INTRODUCCIÓN

El uso en la agricultura de aguas residuales es una opción cada vez más utilizada a nivel mundial, ¹ el agua es un recurso escaso y además valioso, pero esta debe de cumplir con unos parámetros para que su uso no incida en la calidad de los productos obtenidos, pues el riego con agua contaminada de alimentos es muy peligroso para el hombre y para los suelos. Para Zamora, et. al. ² El uso de las aguas residuales en la agricultura, puede aumentar el ingreso de materias orgánicas y nutrientes a los suelos cultivados lo cual contribuye a mantener e incrementar la fertilidad del mismo, pero también puede causar efectos ambientales nocivos que deterioran la calidad del suelo.

La contaminación de productos agrícolas como verduras y hortalizas por el uso de riego de aguas residuales en su producción se debe en gran parte por la omisión de políticas públicas de los gobernantes, que deben velar por que se utilicen solo aguas aptas para el riego, deben de dotar la infraestructura para el adecuado tratamiento y manejo de las aguas residuales, por otro lado tenemos a los agricultores que por falta de información o irresponsabilidad utilizan estas aguas, y por parte de los consumidores que son el eslabón más débil de la cadena, por no observar normas sanitarias adecuadas al momento de consumir estos productos.

En América Latina, la contaminación de la producción agrícola es por efecto del uso aguas residuales provenientes de las ciudades, actividad minera, agrícola y la acumulación de residuos sólidos, que son llevados a través del riego y la descomposición es absorbida por los diversos cultivos que se contaminan con los compuestos químicos y bacterias. Peña, Ducci, y Zamora, ³ Resaltan que:

Las diferentes actividades productivas al generar desechos diversos, son las fuentes principales de contaminación de los diferentes cuerpos de agua; lo que se traduce en la desaparición de la vegetación natural, así como en la muerte de peces y demás animales acuáticos. (p. 15).

El uso de aguas residuales en la agricultura contamina la producción agrícola, constituyendo un riesgo para la salud de los consumidores.

Los principales valles de ríos y quebradas en Perú se ven afectados por el desarrollo urbano y demográfico que no solo ocupan los terrenos de cultivo, sino que los contaminan con aguas servidas y desagües que en los valles aledaños son utilizados en el riego de productos agrícolas. Para el Ministerio de Agricultura, ⁽⁴⁾ a través de La Autoridad Nacional de Agua (ANA) indica que el río Rímac, uno de los principales proveedores del recurso hídrico a Lima Metropolitana está enfermo, en su recorrido desde los andes hasta su desembocadura en el mar se han identificado más 1185 puntos de contaminación, en la cuenca alta el río recibe aguas acidas de industrias y relaves mineros; en la cuenca media el río se ve afectado por la contaminación de la actividad agrícola, mientras que la cuenca baja por los residuos sólidos, químicos de la industria y desagües. El diagnóstico hecho por el ANA señala que para descontaminar el río tendrían que transcurrir unos 10 años, demandando una inversión de mil millones de dólares, para construir plantas de tratamiento de aguas, residuos sólidos y programas de reforestación.

En la región Cajamarca, la mayoría de los valles de quebradas y ríos reciben los efectos contaminantes de desagües de viviendas, que luego son utilizadas en la agricultura sin ningún tratamiento. El diario de Noticias Ser,

⁽⁵⁾ informa que en Cajamarca diariamente se produce 194 litros de aguas residuales por segundo, van a la cuenca del río Mashcón y Chonta y lo utilizan para la agricultura. Los sólidos al interior de las aguas van produciendo peligrosos compuestos químicos, mientras que las aguas residuales van concentrando coliformes” (párr. 1). Se demuestra que las quebradas y ríos recolectan residuos sólidos y aguas residuales que no solo afectan a las aguas naturales, sino que desaparece la flora y fauna y contamina la producción agrícola.

No obstante el uso sin tratamiento previo del agua puede ocasionar problemas (…), contaminación con metales pesados y la presencia de algunos organismos patógenos al hombre. Por ello es necesario evaluar su uso cuantificando su efecto sobre las propiedades químicas del suelo con el fin de garantizar que la utilización no acarre problemas ambientales, ni de salud pública ².

