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1. Introducción
El agua desempeña un papel fundamental en la transferencia de nutrientes, la eliminación de desechos metabólicos y la regulación de la temperatura corporal de todos los seres vivos. En particular, en el ganado bovino, ayuda a la digestión adecuada, al metabolismo energético y al equilibrio electrolítico. También favorece el transporte de nutrientes y metabolitos desde y hacia los tejidos, a través del sistema circulatorio, y desempeña un papel vital tanto en la excreción como en el equilibrio adecuado de iones (Giri et al., 2020). Además, es necesaria para numerosas funciones fisiológicas esenciales y su calidad está muy relacionada con las condiciones ambientales.
En la República Argentina, se desarrollan diversas actividades económicas; la producción agropecuaria es una de las principales en el centro del país, en las cuales se cría ganado bovino, para producción de carne y leche. Es importante destacar que el agua es uno de los elementos más influyentes en la dieta de los bovinos, pues afecta el rendimiento productivo, la reproducción y la producción de leche. Los animales cuentan con 3 fuentes de aprovisionamiento de agua: la de bebida, la contenida en los alimentos y la metabólica. La calidad del agua de bebida es esencial para la salud del ganado bovino, dado que impacta significativamente su capacidad de producción; por lo tanto, es fundamental la provisión adecuada de agua en cuanto a cantidad y calidad, para satisfacer las necesidades de cada especie animal (Fernández Cirelli et al., 2010). Diversos factores influyen en este consumo, como la raza; el estado fisiológico; el nivel de producción de leche; la temperatura y humedad ambiental; la cantidad de materia seca ingerida; el tipo de alimento; la temperatura, disponibilidad y concentración de sales del agua (Miglierina et al., 2018; Wagner y Engle, 2021).
Los animales bovinos necesitan una alta accesibilidad al agua, en el caso específico de las especies bovinas destinadas a ordeño, la vaca lechera de alta producción es la más sensible a los cambios en la salinidad del agua, tolera un 30-40 % menos de contenido salino que las vacas de cría. Por ello, es esencial proporcionar a los animales en ordeño suficiente agua potable de buena calidad, para asegurar una producción de leche óptima (Fernández Cirelli et al., 2010).
Entre los principales parámetros que pueden afectar la calidad del recurso acuífero se encuentran la salinidad y la presencia de elementos contaminantes, de origen antropogénico, como los nitratos, o natural, como el arsénico, entre otros. Es fundamental realizar un monitoreo constante de la aptitud del agua, con el fin de garantizar que los niveles de estos elementos se mantengan en límites seguros; así, se evitan riesgos para la salud del ganado y la producción lechera. Las concentraciones de los compuestos químicos presentes en el agua deben mantenerse en niveles apropiados, ya que el consumo de mala calidad puede afectar los procesos productivos y reproductivos (Singh et al., 2022). En este contexto, es importante utilizar herramientas que evalúen la calidad del agua en un período específico, como es el caso del índice de calidad de agua, el cual facilita el diagnóstico de la idoneidad de este recurso natural. Desde los primeros cálculos, utilizando esta metodología, efectuados por Horton (1965), se han realizado modificaciones respecto de los parámetros por considerar y la inclusión de datos de monitoreo para identificar el nivel de contaminación de diversos reservorios de agua, tanto superficial como subterránea (Rosemond et al., 2008; Espejo et al., 2011; Rajankar et al., 2011; Saxena y Sharma, 2017; Muzenda et al., 2019; Onoyima et al., 2022). Diversos autores también han desarrollado algunas adaptaciones a las metodologías de cálculo del ICA para diversos fines (Liou et al., 2004; Flores, 2002; Nikoo et al., 2011; Uddin et al., 2021). Sin embargo, no existe bibliografía específica para calcular este índice en el agua destinada al consumo bovino. Por lo tanto, se adoptó una metodología que combina parámetros relevantes, relacionados con los factores que afectan la salud animal, en una ecuación matemática, lo que permite obtener un valor que clasifica la calidad del agua desde muy buena hasta extremadamente pobre, según lo propuesto por Sánchez et al. (2016) y Bretcan et al. (2022).
El objetivo de este estudio es determinar la calidad del agua subterránea utilizada en el consumo del ganado bovino, en la cuenca lechera de la provincia de Santa Fe, Argentina, mediante la adopción de un índice de calidad de agua.
