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Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(19): 16-32 2017 16 1 Calidad del agua y simulación numérica en la Bahía de Puerto Ángel, Oaxaca, México. Water quality and numerical simulation in the Bay of Puerto Angel, Oaxaca, Mexico. 1 Elsa Mendoza Amézquita, 2 Isabel Ramírez Aguilar, 1 Jens Andreas Seim, 3 Rafael Blanco Betancourt y 1 Víctor Manuel Martínez Rodríguez. 1 Profesor investigador. Universidad del Istmo. Ciudad Universitaria S/N Bo. Santa Cruz Tagolaba 4ta. Secc, Sto. Domingo Tehuantepec, Oaxaca. C.P.70761, Correo e: [email protected]. 2 Profesor investigador. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior en Ensenada 3 Profesor investigador de la Universidad Autónoma de Baja California RESUMEN. Se realizaron ocho campañas de monitoreos en la bahía de Puerto Ángel, Oaxaca durante el periodo de mayo de 2008 a agosto de 2010. Se seleccionaron seis sitios de muestreo para determinar la concentración y distribución de coliformes fecales y enterococos en el agua marina, con el objetivo de conocer si es apta para uso recreativo. Los resultados indican que los coliformes fecales y enterococos en los sitios de muestreo de playa Panteón y Principal, se encuentran por debajo de los valores reportados en los lineamientos para determinar la calidad de agua de mar para uso recreativo con contacto primario. Mientras que en la época de lluvia y en especial en el muestreo de agosto de 2010, se registraron concentraciones bacterianas por arriba del límite permisible (100 Enterococos NMP/100 ml), requisitos particulares de calidad bacteriológica de la (COFEPRIS) para clasificar las playas aptas para uso recreativo. Se aplicó el modelo CAEDYM para conocer el comportamiento bacteriológico y se encontró que la distribución en la bahía, ocurre en forma de frente, es decir, no existe una disminución paulatina, sino una disminución repentina. Existe una mayor dispersión durante la noche. La dilución de estos contaminantes bacterianos ocurre en el primer metro de profundidad. Por lo que se concluye que el agua marina de la bahía de Puerto Ángel, Oaxaca no es apta para uso recreativo en la época de lluvias. Recibido: Agosto, 2017. Aprobado: Octubre, 2017

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1 Calidad del agua y simulación numérica en la Bahía de Puerto Ángel, Oaxaca,

México.

Water quality and numerical simulation in the Bay of Puerto Angel, Oaxaca, Mexico.

1Elsa Mendoza Amézquita, 2Isabel Ramírez Aguilar, 1Jens Andreas Seim, 3Rafael Blanco †Betancourt y 1Víctor Manuel Martínez Rodríguez.

1 Profesor investigador. Universidad del Istmo. Ciudad Universitaria S/N Bo. Santa Cruz Tagolaba

4ta. Secc, Sto. Domingo Tehuantepec, Oaxaca. C.P.70761, Correo e:

[email protected].

2 Profesor investigador. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior en Ensenada

3 Profesor investigador de la Universidad Autónoma de Baja California

RESUMEN. Se realizaron ocho campañas de monitoreos en la bahía de Puerto Ángel,

Oaxaca durante el periodo de mayo de 2008 a agosto de 2010. Se seleccionaron seis sitios

de muestreo para determinar la concentración y distribución de coliformes fecales y

enterococos en el agua marina, con el objetivo de conocer si es apta para uso recreativo.

Los resultados indican que los coliformes fecales y enterococos en los sitios de muestreo de

playa Panteón y Principal, se encuentran por debajo de los valores reportados en los

lineamientos para determinar la calidad de agua de mar para uso recreativo con contacto

primario. Mientras que en la época de lluvia y en especial en el muestreo de agosto de

2010, se registraron concentraciones bacterianas por arriba del límite permisible (100

Enterococos NMP/100 ml), requisitos particulares de calidad bacteriológica de la

(COFEPRIS) para clasificar las playas aptas para uso recreativo. Se aplicó el modelo

CAEDYM para conocer el comportamiento bacteriológico y se encontró que la distribución

en la bahía, ocurre en forma de frente, es decir, no existe una disminución paulatina, sino

una disminución repentina. Existe una mayor dispersión durante la noche. La dilución de

estos contaminantes bacterianos ocurre en el primer metro de profundidad. Por lo que se

concluye que el agua marina de la bahía de Puerto Ángel, Oaxaca no es apta para uso

recreativo en la época de lluvias.

Recibido: Agosto, 2017.