Las quebradas y ríos aledaños a los centros poblados dentro de la región corren con la misma suerte, son contaminados con relaves mineros, como el caso del río Llaucano que recibe las aguas residuales de la minera Golfi y los desagües de los poblados de Hualgayoc y Bambamarca o Yanacocha que según el diario La República, ⁶⁾ de fecha 17 de octubre vierte más de 40 millones de metros cúbicos de aguas residuales al ambiente y contaminan directamente a ríos y quebradas aledañas: quebrada Honda, río Chonta, río Porcón y Río Rejo, advirtiendo que tendrían que pasar unos 50 años para recuperar estas aguas del manto freático y están contaminando la producción agrícola y ganadera.

La contaminación de las aguas de quebradas y ríos en los distintos distritos de la provincia de Chota, proviene de los desagües, las redes vierten sus aguas a quebradas y ríos. La ciudad de Chota se desarrolla entre las cuencas de quebradas San Mateo, Colpamayo, San Juan y Río Chotano, cuyo caudal mayoritariamente proviene de las aguas residuales de la ciudad que desembocan en el río, en los valles de las quebradas y el río existen terrenos de cultivo que utilizan las aguas provenientes de los desagües para la irrigación de la producción agrícola, cuyo excedente se vende en el mercado local.

Para la realización de esta investigación se utilizaron como referentes los estudios Forsi, ⁷, señala que los agricultores que utilizan aguas residuales no tratadas en los cultivos trae efectos negativos para la salud, el reutilizar las aguas residuales favorece al desarrollo socioeconómico, debido que al ser tratadas se incrementa las áreas de cultivo, generando trabajo y beneficio económico. Guadarrama y Galván, ⁸ Resaltan que con el crecimiento de la población y el desarrollo industrial se sobreexplota el agua y el suelo propiciando su contaminación a través de la proliferación de aguas residuales y residuos sólidos que lamentablemente contaminan el campo agrícola, habiendo entre unas 20 a 25 millones de hectáreas de terrenos que son irrigados con aguas residuales, las cosechas van entre 18 a 22 millones de hectáreas al año, esta producción consumida de diversas maneras, no tiene el control sanitario. Peña et al. ³, asegura que las aguas residuales producidas en las zonas urbanas y rurales, se conduzcan sin ningún problema a las plantas de tratamiento, para ello los diversos hogares deben tener acceso a redes de desagüe para evitar la contaminación de la producción agrícola. Mendoza ⁽⁹⁾, en la Evaluación fisicoquímica de la calidad del agua superficial en el Centro Poblado de Sacsamarca, región Ayacucho, encuentra que los fosfatos presentan 1.51 ppm, el arsénico 0.13 ppm, demuestra que hay una importante concentración de arsenio en el río Caracha, y significa una alerta para las autoridades porque el parámetro es un indicador de eutrofización y contaminación de aguas. Tarrillo ¹⁰ señala que resulta importante conocer la cantidad componentes físicos y químicos, la microbiología que se desplaza por las redes de desagüe y los ríos a fin de evitar el uso en la agricultura. Reyes ¹¹, destaca que los parámetros fisicoquímicos que se investigaron in situ del caudal de agua del río Chillón, proviene de aguas superficiales no reguladas, agua superficial regulada, agua subterránea y agua de recuperación, pueden generar un peligro físico natural en la zona agrícola que se utilice.

El estudio de la contaminación de la producción agrícola por efecto del uso de las aguas residuales sin tratamiento previo, permitirá que todos los involucrados se sensibilicen, reflexionen y emprendan los correctivos necesarios como puede ser la construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales, para evitar que los efluentes vayan a las quebradas y ríos, contaminando las aguas naturales. Se evite la degradación los suelos afectando al ambiente, y como fin último obtener una producción sana para la sostenibilidad y mejorar la calidad de vida de la población consumidora.

