IV. LAS VARIABLES AMBIENTALES

EN ESTE capítulo se analiza el estado actual de algunas variables ambientales de importancia en la cuenca de México, y se evalúa su tendencia al cambio. Por un lado, se pretende realizar un breve diagnóstico del estado actual de la cuenca, un análisis rápido de situación que nos permita conocer el grado de deterioro ecológico que presenta actualmente el medio ambiente. Pero además de conocer el estado actual del ambiente, es fundamental poder evaluar hacia dónde se dirigen las transformaciones, con qué velocidad está cambiando el ambiente de la cuenca, y en qué dirección —ecológicamente hablando— se mueven los cambios. La transformación ambiental de la cuenca es un fenómeno tan dinámico que, además de medir la magnitud del deterioro actual (es decir, el "cómo estamos"), se hace imprescindible conocer la velocidad de la transformación y la tendencia a largo plazo (es decir, el "adónde vamos").

Para evaluar la magnitud de los cambios que han ocurrido en la cuenca de México, empleamos una técnica sencilla de uso común en demografía. El método se basa en el supuesto que dentro de un periodo, la tasa de cambio de una determinada variable de interés urbanístico o demográfico se mantendrá relativamente constante (es obvio que este supuesto es tanto más válido cuanto más corto sea el periodo considerado). En otras palabras, suponemos que, dentro de un cierto tiempo, la tasa de cambio per capita para las variables bajo estudio, tales como la densidad poblacional, el número de automóviles, o el área urbana, permanece más o menos constante; o lo que es lo mismo, se asume que el número de niños por adulto, la producción de nuevos automóviles en relación con los que ya están en la calle, o la cantidad de nuevas urbanizaciones en relación con las superficies ya urbanizadas, es un parámetro más constante que las variables en sí mismas (en este caso, la densidad poblacional, el número de automóviles o el tamaño de la mancha urbana, respectivamente). Los detalles algebraicos del procedimiento utilizado para las simulaciones se presentan en el Apéndice de este libro. Aunque la formulación matemática es algo compleja, el concepto básico es sencillo: la transformación de las variables, si su tasa de cambio es constante, se comportará de la misma manera que el capital invertido en un banco. Cada año su valor se verá incrementado, o disminuido, en una cierta proporción fija, y a lo largo de varios años el cambio seguirá una ley geométrica similar a la del interés compuesto. Las variables tenderán a aumentar o disminuir geométricamente (es decir, en forma exponencial) con el paso del tiempo. El crecimiento o la disminución exponencial de las variables se mantendrá siempre que, permanezca constante la tasa de cambio de las variables.

Con esta técnica se evaluó la tasa de cambio de diversas variables ambientales que son importantes indicadores de la calidad del medio, o de la intensidad de uso del ambiente, tales como la densidad poblacional, la cantidad de áreas verdes, la mancha urbana o el uso del agua. Su estado actual y su velocidad de cambio en el pasado serán analizados en el resto de este capítulo. Las consecuencias que podrían presentarse en el futuro si se mantienen las actuales tasas de transformación serán expuestas en el capítulo VI.

POBLACIÓN Y USO DEL SUELO

La población del área metropolitana de la ciudad de México (que incluye actualmente el Distrito Federal junto con las áreas conurbadas del Estado de México, y a la que nos referiremos en el resto de este libro en un sentido amplio como ciudad de México) ha venido creciendo en forma continua desde fines de la Revolución (Cuadro 1). Entre 1950 y 1980, la tasa media de crecimiento anual fue de 4.8%. (Cuadro 2). El crecimiento poblacional se extendió más rápidamente hacia las áreas industriales del Estado de México, al norte del Distrito Federal, en las que la tasa de crecimiento fue considerablemente mayor (13.6%) , mientras que el crecimiento poblacional en el Distrito Federal ha sido menor (3.3%), pero siempre superior al del resto del país.

CUADRO 2. Población de la ciudad de México desde 1519 a 1989, en millones de habitantes. Los datos anteriores a 1950 son estimaciones aproximadas y corresponden a sucesos históricos de importancia ( Fuente: DDF, 1987)

Año	Distrito Federal				Estado de México	total
1519 (Conquista)	0.3				_	0.3
1620 (Colonia )	0.03				_	0.03
1810 (Independencia)	0.1				_	0.1
1910 (Revolución)	0.7				_	0.5
1940 (Cardenismo)	1.8				_	1.8
1950	3.0				_	3.0
1960	4.8				0.4	5.2
1970	6.8				1.9	8.7
1980	8.8				5.0	13.8
1986	10.0				6.7	16.7
1989	11.0 (*)				8.2 (*)	19.2 (*)
Tasa media de crecimiento anual ( 1950-86 )	3.3%				13.6%	4.8%
Error estándar	0.3%				1.7%	0.2%

*Valor proyectado

Gran parte de la alta tasa de crecimiento de la ciudad se debe al continuo arribo de inmigrantes provenientes de áreas rurales empobrecidas (Unikel, 1974; Stern, 1977; Goldani, 1977). Entre 1970 y 1980, por ejemplo, 3 248 000 inmigrantes se asentaron definitivamente en la ciudad de México (Calderón y Hernández, 1987). Si el efecto de la inmigración es tomado en consideración para corregir los cálculos, la tasa de crecimiento de la población urbana se puede estimar como aproximadamente 1.8%, mucho más baja que la media nacional, que fue 3.0% para el periodo 1970-1980. En resumen, es la inmigración, y no el crecimiento reproductivo de la población lo que mantiene las altas tasas de crecimiento poblacional de la ciudad de México. Proyectando las tasas calculadas sobre la población de 1987, de aproximadamente 18 000 000 de habitantes, puede estimarse que cada día nacen en promedio 900 niños en la ciudad de México, pero llegan 1 500 campesinos a establecerse en el área. La inmigración tiene un efecto adicional que exagera aún más la asimetría de la relación entre inmigración y natalidad: muchos de los nacimientos registrados en la ciudad de México provienen de parejas recientemente inmigradas. De esta manera la inmigración, al traer personas fundamentalmente en edad reproductiva, tiene también un efecto colateral, pero considerable, sobre las tasas de nacimientos en la cuenca (Goldani, 1977).