2. Metodología
2.1 Área de estudio
Una de las principales cuencas lecheras de la República Argentina está en el centro-oeste de la provincia de Santa Fe, donde se ubican muchos tambos y pequeñas o medianas industrias lácteas elaboradoras de productos derivados de la leche. En la Figura 1, se muestra el mapa de la República Argentina con la localización de la zona en estudio. La región está comprendida por los departamentos Castellanos, Las Colonias y San Cristóbal de la provincia de Santa Fe, localizada entre 61º18’ - 61º94’ de longitud oeste y 30º13’ - 31º47’ de latitud sur.
Para el presente trabajo, se tomaron 75 muestras de agua subterránea, localizadas en la zona en estudio, distribuidas temporalmente durante los años 20232024. Luego de su extracción, las muestras se almacenaron en botellas de polietileno (American Public Health Association (APHA), 2017), se etiquetaron y resguardaron a 4 °C, hasta el análisis de laboratorio. Cada uno de los pozos muestreados, con profundidades comprendidas entre 12 y 30 metros, fueron georreferenciados con Google Maps.
2.2 Caracterización de las muestras
En cada una de las muestras, se realizó la caracterización fisicoquímica y, entre los parámetros analizados, se seleccionaron 6 que se identificaron como significativos para el consumo bovino de agua, según las recomendaciones propuestas por el National Research Council (NRC, 2001). En el Cuadro 1, se presentan técnicas analíticas utilizadas para efectuar los análisis correspondientes, de acuerdo con la metodología propuesta por Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (SM) (APHA, 2017).
2.3 Determinación de la calidad del agua
En la determinación de la calidad de agua para consumo bovino, se han considerado los 6 parámetros seleccionados en la caracterización de las muestras; a cada uno se les asignó una ponderación (wi), vinculada a los efectos adversos en la salud animal (NRC, 2001. Se emplearon valores entre 1 y 5 (1 menor riesgo - 5 mayor riesgo), de acuerdo con su relevancia en la calidad del agua (Bretcan et al., 2022). En una siguiente etapa, se calculó el peso relativo (Wi) de cada parámetro, de acuerdo con la Ecuación 1 del método del peso aritmético (Brown et al., 1970):
(E.1)
Donde: Wi = peso relativo wi = peso de cada parámetro n = número de parámetros
En la Cuadro 2, se resumen los parámetros seleccionados, con las correspondientes ponderaciones asignadas (wi) y el peso relativo (Wi) de cada uno.
Cuadro 2: Parámetros empleados para el cálculo de la calidad de agua subterránea con sus pesos relativos.
| Parámetro | wi | Wi |
|---|---|---|
| pH | 1 | 0.04 |
| Sólidos disueltos totales (mg L-1) | 5 | 0.24 |
| Sulfatos (mg SO4 -2 L-1) | 5 | 0.24 |
| Cloruros (mg Cl- L-1) | 2 | 0.10 |
| Nitrato (mg NO3 - L-1) | 5 | 0.24 |
| As (mg As L-1) | 3 | 0.14 |
En el siguiente paso, se estableció una escala de valoración de la calidad para cada variable (qi). En la Ecuación 2, se presenta el cociente entre la concentración resultante de cada muestra de agua (Ci) y su valor máximo permitido (Si), según recomendaciones de NRC (2001), y el resultado obtenido fue multiplicado por 100:
(E.2)
Donde: qi = calificación de la calidad Ci = concentración de cada parámetro químico en cada muestra de agua en mg L-1 Si = límite máximo permitido en mg L-1
Los límites de agua para consumo bovino, teniendo en cuenta las recomendaciones de NRC (2001), se detallan en el Cuadro 3.
Cuadro 3 Límites de agua para consumo bovino.
| Parámetro | Límite |
|---|---|
| pH | 6.5-8.5 |
| Sólidos disueltos totales | 5 000 mg L-1 |
| Sulfatos | 1 000 mg SO4 -2 L-1 |
| Cloruros | 2 000 mg Cl- L-1 |
| Nitratos | 100 mg NO3 - L-1 |
| Arsénico | 0.05 mg As L-1 |
Finalmente, se sumaron los valores de todas las variables en la Ecuación 3:
(E.3)
Donde: ICA = índice de calidad del agua qi = calificación de la calidad Wi = peso relativo de cada parámetro
El resultado obtenido es un número que se utiliza para clasificar la calidad del agua en cinco categorías: muy buena, buena, pobre, muy pobre y extremadamente pobre en cada punto de muestreo, como se muestra en la Cuadro 4 (Bretcan et al., 2022).