Para Galindo, et al. ¹² El uso de agua residual tratada de origen urbano para irrigar suelos agrícolas destinados a la producción de forrajes es una alternativa que favorece el aporte de nutrientes al cultivo y minimiza la contaminación en los sitios de descarga; sin embargo, se requiere conocimiento acerca de la calidad de esta agua. Por lo tanto, es necesario caracterización de las aguas residuales.

La investigación tuvo como objetivo general: Mostrar el índice de contaminación de la producción agrícola por el uso de las aguas residuales, y como objetivos específicos: identificar los parámetros físicos y de agregación; parámetros inorgánicos no metálicos, agentes contaminantes de las aguas residuales y determinar la acumulación de agentes contaminantes en la producción agrícola por el uso de las aguas residuales. La metodología del diseño experimental se basó en un estudio cuasiexperimental en el que se evaluaron los efectos contaminantes del riego con aguas residuales de cultivos de repollo, papa, racacha, lechuga, acelga, cebolla y berenjena. En los valles de las quebradas, San Mateo, Colpa Mayo, San Juan y Río Chotano, ubicados en los alrededores de la ciudad de Chota, departamento de Cajamarca. Para el análisis e interpretación de los resultados se utilizaron la guía normas de calidad del agua de la Organización Mundial de la Salud ¹³, las normas de inocuidad de los alimentos de la Organización Mundial de la Salud ¹⁴ los indicadores de calidad del país y de Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación ¹⁵, la Resolución Ministerial N° 323 - 2015-MINAM ¹⁶, los indicadores proporcionados por la Dirección General de Salud ^17,18, y D. S. N° 015-2015-MINAM ¹⁶.

METODOLOGÍA

El trabajo se desarrolló en los valles de las quebradas, San Mateo, Colpa Mayo, San Juan y Río Chotano, ubicados en los alrededores de la ciudad de Chota, departamento de Cajamarca, el área de estudio partió del primer punto muestral a 2388 m.s.n.m. en la quebrada Colpa Mayo, hasta los 2302 m.s.n.m., en la unión con el Río Chotano, siguiendo el curso de 3 Km., hasta los 2257 m.s.n.m. en la desembocadura de la quebrada San Mateo, continuando el recorrido aguas arriba hasta los 2412 m.s.n.m., en el punto de encuentro con las aguas de la quebrada San Juan a 2360 m.s.n.m. recorriendo hasta los 2289 m.s.n.m.; la distancia total es de 10.03 Km.

Los materiales utilizados fueron: 01 estación total, 02 prismas, 01 GPS satelital, 01 wincha de 5 metros, una brújula, 01 corrector, movilidad, esmalte y brochas para marcar los puntos de muestra de la producción de repollo, papa, racacha, lechuga, acelga, cebolla y berenjena. Para las muestras incitas del agua residual se utilizó un PH-METRO. Para recolección de muestras de las aguas residuales frascos con tapa graduados. El levantamiento topográfico se hizo ubicando los puntos de muestreo de las aguas residuales, se estableció un radio de 50 por 30 metros de los terrenos de cultivo.

El desarrollo del trabajo, consistió en hacer el análisis físico, de agregación, parámetros inorgánicos no metálicos y agentes contaminantes de las aguas residuales y el análisis microbiológico a la producción agrícola (repollo, papa, racacha, lechuga, acelga, cebolla y berenjena ) para determinar el índice de contaminación en los valles de las quebradas, San Mateo, Colpa Mayo, San Juan y Río Chotano, los resultados de las muestras se compararon con los estándares nacionales e internacionales que plantea la Organización Mundial de la Salud ¹³, para determinar la contaminación de la producción agrícola se optó por hacer el análisis microbiológico de hortalizas, los resultados se compararon con la norma sanitaria que establece los criterios microbiológicos de calidad sanitaria e inocuidad para los alimentos y bebidas de consumo humano ¹⁶ la Resolución Ministerial N° 323 - 2015-MINAM ¹⁶ y la OMS ¹³.