CUADRO 3. Área urbana total, estimada a partir de fotografías aéreas, desde 1953 hasta 1980 (Fuente DDF, 1986)

Año	Área ( km² )
1953	240.6
1980	980.0
Tasa estimada de crecimiento anual	5 .2%

El crecimiento de la mancha urbana estimado a partir de fotografías aéreas de 1953 y 1980, es de 5.2% anual, algo mayor al de la población (véanse cuadros 1 y 3, y figuras 5 a 7). En 1953 la ciudad de México cubría 240 km² (8% de la cuenca de México) mientras que en 1980 había aumentado a 980 km² (33% de la cuenca). La mayor parte de los nuevos desarrollos se han edificado sobre suelos agrícolas de alto valor productivo lo que agrega un costo adicional al crecimiento de la ciudad: más de 50 000 hectáreas de buenos suelos agrícolas se han perdido durante los últimos treinta años. Adicionalmente, los nuevos desarrollos urbanos que no ocupan suelos agrícolas han sido creados sobre las laderas de la cuenca, sin tomar previsiones adecuadas en relación con el problema de la escorrentía y de la erosión hídrica que generan la tala y la construcción es áreas de fuerte pendiente. Como consecuencia, las avenidas de agua y la erosión del suelo han aumentado significativamente (Galindo y Morales, 1987).

Figura 5. Cambios en las superficies urbanas de la cuenca de México entre 1524 y 1980. El límite político actual del Distrito Federal y la isoclina de los 2 500 m de elevación se indican para referencia (modificado de DDF, 1986).

Figura 6. Crecimiento de la mancha urbana de la ciudad de México desde 1800 hasta 1980 (Fuente: DDF, 1987).

Figura 7. Crecimiento de la población de la ciudad de México desde 1800 hasta 1980, separado por entidades: Estado de México y Distrito Federal (Fuente: DDF, 1987).

Al aumentar la mancha urbana más rápido que la población, las densidades poblacionales tienden a disminuir (Cuadro 1 y figura 8). Intuitivamente, se esperaría que las menores densidades generaran una mayor disponibilidad de áreas verdes dentro de la ciudad. Sin embargo, no es así. La expansión de áreas urbanas no ha mantenido el viejo estilo de desarrollo. Las nuevas urbanizaciones muestran una gran heterogeneidad, según el nivel de ingresos de los grupos sociales que las habitan, pero en general son pobremente planeadas e incluyen pocos espacios verdes. En 1950 la ciudad incluía una amplia proporción (21%) de áreas agrícolas y de pastoreo dentro de la misma área urbana, junto con una proporción similar de parques y terrenos baldíos. La frecuencia relativa de las áreas verdes dentro de la ciudad ha disminuido bastante con el nuevo estilo industrial de urbanización. La proporción de todos los espacios verdes dentro del trazo urbano está disminuyendo, pero el fenómeno ocurre a tasas muy variables (Cuadro 4). Los terrenos agropastoriles, antiguamente muy importantes dentro de la ciudad, como granjas lecheras y milpas, se han ido extinguiendo a una tasa anual de -7.4% y hoy en día son casi inexistentes dentro de la ciudad. La mayor parte de estas áreas son actualmente ocupadas por industrias y por complejos habitacionales. Los parques y espacios públicos se han conservado mucho más, pero aun así están desapareciendo a una tasa de -1.5%, y por lo general son transformados en áreas pavimentadas para aliviar el intenso tráfico vehicular de la ciudad. Globalmente, las áreas verdes han estado desapareciendo a una tasa anual de -3.7%.

Figura 8. Variaciones en la densidad poblacional de la ciudad de México desde 1800 hasta 1980 (Fuente: DDF, 1987).

En un estudio sobre los cambios en el uso del suelo dentro de la ciudad de México, realizado a partir de fotografías aéreas de 1950 y de 1980, Lavín (1983) encontró que las tasas de desaparición de las áreas verdes varían también significativamente de un sector de la ciudad a otro (Cuadro 5 y figura 9). El este de la ciudad, donde se encuentran los mayores asentamientos proletarios (en particular, ciudad Netzahualcóyotl y anexas, con cerca de 3 000 000 de habitantes), es el sector donde la ciudad está cambiando con más rapidez: en esa zona casi 6% de todas las áreas verdes desaparecieron anualmente entre 1950 y 1980. El centro de la ciudad, en cambio, fue el área donde los cambios fueron más lentos: sólo 1% de las áreas verdes desapareció anualmente durante el mismo periodo. La tasa de cambio dentro de las áreas urbanizadas depende en gran medida del periodo de desarrollo de la urbanización y de la posición social de sus habitantes. En las áreas más pobres los espacios abiertos son rápidamente ocupados por nuevas casas y hay menos áreas verdes por habitante. La distribución de áreas verdes, como la distribución de la riqueza, es hoy en día muy heterogénea y varía considerablemente de una parte de la ciudad a otra. Aunque algunos sectores tienen más de 10 m² de áreas verdes por habitante, la mayoría tienen mucho menos. Azcapotzalco, con una población de cerca de 700 000 habitantes, tiene actualmente 0.9 m² de áreas verdes por habitante (Calvillo Ortega, 1978; Barradas y J. Seres, 1987).