3. Resultados y discusión
En el Cuadro 5, se presentan la mediana, los valores máximos y mínimos de cada parámetro involucrado en el cálculo del índice de calidad de las aguas analizadas. Se observa que hay una gran amplitud entre los valores inferiores y superiores, en la mayoría de los parámetros estudiados.
Cuadro 5 Mediana, valores máximos y mínimos de cada parámetro estudiado.
| Parámetro | Mediana (n=75) | Mínimo | Máximo |
|---|---|---|---|
| pH | 7.7 | 6.5 | 8.7 |
| Sólidos disueltos totales (mg L-1) | 2 108.0 | 719.0 | 10 616.0 |
| Sulfatos (mg SO4 -2 L-1) | 482.6 | 50.5 | 2 748.8 |
| Cloruros (mg Cl- L-1) | 287.1 | 31.3 | 3 720.0 |
| Nitrato (mg NO3 - L-1) | 110.6 | 3.30 | 786.9 |
| As (mg As L-1) | 0.07 | 0.01 | 0.24 |
En la Figura 2, se presentan los resultados obtenidos, en porcentajes, de la calidad del agua resultante de los cálculos de ICA, donde se observa que el 27 % de las muestras de agua para consumo animal posee muy buena calidad, el 52 % es de buena calidad y el 21 % corresponde a aguas de pobre calidad. Estas últimas están relacionadas con elevados contenidos de sulfatos, se vinculan directamente con la cantidad de sales, nitratos y arsénico en ellas. Dichos parámetros son perjudiciales para la salud animal, por lo tanto, sus altas concentraciones repercuten en una pobre calidad del agua.
Respecto al pH, indicador del equilibrio entre la acidez y la alcalinidad del agua, influye en el sabor del agua y todas las reacciones bioquímicas son sensibles a su variación. El valor límite máximo recomendado es 8.5 para aguas de consumo bovino, según NRC (2001). Acorde con Schroeder (2015), valores aceptables en el agua para consumo de animales lecheros se encuentran entre 6 y 8. El mayor porcentaje de los valores hallados en las aguas estudiadas se encontró en ese rango, un 8 % de las muestras fue superior a 8.5. Esto podría provocar problemas como trastornos de indigestión y diarrea; también, influye en su productividad (Al-Saffawi et al., 2020).
En cuanto al contenido de sólidos totales disueltos (SDT), se notó que estos incluyen sales inorgánicas como bicarbonatos, cloruros, sulfatos de calcio, magnesio, sodio, además de otros minerales y materia orgánica. En las aguas analizadas, el 13.3 % presenta concentraciones superiores a 5 000 mg L-1, valor máximo recomendado por NRC (2001). La respuesta ante el consumo de agua con un alto contenido de sales totales puede ser variable (Kamal et al., 2024). Algunas personas autoras plantean que los niveles altos de SDT disminuyen la ingesta de alimento y de agua, así como el crecimiento y la producción (Patra et al., 2023). En las aguas examinadas que contenían sólidos disueltos totales superiores a 5 000 mg L-1, su nivel está muy influenciado por altas concentraciones de sulfatos y serían consideradas de mala calidad para consumo bovino, según Memon et al. (2023).
Los sulfatos y cloruros presentes en las muestras estudiadas se encuentran en forma natural en las aguas subterráneas, ya que son solubles en casi todos los cationes naturales, no precipitan (Nayar, 2020) y suelen encontrarse asociados con sodio, magnesio, calcio y potasio (Arellano, 2021). Los sulfatos son más perjudiciales que los cloruros, porque combinados con sodio o magnesio pueden provocar diarreas (Arellano et al., 2021; Bavera et al., 2011). El 22.7 % de los pozos presentó concentraciones de sulfatos mayores a 1 000 mg SO4 -2 L-1, valor máximo recomendado por NRC (2001); es importante considerar que su efecto laxante podría causar deficiencia de minerales esenciales y vitaminas, lo cual disminuye, además, la producción láctea (Fernández Cirelli et al., 2010; Giri et al.; 2020 Kamal et al., 2024). En el caso de los cloruros, si bien no son peligrosos, pueden influir negativamente en la calidad del agua de bebida y representar un riesgo para la salud de los animales, hecho que afecta la producción. El 1.3 % de las muestras contiene concentraciones superiores a 2 000 mg Cl- L-1, valor recomendado por NRC (2001), y podrían causar alteraciones en la salud, con impacto negativo en la producción de leche (Pérez-Carrera et al., 2007).
