CONTAMINACIÓN POTENCIAL DIFUSA POR ACTIVIDAD AGRÍCOLA

CONTAMINACIÓN POTENCIAL DIFUSA
POR ACTIVIDAD AGRÍCOLA
HELENA COTLER Y DANIEL IURA GONZÁLEZ
ASTA HACE ALGUNOS AÑOS, el
foco principal de atención en
relación con la contaminación
de cursos de agua era la contaminación directa o puntual;
sin embargo, en la actualidad
existe una creciente preocupación por la contaminación difusa, principalmente desde parcelas agrícolas (Bechman et
al., 2008; Collins et al., 2008; Hanson y Trout,
2001). La contaminación difusa puede ser
definida como la introducción de contaminantes a un curso de agua superficial o sistema de agua subterráneo, a través de vías indirectas, como el lavado de contaminantes a
través del suelo, o desde fuentes que no es
posible establecer con exactitud en un lugar o
sitio específico. La contaminación difusa
puede ser continua o intermitente, siendo
esta última la más común debido a que está
relacionada con actividades estacionales propias de la agricultura, como la época de fertilización o de aplicación de pesticidas (Carpenter et al., 1998).
La contaminación difusa resulta entonces de
un efecto acumulativo que es producto de
pequeños aportes individuales realizados
desde sitios diversos, que terminan afectando
H
120
los cuerpos de agua de una cuenca hidrográfica, las aguas subterráneas y muchas veces
también el área marina asociada. En los cuerpos de agua, el exceso de nutrientes —especialmente el nitrógeno y el fósforo— conduce
a una degradación de la calidad del agua
conocida como eutrofización, que se acompaña de un aumento de biomasa, la cual a su
vez conlleva una mayor turbidez y escasez de
oxígeno (hipoxia). Estos procesos generan una
pérdida de hábitat con sus respectivas consecuencias en la biodiversidad (lo que repercute
en la actividad pesquera).
Los principales cambios provocados en las
aguas superficiales están relacionados con: (I)
un incremento significativo en la concentración de nutrientes (especialmente nitrógeno y
fósforo), que aceleran el proceso de eutrofización, (II) presencia de residuos de plaguicidas
adheridos a partículas sólidas, (III) aumento
significativo de la carga de sólidos en suspensión, que aumenta la turbidez del agua y (IV)
reducción significativa del oxígeno disuelto,
generando condiciones anóxicas.
La movilidad y la persistencia determinan la
contaminación potencial de un pesticida. La
movilidad se refiere a la facilidad de movimiento en el suelo y la persistencia a la vida
media del pesticida, o bien al tiempo requerido para que la mitad de la cantidad inicial del
pesticida aplicado se degrade o se libere como
CO2. Los pesticidas aplicados a los suelos
pueden lixiviarse debajo de la zona radicular
y ser transportados hasta los cuerpos de agua
superficiales y subterráneos.
La intensidad de la lixiviación de pesticidas
y fertilizantes varía de una región a otra; sin
embargo, la mayor vulnerabilidad ocurre en
regiones con altas precipitaciones, en suelos
principalmente arenosos y en sistemas agrícolas intensivos (Brady y Weil, 1999; Hanson y
Trout, 2001; Ongley, 1997).
Siendo la contaminación difusa un proceso
poco estudiado que altera el funcionamiento
eco-hidrológico de las cuencas, se planteó elaborar un modelo a partir de los factores que
explican el comportamiento de este proceso
en todas las cuencas del país. Del Censo
Agropecuario (INEGI, 2008) se obtuvieron las
cantidades de pesticidas y fertilizantes utilizadas por cada municipio. A partir de ciertas
premisas que determinan la vulnerabilidad a
la contaminación difusa en el territorio, se
construyó un modelo jerárquico multicriterio
para inferir la contaminación potencial difusa
ocasionada por la aplicación de agroquímicos
LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS DE MÉXICO > Contaminación potencial difusa por actividad agrícola
en las áreas agrícolas, el cual está compuesto
de tres partes o submodelos (Figura 1):
1) INSUMOS CONTAMINANTES: se considera a los
pesticidas y fertilizantes como principales
insumos con potencial de alteración del
ambiente.