Aprobado: Octubre, 2017

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ABSTRACT. Eight monitoring campaigns were performed during May 2008 to August

2010 in Puerto Ángel bay. Six beach sites were selected to determine the distribution of

fecal coliforms and enterococci in coastal water. The main aim of this research was to find

if the beaches in Puerto Ángel are suitable for recreational activities, according to the

federal government guidelines. The results showed that the concentrations of fecal coliform

and enterococci found in water samples of the “Panteón beach” and the “Principal beach”

did not exceed the guidelines concentration most of the year. However, during the rainy

season, high concentrations of fecal coliform and enterococci were identified during the

campaign on August 2010, in which the bay was transformed into an intermittent estuary,

due to excessive water runoff. The results of simulation with the ELCOM and CAEDYM

models show that the bacteriological distribution in the bay occurs in the form of a front.

This means that it has not had gradual decline, but a sharp ending. The dispersion of the

contaminants was a larger during the night than during the day showing a larger area

affected. The dilution of these bacterial pollutants occurs in the first meter of the surface.

We conclude that the coastal water in the bay of Puerto Ángel, Oaxaca is not suitable for

recreational activities during the rainy season.

Palabras claves: calidad bacteriológica, enterococos, Pacífico mexicano.

Keywords: bacteriological quality, enterococci, Mexican pacific.

INTRODUCCIÓN

La zona costera del Pacífico mexicano tiene gran relevancia para el desarrollo de Oaxaca,

debido a que sus principales actividades son la pesca y el turismo nacional e internacional.

A pesar de ello, la planificación limitada en los pueblos costeros ha provocado que crezcan

carentes de los servicios de drenaje y saneamiento adecuados, además de la inapropiada

disposición de los residuos sólidos urbanos, mejor conocido como “basura”. La Bahía de

Puerto Ángel sitio en donde se llevó a cabo el estudio cuenta con una pequeña planta de

tratamiento de aguas residuales mediante el proceso de lodos activados, sin embargo, nunca

operó de forma constante y actualmente se encuentra abandonada. Por esta razón las aguas

residuales se colectan en fosas sépticas individuales y/o colectivas, misma que en época de

lluvias se inundan por lo que su contenido se derrama y posteriormente por escorrentía son

vertidas en la bahía ocasionado el deterioro de la calidad del agua marina. Las descargas de

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aguas residuales sin previo tratamiento al mar han sido ampliamente estudiado en otras

zonas costeras de México y del mundo. Los estudios demuestran que este problema de

contaminación se agudiza en zonas estuarinas y áreas semicerradas como bahías y

ensenadas (Day et al., 1997; Orozco et al., 1994; Silva et al., 2007). Se sabe que el agua

residual sin tratamiento transporta microorganismos patógenos (bacterias y hongos) que al

llegar a aguas marinas pueden poner en riesgo la salud de los bañistas e incluso ocasionar

epidemias (Haas et al., 1999). Los enterococos son el grupo de microorganismos

indicadores de contaminación fecal más representativo para evaluar la calidad del agua de

mar para uso recreativo (Cabelli, 1984, Díaz et al., 2010), debido a que presentan una alta

resistencia a condiciones salinas del medio y a su vinculación directa en bañistas de aguas

marinas por presentar enfermedades como gastroenteritis, conjuntivitis, dermatitis, y

respiratorias (Cabelli, 1984; Dufour, 1984, Vergaray et al., 2007). Otros autores

recomiendan tanto coliformes fecales como enterococos como indicadores apropiados para

determinar la presencia de contaminación de origen fecal en el agua (Herrera y Suárez

2005).

La bahía de Puerto Ángel ha sido estudiada anteriormente por otros autores donde

concluyeron que en la época de verano se encontraron altas concentraciones de coliformes

totales y fecales (Huante, 1997, Figueroa, 2007). En México la COFEPRIS (Comisión

Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios) es el organismo oficial que establece

los requisitos particulares para playas de uso recreativo con contacto primario. La calidad

bacteriológica del agua en la playa debe situarse dentro del límite de 100 Enterococos

NMP/100 ml (número más probable/ 100 ml) para clasificar las playas aptas para uso

recreativo (DOF, 2016). Para coliformes fecales los criterios ecológicos establecen un valor

máximo de 200 coliformes fecales NMP/100 ml para agua de uso recreativo contacto

primario (DOF, 1989).

En este trabajo se investigó la distribución bacteriana (coliformes fecales y enterococos) en

el agua marina utilizando monitoreo sistemático. Con la información obtenida se

implementó un modelo tridimensional (ELCOM) en la bahía de Puerto Ángel, Oaxaca, a

fin de obtener una descripción detallada de la circulación del sistema y la dispersión de los

contaminantes, lo cual permitirá conocer su capacidad de asimilación y dilución.