La presencia de nitratos en el agua es indicio de contaminación con materia orgánica o compuestos nitrogenados, ocasionada por un deficiente manejo de efluentes ganaderos o de utilización de fertilizantes. Los fertilizantes nitrogenados que se aplican en los cultivos se pueden filtrar en las aguas subterráneas, por lo tanto, el nitrato es un contaminante que se puede encontrar frecuentemente en estas aguas (Nayar, 2020). El 53.3 % de las muestras ensayadas posee un contenido de nitratos superior a 100 mg NO3 - L-1, se encuentran a más de 500 mg NO3 - L-1, límite máximo recomendado por NRC (2001). Las elevadas concentraciones tienen un efecto negativo en los animales, especialmente en las gestantes, provocan abortos y muerte súbita de los recién nacidos (Al-Saffawi et al., 2020). Su toxicidad se debe a la alteración en el transporte de oxígeno y los animales jóvenes son más susceptibles que los adultos, razón por la cual también debe atenderse especialmente la calidad del agua usada para la preparación de sustitutos lácteos empleados en la cría de terneros. En los animales adultos, en casos de intoxicación crónica, no se observan signos característicos, pero puede disminuirse la producción láctea y darse abortos estériles (Pérez-Carrera, 2007; Fernández Cirelli et al., 2010).
El arsénico presente en las aguas subterráneas es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, forma sales muy solubles en agua y posee una elevada toxicidad para los seres vivos (Bundschuh et al., 2008). En las aguas analizadas, el 54.7 % presenta concentraciones superiores a 0.05 mg As L-1 (NRC, 2001). Las concentraciones halladas no producen alteraciones manifiestas en el ganado bovino y coinciden con las personas autoras, quienes consideran que deberían evaluar el impacto negativo en la producción de leche (Pérez-Carrera et al., 2007; 2016). Por otra parte, uno de los riesgos del consumo de aguas con altos contenidos de arsénico en los animales es la posible recontaminación, debido al paso del metaloide a la orina y el estiércol del ganado bovino, más el posible uso de ese desecho como fertilizante en agricultura (Ghosh et al., 2013).
En la Figura 3, se observa el mapa la localización de las aguas analizadas. Los diferentes colores corresponden a la escala de índices de calidad de agua presentada en el Cuadro 3.
Como se puede observar, hay una gran variabilidad en el enlace entre la calidad de las aguas y la localización; no hay un sector que claramente se identifique con una determinada calidad, esto podría deberse a factores antropogénicos vinculados con deficiente manejo de efluentes ganaderos o la utilización de fertilizantes, entre otros.
4. Conclusiones
El estudio de la calidad del agua subterránea para consumo bovino permitió demostrar que un alto porcentaje de las muestras en la cuenca lechera de Santa Fe, Argentina, es de muy buena y buena calidad, aunque se pueden encontrar pozos con calidad pobre. Las personas productoras de ganado carecen de información suficiente sobre los problemas de salud que puede causar la mala calidad del agua consumida por los bovinos, lo cual se puede atribuir a prácticas ganaderas que no están bajo la supervisión de profesionales del sector. La falta de información adecuada y de vigilancia profesional, en las actividades relacionadas con la calidad del agua que consumen los bovinos, pueden afectar tanto la salud animal como la economía de las personas productoras o la pública. Es importante conocer la calidad del agua y realizar un monitoreo permanente, para mejorar la producción lechera.
5. Agradecimientos
Las personas autoras expresan su agradecimiento a la Universidad Tecnológica Nacional, por su apoyo financiero, en el marco del Proyecto de Investigación y Desarrollo “Análisis de calidad de agua y uso de adsorbentes en la remoción de contaminantes” (Código del Proyecto: MSECBRA0008375), y a las personas productoras agropecuarias que han permitido el análisis de las muestras de agua. Además, agradecen al equipo editorial y las personas revisoras anónimas de la revista, por sus aportes, los cuales enriquecen el presente documento.
6. Ética y conflicto de intereses
Las personas autoras declaran que han cumplido con todos los requisitos éticos y legales pertinentes, tanto durante el estudio como en la producción del manuscrito; que no hay conflictos de intereses de ningún tipo; que todas las fuentes financieras se mencionan completa y claramente en la sección de agradecimientos; y que están totalmente de acuerdo con la versión final editada del artículo