2) CARACTERIZACIÓN DE LA AGRICULTURA: el área
potencialmente afectada por estos insumos
dependerá del porcentaje de área agrícola
que se ubica en cada una de las cuencas. Se
puntualizó la presencia de riego, ya que el
exceso de agua incrementa la posibilidad
de lixiviación de contaminantes desde la
zona radicular.
3) MOVILIDAD DE CONTAMINANTES: el transporte
de los contaminantes en las áreas agrícolas
dependerá de la pendiente (a mayor pendiente hay más posibilidad de escorrentía),
la textura del suelo (más gruesa puede provocar mayor movilidad) y precipitación
(mayor precipitación implica más probabilidad de lavado de suelos).
METODOLOGÍA
Debido a que las unidades de medida de cada
una de las variables que integran al modelo
los valores de cada criterio en los diferentes
niveles de la jerarquía. Formalmente:
Donde Vi es el valor total de la alternativa
(cuenca) i, wj es el peso asignado al criterio j
que refleja su importancia relativa con respecto a otro criterio y xij es el valor de la alternativa i para el criterio j (Belton, 1986).
Debido a que tres de las variables son espacialmente explícitas en la cuenca (tipo de
agricultura, pendiente y textura) fue necesario
hacer una agregación con la finalidad de obtener un solo valor final para cada cuenca. Esto
se realizó sumando el resultado de la sumatoria lineal ponderada de todos los pixeles en
una cuenca y dividiendo este resultado por la
superficie de la cuenca, esto con la intención
de obtener un valor relativizado al tamaño de
las cuencas de México.
Finalmente, para obtener un mapa clasificado
de diferentes niveles de contaminación potencial difusa, los valores únicos por cuenca se
clasificaron con base en el método de optimización de Jenks, el cual busca reducir la varianza
entre los grupos y maximizar la varianza entre
grupos (método de quiebres naturales).
Los valores más altos de contaminación
potencial difusa expresan entonces el riesgo
que estos contaminantes impacten al suelo y
posteriormente a los cuerpos de agua.
Los valores muy altos de contaminación
potencial difusa encontradas en las cuencas
del Pacífico norte, centro del país y las cuencas que drenan al Golfo de México podrían
estar reflejando la extensión agrícola, que
abarca entre el 45-60% de la superficie de
esas cuencas, de la cual 35-55% del territorio
de cada cuenca utiliza fertilizante químico.
Figura 1. Modelo
multicriterio jerárquico
para evaluar contaminación
difusa.
122
LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS DE MÉXICO > Contaminación potencial difusa por actividad agrícola
Por ejemplo, la contaminación en la cuenca
Lerma-Chapala podría estar respondiendo a
una gran extensión de tierras dedicadas a la
agricultura, con alta utilización de insumos
químicos en forma de fertilizantes (aplicados
en 45-80% de su superficie agrícola) y de pesticidas (aplicados en más del 65% del área agrícola) (ver Mapa Fertilizantes químicos y abonos naturales por cuenca en el DVD adjunto).
Varias de las cuencas a lo largo del país con
valores altos de contaminación difusa (como
río Evora en Sinaloa, lago Bustillos en
Chihuahua, lago Santa Ana en Durango, río
Salado entre Veracruz y Puebla, el río Coatán
en Chiapas y la laguna Xmuchil en
Campeche) presentan en su territorio una
extensión agrícola menor, que abarca de 1530% pero la aplicación de pesticidas abarca
más del 65% de sus respectivas áreas agrícolas (ver Mapa Pesticidas por cuenca en DVD
adjunto).
FOTO: HELENA COTLER
son diferentes, fue necesario la estandarización de éstas con la finalidad de hacerlas comparables y determinar la importancia relativa
de cada una con respecto al impacto en la contaminación potencial difusa en cada cuenca.
Se utilizó el método de ordenación simple
(Gómez, 2006) para determinar la importancia
relativa entre las clases de las variables categóricas (tipo de agricultura, pendiente y textura). Para las variables continuas (porcentaje de
área agrícola en la cuenca, porcentaje de uso
agrícola con uso de fertilizantes, porcentaje de
uso agrícola con pesticidas, así como la precipitación media anual por cuenca). Se utilizó
la función lineal entre valores máximos y
mínimos como método de estandarización con
la finalidad de hacerlas comparables.