La población en estudio estuvo constituida por colectores de aguas residuales que desembocan en las quebradas San Mateo, Colpa Mayo, San Juan y río Chotano, los productos agrícolas (hortalizas) que se produce en las parcelas irrigadas con las aguas residuales en un área de 50 por 30 metros por cada punto crítico a fin de conocer la calidad toxológica en la producción agrícola.

La muestra fue seleccionada intencionalmente y estuvo representada por los 17 puntos críticos de desemboque de aguas residuales en las quebradas y ríos indicados, las muestras de productos agrícolas (hortalizas y verduras) se tomaron en función de los 9 puntos cuyas aguas se presumen están más contaminadas y se utilizan para irrigar sembríos de tubérculos y verduras en una malla de 50 por 30 metros.

La técnica de recolección de datos fue la observación para la identificación de los puntos críticos, la recolección de muestras, hacer el análisis y registro de resultados.

Como instrumento se utilizó la ficha de registro donde se anotaron los resultados, se analizaron y compararon con las normas emitidas por la Resolución Ministerial N° 323 - 2015-MINAM y DIGESA, la FAO ¹⁵, la OMS ¹³, DIGESA ¹⁸.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se tomaron un total de 17 muestras de agua en varios sitios del área objeto de estudio y se realizaron estudios para estudiar los parámetros físicos y de agregación que se presentan en la tabla 1 que se muestra a continuación.

Tabla 1 Parámetros físicos y de agregación de las aguas residuales. 

Fuente: Informe de ensayos 335 - 352.

Al comparar los resultados de los ensayos de la muestra con las normas regulatorias se obtuvieron los siguientes resultados.

El potencial de Hidrógeno (pH) de 7.00 a 7.89 cumpliendo con el parámetro de la norma de 6.5 a 8.5 unidades de pH, por lo cual se puede utilizar en el riego.

Las temperaturas de las aguas residuales de las muestras están entre 17.23°C a 17.99°C valores que superan el límite normal de los parámetros indicados por La R. M. N° 323 - 2015 ⁽¹⁶⁾. Por lo tanto, no podría utilizarse en el riego.

La Turbidez de las muestras presentan valores de 591 UNT a 1506 UNT (Unidad Nefelométrica de Turbidez), superando los límites permitidos ⁽¹⁶⁾. Debido a la turbidez de las aguas no pueden usarse para riego.

La acumulación de Oxígeno Disuelto (OD) en el agua tiene parámetros de 1.65 a 2.02 mg/L, indica que es muy baja, no concentra los límites permitidos para que el agua sea utilizada en riego de plantas o consumo para animales.

La conductividad eléctrica de la muestra se distribuye de 389 a 1005 µS/cm determinando un bajo índice de concentración al comparar los resultados con los parámetros dados por el ⁽¹⁶⁾. No pueden utilizarse para plantas y animales.

Los sólidos disueltos totales (SDT) concentran parámetros de 236.4 - 664.4 mg/L demostrando que existe un bajo índice de sólidos disueltos al compararlo con la norma nacional. No siendo apta para riego ni consumo animal.

Los sólidos suspendidos totales (SST) tienen valores de 0.134 a 1.774 mg/L, demuestran que están dentro de los límites permitidos por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación ⁽¹⁶⁾. Por este parámetro si podría ser utilizado para riego

Continuando con resultados del análisis ahora presentamos los parámetros no metálicos de las aguas residuales en la tabla 2. Donde se incluyen, la alcalinidad, los cloruros acumulados en las aguas residuales, la dureza que presentan las aguas, Los nitratos en las muestras, la concentración de nitritos, los sulfatos, fosfatos presentes, la cantidad de amonio, la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), la acumulación de Demanda Química de Oxígeno (DQO).

Tabla 2 Parámetros inorgánicos no metálicos de las aguas residuales. 

Fuente: Informe de ensayos 335 - 352.

Los cloruros acumulados en las aguas residuales que se desplazan por las quebradas y río tienen valores de 9.98 mg/L a 72.20 mg/L demostrando que es inferior a los límites permitidos por la norma nacional. No pueden usarse ni en riego ni para animales.

