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Introducción
Existe consenso respecto a la amenaza que se cierne sobre la Tierra debido al cambio climático, cuyo impacto es diferencial dependiendo de la ubicación en el planeta, con efectos físicos y económicos (Ponce y Cantú, 2012). Según el Sistema de Información Ambiental de Colombia -SIAM-, el fenómeno El Niño y su fase opuesta La Niña causan la mayor variabilidad climática en la zona tropical del océano Pacífico, y corresponden a la aparición de aguas superficiales relativamente más cálidas (El Niño) o más frías (La Niña) que lo normal en el Pacífico tropical central y oriental. En época del fenómeno El Niño se presentan las condiciones más secas en gran porción del territorio y afectan el recurso hídrico (Bedoya, Contreras y Ruiz, 2010). La hidrología permite definir la dinámica de las escorrentías de cuencas hídricas, según lo describen Bohn, Piccolo y Perillo (2011), refiriéndose a que las variaciones de precipitación pueden alterar el uso del suelo con incidencia en las actividades económicas, permitiendo prever la ocurrencia de inundaciones y sequías extremas. Los fenómenos de variabilidad climática, como El Niño, ejercen influencia en el clima y en la precipitación regional, como lo describen García, Piñeros, Bernal y Ardila (2012), quienes se refieren a que este fenómeno reduce el caudal en la cuenca del río Magdalena-Cauca en promedio del 26 %, y en el Sumapaz hasta un 40 %. A partir del fenómeno El Niño ocurrido en 1990-1991, fue relevante para el país conocer la dinámica climática que genera para planificar su mitigación (Pinilla y Pinzón, 2012), pues la variación de precipitación influye en la producción agrícola, como lo demuestra el estudio realizado por Peña, Ramírez, Valencia y Jaramillo (2012) para el cultivo de café; de igual manera, la variabilidad climática afecta las fuentes hídricas (Valencia, Figueroa, Ruiz, Otero, Martínez, Ceballos, Joaquí y González, 2014); además, en varios países de América, como ocurre en México, la precipitación se ve afectada por este fenómeno, según el estudio realizado por Pereyra, Murrieta y Baizabal (2004), relacionado con sequías severas en verano en el norte del país, y lluvias intensas de invierno en el noroeste (Landa, Magaña y Neri, 2008); asimismo, la variabilidad climática estudiada en la isla de Coco en Costa Rica, por Quirós-Badilla y Alfaro (2009), en el sudoeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina (Bohn, Piccolo y Perillo, 2011) y en los Andes ecuatorianos muestra gran dependencia entre la variabilidad climática y los caudales mínimos (Andrade y Ríos, 2014).
La investigación se desarrolló en el río Magdalena, considerado como la principal fuente hídrica del país al representar el bastión principal para la economía y el abastecimiento en diferentes usos, entre otros aspectos; como lo considera Bernal: “El río constituye el eje de desarrollo nacional más importante, desde el punto de vista geográfico-espacial, ambiental, cultural, social, económico, demográfico, urbano, histórico y, por supuesto, hidrográfico” (2013). Sin embargo, la población asentada en su cuenca, que desarrolla diferentes actividades productivas, ha causado deterioro ambiental en detrimento de la calidad del agua (Procuraduría Delegada para Asuntos Ambientales y Agrarios, 2013), dado que no se dispone de planta de tratamiento del agua para consumo en varios municipios de su cuenca, ni de sistemas de tratamiento de agua residual. Por ser la principal arteria fluvial de Colombia (Restrepo, 2005), su uso para consumo humano y riego es frecuente en la región delimitada por los departamentos de Cundinamarca y Tolima. El río Recibe varios afluentes que aumentan su caudal, y con potencial modificación de sus condiciones de calidad de agua, como son los ríos Saldaña, Sumapaz, Coello y Bogotá. Está dividido geográficamente en tres grandes regiones: alto, medio y bajo Magdalena; el primero, definido “desde el nacimiento del río en la laguna de la Magdalena, ubicada en el páramo de las Papas en el Macizo Colombiano a 3685 msnm, hasta los rápidos de Honda, situados a 229 msnm” (Atlas cuenca del río Magdalena, 2012). El área de estudio está enmarcada en la región del alto Magdalena, tomando como eje central el municipio de Purificación, localizado al oriente del departamento del Tolima, cuyo abastecimiento para consumo humano se deriva de esta fuente hídrica.