CUADRO 4. Tasa de cambio en las superficies de áreas verdes de la ciudad de México, desde 1950 hasta 1980, medidas como porcentaje del área urbana total y estimadas a partir de fotografías aéreas (Fuente: Lavín, 1983)

	Superficie relativa (%)		Tasa de cambio anual
	1950                   1980
Parque y áreas de recreación	13.1	8.3	-1.5%
Baldíos	8.1	3.2	-3.1%
Terrenos agrícolas y de pastoreo	21.2	2.3	-7.4%
TOTAL	42.2	13.8	-3.7%

CUADRO 5. Tasas de cambio de las áreas verdes dentro de diferentes sectores de la ciudad de México, desde 1950 hasta 1980, medidas como porcentaje de la superficie del sector y estimadas a partir de fotografías aéreas (Fuente: Lavín 1983)

Sector	Superficie relativa (%) 1950                   1980		Tasa de cambio anual
Norte	52.6	21.8	-2.9%
Sur	41.6	14.7	-3.5%
Este	23.5	4.0	-5.9%
Oeste	62.5	28.1	-2.7%
Centro	5.0	3.7	-1.0%

 

 

Figura 9. Crecimiento de la población en la ciudad de México, separado por entidades (Distrito Federal y Estado de México ). Los mayores crecimientos en los últimos 20 años se registran en el Estado de México (Fuente: DDF, 1987).

AGUA

Desde el punto de vista del uso de los recursos naturales, la cuenca de México ha cambiado durante este siglo de un alto nivel de autosuficiencia a una completa dependencia de productos provenientes de otras regiones. Los mejores suelos de la cuenca han sido ocupados por construcciones, el acuífero subterráneo se ha hundido en algunas zonas más de diez metros, y buena parte del agua dentro de la cuenca está fuertemente contaminada. Este problema es evidente en Xochimilco, donde la agricultura chinampera está en proceso de desaparición por el descenso de los niveles friáticos y la contaminación creciente de los canales.

Una importante fracción del agua que se consume en la ciudad es llevada a la cuenca con un alto costo energético, proveniente de otras regiones donde es también un recurso escaso. En 1976, 1 293 millones de m³ de agua fueron usados por la ciudad de México, con un gasto medio de 41 m³/ s. Treinta por ciento del gasto provino de la cuenca del Lerma (DDF, 1977). En la actualidad, la ciudad usa más de 60 metros cúbicos de agua por segundo, (Álvarez, 1985), de los cuales 15 m³/s (ca. 510 millones m³/ año) provienen de las cuencas del Lerma y del Cutzamala (Figura 10). La dotación promedio de agua para la ciudad de México es de unos 300 1/persona, más que en muchas ciudades de Europa (Álvarez, 1985). A pesar de ello, muchas colonias sufren crónicamente de falta de agua. Esto se debe a que el uso industrial del agua es muy ineficiente, a que sólo el 7% de las aguas negras son recicladas y a que 20 y 30% del gasto se pierde por tuberías rotas o en mal estado. La rotura de tuberías en el subsuelo lodoso de la ciudad representa también un riesgo continuo para la salud, por la posibilidad de contaminación con microorganismos provenientes del sistema de drenaje. Así, las enfermedades gastrointestinales son uno de los problemas de salud más frecuentes dentro de la ciudad.

Figura 10. Utilización y desalojo de las aguas residuales y pluviales en el valle de México (Fuente: Guerrero et al., 1982).

Figura 11. Evolución del sistema hidrológico asociado al sistema hidráulico del D.F., y evolución proyectada para principios del siglo XXI. Los altos costos del bombeo harán difícil alcanzar las metas de abastecimiento de agua desde las cuencas del Amacuzac y del Tecolutla, propuestas para el próximo siglo ( Fuente: Guerrero et al., 1982).

Aproximadamente 2 m³/s de las aguas negras producidas por la ciudad son tratados y usados fundamentalmente para irrigación de parques y de plazas (DDF, 1974). El resto (unos 40 m³/s) es eliminado de la cuenca a través del sistema de drenaje profundo, y se usa sobre todo para irrigación en el estado de Hidalgo (Figura 11). La diferencia entre lo que ingresa a la red y lo que sale por el drenaje se pierde en el riego de parques, y jardines, o a través de la evaporación directa a la atmósfera. El drenaje y secado de los lagos de la cuenca de México ha producido un fenómeno estacional de tolvaneras entre febrero y mayo. Las temperaturas del mediodía a finales de la estación seca generan fuertes corrientes convectivas que elevan partículas de arcillas y de sales de los antiguos lechos del lago, las cuales son transportadas hacia la ciudad por los vientos dominantes del este. El problema de las tolvaneras, sin embargo, llegó a su punto máximo durante los años setenta, y ha venido declinando poco a poco, o por lo menos parece haberse estabilizado desde entonces (Jáuregui, 1983). Es muy posible que el control de la cantidad de partículas de suelo en la atmósfera durante la época seca esté relacionado con el indudable éxito del Plan Texcoco, que ha generado un tapiz herbáceo en el antiguo lecho del lago (Jáuregui, 1971,1983). A pesar de este éxito, la contaminación del aire por microorganismos de origen fecal, producidos tanto por el alto grado de fecalismo al aire libre que todavía subsiste en la ciudad como por las aguas negras en el fondo del valle, es todavía un problema común y las tolvaneras siguen siendo una fuente potencial de infecciones y un motivo de preocupación para la salud pública. La concentración de bacterias fecales en el agua de lluvia de la ciudad de México es de 100 a 150 microorganismos por litro (Soms García, 1986). Muestras de la flora microbiológica suspendida en la atmósfera de la ciudad han mostrado una frecuencia significativamente elevada de microorganismos patógenos (Gamboa, 1983; citada por Bravo, 1987). En las siguientes páginas veremos con más detalle los problemas de abastecer, drenar y tratar el agua en una ciudad del tamaño y la increíble complejidad de la Zona Metropolitana de México.

