Ubicación de la zona de estudio

El estudio se realizó en la subcuenca del río Maguaca, provincia Sánchez Ramírez, República Dominicana, confluencia con el río Yuna, en un área de 192.10 km² dedicados a la agricultura, pastoreo, bosque, sabanas y matorrales (Figura 1). La temperatura varía entre 20 y 31 °C, el río tiene una extensión de 44.4 km, la precipitación va de 1 000 a 2 000 milímetros anuales y la topografía varía de plana a accidentada (^{ONE, 2016}). Según la clasificación bioclimática de ^{Holdridge (1967}), es una zona de vida de bosque húmedo subtropical.

Figura 1 Ubicación geográfica de la subcuenca del río Maguaca. Fuente: Elaboración propia a partir de datos de ONE (2016). 

Metodología

Muestreo de agua. Se realizó un recorrido de reconocimiento en el río Maguaca en diversos sitios para definir los puntos de muestreo (PM), según Figura 2, para identificar las posibles fuentes de contaminación puntuales. Primero, se definió el PM de referencia ubicado en la naciente del río, se eligieron seis puntos más a una distancia aproximada de 4.40 km; segundo, se definieron dos puntos más en el río Yuna (antes y después de la confluencia con el río Maguaca), para utilizarlos como referencia del aporte de contaminación (^{Moreno, 2020}). Luego, en cada PM, se tomó una muestra de agua, las cuales se conservaron a 20 °C hasta analizar los metales cadmio, cromo, níquel y plomo, mediante espectrofotometría de absorción atómica, en el laboratorio del Centro Nacional de Tecnología Agropecuaria (CENTA), Ministerio de Agricultura, República Dominicana (^{Hahn-Von et al., 2010}).

Figura 2 Puntos de muestreo (verdes), tributarios y área de influencia del río Maguaca. 

Propiedades fisicoquímicas del agua. Se determinó el comportamiento espacial de las variables fisicoquímicas potencial de hidrógeno (pH), salinidad, conductividad eléctrica (CE), turbidez, demanda biológica de oxígeno (DBO), nitratos (NO ^-), demanda química de oxígeno (DQO), fosfatos (PO ^3-), temperatura, oxígeno disuelto (O2D), carbono orgánico total (COT)), y concentración de hierro (Fe). Además, se determinó la presencia de macroinvertebrados, la calidad del agua y vegetación ribereña (^{Casanova et al., 2019}).

Macroinvertebrados en el agua. Para la colecta de los macroinvertebrados se realizaron tres jameos de tres minutos con una malla de 250 micras, en un área de 50 metros, en cada uno de los nueve puntos establecidos (^{Posada-García et al., 2008}). Luego de identificar, clasificar y registrar los ejemplares encontrados, se otorgó el puntaje correspondiente a cada familia encontrada para hacer la sumatoria y conocer la calidad del agua de acuerdo con el método de macroinvertebrados bentónicos (MIB), según el método Biological Monitoring Sorquín Party (MBWP 2005), el cual toma en cuenta 68 familias de macroinvertebrados para determinar la calidad del agua. Este método se ajustó tomando los valores de tolerancia a contaminantes (1 a 10) para cada especie, teniendo en consideración el arreglo metodológico propuesto por ^{Bello et al. (2017}) sobre MBWP-Cub.

Vegetación ribereña. Para la identificación de la composición y estructura de la vegetación riparia se tomó un rango de 50 m a lo largo del río en cada PM y 30 m a ambos lados del cauce. Se identificó el tipo de vegetación existente según la metodología de ^{González y García (2010}).

Análisis de datos. Los datos fueron tabulados en Microsoft office, en la hoja de cálculo de Excel, y los análisis fueron realizados con el software InfoStat (Balzaniri et al., 2016), mediante estadística descriptiva: rangos, indicando mínimos y máximos, y medias por variable.

