Agronomia Costarricense 19(1): 69-77. 1995

Nota Tecnica

." .ESTUDIO PRELIMiNAR SOBRE ASPECTOS QUIMICOS Y BIOLOGICOS

DE LAS AGUAS DE RIO SEGUNDO, COSTA RICA,USADAS PARA RlEGOl/*

Juana Maria Coto **Apple Szostak ***

ABSTRACT

Preliminary study on chemical and biological aspects of the waters ofSegundo River, Costa Rica, used for irrigation. A preliminary study of thewater quality of the lower part of Segundo River was performed between Marchand April, 1993. Five points along the river were tested for pH, temperature,dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, total solids, conductivity andfecal coliforms. The composition of benthic fauna was also determined. Largenumbers of Tubifex tubifex and Chironomus sp., pollution tolerant species, werefound consistently at every site. A trend is seen in the lower section of SegundoRiver: species diversity decreases, while density of few species increases dra-matically. The composition of benthic fauna, the low percentage of oxygensaturation (avarage: 57-60%) and the high biochemical oxygen demand(avarage: 6.59-10.56 mg/L) indicate that this section of the river is polluted.Point sources of pollution did not have significant effects on the water quality,but non-point sources such as urban and rural runoff and drainage, were foundto have significant effect. In addition, the quality of the water from an irrigationcanal was evaluated, falling within recommended guidelines of WHO and FAD,. i except for fecal coliforms on one sampling date.

INTRODUCCION del total del agua que se destina a actividades hu-manas, aunque uno de log retos tecnol6gicos de la

El agua es un recurso natural renovable que actualidad es el mejoramiento del manejo del aguaconstituye una importante parte de log diferentes de irrigaci6n, con el fin de reducir las perdidas delecosistemas, por 10 tanto tiene un papel prioritario recurso, lag cuales se estiman entre el 50 y el 60%en el desarrollo social y econ6mico de log pueblos. (PAHO-OMS, 1992).

Las necesidades en t6rminos de cantidad de En 10 que respecta a su calidad, el recursoeste liquido varian ampliamente dependiendo del acuatico sufre continuamente log efectos adversosuso que se Ie asigne. A nivel global, log requeri- del desarrollo urbano, industrial y agricola carentemientos para la irrigaci6n contabilizan dog tercios de planificaci6n y de controles adecuados para mi-

nimizar la carga contaminante que es vertida enlag fuentes superficiales y subterraneas. El empleode lag aguas contaminadas deja sentir su efecto en

11 Recibido para publicaci6n ellS de julio de 1994. log usos municipales, agricolas, industriales y re-* Investigaci6n realizada POT la segunda autora en el cur- creativos y en su funci6n como habitat de las es-** so ACM Tropical Field,R~search. .. . pecies acuaticas.

Departamento ~e Qulml~a, Umversldad Naclonal. El impacto del riego con aguas superficialesApdo. 86. Heredia, Costa Rica. d b l "d d 1 d"" d h*** Macalester College, Minnesota, Estados Unidos" e po re ca 1 a en e ren Imlento e cosec a y

70 AGRONOMIA COSTARRICENSE

en lag condiciones sanitarias del producto, ha sido Durante los meses de diciembre a abril, co-evaluado POT Salas et at. (1980; 1981) y POT Salas rrespondientes a la epoca seca, las aguas del Rio(1985), detectandose u'ha sensible disminucion en Segundo y de otros riDs de la zona son utilizadasambos aspectos en el caso del tomate (Lycopersi- para irrigacion, principalmente de las hortalizascon esculentum), la vainica (Phaseolus vulgaris) y y plantas ornamentales, mediante el riego pOTla cebolla (Allium cepa). El efecto observado se surcos.atribuyo a la absorcion foliar de constituyentes del Los sitios se seleccionaron considerando laagua que resultan perjudiciales para el desarrollo presencia 0 no de fuentes puntuales de contarnina-de las plantas y a la perturbacion del equilibrio de cion que afectaran la calidad del agua del riD.la solucion del suelo. El primer punto se ubico en una area refo-