El agua potable es aquella que reúne ciertas características de pureza química, física y microbiológica, que la hacen apta para ser consumida por seres humanos. Debe estar prácticamente libre de contaminantes tóxicos y de microorganismos patógenos, y debe ser transparente y carente de colores, olores y sabores extraños. Debe tener un bajo contenido de materia orgánica disuelta, porque de otra manera se favorecería la descomposición de ésta en el líquido, con proliferación de microorganismos y aparición de olores desagradables.

En la cuenca de México, el agua proviene de dos fuentes principales: el agua subterránea y el agua superficial. En general, la contaminación por residuos orgánicos, industriales o domésticos es más alta en las aguas superficiales, dado que las aguas subterráneas pasan por un lento proceso de filtración natural durante supercolación hacia los horizontes profundos del suelo. Así, las aguas subterráneas profundas son menos turbias y tienen cantidades más bajas de microorganismos en suspensión que las aguas superficiales. Por la obscuridad en la que se encuentran, no muestran desarrollo de algas (las algas, como todos los vegetales, requieren de la luz solar para la fotosíntesis).

Sin embargo, las aguas subterráneas presentan otra serie de problemas para su potabilización que deben ser tomados en cuenta. La cantidad de minerales disueltos en las aguas del subsuelo es mucho mayor que en la superficie, y con frecuencia se presentan en ellas algunos minerales tóxicos como los óxidos de manganeso, el amonio y los nitratos. La capa de agua profunda puede también verse afectada por contaminantes del subsuelo, tales como los líquidos que percolan de los basureros y las zanjas de rellenos sanitarios (conocidos con el nombre técnico de "lixiviados"), o los líquidos del drenaje doméstico e industrial qué pueden en ciertos casos filtrarse en profundidad. Por su baja cantidad de sedimentos y la transparencia de su color, las aguas subterráneas pueden dar una falsa impresión de limpieza al ser extraídas del subsuelo, pero pueden presentar en ciertos casos una gran cantidad de contaminantes que deben eliminarse antes de su distribución final como agua potable.

¿Cuáles son las fuentes de las que se abastece de agua el valle de México? Como veremos, el agua proviene de un conjunto diverso y heterogéneo de fuentes, pero la proporción del agua que proviene de manantiales espontáneos y de fuentes brotantes es cada vez menor. La mayor parte del agua que se consume en la ciudad de México es bombeada de los acuíferos del valle, por medio de pozos profundos. Actualmente se extraen del acuífero 54 m³/ s (DGCOH, 1989a y b), tomados de unos 1 100 pozos distribuidos en el fondo de la cuenca (Cuadro 6). De estos pozos, 360 son operados por la Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica del DDF, 538 son usados por particulares, y 209 son operados por la Comisión de Aguas del Valle de México (Guerrero et al., 1982).

CUADRO 6. Sistema de abastecimiento de agua al Distrito Federal en 1988 (Fuente: DGCOH, 1989) y número de pozos (Fuente: Guerrero, 1982)

Procedencia	Número de pozos	Caudal (m3/s)
Dirección General de Construcción y Operación Hidraúlica ( DDF ) :
Lerma	234	4.90
Norte	62	2.11
Sur	143	6.36
Centro	96	2.97
Oriente	41	1.12
Poniente	18	0.51
Río Magdalena y otros manantiales	-	0.82
Pozos particulares	538	1.15
Comisión de aguas del Valle de México: Cinco sistemas de pozos	209	9.22
Cutzamala	-	6.36
Agua tratada	-	1.30
TOTAL	1 341	36.82

El agua en los acuíferos del subsuelo es el resultado de un largo y lento proceso de acumulación de parte de las aguas superficiales, que penetran a través de las partículas del suelo y se van estacionando en los niveles más bajos de los substratos sedimentarios. La velocidad de percolación del agua superficial hacia el subsuelo se conoce técnicamente como "recarga" del acuífero. El balance entre bombeo y recarga, es decir, la diferencia entre lo que entra al acuífero y lo que se extrae de él, es una medida de la explotación y de la renovabilidad del recurso hídrico. Actualmente, la recarga del acuífero es del orden de 25 m³/ s (entre 23 y 27 m³/ s según distintas fuentes de información), lo que arroja un déficit de 29 m³/ s entre lo que se extrae (el bombeo) y la recarga del sistema.

En realidad, la recarga tiende a disminuir con el crecimiento de la ciudad. Al aumentar la mancha urbana, aumentan las superficies cubiertas por asfalto, concreto y edificaciones que son impermeables a la infiltración del agua. Cuando llueve sobre la ciudad, el agua que cae sobre estas superficies es enviada directamente a la red de drenaje, y no tiene posibilidades de ser incorporada al acuífero por medio de la infiltración a través del suelo. La tala de los bosques en la periferia de la ciudad tiene también un efecto negativo sobre la recarga. Mientras que el suelo orgánico del bosque es poroso, permeable, y tiene una alta capacidad de retención del agua, los suelos pisoteados y compactos de las zonas taladas son menos permeables y tienen una baja capacidad de acumular o infiltrar el agua. Por esta razón, los bosques actúan como verdaderas "esponjas osmóticas" en las grandes cuencas. Su importancia radica en que son capaces de regular el comportamiento de los manantiales y la incorporación del agua a los acuíferos profundos.

Una de las principales consecuencias del déficit entre bombeo y recarga del acuífero de la cuenca de México son los hundimientos diferenciales del subsuelo (Figura 12). Al bombear, disminuye el contenido de agua de las arcillas que forman los fangos del antiguo lecho de los lagos en el valle de México. Al perder humedad, las arcillas y los sedimentos orgánicos se contraen y el suelo disminuye su volumen y baja de nivel. Los descensos del nivel del terreno dependen de la velocidad local a la que se extrae agua del subsuelo y de la profundidad, y naturaleza de los sedimentos. En algunas partes del área metropolitana, el secado del subsuelo ha sido de tal magnitud que ha producido hundimientos de hasta 8 m en lo que va del siglo.