La dureza que presentan las aguas es de 115.020 mg/L y 294.840 mg/L, los valores son menores a los parámetros establecidos por el MINAM ⁽¹⁶⁾ o DIGESA ⁽¹⁸⁾ para utilizarlo en el riego de plantas y bebida de animales.

Los nitratos concentrados en las muestras tienen valores de <0.1 mg/L N a 51.930 mg/L N, los resultados indican que el agua puede utilizarse en el riego y en animales por estar en los límites permitidos por el MINAM ⁽¹⁶⁾.

Las aguas residuales estudiadas concentran nitritos comprendidos entre 0.061 mg/L N y 0.728 mg/L N, valores inferiores al límite establecido por el MINAM ⁽¹⁶⁾.

Los análisis concentran sulfatos <1 mg/L y 53 mg/L, los resultados son menores a los establecido por el MINAM ⁽¹⁶⁾. Por lo tanto, no se pueden usar para riego ni para animales.

Los fosfatos albergados en las muestras valores <0.04 mg/L y 2.198 mg/L, superan el límite permitido por el MINAM ⁽¹⁶⁾, siendo no aptas para la bebida de animales e irrigar plantas de tallo bajo y alto.

El amonio que concentran las aguas residuales tienen valores >0.18 mg/L y 3.55 mg/L, superando el límite permitido por la norma nacional.

La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) de las muestras, tienen de 51.30 mg/L a 259 mg/L, los resultados demuestran que hay una alta concentración de DBO, es un riesgo para la salud de animales y plantas.

La acumulación de Demanda Química de Oxígeno (DQO) tienen concentraciones <0.7 mg/L y 6.01 mg/L, demuestran que los valores están por debajo del límite permitido por el MINAM ⁽¹⁶⁾. No pueden usarse para riego ni para animales.

Se presentan a continuación los análisis microbiológicos de las aguas residuales conformados por 4 grupos donde el primero formado por los coliformes con sus parámetros: dilución, Coliformes totales, Coliformes fecales y E. Coli. El segundo conformado por los estreptococos con: dilución, estreptococos fecales, enterococos fecales y finalmente se presentan Salmonela y V. Coholerae.

Tabla 3 Análisis microbiológico de las aguas residuales. 

Fuente: Informe de ensayos 335 - 352.

El análisis microbiológico de las muestras presenta dilución de 10.5 ml, el Número más Probable (NMP) de coliformes totales en las aguas residuales es de 350x105 a 1600x105, que indican parámetros sumamente altos que superan los estándares permitidas del MINAM ⁽¹⁶⁾.

Los coliformes fecales de las muestras presentan valores de 350x105 a 1600x105, representa de 35000000 NMP/100 ml a 160000000 NMP/100 ml, demuestran que existe una alta concentración de coliformes fecales, las aguas residuales no pudiéndose utilizar en el riego de la producción agrícola.

La concentración de EscherichiaColi, de las muestra tienen de 350x105 a 1600x105, representa 35000000 NMP/100 ml a 160000000 NMP/100 ml, los resultados demuestran que hay una alta concentración y que no pudiéndose utilizar en las actividades agrícolas. ⁽¹⁶⁾.

En una dilución de 10.5 ml de agua las muestras tienen acumulaciones de 460 estreptococos fecales/100 ml a 2100/100 ml, conteniendo alta concentración de esta bacteria y que las aguas están contaminadas.

La concentración de enterococos fecales en las muestras es de 460 NMP/100 ml a

2100 NMP/100 ml, implica un riesgo para la salud.

El análisis micro biológico de las aguas residuales indica que en las muestras 1, 3, 6, 8, 11, 15 y 16 existe presencia de salmonella, mientras que en el resto de las muestras está ausente. Lo cual la hace no apta para consumo.

El análisis microbiológico de las aguas residuales indica que hay ausencia del Vibrio Cholerae en las muestras. Pudiendo entonces usarse para riego y para animales.

Seguidamente se muestra los análisis microbiológicos de la producción agrícola consistentes en repollo, papa, racacha, lechuga, acelga, cebolla y berenjena.