La simulación de cuerpos de agua de pequeña escala ha demostrado ser una herramienta

idónea para investigar la circulación en un escenario dinámico complejo y no lineal

(Ramírez e Imberger 2002). El modelo ELCOM, ha sido desarrollado en UWA (Dallimore

et. al. 2003) ha demostrado tener buenos resultados para estudiar zonas costeras y en

especial aquellas donde existen descargas en la costa. La simulación de calidad del agua

por elementos patógenos ha sido realizada con éxito mediante el modelo CAEDYM.

Hipsey et al. (2006) acopla el modelo hidrodinámico ELCOM con CAEDYM mostrando

buenos resultados de simulación de patógenos y bacterias en represas australianas.

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METODOLOGÍA

Descripción del Área de estudio

La bahía de Puerto Ángel se localiza en el Pacífico mexicano en el municipio de San Pedro

Pochutla a 155 km al sur de la ciudad de Oaxaca. Puerto Ángel pertenece según la

clasificación climática de Köppen/Geiger a la zona Aw (tropical-seco en invierno), y forma

parte de la región hidrológica RH21 (costa de Oaxaca), cuenca hidrológica B, subcuenca b.

Según datos de la estación meteorológica de Puerto Ángel (CNA clave 76885), la cantidad

de precipitación pluvial principalmente entre mayo y octubre, fluctúa entre los 550 mm a

1540 mm por año, con lo que se generan arroyos intermitentes, que desembocan a la bahía

de Puerto Ángel. El caudal de los arroyos varía notablemente en periodos de lluvias,

dependiendo del área superficial de la microcuenca, el grado de la saturación del suelo, de

la intensidad y del tiempo de la precipitación local, además del tipo de vegetación y el

grado de edificación. Las rocas aflorantes en la zona de estudio pertenecen al Complejo

Xolapa, que consiste de ortogneis, paragneis y migmatita con una deformación de tipo

dúctil (Ortega 1981) y con intrusiones plutónicas no deformada de composición tonalitica y

granodiorítica (Herrmann et al. 1994, Meschede et al. 1997, Morán et al. 1999). Las rocas

metamórficas no fracturadas y no alteradas presentan una porosidad total de 0-5% y una

conductividad hidráulica entre 3 x 10-14 – 2 x 10-10 m/s. En consecuencia, la infiltración del

agua pluvial en estas rocas es extremamente baja con el resultado, de que el caudal de los

arroyos crece rápido con inundaciones locales en la zona de la bahía. Por otro lado, la

presencia de fracturas puede incrementar la conductividad hidráulica a 8 x 10-9 - 3 x 10-3

m/s, ya que depende del grado de fracturación y también del grado de la meteorización de

las rocas.

La bahía de Puerto Ángel tiene una extensión de 490 m Norte-Sur, y de 350 m Este-Oeste

con una superficie de 0.1715 km2 y con profundidades máxima de 15 metros. Cuenta con

dos playas turísticas: playa Principal y playa Panteón, las cuales cuentan con una pendiente

suave, arena de grano medio a grueso. En la playa Principal, se encuentra asentada la mayor

parte de la población de Puerto Ángel. En donde se concentra casi la totalidad de pequeñas

embarcaciones de pescadores, la extensión de la playa comprende aproximadamente 400

metros de longitud por 50 de ancho. Es en esa playa en donde se desarrollan las principales

actividades de la población como son el comercio de los recursos pesqueros, fileteado de

pescado y varadero de las embarcaciones turísticas y pesqueras. La playa Panteón, cuenta

con una longitud aproximada de 180 metros y 30 metros de ancho. Esta playa es utilizada

principalmente para uso recreativo y es la que recibe mayor número de turistas nacionales y

extranjeros.

Muestreos y análisis de laboratorio

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Se realizaron ocho campañas de monitoreo entre mayo de 2008 y agosto de 2010, en seis

estaciones de la zona de playa. Se obtuvo un total de 48 muestras en las siguientes fechas

de muestreo: 7 de mayo, 15 de junio, 7 de octubre y 27 de noviembre de 2008; 4 de marzo

y 6 de agosto de 2009; la última campaña se realizó el 25 de agosto de 2010. Los sitios de

monitoreo se presentan en la figura 1, los cuales se seleccionaron en base a la zona de

bañistas, lugar donde desembocan los arroyos y donde se realizan las actividades de fileteo

de productos de la pesca y comercialización. Se realizaron determinaciones in situ