Figura 12. Asentamientos del subsuelo registrados en la ciudad de México de 1952 a 1980 (Fuente: Guerrero et al., 1982).

El agua que produce la cuenca de México no proviene, sin embargo, toda del subsuelo. Una cantidad pequeña del total usado por la ciudad (aproximadamente 1 m³/s) proviene de manantiales superficiales regulados, tomados de vertientes y manantiales en las laderas boscosas que rodean la cuenca. La importancia de estas aguas superficiales es, sin embargo, cada vez más baja en relación con otras fuentes de abastecimiento que están tomando importancia creciente.

Después del sistema de pozos profundos de la cuenca de México, los principales aportes de aguas provienen de cuencas externas al valle. Los pozos subterráneos de la cuenca alta del río Lerma, entre las ciudades de México y Toluca, proveen al valle de México unos 5 m³/s de caudal medio, aunque en algunos años la extracción de la cuenca del Lerma llegó a cerca de 10 m³/s. El sistema del Lerma consta de 234 pozos de bombeo. La ciudad obtiene también agua de la cuenca del río Cutzamala, desde donde se bombean unos 7 m³/s tomados de los caudales superficiales del río. Tanto las aguas del Lerma como las del Cutzamala penetran a la cuenca de México por medio del túnel de Atarasquillo, una impresionante obra de ingeniería que atraviesa la Sierra de las Cruces y tiene 14 km de largo y 3.2 m de diámetro. El sistema del Cutzamala es un ejemplo claro de los grandes esfuerzos tecnológicos y de los inmensos costos energéticos que implica el abastecimiento de agua para la ciudad. Las aguas que se envían a la cuenca de México deben conducirse por 127 km de tuberías y deben vencer un desnivel de 1 200 m. La energía necesaria para mover tales volúmenes de agua es del orden de 150 MW (millones de watts) proporcionados en forma constante durante todo el año. Finalmente, parte de las aguas del drenaje de la ciudad son tratadas en plantas procesadoras y vueltas a incorporar al sistema de distribución de aguas de la ciudad. El volumen total de aguas tratadas es de 2 m³/s, y son usadas generalmente para riego, para mantener el nivel freático en los canales de Xochimilco, o para uso industrial.

Uso	Número de usuarios		Caudal m³/ s                             %
Doméstico	1 900 000  viviendas		22	69
Industrial	30 000 establecimientos		5	16
Servicios	60 000 establecimientos		4	12
Comercial	120 000 establecimientos		1	3

CUADRO 7. Distribución de los usos del agua en el Distrito Federal (Fuente: Guerrero
et al., 1982)

Para llevar el agua desde los pozos hasta los tanques de almacenamiento se emplean 467 km de líneas de conducción, con diámetros de 0.5 a 3.2 m. Existen en el Distrito Federal 240 tanques de almacenamiento, con una capacidad de 1.5 millones de metros cúbicos, cuya función es regular el flujo de agua y mantener la presión del sistema.

La ciudad de México posee un complicado sistema de distribución de agua. Los tubos más grandes, que reciben el agua de los tanques de almacenamiento, forman una red de 550 km de largo, conocida como la red primaria. Los tubos de la red primaria tienen entre 0.5 y 1.8 m de diámetro, y se dividen a su vez en tubos menores, de 10 a 40 cm de diámetro, que conforman la red secundaria. Ésta tiene una longitud total de unos 12 000 km de tuberías a los que se conectan 1 300 000 usuarios en el Distrito Federal, y un número menor en el área metropolitana del Estado de México (Cuadro 7). En 1953 sólo el 50% de la población del Distrito Federal contaba con servicio de agua potable en tomas domiciliarias. La proporción de tomas se elevó al 70% en 1977, y al 97% en 1982. Actualmente la ciudad de México ocupa el primer lugar en distribución domiciliaria de agua potable en relación con las otras ciudades del país (Guerrero et al., 1982).

EL DRENAJE DE LA CUENCA

La situación geográfica de la ciudad, ubicada a más de dos mil metros sobre el nivel del mar, en una cuenca cerrada sin salidas naturales para los escurrimientos y donde se presentan tormentas de alta intensidad y corta duración, ha provocado serios problemas para el desalojo y el control de las aguas desde la época prehispánica. Los sistemas de drenaje construidos desde entonces han tenido siempre un doble propósito: desalojar las aguas residuales del valle de México y dar salida a las aguas pluviales para evitar inundaciones. La evolución del sistema de drenaje ha estado condicionada por la necesidad de controlar y desalojar las aguas de lluvia, más que por la de eliminar las aguas residuales domiciliarias e industriales.

Las aguas residuales producidas por los habitantes de la ciudad se vierten junto con el agua de lluvia que escurre por las calles a una red secundaria de tuberías de 30 a 45 cm de diámetro y una longitud de 12 000 km (Guerrero et al., 1982). A este sistema secundario se conecta una red primaria de colectores que posee tubos con diámetros de entre 0.6 y 2.5 m, y que poseen una longitud de 1 176 km (Guerrero et al., 1982). Para desalojar fuera del valle aguas colectadas por estos sistemas, existe el Sistema General del Desagñe que posee tres grandes conductos: el Gran Canal, el Emisor del Poniente y el Emisor Central. Las aguas acarreadas por este sistema son desalojadas hacia la cuenca del río Tula a través del Tajo de Nochistongo y el sistema del Drenaje Profundo, que drenan hacia el río El Salto, y a través de los túneles de Tequisquiac, que desembocan al río Salado. Estas aguas son utilizadas para el riego agrícola en la cuenca del río Tula, en el estado de Hidalgo. Los conductos que forman el Sistema General del Desagñe están entubados en algunos casos, como el Emisor del Poniente, el río Churubusco y el río de la Piedad. Otras veces son conductos a cielo abierto los cuales conducen principalmente aguas pluviales, pero con frecuencia se encuentran contaminados por las aguas residuales y basura, que causan serios problemas de insalubridad.

