desarrollo de un sistema de informaciÓn
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D E S A R R O L L O D E U N S I S T E M A D E I N F O R M A C I Ó NE O G R Á F I C A P A R A E L A N Á L I S I S D E D A T O S D E C A L I D A D D E A G U A D E L L A G O D E C H Á P A L A ( M É X I C O ) .
Tesis presentada por
J O S É D E J E S Ú S R O D R Í G U E Z P A D I L L A
Presentada ante la Dirección Académica de la Universidad Virtual del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey
como requisito parcial para optar al título de
M A E S T R O E N C I E N C I A S
Diciembre de 2000
Maestría en Ingeniería Ambiental
José d e Jesús R o d r í g u e z Padi l la 2000 T o d o s los d e r e c h o s r e s e r v a d o s
Dedica to r ia
A Claudia, quien con su apoyo, comprensión y ánimo hizo posible que realizara este trabajo.
A g r a d e c i m i e n t o s
Deseo agradecer al M.C. José de Anda Sánchez por haberme sugerido el tema de tesis y haberme guiado siempre con gran interés y profesionalismo en todo el proceso de elaboración de este documento.
Agradezco al M.C. Jorge Lizárraga Rocha por su apoyo en la revisión de este documento y su disposición total a ayudar a llevar este trabajo a buen término.
Agradezco al Ing. Jesús Amezcua Cerda, del Centro de Estudios Limnológicos, por facilitar toda la información referente al análisis de calidad del agua en el Lago de Chápala.
Agradezco a la Lic. Guadalupe Ochoa, del Tecnológico de Monterrey Campus Guadalajara. por toda la ayuda en el proceso de titulación.
v
RESUMEN
D E S A R R O L L O DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA EL ANÁLISIS DE DATOS DE CALIDAD DE AGUA DEL LAGO DE CHÁPALA
(MÉXICO).
DICIEMBRE 2000
JOSÉ DE JESÚS RODRÍGUEZ PADILLA LICENCIADO EN INGENIERÍA QUÍMICA ADMINISTRATIVA
INSTITUTO T E C N O L Ó G I C O Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE OCCIDENTE
MAESTRÍA EN CIENCIAS INSTITUTO T E C N O L Ó G I C O Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
DIRIGIDA POR EL M.C. JOSÉ DE ANDA SÁNCHEZ
En este trabajo se presenta el desarrollo de un sistema de información geográfica para
analizar la información del agua en el Lago de Chápala. El sistema integra información de
calidad del agua en 37 estaciones de monitoreo ubicadas en el interior del Lago, en el Río
Lerma y en el Río Santiago. El período comprendido en la información es de 1974 a 1998.
La información contenida corresponde a 48 parámetros de calidad del agua y el sistema
cuenta actualmente con 2800 registros de información.
El sistema de información geográfica se desarrolló en el paquete RAISON. utilizado
por diversas organizaciones mundiales para análisis de calidad de cuerpos de agua. El
sistema integra información cartográfica del Lago de Chápala, información geográfica de
las estaciones de monitoreo e información de calidad del agua.
Dentro de este trabajo se realizó una revisión de la información contenida en la base
.de datos y se identifico la información con comportamiento anómalo. Posteriormente a la
corrección de la información se realizó el armado del sistema de información geográfica y
se prepararon ejemplos de su aplicabilidad para el análisis de la calidad del Lago de
Chápala.
V I
Se realizó una revisión de la cantidad y tipo de información existente. Se encontró
que sería conveniente modificar la frecuencia de monitoreo en el Lago. También es
conveniente agregar metales pesados y análisis de compuestos orgánicos entre los
parámetros que se evalúan regularmente.
Se revisó el comportamiento de los parámetros oxígeno disuelto. D B O s , DQO. SST y
fósforo total en dos períodos de tres años continuos. El primer período de 1978 a 1980 y el
segundo período de 1992 a 1994. Se encontró que el Río Lerma y el Lago en general
presentan en el segundo período una disminución en la calidad del agua en estos cinco
parámetros. La distribución de los parámetros en el Lago parece depender mayormente del
Río Lerma.
v i l
ÍNDICE DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN 1
1.1 Generalidades 1
1.1.1 Importancia del monitoreo de la calidad del agua de un lago 1
1.1.2 Antecedentes históricos del monitoreo de la calidad del agua en otros lagos ... 1
1.1.3 índices de calidad del agua 2
1.1.4 Importancia de estructurar la información de calidad del agua del Lago de
Chápala en un SIG 3
1.1.5 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en México 4
1.2 Antecedentes 5
1.2.1 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en el Lago de
Chápala 5
1.2.2 índice de calidad del agua en el Lago de Chápala 5
1.2.3 Trabajos previos orientados a analizar la calidad del agua en el Lago de
Chápala 5
. 1.2.4 Situación actual del manejo de la información de calidad del agua del Lago.. . 6
1.3 Hipótesis 7
1.4 Justificación 7
1.4.1 Beneficios e implicaciones sociales, culturales, políticos, etc 7
1.4.2 Razones que justifican el empleo del sistema RAISON 8
1.5 Objetivo 8
1.5.1 Desarrollo de un SIG para el análisis de datos de calidad del agua del Lago de
Chápala 8
v i i i
2 LAGO DF. CHÁPALA 10
2.1 Región Hidrológica No. 12 (Lerma - Chápala - Santiago) 10
2.1.1 Descripción general 10
2.1.2 Cuenca del Río Lerma 1 '
2.1.3 Cuenca del Río Santiago 12
2.1.4 Aspectos hidrológicos 13
2.1.5 Importancia de la cuenca del Río Lerma 13
2.2 Cuenca Lago de Chápala 14
2.2.1 Descripción de la cuenca del Lago de Chápala 14
2.2.2 Vaso del Lago de Chápala 15
2.2.3 Aspectos climatológicos 15
2.2.4 Morfometría y batimetría 16
2.2.5 Hidrología superficial 18
2.2.6 Hidrología subterránea 19
2.2.7 Importancia del Lago de Chápala 20
2.3 Obras Hidráulicas en el Lago de Chápala 21
3 M A T E R I A L E S Y M É T O D O S 27
3.1 Datos hidrológicos 27
3.1.1 Componentes principales del balance hidrológico del Lago de Chápala 27
3.1.2 Contribución de los ríos Lerma. Santiago y del Acueducto de la ZMG 28
3.1.3 Precipitación y evaporación 29
3.1.4 Nivel del lago y volumen de almacenamiento 30
3.1.5 Resumen de balance hidrológico del Lago de Chápala 30
ix
3.2 D a t o s de c a l i d a d del ayua
3.2.1 Desarrollo histórico de estaciones de monitoreo de calidad del agua del Lago
de Chápala 3 2
3.2.2 Parámetros monitoreados y sus implicaciones en la salud del ecosistema 33
3.2.3 Métodos analíticos y de muestreo para determinar los parámetros de calidad
del agua 44
3.2.4 Métodos estadísticos para manejo de información 47
3.3 Sistema RA1SON y estructura general del proyecto Calidad del Agua del Lago de
Chápala 52
3.3.1 Características generales del sistema RAISON 52
3.3.2 Estructura básica de un proyecto en RAISON 53
3.3.3 Desplegados gráficos del sitio del área 53
3.3.4 Definiciones de sitios 55
3.3.5 Iconos utilizados 57
3.3.6 Bases de datos 57
4 R E S U L T A D O S 63
4.1 Base de datos original (tabla Calidad del Agua) del período 1974 - 1998 63
4.1.1 Relación de problemas en la revisión aleatoria de la información en papel.... 63
4.1.2 Relación de problemas en la revisión de la congruencia de información 64
4.1.3 Revisión estadística de la información y relación de datos atípicos 70
4.2 Criterios desarrollados para la aceptación o discriminación de datos fuera de rango
74
4.3 Base de datos revisada 1972 - 1998 75
4.3.1 Consideraciones básicas 75
X
4.3.2 Resumen de información estadística 76
4.3.3 Análisis de la abundancia de información existente 80
4.3.4 Análisis de la frecuencia de monitoreo 82
5 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 87
5.1 Ejemplos de aplicación 87
5.1.1 Preparación de análisis estadísticos 87
5.1.2 Preparación de gráficas de caja 88
5.1.3 Preparación gráficas de series de tiempo 8°)
5.1.4 Preparación de diagramas de contorno 90
5.2 Comportamiento de parámetros tipo en el Lago de Chápala 91
5.2.1 Planteamiento del ejemplo 91
5.2.2 Comparación de los parámetros con los valores del Río Lerma 92
5.2.3 Comparación de distribución de los valores en el Lago de Chápala 97
5.2.4 Resultados del ejemplo de análisis de información 106
5.2.5 Posibilidades del sistema de información geográfica del Lago de Chápala. . 106
6 C O N C L U S I O N E S 108
BIBLIOGRAFÍA 1 10
\ 11 Al 113
xi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Parámetros morfomctricos del Lago de Chápala 16
Tabla 2.2 Principales aportaciones y descargas promedio del Lago de Chápala 19
Tabla 3.1 Componentes del balance hidrológico del Lago de Chápala 27
Tabla 3.2 Principales aportaciones y descargas promedio del Lago de Chápala 3 1
Tabla 3.3 Importancia de los parámetros en usos del agua 34
Tabla 3.4 Descripción e importancia de los p a r á m e t r o s m o n i t o r e a d o s en el L a y o de
Chápala 37
Tabla 3.5 Técnicas analíticas de los parámetros de calidad del agua 44
Tabla 3.6 Resumen de métodos de preservación de muestras 46
Tabla 3.7 Fuentes posibles de error y estrategias de identificación 48
Tabla 3.8 Revisión de congruencia de la información analítica 49
Tabla 3.9 Ubicación de estaciones de calidad del agua cu el Lago de Chápala 55
Tabla 3.10 Estructura de bases de datos del proyecto de calidad del agua del Lago de
Chápala 58
Tabla 3.1 1 Estructura de la tabla Calidad del Agua 59
Tabla 4.1 Tipos de errores detectados en la revisión aleatoria 64
Tabla 4.2 Resultados de revisión de la congruencia analítica 66
Tabla 4.3 Resumen estadístico de la información de la tabla de Calidad del Agua. Análisis
de datos atípicos ~¡ '
Tabla 4.4 Consideraciones generales para la introducción de datos a la tabla Calidad del
Agua 74
x i i
Tabla 4.5 Criterios para manejo de valores atípicos de los parámetros de la tabla Calidad
del Agua 75
Tabla 4.6 Resumen estadístico de la información corregida de la tabla de Calidad del Agua.
Análisis de datos atípicos 77
Tabla 4.7 Distribución anual y mensual de información de la tabla Calidad del Agua 83
Tabla 4.8 Estimación de costos de análisis de muestreo 86
X l l l
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Ubicación de la Región Hidrológica No. 12 Lerma - Chápala - Santiago 10
Figura 2.2 Región Hidrológica No. 12. Cuenca Lerma - Chapala - Santiago 1 1
Figura 2.3 Región Cuencas Bajo Lerma (12 C) y Lago de Chápala (12 D) 12
Figura 2.4 Cuenca Directa del Lago de Chápala 15
Figura 2.5 Plano Batimétrico del Lago de Chápala 17
Figura 2.6 Curvas área - profundidad calculadas de los levantamientos batimétricos de
Ballesteros (1029), SRH( 1970). y SARH( 1981) 17
Figura 2.7 Curvas de volumen - profundidad calculadas de los levantamientos batimétricos
de Ballesteros (1929). SRH(1970). y SARH(1981) 18
Figura 2.8 Obras hidráulicas en el Lago de Chápala 22
Figura 3.1 Flujo anual de los ríos Lerma y Santiago y del acueducto de la ZMG. Período
1930 - 1998 28
Figura 3.2 Precipitación y evaporación. Promedios anuales 29
Figura 3.3 Nivel y volúmenes de almacenamiento en el Lago de Chapala. Período 1934-
1998 30
Figura 3.4 Ubicación de estaciones de monitoreo de calidad del agua en el Lago de Chapala
33
Figura 3.5 Principales elementos de una gráfica de caja 5 1
Figura 3.6 Ubicación de la cuenca del Río Lerma en la República Mexicana 54
Figura 3.7 Mapa de la cuenca del Río Lerma 54
Figura 3.8 Mapa del Lago de Chapala 55
Figura 3.9 Estaciones de calidad del agua del Lago de Chápala 57
x i v
Figura 4.1 Distribución anual de información de la tabla Calidad del Agua 82
Figura 5.1 Distribución de valores de pH en el Lago de Chápala. Período 1974 - 1998 87
Figura 5.2 Variación de pH en las estaciones No. 3 y No. 25. Período 1974 - 1998 88
Figura 5.3 Variación de pH en la estación No. 25. Período 1974 - 1998 89
Figura 5.4 Distribución de nitratos (mg/1) en el Lago de Chápala en el año 1995. (Valores
promedio) 90
Figura 5.5 Oxígeno disuelto en el Lago de Chápala y el Río Lerma 93
Figura 5.6 D B O , en el Lago de Chápala y el Río Lerma 94
Figura 5.7 DQO en el Lago de Chápala y el Río Lerma 95
Figura 5.8 SST en el Lago de Chápala y el Río Lerma 96
Figura 5.9 Fósforo total en el Lago de Chápala y el Río Lerma 97
Figura 5.10 Comportamiento del oxígeno disuelto. Período 1978 - 1980 101
Figura 5.1 1 Comportamiento del oxígeno disuelto. Período 1992 - 1994 101
Figura 5.12 Comportamiento del DBO, en el Lago de Chápala. Período 1978 - 1980 102
Figura 5.13 Comportamiento del DBO, en el Lago de Chápala. Período 1992 - 1994 102
Figura 5.14 Comportamiento de DQO. Período 1978 - 1980 103
Figura 5.15 Comportamiento de DQO. Período 1992 - 1994 103
Figura 5.16 Comportamiento de SST. Período 1978 - 1980 104
Figura 5.17 Comportamiento de SST. Periodo 1992 - 1994 104
Figura 5.18 Comportamiento del fósforo total. Período 1978 - 1980 105
Figura 5.19 Comportamiento del fósforo total. Período 1992 - 1994 105
X V
LISTA DE ABREVIATURAS
T é r m i n o Significado
CF.L Centro de Estudios Limnológicos
CNA Comisión Nacional del Agua
D B O , Demanda bioquímica de oxígeno
DQO Demanda química de oxígeno
ICA índice de Calidad del Agua
IMTA Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
LGEE Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente
msnin metros sobre el nivel del mar
N M P Número más probable
NTK Nitrógeno Total Kjeldahl
Od Oxígeno disuelto
pH Potencial de Hidrógeno
PROFEPA Procuraduría Federal de Protección al Ambiente
SAAM Sustancias activas al azul de metileno
SARH Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos
SDF Sólidos disueltos fijos
SDT Sólidos disueltos totales
SDT Sólidos disueltos totales
S E M A R N A P Secretaría del Medio Ambiente. Recursos Naturales y Pesca
SIG Sistema de información geográfica
SRII Secretaría de Recursos Hidráulicos
SSF Sólidos suspendidos fijos
SST Sólidos suspendidos totales
ssv Sólidos suspendidos volátiles
ST Sólidos totales
STF Sólidos totales fijos
STV Sólidos totales volátiles
x v i
T e r m i n o Significado
U. de G. Universidad de Guadalajara
UAG Universidad Autónoma de Guadalajara
UFC Unidades Formadoras de Colonias
UNAM Universidad Nacional Autónoma de México
UTJ Unidades de Turbiedad Jackson
UTN Unidades de Turbiedad nefelométrica
ZMG Zona Metropolitana de Guadalajara
x v i i
1 INTRODUCCIÓN
1.1 Generalidades
1.1.1 Importancia del monitoreo de la calidad del agua de un lago
Para el manejo adecuado de los recursos hidráulicos se requiere conocer con
precisión el volumen disponible (cantidad) así como las características fisicoquímicas y
microbiológicas (calidad) del agua que será utilizada. La información de cantidad de agua
nos da información del uso actual del recurso: el grado de explotación existente, las
posibilidades de incorporar nuevos usos, modificar las condiciones de aprovechamiento
existentes o la necesidad de suspender actividades que requieran volúmenes superiores a los
disponibles con la finalidad de asegurar la sustentabilidad del recurso.
La información de calidad del agua nos permite conocer entre otras cosas:
• El grado de contaminación con que las actividades humanas impactan a los cuerpos de
agua,
• La posibilidad de preservar la vida de los organismos que habitan los cuerpos de agua,
• La factibilidad de aprovechar el agua en beneficio del hombre (potabilización, riego, uso
público urbano, etc.),
• El envejecimiento prematuro del cuerpo de agua (eutroficación) por el exceso de
nutrientes que aceleran productividad biológica.
Por lo tanto, la información de la calidad de un cuerpo de agua es indispensable para
determinar las políticas del manejo de un cuerpo de agua y de su cuenca.
1.1.2 Antecedentes históricos del monitoreo de la calidad del agua en otros lagos
El análisis de calidad de agua en lagos tiene ya muchos años de realizarse en
algunos países, casi siempre relacionado a problemas de contaminación. En 1972 los
gobiernos de Canadá y Estados Unidos firmaron un acuerdo para el control de la calidad
del agua de los Grandes Lagos (Great Lakes Water Quality Agreement, Environment
Canadá, 1998). Inicialmente el acuerdo se enfocó al control de nutrientes y posteriormente
1
se extendió a la eliminación de sustancias tóxicas persistentes, estudio de destrucción de
hábitats, pérdida de especies nativas, entre otros (Environment Canadá, 1998). Actualmente
los gobiernos de Canadá y Estados Unidos trabajan en la definición de indicadores que
permitan informar en forma simple al público el estado de la calidad del cuerpo de agua
(Environment Canadá, 1998).
En Europa existen desde 1988 lincamientos para la restauración de lagos y
saneamiento de cuencas hidrológicas (DVWK, 1988). Los esfuerzos de los programas de
saneamiento se han dirigido principalmente al control de nutrientes (nitrógeno y fósforo)
para evitar la eutroficación y al tratamiento y desvío de las aguas residuales municipales e
industriales.
1.1.3 índices de calidad del agua
La calidad de un cuerpo de agua se determina analizando diferentes constituyentes
físicos, químicos y biológicos y comparando sus valores contra valores de referencia
estipulados en normas nacionales y/o internacionales (Environment Canadá, 1998). Como
este procedimiento es difícil ya que involucra la revisión individual de decenas de
parámetros físicos, químicos y biológicos, se ha intentado simplificar la interpretación
mediante la creación de índices de calidad.
En México el índice más utilizado es el denominado índice de Calidad del Agua o
índice ICA. Este índice basado en la información de los parámetros de calidad del cuerpo
de agua asigna un valor en la escala 0 - 100.
El uso de índices de calidad del agua presenta las siguientes ventajas:
• Permite dar una interpretación única a la misma información de calidad del agua.
• Produce un valor que permite un análisis rápido de la información.
• Facilita la comunicación al público de la información de calidad del agua (Por ejemplo,
en sistema ICA un valor de 0 indica una condición extremadamente mala de la calidad
del cuerpo de agua y un valor de 100 indica una calidad excelente).
Sin embargo, los índices de calidad también presentan algunas desventajas:
2
• Cuando existe algún problema, no indican a qué se debe (Por ejemplo, un valor ICA
igual a 50 puede ser debido a factores muy distintos).
• Algunos índices (incluido el ICA) promedian o dan peso a todos los parámetros
físicoquímicos. Esto en general atenúa la importancia de las variables problemáticas.
• Un índice único de calidad del agua difícilmente puede describir cabalmente la
problemática de un cuerpo de agua.
El uso de los índices de calidad del agua aunque simplifica la presentación del estado de un
cuerpo de agua de todas formas requiere de manejo de datos de calidad del agua de
diferentes parámetros físicoquímicos. Para el Lago de Chápala, el ICA se calcula en base a
quince parámetros físicoquímicos (Amezcua, 2000).
1.1.4 Importancia de estructurar la información de calidad del agua del Lago de
Chápala en un SIG
El manejo de la información de índices de calidad de agua o de los parámetros
físicoquímicos requiere de la manipulación de un gran conjunto de datos. Se requiere contar
con un sistema que permita el manejo eficiente de la información y permita analizar las
variaciones espaciales y temporales de los parámetros de calidad del agua.
La información de calidad del agua presenta una constante evolución; la variación
temporal es particularmente importante en la Cuenca Lerma Chápala dados los problemas
ambientales que sufre desde hace varios años. En 1980 se estimaba una población cercana a
seis millones de habitantes (Limón, 1990) y para 1995 esta población superaba ya los ocho
millones de habitantes (de Anda, 1998).
El análisis de la información de calidad del agua es un problema complejo ya que se
requieren muchos datos, manejo estadístico de los mismos y planteamiento de diversos
escenarios para poder hacer juicios de la calidad de un cuerpo de agua. Problemas de esta
naturaleza se analizan más fácilmente mediante el uso de paquetes de cómputo
denominados sistemas de información geográfica (SIG). En estos paquetes se combina
información geográfica con bases de datos.
Un SIG utilizado desde principios de los 90's en Canadá, y México en dependencias
gubernamentales relacionadas con el manejo del agua es el paquete RAISON.
3
1.1.5 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en México
En la República Mexicana, la administración del agua es de competencia federal. La
mayor parte de los cuerpos de agua naturales están catalogados como cuerpos federales. La
administración de las aguas nacionales correspondió inicialmente a la Secretaría de
Recursos Hidráulicos (SRH), la cual se transformó posteriormente en Secretaría de
Agricultura y Recursos Hidráulicos (SARH) y finalmente en la actual Comisión Nacional
del Agua (CNA). A partir de 1994, CNA forma parte de la Secretaría del Medio Ambiente
Recursos Naturales y Pesca (SEMARNAP) .
Los estudios sobre calidad del agua en el país iniciaron en la entonces SRH en el
año 1971 cuando se creó la Dirección General de Usos del Agua y Prevención de la
Contaminación. A partir de este año se comenzó a obtener la información de calidad de
corrientes, embalses y descargas (Amezcua, 2000).
Ordenamientos referentes al monitoreo de la calidad del agua:
La Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA)
indica en su artículo 133 que corresponde a S E M A RN A P realizar "un monitoreo
sistemático y permanente de la calidad de las aguas, para determinar la presencia de
contaminantes o exceso de desechos orgánicos y aplicar las medidas que procedan." (DOF,
1998). En el artículo 154 del reglamento de la Ley de Aguas Nacionales (LAN) se índica
que este monitoreo corresponde a CNA.
La Ley de Aguas Nacionales (DOF, 1998) indica que:
• "Se declara de utilidad pública la instalación de los dispositivos necesarios para la
medición de la cantidad y calidad de las aguas nacionales" (Artículo 7 o );
• Es atribución de CNA "administrar y custodiar las aguas nacionales y los bienes
nacionales a que se refiere el artículo 113, y preservar y controlar la calidad de las
mismas, así como manejar las cuencas en los términos de la presente ley" (Artículo 9°)
El conocimiento de la calidad de los cuerpos de agua es una tarea cada vez más
importante entre las que desarrolla CNA. El aumento en la población y en los
contaminantes que se vierten, implicará aumentar la vigilancia y el control de descargas y
el monitoreo de la calidad de los cuerpos receptores.