Variables fisicoquímicas

En términos de conductividad eléctrica CE y calidad de agua, se observan valores de CE con un mínimo de 131.70 µS cm^-1 en la zona de influencia agropecuaria, un máximo de 327.50 en la zona de influencia del poblado, donde se ubican los arroyos Tabique, Hicaco y La Jaiba (Figura 3A), siendo inferior al límite máximo permisible (LMP) de 1500 µS cm^-1. El agua presentó un rango de pH entre 7.33 a 8.44 (neutro a ligeramente alcalino), variando en menos de una unidad en ambos momentos (t1 y t2). El pH es alcalino, 8.44, y se encuentra en la parte alta del río, justamente después de la zona de influencia minera, mientras que el más bajo 7.93 (ligeramente alcalino) se encuentra entre la zona de influencia agropecuaria y el poblado, con valores permisibles (Figura 3B). En la turbidez se observó un incremento en los puntos cercanos a la mina en la parte alta y media-alta de la subcuenca (Figura 3B). Luego, desciende en la zona de influencia agropecuaria hasta llegar al poblado, donde se observa un incremento superior al LMP de 10 TNU (Unidad Nefelométrica de turbidez), Figura 3B. El valor máximo de turbidez del río Maguaca se registró en la zona de influencia de la mina con 10.8 TNU, superior al LMP de 10 TNU, mientras que el mínimo se refleja justo antes de la mina con 1.1 TNU. Además, la concentración de turbidez del río Maguaca incrementa los valores del río Yuna de 0.1 a 2 TNU. El valor mínimo de salinidad del río Maguaca fue 0.07 mg kg^-1 registrado en el punto de referencia, próximo a la naciente del río; mientras que el máximo fue de 0.16, registrado en el PM 3, zona de influencia minera (Figura 3C).

Lo anterior es opuesto a la tendencia espacial, que registra la mayor concentración en la zona de influencia de los arroyos Hicaco y La Jaiba. El aporte de caudal del río Maguaca influye en la reducción de salinidad del río Yuna elevándolo de 0.077 a 0.12 mg kg^-1. Cuando la aplicación de fertilizantes se realiza en exceso en un área determinada, se contaminan los acuíferos, lo que inevitablemente influye de manera directa en la salinidad del agua (^{Mata-Fernández et al., 2014}). Esto relaciona los picos en la concentración de la salinidad con las actividades agropecuarias que se desarrollan en la zona y por el vertido de aguas residuales procedentes de pocilgas y del poblado. Según ^{Hernández (2015}), la salinidad del agua es importante para determinar la calidad de esta, especialmente cuando es dedicada al consumo humano y agropecuario. Las sales disueltas en agua determinan la perpetuidad, existencia o comportamiento de cualquier especie que se desarrolle en este medio. Este comportamiento guarda relación directa con la CE. En cuanto a la turbidez con respecto a la salinidad, muestran un comportamiento afín, con excepción del punto número 7, donde la salinidad aumenta y la turbidez disminuye (Figura 3C). Estos resultados contrastan con los obtenidos por ^{Sampognaro (2018}), donde no se observó relación entre la concentración de la salinidad y la turbidez.

Figura 3 Comportamiento espacial de las variables: 3A. CE y la calidad del agua (BMWP-Cub) en la cuenca del río Maguaca, Cotuí, República Dominicana. 3B. Turbidez, pH, macroinvertebrados sobre la calidad del agua (BMWP-Cub). 3C. Comparación de turbidez y salinidad con la calidad de agua de acuerdo con MIB, río Maguaca, Cotuí, República Dominicana. 