(temperatura, potencial hidrógeno, oxígeno disuelto y conductividad específica), mediante

el sistema multiparámetro YSI 6600 V2. El muestreo de agua se realizó por duplicado en

contracorriente y a 30 cm de profundidad. Se transportaron en hieleras a 4°C para su

análisis en el laboratorio de Oceánica de la Universidad del Istmo. Las muestras fueron

analizadas utilizado el método del sustrato cromogénico definido Enterolert IDEXX

(American Society for Testing and Materials D-6503-99), para enterococos y Colilert para

coliformes fecales. Esta metodología ha sido probada con resultados aceptables en otras

investigaciones científicas como Knee et al. (2008) y actualmente es aceptada por la

normatividad oficial mexicana (DOF, 2016). En el arroyo Principal, arroyo Panteón y siete

puntos de la zona costera de la bahía de Puerto Ángel, se analizaron los parámetros citados

a continuación: DQO (demanda química de oxígeno) de acuerdo al método NMX-AA-030-

SCFI-200 (DOF, 2001a) por medio del reflujo abierto con dicromato de potasio; DBO5

(demanda bioquímica de oxígeno) por el método descrito en la NMX- AA-028-SCFI-2001

(DOF, 2001b). Las GyA (grasas y aceites) mediante extracción con hexano de acuerdo al

método NMX-AA-005-SCFI-2000 (DOF, 2000).

La medición del caudal del arroyo principal se obtuvo mediante un corrientímetro (flow

traker). Para obtener la batimetría se utilizó ecosonda con GPS integrado a fin de medir la

profundidad de la bahía, los resultados se visualizaron en un sistema de información

geográfica. Los datos de corrientes fueron obtenidos utilizando un perfilador acústico de

corrientes Doppler de 1000 Khz (ADP).

Mediciones de los parámetros para la modelación hidrodinámica

Con los resultados obtenidos durante el muestreo de agosto del 2010, se implementó el

modelo tridimensional ELCOM en la batimetría presentada en la figura 1. Se utilizó la

predicción de la marea para esas fechas para el forzamiento en la frontera abierta. Los datos

de la estación meteorológica de Comisión Nacional del Agua se utilizaron para el esfuerzo

del viento en la superficie y para el modelo termodinámico acoplado que utiliza la

temperatura del aire y la radiación solar. La radiación de onda corta y onda larga son

directamente utilizados en el modelo de calidad del agua acoplado, CAEDYM.

Para las condiciones iniciales y condiciones en la frontera abierta se utilizó la información

obtenida con un perfilador Sea Bird 19plus durante los días 24, 25 y 26 de agosto del 2010.

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Se utilizó una malla de profundidades con una resolución espacial horizontal de dx=dy=20

metros y una resolución vertical de dz=0.5 metros. Se situaron las fronteras definidas como

arroyos, en las coordenadas especificadas por la Universidad del Istmo. El caudal de los

arroyos en promedio fue de 1.5 m3/s para la época de estiaje, sufriendo un incremento en

épocas de lluvias de 8 m3/s en un día, para posteriormente descender a 0.1 m3/s en tres días

para el arroyo Principal (estación 3). Los arroyos secundarios ubicados en playa Panteón y

el Muelle se les asignaron una descarga mínima constante de 0.1 m3/s (estación 1 y 4).

Con el fin corroborar el campo vectorial de corrientes mostrado por el modelo ELCOM, se

hizo un experimento de campo colectando perfiles de corrientes para lo cual se barrió el

área de la bahía con un perfilador acústico de corrientes Doppler (ADP) de 1000 kHz. En la

misma campaña de mediciones se desplegó un segundo (ADP) justo frente a la isla, la

interpretación de la hidrodinámica se hizo utilizando los datos posprocesados de ambos

equipos usados con fines de calibración del modelo ELCOM.

Figura 1. Localización de los sitios de muestreo en la bahía Puerto Ángel, Oaxaca.

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se estima que en época de lluvias las cargas orgánicas que entran a la bahía de Puerto

Ángel son 733 Kg/día para DQO y 502 Kg/día para DBO5. Sin embargo, los resultados

obtenidos en el interior de la bahía fueron muy bajos: DQO (5 mg/L) y DBO5 (<3 mg/l),

efecto que lo relacionamos a la hidrodinámica de la bahía que permite un rápido recambio

del agua, lo que favorece la capacidad de dilución y asimilación de los compuestos

orgánicos. Las concentraciones de grasas y aceites (G y A) presentaron valores de 5 a 18

mg/L en la mayoría de los puntos monitoreados en el interior de la bahía de Puerto Ángel.