El Gran Canal tiene 47 km de longitud y es el principal elemento del sistema de drenaje. Drena la parte baja de la ciudad con la ayuda de 12 plantas de bombeo situadas a lo largo de su recorrido (DGCOH, 1981); recibe además aguas provenientes de los ríos de los Remedios, Tlalnepantla y San Javier, y del lago de Texcoco. Este último a su vez regula las aportaciones de los ríos del oriente y del río Churubusco, el cual se encarga de drenar las aguas del sur y buena parte del oriente de la ciudad. Durante el estiaje, el Lago de Texcoco desaloja también las aguas residuales de gran parte de las zonas centro y norte. El Gran Canal es un canal a cielo abierto que llega a conducir caudales superiores a los 100 m³/s (DGCOH, 1981). Debido a la intensidad de las lluvias en la ciudad, ha sido necesario construir estructuras que permitan almacenar el agua durante el tiempo crítico de una tormenta, para después desalojar caudales menores a través de los diferentes conductos. El sistema también cuenta con plantas de bombeo que operan en forma continua para desalojar las aguas residuales durante todo el año y para desalojar las aguas pluviales de las zonas más bajas del valle durante la época de lluvias (Figura 13).

El Emisor del Poniente recibe aguas de diversos ríos y conduce las aportaciones del Interceptor del Poniente que drena las aguas provenientes principalmente del suroeste de la ciudad. A través del Tajo de Nochistongo descarga las aguas hacia el río El Salto. El Emisor Central, con una capacidad de 200 m³/s (DGCOH, 1981), es el encargado de desalojar las aguas conducidas por el Drenaje Profundo.

Figura 13. Efecto del asentamiento del subsuelo en el sistema de drenaje (Fuente: Guerrero et al., 1982).

El Sistema del Drenaje Profundo se comenzó a construir en 1967, debido al problema creciente que representaban las inundaciones en la ciudad, y su primera etapa se terminó en 1975. El Drenaje Profundo opera entre los 30 y los 220 m bajo tierra (Fortson, 1986), y por lo tanto no se ve afectado por los asentamientos de terreno. Dado que no tiene canales superficiales, los emisores del sistema funcionan por gravedad y no requieren de bombeo, lo que los hace más eficientes en el uso de energía (Figura 13). El sistema lo forman los Interceptores Centro-Poniente, Central y Oriente, y el Emisor Central. Los Interceptores Central y Oriente con 8 y 10 km de longitud respectivamente y el Emisor Central de 50 km de longitud formaron la primera etapa del drenaje profundo (Guerrero et al., 1982). El Interceptor Central drena parte de la zona norte y centro de la ciudad y recibe los caudales de varios ríos. El interceptor Oriente tiene como función principal aliviar el Gran Canal. El Interceptor Centro-Poniente posee una longitud de 16.5 km y drena el noroeste de la ciudad y auxilia al Interceptor del Poniente. El Drenaje Profundo cuenta con 90 km de túneles de 5 y 6.5 m de diámetro. Se opera por lo general sólo en la época de lluvias, pero en ocasiones se utiliza el Interceptor Oriente para aliviar el Gran Canal.

Existen aún zonas en la ciudad de México que carecen del servicio de drenaje debido principalmente al acelerado crecimiento de la mancha urbana. Uno de los principales problemas del sistema de drenaje se debe al asentamiento del subsuelo ocasionado por la sobreexplotación de los acuíferos. En el centro de la ciudad los hundimientos han provocado que el drenaje, proyectado a trabajar por gravedad, requiriera de bombeo para elevar las aguas hasta el nivel del Gran Canal. En época de lluvias cuando los niveles son altos, el agua se regresa por los colectores causando serios problemas. Existen 51 plantas de bombeo que alimentan el Gran Canal y a los ríos entubados Churubusco, Consulado y la Piedad.

Un problema asociado con el explosivo crecimiento de la ciudad es el desarrollo de asentamientos humanos en las partes altas de las sierras periféricas, incluso sobre cauces de agua y sobre terrenos federales protegidos. La velocidad de crecimiento de los nuevos asentamientos hace difícil la dotación del servicio de drenaje y provoca que las descargas de aguas residuales se realicen hacia los cauces de los ríos, hacia pozos de absorción o directamente en la calle. Esto no sólo crea serios problemas de salubridad, sino que además contamina con residuos cloacales zonas de recarga de acuíferos dentro del valle. La basura y los escurrimientos con altos contenidos de sedimentos son también un grave problema. Ambos tienden a azolvar los túneles y a obstruir el funcionamiento del drenaje. Los problemas de azolvamiento son comunes a todo lo largo del sistema de drenaje.

Ante la escasez de agua con buena calidad y la creciente demanda de una población en constante aumento, ha sido necesario tratar las aguas residuales con el fin de reciclarlas para los diferentes usos industriales, agrícolas y recreativos. Tratar el agua para su reuso significa eliminar sustancias nocivas por medio de procesos físicos, químicos y biológicos, que le devuelven parcial o totalmente ñsegún del tratamiento que se le dañ la calidad que tenía antes de ser usada. El reciclaje de aguas residuales en México se inició hace ya 30 años con la planta de tratamiento de aguas negras en el Bosque de Chapultepec en 1956. El agua reciclada de esa planta se destina todavía hoy día al llenado de lagos de recreo y al riego de áreas verdes del bosque y zonas aledañas.

En la actualidad, la ciudad de México cuenta con 10 plantas recicladoras de agua (Cuadro 8), incluyendo una planta recientemente puesta en operación en la zona del lago de Texcoco (Fortson, 1986). Las aguas, tratadas obtenidas de estas plantas se destinan al riego de prados y jardines, así como a diversos usos industriales y agrícolas. Las nueve plantas de tratamiento ubicadas dentro del Distrito Federal tienen una capacidad instalada de entre 1.6 y 1.8 m³/s, una red primaria de distribución de 119 km aproximadamente y una red secundaria de 474 km (Sorchini y Contreras, 1982). En la mayoría de las plantas se emplea el proceso de lodos activados.