4
1.2 Antecedentes
1.2.1 Condiciones históricas del monitoreo de la calidad del agua en el Lago de
Chápala
En la República Mexicana, el Lago de Chápala es el cuerpo que cuenta con mayor
información hidrométrica y de calidad del agua debido a que es el cuerpo de agua
superficial natural de mayor tamaño en el país y a su importancia como fuente de
abastecimiento para la zona metropolitana de Guadalajara (ZMG). Desde hace muchos años
se ha identificado la necesidad de conocer la calidad del agua del lago. Los primeros
trabajos sistemáticos de medición de su calidad se iniciaron en 1972 a través del Instituto
de Ingeniería de la U N A M y la SRH y desde 1974 se realizan mediciones en
aproximadamente 40 estaciones.
1.2.2 índice de calidad del agua en el Lago de Chápala
En el estudio limnológico realizado por el Instituto de Ingeniería de la UNAM en
1973 se propuso la definición de un índice de calidad del agua (SRH, 1973). El propósito
fue crear un instrumento que identificara deterioro o mejora en la calidad del agua. El
índice propuesto para el Lago de Chápala ha sufrido variaciones en la metodología: se han
modificado los parámetros utilizados y los factores de peso de la contribución de cada
parámetro de calidad del agua al índice total (Amezcua, 2000). El índice de calidad del
agua que se utiliza actualmente se calcula a partir de quince parámetros de calidad del agua.
1.2.3 Trabajos previos orientados a analizar la calidad del agua en el Lago de
Chápala
Los trabajos encaminados al estudio de la calidad del agua del Lago de Chápala
iniciaron aproximadamente en 1972, con los estudios realizados por la Secretaría de
Recursos Hidráulicos (SRH) y el Instituto de Ingeniería de la U N A M . En (SRH, 1972,
1973) se reportan concentraciones de fosfatos elevadas que indican problemas de
eutroficación y presencia, aunque en concentraciones pequeñas, de plomo y cobre.
El Lago de Chápala ha estado sujeto a cargas de contaminantes cada vez mayores.
Limón (1990) presenta información respecto a sólidos disueltos totales (SDT), fósforo total,
5
nitrógeno, pH, oxígeno disuelto, coliformes y transparencia al disco Secchi obtenidos de
resultados recopilados por Grupo Hidrosanitec (1986). Limón (1990) indica un incremento
en la concentración de fósforo y SDT en el período de 1972 a 1984.
Una de las características del lago es su elevada turbiedad natural debido a la
presencia de arcillas. Lind (1994) revisa la información de fósforo, nitrógeno y
transparencia al disco Secchi y encuentra que aunque las concentraciones de fósforo y
nitrógeno son muy elevadas, la producción de fitoplancton es menor a la esperada, lo que
parece explicarse por la turbiedad natural del lago.
Una de las áreas que requieren mayores estudios es la contaminación por metales
pesados. Hansen (1995) evaluó las fuentes de contaminación en sedimentos por metales
pesados en la Cuenca Lerma - Chápala, incluyendo una estación en el Lago de Chápala. En
este trabajo se indican valores altos de factores enriquecimiento en el río Guanajuato, en La
Piedad y en Salamanca, pero no comenta la situación del lago.
1.2.4 Situación actual del manejo de la información de calidad del agua del Lago.
La Comisión Nacional del Agua (CNA), a través del Centro de Estudios
Limnológicos (CEL), es la entidad pública que ha realizado durante mayor tiempo el
monitoreo de la calidad del agua en el Lago de Chápala. El CEL es el depositario de la
información de calidad del agua que se genera y el uso es de tipo interno: la información no
está disponible al público en general.
El Sistema Intermunicipal de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA) también
realiza las mediciones sistemáticas de la calidad del agua en el Lago de Chápala, orientadas
a conocer la calidad con que ingresa el agua a las plantas potabilizadoras y el efecto que le
provoca la calidad del agua del lago. A partir de 1996 SIAPA realiza mediciones mensuales
de cerca de 30 parámetros físicoquímicos y bacteriológicos de calidad del agua en 6
estaciones de monitoreo. La información que se obtiene es también de uso interno; tampoco
está disponible al público en general.
Otras instituciones (UNAM, IMTA, Universidad de Guadalajara, UAG, entre otras)
han generado información respecto a la calidad del Lago de Chápala, pero la información
6
es escasa, discontinua y dispersa. La mayoría de los resultados de los trabajos de estas
instituciones no han trascendido a revistas con arbitraje internacional.
1.3 Hipótesis
De acuerdo a la información que se ha discutido, se pueden proponer las siguientes
hipótesis.
• Se puede manejar la información existente de calidad del agua del Lago de Chápala, e
incorporar la nueva información que se genere, en el sistema RAISON en forma
rápida y eficiente.
• A partir de la información de calidad de agua antes mencionada, el sistema RAISON
permite al usuario generar reportes que facilitan la toma de decisiones orientadas a la
restauración y conservación de la salud del ecosistema del Lago de Chápala.
1.4 Justificación
1.4.1 Beneficios e implicaciones sociales, culturales, políticos, etc.
Algunos de los beneficios que se espera resulten de la implementación correcta de un
SIG para el manejo de datos de calidad de agua del Lago de Chápala son los siguientes:
1. Permite conocer rápidamente las características geográficas del área de estudio a través
de desplegados en dos dimensiones en donde se señalan la localización de los
principales influentes y efluentes, poblaciones ribereñas, límites del lago, etc.
2. Facilita el análisis de la información de calidad del agua, lo que permite a las
autoridades y a los usuarios una mejor comprensión de la situación de calidad del lago e
identificar las zonas que presenten problemas de contaminación. Esto permitirá acordar
medidas técnicas y organizacionales para la restauración del lago.
3. Identificación precisa de las causas de la problemática de calidad del agua en el Lago de
Chápala. El análisis espacial y temporal de la información permitirá conocer desde
cuándo se originan los problemas de calidad del agua y dónde se originan (afluentes,
descargas ribereñas, precipitación directa, etc.)
7
4. Facilidad para hacer pública, en un futuro cercano, la información de calidad del agua.
Un SIG permitiría a las autoridades encargadas del manejo del agua estructurar un
programa de divulgación de la información existente para que la sociedad tenga la
capacidad de involucrarse en la toma de decisiones.
5. Consti tuye un apoyo en la evaluación de resultados de políticas de control de la
contaminación y manejo del agua. El SIG permitirá analizar si han sido adecuados los
programas que se propusieron para mejorar la calidad ambiental del lago y
proporcionará información para modificar acciones que no hayan tenido el impacto
deseado.
1.4.2 Razones que justifican el empleo del sistema RAISON
R A I S O N (Regional Analysis by Intelligent Systems O N microcomputer) es un
paquete de cómputo desarrollado por el ministerio del medio ambiente de Canadá en 1986.
Fue creado como respuesta a la necesidad de integrar información del programa de lluvia
acida en Canadá. Actualmente se usa como soporte para el manejo de cuenca de los
Grandes Lagos. Ha sido adaptado por el programa de monitoreo del programa ambiental de
Naciones Unidas para actividades de manejo y análisis de calidad del agua (GEMS).
Algunos trabajos sobre la Cuenca Lerma - Chápala (Hansen, 1995) han utilizado el paquete
RAISON para manejo de la información.
Las características principales del sistema RAISON se describen con mayor
amplitud en la sección 3.3.
1.5 Objetivo
1.5.1 Desarrollo de un SIG para el análisis de datos de calidad del agua del Lago de
Chápala.
En este trabajo se pretende describir el desarrollo e implementación de un Sistema
de Información Geográfica (SIG) para el manejo de la información de calidad del agua del
Lago de Chápala usando el sistema RAISON. Dentro de estas actividades
• se describirá el entorno geográfico de la cuenca,
• se describirá la información disponible en cuanto a parámetros de calidad del agua,
8
• se planteará el desarrollo de las bases de datos para su implementación en un SIG,
• se revisará la coherencia de la información histórica generada de calidad del agua y
• se ejemplificará el uso del SIG en diversas aplicaciones y su importancia como
herramienta para establecer políticas de saneamiento y restauración en la Cuenca
Lerma - Chápala.
9
2 LAGO DE CHÁPALA
En este capítulo se describen los aspectos generales respecto al .Lago de Chápala:
sus características geográficas, morfológicas, su hidrología así como los aspectos más
importantes de la Cuenca del Río Lerma ya que el Río Lerma es el principal aportador de
volúmenes al lago.
2.1 Región Hidrológica No. 12 (Lerma - Chápala - Santiago)
2.1.1 Descripción general
El Lago de Chápala y su cuenca se encuentran dentro de la región hidrológica No.
12 (Lerma - Chápala - Santiago). Esta región hidrológica se localiza en la parte central
oeste de la República Mexicana y cubre una superficie de aproximadamente 130,000 km 2 .
Esta región hidrológica, mostrada en la Figura 2.1 y en la Figura 2.2, incluye parte de diez
estados del país: Aguascalientes, Colima Durango, Guanajuato, Jalisco, México,
Michoacán, Nayarit, Querétaro y Zacatecas (SRH, 1972).
Figura 2.1 Ubicación de la Región Hidrológica No. 12 Lerma - Chápala - Santiago
10
N 23° -
22° -
21 OcéaníC
o Eacífico
20'
105° W 104' O 103 O 102' •O 101 o 100° w
Figura 2.2 Región Hidrológica No. 12. Cuenca Lerma - Chápala - Santiago
La Región Hidrológica No. 12 se divide en dos grandes cuencas: la cuenca del Río
Lerma y la cuenca del Río Santiago. La cuenca del Río Lerma inicia al este de la ciudad de
Toluca y termina en la presa de control de Poncitlán poco después de haber desembocado
en el Lago de Chápala. La cuenca del Río Santiago inicia en la presa de control de
Poncitlán y termina en el estado de Nayarit al desembocar en el Océano Pacífico.
2.1.2 Cuenca del Río Lerma
Dentro de la región hidrológica No. 12 tiene especial importancia la cuenca del Río
Lerma. Esta cuenca ocupa 52,000 km^ de superficie, se origina al este de la ciudad de
Toluca cerca de la población Lerma y termina en la presa de control de Poncitlán. sobre el
Río Grande de Santiago a 20 km al oeste de la ciudad de Ocotlán. El Río Lerma, desde su
origen hasta su desembocadura en el Lago de Chápala, recorre 500 km a través de una de
las regiones agrícola - industriales más importantes de México (SRH, 1972).
La cuenca del Río Lerma representa aproximadamente el 2 .6% de la superficie total
del país sin considerar las cuencas cerradas de Pátzcuaro y Cuitzeo (Estado de Michoacán).
La principal corriente dentro de esta cuenca es el propio Río Lerma que tiene su
origen a 50 km aproximadamente, al sudoeste de la ciudad de México desembocando en el
Lago de Chápala.
11
Debido a lo extenso de la longitud del Río Lerma, para propósitos de administración
y control se ha dividido en tres regiones (también denominadas cuencas): Alto Lerma
(12A), Medio Lerma (12B) y Bajo Lerma (12C). La cuenca 12C o Bajo Lerma (también
denominada Cuenca Río Lerma - Chápala) corresponde a la parte final del recorrido del Río
Lerma hasta su desembocadura al Lago de Chápala.
Cuenca 12C: Bajo Lerma o Río Lerma - Chápala
Esta cuenca drena una superficie de 2,044.55 km y se localiza en el lado este del
Lago de Chápala, teniendo como límite al Río Lerma en Yurécuaro. Existen en ella
localidades importantes como Jamay, La Barca, Yurécuaro, etc. Las subcuencas principales
corresponden a las de los ríos Ángulo, Huáscato y Duero, ambos afluentes del Río Lerma.
20 °30'
20 < W
Figura 2.3 Región Cuencas Bajo Lerma (12 C) y Lago de Chápala (12 D)
2.1.3 Cuenca del Río Santiago
El Río Grande de Santiago o simplemente Santiago, cruza primeramente el Valle de
Ocotlán, pasando por las poblaciones de Poncitlán y Atequiza para arribar a Juanacatlán,
todas en el estado de Jalisco. En este tramo su cauce es somero con respecto a la superficie
del terreno y las aportaciones superficiales más importantes provienen de sus tributarios,
los Arroyos El Ahogado, Santa Rosa y Los Sabinos, por su margen izquierda.
En el Salto de Juanacatlán, el Río Santiago sufre una gran caída, formando la
impresionante y famosa Barranca de Oblatos, al NE de la ciudad de Guadalajara, hasta las
12
Juntas, después de cruzar los Valles de Atemajac y Tesistán. En este tramo recibe
aportaciones de sus tributarios, los ríos La Laja, Calderón y Verde, todos ellos por su
margen derecha.
Prosigue el Río Grande de Santiago con dirección norte hasta el cruce con el Río
Cuixtla, recibiendo en este tramo las aportaciones de los Ríos Gigante y Juchipila por su
margen derecha, así como los arroyos Agua Salada, Cópala y Milpillas por la margen
izquierda, además de las aguas residuales de la ciudad de Guadalajara.
Después de recibir al río Cuixtla el Río Santiago alimenta a la Presa Santa Rosa,
siendo las aportaciones más importantes las de tributarios que descargan directamente en el
vaso de la presa. Desde Poncitlán a la Presa Santa Rosa el río tiene un recorrido
aproximado de 226 km y un área de cuenca de 47,116 k m 2 (CNA, 1990). Finalmente entra
al Estado de Nayarit y desemboca en el Océano Pacífico.
2.1.4 Aspectos hidrológicos
Al comparar sus condiciones hidrológicas con el resto del país, en la cuenca ocurre
en promedio el 3 % de la precipitación pluvial, tiene poco más del 1% de los escurrimientos
y quedan comprendidas el 13% de las aguas subterráneas. Sin embargo las necesidades
derivadas de todos los usos superan en la actualidad la oferta de agua superficial y
subterránea. Esto ha provocado el desequilibrio hidrológico de la cuenca.
2.1.5 Importancia de la cuenca del Río Lerma
Con relación a la totalidad del país, en esta cuenca se concentra el 9 . 1 % de la
población, se genera más de la tercera parte de la producción industrial, se origina casi el
2 0 % del comercio y queda comprendida el 12.5% de la superficie utilizada para riego de
temporal.
Esta región es factor determinante en la dinámica del país, con valores superiores a
la media nacional en densidad demográfica, producción industrial y agrícola per capitu. La
cuenca se califica actualmente como la de mayor nivel de aprovechamiento del agua en
México (León - Vizcaíno et al, 1994), siendo los estados de Guanajuato y Michoacán los
principales usuarios de agua en la cuenca con fines agrícolas.
13
El desequilibrio hidrológico existente en la cuenca ha puesto en riesgo la
supervivencia del Lago de Chápala. La preservación del lago es una de las prioridades
dentro del programa de conservación de la cuenca (León - Vizcaíno et al, 1994).
2.2 Cuenca Lago de Chápala
2.2.1 Descripción de la cuenca del Lago de Chápala
La cuenca hidrológica del Lago de Chápala (cuenca 12 D) drena 5,127.43 km" e
incluye las subcuencas intermedias: Río Sahuayo, Lago de Chápala (en el presente trabajo
se denomina cuenca directa de Chápala), Laguna de San Marcos, Laguna de Sayula y
Laguna de Zapotlán (SEMARNAP, 1998). La cuenca directa de Chápala se presenta en la
Figura 2.4.
Las subcuencas que presentan contacto inmediato con el lago, son la 12DA
(Michoacán) y la 12DB (Jalisco principalmente). La primera de ellas presenta una
hidrología superficial bien definida como la parte final del Río Zula, el Río Lerma. el Río
Hilaracha y el Río Duero y otros arroyos temporales que van a desembocar directamente al
lago. As imismo, existe una gran cantidad de canales de riego que abastecen la Ciénega de
Chápala y numerosos bordos y cuerpos de agua.
La segunda subcuenca (12DB) circunda la mayor parte del lago. Los aportes a éste
consisten en los escurrimientos que se dan dentro de la temporada lluviosa entre las sierras
por la formación de innumerables arroyos temporales, principalmente de municipios como
Poncitlán, Chápala, Jocotepec y Tizapán así como el río permanente de La Pasión, que
iniciando en Michoacán, atraviesa el municipio de Tizapán para desembocar en el lago
(Guzmán, 1992).
14
19°30' N 1 1 1 1 1 — 103°30' N 103°00 'N 102°30' 102°00'
Figura 2.4 Cuenca Directa del Lago de Chápala
2.2.2 Vaso del Lago de Chápala
El Lago de Chápala se localiza entre los grados 102° 4 0 ' 4 5 " y 103° 2 5 ' 3 0 "
longitud oeste y 20° 0 7 ' y 20° 2 1 ' de latitud norte. La mayor parte del lago se encuentra en
el Estado de Jalisco, y una fracción pequeña al SE está en el Estado de Michoacán. El Lago
de Chápala t iene 77 km de longitud, un ancho promedio de 15 km en la dirección norte a
sur y una profundidad media 7.2 m. Su elevación nominal es de 1,524 msnm, la presión
atmosférica local alcanza 634 mm H g y almacena un promedio de 6,800 M m 3 .
2.2.3 Aspectos climatológicos
El cl ima de la zona esta clasificado como (A)C(wo)(w) semicálido subhúmedo con
lluvias en Verano, siendo el menos húmedo de los semicálidos (García, 1975); la
temperatura promedio anual es de 19.9° C. La temperatura ambiente máxima va de mayo a
jul io (27° C a 30° C) y la mínima de diciembre a febrero ( 9 o C a 12° C). La frecuencia de
granizadas anual es menor a dos días y el número de heladas es menor a 20 días al año. La
precipitación total anual es de 875.2 mm, el mes más lluvioso es julio con 150-200 mm de
15
precipitación y el más seco es enero sin lluvias apreciables 0.0 mm (Estrada, et al... 1983).
La evaporación total anual es de 1.912 mm, siendo abril y mayo los meses en que es mayor
con 250 mm y en diciembre es mínima con 100 mm. La dirección de los vientos dominante
es de este a oeste y en segundo lugar del oeste al este y con menor frecuencia de sur a norte
y de norte a sur; la velocidad varia de 1 a 12 km/h, siendo más frecuente entre 8 y 12 km/h,
ocasionalmente se presentan vientos entre los 15 y los 20 km/h (Guzmán, 1992).
2.2.4 Morfometría y batimetría
El fondo del lago presenta una suave pendiente, que va desde la desembocadura del
Río Lerma en su parte oriental, hacía la parte más profunda en el centro - norte del lago,
para después disminuir hacía su ribera occidental (ver Figura 2.5).
La forma general del lago es subrectangular elongada, siendo su eje mayor en
sentido este - oeste. Dentro del lago se encuentran varias islas importantes por su tamaño, la
de los Alacranes y las dos de Mezcala. La Isla de Petatlán ha desaparecido ya que en la
actualidad comunica con la ribera del lago. Cuando la elevación de la superficie del agua
es de 1,524 msnm, el área del lago es, aproximadamente 111,200 ha y su capacidad de
7,962 M m 3 según se muestra en la Tabla 2.1 (Limón et al, 1989). Estas características
morfométricas hacen del Lago de Chápala el embalse natural más grande de México y el
tercero en Latinoamérica.
Tabla 2.1 Parámetros morfométricos del Lago de Chápala
Simbología Elevación, msnm
VARIABLE (Hutchinson, 1957) Unidades 1,524 1,521
Volumen V Mm"' 7,962 4,667
Área A ha 111,200 103,900
Anchura máxima hx km 22.50 22.50
Longitud máxima l km 77.00 75.00
Profundidad máxima Zm m 10.50 7.50
Profundidad media Z m 7.20 4.50
Profundidad relativa Zr 0.028 0.028
Línea de costa L km 215.0 209.5
Desarrollo de la línea de costa 1.82 1.83
16
El Lago de Chápala drena una superficie aproximada de 5,127.43 k m 2 haciendo las
veces de regulador del sistema Lerma - Santiago. Esta cuenca es una de las más importantes
del país y es de gran importancia para la región en que se encuentra situado.
Cotas en metros. Cota 100 equivale a 1,526 msnm.
Figura 2.5 Plano Batimétrico del Lago de Chápala
Se han realizado tres trabajos principales relativos a conocer la información
batimétrica del Lago de Chápala. Las curvas de área vs. nivel y volumen de
almacenamiento contra nivel del lago se presentan en la Figura 2.6 y en la Figura 2.7 (de
Anda, 1998)
120,000
100,000
80 ,000
60 .000
4 0 , 0 0 0
2 0 , 0 0 0
/ ' . • *
: : / . ' * ' :
: /•' /
i ,' !••• Área 1929, ha
- - - 'r Área 197?2, ha . . ^ ^ L - , .Área. .1981, . ha...
I; i I i '
, , , , i , , , Á i / , , , i , . . . i . . . . i . . . 0 1505 1510 1515 1520 1525 1530 1535
Nive l , m s n m
Figura 2.6 Curvas área - profundidad calculadas de los levantamientos batimétricos
de Ballesteros (1929), SRH(1970), y SARH(1981) .
17
.6 1() 7
1535
Nive l , m snm
Figura 2.7 Curvas de volumen - profundidad calculadas de los levantamientos
batimétricos de Ballesteros (1929), SRH(1970), y SARH(1981) .
Azolvamiento
Con respecto al proceso de azolvamiento del lago se ha reportado (Sandoval, 1994)
que las corrientes alimentadoras del Lago de Chápala no están apreciablemente azolvadas.
En cambio, en el plano batimétrico del lago es francamente apreciable el azolvamiento de
un área de 106.5 k m 2 en el estuario de la desembocadura del Lerma y otro de 15 k m 2 en la
desembocadura del Río La Pasión, en Tizapán.
El azolve en Chápala proviene principalmente del Lerma. Este río representa la
mayor parte de la alimentación del lago y, por tanto, también de su aportación de azolve. La
cuenca de La Pasión representa únicamente el 1% de la del Río Lerma. La medición de
sólidos en suspensión acarreados por el Río Lerma se ha hecho en la estación hidrométrica
de Yurécuaro de la cual la CNA tienen datos para el período 1961-1970.
2.2.5 Hidrología superficial
La cuenca del Lago de Chápala recibe las corrientes de las siguientes subcuencas
intermedias: Río Lerma, Río Sahuayo (12DA) que tienen su origen en el Estado de
18
Michoacán, además del escurrimiento del Río La Pasión y de las escorrentías de la propia
cuenca directa del Lago de Chápala (12 DB) la cual rodea gran parte del lago.
