identificacin de las caractersticas fisicoqumicas y microbiolgicas del

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: [email protected].
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
1
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
Temperatura del Agua (°C)
pH
Oxígeno Disuelto (mg/L)
Gasto (L/s)
Conductividad Eléctrica (μs)
Alcalinidad (mg/L CaCO3)
Acidez (mg/L CaCO3)
Dureza Total (mg/L CaCO3)
N- Nitratos (mg/L N-NO3-)
N- Nitritos (mg/L N-NO2-)
N-Amoniacal (mg/L N-NH3)
DQO
DBO
Coliformes Totales (NMP/100ml)
Coliformes Fecales (NMP/100ml)
Sólidos Disueltos Totales
Sólidos Disueltos Fijos
Sólidos Disueltos Volátiles
Sólidos Suspendidos Totales
Sólidos Suspendidos Fijos
Sólidos Suspendidos Volátiles
Método o equipo
Termómetro.
Potenciómetro de campo.
Oxímetro de campo.
Molinete.
Electrodo de campo.
Disolución valorante: un álcali o un ácido.
Disolución valorante: un álcali o un ácido.
Método por la formación de complejos por la sal disódica del ácido
etilendiaminotetracético con los iones calcio y magnesio.
Método de reducción con cadmio cuperizado.
Reacción en medio ácido por diazotación con la sulfanilamida para formar
una sal de diazonio, la cual por copulación con el dihidicloruro de N-(1Naftil) etilendiamina forma un colorante azóico de color púrpura rojizo que
se mide espectrofotométricamente a 543 nm.
Método Kjeldahl.
HACH.
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 ).
Cultivo en un medio liquido en tubos múltiples y él cálculo de sus NMP.
Cultivo en un medio liquido en tubos múltiples y él cálculo de sus NMP.
Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
Evaporación y calcinación de la muestra filtrada a temperaturas
especificas.
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
2
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).
3
E-S D
E-S D
E-S D
E- D
E- D
E- D
S-O
S-O
S-O
E-S A
E-S A
mg / L
E -A
0
0.05
0.1
0.15
0.2
E-S A
mg / L
E -A
0.25
0
0.02
(a)
0.04
0.06
0.08
0
E-S D
E- D
E- D
E- D
S-O
S-O
S-O
E-S A
E-S A
E-S A
mg / L
E -A
mg / L
E -A
1
1.5
2
2.5
0
50
(d)
100
E -S
150
200
250
D
E -S
S-O
S -O
S -O
A
E -S
mg / L
E -A
mg / L
E -A
20
40
60
80
0
100
2 00
300
E- D
E- D
E- D
S-O
S-O
S-O
E-S A
E-S A
E-S A
mg / L
E -A
20
50
40
60
0
5
10
150
200
15
20
mg
E -A
0
25
5
10
(l)
(k)
(j)
10 0
(i)
E-S D
0
m
0
E-S D
mg / L
80
200
E -A
E-S D
E -A
150
A
(h)
(g)
100
D
E - D
0
50
(f)
E - D
E -S
0.2
mg
0
E- D
E-S A
0 .15
E -A
(e)
E-S D
0 .1
(c)
E-S D
0.5
0.05
(b)
E-S D
0
m
E -A
E-S D
E-S D
E-S D
E- D
E- D
E- D
S-O
S-O
S-O
E-S A
E-S A
E-S A
mg / L
E -A
mg/ L
E -A
0
2
4
(m)
6
8
10
0
0.05
0.1
(n)
0.15
0.2
0.25
mg
E -A
0
10
20
30
(o)
Figura 1: Parámetros fisicoquímicos que se alteran por su uso acuícola. a)NAmoniacal. 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.
4
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.
E
- S
E
S
E
- S
E
D
-
E
D
- S
E
- O
S
A
E
- A
D
-
- S
D
- O
A
N M P / 1 0 0 m L
E
0
2 0
4 0
(a)
6 0
8 0
N M
- A
P / 1 0 0 m L
1 0 0
0
5
1 0
1 5
(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
5
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.
E-S D
E-S D
E-S D
E- D
E- D
E- D
S-O
S-O
S-O
E-S A
E-S A
L
E -A
0
100
200
300
400
E-S A
mg / L
E -A
500
10
20
30
40
50
0
(b)
(a)
E-S D
E-S D
E- D
E- D
E- D
S-O
S-O
S-O
E-S A
E-S A
2
4
6
mg / L
15
E-S A
mcS
E -A
0
8
10
mg /L
E -A
0
5
(c)
E-S D
E -A
mg / L
E -A
0
10
20
30
(e)
(d)
0
20
40
60
80
(f)
E-S D
E-S D
E- D
E- D
S-O
S-O
E-S A
E-S A
E -A
E -A
°C
0
2
4
(g)
6
8
0
5
10
15
(h)
Figura 3. Parámetros físicoquímicos que no se alteran por uso acuícola. a)Gasto.
b)Alcalinidad. c)Acidez. d)Oxígeno disuelto. e)DQO. f)Conductividad. g)pH.
Temperatura del agua.
6
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.
LIMUSA. México.
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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.
Blanco C. (1995). La trucha, cría industrial. 2ª ed. Ed. Mundi Prensa, España.
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