Las áreas verdes servidas con agua residual tratada son, principalmente, el Bosque de Chapultepec y el de San Juan de Aragón, el Parque Tezozómoc y en general, camellones, parques y jardines. También se emplean aguas tratadas en el llenado de los lagos de los bosques y en el mantenimiento de los niveles de los canales de Xochimilco y Tláhuac. La mayor planta de tratamiento de aguas residuales en México es la del Cerro de la Estrella, ubicada en la Delegación Iztapalapa, al sur de la ciudad. Tiene una superficie de nueve hectáreas, y su capacidad es de 260 000 m³/día (Sorchini y Contreras, 1982). Las aguas tratadas por la planta se utilizan principalmente para abastecer las zonas industriales ubicadas en la Delegación Iztapalapa y la Refinería 18 de Marzo así como para recargar los acuíferos de la cuenca.

CUADRO 8. Plantas de tratamiento de aguas residuales en 1982 (Fuente: Guerrero
et al ., 1982)

Planta	Capacidad instalada			Capacidad aprovechable			Inicio de operación
	l/s			l/s                            %
Cerro de la Estrella	2 000			1 800	90		1971
Xochimilco	1 250			0	0		1959
San Juan de Aragón	500			300	60		1964
Ciudad Deportiva	230			230	100		1958
Chapultepec	160			160	100		1956
Acueducto de Guadalupe	80			0	0		1982
Bosques de las Lomas	55			22	40		1973
El Rosario	25			22	88		1981
TOTAL	4 300			2 534	59

 

BASURA

La ciudad produce unas 12 000 toneladas de residuos domésticos por día. Aproximadamente el 50% son desechos orgánicos, y el resto está constituido, en términos generales, por papel (17%), vidrio (10%), textiles (6%), plásticos (6%), metales (3%) y otros desechos (9%). En contraste con los países desarrollados que generan desechos con una baja proporción de residuos orgánicos, la basura de la ciudad de México es rica en restos de frutas y verduras (Restrepo y Phillips, 1985). La mayor parte de estos residuos se eliminaban, hasta hace poco, en tiraderos abiertos que representaban altos riesgos para la salud. Los más importantes eran los de Santa Cruz Meyehualco y Santa Fe, aunque muchos tiraderos menores (y a menudo clandestinos) existen todavía en muchas partes del valle de México (SAHOP, 1977; SMA, 1978a). Recientemente, a fines de 1987, un sistema más moderno de rellenos sanitarios ha sido inaugurado con dos sitios de depósito, uno al oriente (Texcoco) y otro al poniente (Santa Fe), de la ciudad con el fin de resolver, en parte, el tremendo problema ambiental que representa la eliminación de la basura. Los tiraderos a cielo abierto que fueron remplazados por los nuevos sistemas de relleno sanitario han sido clausurados, pero todavía subsisten muchos tiraderos clandestinos en baldíos y terrenos marginales. Muchos expertos opinan que la eliminación de basura seguirá siendo un problema hasta que un sistema más eficiente sea instrumentado, se pongan en práctica reglamentaciones más estrictas y sobre todo, hasta que se construyan plantas modernas de procesamiento de residuos sólidos (Aguilar Sahagún, 1984; Monroy Hermosillo, 1987; Trejo Vázquez, 1987). Por su alto contenido en residuos orgánicos, la basura generada por la ciudad podría ser usada para fabricar composta a un costo relativamente bajo.

Este tema, por su importancia, merece una breve discusión. La composta, o abono orgánico, es el resultado de la descomposición aeróbica de residuos orgánicos. Es un proceso en el que interviene un gran número de microorganismos, que bajo condiciones adecuadas de oxigenación son capaces de utilizar los hidratos de carbono y las grasas de los desechos orgánicos para sus funciones metabólicas. Los residuos en descomposición se deben picar y acumular en montones de un cierto tamaño que permita la propagación y la multiplicación de los organismos descomponedores. Bajo estas condiciones, el montón de residuos aumenta rápidamente su temperatura, la que puede controlarse compactándolo y regulando así la cantidad de aire que llega, hasta que las sustancias lábiles (es decir, de fácil descomposición) se pierden totalmente a través de la respiración de los microorganismos, fundamentalmente bacterias y hongos. Otras sustancias, en cambio, no se pierden durante el proceso. El nitrógeno contenido en las proteínas de los residuos es retenido por los mismos microorganismos, quienes lo utilizan para fabricar sus propias proteínas. El resultado final es una mezcla amorfa, con un agradable olor a tierra de hoja, de color oscuro y textura migajosa, en la que predominan sustancias de lenta descomposición (restos de celulosa, ligninas, fenoles, y otras sustancias con anillos aromáticos en su composición química), y que presenta una elevada proporción de nitrógeno (de 3 a 5%). Por su riqueza en nitrógeno, el abono orgánico —o composta— sirve para fertilizar suelos agrícolas y jardines. Por su composición química carente de sustancias lábiles, la composta es una mezcla sumamente estable y, por lo tanto, fácil de manejar. Es rica en lombrices de tierra y otros organismos benéficos para los suelos agrícolas, pero no es consumida por ratas o animales carroñeros, y no representa un problema para la salud humana como la basura sin tratar. La composta puede sustituir a bajo costo buena parte de los fertilizantes industriales que actualmente son usados en los campos agrícolas periféricos a la ciudad de México. Su fabricación y consumo solucionaría en buena medida el inmenso problema sanitario que representa actualmente la eliminación de la basura en la ciudad.