Cabe resaltar que en la bahía existe aglomeración y tránsito de lanchas y pequeñas

embarcaciones pesqueras que dentro de sus actividades intrínsecas se encuentra la limpieza

de sus motores, que en ocasiones los insumos escurren accidentalmente en el cuerpo de

agua. Respecto a la calidad bacteriológica los coliformes fecales determinados en siete

campañas de muestreo de las seis estaciones de playa (playa Panteón y playa Principal), se

encontraron por debajo de los valores recomendados por los criterios ecológicos de calidad

del agua para uso recreativo con contacto primario y protección de la vida acuática en

aguas costeras (CECA, 1989). Mientras que, en la campaña de monitoreo de agosto de

2010, se terminaron valores de hasta 20, 000 coliformes fecales NMP/100 ml, lo cual

excede considerablemente el valor guía recomendado. En la figura 2, se presenta un

diagrama de cajas para coliformes fecales, donde se observa que la estación 3 presenta

mayor variación bacteriana, mientras que la estación 6 presenta la menor variabilidad y

menor concentración de coliformes fecales.

Est 6Est 5Est 4Est 3Est 2Est 1

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Co

l. F

eca

les N

MP

/1

00

ml

Figura 2. Resultados de los análisis de coliformes fecales de la zona de playa de Puerto Ángel,

Oaxaca.

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En la figura 3, observa que la dispersión de enterococos es similar en las estaciones 1, 2, 5

y 6 con valores que oscilan entre 100 a 800 enterococos NMP/100 ml. Mientras que en la

estación 3 se presenta mayor variabilidad con valores que oscilan entre 100 a 1000

enterococos NMP/ 100 mL. Esto puede explicarse al igual que en los coliformes fecales a la

alta variabilidad en el flujo y concentración de materia orgánica del arroyo Principal que

entra a la bahía en punto cercano a la estación 3.

En la campaña de agosto de 2010 se cuantificaron las concentraciones bacterianas más

elevadas con máximos de 25,000 NMP enterococos/100 ml en el agua de mar de la bahía

de Puerto Ángel (estación 3, a la entrada del arroyo Principal). Estos valores son muy

superiores a lo reportado en otras bahías como playa Boquita de Miramar en la bahía de

Santiago (Silva et al. 2007). Mismos que corresponden a la época de lluvias que es

probable que tenga relación directa con las aguas que emergen de las fosas sépticas al

arroyo Principal, mismo que desemboca al mar en la parte media de la bahía. En base a

todos los resultados obtenidos de las pruebas practicadas se concluye que el agua marina de

la bahía de Puerto Ángel, Oaxaca en época de lluvias no es apta para realizar actividades

recreativas con contacto primario como bañarse o sumergirse, ya que se tiene el riesgo

adquirir alguna de las enfermedades anteriormente descritas. Los resultados obtenidos en

este estudio son similares a lo reportado por (Billton y Harvey 1992, Barrera y Namihira

2004; Cupul, 2006, Orozco, 1994, Vergaray et al., 2007), en donde se determinaron

elevadas cargas bacterianas asociadas a la época de lluvias.

Est 6Est 5Est 4Est 3Est 2Est 1

1000

800

600

400

200

0

En

tero

co

co

s N

MP

/1

00

ml

Figura 3. Resultados de los análisis de enterococos de la zona de playa de Puerto Ángel, Oaxaca.

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En la figura 4, se muestra claramente el efecto que produce la descarga del arroyo Principal

en la distribución de las corrientes en la bahía. Como puede observarse los giros que se

forman en playa Panteón, el cual conduce el agua hacia el centro de la bahía. El agua dulce

transita con una orientación hacia la punta este. Las velocidades en distintas profundidades

son del orden de 5 cm/s, excepto en la superficie, donde pueden alcanzar velocidades de

hasta 20 cm/s. La profundidad de la máxima velocidad puede observarse en los paneles

laterales donde se muestra la velocidad a través de los transectos. Esta es una de las

principales características del comportamiento de este cuerpo de agua como resultado

conjunto de las mareas, el viento y la descarga del arroyo, por lo que la hidrodinámica de

Puerto Ángel muestra una circulación con variación espacial y vertical compleja.

Figura 4. El efecto de la descarga de la distribución de corrientes en la bahía.