La ocurrencia del fenómeno de “El Niño” trajo como consecuencia la disminución del caudal del río Magdalena, como lo evidenció el IDEAM en varias estaciones localizadas a lo largo de su cauce (El País, 2016), donde el nivel presentado a diciembre 30 de 2015 estuvo por debajo del promedio histórico de nivel mínimo, según se muestra en la figura 1; este fenómeno es considerado el más fuerte desde que se tienen registros, e influye en la variabilidad de concentración de algunos elementos y sustancias presentes en el agua, aumentando el nivel de riesgo de superar el tratamiento existente en plantas convencionales de potabilización, con potencial riesgo para la salud de la población.
La empresa ACUAGYR E. S. P. registró los niveles del río Magdalena mensualmente durante el año 2015 y el primer trimestre de 2016, como se describe en la figura 2.
Fuente: ACUAGYR (2017)
Figura 2 Niveles máximos y mínimos del río Magdalena en Girardot, durante el periodo enero de 2015 a marzo de 2016
Uno de los pocos trabajos recientes que reportan la calidad del agua cruda del río Magdalena en el municipio de Purificación corresponde al realizado por Ortiz-Romero, Delgado-Tascón, Pardo-Rodríguez, Murillo-Perea y Guio (2015), en el que se evaluó en temporada lluviosa (AA: aguas altas) y seca (AB: aguas bajas) la presencia de elementos mayores: sodio, potasio, calcio y magnesio; y metales pesados: cadmio, cromo, plomo y mercurio. Los resultados obtenidos se describen en las tablas 1 y 2, y muestran que en aguas bajas se incrementa la presencia de calcio y potasio, y en aguas altas aumenta la concentración de sodio.
Tabla 1 Concentraciones de elementos mayores en muestras de aguas del río Magdalena-Purificación
Fuente: Ortiz-Romero, Delgado-Tascón, Pardo-Rodríguez, Murillo- Perea y Guio Duque (2015).
Tabla 2 Concentraciones de metales pesados (mg / Kg) en muestras de agua y sedimento del río Magdalena-Purificación
Fuente: Ortiz-Romero, Delgado-Tascón, Pardo-Rodríguez, Murillo- Perea y Guio Duque (2015).
El plomo es el metal pesado que presentó una significativa concentración en el agua cruda para las dos temporadas, lo cual puede implicar riesgo para consumo humano de no realizarse el tratamiento adecuado para su remoción.
El comportamiento espacial y temporal mensual de la temperatura y la precipitación en Purificación se definen en la figura 3 (Fernández, 2013), donde se puede deducir que tiene un régimen bimodal de precipitación, y que los meses de abril, mayo, octubre y noviembre registran la mayor cantidad lluvia.
Fuente: Fernández (2013)
Figura 3 Distribución espacial y temporal de la precipitación en Purificación, Tolima
Materiales y métodos
La investigación es de tipo exploratorio - descriptivo referente a las características físico-químicas y microbiológicas del agua cruda presente en el río Magdalena durante el fenómeno de “El Niño” 2015-2016; se tomaron muestras de agua cruda en el laboratorio de control de calidad de la empresa PURIFICA E. S. P., durante el año 2015 y el primer trimestre de 2016, siguiendo las especificaciones establecidas en las normas técnicas Colombianas NTC ISO 5667 / 1, 5667 / 2 y 5667 / 3 (Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación -ICONTEC-, 1995). El área de estudio corresponde al sitio de captación del acueducto urbano del municipio de Purificación (Tolima), cuya localización se describe en la figura 4. Las coordenadas del punto de toma de muestras se definen en la tabla 3.
El municipio de Purificación es estratégico para el desarrollo socio-económico del departamento del Tolima al ser uno de los 4 municipios que generan el 61 % del PIB y donde se concentra la actividad productiva, además de ser el primero de los 13 municipios productores de petróleo. Está involucrado junto a Coyaima y Natagaima en el megaproyecto del distrito de riego Triángulo del Tolima (Delgado, Ulloa y Ramírez, 2015), que adecuará 20.402 hectáreas de cultivo.
Resultados
Los resultados obtenidos de la calidad del agua del río Magdalena en el municipio de Purificación - Tolima, a partir de los muestreos realizados durante el año 2015 y primer trimestre de 2016, se refiere a la concentración y comportamiento de su turbiedad, color aparente, pH, temperatura, dureza total, fosfatos, nitratos, nitritos, cloruros, hierro y micro-organismos mesófilos.
