Desarrollo de un modelo para el estudio de la dispersión de contaminantes provenientes de una granja de culrivo de camarón en el Complejo Lagunar Estero de Urías: una laguna costera urbanizada (México)

Abstract

Con el objetivo de desarrollar una herramienta de gestión para la reducción del impacto de los efluentes sobre los ecosistemas receptores de una granja camaronícola en el Estero de Urías, Mazatlán, Sinaloa, México, se desarrolló un modelo biogeoquímico acoplado de alta resolución (50X50 metros). Los forzamientos del modelo son elevación de marea en la frontera lateral abierta (puerto), temperatura superficial, precipitación total, nubosidad y radiación solar. Además se simularon las descargas de nutrientes de la granja con un trazador conservativo teórico y el amonio (un no conservativo). Se simularon dos tipos de descarga, una en marea viva y otra en marea muerta. Los resultados del modelo físico indican que la hidrodinámica del Estero de Urías está gobernada principalmente por las mareas astronómicas y su topografía. Por su morfología e hidrología, el complejo lagunar Estero de Urías puede ser divido diferentes áreas: i) la zona cercana al puerto, con las mayores profundidades, más altas velocidades de corriente y tiempos de residencia más bajos. ii) la zona intermedia, que es la más ancha, presenta velocidades y tiempos de recambio medios, es la zona con más altos gradientes de temperatura y salinidad, y recibe las aguas de enfriamiento provenientes de la planta termoeléctrica que impactan local y estacionalmente al ecosistema. iii) La cabeza lagunar es la más estrecha, presenta las velocidades más bajas, los tiempos de residencia más altos y es la que recibe las descargas de la granja. Las simulaciones del modelo biogeoquímico indican que los nutrientes disueltos descargados por la granja son rápidamente asimilados por la trama trófica y posteriormente son sedimentados. Para los 50 días de simulación los trazadores biogeoquímicos se quedan contenidos dentro de la cabeza lagunar y por lo que su exportación es prácticamente nula fuera del estero. Las simulaciones de las descargas indican que el máximo de concentraciones de los nutrientes disueltos se alcanzan en el último día de la descarga, momento en el que la marea puede disminuir los máximos de concentración de los nutrientes disueltos, con una diferencia del aproximadamente 10% entre la marea viva y muerta. Por otra parte, no obstante que las máximas concentraciones simuladas de amonio y nitrato no exceden los límites fijados por la Norma Oficial Mexicana para las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales, sin embargo, sí superan a las recomendadas por Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (México) para la protección del medio ambiente, debido a esto se buscó ofrecer una alternativa que disminuya el impacto de las descargas de la granja, por lo que se simuló un cambio de gestión tradicional de dos descargas puntuales al año a un tipo de sistema multiciclo, el cual presenta máximos de concentración más bajos que la descarga puntual y por lo tanto, resultan con mejores niveles de calidad de agua.

In order to develop a management tool that allows a reduction of the impact of effluents on receiving ecosystems in a shrimp farm in Estero de Urias, Mazatlan, Sinaloa, Mexico, a biogeochemical model coupled of high resolution (50X50 meters) was developed. Its forcings are: rising tide in the border open side (port), surface temperature, total precipitation, cloudiness and solar radiation. In addition, nutrient discharges from the farm were simulated with a theoretical conservative tracer and ammonia (a non-conservative). Two discharge types were simulated, one in spring tide and one in neap tide. The results of the physical model indicate that the hydrodynamics of the Estero de Urias is governed mainly by astronomical tides and topography. Because of its morphology and hydrology, the Estero de Urias lagoon complex can be divided different areas: i) the area near the port, with the largest depths, the highest current velocities and lower residence periods, ii) the intermediate zone is the widest, current velocities and average periods of replacement; it is also the area with higher temperature and salinity gradients and receives the cooling water from the thermoelectric that impact local and seasonally the ecosystem. iii) The lagoon head is the narrowest, which contains the secondary channels with the lower speeds, the highest residence times and is the one receiving farm discharges. The biogeochemical model simulations indicate that the dissolved nutrients discharged by the farm are quickly assimilated into the trophic network and are subsequently settled. For the 50 days simulation biogeochemical tracers are contained within the lagoon head and are hardly exported outside the estuary. Discharges simulations indicate that the maximum concentration of dissolved nutrients are achieved at the last day of discharge, at which time the tide can decrease the maximum concentration of dissolved nutrients, with a difference of about 10% between spring tide and neap tide. Moreover, notwithstanding the maximum simulated concentrations of ammonium and nitrate do not exceed the limits set by the Norma Oficial Mexicana (Mexican Official Standard) for waste water discharges into national waters, however, they do exceed those recommended concentrations by the Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (México) (Ministry of Environment and Natural Resources (Mexico)) for the protection of the environment, because of this it was sought an alternative to reduce the impact of discharges from the farm, so a change of management was simulated, form a traditional two year point discharges to a multicycle system, which presents lower maximum concentrations than the punctual discharge and therefore better quality water standards.