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En la figura 5 se muestra el campo de vectores de corrientes durante el periodo de flujo de

la marea para la profundidad 1.70 m por debajo del NMM, la magnitud de los vectores esta

escalada hasta los 20 cm s-1. En los dos recuadros izquierdo y derecho inferior se muestra

respectivamente las características del viento y la marea al momento de la colecta de los

datos de corrientes. El símbolo delta indica la posición del ADP fijo. El agua circula hacia

afuera cerca del muelle y retorna hacia playa Panteón por el sector poniente. Por la parte

externa de la bahía se observa claramente el agua saliendo por la superficie. A pesar de que

el estado de la marea es de flujo, es evidente que el agua dulce tiende a circular hacia la

zona oceánica de la bahía por encima del agua de mar, convirtiendo de forma temporal a la

bahía costera en un cuerpo de agua de características más estuarinas. A medida que el

aporte de agua dulce cese, el cuerpo de agua retomará su funcionamiento normal como

bahía costera.

Utilizando la distribución de salinidad y las corrientes como indicadores, se nota

claramente el efecto de la descarga por escorrentías en la introducción de patógenos cuando

la marea está subiendo, ésta se concentra en la parte central, y por efectos de continuidad el

agua marina suele circular en los costados de la Bahía, tal como se muestra en la figura 6.

Figura 5. Derrotero y patrón de corrientes subsuperficial [cm s-1], vientos [magnitud en m s-1,

dirección en grados] y estado de la marea [m] para el día 25 de agosto del 2010, el símbolo delta

indica la posición del perfilador fijo.

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Figura 6. Distribución de la salinidad en la Bahía de Puerto Ángel.

En la figura 7 se muestran los resultados de la simulación, donde se observa que la mezcla

del agua del arroyo se encuentra principalmente en el primer metro de la superficie. Esto es

debido a que el gradiente de densidad es grande e inhibe la mezcla, exhibiendo un

comportamiento laminar en estos casos. Al incrementar el volumen de la descarga del

arroyo principal, se incrementa la cantidad de patógenos introducidos en la bahía. Esto

tiene como resultado una dispersión horizontal mayor, cubriendo la mayor parte del área

superficial de la bahía. En las secciones transversales se observa que esta dispersión no

sobrepasa el metro de profundidad. En el máximo de la descarga y el mínimo de marea se

observa que la dispersión de patógenos cubre aproximadamente toda la superficie de la

bahía. La dispersión de enterococos se reduce al medio día con la marea alta como se

aprecia en la figura 7.

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Figura 7. Dispersión de enterococos al medio día con la marea alta en la bahía de Puerto Ángel, Oax

(muestreo realizado el 25 de agosto de 2010).

Mientras que la dispersión aumenta por la noche con la marea baja, la bajamar distribuye el

volumen hacia el mar llevando consigo una dispersión horizontal mayor del contaminante

como se puede ver en la figura 8. El patrón se conserva varios días después, aunque la

descarga ha bajado a 3 m3/s. La dispersión de contaminantes se reduce al reducir la

descarga y durante el día.

La simulación determina que la distribución de los microorganismos patógenos (coliformes

fecales y enterococos) ocurre en forma de frente, es decir, no existe una disminución

paulatina, sino una disminución repentina. Existe una mayor dispersión durante la noche lo

cual concuerda con lo encontrado por Hipsey et al. (2006). La dilución de estos

contaminantes bacterianos ocurre en el primer metro de la superficie y se espera que un

contaminante que se encuentre completamente mezclado en el agua de descarga, se diluirá

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de la misma forma. La contaminación bacteriana que presenta la bahía de Puerto Ángel es

puntual sobre todo en la época de lluvias donde el transporte de materia orgánica de los

arroyos y el vertido de las aguas residuales proveniente de las fosas sépticas que descargan

a los arroyos y posteriormente al mar. Sin embargo, un factor muy favorable es que la bahía

de Puerto Ángel es muy dinámica como se observa en la figura 4 y presenta un gran

intercambio de agua marina, lo cual favorece la capacidad de asimilación y dilución de los

contaminantes bacterianos, por lo que se concluye que esta Bahía presenta un alto índice de

depuración aun en la época de lluvias. Afirmación sostenida por las concentraciones bajas

de DQO y DBO5 en todas las campañas de muestreo.

Durante la temporada de lluvias el agua dulce-salobre circula por la superficie de la bahía

llevando hacia el mar una cantidad importante de elementos continentales.

Se detectó que a partir de los 5 m de profundidad y zonas más profundas el flujo el agua

penetra a la cuenca normalmente. Es claro que este sistema de corrientes aunque complejo

ayuda efectivamente a intercambiar la masa de agua rápidamente combatiendo de forma

natural la contaminación introducida al medio marino por la naturaleza y por el hombre.

Figura 8. Distribución de enterococos en marea baja durante la noche en la bahía de Puerto Ángel,

Oaxaca (muestreo realizado el 25 de agosto de 2010).