El Rio Segundo es uno de los riDS utilizados restada, en las cercanlas de una plantacion de cafepara irrigacion en San Rafael de Ojo de Agua y La sin fuentes puntuales de contarninacion.Guacima, provincia de Alajuela. El agua fluye di- El segundo punto riD abajo se localizo frenterectamente del riD bacia los cultivos a traves de a un botadero de basura en uso POT algunas fabri-una red de riego que ha existido desde el siglo pa- cas locales. Aun cuando los desechos no se depo-sado; aun cuando la red se ha expandido debido a sitan directamente en el rio, el viento y la lluviala creciente demanda POT agua, la calidad de este hacen que frecuentemente alcancen el cauce, alliquido parece declinar aceleradamente. igual que 10 hacen sus lixiviados.

La mayoria de los 90 usuarios del agua del El siguiente punto se ubico pocos metros rioRio Segundo son pequeiios propietarios con fincas abajo de un sitio donde hay un fuerte movimientoentre 0,5 y 6,0 ha. Algunos de ellos, que fueron de tierras debido a actividades constructivas.entrevistados durante el periodo de estudio, mani- El cuarto punto se localiz6 50 m antes defestaron que la calidad y la cantidad de sus cose- la confluencia del Rio Segundo con el Rio Ojochas sometidas a riego durante la epoca seca ha de Agua y se estableci6 para efectos compara-disminuido sensiblemente en la ultima decada; tivos con el quinto, en el cual se combina la adi-ell os perciben que la calidad del agua, tiene un ci6n de un nuevo cauce con la de aguas deimpacto desfavorable en el producto y en la pro- desecho provenientes de una porqueriza ubicadaductividad (Szostak, 1993). junto al riD.

En el presente estudio preliminar se valor6 Los indicadores de calidad de agua evalua-la condici6n de las aguas del RIO Segundo, en su dos fueron: temperatura, oxigeno disuelto,secci6n inferior y se caracteriz6 la fauna bent6nica demanda bioquimica de oxigeno (DBO), pH, con-de sus sedimentos, la cual se utiliz6 como indica- ductividad, solidos totales y coliformes fecales,dor de contaminacion. utilizandose los metodos de anaIisis del Standard

La informacion generada sera insumo impor- Methods for the Examination of Water andtante para un program a de Educacion Ambiental Wastewater (APHA, A WW A, 1980).orientado a los usuarios del sistema de riego, a los Como indicador biol6gico de contarninaci6ndiferentes gmpos que utilizan el rio como deposita- se utilizo la fauna bent6nica de los sedimentos.rio de sus desechos y a la comunidad en general. Los organismos bentonicos se colectaron e identi-

ficaron a nivel de familia 0 genero segun 10 publi-MATERIALES Y METODOS cado por Terrel y Perfetti (1989), Pennak (1978),

De la Rosa (1991) y Needham y Needham (1982).Se realizaron 4 muestreos en el perlodo En el canal de riego se determinaron los

comprendido entre marzo y abril de 1993 en 5 mismos parametros excepto fauna bent6nica, oxi-puntos del RIO Segundo, ubicados en el tramo San geno disuelto y temperatura.Rafael de Ojo de Agua-La Guacima, cant6n El trabajo de campo se complemento conCentral de Alajuela y en la entrada del canal de entrevistas a algunos agricultores que ban cultiva-riego que abastece a La Guacima (Figura 1). do por mas de 10 aiios en esa zona en numero queEl area donde se efectu6 el estudio se encuentra en- correspondi6 a un 10% de los usuarios del aguaire los 890 y 910 msnm. La mayor parte de su sue- del Rio Segundo para riego. El prop6sito de estas10, destinado a actividades agrlcolas se dedica al entrevistas rue determinar la percepci6n de loscultivo de hortalizas, plantas omamentales, fmtales usuarios acerca de la calidad del agua y de suyen mellor grado cafe y caiia de azucar. efecto en los cultivos.

