), encontraron que el 54% de los pozos no era apto
para consumo humano por la presencia de coliformes y el 16% debido a
coliformes fecales. Es sabido que, a través de la aplicación de abonos, se
incorporan al suelo bacterias y virus patógenos (Elliot y Ellis 1977). La
concentración de coliformes fecales puede variar desde 104 hasta 107 g-1
de heces en animales de granja, y pueden ser los coliformes fecales hasta
el 98% de los coliformes registrados en las heces de animales de sangre
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caliente (Geldreich, 1976). Los datos presentados en este estudio corres-
ponden a un solo momento de muestreo y pueden no reflejar las varia-
ciones en la calidad del agua, si se considera la dinámica del agua y de las
poblaciones microbianas.
Otro peligro en el suministro de agua para consumo humano es la
presencia de NO - en aguas superficiales o subterráneas. El Servicio de
3
Salud Pública de EE.UU. estableció que el agua para consumo humano no
debe exceder los 10 mg N-NO - L-1, que es equivalente a 45 mg NO - L–1
3 3
(American Public Health Association, 1989). Una concentración similar de
11 mg N-NO - L-1 o 50 mg NO - L–1 recomendó la Comunidad Europea para
3 3
agua de consumo humano y con riesgo potencial del nitrógeno en la
eutroficación de las aguas superficiales (European Community, 1980, 1991).
De las muestras analizadas, el 50% registró niveles de N-NO - superiores al
3
valor umbral mencionado, por lo tanto, dichas aguas no son seguras para
la salud humana (Tabla 1).
Tabla 1. Valores de pH, contenido de carbonato (CO2-), bicarbonato (HCO-),
3 3
cloruro (Cl-) y nitrato (N-NO -), y carbonato de sodio residual (CSR) en muestras de
3
agua de establecimientos del Cinturón Hortícola de Mar del Plata.
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El NO- en el agua deriva de fuentes de contaminación puntuales, como
3
sitios industriales, cámaras sépticas o plantas de tratamiento de dese-
chos. También, hay fuentes no puntuales que resultan de la aplicación
extensiva de fertilizantes o abonos. En este estudio la aplicación intensiva
de abono, pudo haber sido una de las causas de la contaminación del
agua. La disponibilidad de nitrógeno en la cama de pollo es muy variable
y aporta nitrógeno inorgánico en concentraciones que varían desde 1,38
hasta 13,4 g N kg –1 y nitrógeno mineralizable desde 6,2 hasta 27,8 g N kg-
1 de cama de pollo (Qafoku, Cabrera, Windham y Hill, 2001). Si considera-
mos que en algunos casos se agregaban hasta 30 t ha-1 de cama de pollo,
el ingreso de NO - al agua subterránea a partir de esta fuente podría ser
3
importante, sobre todo si se aplicaba riego. La concentración de NO - en
3
el agua subterránea no sólo depende de la cantidad de abono, existen
otros factores que pueden afectarla. El NO - no forma compuestos mine-
3
rales insolubles ni es adsorbido por la fracción mineral, de manera que
permanece in situ o puede ser removido mediante el proceso de
desnitrificación acoplado con la oxidación de carbono orgánico o carbo-
no orgánico disuelto que es transportado desde las capas superiores (Smith
y Duff, 1988; Starr, 1988).
En relación con el Cl-, aún con el valor más elevado de 3,43 meq L-1 que
corresponde a 121 mg L-1, no se superó los 300 mg L-1 establecidos por la
Organización Mundial de la Salud como la concentración máxima admisi-
ble para agua de consumo (Safe Drinking Water Comm., 1980) (Tabla 1).
El problema relacionado al Cl- es el sabor que le confiere al agua de
consumo humano.
Generalmente, el parámetro más importante para evaluar calidad de
agua para riego es la concentración total de sales, usualmente medida
como CE. Los valores de CE, con un máximo de 1,39 dS m-1 y un mínimo de
1,11 dS m-1 (Tabla 2), resultaron similares a los observados en esta área
por Manzo (1997). Según Ayers y Westcot (1976), aguas de riego con una
CE menor a 0,7 dS m-1 no son un problema, pero una CE mayor a 3 dS m-
1 puede afectar el crecimiento de muchos cultivos. La alta concentración
de sales solubles afecta adversamente el rendimiento de los cultivos, a
través de un efecto osmótico que limita la habilidad de las plantas para
absorber agua. Este efecto de la salinidad en las plantas se observa cuan-
do la CE supera un valor crítico, el cual varía con los cultivos e incluso con
las variedades en una especie particular (Maas, 1990). De acuerdo con la
BACCARO, K.; DEGORGUE, M.; LUCCA, M. y otros 103