La superposición espacial de los valores de
cada una de las variables se realizó a través de
la sumatoria lineal ponderada, la cual permite
evaluar cada cuenca en función de la suma de
sino que impactan a las costas y a los cuerpos de agua dulce, salobre y marina. Como
respuesta, algunos estudios realizados muestran los procesos de eutrofización en los sistemas costeros de Yucatán (Herrera-Silveiro
et al., 2004) y de hipoxia en zonas del Golfo
de México (Rabalais, 2004) (ver también
capítulo Interacciones tierra-costa-mar en
este libro).
En el contexto de una cuenca es necesario
considerar el amplio rango de sus paisajes
para adoptar las prácticas de manejo más adecuadas que permitan disminuir el riesgo de
contaminación difusa en sus cuerpos de agua.
Todas las alternativas involucran modificaciones en los sistemas de cultivo, que van desde
la selección de la época y dosis de fertilización, en función del clima y tipo de suelo; el
aumento de la eficiencia de los sistemas de
riego; el mejoramiento de las modalidades de
control de plagas; el establecimiento de ciertas
prácticas como franjas de protección o cultivos
de cobertura; y la prohibición del uso de pesticidas por lo menos a 10 m de distancia de
lagos y corrientes de agua (DEFRA, 2007). La
elección de cualquiera de estas prácticas
requiere de estudios puntuales que alimenten
modelos apropiados para identificar aquellos
procedimientos que disminuirían el potencial
de contaminación difusa (DEFRA, 2007).
Durante mucho tiempo las consecuencias de
la contaminación difusa pasaron desapercibidas; hoy en día, la intensidad de las actividades humanas y el efecto acumulativo de los
contaminantes en los ríos y cuerpos de agua
han tomado tales proporciones que ponen en
riesgo la salud de los ecosistemas, la salud
humana y las actividades productivas en áreas
terrestres y marinas muy extensas. Recién en
décadas pasadas, algunos países de la Unión
Europea y Estados Unidos comenzaron a establecer políticas para enfrentar este fenómeno
(Collins y McGonigle, 2008; DEFRA, 2007), con
costos que han llegado a alcanzar los 597
millones de dólares (Secchi et al., 2007).
Contaminación potencial difusa por actividad agrícola > LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS DE MÉXICO
FOTO: ÁLVARO FIGUEROA
Es decir que, además de las variables contempladas en el modelo, la contaminación
difusa por utilización de fertilizantes y pesticidas puede darse tanto en cuencas con
amplias superficies agrícolas (mayores a
45%) consumidoras de fertilizantes y plaguicidas o bien en cuencas donde la superficie
agrícola está más concentrada y es más intensiva (15-30%) pero con un alto consumo de
agroquímicos.
La contaminación difusa en las cuencas
ubicadas en las zonas áridas y semiáridas de
México pueden estar siguiendo el mismo
patrón de contaminación difusa que las
cuencas ubicadas en estas mismas regiones
en los Estados Unidos (Hanson y Trout,
2001), donde este proceso es resultado de un
exceso de riego que incrementa la lixiviación
de los contaminantes.
Aunque no se consideraron para este capítulo, es importante tener en cuenta que además
de la agricultura, la ganadería (Véase capítulo
Riesgo potencial de las actividades del sector
económico sobre la biodiversidad y la salud
humana) y la acuacultura también constituyen actividades que contribuyen a la contaminación potencial difusa (Ongley, 1997).
Como se dijo anteriormente, el clima (y en
particular, la precipitación) constituye una de
las variables que determina la movilidad de
los contaminantes; aunque las relaciones entre
el clima y la contaminación difusa son complejas. Por un lado, el incremento de inundaciones podría movilizar una mayor carga de
sedimentos y contaminantes asociados, exacerbando impactos sobre ecosistemas acuáticos (Wilby et al., 1997), mientras que por otro
lado, las mayores sequías podrían reducir la
dilución de los contaminantes, aumentando
los problemas de toxicidad. Por ello, los cambios previstos para el clima tienen importantes implicaciones para las estrategias de
manejo de la contaminación difusa.
Los impactos de la contaminación difusa
no se restringen a las cuencas hidrográficas,
123