El Río Lerma y el Río Santiago representaron hasta el año de 1990 las principales
entradas y salidas del lago respectivamente. Sin embargo, a partir de 1990 se puso en
operación el acueducto Chápala - Guadalajara para dotar de agua de mejor calidad a la
ciudad de Guadalajara originando cambios importantes en el régimen hidrológico del lago.
En la tabla ÍII-2 se explica en términos generales las contribuciones más relevantes en
balance hidrológico general de dicho cuerpo de agua. Como se puede observar en los
últ imos años han disminuido notablemente los flujos de entrada y salida e incrementado
notablemente la evaporación en el lago.
Tabla 2.2 Principales aportaciones y descargas promedio del Lago de Chápala
P e r í o d o d e e s t u d i o
1935-1974 1975-1989 1990-1997
ORIGEN Mm 3 / año % Mm 3 /año % Mm 3 / año %
E n t r a d a s :
Río Lerma 1,912.48 70.03 791.67 46.47 476.22 29.32
Río Duero O (*) (*) (*) 218.21 13.44
Precipitación 818.50 29.97 911.82 53.53 929.56 57.24
Total 2,730.98 1,703.49 1,623.99
S a l i d a s :
Río Sant iago 1,361.67 48.08 724.63 33.25 124.55 7.00
Acueducto 0.00 00.00 0.00 00.00 340.51 19.15
Evaporación 1,470.16 51.92 1,454.88 66.75 1,778.23 73.85
Total 2,831.84 2,179.51 2,243.29 (*) No se cuenta con información.
2.2.6 Hidrología subterránea
Los estudios preliminares de aguas subterráneas en la región los realizó la Secretaría
de Recursos Hidráulicos (SRH, 1972, SRH, 1973). En estos estudios se ha observado que la
cuenca del Lago de Chápala opera como una unidad independiente desde el punto de vista
geohidrológico ocupando dicha unidad casi toda la extensión del lago. El flujo de las aguas
subterráneas de la región se estimó haciendo uso de dos curvas equipotenciales obtenidas
19
con las mediciones de los niveles piezométricos en los pozos de la región. El estudio
muestra que la superficie del espejo de agua en los pozos ubicados a lo largo de la línea de
costa del lago es ligeramente mayor que el propio nivel del lago.
Los niveles piezométricos se ven alterados en forma directa con la oscilación de los
niveles de la superficie de agua del lago. Igualmente se ha observado que al noroeste de
Jocotepec existe un valle que parece funcionar de forma independiente desde el punto de
vista geohidrológico (SRH, 1972). Sin embargo, el Valle de Ocotlán, localizado al este del
lago, no es totalmente independiente ya que se han observado importantes recargas de los
acuíferos. Las curvas equipotenciales indican en general patrones de flujo de aguas
subterráneas desde la periferia del lago hacia el vaso.
Desde el punto de vista geohidrológico, el Lago de Chápala parece tener
comunicación con la Ciénega de Chápala. Debido a que la superficie de agua del lago tiene
una elevación mayor que los observados en los pozos ubicados en la Ciénega. Por la
uniformidad de las variaciones de nivel del lago con los pozos de la Ciénega se puede
argumentar en forma preliminar que existe flujo de aguas subterráneas desde la parte este
del lago hacia la Ciénega.
En la cuenca directa del Lago de Chápala se localizan una gran cantidad de pozos y
manantiales. En el estudio de la SRH (1973) se reportaron 48 pozos someros, 122 pozos
profundos, 4 pozos artesianos y 5 manantiales dando un total de 10.4 Mm 3 / año . Los usos de
aguas subterránea se destinan 47 .8% para uso doméstico, 26 .5% para la agricultura, 17 .1%
para los servicios de agua municipal, y 5.6% para usos industriales.
2.2.7 Importancia del Lago de Chápala
El Lago de Chápala es el embalse más grande de México, el segundo en altitud en
América y el tercero en tamaño en América Latina, siendo mayores que éste sólo el lago
Titicaca en los Andes y el lago Nicaragua en Centro América (Guzmán, 1992). Recibe
principalmente las aguas del Río Lerma y da origen al Río Grande de Santiago (SRH,
1972).
20
Su importancia estriba en que tiene todas las posibilidades de usos benéficos como
recreación, agricultura, abastecimiento de agua, pesca, deportes acuáticos, generación de
energía, etc. Aproximadamente se extraen de él 6 m 3 / s (189 Mm 3 / año) para abastecimiento
de agua potable de la Zona Metropolitana de Guadalajara.
Lamentablemente en el Lago se vierten una gran parte de las aguas residuales
domésticas, municipales, agrícolas e industriales de la región, siendo el Río Lerma uno de
sus principales aportadores de contaminación (de Anda, 1998).
2.3 Obras Hidráulicas en el Lago de Chápala
Desde principios del siglo se han realizado diversas obras hidráulicas en el lago
destinadas a:
• Disminuir las pérdidas por evaporación manteniendo al máximo su capacidad de
almacenamiento y mantener un control más adecuado del embalse,
• Suministrar agua a la Zona Metropolitana de Guadalajara, cuya dinámica de
crecimiento en la población hace prever que para el año 2000 las necesidades de
suministro de agua serán para una población de cerca de 6 millones de habitantes,
• Suministrar agua para riego agrícola de las zonas de cultivo ubicadas en la
Ciénega de Chápala, en la ribera del lago y a lo largo del Río Grande de Santiago,
así como
• Cubrir las necesidades propias para el aprovechamiento doméstico, pecuario e
industrial en la región.
A lo largo del siglo XX el Lago de Chápala, ha sufrido en forma directa o no, las
consecuencias de numerosas obras hidráulicas, con impactos tanto positivos como
negativos sobre el lago.
La obra hidráulica que ha tenido un mayor impacto en el lago se realizó a principios
del s. XX cuando el lago ocupaba su extensión actual más la región de la Ciénega de
Chápala alcanzando más de 160,000 ha de superficie (ver Fig. III.5). Las variaciones
naturales del régimen hidráulico del lago hacían que, la mayor parte del tiempo su parte
21
oriental bastante somera, quedara prácticamente seca. De ahí la iniciativa de parte del
gobierno de segregar la parte oriental del lago por medio de diques. De esta fonna se
construyeron entre 1905 y 1910 cerca de 77.0 km de bordos con material de suelo local
alcanzando una corona de 4.00 m y una altura máxima de 3.50 m a la cota 98.50. A este
dique se le conoce actualmente como Dique de Maltaraña. Con esta obra se disminuyó la
superficie del vaso en 50,000 ha y la capacidad de almacenamiento en 856 M m 3 , sin
embargo se obtuvieron los siguientes beneficios:
• Segregación de la ciénega al oriente del lago para aprovechamiento de 50,000 ha
de tierras de alto rendimiento para uso agrícola y pecuario dando origen a la actual
Ciénega de Chápala.
• Encauce directo al lago de los afluentes de los Ríos Lerma y Duero evitando las
pérdidas por infiltración y evaporación de agua en la región de la ciénega estimada
en aquel entonces en 600 M m 3 .
Santiago Presa Presa
Canal de Corona , Ponci t lán , A t e q u i z a , \ | 9 5 6 1 9 4 ( )
1952 V _ A c u e d u c t o X • B m í~ y
1990 \ „ — — 1
Zula
' B o r d o de Mal ta raña ,
1 9 1 0 < í - < ^ ~ Lerma__^
v^^^ Lago de Chápala £ 1 C i é n e g a de { Chápa la , V 1908
Bordo de re tención, 1908
l Duero
Figura 2.8 Obras hidráulicas en el Lago de Chápala
A continuación se proporciona una relación cronológica de las obras hidráulicas
más relevantes que se han llevado a cabo en el Lago de Chápala desde finales del siglo XIX
(Sandoval, 1994).
1853 Construcción de la presa derivadora Corona sobre el Río Grande de Santiago, en
Atotonilquillo y canales Zapotlanejo y Aurora en la margen derecha, y Atequiza en
la izquierda para riego de 4,000 ha
22
1895 Construcción de la planta hidroeléctrica en El Salto, Jalisco con caída de 20 m.
primera de este género en el país para servicio público.
1897 Se iniciaron los trabajos de construcción de la presa de Poncitlán, sobre el Río
Grande de Santiago para control del nivel del lago, lo que aumentó su capacidad de
almacenamiento a 3,223 M m 3 , al aumentar el nivel de la cota 96.0 a la 97.8. Entre
1904 y 1908 se levantó el bordo de contención.
1910 Terminación de los diques de segregación de 50,000 ha del lecho del lago en su
parte oriental y encauzamiento de los Ríos Lerma y Duero, Longitud de los diques
de 77 km y altura de 3.0 metros con corona a la cota 98.5.
1916 Dragado de la barra de salida del Río Grande de Santiago de la cota natural 95.0
dado el descenso del nivel del lago a la cota 94.92.
1933 Prolongación de 2.0 km hacia el lago del dragado anterior. El nivel descendió a la
cota 95.22.
1935 Sobreelevación de los diques de la Ciénega de Chápala a la cota 99.50.
1943 Planta de bombeo El Fuerte para riego de 2,000 ha. Toma directa del lago.
1945 Planta de bombeo Quitzeo frente a Ocotlán en la margen izquierda del Santiago para
riego de 1,800 ha.
1947 Compuertas radiales en la Presa Corona, instaladas en la margen izquierda para
optimizar su operación y para aumentar la capacidad para los gastos de derrame.
Dragado a base de mano de obra en tres puntos altos del lecho del Santiago y en
Poncitlán, San Miguel y Corona para mejorar la capacidad hidráulica del cauce. El
agua alcanzó la cota 94.67.
Planta de bombeo en Ocotlán en la confluencia del Río Zula con el Río Grande de
Santiago, para hacer posible el escurrimiento por este último ya insuficiente por el
bajo nivel del lago. Se instalaron 15 unidades con capacidad de 1.5 m 3 / s cada una.
Los cárcamos de succión tuvieron sus umbrales a la cota 91.50. La planta estuvo en
operación desde mayo de 1948 hasta junio de 1958, habiendo registrado paros hasta
23
de 24 h entre 1952 y 1955 por gasto insuficiente en el canal alimentador, debido al
creciente abatimiento de los niveles del lago.
1948 Dragado del Río Grande de Santiago y del lago por su ribera norte para alimentar la
Planta de Ocotlán. El Canal dragado llegó hasta San Miguel, con longitud de 3.0 km
en el Río y 8.0 km en el lago; ancho de 40.0 m y espesores de corte hasta de 4.0 m.
Se extrajo un volumen de 1,250 M m 3 del que un 2 0 % requirió el uso de explosivos,
el dragado se terminó en 1952.
1949 En la Cuenca del Lerma surge un cambio en el patrón de los asentamientos con un
desplazamiento hacia las cabeceras municipales, que traen como consecuencia una
mayor demanda de agua. Esto se une también a la apertura de nuevos distritos de
riego, con la construcción de presas, como la de Solís en 1949.
1950 Abatimiento de 2.0 m en los cárcamos de la Planta de Ocotlán quedando los
umbrales a la cota 89.50. El lago registró la cota 93.17.
En este año se empieza la extracción masiva de agua del Alto Lerma hacia la
Ciudad de México, extrayendo agua de los manantiales del Lerma en Almoloya del
Río. Se inicia el desarrollo Industrial acelerado del Valle de México, surgen los
grandes fraccionamientos.
1952 Derivación del Lerma en Maltaraña con bordo de tierra y construcción del canal
l lamado luego Ballesteros sobre el lecho descubierto del lago para ir a desembocar
al Zula. La capacidad del canal fue de 25 m 3 / s ; ancho de 40 m y longitud de
21.0 km. Con estas obras se evitó la evaporación en el lago de los escasos caudales
del Río Lerma así como su bombeo en Ocotlán.
1953 Substitución del bordo de Maltaraña por presa de concreto reforzado a operarse con
agujas de madera.
Construcción de tres compuertas radiales para carga de 6 m y anchura de 3.0 m en la
confluencia del Río Zula con el Río Santiago para poder alternar el paso de los
caudales del Zula a la presa de Poncitlán o hacia el Lago de Chápala.
Diseño y construcción por ingenieros de Guadalajara de las obras de abastecimiento
de agua para esta ciudad. Estas obras constan en la ampliación y prolongación del
24
canal Atequiza a una longitud de 25.0 km construcción del canal Las Pintas,
también con longitud de 25 km y del canal El Cuatro de 4.0 km. Presas reguladoras
y planta de bombeo en La Calera, con capacidad de 10.0 m 3 / s a altura de 22.0 m y
en Las Pintas con capacidad de 5.0 m 3 / s a altura de 55.0 m; planta potabilizadora en
la terminal El Cuatro con capacidad inicial de 1.0 m 3 / s . Las obras entraron en
servicio en agosto de 1956. Posteriormente se hicieron sucesivas ampliaciones hasta
alcanzar las de 15.0 m 3 / s en el bombeo de Las Pintas y de 9.0 n r / s en la
potabilización.
El Dique Maltaraña se termina de construir en 1953 lo cual separó definitivamente
a la Ciénega de Chápala del lago, perdiendo así el lago 56 k m 2 de su vaso. En ese
mismo año se inicia las obras de conducción de agua para Guadalajara, tomando el
agua de la Presa Corona y derivándola al canal de Atequiza, el sistema entró en
operación en 1956. El Canal Ballesteros se construyó en 1956 como consecuencia
del bajo nivel del lago de 1955 que impedía llevar agua a las centrales
hidroeléctricas. En 1967 se reforzaron los bordos desde Jamay en Jalisco hasta la
Palma en Michoacán.
1954 Abatimiento de 1.0 m en las unidades centrífugas de bombeo de Ocotlán para
mejorar la succión. El lago registró la cota 91.64.
1958 Sobreelevación de los diques de la Ciénega a la cota 100.50. El lago registró la cota
96.96 para alcanzar la 98.02 en el año siguiente.
En 1958 y 1959 se reparan y construyen los diques de protección de Salamanca, La
Barca y la Ciénega, en estos últimos se incrementó la cota 98.5 a la 100.5.
1967 Habiendo alcanzado el lago la cota 99.04, para acelerar al máximo el abatimiento de
ese nivel y el alivio de las consiguientes afectaciones en las riberas, la SRH
dinamitó un tramo de mas de 50m de la presa Corona por su extremo derecho,
aumentando así la capacidad hidráulica para el derrame. La presa fue rehabilitada
por la misma SRH seis años después.
1981 Planta de bombeo de Santiaguito. Con el fin de recuperar las filtraciones del canal
Atequiza y las excedencias de la derivación de Corona, el SIAPA construyó en el
25
arroyo La Calera esta planta, que se alimenta del Santiago y descarga al penúltimo
kilómetro del canal de Atequiza. Capacidad de 2.5 m 3 / s , altura de 8m y línea de
impulsión de 350 m. La planta operó en 1983 y 1984, suspendiéndose por la mala
calidad del agua del Santiago, que recibe el mayor número de descaras industriales a
partir de Ocotlán y más todavía de la presa Corona.
1982 Rehabilitación de la planta de bombeo de Ocotlán, abandonada desde 1959 y
desmantelada parcialmente. El SIAPA obtuvo de la CFE esta planta en comodato.
1984 Se inicia la construcción de la plana de bombeo en al ribera norte del lago Chápala
en San Nicolás de Ibarra, para substituir la derivación en la presa Corona en El
Santiago, en razón de la menos mala calidad del agua en la mitad del lago que en el
río. Conducción entubada hasta la planta potabilizadora referida para evitar las
mermas y la mayor contaminación en el canal abierto desde la presa Corona.
Capacidad del proyecto de 12.2 m 3 / s en dos líneas, concebidas para primera y
segunda etapas. Altura de bombeo de 138m y longitud de acueducto de 42.6 km,
con varios de ellos con carga de 100 m.
1986 En 1986 se inician las obras del Acueducto, cuya planta de bombeo se encuentra en
las cercanías de la población de la Cruz de la Soledad. En 1990 entraron en
operación 12 plantas de tratamiento de aguas residuales de las principales
poblaciones ribereñas.
1990 Entrada en servicio de una primera fase de la conducción de San Nicolás de Ibarra,
l legando la primera línea del acueducto al km 26 para descargar al canal Guayabo,
procedente del lago Cajititlán y que confluye en el km 3 del canal Las Pintas (el
canal Guayabo fue rehabilitado y ampliado en 1995 como parte del sistema de
abastecimiento de Guadalajara). En esta forma, los caudales aportados por el
acueducto por un bombeo de 138m fueron conducidos por el canal Las Pintas para
ser rebombeados a otros 55 metros más en la planta mencionada antes para llegar a
Guadalajara junto con los derivados en Corona.
26
3 MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Datos hidrológicos
El objetivo de esta sección es presentar la información principal que se ha generado
referente al comportamiento hidrológico del Lago de Chápala. Para un estudio más
profundo de la información hidrológica puede consultarse en de Anda, 1998.
3.1.1 C o m p o n e n t e s pr inc ipa les del ba lance hidrológico del Lago de C h á p a l a
Los principales elementos que afectan el balance hidrológico sobre el Lago de
Chápala se presentan en la Tabla 3.1.
T a b l a 3.1 C o m p o n e n t e s del ba lance hidrológico del Lago de C h á p a l a
Entradas Salidas Acumulación • Río Lerma • Río Santiago • Río Duero • Acueducto a ZMG • Río Zula • Evaporación /
Evapotranspiración Cambio de volumen del lago
• Escorrentías en la cuenca - • Río Zula = • Lluvia directa sobre el
lago • Riego agrícola
• Descargas municipales directas
La descarga natural del Río Zula se sitúa en el Río Santiago; sin embargo, existe un
sistema que permite enviar la contribución del Río Zula al Lago de Chápala, por lo que
dependiendo de la operación de las compuertas que regulan al Río Zula puede ser una
entrada o una salida del lago.
De las contribuciones indicadas en la Tabla 3.1, la entrada principal corresponde al
Río Lerma y las salidas principales al Río Santiago y a la evaporación.
No se incluyen en la Tabla 3.1 las aportaciones o descargas de aguas subterráneas
por carecer de información adecuada que permita su inclusión en el balance.
27
3.1.2 Contribución de los ríos Lerma, Santiago y del Acueducto de la Z M G
Las principales corrientes que contribuyen al balance hidráulico del Lago de
Chápala son el Río Lerma como aportador y el Río Santiago y el Acueducto de la Z M G
como salidas del lago. En la Figura 3.1 se presenta la contribución de estas corrientes.
Puede apreciarse en esta figura que el Río Lerma muestra una gran variación. Los valores
picos anuales han superado 5,200 millones de metros cúbicos (Mm 3 ) . En los años cincuenta
hubo una disminución importante en la aportación del Río Lerma y en los años setenta se
presentaron varios picos por arriba de 3,000 Mm 3 / año . En los años ochenta y en los noventa
la contribución del Río Lerma ha sido baja (menos de 1.0 MmVaño, salvo un pico unitario
de 1.6 M m 3 en el año de 1992).
Probablemente la causa principal de la disminución en el caudal del Río Lerma es el
incremento en el uso agrícola en la parte alta y media de la cuenca, principalmente en los
estados de Guanajuato y Michoacán.
£ 4 , 0 0 0 (O
x> ¡3 2 , 0 0 0 -O
1 , 0 0 0
1 9 3 0
•—LERMA - • - - SANTIAGO -é,—ACUEDUCTO
1 9 4 0 1 9 5 0 1 9 6 0 1 9 7 0 1 9 8 0 1 9 9 0 2 0 0 0
Año
Figura 3.1 Flujo anual de los ríos Lerma y Santiago y del acueducto de la Z M G .
Período 1930 - 1998
El Río Santiago presenta por lo general un comportamiento en fase con el Río
Lerma, con volúmenes anuales menores, principalmente en los años en que el Río Lerma
28
presenta bajas contribuciones. Puede observarse que en el período 1980 a 2000 el flujo
anual ha sido inferior a 0.5 Mm 3 / año .
El acueducto que entrega agua a la zona metropolitana de Guadalajara inició su
operación en 1990. Entrega a la Z M G un gasto instantáneo de entre 6 y 7 m 3 / s , lo que
corresponde a un volumen anual cercano a 190 - 220 M m 3 .
3.1.3 Precipitación y evaporación
Los valores de precipitación y evaporación en el Lago de Chápala se presentan en la
Figura 3.2. La evaporación representa la principal salida de agua del lago a partir de finales
de los años setenta. Se observa como se ha mantenido razonablemente constante alrededor
de 1.5 Mm 3 / año .
2,000
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Año
Figura 3.2 Precipitación y evaporación. Promedios anuales
La precipitación anual también muestra una tendencia bastante constante, cercana a
1.0 MnrVaño. Se observa una disminución en la precipitación durante los años cincuenta, lo
que explica la disminución en el flujo del Río Lerma y la disminución en los niveles del
Lago de Chápala.
N i el comportamiento de la evaporación ni el de la precipitación explican los bajos
niveles del Lago de Chápala en el período posterior al año 1980.
29
3.1.4 Nivel del lago y volumen de almacenamiento
El comportamiento histórico del nivel del Lago de Chápala y del volumen de
almacenamiento se presenta en la Figura 3.3. El nivel presenta grandes variaciones en el
período de 1934 a 1998. En el año de 1954 el lago presentó su cota mínima, por debajo de
1,518 msnm. Este valor es congruente con el volumen de ingreso del Río Lerma y con la
precipitación pluvial.
Figura 3.3 Nivel y volúmenes de almacenamiento en el Lago de Chápala. Período
1934-1998
A partir de 1980 el lago ha iniciado una etapa de disminución en su nivel de
almacenamiento, exceptuando el período de 1991 a 1993 donde el nivel del lago presentó
una tendencia ascendente. El descenso en el nivel del lago no parece estar relacionado con
la precipitación pluvial (ver Figura 3.2) pero sí está relacionado con la disminución del
volumen aportado por el Río Lerma (Figura 3.1).
3.1.5 Resumen de balance hidrológico del Lago de Chápala
Las contribuciones de las diferentes entradas y salidas del Lago de Chápala se
presentan en la Tabla 3.2 (de Anda, 1998). De acuerdo a los resultados que se presentan en
esta tabla se aprecia una significativa reducción en el aporte del Río Lerma mientras que el
resto de las entradas al lago parecen no sufrir una modificación importante.
30
En las salidas del lago, a partir de 1990 se inició la extracción por el acueducto para
la ZMG. Este aumento sin embargo ha sido compensado con una disminución en la salida
del Río Santiago, de forma que las salidas totales del lago no se han modificado
significativamente.
En la Tabla 3.2 se aprecia un desbalance entre las entradas y salidas del lago a partir
del año 1975: cerca de 400 M n r / a ñ o para el período 1975-1989 y 600 M n r / a ñ o a partir del
año 1990.