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CONCLUSIONES

En síntesis, podemos decir que en época de lluvias las cargas orgánicas que entran a la

bahía de Puerto Ángel son 733 Kg/día para DQO y 502 Kg/día para DBO5. Sin embargo, al

interior de la bahía los resultados para DQO y DBO5 fueron concentraciones muy bajas: 5

Kg/L y <3 Kg/L respectivamente. Este fenómeno que se le atribuye a la hidrodinámica de

la bahía que permite un rápido intercambio del agua, lo que favorece la capacidad de

dilución y asimilación de los contaminantes orgánicos.

Las concentraciones de grasas y aceites (G y A) presentaron en la mayoría de las estaciones

muestreadas presentaron valores entre 5 a 18 mg/L, niveles que se consideran elevados por

tratarse de agua marina. Estos valores podemos asociarlos con la intensa actividad pesquera

en la zona, aglomeración y tránsito de embarcaciones que propias de su actividad

incidentalmente ocurren vertimientos al agua.

Las concentraciones de enterococos a lo largo del estudio siempre fueron superiores a los

coliformes fecales, siendo la campaña de agosto de 2010 en la que se cuantificaron las

concentraciones más elevadas de hasta 25,000 NMP enterococos/100 ml. Estos valores son

muy superiores a lo reportado en otras bahías. Cabe resaltar que este valor se determinó en

la estación cercana al arroyo Principal luego de una fuerte lluvia en agosto del 2010 en que

se vierten las aguas residuales provenientes de las fosas sépticas y residuos sólidos urbanos

procedentes de los pueblos asentados en la cuenca, mismo que desemboca al mar en la

parte media de la bahía de Puerto Ángel, Oaxaca.

La bahía de Puerto Ángel es muy dinámica y presenta un gran intercambio de agua marina

con el mar, lo cual favorece la capacidad de asimilación y dilución de los contaminantes

bacterianos. Por lo que la bahía es capaz de auto depurarse en pocos días luego de una

lluvia torrencial. Sin embargo, debido a las altas cargas bacterianas determinadas durante

la época de lluvias se concluye que esta época no es apta para realizar actividades

recreativas con contacto primario como bañarse o sumergirse, ya que podría haber riesgo

para la salud de los bañistas.

Para finalizar recomendamos implementar sistemas de tratamientos de aguas residuales en

Puerto Ángel, Oaxaca. Así mismo, poner en marcha un programa de educación ambiental

que agrupe a todos los que realizan alguna actividad relacionada con la Bahía.

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AGRADECIMIENTOS

Reconocimiento por el apoyo y financiamiento otorgado por el Programa Sectorial

CONAGUA-CONACyT al proyecto N° 66578 Fondo Sectorial de Investigación y

Desarrollo Sobre el Agua Convocatoria CNA-CONACYT 2007/01.

BIBLIOGRAFÍA

Barrera, E. G. y Namihira, S.P.E (2004). Contaminación microbiológica en la zona costera

de Akumal, Quintana Roo, México. Hidrobiologica. 14: 27-35.

Billton, G. y Harvey, R. (1992). Transport of pathogens through soils and aquifers. In:

Environmental Microbiology. Ed Wiley-Liss Pp 103-124. New York, USA.

Cabelli, J. (1984). Health Effects Criteria for Marine Recreational Waters Washington

D.C., US Environmental Protection Agency, 98 EPA 600/1-80-031.

Dallimore, C.J., Hodges, B.R., Imberger, J. (2003). Coupling an Underflow Model to a

Three Dimensional Hydrodynamic Model. Journal of Hydraulic Engineering. 129: 748-757.

Day, J.W., Martin, J.F.; Cardoch, L. y Templet, P.H. (1997). System functioning as a basis

for sustainable management of deltaic ecosystems. Coast. Manage. 25: 115-153.

Díaz, P.M., Rodríguez, M.C. y Zhurbenko, R. (2010). Aspectos fundamentales sobre el

género Enterococcus como patógeno de elevada importancia en la actualidad. Rev.

Cubana Epidemiol. 48: 147-161.

DOF. 1989. Criterios Ecológicos de Calidad del Agua. Secretaría de Desarrollo Urbano y

Ecología. Diario Oficial de la Federación. México D.F.

DOF. 2000. Norma Mexicana NMX-AA-005-SCFI-2000. Análisis de agua -

Determinación de Grasas y Aceites en aguas Naturales, Residuales y Residuales tratadas -

Método de prueba. Diario Oficial de la Federación. México, D.F.