Tabla 4 Análisis microbiológico de la producción agrícola. 

Fuente: Informe de Ensayos de Muestras.

Los análisis microbiológicos de las muestras presentaron los siguientes resultados:

Repollo (tres muestras): Las muestras que acumulan coliformes totales y fecales >1000, implica que es un alimento inaceptable para el consumo humano, presentan además Enterobacterias. La muestra 1 tiene presencia de salmonella y las otras 2 ausencia, el número de Aerobios mesófilos son incontables.

Papa (cuatro muestras): según el método de Número Más Probable (NMP) de las muestras concentran presencia de coliformes totales y fecales entre 1100 y >1100, la presencia de enterobacterias en la cascara y almidón, ausencia de salmonella y el número de aerobios mesófilos 25x105 en la muestra 1 y 36x105 en la muestra 4, siendo incontables en las muestras 2 y 3.

Racacha (dos muestras): indica que hay presencia de coliformes totales entre 1100 NMP/g y >1100 NMP/g, coliformes fecales entre 500 NMP/g y >1100 NMP/g, presencia de enterobacterias y el número de aerobio mesófilos es incontable en la primera muestra y 11x104 en la segunda muestra, los resultados están lejos de los parámetros de la norma plantea por DIGESA ^(18).

Lechuga (una muestra): acumula coliformes totales >1100 y la misma cantidad de coliformes fecales, tiene presencia de enterobacterias y número incontable de aerobios mesófilos, los resultados demuestran que la lechuga que se produce en el valle del río Chotano no se puede consumir en ensaladas.

Acelga (dos muestras): Contienen coliformes totales y fecales >1100, presencia de enterobacterias en las 2 muestras, salmonella en la M1 y aerobios mesófilos incontables.

Cebolla (una muestra): tiene presencia de coliformes totales y fecales >1100 NMP/g, presencia de enterobacterias y salmonella, número incontable de aerobios mesófilos, los resultados demuestran que la cebolla está contaminada.

Berenjena (pulpa y cascara): presenta coliformes totales de 150NMP/g y > 1100NMP/g, coliformes fecales de 21 NMP/g y >1100 NMP/g, en la cascara contiene enterobacterias y aerobios mesófilos de 8x104 y 11x104, los resultados demuestran que afectaría la salud de sus consumidores.

CONCLUSIONES

Se lograron identificar los parámetros físicos y de agregación para las aguas residuales sin tratamiento de quebradas San Mateo, Colpamayo, San Juan y Río Chotano provenientes de la ciudad de Chota, donde se establece que solo dos parámetros: el pH y los sólidos en suspendidos totales están entre los valores adecuados. La temperatura y la turbidez están fuera de rango por exceso en sus valores y el oxígeno disuelto, la conductividad eléctrica, los sólidos disueltos totales están fuera de rango por no alcanzar el mínimo valor.

Entre los parámetros inorgánicos no metálicos que están en los valores aceptables están: la alcalinidad, los cloruros, la dureza, los nitratos, los nitritos, los sulfatos y la demanda química de oxígeno y quienes no están en los valores correctos son: los fosfatos, el amonio, y la demanda química de oxígeno.

Entre los agentes contaminantes de las aguas residuales encontrados en las muestras se tienen: Coliformes totales, coliformes fecales, estreptococos fecales, enterococos fecales, salmonella, ninguna muestra contuvo coholerae.

Se determinó la acumulación de agentes contaminantes en la producción agrícola por el uso de las aguas residuales. Los productos analizados: Repollo, Papa, Racacha, Lechuga, Acelga, Cebolla y Berenjena presentaron contaminación por uno o varios de entre: coliformes fecales, coliformes totales, enterobacterias, salmonella o aerobios mesófilos. Los que los hace no aptos para el consumo humano.

No es aceptable el riego de productos agrícolas ni el consumo por animales de aguas residuales si estas no son previamente tratadas. Porque podía convertirse este consumo en un problema de salud pública, al consumir alimentos contaminados.