Tabla 3.2 Principales aportaciones y descargas promedio del Lago de Chápala
P e r í o d o d e e s t u d i o
1935-1974 1975-1989 1990-1997
ORIGEN Mm 3/año 0/ /o
Mm 3/año /o Mm 3/año /o
E n t r a d a s :
Río Lerma 1,912.48 70.03 791.67 46.47 476.22 29.32
Río Duero n O (*) O 218.21 13.44
Precipitación 818.50 29.97 911.82 53.53 929.56 57.24
Total 2,730.98 1.703.49 1.623.99
S a l i d a s :
Río Santiago 1,361.67 48.08 724.63 33.25 124.55 7.00
Acueducto 0.00 00.00 0.00 00.00 340.51 19.15
Evaporación 1,470.16 51.92 1,454.88 66.75 1,778.23 73.85
Total 2,831.84 2.179.51 2,243.29 (*) N o s e c u e n t a c o n i n f o r m a c i ó n .
Los resultados indican que de no modificarse las condiciones de entrada al lago
(principalmente el Río Lerma) la tendencia del nivel del lago continuará a la baja. No se
aprecian factores climáticos anómalos (precipitación, evaporación) que expliquen los bajos
niveles del lago. La única forma en que se prevé pueda revertirse la tendencia es regulando
el uso del agua en la cuenca media y alta del Río Lerma.
31
3.2 Datos de calidad del agua
3.2.1 Desarrollo histórico de estaciones de monitoreo de calidad del agua del Lago de
Chápala.
En 1972 la Secretaría de Recursos Hidráulicos (SRH) encomendó la realización del
estudio titulado Estudio Limnológico del Lago de Chápala (SRH, 1972). Para este estudio
se establecieron estaciones de monitoreo en 25 puntos del lago, una estación en el Río
Lerma y dos estaciones en el Río Santiago.
A partir del año 1992 la CNA cuenta con 37 estaciones en el Lago de Chápala,
repartidas de la siguiente manera:
• Veinticinco estaciones en el interior del lago. Estas estaciones son las mismas
establecidas durante el estudio realizado por SRH en 1972. Las estaciones están
identificadas de acuerdo a la ubicación en el lago. Las estaciones 1, 2. ... 8
corresponden a la parte occidental del lago. Las estaciones 10, 11 17
corresponden a la parte central y las estaciones 20, 21, .... 28 a la parte oriental
(ver Figura 3.4). No existen estaciones identificadas con los números 9, 18 y 19.
• Nueve estaciones en la ribera del lago (estaciones A, B. C, .... I). Estas estaciones
comenzaron a operar en 1990.
• Una estación sobre el Río Lerma, poco antes del ingreso al lago (estación L l ) .
Esta estación inició su operación junto con las estaciones del interior del lago en
el año 1972.
• Una estación sobre el Río Santiago, muy cerca del inicio de su recorrido a partir
del lago (estación SI) . Esta estación inició su operación junto con las estaciones
del interior del lago en el año 1972.
• Una estación en el acueducto que conduce el agua a la zona metropolitana de
Guadalajara (estación Ac). Esta estación inició su operación junto con la
construcción del acueducto en el año 1992.
La ubicación aproximada de las estaciones de monitoreo de calidad del agua se
presenta en la Figura 3.4.
32
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Chalala
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• . V> Vi
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Figura 3.4 Ubicación de estaciones de monitoreo de calidad del agua en el Lago de
Chápala
3.2.2 Parámetros monitoreados y sus implicaciones en la salud del ecosistema.
La medición de parámetros físicoquímicos de calidad del agua cumple muchos
objetivos. Algunos parámetros ayudan a conocer el estado propio del lago, su evolución y
su tendencia a envejecimiento (eutroficación). Otros parámetros que se evalúan están
relacionados más con posibles usos del lago (agua potable, agricultura, recreación, etc.).
Dependiendo del uso. algunos parámetros son relevantes y otros no lo son. Un ejemplo es
el color, cuya principal importancia es en potabilización.
Hay un tercer grupo de parámetros de calidad del agua cuya determinación ayuda a
evaluar la congruencia de la información y a evitar resultados anómalos. Un ejemplo de
este parámetro sería Sólidos Totales (ST) en que este parámetro no es muy relevante, sin
embargo ayuda a verificar que la determinación de Sólidos Suspendidos Totales (SST) y
Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV) sea congruente (que se satisfaga que ST = SST y
SSV).
En la Tabla 3.3 se presenta una relación de los parámetros de calidad del agua que
tienen relevancia en limnología y en los usos principales que sostiene el Lago de Chápala:
suministro de agua potable, riego agrícola, pesca y recreación.
Como se aprecia en la Tabla 3.3. la lista de parámetros es muy extensa lo que
implicaría un esfuerzo elevado para su determinación. Sin embargo es posible reducir la
33
lista de parámetros ya que algunos de éstos relacionados con agua potable se consideran
secundarios; en riego algunos de los metales son importantes sólo para cultivos muy
específicos, etc. Otros parámetros sí se consideran importantes, pero no se tiene el equipo
adecuado (o asignación de presupuesto) para su determinación. Los plaguicidas son un
ejemplo de este tipo de parámetros.
La lista de los parámetros cuya determinación se realiza en forma sistemática, o por
lo menos se realizó en alguna época, se presenta en la Tabla 3.4. En esta tabla se presenta
también una explicación breve de su importancia y cuáles son las posibles causas de su
presencia en el Lago de Chápala.
Tabla 3.3 Importancia de los parámetros en usos del agua
Parámetro Simbología
Lim
nolo
gía
(l)
Agu
a P
otab
le
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)
Usos
a 0
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reac
ión
(4)
Pes
ca
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Con
sist
enci
a de
la
info
rmac
ión
Oxígeno disuelto Od V V Demanda bioquímica de oxígeno DBOs V V V Demanda química de Oxígeno DQO V pH pH V V V Temperatura T V Sólidos totales ST V Sólidos totales fijos STF V Sólidos totales volátiles STV V Sólidos sedimentables S Sed. Sólidos suspendidos totales SST V V Sólidos suspendidos fijos SSF V Sólidos suspendidos volátiles SSV " V Sólidos disueltos totales SDT V V V Sólidos disueltos fijos SDF V Sólidos disueltos volátiles SDV V Coliformes totales Col. Tot. Col i formes fecales Col. Fec. V V V Color Color V Nitrógeno orgánico N org. V Nitrógeno de nitritos N 0 2 " V V
34
Usos
o» •o Parámetro Simbología
.2 — o c .2 =
°ü 'O 'Se
Rie
go a
grí
c o
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inol
c
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Rie
go a
grí
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ca
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1
Con
sist
í in
form
a
Nitrógeno de nitratos NOY V V Nitrógeno amoniacal NH 4~ V V Nitrógeno total Kjeldahl NTK V Fósforo total P to t . V Fósforo de ortofosfatos P C V V Fósforo orgánico P org. fenoles Fenoles Cloruros c r V Alcalinidad total Alc. Tot. y Alcalinidad a la fenolftaleína Ale. F. V Dureza total Dur. Tot. V 'V Dureza de calcio Dur. Ca V Sustancias activas al azul de metileno SAAM Sulfatos S 0 4 " : V Turbiedad Turb. "V V V Grasas y aceites GyA V Cromo hexavalente C r 6 V V Plomo Pb V" Cobre Cu Fierro total Fe tot. V V Fierro +2 Fe* 2
Conductividad eléctrica Cond. E. V V Transparencia al disco Seeci V " Clorofila a V Productividad primaria V Silicatos (si hay presencia de diatónicas) SiCV 2
Fcofitina a 1 \
Aluminio Al V V Arsénico As v1 V Bario Ba Berilio Be 'V Cadmio Cd V1 V Cobalto Co V Cianuros CN" V Fluoruros F" /
35
Parámetro
Litio Manganeso Mercurio Molibdeno Níquel Plaguicidas (aldrín, clordano, DDT, lindano, hexaclorobenceno, 2.4-D) Selenio Sodio Trihalometanos totales Zinc Boro
Usos
Simbología
Li Mn
Hg Mo Ni
Se Na
THM Zn B
ex o o e e
53 O
C C3 3 ex <
c cu ex « o ex 4»
CU C3 CU •_ cu 41 oá
cu ;/) cu 0.
CU •o .2 c cu
- i 1/5 ¡_ == .o O <— U .5
V
V V
V V
V
V
V V
R y d i n g ( l 9 8 9 ) N O M - I 2 7 - S S A 1 - 1 9 9 4 M e r c a l f & K d d y . 1991 E P A . 1 9 9 2
36
Tabla 3.4 Descripción e importancia de los parámetros monitoreados en el Lago de Chápala
Parámetro Unidades Importancia Posible origen Oxígeno disuelto mg/1 • Indispensable para la vida de bacterias aerobias,
algas, plancton y especies superiores. • Principal oxidante de la materia orgánica disuelta. • Determina el estado de oxidación predominante de
diversos elementos (Fe, P, entre otros)
• Principalmente aeración natural
Demanda bioquímica de oxígeno
mg/1 • Indicador de materia orgánica degradable por acción biológica.
• Principal responsable de la disminución de oxígeno disuelto en cuerpos de agua.
• Descargas domésticas, industriales y agrícolas.
Demanda química de oxígeno
mg/1 • Indicador de materia orgánica oxidable tanto biodegradable como refractaria.
• Descargas domésticas, industriales y agrícolas.
pH unidades de pH • Afecta la mayoría de las reacciones orgánicas. La mayoría de las especies viven en condiciones estrechas de pH.
• Afecta la solubilidad de sales inorgánicas.
• Descargas industriales • Fotosíntesis / Respiración • Nitrificación • CO2 atmosférico
Temperatura °C • Afecta la solubilidad de gases en agua. • Afecta la velocidad de las reacciones químicas. • Condiciona el tipo de especies animales y
vegetales predominantes
• Variación estacional • Descargas industriales
Sólidos totales mg/1 • Indicador del contenido total de materia presente en el agua en todas sus formas.
• Descargas domésticas, industriales, agrícolas.
• Componentes naturales del subsuelo.
• Arrastres pluviales.
37
Parámetro Unidades Importancia Posible origen Sólidos totales fijos mg/1 • Indicador del contenido total de materia inorgánica
presente en el agua. • Descargas domésticas,
industriales, agrícolas. • Componentes naturales del
subsuelo. • Arrastres pluviales.
Sólidos totales volátiles mg/1 • Indicador del contenido total de materia orgánica presente en el agua.
• Descargas domésticas, industriales, agrícolas.
• Arrastres pluviales. Sólidos sedimentadles mi 1 • Indicador de la materia suspendida que tiene
capacidad de separarse mediante sedimentación. • Descargas domésticas,
industriales, agrícolas. • Arrastres pluviales. • Natural (suspensión de material
del fondo del lago). Sólidos suspendidos totales
mg/1 • Indicador del contenido total de materia suspendida.
• Descargas domésticas, industriales, agrícolas.
• Microorganismos y plancton. • Fotosíntesis. • Reacciones inorgánicas de
precipitación. • Natural (suspensión de material
del fondo del lago). Sólidos suspendidos fijos mg/1 • Indicador del contenido de materia inorgánica
suspendida. • Descargas domésticas,
industriales, agrícolas. • Reacciones inorgánicas de
precipitación. • Natural (suspensión de material
del fondo del lago).
38
Parámetro Unidades Importancia Posible origen Sólidos suspendidos volátiles
mg/1 • Indicador del contenido de materia orgánica suspendida en el agua.
• Descargas domésticas, industriales, agrícolas.
• Microorganismos y plancton. • Fotosíntesis • Resuspensión de material
orgánico del fondo del lago. Sólidos disueltos totales mg/1 • Indicador del contenido total de materia disuelta. • Natural (geológico).
• Descargas domésticas, industriales, agrícolas.
• Solubilización de gases atmosféricos.
• Conversión biológica de compuestos orgánicos.
Sólidos disueltos ti jos mg/1 • Indicador del contenido de materia inorgánica disuelta.
• Natural (geológico). • Descargas domésticas,
industriales, agrícolas. • Solubilización de gases
atmosféricos. Sólidos disueltos volátiles
mg/1 • Indicador del contenido de materia inorgánica disuelta.
• Descargas domésticas, industriales, agrícolas.
• Solubilización de gases atmosféricos.
• Conversión biológica de compuestos orgánicos.
Coliformes totales NMP/100 mi UI-C/IÜÜ mi
• Indicador de posibilidad de contaminación microbiológica de origen fecal.
• Descargas domésticas, animales • Natural (habitantes normales del
suelo)
39
Parámetro Unidades Importancia Posible origen Col i formes fecales NMP/100 mi
UFC/100 mi • Indicador de contaminación microbiológica de
origen fecal. • Descargas domésticas, animales.
Color Unidades Pt Co • Afecta estéticamente las características del agua. • Afecta la transmisión de la luz a través del agua.
• Materiales residuales de degradacion orgánica.
• Materiales disueltos. Nitrógeno orgánico mg N/l • Acelera la eutroficación de un cuerpo de agua. • Descargas domésticas,
industriales y agrícolas. • Crecimiento de
microorganismos. Nitrógeno de nitratos mg N/l • Forma principal del nitrógeno en un cuerpo de
agua en condiciones aerobias. • Indicador del grado de eutroficación de un cuerpo
de amia.
• Descargas domésticas, industriales y agrícolas.
• Reacciones biológicas de nitrificación.
Nitrógeno amoniacal mg N/l • Altas concentraciones son tóxicas para especies acuáticas.
• Acelera la eutroficación de un cuerpo de agua.
• Descargas domésticas, industriales y agrícolas.
• Reacciones biológicas de conversión del nitrógeno orgánico.
• Solubilización de gases atmosféricos.
Nitrógeno total Kjeldahl mg N/l • Suma del nitrógeno orgánico y amoniacal. Ver nitrógeno orgánico y nitrógeno amoniacal.
Fósforo total mg P/l • Principal indicador del estado de eutroficación de un cuerpo de agua.
• Descargas domésticas, industriales y agrícolas.
• Natural (geológico). Fósforo de ortofostatos mg P/l • Forma del fósforo más soluble y más asimilable
por microorganismos y plantas superiores. • Descargas domésticas,
industriales y agrícolas. • Natural (geológico).
40
Parámetro Unidades Importancia Posible origen Fósforo orgánico mg P/l • Forma de fósforo ligado a compuestos orgánicos. • Descargas domésticas, animales.
• Asimilación de microorganismos y plantas superiores.
Fenoles mg/1 • Tóxicos a microorganismos, animales y al hombre inclusive en bajas concentraciones.
• Bio - acumulables por peces.
• Principalmente descargas industriales.
Cloruros mg/1 • Afecta la salinidad del cuerpo de agua. • Condiciona el tipo de especies acuáticas
presentes. • Limita el tipo de cultivos en riego agrícola. • Imparte sabor al agua.
• Descargas domésticas. • Concentración por evaporación.
Alcalinidad total mg/1 de CaCO? • Indicador de la capacidad amortiguadora del agua ante la adición de ácidos.
• Afecta la velocidad de fotosíntesis algal. • Afecta el tipo de especies que precipitan en
reacciones inorgánicas.
• Natural (solubilización de carbonatas y bicarbonatos)
• Reacciones de desnitrificación. • Remoción anaerobia de materia
orgánica. • Fotosíntesis.
Alcalinidad a la fenolftaleína
rm^7i ldVc7coT • Indicador de la capacidad amortiguadora del agua debida a carbonatas ante la adición de ácidos.
• Natural (solubilización de carbonatas y bicarbonatos).
• Fotosíntesis. • Descargas industriales alcalinas.
Dureza total mg/1 de CaCCh • Indicador de la presencia de iones calcio y magnesio.
• Indicador de la tendencia del agua a precipitar sales.
• Afecta positivamente el uso de agua en riego.
• Natural (solubilización de iones Ca" 2 y M g h 2 ) .
• Concentración de iones en uso industrial.
41
Parámetro Unidades Importancia Posible origen Dureza de calcio mg/1 de Ca( ( h • Indicador de la dureza del agua debida al ion
calcio. • Natural • Concentración de iones calcio en
uso industrial. Sustancias activas al azul de metileno (SAAM)
mg/1 • Indicador de la presencia de detergentes y sustancias tensoactivas.
• Afecta la velocidad de intercambio gaseoso entre la atmósfera y el agua.
• Descargas domésticas c industriales.
Sul tatos mg/1 • Bajo condiciones anaerobias, su reducción a FUS produce olores desagradables.
• Natural (solubilización de minerales con sulfatos)
• Doméstica, industrial, agrícola. Turbiedad UTJ, UTN • Indicador de la presencia de materia suspendida.
• Afecta estéticamente el aspecto del agua (principalmente para uso potable).
• Natural (suspensión de material del fondo).
• Descargas domésticas, industriales, agrícolas.
Grasas y aceites mg/1 • Materia orgánica muy poco soluble que al acumularse en la superficie afecta estéticamente al cuerpo de agua.
• Dificulta el intercambio gaseoso entre la atmósfera y el agua.
• Descargas domésticas e industriales.
Cromo hexavalcnte mg/1 • Produce toxicidad inclusive a bajas concentraciones.
• Es bioacumulable.
• Descargas industriales.
Plomo mg/1 • Produce toxicidad inclusive a bajas concentraciones.
• Es bioacumulable.
• Descargas industriales
Cobre mg/1 • Produce toxicidad inclusive a bajas concentraciones.
• Es bioacumulable.
• Descargas industriales
42
P a r á m e t r o Unidades Importancia Posible origen Fierro total mg/1 • Afecta los usos del agua (puede impartir color
rojizo y producir precipitados). • Imparte sabor al agua potable
• Natural (solubilización de minerales de fierro).
• Descargas industriales. Fierro +2 mg/1 • Forma más soluble del fierro. • Natural (solubilización de
minerales de fierro). • Descargas industriales.
Conductividad eléctrica uS/cm • Indicador de la presencia de sales disueltas. • Afecta el uso del agua para riego agrícola. • Condiciona el tipo de especies acuáticas presentes.
• Natural (geológico). • Descargas domésticas,
industriales, agrícolas. • Solubilización de gases
atmosféricos. • Conversión biológica de
compuestos orgánicos. Transparencia al disco Secci
cm • Mide la profundidad del agua en que son importantes las reacciones debidas al paso de la luz solar.
• Es un indicador indirecto del grado de eutroficación de un cuerpo de agua.
• Condicionada por el material suspendido y el grado de actividad biológica.
Clorofila a mg/nr • Indicador del grado de desarrollo algal. • Fotosíntesis Productividad primaria mg C/nr /d ía • Es un indicador de la velocidad con la que se
desarrolla el crecimiento de los organismos autótrofos (algas y cianobacterias).
• Suministra información adicional del estado trófico del lago.
• Fotosíntesis
43
3.2.3 Métodos analíticos y de muestreo para determinar los parámetros de calidad
del agua.
Los parámetros de calidad del agua que se monitorean requieren de diversas
técnicas analíticas. En la Tabla 3.5 se presenta la relación del tipo de muestra que se
requiere para cada determinación analítica y la técnica analítica utilizada.
Tabla 3.5 Técnicas analíticas de los parámetros de calidad del agua
Parámetro Tipo de Muestras
Técnica Analítica Notas
Oxígeno disuelto Instantánea Método Winkler
DBO5 Instantánea Incubación a 20 °C DQO Instantánea Oxidación con
dicromato de potasio pH Instantánea Potenciometría Temperatura Instantánea Termómetro de
mercurio Sólidos totales Instantánea Gravimetría Sólidos totales fijos Instantánea Gravimetría Sólidos totales volátiles Instantánea Gravimetría Sólidos sedimentablcs Instantánea Cono hnhoff Sólidos suspendidos Instantánea Gravimetría totales Sólidos suspendidos Instantánea Gravimetría fijos Sólidos suspendidos Instantánea Gravimetría volátiles Sólidos disueltos totales Instantánea Gravimetría Sólidos disueltos fijos Instantánea Gravimetría Sólidos disueltos Instantánea Gravimetría volátiles Col i formes totales Instantánea Tubos Múltiples
Filtro de membrana Originalmente se utilizaba el método de tubos múltiples, siendo sustituido por el método de til tro de membrana.
Col i formes fecales Instantánea Tubos Múltiples Filtro de membrana
Originalmente se utilizaba el método de tubos múltiples, siendo sustituido por el método de filtro de membrana.
44
Parámetro Tipo de Técnica Analítica Notas Muestras
Color Instantánea Colorimetría Nitrógeno orgánico Instantánea Método Kjeldahl Nitrógeno de nitratos Instantánea Espectro fotometría
UV Nitrógeno amoniacal Instantánea Método Kjeldahl Nitrógeno total Kjeldahl Instantánea Método Kjeldahl Fósforo total Instantánea Colorimetría Fósforo de ortofosfatos Instantánea Colorimetría Fósforo orgánico Instantánea No se realiza esta
determinación. Fenoles Instantánea Extracción Cloruros Instantánea Argentometría Alcalinidad total Instantánea Titulación Alcalinidad a la Instantánea Titulación fenol ftaleína Dureza total Instantánea Titulación Dureza de calcio Instantánea Titulación SAAM Instantánea Extracción
Sul tatos Instantánea Turbidimetría Turbiedad Instantánea 1. Método Jackson Originalmente se
1. Método utilizaba el método nefelométrico Jackson. El método
actualmente utilizado es el nefelométrico.
Grasas y aceites Instantánea Extracción soxhlet Cromo hexavalente Instantánea Absorción atómica No realizado
sistemáticamente. Plomo Instantánea Absorción atómica No realizado
sistemáticamente. Cobre Instantánea Absorción atómica No realizado
sistemáticamente. Fierro total Instantánea Absorción atómica No realizado
sistemáticamente. Fierro +2 Instantánea Absorción atómica No realizado
sistemáticamente. Conductividad eléctrica Instantánea Conductivimetría Transparencia al disco Instantánea Disco Secci Secci Clorofila a Instantánea Extracción Productividad primaria Instantánea Método Winklcr
45
Tipo de muestras
Las muestras que se han obtenido en el lago son todas de tipo instantáneo. Hasta la
fecha no se ha realizado ningún estudio para conocer las variaciones que presentan a lo
largo del día los parámetros de calidad del agua (Amezcua. 2000).
Técnicas de muestreo
Las muestras se denominan de superficie y se recolectan aproximadamente 20 cm
debajo de la superficie del agua. La excepción son grasas y aceites que se toman
directamente de la superficie. Como las muestras no se toman de otras profundidades no se
requiere de algún equipo especial (mucstreador Van-Door o similar).
Se requieren aproximadamente 8 frascos para realizar la toma de todos los
parámetros de estudio. Dependiendo del tipo de parámetros, las muestras se deben
preservar con ácido (sulfúrico, nítrico o clorhídrico) o exclusivamente con hielo. En la
Tabla 3.6 se presenta la información básica de muestreo.