La mayor cantidad de oxígeno disuelto (O2D) se observó en la confluencia, antes y después del paso del río por la mina y en la zona del poblado; mientras que, en la naciente y en la mina, es donde se observa la menor cantidad de O2D (Figura 4): el valor más alto se obtuvo en el río Yuna, con 3.4 ppm, y el PM 6 con 3.35 ppm; el valor mínimo se obtuvo en el PM 7 antes de la confluencia. Cabe destacar que el río Maguaca reduce el O2D del río Yuna de 3.4 a 2.71 ppm. La demanda química de oxígeno (DQO) más alta se obtuvo en el PM 6, bajo la influencia del arroyo Tabique con 24.67 mg L^-1 y la menor en el río Yuna después de la confluencia, con 6.35 mg L^-1. Este comportamiento es similar al presentado por la DBO (Figura 4). La menor demanda biológica de oxígeno (DBO) fue de 3.11 mg L^-1 y se obtuvo en la naciente, con un valor máximo de 11. 81 mg L^-1. El valor mínimo requerido por la NORDOM es de 2 mg L^-1 en aguas destinadas para uso humano y animal. La DBO incrementa en la zona de influencia minera y se mantiene así hasta la desembocadura en el río Yuna, donde altera los valores de DBO en este caudal, en un 30.6 %.

Figura 4 Comparación del comportamiento de la DQO, DBO, O2 D y calidad de acuerdo con MIB BMWP-Cub. 

El río Yuna registró valores de CE superiores a los encontrados en el río Maguaca, lo cual concuerda con lo expresado por ^{Pérez et al. (2012}), cuando afirman y demuestran con estudios realizados, que las actividades mineras alteran la concentración de metales pesados y otros elementos en el área donde se desarrollan dichas actividades. En ese mismo orden, ^{Aumassanne y Fontanella (2015}), reportan que el comportamiento del caudal influye en los niveles de CE del agua y guarda relación con la cantidad de O2D presente en el agua, así como con el comportamiento y supervivencia de las especies acuáticas.

En ese aspecto, considerando lo expresado por ^{Rivera-Usme et al. (2013}), se puede afirmar que la calidad del agua del río Maguaca afecta negativamente la cantidad de O2D en el río Yuna, debido a que el O2D en este río disminuye cuando recibe el aporte de caudal del río Maguaca. Al comparar el comportamiento espacial de las variables de los MIB con el O2D, se observa que la abundancia de MIB es mayor donde hay más O2D (Figura 4). Esto, de igual modo, es corroborado por ^{Ampuero-León (2018}), cuando relaciona los macroinvertebrados con la cantidad de O2D, registrando una correlación positiva entre estas variables. ^{Espinoza (2017}), afirma que la DBO es un gran indicador de la cantidad de O2D utilizado por algunas bacterias para descomponer la materia orgánica. Además, es considerada como un contaminante orgánico del agua. Según ^{Peña et al. (2015}), la remoción de la demanda biológica de oxígeno, demanda química de oxígeno y sólidos totales suspendidos son prácticas que se pueden realizar en aprovechamientos mineros para ayudar a mantener la calidad del agua y, por ende, la vida que en ella se desarrolla. Por otra parte, ^{Medina (2013}) asevera que los vertidos mineros afectan la demanda química de oxígeno (DQO) y la calidad de agua, por haber encontrado diferencia estadística significativa en el análisis de dos muestras tomadas antes y después de un vertido minero en la zona norte del Chocó biogeográfico, Quindío, Colombia; y que al presentar una DQO más alta que la DBO, la contaminación tiene más un origen inorgánico. En ese sentido, se puede inferir que la contaminación del río Maguaca puede tener dicho origen por cuanto la concentración de DQO registrada fue mayor que la del DBO. Bajo esa línea, ^{Pascal (2019}) concluye que el monitoreo de la DQO es fundamental para el monitoreo del vertido de aguas residuales que influyen en la calidad del agua.