Las temporadas de lluvia que se presentan en la región, aumentan la turbiedad y el color aparente cuyo comportamiento en general tiende a ser similar, a diferencia del primer trimestre del año 2016 donde el color presentó concentraciones altas, como se muestra en la figura 5. Al comparar la turbiedad ocurrida durante el primer trimestre de 2016, periodo influenciado por el fenómeno El Niño, disminuyó su concentración con relación al primer trimestre de 2015 que no lo estuvo, lo cual no ocurrió con el color.
Fuente: Elaborado por los autores
Figura 5 Turbiedad del agua del río Magdalena, municipio de Purificación (Tolima)
El río Magdalena presenta temperaturas que pueden oscilar entre 27 °C y 29 °C, pero el fenómeno El Niño la aumentó por encima de este valor y para los meses de enero y febrero de 2016 estuvo en los 30 °C en promedio, como se puede apreciar en la figura 6, lo que trajo consigo disminución del caudal del río según se indicó en la figura 1 en diferentes puntos a lo largo del río, y en la figura 2 en el municipio de Girardot.
Fuente: Elaborado por los autores
Figura 6 Temperatura del agua del río Magdalena, municipio de Purificación (Tolima)
Las sustancias disueltas (sales) evaluadas en el agua del río Magdalena: nitratos, nitritos, cloruros, hierro y fosfatos, en general presentaron similares comportamiento de concentraciones en el tiempo, según se puede definir en la figura 7, tendiendo a aumentar durante la primera mitad del tiempo de duración del fenómeno El Niño, para luego disminuir especialmente en el primer trimestre del año 2016.
Fuente: Elaborado por los autores
Figura 7 Nitratos, nitritos, cloruros, hierro y fosfatos en el agua del río Magdalena, municipio de Purificación (Tolima)
El pH durante la ocurrencia del fenómeno se comportó espacial y temporalmente similar que antes de su ocurrencia, como se puede deducir de la figura 8, pero su tendencia en el primer trimestre de 2016 fue a aumentar.
Fuente: Elaborado por los autores
Figura 8 pH del agua del río Magdalena, municipio de Purificación (Tolima)
La dureza total presentó variaciones durante la ocurrencia del fenómeno El Niño, con tendencia a aumentar en los meses de octubre de 2015 y febrero de 2016, como se muestra en la figura 9.
Fuente: Elaborado por los autores
Figura 9 Dureza total del agua del río Magdalena, municipio de Purificación (Tolima)
Con la ocurrencia del fenómeno El Niño se incrementó significativamente la concentración de micro-organismos mesófilos en el río Magdalena, según se indica en la figura 10.
Discusión
El fenómeno El Niño 2015-2016 influyó en la calidad física, química y microbiológica del agua del río Magdalena, de acuerdo con el muestreo realizado en el municipio de Purificación durante el año 2015 y el primer trimestre de 2016, ocasionando variación de la concentración de los indicadores evaluados en el cuerpo de agua, entre los cuales resaltan el aumento de la temperatura ambiente y, por ende, del agua, y la disminución de la precipitación que conllevó a pérdida de caudal del río que es una fuente superficial crucial para el abastecimiento humano en buena parte del territorio nacional.
Este aumento de temperatura del agua incrementó el gradiente de velocidad de la mezcla rápida y de floculación en detrimento de su eficiencia al afectar la intensidad de agitación de estos procesos de carácter convencional, que dependen de la densidad y viscosidad cinemática del agua. Adicionalmente, este incremento térmico puede afectar la eficiencia de la sedimentación de alta tasa por el aumento de la viscosidad cinemática del agua que incrementa el número de Reynolds y, por ende, del movimiento del fluido.
La disminución de caudal del río Magdalena ocasionada por el fenómeno El Niño aumentó significativamente la contaminación microbiológica del agua que puede incidir en la salud humana, pues se evidencia la falta de control sanitario y ambiental en su cuenca alta, donde las actividades antrópicas que generan residuales líquidos no poseen tratamiento alguno y se vierten al cuerpo de agua, contraviniendo lo establecido en el Decreto 3930 respecto a la prohibición de vertimientos, especialmente en cabeceras de fuentes de agua, en un sector aguas arriba de bocatomas, o que ocasionen altos riesgos para la salud (Presidencia de la República de Colombia, 2010).