COTO Y SZOSTAK: Aspectos quimicos y biol6gicos de las aguas de Rio Segundo 71

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ESCALA GRAFICA

Dibujo: Francisco Hodgson Ferrero

Fig, 1. Cuenca del Rio Segundo, Alajuela,

72 AGRONOMIA COSTARRICENSE

RESULTADOS Y DISCUSION contaminadas registran valores de DBO inferioresa 5 mg/L, asociado con altos porcentajes de satu-

Aspectos f'lSico-quimlcos raci6n de oxfgeno.En el Cuadra 1 se presentan las caractensti- Excepto par las situaciones antes anotadas,

cas ffsico-qufmicas del agua del Rfo Segundo en durante el penodo evaluado, los valores de oxfge-el tramo estudiado. Se presenta el valor promedio no disuelto se mantuvieron cercanos al 50% dede 4 muestreos, el fango de variaci6n y la desvia- saturaci6n y los de DBa entre 8,0 y 10,0 mg/L. Elci6n estandar. caudal promedio del no durante los meses de estu-

dio rue de 0,557 m3/s (ICE, 1993), par 10 que laTemperatura. Esta variable se mantuvo en DBa en terminos de carga se ubica entre 385 y

todos los sitios y momentos dentro del fango 6pti- 481 kg'dfa.mo para la mayona de los organismos acuaticos(20-30'C) (EPA, 1976) y su variaci6n a 10 largo pH. El pH se mantuvo dentro dellos fangosdel penodo de muestreo responde a aspectos cli- aceptados para aguas superficiales: 6,5-9,0 (EPA,matol6gicos mas que a acciones antropogenicas; 1976). Su variabilidad responde a un efecto com-toda vez que en esta secci6n del no no se detec- bin ado de varios factores: aporte de fuentestaron fuentes de contaminaci6n termica (efluentes definidas como aguas residuales del procesamien-y aguas de retorno a altas temperaturas). to del cafe que son acidas; procesos qufmicos queTemperaturas superiores a 35'C afectan los proce- ocurren en las aguas durante la degradaci6n de lossos de autopurificaci6n de los cuerpos de agua y materiales en ambientes con cantidades reducidasconsecuentemente afectan sus calidades esteticas de oxfgeno; y aporte de fuentes no puntuales.y sanitarias. Al incrementar la temperatura, dis-minuye la solubilidad del oxfgeno y se acelera la O~. Los s61idos totales, que incluyen a losbiodegradaci6n de materiales organicos tanto en la disueltos y a los suspendidos, asf como la conducti-: columna de agua como en los sedimentos, aumen- vidad, presentan sus valores maximos en todos los

; tando la DBa. Resulta pues que se ejerce mayor puntas durante el primer muestreo, asociado con el

demanda sabre un recurso que se hace cada vez ingreso de los efluentes del beneficiado cafetalero.mas escaso, basta que se alcanzan condiciones deanaerobiosis que afectan significativamente al Aspectos bacteriologicosecosistema. El usa de las bacterias coliformes fecales

como indicadores de calidad de aguas tiene unOxigeno. Dado que el primer muestreo se importante significado sanitaria, pues ellas estan

realiz6 durante la epoca de conclusi6n del proce- restringidas al tracto intestinal de log animales desamiento de cafe: en los beneficios ubicados no sangre caliente. Su presencia en aguas es indicati-arriba del tramo, era de esperar que en esta fecha, vo de contaminaci6n fecal.como efectivamente ocurri6, se obtuvieran los Durante el primer muestreo se presentaronvalores mas bajos de oxfgeno disuelto y los mas log valores mas altos de coliformes fecales (Cuadroaltos de DBa registrados durante el penodo. La 2) en todos log sitios evaluados, disminuyendoadici6n de grandes vol6menes de aguas residuales drasticamente en la segunda fecha de muestreo. Eldel beneficiado de cafe:, constituye una alta carga incremento en turbulencia del cauce, producto deorganica que rapidamente supera la capacidad de las lluvias cafdas horas antes, probablemente afectaautopurificaci6n del no, la cual se ve ademas dis- tanto la permanencia como la reproducci6n de lasminuida par la reducci6n del caudal durante la bacterias. En log muestreos siguientes existi6 unae:poca seca y las mayores temperaturas propias del fuerte tendencia al aumento en coli formes fecales.roes de maTZo.