Biomonitoreo de la calidad del agua con macroinvertebrados bentónicos

El comportamiento espacial de las variables macroinvertebrados bentónicos, es presentado en la Figura 5. Comparando el comportamiento de los MIB en diciembre 2020 y febrero 2021, se observa que, a diferencia de una ligera mejoría observada en febrero 2021, no hay grandes diferencias en los tiempos de muestreo. En la parte alta de la subcuenca del río Maguaca el agua presenta una condición crítica, y muy crítica en la parte baja a partir de la zona de influencia minera (Figura 5). Las comunidades de macroinvertebrados son los mejores bioindicadores de contaminación acuática, debido a que son muy abundantes, se encuentran en prácticamente todos los ecosistemas de agua dulce y su recolección es simple y de bajo costo (^{Gamboa et al., 2008}). Las poblaciones de MIB son afectadas por alteraciones medioambientales que inciden en su desarrollo. Dichas alteraciones se pueden identificar de manera espacial (^{Pezo, 2018}).

Figura 5 Comportamiento espacial de las variables macroinvertebrados bentónicos: A. Diciembre 2020. B. Febrero 2021. 

En diciembre 2020, en el río Maguaca y Yuna se encontraron 10 órdenes y ocho familias de MIB, con un puntaje de tolerancia promedio de 3.9 y 14.3 respectivamente. En febrero 2021, se encontraron nueve órdenes y 15 familias con un puntaje de tolerancia promedio de 3.9 y 15.6 respectivamente. En los PM 1 y 2, ubicados antes de la planta de tratamiento de aguas residuales, y 3, justamente paralelo a ella, se encontraron los órdenes:

Megalóptera de la familia Coridalidae, con valoración de diez puntos debido a que tolera poca contaminación en el agua, y Trichóptera de la familia Hidrobiocidae, de mayor valoración por ser más susceptibles a diferentes contaminantes. Los órdenes Díptera y Mollusca de las familias Chironomidae y Thiaridae fueron los de menor valoración y se encontraron en todos los PM, es decir, estos órdenes toleran mejor la contaminación del agua (Tabla 1). La orden coleóptera fue el más abundante.

Tabla 1 Valoración de puntos de muestreo por presencia de órdenes de MIB. 

^{Mosquera-Restrepoy y Peña-Salamanca (2019}), realizando un análisis de correspondencia canónica en su trabajo Ensamblaje de los MIB y su relación con parámetros fisicoquímicos, demostraron que el desarrollo de los macroinvertebrados acuáticos se ve afectado por la turbidez del agua, por lo que el descenso de los MIB, experimentado a partir de la zona de influencia de la mina, se puede deber al incremento en la turbidez y al consabido tratamiento con cal que, a su vez, tiene efectos sobre el pH del agua, como lo expresa ^{Tejada (2017}), cuando explica que la cal se usa para alcalinizar el pH y disminuir la turbidez.

Estructura vegetal riparia del río Maguaca

En sentido general, se observó una disminución de la vegetación desde la parte alta a la parte baja de la subcuenca del río Maguaca, guardando similitud con el comportamiento de los MIB: en los PM 1, 2 y 3, se observaron árboles jóvenes de estrato medio, con tres estratos de bosque donde predominan árboles adultos, enredaderas y arbustos pequeños con áreas activas de cultivos y pastos. En el PM 4 se observó un estrato de árboles adultos de especies variadas entre 20 y 30 metros de altura y otro interior de arbustos y enredaderas. En el punto PM 5 gramíneas, árboles adultos dispersos y algunos cultivos. En el PM 6 pastos menores dedicados a ganadería, poca presencia de árboles adultos con algunos bambúes. En el PM7 se encontró arbustos dispersos, pastos escasos y abundantes cultivos de musáceas. En PM 8 y PM 9 bambúes, pastizales y pastos menores. Según lo encontrado por ^{Meza et al. (2012}) en un estudio sobre la presencia de macroinvertebrados en lugares con diferente estado de vegetación, la flora ribereña tiene influencia directa sobre la existencia de los MIB. Esta también es considerada como un indicador útil de la calidad ambiental, por lo que se toma en cuenta cuando se trabaja la planificación y ordenamiento territorial a nivel de cuenca (^{Carrasco et al., 2014}).