Tabla 3.6 Resumen de métodos de preservación de muestras
Tipo de Parámetros Tipo de frasco Método de Preservación
Turbiedad, sólidos, alcalinidades, durezas, cloruros, conductividad, color, nitritos
Plástico, 5 litros aproximadamente
Hielo
DQO Plástico, medio litro H 2 S 0 4 a pH = 3
Clorofila y ortofosfatos Plástico, un litro Hielo
DBOs Botella Winkler, vidrio de 300 mi
Hielo
Coliformes totales y fecales Vidrio ámbar, esterilizados de 100 mi
Hielo
NTK y fósforo total Plástico, medio litro H 2 S 0 4 a pH = 3
Grasas y aceites Vidrio ámbar, lavado con hexano
HC1 concentrado. 2.5 ml/1 de muestra.
Metales pesados Plástico, medio litro HNO3 concentrado. 5 ml/1 de muestra
Oxígeno disuelto, pH, temperatura
Medición directa en campo
No se preservan
46
Técnicas de medición
Las técnicas de medición de los parámetros son las típicas aprobadas por las normas
mexicanas de análisis de agua (potenciometría. titulación, espectrofotometría, etc.). No se
utiliza ninguna técnica no convencional para el análisis.
Las técnicas no han sufrido grandes modificaciones. Únicamente se han modificado las
técnicas de turbiedad, coliformes totales y coliformes fecales. En los tres casos (ver Tabla
3.5) se cambiaron las técnicas para mejorar la precisión analítica.
3.2.4 Métodos estadísticos para manejo de información.
Origen de la Información de Calidad del Agua
Toda la información procesada de calidad del agua procede de la CNA; en su gran
mayoría del CEL y del IMTA. La información de calidad del agua se recibió en su mayoría
en formato de registros en papel. Una pequeña parte se recibió en formato electrónico. La
primera parte para la elaboración de la base de datos consistió en pasar la información de
papel a formato electrónico. El trabajo de conversión de formato papel a electrónico se
concluyó previo a este trabajo de tesis (De Anda, 1999) y se produjo una base de datos "sin
depurar" sin que se realizara algún tipo de análisis o revisión de la información existente.
En total se produjo una base de datos formada por 2,683 registros de información
conteniendo información de 46 parámetros de calidad del agua en 37 estaciones de
medición.
Revisión de la Información Recopilada
Una de las primeras actividades de este trabajo de tesis consistió en revisar la
información y tratar de rectificar aquella que pareciera dudosa o errónea. Los errores para
el manejo de la información pueden tener distintas procedencias. Las posibles fuentes de
error se presentan en la Tabla 3.7.
47
Tabla 3.7 Fuentes posibles de error y estrategias de identificación
Fuentes Posibles de Error Estrategias para Identificación de Errores
Errores analíticos y de
muestreo
No es posible detectar si se cometieron errores de muestreo
o en las técnicas analíticas.
Sólo se pueden detectar este tipo de errores cuando
produzcan datos anómalos (no congruentes con el resto de
la información o que produzcan valores extremos).
Errores al registrar la
información en papel
Sólo se pueden detectar estos errores cuando produzcan
datos anómalos (no congruentes con el resto de la
información o que produzcan valores extremos).
Errores al transcribir la
información de papel a la
computadora
Se puede hacer una revisión dato por dato (lo que implica
un elevado consumo de tiempo) o se puede hacer un
muestreo de la información de papel y compararla con la
información de la computadora.
Además, se pueden revisar los datos anómalos registrados
en la computadora y compararlos con los de papel.
Para la identificación de errores en la información se realizaron las siguientes acciones:
• Revisión aleatoria de la información en papel y comparación con la información en
formato electrónico.
• Revisión de la congruencia de información analítica.
• Revisión de valores extremos en los parámetros de calidad del agua.
Revisión aleatoria de la información en formato papel
En los 2,683 registros de información se introdujeron aproximadamente 38.600
datos numéricos y alfanuméricos. Esta cantidad de información implicaría destinar un
elevado t iempo para la revisión exhaustiva de los datos.
48
Para hacer la revisión de la información se decidió hacer una revisión aleatoria de la
información. El procedimiento consistió en revisar dos o tres registros (cada uno
conteniendo entre 3 y 15 datos numéricos) de cada hoja impresa en papel. El número de
hojas con información ascendía a aproximadamente 189 hojas por lo que se realizó una
revisión de aproximadamente 400 registros de información. En caso de encontrar un error
en un dato, se revisaron todos los valores en esa hoja para el parámetro de calidad del agua
correspondiente.
Revisión de congruencia de la información analítica
Posteriormente a la revisión aleatoria se realizó una revisión de congruencia en la
información analítica. Por congruencia se entiende que los valores de los parámetros tengan
sentido físico (por ejemplo una temperatura de 40 °C para el agua sería un dato extraño) y
que las relaciones entre los diferentes parámetros sean lógicas (por ejemplo que el valor de
fierro total sea mayor que fierro +2).
La revisión de la congruencia básica en la información se presenta en la Tabla 3.8.
Tabla 3.8 Revisión de congruencia de la información analítica
Parámetro Criterio de congruencia Oxígeno Disuelto • El oxígeno disuelto debe ser inferior al de saturación (8.2 mg/1
para las condiciones de Chápala) o ligeramente mayor si ocurre una sobresaturación.
DQO, DBO.s • DQO > DBO.s siempre. pH • Valores inferiores a 6.5 unidades o superiores a 9.5 unidades
resultan extraños para un cuerpo de agua. Temperatura • Valores superiores a 30 °C o inferiores a 15 °C son extraños para
las condiciones de Chápala. ST. STF, STV, SST, SDT, SSF, SSV, SDF, SDT
• ST = STF + STV • ST = SST + SDT • STF = SSF + SDF • STV = SSV + SDV • SST = SSF + SSV • SDT = SDF + SDV • Valores superiores a 1,000 mg/1 para cualquier tipo de sólidos son
extraños para cuerpos de agua. Coliformes Totales, Coliformes Fecales
• Coliformes Totales > Coliformes Fecales siempre
49
Parámetro Criterio de congruencia Fósforo total. Fósforo de orto fosfatos
• Fósforo Total > Fósforo de ortofosfatos
Fenoles • Concentraciones superiores a 1 mg/1 indicarían problemas severos de toxicidad.
Alcalinidad total, Alcalinidad a la fenol ftaleína
• Alcalinidad total > Alcalinidad a la fenolftaleína siempre • Alcalinidad a la fenolftaleína > 0 sólo si el pH > 8 .
Dureza total. Dureza de calcio
• Dureza total > Dureza de calcio siempre. • Usualmente la dureza de calcio > (1/2) Dureza total
Cromo hexavalente • Concentraciones superiores a 1 mg/1 indicarían problemas severos de toxicidad.
Plomo • Concentraciones superiores a 1 mg/1 indicarían problemas severos de toxicidad.
Cobre • Concentraciones superiores a 1 mg/1 indicarían problemas severos de toxicidad.
Fierro total. Fierro +2
• Fierro Total > Fierro +2 siempre.
Conductividad eléctrica
• Los valores usualmente son de 1 a 2 veces el valor de SDT.
Revisión de valores atípicos en los parámetros de calidad del agua
Se consideró importante localizar la información que correspondía a datos atípicos.
Por datos atípicos se entienden los valores que se encuentran fuera de la variación ordinaria
de la mayor parte de los valores.
Uno de los métodos estadísticos más simples para analizar un conjunto de datos (sin
intentar hacer un análisis del tipo de distribución) es el denominado gráficas de "Caja"
(Montgomery, 1994). Un esquema de los principales elementos se presenta en la Figura
3.5.
50
Cuartil Inferior
Atípicos Inferiores
Cuartil Superior
Mediana
Paso
Atípicos Superiores
Paso r\ • • •
Umbral Inferior
^ Amplitud ^ intercuartílica
t Umbral
Superior
Figura 3.5 Principales elementos de una gráfica de caja
En una gráfica de caja se indican los valores de la mediana, del primer cuartil
(cuartil inferior) y del tercer cuartil (cuartil superior). La distancia entre el cuartil superior y
el inferior se conoce como amplitud intercuartílica. Se denomina Paso a 1.5 veces la
amplitud intercuartílica. El Umbral Superior (el dato mayor considerado como típico) es el
que corresponde al Cuartil Superior + Paso. El Cuartil Inferior (el dato menor considerado
como típico) corresponde al Cuartil Inferior - Paso. Todos los valores que sean mayores al
Umbral Superior o menores al Umbral inferior se denominan datos atípicos (Montgomery,
1994).
Si bien el análisis estadístico de los valores atípicos no indica que los datos atípicos
sean necesariamente incorrectos, si indican que su comportamiento es extraño con respecto
al del grueso de los datos, pudiendo ser descartados para el análisis general de la
información.
La información de calidad del agua, una vez revisada, constituirá la parte central del
sistema de información geográfica que se desarrollará en el paquete RAISON.
51
3.3 Sistema RAISON y estructura general del proyecto Calidad del Agua del
Lago de Chápala
Ln esta sección se describen las características generales del sistema RAISON y la
estructura general de los elementos que integran el sistema de información geográfica.
3.3.1 Características generales del sistema RAISON
RAISON (Regional Analysis by Intelligent Systems ON microcomputer) es un
paquete de cómputo desarrollado por el ministerio del medio ambiente de Canadá en 19X6.
Fue creado como respuesta a la necesidad de integrar información del programa de lluvia
acida en Canadá. Actualmente se usa como soporte para el manejo de cuenca de los
Grandes Lagos. Ha sido adaptado por el programa de monitoreo del programa ambiental de
Naciones finidas para actividades de manejo y análisis de calidad del agua (GEMS).
Algunos trabajos sobre la Cuenca Lerma - Chápala (Hansen, 1995) han utilizado el paquete
RAISON para manejo de la información.
RAISON permite manejar información:
• Cartográfica (planos en dos dimensiones)
• Geográfica (coordenadas terrestres)
• Bases de datos (calidad del agua)
y permite generar
• Reportes estadísticos (regresión, series de tiempo, correlación)
• Curvas de distribución (planos de contorno)
No obstante que el RAISON, comparado con otros SIG (Are Info. entre otros) no
cuenta con muchas herramientas de manejo y procesamiento de la información, tiene la
ventaja de que puede utilizarse en una plataforma PC con requerimientos simples de
procesamiento y memoria.
52
3.3.2 Estructura básica de un proyecto en RAISON.
Dentro del sistema RAISON, un sistema de información geográfica aplicado a un
problema específico recibe el nombre de proyecto. Un proyecto en RAISON consiste en la
unión de:
• Un conjunto de uno o más mapas o desplegados gráficos ("snapshots" en la terminología
del RAISON en inglés) que describen la geografía o la geometría del espacio físico
donde se encuentra la información a analizar. Estos mapas (o desplegados gráficos)
permiten la representación espacial de la información.
• Símbolos o iconos que permiten desplazarse entre los distintos mapas.
• Bases de datos que contienen la información que se desea analizar,
• Definiciones de sitios que unen la información de los mapas y las bases de datos.
A continuación se detallarán los elementos que forman parte el proyecto RAISON
para el manejo de calidad del agua del Lago de Chápala.
3.3.3 Desplegados gráficos del sitio del área
Como el objetivo de este sistema de información geográfica es manejar la
información de calidad del Lago de Chápala, se requiere incorporar un mapa con el Lago de
Chápala y sus principales elementos. Este es el mapa básico que se requiere para el
proyecto. Además se incluirán dos mapas adicionales, con propósitos de ubicación: un
mapa de la cuenca del Río Lerma y un mapa de la república mexicana con la cuenca del
Río Lerma. Los tres desplegados se presentan en la Figura 3.6, Figura 3.7 y la Figura 3.8.
Los archivos con estos tres mapas procedían de un proyecto realizado en RAISON
para DOS y únicamente se necesitó convertirlos a la versión de RAISON para Windows.
53
Figura 3.6 Ubicación de la cuenca del Río Lerma en la República Mexicana
Ubicación en el proyecto: Desplegado Mexico.snp
C u e n c a L e r m a — C h á p a l a
Figura 3.7 M a p a de la cuenca del Río Lerma
Ubicación en el proyecto: Desplegado Lerma.snp
54
L a g o d e C h á p a l a
• _ _ _ _
í (
Chápala *
Acueducto
\ " " " " — - —
Santiago
A Jamav
• \ *
"i i ( 5
• Tiiapdn
\ 1, J
)
Figura 3.8 Mapa del Lago de Chápala
Ubicación en el proyecto: Desplegado Chápala.snp
3.3.4 Definiciones de sitios
La información de calidad del agua se obtiene en las estaciones de medición
ubicadas en el lago, en el Río Lerma (principal corriente alimentadora del lago) y en el
Acueducto y el Río Santiago (principales salidas del lago). Estas estaciones de calidad del
agua corresponden a los sitios del proyecto en RAISON. La información referente a los
nombres, ubicación y características de los sitios se presentan en la Tabla 3.9. La ubicación
de las estaciones de monitoreo actuales se presenta en la Figura 3.9.
Tabla 3.9 Ubicación de estaciones de calidad del agua en el Lago de Chápala
ESTACIÓN LONGITUD LATITUD ZONA TIPO
1 -103.401 20.280 Zona Jocotepec Lacustre
2 -103.397 20.243 Zona Jocotepec Lacustre
3 -103.344 20.241 Zona Jocotepec Lacustre
4 -103.303 20.215 Zona Jocotepec Lacustre
5 -103.239 20.207 Zona Jocotepec Lacustre
6 -103.243 20.286 Zona Jocotepec Lacustre
55
ESTACIÓN LONGITUD LATITUD ZONA TIPO
7 -103.303 20.283 Zona Jocotepec Lacustre
8 -103.362 20.285 Zona Jocotepec Lacustre
10 -103.174 20.294 Zona Chápala Lacustre
11 -103.189 20.246 Zona Chápala Lacustre
12 -103.186 20.186 Zona Chápala Lacustre
13 -103.127 20.194 Zona Chápala Lacustre
14 -103.065 20.204 Zona Chápala Lacustre
15 -103.058 20.265 Zona Chápala Lacustre
16 -103.065 20.328 Zona Chápala Lacustre
17 -103.137 20.297 Zona Chápala Lacustre
20 -102.952 20.314 Zona Ocotlán Lacustre
21 -102.944 20.262 Zona Ocotlán Lacustre
22 -102.903 20.184 Zona Ocotlán Lacustre
23 -102.852 20.161 Zona Ocotlán Lacustre
24 -102.777 20.187 Zona Ocotlán Lacustre
25 -102.791 20.238 Zona Ocotlán Lacustre
26 -102.761 20.275 Zona Ocotlán Lacustre
27 -102.809 20.307 Zona Ocotlán Lacustre
28 -102.868 20.249 Zona Ocotlán Lacustre
A -102.716 20.291 Zona Ocotlán Litoral
B -102.764 20.162 Zona Ocotlán Litoral
C -103.021 20.181 Zona Ocotlán Litoral
D -103.183 20.167 Zona Chápala Litoral
LU -103.298 20.207 Zona Jocotepec Litoral
u_ -103.341 20.279 Zona Jocotepec Litoral
G -103.269 20.293 Zona Jocotepec Litoral
H -103.183 20.294 Zona Chápala Litoral
I -103.121 20.320 Zona Chápala Litoral
L1 -102.697 20.233 Zona Ocotlán Fluvial
S1 -102.790 20.330 Zona Ocotlán Fluvial
Ac -103.100 20.330 Acueducto
Chapala-Guadalajara
Lacustre
Ubicación en el proyecto: Base de datos C h á p a l a , mdb Tabla Sitios C h á p a l a
56
L a g o d e C h á p a l a
Figura 3.9 Estaciones de calidad del agua del Lago de Chápala
3.3.5 Iconos utilizados
En un proyecto creado en RAISON los iconos permiten desplazarse entre distintas
ventanas de información, usualmente entre diferentes desplegados. En el proyecto Calidad
del Agua del Lago de Chápala, se utilizan iconos para comunicar los tres mapas utilizados.
En cada uno de los mapas se encuentran dos iconos que permiten desplazarse a
cualquiera de los otros dos mapas.
Los iconos utilizados son los esquemas del Lago de Chápala, la cuenca del Río
Lerma y la República Mexicana. Se encuentran en la parte inferior de la ventana de cada
uno de los tres mapas.
3.3.6 Bases de datos
Estructura de Bases de Datos
RAISON almacena la mayor parte de la información en bases de datos. Los sitios,
iconos, número de desplegados y principalmente la información asociada a los sitios que en
este proyecto corresponde a la información de calidad del agua.
RAISON utiliza bases de datos con el formato de ACCESS (*.mdb). En el formato
de ACCESS un archivo está constituido por diferentes tablas con información relacionada.
57
Acueducto
La lista de bases de datos utlizadas y las tablas que las componen se presentan en la Tabla
3.10.
Tabla 3.10 Estructura de bases de datos del proyecto de calidad del agua del Lago de
Chápala
Base de Datos Tabla Descripción
Calidad del Agua Contiene la información de calidad del agua de
1974 a 1998. La estructura en detalle de esta tabla
se presenta en esta sección.
chapala.mdb Iconos Chápala Contiene la información referente a los iconos
utilizados en el desplegado del Lago de Chápala.
Sitios Chápala Contiene la ubicación y características de las
estaciones de calidad del agua, que se presenta en
la Tabla 3.9.
lerma.mdb
Iconos Contiene la información referente a los iconos
utilizados en el desplegado de la cuenca del Río
Lerma.
Sitios Lerma Contiene información de estaciones de calidad del
agua en la cuenca del Río Lerma.
mexico.mdb
Iconos Contiene la información referente a los iconos
utilizados en el desplegado de la República
Mexicana.
Project Contiene el nombre del proyecto. Esta tabla es
generada automáticamente por RAISON.
snapshot .mdb Snapshot List Contiene la lista de desplegados (mapas) que
conforman el proyecto. Esta tabla se genera
automáticamente por RAISON.
58
Estructura de la tabla Calidad del Agua
La tabla Calidad del Agua contenida en la base de datos chapala.mdb contiene la
información referente a las fechas de medición de los parámetros, los puntos donde se
realizo la determinación y los valores obtenidos de los parámetros de calidad del agua. Por
lo tanto, la tabla Calidad del Agua es el centro del sistema de información geográfica. La
estructura de los campos que integran la tabla Calidad del Agua se presenta en la Tabla
3.1 1.
Tabla 3.11 Estructura de la tabla Calidad del Agua
No. Campo Tipo Características Contenido Unidades
1 No_Reg
2 Fecha
3 Estación
4 Od
5 DB05
6 DQO
7 pH
8 Temp_L
9 ST
10 STF
11 STV
12 S_Sed
13 SST
14 SSF
15 SSV
16 SDT
Secuencial
Entero
No repetido
Numérico
Fecha
Alfanumérico
Numérico Real (1 decimal
Numérico Real (1 decimal
Número de registro Adimensional
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Numérico
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Real (1 decimal
Nombre de la estación
Oxígeno disuelto
Demanda bioquímica de oxígeno
Demanda química de oxígeno
Potencial de Hidrógeno
Temperatura del agua
Sólidos Totales
Sólidos Totales Fijos
Sólidos Totales Volátiles
Sólidos sedimentables
Sólidos suspendidos totales
Sólidos suspendidos fijos
Sólidos suspendidos volátiles
Sólidos disueltos totales
dd-mm-aaaa
Adimensional
(1-28, A-l, S1 Ac)
mg/l
mg/l
mg/l
unidades de pH
°C
mg/l
mg/l
mg/l
ml/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
59
No. Campo Tipo Características Contenido Unidades
17 SDF Numérico Real (1 decimal) Sólidos disueltos fijos
mg/l
18 SDV Numérico Real (1 decimal) Sólidos disueltos volátiles
mg/l
19 Col_T Numérico Científico (d.dddEee)
Coliformes Totales NMP/100 mi o UFC/100 mi
20 Col_F Numérico Científico (d.dddEee)
Coliformes Fecales NMP/100 mi o UFC/100 mi
21 Color Numérico Real (1 decimal) Color UPC
22 Norg Numérico Real (2 decimales) Nitrógeno orgánico mg/l N
23 N03 Numérico Real (2 decimales) Nitrógeno de nitratos mg/l N
24 NH3 Numérico Real (2 decimales) Nitrógeno amoniacal mg/l N
25 PT Numérico Real (2 decimales) Fósforo total mg/l P
26 Porto Numérico Real (2 decimales) Fósforo de ortofosfatos
mg/l P
27 Porg Numérico Real (2 decimales) Fósforo orgánico mg/l P
28 Fenoles Numérico Real (4 decimales) Fenoles mg/l
29 Cl- Numérico Real (1 decimal) Cloruros mg/l
30 Alc_T Numérico Real (1 decimal) Alcalinidad total mg/l C a C 0 3
31 Alc_F Numérico Real (1 decimal) Alcalinidad a la fenolftaleína
mg/l C a C 0 3
32 Dur_T Numérico Real (1 decimal) Dureza total mg/l C a C 0 3
33 Dur_Ca Numérico Real (1 decimal) Dureza de calcio mg/l C a C 0 3
34 SAAM Numérico Real (3 decimales) Sustancias activas al azul de metileno
mg/l
35 S04 Numérico Real (1 decimal) Sulfatos mg/l
36 Turbiedad Numérico Real (1 decimal) Turbiedad U T J / U T N
37 GyA Numérico Real (2 decimales) Grasas y Aceites mg/l
38 Cr+6 Numérico Real (3 decimales) Cromo hexavalente mg/l
39 Pb Numérico Real (3 decimales) Plomo mg/l
40 Cu Numérico Real (4 decimales) Cobre mg/l
41 Fe Numérico Real (3 decimales) Fierro total mg/l
42 Fe+2 Numérico Real (3 decimales) Fierro +2 mg/l
43 C o n d E Numérico Real (1 decimal) Conductividad eléctrica
uS/cm
44 Trans_S Numérico Real (1 decimal) Transparencia al disco Secci
cm
45 Clorofila Numérico Real (2 decimales) Clorofila a mg/m 3
46 Prod_Prim Numérico Real (3 decimales) Productividad primaría
mg/m 2
47 NTK Numérico Real (2 decimales) Nitrógeno Total Kjeldahl
mg/l
60
Notas:
• II] primer campo de la tabla (No__Reg) indica el número del registro de la tabla y permite
identificar de forma única la información.
• El segundo campo (Fecha) indica la fecha en que se realizó el muestreo. En los casos en
que se recibió únicamente la información del mes de muestreo se consideró que se había
realizado el día 15.
• El tercer campo (Estación) contiene el nombre de la estación donde se realizó la toma de
muestra. El contenido de este campo debe concordar con los nombres indicados en la
tabla Sitios Chápala (ver Tabla 3.0).
• Los campos 4 al 48 contienen los valores de las determinaciones de calidad del agua. En
caso de que no se haya realizado alguna determinación se propuso introducir el valor
-09.0 para indicar ausencia de información.
• Los campos 4 al 48 son campos numéricos. En caso de que se hayan obtenido en la
técnica analítica valores inferiores al limite de detección será incorrecto introducir
expresiones del tipo "< xx.xx" y se deberá introducir el valor numérico del límite de
detección.