El efecto de lluvias esporadicas se hizo sen- Aspectos biologicostiT en el segundo muestreo, cuando se obtuvieron Un analisis de varianza mostr6 que no exis-valores de saturaci6n de oxfgeno superiores al ten diferencias significativas entre los puntas90% y la DBa se redujo significativamente. muestreados en la cantidad de macroinvertebrados

La DBa es el criteria mas utilizado en el con- presentes. Esto pone de manifiesto que durante eltrol de corrientes cuyo principal tipo de contamina- perfodo de estudio, lag actividades localesci6n es organic a biodegradable. Aguas naturales no consideradas como posibles fuentes puntuales de

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74 AGRONOMIA COSTARRICENSE

Cuadro 2. Calidad bacteriol6gica: co1iformes fecales La presencia de macro invertebrados bent6ni-(NMP/lOO ml) del. agua del Rio Segundo, t~amo COg se relaciona con lag condiciones ffsico-quimicasSan Rafael de UJo de Agua de La Guaclma, ..Alajuela. Marzo - abrill993. del agua. Detenmnadas especles se encuentran en

medio eco16gicos bien definidos, de modo que suMuestreo* Sitio presencia y su abundancia relativa puede seT usa-

da como indicador de la calidad del agua en que1 2 3 4 5 forma complementaria a log indicadorees ffsico-

I 2100 11000 280 350 1500 qufmicos y bacterio16gicos.II 20 150 28 28 28 La contaminaci6n orglinica tiene comoIII 150 50 30 150 150 consecuencia la reducci6n en la riqueza deIV 800 700 350 1200 750 especies (numero total de grupos bent6nicos) y la

* Losm~serealizaroncOOa15dfasapro~te. estimulaci6n de la densidad (numero total deNPM= numero mas probable organismos colectados pOT muestra). En con-

traste, log cauces impactados pOT desechos t6xi-COg, tales como metales pesados y pesticidas pre-sentan reducciones drlisticas tanto en la riqueza

contaminaci6n (basurero, porqueriza, movimien- como en la densidad de lag especies.tOg de tierra), son pequefias y no contribuyen sus- En esta secci6n del Rio Segundo, se observan

: tancialmente al mayor deterioro de la calidad del densas masas de Tubifex tubifex (lombrices aculiti-agua, la cual es ya muy pobre antes de ingresar al cas) en log sitios poco profundos y de aguas lentas.

l tramo evaluado. Sin embargo, se encontraron dife- Esta especie soporta concentraciones de oxfgenorencias significativas entre muestreos, 10 que hace disuelto entre 10 y 60% de saturaci6n y puedepensar que actividades temporales que se realizan sobrevivir a6n en completa ausencia de oxfgeno POTfuera de la zona, pOT ejemplo, el procesamiento grandes perfodos de tiempo.del cafe, asf como lag fuentes no puntuales (esco- Tambien lag poblaciones de Chirorwmus sp.rrentfas agrfcolas y urbana), son lag que afectan (Cuadro 3) fueron muy altas en relaci6n con otrossustancialmente la calidad de lag aguas. organismos, tambien tolerantes a la contaminaci6n,

Cuadro 3. Numero total de especies y de individuos rnacroinvertebrados bent6nicos y distribuci6n porcentual en 0,90 m2 de sedi-mento del RIO Segundo, tramo San Rafael de Ojo de Agua de La Guacima, Alajuela. Marzo - abri11993.

