Relación de la calidad del agua de la quebrada El Salado con el uso de suelo urbano y periurbano de la parroquia Baños

En este estudio se investigó la relación que existe entre la calidad del agua y las características del uso/cobertura de suelo para la quebrada El Salado que recorre una zona periurbana y otra urbana de la parroquia Baños, Cuenca, Ecuador. Se definió un área de influencia que cubre 624.17 ha y un recorrido de 7.98 km de la quebrada, en donde se ubicaron cuatro puntos de muestreo representativos distribuidos en la parte alta, media y baja de la quebrada. Se realizaron cinco campañas mensuales de monitoreo de agua durante el verano e invierno en un período comprendido entre octubre 2019 - febrero 2020. Se analizaron 15 parámetros físicos, químicos y microbiológicos, y adicionalmente 4 metales pesados de las muestras de agua, cuyos resultados permitieron determinar la calidad del agua que tiene la quebrada mediante la aplicación de tres índices de calidad. Las puntuaciones del NSF – WQI indicaron que, en general, la calidad del agua de la quebrada El Salado tanto en verano como invierno se calificó como agua de calidad media por haber obtenido valores dentro del rango de 51 – 70. El segundo índice de DINIUS-WQI para uso agrícola calificó al agua en un estado relativamente aceptable, indicando que no es necesaria una purificación, pero se sugiere que el agua reciba procesos de purificación menor antes de utilizarla en cultivos, debido a que se obtuvieron en su mayoría puntajes dentro del rango 71-90 para ambas estaciones. El valor general del índice HPI corroboró que el agua de la quebrada no es segura para consumo humano ya que el resultado obtenido sobrepasó excesivamente el límite crítico para agua potable en invierno y verano, clasificándola como un agua que contiene altos niveles de contaminación por metales pesados. Se estableció a través del método de Análisis de Varianza, que no se presentaron diferencias estadísticamente significativas entre los conjuntos de datos de los índices de calidad de agua tanto según el punto de muestreo como el mes de monitoreo, indicando que no hubo una influencia relevante de variables espacio – temporales sobre la calidad hídrica (p>0.05). Finalmente, se aplicó el método de correlación para hallar el grado de asociación entre los parámetros de calidad del agua, el cual permitió evidenciar que la mayor parte de correlaciones existentes entre los parámetros de control de calidad fueron positivas moderadas y débiles. Por otra parte, las proporciones de los diversos usos de suelo asociados al área de influencia de la quebrada se determinaron utilizando la información del mapa de cobertura y uso de suelo proporcionada por el GAD de Cuenca. Para relacionar la calidad del agua con el uso de suelo, se aplicó el Análisis de Componentes Principales con el fin de agrupar a las categorías de usos de suelo de Baños. El método arrojó tres componentes principales, en donde el primero estuvo representado por el grado de ocupación por áreas naturales, el segundo indicó el grado de ocupación por áreas intervenidas en términos de cultivos de ciclo corto y área de deporte y tiempo libre, y el tercero mostró el grado de ocupación representado principalmente por el área urbana discontinua. Por último, se hallaron correlaciones mediante el Coeficiente de Pearson entre usos de suelo, CP1, CP2 y CP3, y los parámetros de control de calidad de agua, lo cual permitió explicar que las áreas naturales se correlacionaron negativamente con los parámetros fisicoquímicos y positivamente con los metales pesados, mientras que ocurrió lo contrario en las zonas intervenidas como áreas de cultivo y recreacionales, al igual que el área urbana discontinua. En base a ello, las correlaciones revelaron que la contaminación que sufre la quebrada El Salado, especialmente por la presencia de As, Cd y coliformes fecales no sólo es provocada por fuentes antropogénicas, sino también, en términos de metales pesados, por fuentes naturales propias de la zona geográfica en la que ésta se encuentra.

This study investigates the relationship that exists between water quality and the characteristics of land use / land cover for the El Salado stream, which runs through an urban and peri – urban area of the parish of Baños, Cuenca, Ecuador. An influence zone that covers an area of 624.17 ha, and a route of 7.98 km of the stream was delimitated, where four representative sample points distributed in the upper, middle, and lower part of the stream were located. Five water monitoring campaigns were carried out monthly during the rainy and dry season, in a period between October 2019 - February 2020. 15 physical, chemical, and microbiological parameters, and 4 heavy metals were analyzed from the water samples. The results allowed to determine the stream water quality by applying three water quality indices. NSF – WQI scores indicated that, in general, the water quality of the El Salado stream in both dry and rainy seasons, was classified as a medium quality water because the scores obtained were in the range of 51 – 70. The second index of DINIUS – WQI for agricultural use indicated that the water is relatively acceptable, establishing that no purification is necessary, but suggesting at the same time the application of minor purification processes before its use in crops, because most of the scores were obtained in the range of 71 – 90 for both seasons. Furthermore, the general value of the HPI index provided corroborating evidence indicating that the water of the stream is not safe for human consumption, since the results obtained exceeded the critical limit for drinking water for both seasons, classifying it as a water that contains high levels of pollution caused by heavy metals. In addition, it was established through the Analysis of Variance method, that there were no statistically significant differences between the data sets of the water quality indices according to the sampling point and to the monitoring month, indicating that there was no relevant influence of spatio – temporal variables on the water quality (p>0.05). Consequently, the correlation method was applied to find the degree of association between water quality parameters, which allowed to determine that most of the existing correlations found were moderate and weak positive. On the other hand, the land use proportions found in the influence zone were determined using the information of the land cover / land use map provided by the decentralized autonomous government of Cuenca. To find the relationship between water quality and land use / land cover patterns, the Principal Component Analysis method was applied with the purpose of grouping the land use categories, where three principal components were established. The first component was characterized by natural areas, the second one by intervened areas in terms of short – cycle crops and sports and recreational areas, and the third one by the discontinuous urban area. Finally, the correlations were found using the Pearson Coefficient between land use categories, PC1, PC2, PC3, and the water quality parameters, which allowed to explain that natural areas were negatively correlated with physicochemical parameters and positively correlated with heavy metals, while it occurred the opposite in intervened zones such as cultivation and recreational areas, as well as the discontinuous urban area. Therefore, the correlations revealed that the contamination of “El Salado” is not only caused by anthropogenic sources but also by natural sources, specifically in terms of heavy metals concentration, given by the geographical area in which the stream is located.

Ingeniero Ambiental

Cuenca