• La inclusión de los campos No. 27 (Porg), No. 46 (Prod_Prim) y No. 47 (NTK.) puede
ser objetable dado que no se recibió información de estos parámetros. Sin embargo, dado
que son parámetros que tienen importancia en distintos usos del lago (ver Tabla 3.3) se
recomienda incluir la definición de los campos en la tabla de la base de datos.
Importación a RAISON de base de datos de calidad del agua
El paquete RAISON puede ser un excelente paquete para el manejo de información
de calidad del agua. Sin embargo debido a que es un paquete de uso restringido a un tipo
muy especializado de problemas, puede no ser el más adecuado para servir como
almacenamiento de la base de datos maestra que utilice CNA. Dado que EXCEL es un
programa de uso mucho más extendido, pudiera ser adecuado almacenar la información de
calidad en EXCEL. La información guardada en EXCEL puede posteriormente exportarse
al paquete RAISON.
61
Desafortunadamente, el paquete RAISON no tiene la capacidad de importar
directamente la información de EXCEL. Para enviar la información de EXCEL a RAISON
deben realizarse los siguientes pasos:
1. Preparar un archivo de texto delimitado con comas. En la hoja de cálculo de EXCEL
preparar un archivo de texto delimitado por comas. Para ello dejar exclusivamente en la
página de EXCEL el renglón con los títulos de los campos y los renglones que
contienen los registros de información. (Debe eliminarse el renglón que contiene las
unidades de los parámetros).
Para preparar el archivo de texto seleccionar: Archivo. Qncirclar Como, en el cuadro
Guardar como Upo seleccionar la opción CVS (delimitado por comas) y asignar un
nombre y directorio al archivo (por ejemplo Tabla_Nucva.csv).
2. Eliminar la versión anterior de la tabla de calidad del agua. Abrir en RAISON la base
de datos chapala.mdb (Modules, Datábase, Ojien, seleccionar Chápala y presionar
Acepten-, seleccionar Calidad del Agua y presionar OK).
fina vez abierta la tabla Calidad del Agua para borrarla seleccionar en el menú Table la
opción De le te Tahle y aceptar la confirmación para borrar.
3. Preparar la estructura de la nueva tabla de calidad del agua. En RAISON, abrir la base
de datos chapala.mdb como se indicó en el paso 2 y elegir la opción New para añadir
una nueva tabla. Esto abrirá el cuadro Tahle Designar.
Dentro del cuadro Tahle Designar, oprimir el botón Lavouts, seleccionar el renglón
Calidad Agua y oprimir el botón Use Selected Lavouts. Al hacer esto se copiarán los
nombres de los campos en el cuadro Tahle Designar. Oprimir el botón OK y en el
cuadro Save as escribir Calidad del Agua como nombre de la tabla y presionar OK.
Con esto se preparará el esqueleto de la nueva tabla Calidad del Agua.
4. Importar los datos del archivo de texto a la nueva tabla Calidad del Agua. Con la tabla
abierta Calidad del Agua abierta en RAISON, seleccionar el menú Fila, Ijnport, Impon
Text y seleccionar el archivo de texto delimitado ( T a b l a N u e v a . c s v ) . RAISON añadirá
todos los registros del archivo de texto y producirá una nueva tabla Calidad del Agua
conteniendo la información actualizada.
62
4 RESULTADOS
En este capítulo se presentan los aspectos generales del resultado del sistema de
información geográfica (o "proyecto", siguiendo la terminología del paquete RAISON)
para el análisis de la calidad del agua en el Lago de Chápala. Como se describió en el
capítulo III, la base de datos que contiene la información referente al Lago de Chápala se
denominó chapala.mdb. Dentro de esta base datos, la información de calidad del agua está
almacenada dentro de la tabla Calidad del Agua. La mayor parte de este capítulo hará
referencia a la información contenida en esta tabla.
Nota: Aunque en este trabajo se presentan los aspectos generales del proyecto Calidad del
Agua del Lago de Chápala, las tablas que contienen la información de los
parámetros de calidad del agua son propiedad de la Comisión Nacional del Agua.
Queda estrictamente prohibido citar información o conclusiones respecto a la
calidad del agua del Lago de Chápala, ya sea en forma total o parcial, sin la
autorización de Comisión Nacional del Agua.
4.1 Base de datos original (tabla Calidad del Agua) del período 1974 - 1998
La tabla Calidad del Agua contiene la información fisicoquímica de calidad del
agua en el Lago de Chápala, para el período de abril de 1974 a abril de I998. En total
contiene 2694 registros, con información de 44 parámetros de calidad del agua en 37
estaciones. El total de datos asentados asciende a 38634 valores numéricos.
4.1.1 Relación de problemas en la revisión aleatoria de la información en papel
La mayor parte de la información se recibió en formato papel y. previo a este
trabajo, se realizó la transcripción de la información a formato electrónico (de Anda, 1999).
Al comparar la información en papel con la información que se pasó a formato electrónico
se encontraron pocos errores. Los tipos de errores más frecuentes fueron:
63
Tabla 4.1 Tipos de errores detectados en la revisión aleatoria
Tipo de error Ejemplos de ocurrencia
Datos tomados de columnas
equivocadas
Los datos de alcalinidad total de una página se
escribieron en la columna correspondiente a sólidos
disueltos totales.
Datos introducidos en formato
incorrecto
Para el parámetro Cobre se introdujeron quince datos con
valores numéricos conteniendo un espacio entre el punto
decimal y la cifra correspondiente a décimos.
Errores de tecleo Se corrigieran un valor de SDT y un valor de SAAM
introducidos incorrectamente.
Introducción de valores en
forma de texto
Para reportar valores por debajo del límite de detección
se introdujeron a formato electrónico expresiones
alfanumérieas de la forma "< xx.x". Dado que el
contenido de un campo en una base de datos tipo Access
no puede mezclar valores numéricos y alfanuméricos se
producían errores en el manejo de la información.
Aunque se encontraron algunos errores en la introducción de la información, la gran
mayoría de los valores revisados en papel concordaron con la información en formato
electrónico. En la información revisada aleatoriamente se verificaron aproximadamente
3920 valores numéricos. El número de errores encontrados fue inferior a 40. Esto indica
que. de acuerdo a la muestra encontrada, el número de datos erróneos es inferior al 1% del
total lo que permite suponer que la información alimentada del papel a la computadora
básicamente está correcta.
4.1.2 Relación de problemas en la revisión de la congruencia de información
Posterior a la revisión de la conversión de los datos de formato papel a formato
electrónico, se realizó una revisión de la congruencia analítica de la información (se revisó
que los valores obtenidos tuvieran significado físico y que la relación entre diferentes
64
parámetros fuera correcta). L;l resumen de las observaciones principales se presenta en la
Tabla 4.2.
Como se presenta en esta tabla, cuando se detectaron datos con valores con falta de
congruencia analítica se revisó la fuente original (papel o formato electrónico) y en caso de
haber un error de transcripción se corrigió la información. Fueron relativamente pocos los
errores de transcripción lo que indica que los valores con incongruencias provienen de la
información en papel. Esto hace necesario revisar la fuente de información original en el
CEL.
Destaca especialmente la información relativa a fenoles. Algunos datos alcanzan
valores superiores a 800 mg/l que no tienen explicación física. Revisando la información
anómala (210 datos con valores mayores a 1 mg/l) se observó que todos proceden de
información en formato electrónico suministrada por el IMTA.
Se compararon los datos del IMTA contra información en papel proveniente del
CEL y se encontró que los datos anómalos del IMTA son exactamente 1000 veces mayores
que los del CEL. Esto sugiere que los datos del IMTA están expresados en microgramos
por litro en lugar de miligramos por litro. Se verificará en el CEL la información original.
65
Tabla 4.2 Resultados de revisión de la congruencia analítica.
Criterio de Revisión Observaciones Acciones
0 < 0 : dis. < 0 2 sat.
( 0 : sat. = 8.5 mg/l en Chápala)
• Debido a sobresaturación por presencia de algas a veces se presentan valores superiores a 9 mg/l.
• Se presentaron 9 datos con valores por arriba de 10 mg/l y un valor arriba de 15 mg/l que resultan extraños.
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
DQO > DBO.s • Se encontraron 3 registros en que DBOs > DQO y un registro en que DBO> = DQO.
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
6.5 < pH < 9.5 • Se encontraron 10 valores por debajo de 6.5 unidades. De estos datos, 4 datos se encuentran por debajo de 4 unidades.
• Se encontraron 4 datos por arriba de 9.5 unidades. De estos datos 3 valores se encuentran por arriba de 10 unidades.
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
15 °C < Temperatura < 30 °C • Se encontraron 4 datos menores a 15 °C. Uno de los datos fue reportado como 1.9 °C.
• Se encontraron 5 datos por arriba de 30 °C.
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
66
Criterio de Revisión Observaciones Acciones
ST = STF + STV • Se identificaron 2 registros en que no se cumplía la igualdad.
• Se encontraron errores al pasar la información del papel a formato electrónico. Se corrigió la información.
SST = SSF + SSV • Se identificó un registro en que no se cumplía la igualdad.
• Se encontraron errores al pasar la información del papel a formato electrónico. Se corrigió la información.
SDT = SDF + SDV • Se identificaron 3 registros en que no se cumplía la igualdad.
• Se encontraron errores al pasar la información del papel a formato electrónico. Se corrigió la información.
ST = SST + SDT • Se identificaron 12 registros en que no se cumplía la igualdad.
• Se encontraron errores en cuatro datos al pasar la información del papel a formato electrónico. Se corrigió la información.
• Los ocho valores restantes se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
Col. Tot. > Col. Fec. • Se identificaron 13 registros en que no se satisface la relación.
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
P total > P ortofosíatos • Se encontró un registro en que P total < P ortofosíatos.
• Se encontraron 16 registros en que P total = P ortofosíatos
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
67
Criterio de Revisión Observaciones Acciones
Fenoles < 1 mg 1 • Se encontraron 2 10 valores que no satisfacen la relación. Los datos alcanzan valores hasta de 810 mg/l.
• Se encontró que el total de los datos con valores mayores o iguales a 1 mg/l proceden de una base de datos del IMTA.
• Al cruzar la información del IMTA con algunos registros en papel parece que es un problema de unidades de reporte. Probablemente los datos del IMTA están en unidades de pg' l .
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
Ale. Tot. > Ale. Fen. • El total de los registros que contienen ambos parámetros satisfacen la relación.
Ale. Fen. X) sólo si pM > 8 • El total de los registros que contienen ambos parámetros satisfacen la relación.
Dur. Tot. > Dur. Ca • El total de los registros que contienen ambos parámetros satisfacen la relación.
D u r C a > ( l / 2 ) Dur Tot. • Se encontraron 23 registros que no satisfacen la relación.
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
C r ' " < 1 mg/l • Se encontró un valor de 0.66 mg/l. • Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
68
Criterio de Revisión Observaciones Acciones
Pb < 1 mg/l • Se encontraron 80 valores en que la información indicaba "< 0.25 mg/l".
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
Cu < 1 mg/l • Hl total de los registros con información de este parámetro satisface la relación.
Fe tot. > Fe • El total de los registros con información de este parámetro satisface la relación.
1 < C o n d . 1 lee. S1)T 2 • Se encontró un valor con la relación menor a 1.
• Se encontraron dos valores con la relación mayor a 2.
• Se revisaron los datos en papel y no se presentaron errores de copiado.
• Se deberán verificar contra los datos originales en el CEL.
69
4.1.3 Revisión estadística de la información y relación de datos atípicos
Se realizó un análisis estadístico de la información contenida en la tabla Calidad
del Agua con el propósito de identificar valores atípicos (valores extremos muy alejados de
la tendencia central del conjunto de datos). Para ello se encontraron los valores umbral
superior e inferior para cada parámetro de acuerdo al procedimiento expresado en la
sección 3.2. El resumen de la información estadística, los valores umbrales y los valores
atípicos para cada parámetro se presentan en la Tabla 4 .3.
Abundancia de valores atípicos
Para la gran mayoría de los parámetros, los datos presentan una elevada cantidad de
valores atípicos. principalmente valores atípicos superiores. Se observa en la Tabla 4.3 que
en 35 de los parámetros se presentan valores atípicos superiores. En algunos de los
parámetros el número y el porcentaje de valores atípicos son elevados: en once parámetros
los valores atípicos superiores representan más del 10% de los datos.
Como se aprecia en la Tabla 4.3 en nueve de los parámetros se presentan valores
atípicos inferiores, casi siempre con pocos datos aislados. Las excepciones son los
parámetros Od, pH y turbiedad donde cerca del 10% de los datos existentes son atípicos
inferiores.
Los motivos de la alta proporción de valores atípicos, principalmente superiores,
probablemente no se conocen. Una explicación consiste en que los datos incluyen datos
tomados en el Lago de Chápala, en el Río Lerma y en el Río Santiago y, posiblemente, las
características de los valores de calidad del agua sean muy distintas en estos tres sitios.
70
Tabla 4.3 Resumen estadístico de la información de la tabla de Calidad del Agua. Análisis de datos atípicos
Parámetro Unidades No. de Mínimo Promedio Máximo Mediana Cuartil Umbral No. de datos atípicos
datos Inferior Superior Inferior Superior Inferiores Superiores
Od mg/l 2,313 0.0 6.7 15.4 6.9 6.47 7.4 5.1 8.8 222 61
D B 0 5 mg/l 2,375 0.1 2.5 68.0 1.6 1 2.5 0.1 4.8 0 263
DQO mg/l 1,898 0.4 29.3 433.0 26 16 36 0.4 66.0 0 67
pH 2,367 0.3 8.5 10.1 8.6 8.4 8.8 7.8 9.4 200 6
Temp_L °C 2,008 1.9 21.9 35.0 22 20 24 14.0 30.0 1 5
ST mg/l 336 230.0 469.9 1,340.0 374.5 342.75 658 230.0 1,130.9 0 1
STF mg/l 96 442.0 551.9 726.0 544 510.75 586.5 442.0 700.1 0 2
STV mg/l 96 94.0 177.7 320.0 171.5 150 192.5 94.0 256.3 0 5
S_Sed ml/1 96 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0 0
SST mg/l 2,379 0.5 46.1 2,995.0 27 14.5 50 0.5 103.3 0 179
SSF mg/l 96 5.0 49.7 170.0 40 27.75 60 5.0 108.4 0 7
SSV mg/l 96 0.0 16.5 112.0 10 4 17.25 0.0 37.1 0 11
SDT mg/l 2,118 78.0 542.2 13,316.0 482 374 589 78.0 911.5 0 79
SDF mg/l 96 413.0 502.3 660.0 492 469 524.5 413.0 607.8 0 2
71
Parámetro Unidades No. de Mínimo Promedio Máximo Mediana Cuartil Umbral No. de datos atípicos
datos Inferior Superior Inferior Superior Inferiores Superio
SDV mg/l 96 86.0 161.2 308.0 154.5 139.75 171.75 91.8 219.8 1 7
Col_T NMP/100 1,926 O.OOE+00 1.39E+05 2.40E+07 6.00E+01 1.50E+01 4.58E+02 0.00E+00 1.12E+03 0 327
Col_F NMP/100 1,820 O.OOE+OO 8.59E+04 2.40E+07 1.00E+01 3.00E+00 6.00E+01 0.00E+00 1.46E+02 0 339
Color UPC 96 50.0 80.5 200.0 70 60 100 50.0 160.0 0 2
Norg mg/l 831 0.2 1.4 19.8 1.19 0.67 1.70 0.2 3.2 0 40
N 0 3
1 mg/l 2,350 0.0 0.4 8.0 0.25 0.13 0.47 0.0 1.0 0 122
NH 3 mg/l 2,369 0.0 0.4 17.0 0.14 0.07 0.3 0.0 0.6 0 306
PT mg/l 2,297 0.0 0.6 24.8 0.46 0.34 0.65 0.0 1.1 0 214
Porto mg/l 826 0.0 0.5 5.7 0.35 0.28 0.44 0.0 0.7 0 94
Porg mg/l 0 - - - - - - - - - -
Fenoles mg/l 915 0.0 12.0 850.0 0.008 0.002 0.2 0.0 0.5 0 216
Cl- mg/l 1,292 0.3 40.4 175.0 42 32 48 8.0 72.0 4 16
Alc T mg/l 2,314 18.0 245.5 522.0 248 189 291 36.0 444.0 4 6
Alc_F mg/l 335 0.0 19.9 63.0 9 6.7 41 0.0 63.0 0 0
Dur_T mg/l 2,298 24.0 187.8 1,180.0 189 151 218 50.5 318.5 6 30
Parámetro Unidades No. de Mínimo Promedio Máximo Mediana Cuartil Umbral No. de datos atipicos
datos Inferior Superior Inferior Superior Inferiores Superiores
Dur_Ca mg/l 332 8.5 103.2 201.0 87 79 109 34.0 154.0 1 54
SAAM mg/l 330 0.0 0.1 0.7 0.078 0.044 0.11 0.0 0.2 0 1
S 0 4
2 mg/l 336 19.0 68.7 331.0 52 43 108 19.0 205.5 0 1
Turbiedad UTJ / UTN 192 2.5 27.6 230.0 25 25 25 25.0 25.0 23 34
G y A mg/l 300 0.0 28.9 231.0 5.15 2.2 30.5 0.0 73.0 0 44
Cr + 6 mg/l 111 0.0 0.0 0.7 0.02 0.01 0.025 0.0 0.0 0 5
Pb mg/l 120 0.0 0.2 0.3 0.25 0.125 0.25 0.0 0.3 0 0
Cu mg/l 127 0.0 0.0 0.065 0.04 0.02 0.04 0.0 0.1 0 0
Fe total mg/l 168 0.1 1.4 6.0 1.4 1 1.7 0.1 2.8 0 7
Fe + 2 mg/l 40 0.0 0.1 0.5 0.07 0.024 0.13 0.0 0.3 0 3
Cond_E uS/cm 96 750.0 939.9 1,270.0 920 845.25 1,020 750.0 1,270.0 0 0
Trans.
Secci
cm 48 5.0 30.1 50.0 30 24.5 40 5.0 50.0 0 0
Clorofila a mg/m 3 299 0.9 10.9 171.2 7.48 4.5 11.235 0.9 21.3 0 31
Prod-Prim mg/m 2 0 - - - - - - - - - -
NTK mg/l 0 - - - - - - - - - -
73
4.2 Criterios desarrollados para la aceptación o discriminación de datos
fuera de rango
Se revisó la información contenida en la tabla Calidad del Agua contenida en la
base de datos chapala.mdb, principalmente la que corresponde a valores atípicos. Para el
manejo de la información se acordaron los criterios generales que se indican en la Tabla
4.4.
Tabla 4.4 Consideraciones generales para la introducción de datos a la tabla Calidad
del Agua
Consideración Criterios
Valores por debajo del límite de
detección.
• Se reportará el límite de detección en formato
numérico.
• Se adjuntará la tabla Límites de Detección
dentro de la base de datos chapala.mdb.
Valores introducidos con el formato
"< xx.xxx"
• Se reportará el valor xx.xxx en formato
numérico.
Valores introducidos como intervalo
"xx.xxx - yy.yyy"
• Se reportará el valor superior (yy.yyy) en
formato numérico..
Para los valores atípicos de los parámetros, se decidió hacer las consideraciones que
se indican en la Tabla 4.5.
74
Tabla 4.5 Criterios para manejo de valores atípicos de los parámetros de la tabla
Calidad del Agua
Parámetro Consideraciones
Fenoles • Los valores que se encuentren por arriba de 1 mg/l no
representan valores reales, probablemente las
cantidades se encontraban expresadas en ug/1. Se
dividirán entre 1000 para expresarlos en miligramos
por litro.
Nitrógeno Total Kjeldahl
(NTK)
• La columna se conservará y se construirá con la suma
de los valores de nitrógeno orgánico y amoniacal.
Temperatura • Se modificó un dato que contenía un valor demasiado
bajo (1.9 °C) sustituyéndose por 19 °C.
4.3 Base de datos revisada 1972 - 1998
4.3.1 Consideraciones básicas
Se revisó la información en conjunto con el personal del CEL para decidir los
cambios más importantes.
Estructura de la tabla Calidad del Agua
Se conservó la estructura de la tabla Calidad del Agua que se presenta en la tabla
3.10. Aunque algunos de los campos no contienen información (fósforo orgánico y
productividad primaria), se respetó su inclusión para facilitar agregar información de estos
parámetros en el futuro.
Contenido de los registros de información
La revisión de la tabla Calidad del Agua consistió en modificar valores que
presentaban información anómala: como resultado de la revisión no se incluyeron registros
adicionales de información.
75
Para la mayoría de los parámetros de calidad del agua fueron pocos los valores que
sufrieron modificaciones, la excepción fueron los parámetros fenoles y NTK.
Como se comentó en la Tabla 4.5, los valores de fenoles presentaban una mezcla de
unidades. Se corrigieran los valores de más de 200 registros que tenían valores reportados
en microgramos por litro.
Fl campo NTK se encontraba vacío, ya que CNA en la mayoría de los casos
presenta la información de nitrógeno orgánico y nitrógeno amoniacal de forma separada. Se
obtuvieron los valores del campo NTK como la suma de N orgánico y N amoniacal.
4.3.2 Resumen de información estadística
Fl resumen de información estadística de la tabla Calidad del Agua se presenta en la
Tabla 4.6. El comportamiento de la mayoría de los parámetros es similar al presentado en la
Tabla 4 .3. Sólo se presentan diferencias importantes en los parámetros temperatura, fenoles
y NTK. por las razones presentadas en la sección 4.3.1.
Dispersión de la información
Se revisó la dispersión de información de cada uno de los parámetros de la tabla
Calidad del Agua. En la Tabla 4.6 se presentan para cada parámetro los valores que
corresponden al primer cuartil y tercer cuartil (que encierran el 50% de los datos) y los
valores umbrales superior e inferior (que encerrarían el total de valores "normales" de cada
parámetro).
Los valores que se encuentran por debajo del umbral inferior o por arriba del umbral
superior se consideran "valores atípicos". El número de valores atípicos inferiores y
superiores también se presenta en la Tabla 4.6.