Puesto Muestreo Numero total Numero total Chironomus Tubifexindividuos especies sp. tubifex

1 I 412 2 98,5 1,5II 2108 5 52,3 44,7III 840 5 33,1 66,2IV 1350 4 46,7 53,3

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2 I 368 3 98,1 1,6II 1589 5 45,4 53,9m 2031 4 5,3 94,6IV 3081, 3 5,2 94,8

!,3 I 176 3 49,4 50,0

II 2007 3 55,9 43,7m 1254 3 11,7 87,6IV 2140 4 5,6 93,8

4 I 748 2 95,7 4,4II 1941 3 62,0 37,6III: 1633 i 6 32,5:: 66,8IV; ,. 4- 60,2 39,3

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COTO Y SZOSTAK: Aspectos qufmicos y biol6gicos de las aguas de Rfo Segundo 75

los cuales se encontraron ocasionalmente y en Bi6tico Belga (ffiB) y del Indice Bi6tico Costa-pequeno numero; como es el caso de Hirundinea rricense (ffiCR) fueron 2 y 3, respectivamente, eny Psychodidae." contraste con valores de ffiB de 7 y de ffiCR de

Los Chironomus sp. son comunmente llama- 10 para aguas de la secci6n superior del rfo. Losdos gusanos de sangre por su color rojo brillante. resultados anteriores confirman la contaminaci6nEste color es causado por la gran cantidad de hemo- organic a de las aguas en este segmento inferiorglobina disuelta en su sangre, 10 que les permite del rfo.sobrevivir a bajas concentraciones de oxigeno y enabundancia de materia organica (pennak, 1978). Calidad de las aguas del canal de riego

Todos los puntos evaluados mostraron una En terminos generales, las aguas derivadasestructura similar de su fauna bent6nica en el sedi- del Rio Segundo y conducidas a traves de un canalmento, 10 cual es indicativo de que el sector tiene principal de abastecimiento, cumplen con las nor-una pobre calidad de agua. mas recomendadas por la Organizaci6n Mundial

Los resultados obtenidos sugieren que Rio de la Salud (OMS) y por la FAO para irrigaci6nSegundo, en este tramo esta mas fuertemente im- restricta, esto es, de productos que se consumeDpactado por la carga organic a que por presencia de crudos, (que en su mayorfa son los que se cultivanmateriales t6xicos. en esta zona); excepto para coliformes fecales du-

El Indice Bi6tico de Beck (ffiB) result6 ser 0 rante el primer muestreo en el que este result6 serpara todos los sitios muestreados en contraste con 1,5 veces el valor recomendado por esas Organi-el ffiB de 10 que rue obtenido en marzo y abril de zaciones (Cuadro 4).1992 en la secci6n superior del Rio Segundo, la La derivaci6n se localiza unos 20 mantescual tiene mejor calidad de agua (Craig, 1992). A del punto de muestreo 5. El agua se desvia delffiB mas cercanos a cero mayor es el estres organi- cauce principal bacia el canal mediante un feteDco; 10 es el valor mfnimo aceptado como indicativo de sacos con arena y piedras.de aguas limpias (Terrel y Perfetti, 1989). Durante el perfodo de evaluaci6n el pH es-

En estudios en ejecuci6n, Astorga et at. tuvo muy cercano al valor mfnimo recomendado.(1984) determinaron en febrero de 1994 otros Especial cuidado debe ponerse al pH de aguas pa-indices bi6ticos en el Rio Segundo. Para el tramo ra riego; valores bajos de este parametro favore-San Rafael-La Guacima los valores del Indice ceo la disoluci6n de iones metalicos, liberandolos

Cuadro 4. Caracterfsticas ffsico-qufmicas y microbiol6gicas del agua del canal de riego del Rfo Segundo a la altura de San Rafaelde Ojo de Agua y criterios de calidad recornendados POT FAO Y OMS.

Muestreos Criterios de calidad",;. "'11 ~ );?