El riesgo de contaminación fecal es latente en el río Magdalena e incrementado por la ocurrencia de este fenómeno, que puede conllevar la presencia de quistes de Giardia y Cryptosporidium, dos protozoos cuyas patologías se dan en la presumible indefensión en que se encuentra la sociedad desarrollada frente a unos agentes que atraviesan con relativa facilidad las barreras de las plantas potabilizadoras y para los que, por lo menos para la criptosporidiasis, no existe ningún tratamiento farmacológico eficaz (Doménech, 2003).
La concentración de nitritos, fosfatos y hierro tendió a aumentar durante la primera mitad de ocurrencia del fenómeno El Niño, a valores de riesgo para la salud humana, si se tiene en cuenta que por tratarse de sustancias disueltas son de difícil remoción en sistemas de tratamiento convencional del agua. Según la Red Madrileña de Tratamientos Avanzados para Aguas Residuales con Contaminantes no Biodegradables, “el nitrato es un anión estable y altamente soluble en agua con un bajo potencial para la co-precipitación o adsorción, lo que conduce a que tratamientos convencionales de aguas como la filtración o el ablandamiento no sean adecuados para su eliminación”, por lo que se requieren procesos no convencionales como el intercambio iónico (2009), del cual adolecen los sistemas convencionales existentes en la región central de Colombia y especialmente en Purificación.
Ello puede llevar al consumo en el agua tratada de alta concentración de nitritos, como se manifestó durante la primera mitad de ocurrencia del fenómeno El Niño, cuyo riesgo, según el Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE. UU., puede causar la metahemoglobinemia que comprende al cambio en la hemoglobina que reduce su capacidad para transportar oxígeno a los tejidos, así como caída de la presión sanguínea, aumento del pulso, dolores de cabeza, calambres abdominales, vómitos y aun la muerte, especialmente en población infantil; todo ello dependiendo de la concentración y tiempo de exposición (2015). Con relación a su incidencia en carcinogenicidad, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) determinó que hay evidencia limitada basada en la asociación con el aumento de cáncer al estómago (Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE. UU., 2015).
Al igual que los nitritos, los fosfatos no son removidos eficientemente en el tratamiento convencional del agua para consumo, especialmente cuando presenta concentraciones altas como las obtenidas en el río Magdalena durante el fenómeno El Niño, pudiendo causar problemas de salud, como es daño a los riñones y osteoporosis (Lenntech), porque elevadas concentraciones de fósforo en la sangre podrían aumentar la desmineralización ósea, lo que es un problema para personas con enfermedades renales severas al aumentarles el riesgo cardiovascular por aparición de un tipo de arterosclerosis, como la del colesterol en vasos sanguíneos, según lo expuesto por el nutricionista y director de Investigación y Publicaciones de la Universidad SEK-Chile, Pedro Prieto-Hontoria (Hernández, 2015).
Además, altas concentraciones de fosfatos coadyuvan a la eutrofización y, por consiguiente, al aumento del crecimiento de algas, lo cual trae como consecuencia la pérdida de oxígeno en el cuerpo de agua, y constituye un riesgo de especial evaluación hacia el futuro porque puede contribuir al crecimiento de potenciales cianobacterias presentes en el río Magdalena, provenientes del agua de algunos ambientes lénticos como el embalse de Betania donde, según el estudio realizado por Comba, se encontraron niveles de microcistinas por encima de lo establecido por la Organización Mundial de la Salud; siendo ello un riesgo para el ambiente y, por ende, para la salud humana (Comba, 2009).
Conclusiones
El fenómeno El Niño se manifiesta con significativa disminución del caudal del río Magdalena y alta concentración de algunos contaminantes químicos que implican riesgo a la salud humana, lo cual es de especial interés para el control de calidad del agua para consumo por parte de los entes prestadores del servicio de acueducto en la región quienes, para futuros fenómenos de El Niño, podrían modificar las condiciones actuales de operación de potabilización del agua, o mejorar el tren de tratamiento para garantizar agua apta para consumo humano.
Se evaluó el efecto del fenómeno El Niño en la calidad del agua río Magdalena, sistema de captación del acueducto de Purificación, pero se recomienda investigar qué cambios sufre dicho río en otras localidades que lo aprovechan para abastecimiento humano, en la ocurrencia de este tipo de fenómenos, lo cual permitirá tomar decisiones que mitiguen sus efectos.