76
Tabla 4.6 Resumen estadístico de la información corregida de la tabla de Calidad del Agua. Análisis de datos atípicos
Parámetro Unidades No. de Mínimo Promedio Máximo Mediana Cuartil Umbral No. de datos atípicos
datos Inferior Superior Inferior Superior Inferiores Superiores
Od mg/l 2,313 0.0 6.7 15.4 6.9 6.47 7.4 5.1 8.8 222 61
D B 0 5 mg/l 2,375 0.1 2.5 68.0 1.6 1 2.5 0.1 4.8 0 263
DQO mg/l 1,898 0.4 29.3 433.0 26 16 36 0.4 66.0 0 67
PH 2,367 0.3 8.5 10.1 8.6 8.4 8.8 7.8 9.4 200 6
Temp_L °C 2,008 14.0 22.0 35.0 22 20 24 14.0 30.0 0 5
ST mg/l 336 230.0 469.9 1,340.0 374.5 342.75 658 230.0 1,130.9 0 1
STF mg/l 96 442.0 551.9 726.0 544 510.75 586.5 442.0 700.1 0 2
STV mg/l 96 94.0 177.7 320.0 171.5 150 192.5 94.0 256.3 0 5
S_Sed ml/1 96 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0 0
SST mg/l 2,379 0.5 46.1 2,995.0 27 14.5 50 0.5 103.3 0 179
SSF mg/l 96 5.0 49.7 170.0 40 27.75 60 5.0 108.4 0 7
SSV mg/l 96 0.0 16.5 112.0 10 4 17.25 0.0 37.1 0 11
SDT mg/l 2,118 78.0 542.2 13,316.0 482 374 589 78.0 911.5 0 79
SDF mg/l 96 413.0 502.3 660.0 492 469 524.5 413.0 607.8 0 2
77
Parámetro Unidades
SDV
Col_T
Col_F
Color
Norg
N0 3
NH 3
PT
Porto
Porg
Fenoles
CI"
Alc_T
Alc_F
Dur T
mg/l
NMP/100
NMP/100
UPC
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
No. de Mínimo
datos
96 86.0
1,926 O.OOE+00
1,820 0.00E+00
50.0
Promedio Máximo Mediana Cuartil Umbral No. de datos atípicos
Inferior Superior Inferior Superior Inferiores Superiores
96
831
2,350
2,369
2,297
826
0
915
1,292
2,314
335
2,298
0.2
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00
0.3
18.0
0.0
24.0
161.2 308.0 154.5 171.75 91.8 219.8 139.75
1.39E+05 2.40E+07 6.00E+01 1.50E+01 4.58E+02 0.00E+00 1.12E+03
8.59E+04 2.40E+07 1.00E+01 3.00E+00 6.00E+01 0.00E+00 1.46E+02
60
0.67
0.13
0.07
0.34
0.28
80.5
1.4
0.4
0.4
0.6
0.5
0.02
40.4
245.5
19.9
187.8
200.0
19.8
8.0
17.0
24.8
5.7
70
1.19
0.25
0.14
0.46
0.35
100
1.695
0.47
0.3
0.65
0.44
0.85
175.0
522.0
63.0
1,180.0
0.005
42
248
9
189
0.001
32
189
6.7
151
0.013
48
291
41
218
50.0
0.2
0.0
0.0
0.0
0.0
0.00
8.0
36.0
0.0
50.5
160.0
3.2
1.0
0.6
1.1
0.7
0.03
72.0
444.0
63.0
318.5
1
0
0
o
o
o
o
o
o
o
4
4
0
6
7
327
339
2
40
122
306
214
94
103
16
6
0
30
78
Parámetro Unidades No. de Mínimo Promedio Máximo Mediana Cuartil Umbral No. de datos atípicos
datos Inferior Superior Inferior Superior Inferiores Superiores
Dur Ca mg/l 332 8.5 103.2 201.0 87 79 109 34.0 154.0 1 54
SAAM mg/l 330 0.0 0.1 0.7 0.078 0.044 0.11 0.0 0.2 0 1
S 0 4
2 mg/l 336 19.0 68.7 331.0 52 43 108 19.0 205.5 0 1
Turbiedad UTJ / UTN 192 2.5 27.6 230.0 25 25 25 25.0 25.0 23 34
G y A mg/l 300 0.0 28.9 231.0 5.15 2.2 30.5 0.0 73.0 0 44
Cr + 6 mg/l 111 0.0 0.0 0.7 0.02 0.01 0.025 0.0 0.0 0 5
Pb mg/l 120 0.0 0.2 0.3 0.25 0.125 0.25 0.0 0.3 0 0
Cu mg/l 127 0.0 0.0 0.065 0.04 0.02 0.04 0.0 0.1 0 0
Fe mg/l 168 0.1 1.4 6.0 1.4 1 1.7 0.1 2.8 0 7
Fe + 2 mg/l 40 0.0 0.1 0.5 0.07 0.024 0.13 0.0 0.3 0 3
Cond_E uS/cm 96 750.0 939.9 1,270.0 920 845.25 1020 750.0 1,270.0 0 0
Trans-
Secci
cm 48 5.0 30.1 50.0 30 24.5 40 5.0 50.0 0 0
Clorofila a mg/m3 299 0.9 10.9 171.2 7.48 4.5 11.235 0.9 21.3 0 31
Prod-Prim mg/m2 0
NTK mg/l 827 0.3 1.9 26.8 1.37 0.885 2.415 0.3 4.7 0 42
79
Se observa en la Tabla 4.6 que sólo en seis parámetros no se presentan valores
atípicos: sólidos sedimentables. alcalinidad a la fenolftaleína, plomo (Pb), cobre (Cu),
conductividad eléctrica y transparencia al disco Secci, lo que indica que la dispersión de los
valores de estos parámetros es relativamente baja.
Para el resto de los parámetros se presentan valores atípicos. Se puede observar en
la Tabla 4.6 que en la gran mayoría de los parámetros se presentan valores atípicos
superiores (36 parámetros los contienen) y sólo en ocho parámetros se presentan valores
atípicos inferiores. En términos relativos, los valores atípicos superiores representan el 5%
del conjunto de valores de cada parámetro y para algunos parámetros superan el 10% de los
valores. Esto indica que las distribuciones de los parámetros tienden a ser distribuciones
sesgadas hacia la derecha.
Revisando el comportamiento de los promedios y medianas, en treinta y dos
parámetros de calidad del agua el promedio (o media) es superior a la mediana. Esto
refuerza la observación de que para la mayoría de los parámetros la distribución presenta un
sesgo hacia la derecha.
Una posible explicación de la gran cantidad de valores atípicos es que las estaciones
presenten diferentes distribuciones en el Río Lerma. el interior del lago, las estaciones
ribereñas y en el Río Santiago.
4.3.3 Análisis de la abundancia de información existente
La tabla Calidad del Agua consta de 2694 registros. Sin embargo estos registros
contienen muchos huecos de información por lo que se presenta gran dispersión en el
número de datos disponibles para cada parámetro. El parámetro con mayor cantidad de
información es SST con 2379 valores. Los parámetros que presentan menor cantidad de
información son es fierro +2 (Fe ~) con 40 datos y los parámetros fósforo orgánico, y
productividad primaria que carecen de información.
De los parámetros que presentan poca información, el parámetro Fe " no es tan
relevante ya que se tiene un poco más de información de Fe total. Sólo que el Fe total
indicara algún problema habría necesidad de aumentar las determinaciones de Fe ~.
80
El fósforo (P) orgánico no es un parámetro muy relevante ya que se cuenta con
información de P total y P de ortofosfatos por lo que su omisión no es grave. La
Productividad Primaria si es un parámetro importante en limnología por lo que su inclusión
mejoraría la comprensión del estado del ecosistema suministrando información adicional
del estado trófico del cuerpo de agua (Ryding, 1989).
La información también parece escasa para los parámetros clorofila, turbiedad y
metales pesados. Aunque la turbiedad está asociada a la presencia de sólidos suspendidos
totales (SST) la relación entre ambos parámetros no es directa, por lo que sí es valioso
contar con mayor cantidad de información de turbiedad, sobre todo en el Lago de Chápala
donde la turbiedad presenta una importante función en el control de la producción de
fitoplancton (Lind. 1994).
Clorofila a es, junto con la productividad primaria, un parámetro importante en la
descripción del estado del ecosistema de un lago, por lo que sería descable aumentar la
abundancia de información de este parámetro.
Los metales pesados no se determinan regularmente en el Lago de Chápala.
Aparentemente los valores que se encuentran en la tabla Calidad del Agua se realizaron en
un proyecto ya concluido. Dada la importancia que presentan los metales pesados sería
conveniente realizar regularmente esta determinación, aunque fuera con una frecuencia
menor a la del resto de los parámetros físicoquímicos (una vez cada 6 meses por ejemplo) y
así poder estudiar su evolución en el lago y posibles riesgos.
Entre los parámetros que nunca se han monitoreado en el lago y cuya omisión limita
la comprensión del estado del lago se encuentran los compuestos orgánicos. El estudio se
ha limitado a los parámetros agrupadores (DBOs y DQO) y a fenoles, pero se desconoce el
tipo de compuestos orgánicos que se encuentran presentes (compuestos clorados,
hidrocarburos, plaguicidas, compuestos aromáticos, etc.). Es conveniente realizar el
muestreo de los compuestos orgánicos en cada estación por lo menos dos veces por año
(una vez durante la temporada de lluvia y otra durante la época de estiaje).
81
4.3.4 Análisis de ia frecuencia de monitoreo
La información almacenada en la tabla Calidad del Agua contiene 2,694 registros
para el período de abril de 1974 a abril de 1998. Sin embargo, la distribución de la
información no es homogénea. La información de la distribución anual y mensual del
número de registros de información se presenta en la Tabla 4.7 y en la Figura 4.1.
Como se aprecia en la Figura 4.1 y en la Tabla 4.7, el número de registros de
información varió de 11 muéstreos en el año 1975 hasta 244 muéstreos en el año 1996. Se
aprecia una disminución en el número de muéstreos en el período 1980 a 1990. Esta
disminución en el número de muéstreos aparentemente fue debida a que en ese período
desapareció la Dirección de la CNA encargada de los muéstreos del lago y no se dieron en
ese período los recursos adecuados humanos y materiales para continuar con los estudios de
calidad del agua (Amezcua, 2000).
A partir del año 1990 se aprecia en la Figura 4.1 un aumento en el número de
registros por año. Debe conservarse esta tendencia en la cantidad información para poder
aspirar a tener una descripción fisicoquímica adecuada del comportamiento del Lago de
Chápala.
250
200
o </> 150 "5> a> CC 0) •a 100 ó
50
1970 1975 1980 1985 Año
1990 1995 2000
Figura 4.1 Distribución anual de información de la tabla Calidad del Agua
82
Tabla 4.7 Distribución anual y mensual de información de la tabla Calidad del Agua
Año Número de Registros Subtotal
E F M A M J J A S O N D Anual
1974 22 0 24 0 0 0 0 0 0 63
1975 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11
1976 0 0 0 0 25 0 21 7 0 0 0 0 53
1977 0 0 0 0 0 0 0 26 26 26 25 26 129
1978 24 0 0 26 0 0 24 24 26 1 26 19 196
1979 24 26 24 26 1 1 24 26 0 24 1 1 178
1980 0 26 0 0 26 0 0 25 0 0 26 0 103
1981 27 0 0 27 0 0 27 0 0 27 0 0 108
1982 27 0 0 25 0 0 27 0 0 27 0 0 106
1983 0 0 15 0 13 0 13 0 0 13 0 0 54
1984 0 0 27 0 0 24 0 0 27 0 26 0 104
1985 0 0 14 0 0 0 0 14 1 14 0 14 57
1986 0 14 0 16 1 1 0 12 1 1 18 0 64
1987 10 0 0 0 0 0 0 0 14 0 0 0 24
1988 0 14 0 0 0 5 3 6 12 1 7 0 48
1989 0 1 0 14 12 3 13 15 1 1 22 0 82
1990 19 0 20 1 19 0 16 1 19 1 20 2 118
1991 2 20 2 2 20 1 2 20 1 1 20 1 92
1992 1 30 2 2 32 2 1 28 1 1 28 1 129
1993 1 30 2 0 31 4 1 32 4 4 32 4 145
1994 2 30 4 4 34 4 4 31 4 4 33 6 160
1995 2 25 2 2 26 2 2 26 2 2 25 2 118
1996 0 26 27 27 27 27 26 26 2 2 27 27 244
1997 0 27 3 3 27 3 28 28 28 28 28 27 230
1998 0 26 26 26 78
Total general
150 295 168 223 294 127 232 364 169 178 364 130 2,694
Por lo que se refiere a la distribución de la información dentro de cada año. se
aprecia en la Tabla 4.7 que en los años iniciales hubo un gran número de meses en que no
se realizaron mediciones en el lago. A partir del año 1978 se comenzaron a normalizar la
frecuencia de mediciones. Se ha pretendido a partir de 1978 realizar mediciones completas
en las estaciones cada tres meses, en los meses de enero, abril, julio y octubre. En algunos
años las mediciones se han recorrido un mes, iniciando en febrero en lugar de enero.
83
Además de las mediciones en el lago cada 3 meses, se realizan muéstreos mensuales
en los ríos Lerma y Santiago y en las descargas de las ciudades que cuentan con planta de
tratamiento en la ribera del Lago de Chápala y se realizan muéstreos mensuales completos
en 1 1 de las estaciones del interior del vaso.
Frecuencia recomendada de monitoreo
Debido a que los parámetros de calidad del agua relacionados con aspectos de
eutrotlcación presentan una alta variabilidad, se debe tener una frecuencia de monitoreo
que refleje estas variaciones.
Para lagos en regiones tropicales o subtropicales, se recomienda como mínimo
(Ryding, 1089) realizar el monitoreo quincenalmente desde el inicio de la temporada de
lluvia hasta tres meses después de que ésta termine y realizar el monitoreo mensualmentc
en otras épocas del año. En caso de que se presenten florecimientos algales, se deberán
obtener muestras durante este período.
En Chápala la temporada de lluvia inicia a finales de junio y termina en septiembre.
Aplicando al Lago de Chápala las recomendaciones del párrafo anterior se deberían obtener
mediciones quincenales desde mediados de junio hasta diciembre y mediciones mensuales
desde febrero hasta junio. Esto produce un total de 18 muéstreos por año en cada estación.
Si se realizara esta frecuencia de monitoreo en las 37 estaciones que forman el lago
se requeriría un total de 666 muéstreos por año. Si se revisa la información de la Figura 4 .1 .
se nota que la frecuencia no ha rebasado 250 muéstreos por año. lo cual indica que no se
cumplen las recomendaciones de frecuencia de monitoreo sugeridas en (Ryding. 1989).
Si se seleccionara un conjunto de 12 estaciones (el Río Lerma, el Santiago y diez
estaciones en el lago) para seguir las recomendaciones de frecuencia de monitoreo y se
realizaran monitorcos trimestrales para las 25 estaciones restantes se requeriría un total de
316 muéstreos por año. Esta cifra es un poco mayor a la frecuencia utilizada en las
determinaciones del Lago de Chápala. Se recomienda aumentar el número determinaciones
en el Lago de Chápala, siguiendo la frecuencia sugerida en este párrafo.
84
Estimación de costos de análisis
Se realizó el ejercicio de estimar los costos en que se incurriría de realizarse los
análisis del Lago de Chápala como se sugiere en la sección Frecuencia Recomendada de
Muestreo.
Para el análisis de costos se obtuvieron los costos de análisis de un laboratorio
comercial de servicios al público (CIATEJ, 1999), por lo tanto el costo presentado
representaría un tope superior del costo real.
Los parámetros se dividieron en tres grupos:
• Parámetros regulares: Aquellos que se realizarían normalmente en las estaciones y que
representan parámetros físicoquímicos que pueden presentar una mayor variabilidad. Se
incluyen dentro de este grupo a la mayoría de los que aparecen en la Tabla 4.3,
exceptuando metales y fenoles.
• Metales y otros compuestos inorgánicos: Incluyen metales pesados (cobre, plomo,
mercurio, cadmio, etc.) y algunos parámetros inorgánicos que pudieran indicar
problemas (cianuros, fluoruros, etc.). Se propone realizar dos muéstreos al año de estos
parámetros (uno en época de lluvias y otro en estiaje) en todas las estaciones del lago.
• Compuestos orgánicos: Incluyen fenoles, plaguicidas y orgánicos clorados. Se propone
realizar dos muéstreos al año en todas las estaciones del lago.
Los costos anuales que implican estos análisis se presentan en la Tabla 4.8. Como se
aprecia en esta tabla, el costo anual equivaldría a S 1,138,280.00. De esta cantidad, el 6 8 %
corresponde a los análisis regulares, el 15% al muestreo de metales y el 17% a los
compuestos orgánicos.
Como el CEL cuenta con un laboratorio donde se realizan prácticamente todos los
parámetros regulares, es posible disminuir los costos de estos análisis. Si fuera posible
disminuir en 2 0 % el costo de los análisis realizados en el CEL respecto a los valores
reportados en la Tabla 4.8, el costo anual se reduciría a S 983,400.00.
85
Tabla 4.8 Estimación de costos de análisis de muestreo
Concepto Unidades Parámetros Regulares
Metales Orgánicos
Muestreo Regular No. estaciones 12
No. de muéstreos No. /estación 18
Subtotal mensual No. /año 216
Muestreo Trimestral No. estaciones 25
No. de muéstreos No. /estación 4
Subtotal trimestral No. /año 100
Muestro Estacional
No. estaciones 37 37
No. de muéstreos No. /estación 2 2
Subtotal trimestral No. /año 74 74
Requerimientos de muestreo No. /año 316 74 74
Costo de muestreo S/lote 2,450.00 2,305.00 2,615.00
Subtotal $/año 774,200.00 170,570.00 193,510.00
Total $/año 1,138,280.00
86
5 ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
5.1 Ejemplos de aplicación
En este capítulo se presentan ejemplos del tipo de resultados que pueden generarse en
RAISON con el sistema de información geográfica para calidad del agua del Lago de
Chápala y se presenta un ejemplo de análisis de la información de calidad del agua.
5.1.1 Preparación de análisis estadísticos
RAISON cuenta con un módulo de estadística que permite manipular y analizar la
información contenida en las bases de datos. Dentro del módulo de estadística se pueden
obtener parámetros como media (u), mediana, mínimo, máximo, desviación estándar y
realizar histogramas de frecuencias para la información seleccionada.
-1sd. M +1sd.
1327.0 - -
1061.6 ~
796.2_
530.8-
265.4-
0.0 | [ 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5
PH
Figura 5.1 Distribución de valores de pH en el Lago de Chápala. Período 1974 - 1998
Como ejemplo, en la Figura 5.1 se presenta la distribución de valores de pH en
todas las estaciones del Lago de Chápala para el total del período contenido en la base de
datos. Se aprecia que la gran mayoría de los datos de pH se encuentran entre 8.0 y 9.0
87
unidades y que en ocasiones se alcanzan 9.5 unidades. Prácticamente no se presentan
valores por arriba de 9.5 unidades ni debajo de 6.5 unidades de pH.
5.1.2 Preparación de gráficas de caja
Otra forma de presentar la distribución de información es mediante gráficas de caja.
En su módulo estadístico, RAISON permite generar gráficas de caja de diferentes juegos de
datos y presentarlas conjuntamente.
Máximo
Estación 3 Estación 25
Figura 5.2 Variación de pH en las estaciones No. 3 y No. 25. Período 1974 - 1998
Por ejemplo, en la Figura 5.2 se presenta la comparación de los valores de pH en
dos estaciones del Lago de Chápala: la estación 25 que se ubica muy cerca de la
desembocadura del Río Lerma y la estación 3, ubicada cerca de la margen occidental del
lago. Se aprecia que en la estación No. 25 tanto el valor promedio (centro de la caja) como
la mayor parte de los datos (ubicados dentro de las pestañas de la caja) son ligeramente
menores a los valores de la estación 3. Se aprecia también que el intervalo de valores
(limitado por los rombos) es aproximadamente igual para ambas estaciones.
88
5.1.3 Preparación gráficas de series de t iempo
RAISON también permite analizar la variación espacial de la información y
presentarla en forma de gráficas de series de tiempo.
En la Figura 5.3 se tomaron los datos de pH correspondientes a la estación 25
(ubicada cerca de la desembocadura del Río Lerma) comprendidos en todo el período con
el que se cuenta con información (1974 a 1994).
Estación 25
10.5
10.0
9.5"
9.0-
X °- 8.5"
8.0"
7.5-
7.0"
{
6.5-1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 01/74 01/76 01/78 01/80 01/82 01/84 01/86 01/88 01/90 01/92 01/94 01/96
Fecha (mm/aa)
Figura 5.3 Variación de pH en la estación No. 25. Período 1974 - 1998
Se aprecia en esta figura que la gran mayoría de valores oscila entre 7.5 y 9.0
unidades de pH, con algunos picos por debajo de 7.0 unidades y un pico que sobrepasa 10.0
unidades en el año 1988. Otra información que puede obtenerse de esta figura es que en los
períodos de 1974 - 1976 y 1990 - 1994 no se realizaron determinaciones de pH en esta
estación de monitoreo.
89
5.1.4 Preparación de diagramas de contorno
Otro módulo con el que cuenta RAISON permite generar contornos o regiones de
valores constantes, lo que permite conocer la distribución de valores en una región de
interés. Para generar los contornos, RAISON divide la región de interés en una malla e
interpola el valor en cada punto de la malla. Para la interpolación RAISON utiliza el valor
de las cinco estaciones más cercanas y obtiene el resultado promediando estos valores
utilizando como factor de peso el recíproco del cuadrado de las distancias.
En la Figura 5.4 se presenta el análisis del comportamiento de nitratos en el año
1995 para las estaciones del interior del lago. RAISON obtuvo el promedio de nitratos en
cada estación y a partir de ahí interpoló los valores de nitratos en el interior del lago.
L a g o d e C h á p a l a
A c u e d u c t o
0.3-0.4
^ ^ ^ 0 . 4 - 0 . 5
• 0.5-O.6
Figura 5.4 Distribución de nitratos (mg/l) en el Lago de Chápala en el año 1995. (Valores promedio)
Se puede apreciar en la Figura 5.4 que las concentraciones más elevadas de nitratos
se presentaron en el año 1995 cerca de la desembocadura del Río Lerma, alcanzándose
valores entre 0.4 y 0.5 mg/l. A medida que se analizan puntos más alejados del Río Lerma
se observa una disminución en la concentración de nitratos, lo que sugiere que el Río
90
Lerma es la principal fuente de nitratos. La parte central del lago presenta valores
intermedios de concentración (0.2 a 0.3 mg/l) y en la zona occidental se presentan los
valores más bajos en el lago (0.1 a 0.3 mg/l).
5.2 Comportamiento de parámetros tipo en el Lago de Chápala
5.2.1 Planteamiento del ejemplo
Ya que se conocen algunas de las herramientas del RAISON, se presenta en esta
sección un ejemplo de análisis. Se pretende comparar la evolución del Lago de Chápala
entre los años setenta y los años noventa e identificar si se aprecia alguna diferencia en los
valores de parámetros de calidad del agua.
Debe señalarse que el sistema del Lago de Chápala tiene una dinámica compleja y
esto hace que los parámetros de calidad del agua modifiquen su comportamiento en
períodos de t iempo cortos debido a la intensa dinámica de sus corrientes (Simons, 1984).