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Conductividad,dS/m ,;,,1., 0,290 0,090 0,120 0,210 0-3 <0,700

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76 AGRONOMIA COSTARRICENSE

a la columna de agua en concentraciones que pro- ciertas especies tolerantes a la contaminaci6n or-dnan resultar t6xicas para las plantas. ganica como Tubifex tubifex y Chironomus sp. La

Altos conteos cfe 'coliformes fecales como composici6n de la fauna bent6nica, los bajos por-los obtenidos en el primer muestreo pueden centajes de saturaci6n de oxigeno (promedio: 57-conducir al detrimento de la calidad sanitaria de 60%) y la alta demanda bioquimica de oxigenolos productos irrigados en la zona. Hespanhol (promedio: 6,59-10,56 mg/L), son indicativos de(1989) reporta tiempos m3.ximos de sobrevivencia que esta secci6n del no esta contaminada. Lasde coliformes fecales, Salmonella sp. y Vibrio cho- fuentes puntuales no son contribuyentes significa-lerae en suelos deJO (usualmente menos de 20), 70 tivos a la mala calidad del agua, siendo muy signi-(usualmente menos de 20) y 20 (usualmente menos ficativa la contribuci6n de fuentes no puntualesde 10), respectivamente; y tiempos maximos de so- como escorrentia y drenaje rural y urbano, asi co-brevivencia en cultivos de 30 (usualmente menos mo las actividades industriales que se desarrollande 15), 30 (usualmente menos de 15) y 5 (usual- no arriba.mente menos de 2) dias, respectivamente. Se determin6 tambien la condici6n de las

Sibien los s61idos totales no alcanzan valo- aguas derivadas del no mediante un canal y queres extremos, el material organico tanto disuelto son destinadas al riego. En terminos generales, elcomo en suspensi6n favorece la formaci6n de cos- agua cumpli6 con las recomendaciones de OMS ytras que afectan la infiltraci6n del agua y la airea- FAa, excepto para coliformes fecales en uno deci6n del suelo; a la vez que la degradaci6n de la los muestreos.materia organica extra que ingresa, demanda unaadecuada difusi6n del oxigeno a traves del suelo yun eficiente drenaje,

Salas (1985) menciona que el uso de aguas AGRADECIMmNTOcontaminadas incrementa el costo de mano deobra debido a la necesidad de elirninar costras y Este trabajo se realiz6 gracias al financia-limpiar las tomas de agua. miento de Associated Colleges of the Midwest a

Agricultores entrevistados indicaron que al traves del curso Tropical Field Research y delingresar el agua a los surcos, gran cantidad de or- proyecto 851021 "Recuperaci6n de la Cuenca delganismos, especialmente Tubifex tubifex logran al- Rio Segundo", adscrito alas Direcciones de In-canzar los campos agricolas. vestigaci6n y Extensi6n de la Universidad Nacio-

Dado que en el pais gran parte de las aguas nal, Costa Rica.destinadas a irrigaci6n son aguas superficiales, yestas son receptoras de gran cantidad de contarni-nantes: materia organic a biodegradable, metalespesados, plaguicidas y otros productos t6xicos, se LITERATURA CITADAhace necesario el control de la contarninaci6n enla fuente mediante la integraci6n de esfuerzos en APHA. A WW A. 1980. Standard methods for the examination of1 ' ti' fj t 16 . 6 . water and wastewater. 15 ed. Washington, D.C. USA.os campos Cleo ICO- ecno glCO, econ rnICO, po-

litico, legal y educativo. Este ultimo, quiza el mas CRAIG, S. 1992. Biological indicators of pollution in the up-importante, porque asegura la permanencia de las per section of the Rio Segundo, Costa Rica. ACM Tro-acciones en el tiempo, pical Field Research Final Report. San Jose, Costa Ri-

ca. 54 p.

RESUMEN DE LA ROSA, C. 1991. Algunos invertebrados comunes de

nuestros nos y arroyos. Estaci6n Bio16gica Maritza,En el presente estudio se valor6 la condici6n Area de Conservaci6n, Guanacaste: Costa Rica.

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