DOF. 2001a. Norma Mexicana NMX-AA-028-SCFI-2001. Análisis de agua -

Determinación de la Demanda Bioquímica de oxígeno en aguas Naturales, Residuales y

Residuales tratadas - Método de prueba. Diario Oficial de la Federación. México, D.F.

Page 16: 1 Calidad del agua y simulación numérica en la …cmas.siu.buap.mx/portal_pprd/work/sites/rlac/resources/...Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(19): 16-32 2017 16

Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(19): 16-32 2017

31

DOF. 2001b. Norma Mexicana NMX-AA-030-SCFI-2001. Análisis de agua -

Determinación de la Demanda Química de oxígeno en aguas Naturales, Residuales y

Residuales tratadas - Método de prueba. Diario Oficial de la Federación. México, D.F.

DOF. 2016. Noma Mexicana NMX-AA-120-SCFI-2016, que establece los requisitos y

especificaciones de sustentabilidad de calidad de playas. Diario Oficial de la Federación.

México, D.F.

Dufour, A.P. (1984). Health Effects criteria for Fresh Recreational Waters. US

Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio, EPA 600/1-84-004.

Figueroa, Z. B. (2007). Contaminación fecal en el corredor costero Barra de Tonameca-

bahía de Puerto Ángel, Oaxaca, México. Ciencia y Mar XI. (33): 15-28.

Haas, Ch. N., Rose, J.B. y Gerba, Ch. P. (1999). Quantitative Microbial Risk Assessment.

Ed. John Willey &Sons Inc. P. 449. New York, USA.

Herrmann, U.R., Nelson B.K. y Ratschbacher L. (1994). The origin of a terrane: U/Pb

zircon geochronology and tectonic evolution of the Xolapa complex, southern Mexico.

Tectonics. 13: 455-474.

Herrera, A. y Suárez, P. (2005). Indicadores bacterianos como herramienta para medir la

calidad ambiental del agua costera. Interciencia. 30(3): 171-176.

Hipsey, M. R., Brookes, J.D., Regel, R.H., Antenucci, J.P. y Burch, M. D. (2006). In situ

evidence for the association of total coliforms and Escherichia coli with suspended

inorganic particles in an Australian reservoir. Water, Air and Soil Pollution. 170: 191-209.

Huante, G. Y. (1997). Contaminación Biológica en la Bahía de Puerto Ángel, Oaxaca,

Ciencia y Mar. 1(2): 39-43.

Knee, K.L., Layton, B.A., Street, J.H., Boehm, A.B. y Paytan, A. (2008). Sources of

nutrients and fecal indicator bacteria to Nearshore Waters on the North Shore of Kaua’I

(Hawai’I, USA). Estuaries and Coasts. 31: 607-622.

Meschede, M., Frisch, W., Herrmann, U.R. y Ratschbacher, L. (1997). Stress transmission

across an active plate boundary: An example from southern Mexico. Tectonophysics. 266:

81-100.

Morán, Z.D.J., Tolson, G., Martínez, S. R.G., Martiny, B., Schaaf, P., Silva, R. G., Macías,

R. C., Alba, A. L., Hernández, B. M.S. y Solís, P. G.N. (1999). Tertiary arc-magmatism of

Sierra Madre Sur, Mexico, and its transition to the volcanic activity of the TMVB. Journal

of South American. Earth Sciences. 12: 513-535.

Page 17: 1 Calidad del agua y simulación numérica en la …cmas.siu.buap.mx/portal_pprd/work/sites/rlac/resources/...Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(19): 16-32 2017 16

Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 8(19): 16-32 2017

32

Orozco, B.M.V., Segovia, Z.J.A.; Delgadillo, H.F. y Barbosa, M.A. (1994). Estudio

bacteriológico de agua de mar para el cultivo de moluscos bivalvos en Baja California.

Ciencias Marinas. 20: 183-198.

Ortega, G. F. (1981). Metamorphic belts of southern Mexico and their tectonic significance.

Geofísica Internacional. 20: 177-202.

Ramirez, I. and Imberger, J. (2002). The numerical simultation of the hydrodynamics of

Barbamarco Lagoon. Italy. Appl. Numer. Math. 40: 273-289.

Silva, I. L., Gutiérrez, C.C.G., Galeana, M. L. y López, M. A. (2007). El impacto de la

actividad turística en la calidad bacteriológica del agua de mar. Gaceta Ecológica,

SEMARNAT. 082: 69-76.

Vergaray, G., Méndez, C.R., Morante, H.Y., Heredia, V.I. y Béjar, V.R. (2007).

Enterococcus y Escherichia coli como indicadores de contaminación fecal en playas

costeras de Lima. Rev. del Inst. de Inv. FIGMMG.10 (20): 82-86.