Períodos de estudio
Se decidió hacer una comparación entre el comportamiento de cinco parámetros de
calidad del agua en dos períodos distintos. El primer período (Período 1) corresponde a los
años 1978 a 1980 y el segundo período (Período 2) corresponde a los años 1992 a 1994.
Se propuso que cada uno de los dos períodos fuera un conjunto de tres años
sucesivos, disminuyendo la influencia de algún año anómalo. La elección de los años para
los períodos se basó en:
• Los períodos se encuentran distantes en el tiempo (hay doce años de diferencia entre
el año final del Período 1 y el año inicial del Período 2). En caso de haber una
• tendencia en la variación de los parámetros de calidad del agua, será más evidente la
diferencia entre los dos períodos debido a las diferencias temporales.
• Como se presentó en la Figura 4.1 de la sección 4.3.4, la base de datos contiene
aproximadamente la misma cantidad de registros en estos dos períodos. En cada
período se tiene aproximadamente 150 registros de información por año. Esto
permite que las comparaciones entre períodos no estén sesgadas por diferencias en
la cantidad de información disponible.
91
Parámetros de calidad seleccionados
Para el análisis de variación se eligieron cinco parámetros de calidad del agua:
oxígeno disuelto (Od), demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), demanda química de
oxígeno (DQO), sólidos suspendidos totales (SST) y fósforo total (P total). Como se
presentó en la sección 3.2.2, todos estos parámetros indican información del estado del
cuerpo de agua.
Tipo de comparación entre parámetros
Se presentan dos tipos de comparaciones:
• Una comparación entre los intervalos de valores monitoreados en cada uno de los
dos períodos en el Lago de Chápala y el Río Lerma. mediante gráficas de caja.
• Una comparación mediante diagramas de contorno de la distribución espacial de los
valores promedio en los dos períodos de estudio en el Lago de Chápala.
5.2.2 Comparación de los parámetros con los valores del Río Lerma
Se realizó una comparación entre los valores de oxígeno disuelto. DBO, DQO. SST
y fósforo total para los dos períodos seleccionados, tanto para las estaciones del interior del
lago y para la estación del Río Lerma. Los resultados de la comparación se presentan en las
gráficas de caja de la Figura 5.5 a la Figura 5.9.
Oxígeno disuelto
En la Figura 5.5 se presentan los datos para oxígeno disuelto. El promedio de las
mediciones en el interior del Lago de Chápala no presenta una variación en los dos
períodos comparados, mostrando valores cercanos a 7 mg/l; pese a que en promedio hubo
una reducción en la concentración de oxígeno disuelto en el Río Lerma.
El comportamiento del oxígeno disuelto en el lago no parece estar explicado por las
variaciones en el Río Lerma: en el Período 1 los datos en el Lago de Chápala presentan
poca variabilidad mientras que los datos del Río Lerma presentan una gran variación. En el
Período 2 los datos en el Lago de Chápala presentan mayor variación mientras que los
datos del Río Lerma presentan menos dispersión que en el Período 1.
92
Esto indica que la reaeración debida al movimiento del agua por la acción del viento
en el interior del Lago de Chápala es el principal factor que controla la cantidad de oxígeno
disuelto en el lago y que la concentración de oxígeno disuelto en el Río Lerma o la
presencia de algún otro contaminante (DBO5, DQO, etc.) no han modificado de forma
importante el oxígeno disuelto en el Lago de Chápala.
Demanda Bioquímica de Oxígeno
Como se presenta en la Figura 5.6, el comportamiento de la DBO5 en el Lago de
Chápala no presenta una variación importante entre los dos períodos de estudio. El
promedio y la distribución de valores en el interior del lago se mantuvieron prácticamente
sin variación pese a que el Río Lerma sí mostró una gran variación: en el Período 1 el
promedio fue cercano a 4.0 mg/l mientras que en el Período 2 el promedio fue 10.0 mg/l.
93
Este resultado parece indicar que la acción depuradora del lago (aeración natural, y
microorganismos existentes) ha tenido la capacidad de mantener la materia biodegradable
en bajas concentraciones no obstante el aumento en la contaminación proveniente del Río
Lerma.
448 349 12 35 20.01 1 1 1 1 —
15.a
• o 4 1 1 , , Lago Período 1 Lago Período 2 Lerma Período 1 Lerma Período 2
Figura 5.6 DBO5 en el Lago de Chápala y el Río Lerma
Demanda Química de Oxígeno
Como se presenta en la Figura 5.7, la DQO presentó un incremento en su
concentración en el Período 2 con respecto al Período 1 tanto en el interior del Lago de
Chápala como para el Río Lerma. En las estaciones del interior del lago, el promedio de la
DQO aumentó de 15 a 30 mg/1 y en el Río Lerma aumentó de 27 a 42 mg/1.
Esto parece indicar que el lago no tiene capacidad de depurar la DQO que ingresa
por el Río Lerma tan eficientemente como la DBO5. Esto se explica por la materia
refractaria que forma parte de la DQO que no es eliminada por los mecanismos de
depuración natural en el lago.
94
Comparando la respuesta del lago a los cambios en DBO5 y DQO en el Río Lerma,
parece que la DQO es un indicador más sensible del efecto de la aportación de materia
orgánica del Río Lerma.
loo.flr 450 349 ,11
90(
80.O
70.9-
O) 60.0 - -
O
g 50.0- -
40.0"" 30.0-
20.0- -
10.0- -
1 T 1 1 Lago Período 1 Lago Período 2 Lerma Período 1 Lerma Período 2
Figura 5.7 DQO en el Lago de Chápala y el Río Lerma
Sólidos Suspendidos Totales En la Figura 5.8 se presenta el comportamiento de los SST. Las estaciones del
interior del lago presentaron un incremento del promedio de 20 mg/l en el Período 1 a
30 mg/l en el Período 2, además de un aumento en la dispersión de los valores.
El Río Lerma no presentó una variación importante en el promedio manteniéndose
cerca de 60 mg/l en los dos períodos de estudio, pero el Río Lerma sí presentó un aumento
de datos con valores elevados de pH. En el Período 1 el 95% de los valores se encontraban
debajo de 150 mg/l, mientras que en el Período 2 se encontraban debajo de 330 mg/l.
Como la concentración de sólidos suspendidos se afecta tanto por los sólidos que
aporta el Rio Lerma como por factores propios del lago (resuspensión de sedimentos,
95
formación de crecimientos algales, entre otros) no puede atribuirse directamente al Río
Lerma el efecto de aumento o disminución de SST en la totalidad del Lago de Chápala. El
efecto del Río Lerma en los SST puede verse más acentuado en las estaciones cercanas a la
desembocadura del Río Lerma.
350fir
300.fi
250.fi
|" 200.fi —
150.fi
100.fi-
50.0"
o- 1
450 348 ,12
-T- -f-Lago Período 1 Lago Período 2 Lerma Período 1 Lerma Período 2
Figura 5.8 SST en el Lago de Chápala y el Río Lerma
Fósforo total
El comportamiento del fósforo total (P) se presenta en la Figura 5.9 donde se
muestra que en el Período 2 aumentó la concentración tanto en el Lago de Chápala como el
Río Lerma. En las estaciones del interior del lago el promedio del fósforo total aumentó de
0.3 mg/1 a 0.45 mg/1 y en el Río Lerma aumentó el promedio de 0.6 mg/1 a 0.9 mg/1.
El comportamiento promedio del fósforo total en el interior del lago parece tener
una mayor relación con el comportamiento del fósforo en el Río Lerma. Este resultado
concuerda con los resultados generados en otros trabajos (de Anda, 2000) indicando que el
Río Lerma es el principal aportador de fósforo al Lago de Chápala.
96
1 1 1 1 Lago Período 1 Lago Periodo 2 Lerma Período 1 Lerma Período 2
Figura 5.9 Fósforo total en el Lago de Chápala y el Río Lerma
5.2.3 Comparación de distribución de los valores en el Lago de Chápala
En la sección 5.2.2 se compararon los parámetros oxígeno disuelto, DBO5, DQO,
SST y fósforo total en los años 1978 a 1980 (Período 1) con los datos para el período
comprendido entre 1992 y 1994 (Período 2). En esta sección se pretende complementar los
resultados de la sección 5.2.2 revisando si hubo diferencias importantes en el
comportamiento espacial de los parámetros de calidad del agua. Se pretende revisar si el
Río Lerma, o las entradas debidas a descargas puntuales modificaron la distribución
espacial de los parámetros de calidad del agua en los dos períodos de estudio.
Para revisar la distribución espacial de los parámetros de calidad del agua se
construyeron en RAISON diagramas de contorno para los cinco parámetros estudiados en
los dos períodos de estudio.
Para generar cada diagrama de contorno de cada parámetro, a través de RAISON se
obtuvo el valor promedio en cada estación del lago. Para esto se excluyeron los datos del
97
Río Lerma y del Río Santiago dejando el resto de las estaciones. A partir de los valores
promedios RAISON realizó una interpolación de los datos para cubrir el área total del lago.
Los diagramas de contorno generados para los cinco parámetros de calidad del agua
en los dos períodos de estudio se presentan de la Figura 5.10 a la Figura 5.19.
Oxígeno disuel to
El comportamiento de la distribución de oxígeno disuelto se presenta en la Figura
5.10 y en la Figura 5.1 1. Puede observarse en la Figura 5.10 que en el Período 1 la gran
mayoría del lago presentó valores de oxígeno disuelto entre 6.5 y 7.0 mg/l. Únicamente en
la margen occidental del lago y en dos lunares en el interior del lago se presentaron valores
en el intervalo 7.0 a 7.5 mg/l.
En contraste, en el Período 2, la zona cercana al Río Lerma presentó valores entre
5.5 y 6.0 mg/l de oxígeno disuelto. Se verifica en la Figura 5.1 1 que el oxígeno disuelto
aumenta a medida que se avanza en hacia el centro del lago, alejándose de la zona de
influencia del Río Lerma. En la zona central se presenta una gran área con valores entre
7.0 mg/l y 7.5 mg/l.
La comparación entre estos dos diagramas de contorno parece indicar que el cambio
en la concentración de oxígeno disuelto en el Río Lerma en los dos períodos de estudio sí
ha afectado el comportamiento de oxígeno disuelto en la zona oriental del lago, cerca de su
desembocadura. Este efecto no ha impactado las zonas central y occidental en el lago,
probablemente por la lejanía del Río Lerma y por la acción depuradora del propio lago.
En la zona central del lago se observó un aumento en la concentración de oxígeno
disuelto en el Período 2 con respecto al Período I. Se observa un aumento de
aproximadamente 0.5 mg/l. No es clara una razón en el aumento de oxígeno disuelto.
Quizás la instalación de las plantas de tratamiento de aguas residuales en las poblaciones de
la ribera del lago (Chápala, Tizapán, San Nicolás de Ibarra, San Antonio Tlayacapan, entre
otras) que se ubican en la zona central del lago hayan contribuido en la mejora de la calidad
del agua.
98
Demanda Bioquímica de Oxígeno
Los diagramas de contorno para el comportamiento de la D B O ? se presentan en la
Figura 5.12 para el Período 1 y en la Figura 5.13 para el Período 2. En la zona oriental del
lago se produjo un pequeño incremento en la concentración de DBO> aumentando a
valores entre 1.75 mg/l y 2.0 mg/l en la mayor parte de la zona oriental. Es importante notar
que los valores mayores de DBO.s se presentan en la zona sureste del lago, en la zona
ubicada en el estado de Michoacán, y no en la desembocadura del Río Lerma.
Las zonas central y occidental del lago presentan valores similares en los dos
períodos de estudio, con valores predominantemente en el intervalo 1.25 mg/l a 1.5 mg/l.
Únicamente se aprecian valores más elevados en las cercanías de Chápala y Jocotepec.
Probablemente las descargas de estas localidades, las más densamente pobladas de la
Ribera, producen el aumento en la D B O ? .
Demanda química de oxígeno
Como se presenta en la Figura 5.14 y en la Figura 5.15. la DQO sí experimentó un
elevado incremento entre el Período I y el Período 2. Mientras que en el Período 1
prácticamente todo el lago presentaba valores entre 10.0 y 15.0 mg/l, para el Período 2 todo
el lago presentó valores entre 25.0 y 40.0 mg/l.
La zona del lago donde se presentaron valores mayores fue en las cercanías de
Tizapán, con valores entre 35.0 y 40.0 mg/l. Es de notarse que en el Período 1, los valores
reportados de DQO en esta zona no superaban a los valores en otras zonas del lago. En esta
zona ocurre la descarga del río La Pasión. La alta contaminación de este río puede ser la
causa de los elevados valores de DQO en esta zona del lago.
Sólidos suspendidos totales
La distribución de los sólidos suspendidos totales en el Lago de Chápala parece
estar relacionada principalmente con la entrada de sólidos por el Río Lerma. Como se
aprecia en la Figura 5.16 y en la Figura 5.17. en ambos períodos de estudio las mayores
concentraciones se presentan en las cercanías del Río Lerma y disminuyen a medida que se
avanza hacia la zona occidente del lago.
99
En el Período 1, la parte central y occidental del lago presentó valores en el
intervalo 10.0 - 30.0 mg/1, mientras que la zona oriental presentó valores en el intervalo
30.0 - 50.0 mg/1. Para el Período 2. las zonas central y occidental presentaron valores
principalmente en el intervalo 30.0 - 50.0 mg/1 y la zona oriental valores en el intervalo
70.0 - 90.0 mg/1.
La distribución de valores de SST sugiere que el aporte de SST en el Río Lerma es
el factor principal en la distribución de SST en el lago. Sin embargo aparentemente la
magnitud de la concentración de SST no sólo está influenciada por los valores en el Río
Lerma ya que como se presentó en la Figura 5.8, la concentración promedio de SST en el
Río Lerma fue prácticamente la misma en los dos períodos de estudio. El nivel del lago
(menor en el Período 2 que en el primero, como se presenta en la Figura 3.3) representa un
papel determinante en la concentración de SST por resuspensión de sedimentos del fondo
del vaso.
Fósforo total
El comportamiento del fósforo total se presenta en la Figura 5.18 y en la Figura 5.19
para los dos períodos de estudio. Como se aprecia en estas figuras, el fósforo muestra una
variación temporal importante. En el Período 1, el lago presentaba valores entre 0.2 mg/1 y
0.4 mg/1 mientras que para el Período 2, el fósforo presentó valores en el intervalo
0.4 - 0.6 mg/1. Esta variación es consistente con el cambio en la concentración de fósforo en
el Río Lerma (Figura 5.9) y con la disminución en el nivel del lago entre ambos períodos
que aumenta la resuspensión de sedimentos que contienen una carga importante de fósforo
(de Anda, 2000).
El aumento en la concentración de fósforo en el Río Lerma en el Período 2 produce
además en el lago una mayor concentración en la zona oriental, donde se mantienen valores
en el intervalo 0.5 - 0.6 mg/1, mientras que en el resto del lago se presentan valores en el
intervalo 0.4 - 0.5 m«/l.
100
L a g o d e C h á p a l a
A c u e d u c t o
J o c o t e p e e
•
S a n t i a g o
C h á p a l a
Od Periodo 1
T í z a p á n
Figura 5.10 Comportamiento del oxígeno disuelto. Período 1978 - 1980
L a g o d e C h á p a l a
A c u e d u c t o
J o c o t e p e e
•
S a n t i a g o
C h á p a l a J a m a y
•
Od Periodo 2 5.0-5.5 5.5-6.0 6.0-6.5 6.5-7.0
I7.O-7.5 7.5-8.0
T i z a p á n
Figura 5.11 Comportamiento del oxígeno disuelto. Período 1992 - 1994
101
Lago de Chápala
Figura 5.12 Comportamiento del D B O s en el Lago de Chápala. Período 1978 - 1980
Lago de Chápala A c u e d u c t o
Figura 5.13 Comportamiento del D B O s en el Lago de Chápala. Período 1992 - 1994
102
A c u e d u c t o
Lago de Chápala
Acueducto
Jocotepec
•
Santiago
Chápala Jamay
•
DQÜ Periodo 1
10.0-15.0
15.0-20.0
20.0-25.0
25.0-30.0
30.0-35.0
35.0-40.0
Tizapán
Figura 5.14 Comportamiento de DQO. Período 1978 - 1980
Lago de Chápala A c u e d u c t o
Figura 5.15 Comportamiento de DQO. Período 1992 - 1994
103
Lago de Chápala A c u e d u c t o
Figura 5.16 Comportamiento de SST. Período 1978 - 1980
Lago de Chápala A c u e d u c t o
Figura 5.17 Comportamiento de SST. Período 1992 - 1994
104
Lago de Chápala A c u e d u c t o
Nivel promedio fiel Lago: 1522.6 m s n m 0.30-0.10
Figura 5.18 Comportamiento del fósforo total. Período 1978 - 1980
Lago de Chápala A c u e d u c t o
Figura 5.19 Comportamiento del fósforo total. Período 1992 - 1994
105
5.2.4 Resultados del ejemplo de análisis de información
Al comparar la información existente en el período de 1978 a 1980 con el período
1992-1994 para los parámetros oxígeno disuelto, DBOs, DQO, SST y fósforo total se
observó un cambio importante en la magnitud y/o distribución espacial de en el Lago de
Chápala. Este cambio parece deberse a los cambios que presentó el Río Lerma. El Río
Lcrma disminuyó su calidad en el segundo período en cuatro de los cinco parámetros
(disminuyó el oxígeno disuelto y aumentaron DBCK, DQO. fósforo total) manteniéndose
sólo aproximadamente constante en SST.
El oxígeno disuelto y la DBOs no modificaron sus valores promedio en el lago, pero
sí hubo una modificación importante en su distribución espacial, correspondiendo al
cambio en el Río Lerma: aumentó la concentración de DBOs y disminuyó la de oxígeno
disuelto en la zona cercana al Río Lerma.
La DQO presentó un incremento importante en todo el lago. Su distribución
espacial presenta un comportamiento extraño ya que los valores mayores se presentan en la
zona cercana de Tizapán.
Los SST presentaron un aumento en la concentración en el Lago de Chápala, pese a
que no fue notorio su incremento en el Río Lerma. La distribución espacial de SST muestra
un aumento de concentración en las cercanías de la desembocadura del Río Lerma. lo que
indica que el Río Lerma si es parcialmente responsable de la concentración de SST en el
lago.
El fósforo total presentó un aumento en su concentración en el lago. Su distribución
espacial parece depender de la concentración del Río Lerma ya que las mayores
concentraciones se presentan cerca de su desembocadura.
5.2.5 Posibilidades del sistema de información geográfica del Lago de Chápala
Las conclusiones del ejemplo anterior están basadas en la información espacial y
temporal existente, por lo que la generación de mayor cantidad de información (espacial y
temporal) permitiría poder emitir juicios con mayor certeza. En estos problemas la
106
herramienta de trabajo (RAISON) resulta adecuada para abordar de forma adecuada los
problemas de calidad del agua y permite analizar la influencia de distintos factores en la
calidad del agua del Lago de Chápala, tales como:
• Calidad del Agua del Río Lerma
• Flujo de entrada procedente del Río Lerma
• Nivel del lago
• Llecto de las plantas de tratamiento de poblaciones de la ribera del lago.
107
6 CONCLUSIONES
A partir de la información analítica generada por CNA se integró una base de datos
con información de calidad del agua del Lago de Chápala. La base de datos contiene
información de 44 parámetros de calidad del agua obtenida en 25 estaciones en el interior
del lago, 9 estaciones en la ribera, una estación en el Acueducto Chápala - Guadalajara. una
estación en el Río Lerma y una en el Río Santiago. La información comprende el período
de 1974 a 1998. Esta información sirvió de base para generar un sistema de información de
calidad de agua del Lago de Chápala.
Se generó un sistema de información geográfica utilizando el paquete de cómputo
RAISON. Ll sistema integra información cartográfica del Lago de Chápala, la cuenca del
Río Lerma, la ubicación de la cuenca del río Lerma en la República Mexicana; la ubicación
geográfica de las 37 estaciones de monitoreo y la información de calidad del agua en estas
estaciones.
Se realizó una revisión de la información de calidad del agua y se corrigieron
errores de captura en la información. Se revisó la congruencia en la información y se
realizó una recopilación de la información que pudiera presentar algún tipo de dudas. En
especial, la información del parámetro fenoles parece tener problemas de uso de diferentes
unidades de reporte. Se recomienda validar la información de este parámetro antes de
realizar cualquier interpretación de la información.
La base de datos cuenta con 2694 registros de información lo que representa
probablemente la mayor cantidad de información sobre cualquier cuerpo de agua de la
República Mexicana. Aunque es abundante la información existente en la base de datos, se
identifican algunos problemas con la frecuencia de monitoreo y los parámetros que forman
la base de datos. La frecuencia de monitoreo parece menor a la recomendada para un lago
con las características del Lago de Chápala. Se recomienda realizar muéstreos quincenales
en la época de lluvia y mensualmente durante el estiaje. Dado que esto no es factible
realizarlo en el total de estaciones por motivo de costos se recomienda seleccionar un grupo
de 12 estaciones (una en el Río Lerma. otra en el Río Santiago y 10 estaciones repartidas en
el interior del Lago).
108
Además de los parámetros que se evalúan actualmente, se recomienda realizar
sistemáticamente la medición de metales pesados y compuestos orgánicos (plaguicidas,
compuestos clorados, etc.). Se recomienda realizar un muestreo semestral de estos
parámetros en cada una de las estaciones del lago ya que su variación temporal es lenta.
Se estimó, utilizando información de laboratorios comerciales que el costo de
análisis para alcanzar la frecuencia y el conjunto de parámetros recomendados es inferior a
S 1 '200,000.00 /año. Dado que muchos de los análisis se realizan en el CEL, probablemente
con costos inferiores, el costo anual probablemente sería inferior a Sl'OOO.OOO.OO.
Se realizó un ejemplo de uso del RAISON en problemas de evaluación de calidad
del agua en el Lago de Chápala. Se comparó en dos períodos de 3 años consecutivos el
comportamiento de los parámetros oxígeno disuclto, demanda bioquímica de oxígeno,
demanda química de oxígeno, sólidos suspendidos totales y fósforo total.
Se observó que del período 1 (años 1978 a 1980) al período 2 (años 1992 a 1994) el
Río Lerma presentó una clara disminución en la calidad del agua en cinco de los seis
parámetros estudiados; sólo en la concentración de SST los valores se mantuvieron
razonablemente constantes en el Río Lerma. La pérdida en la calidad del agua en el Río
Lerma afectó negativamente el comportamiento de la calidad y/o la distribución espacial de
los parámetros en el interior del lago.
La base de datos generada es propiedad de CNA. Para solicitar su contenido parcial
o total debe solicitarse a esta dependencia. La experiencia en otros países ha demostrado
que cuando las instituciones públicas mantienen restringida la información de calidad de
cuerpos de agua, la información termina archivada sin mayor beneficio. Se recomienda a
las instituciones involucradas liberar al público en general el sistema de información
generado en este trabajo, previa una validación rigurosa de la información.
109
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