CALIDAD DEL AIRE

Con toda seguridad, el problema más grave asociado al crecimiento de la ciudad son los altísimos niveles de contaminación atmosférica que se registran en la ciudad de México, y que desde fines de los años setenta viene siendo un motivo de preocupación creciente para la población de la ciudad (SAHOP,1978; SMA, 1978b, 1978c). Este problema es particularmente grave durante la temporada fría (diciembre a febrero) cuando las bajas temperaturas estabilizan la atmósfera sobre la ciudad y la falta de convección térmica permite la acumulación de contaminantes en la masa de aire estacionario que cubre la ciudad (SEDUE, 1986; Velasco Levy, 1983). Estudios sobre la concentración de plomo y bromo en las partículas contaminantes del aire de la ciudad de México han demostrado desde hace ya varios años que la mayor parte de la contaminación atmosférica es generada por los escapes de los automóviles (Barfoot, Vargas-Aburto, MacArthur, Jaidar, García-Santibáñez y Fuentes-Gea, 1984; Sigler Andrade, Fuentes-Gea y Vargas Aburto, 1982). La SEDUE (1986) ha estimado que la contaminación vehicular es responsable del 85% de todos los contaminantes atmosféricos sobre la ciudad. En algunas partes de la ciudad particularmente hacia el centro-este, la concentración total de sólidos en suspensión excede la norma internacional y la mexicana más del 50% del tiempo (Fuentes-Gea y Hernández, 1984). Aunque la calidad del aire durante la temporada lluviosa ha permanecido más o menos constante durante los últimos diez años, el total de partículas suspendidas durante la época seca está incrementándose a una tasa de aproximadamente 6% anual (calculada de Fuentes-Gea y Hernández, 1984). Es interesante destacar que el número de automóviles en la ciudad está creciendo a la misma tasa (había 2 000 000 de automóviles en 1980, y más de 3 500 000 a finales de 1986). El deterioro de la calidad del aire inducido por el crecimiento del número de automóviles es mucho más rápido que el crecimiento poblacional y la expansión urbana (Cuadro 9). Es predecible que, si la tendencia continúa, la contaminación atmosférica sea el primer factor en generar una crisis ambiental de grandes magnitudes en la ciudad de México.

CUADRO 9. Densidad de vehículos en la ciudad de México, 1978-1989 (Fuente: Legorreta, 1989)

 

Año	Vehículos ( miles )		Habitantes ( millones)			Área urbana ( km2 )
1978	1 600.0		12.8			949.9
1980	2 000.0		13.8			980.0
1983	2 800.0		15.5			1 104.4
1986	3 505.3		17.4			1208.2
1989 ( * )	4 000.0		19.2			1 371.0

 

CUADRO 10. Emisiones atmosféricas estimadas para la ciudad de México en 1983 (Fuente: Bravo, 1987).

Contaminante	Fuentes fijas		Vehículos		Total
					ton. /año		%
	ton. /año	%	ton. /año	%
Partículas	141 000	2.9	12 800	0.3	153 800		3.1
Monóxido de carbono	120 000	2.4	3 600 000	72.8	3 720 000		75.3
Hidrocarburos	140 000	2.8	385 000	7.8	525 000		10.6
Dióxido de azufre	400 000	8.1	11 000	0.2	411 000		8.3
Óxido de nitrógeno	93 000	1.9	39 000	0.8	132 000		2.7
TOTAL	849 000	18.1	4 047 800	81.9	4 941 800		100

ñ

Figura 14. Emisión anual de distintos contaminantes en la atmósfera de la ciudad de México, 1983. Part. = partículas, CO = monóxido de carbono, CHx= hidrocarburos, SOx = óxidos de azufre, N = compuestos nitrogenados (Fuente: Bravo, 1987).

Según el reciente y detallado informe de Bravo, (l987, Cuadro 10), los vehículos producen la mayor parte del monóxido de carbono y de los residuos de hidrocarburos presentes en la atmósfera de la ciudad, pero las fuentes fijas (calderas, incineradores, quemadores industriales, plantas motrices en industrias, etc.) son en cambio responsables de la mayor parte, de las partículas sólidas, el bióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno (Figuras 14 y 15). La contaminación por partículas sólidas es máxima hacia el centro-este de la ciudad, pero la contaminación por bióxido de azufre es mayor hacia el norte, donde se ubican la mayor parte de las industrias. Hasta 1986 el plomo era quizás el contaminante más crítico en la atmósfera de la ciudad (Salazar, Bravo y Falcón, 1981), sobre todo por el uso de gasolinas con plomo (Cuadro 11). La concentración de este elemento fue aumentando con el número de vehículos, hasta alcanzar un valor promedio de 5 microgramos por metro cúbico (mg/ m³) en 1968 (Halffter y Ezcurra, 1983) y de aproximadamente 8 mg/m³ en 1986 (5 veces la norma mexicana, que es de 1.5 mg/m³). En septiembre de 1986 PEMEX comenzó la producción y venta en el valle de México de gasolinas de bajo contenido de plomo, las cuales tenían aditivos sintéticos que sustituyen la acción catalítica del plomo. El cambio tuvo un efecto colateral inesperado (Figura 16), las concentraciones de ozono en la atmósfera de la ciudad subieron rápidamente como resultado de la interacción entre la radiación ultravioleta, el oxígeno atmosférico y los hidrocarburos y el óxido nitroso productos de la combustión de la gasolina que son expelidos por los escapes de los automóviles. Actualmente, la concentración media de ozono en la atmósfera de la ciudad es de 0.15 partes por millón (300 mg/m³, diez veces la concentración normal en el aire, casi el doble del límite máximo permisible en California y Japón; Avediz Asnavourian, 1984), y suficientemente alta como para producir daño significativo en la mayor parte de las especies vegetales (Skñrby y Sellden, 1984). Dado el periodo de tiempo empleado por la reacción que forma el ozono, las concentraciones máximas de este contaminante se observan hacia el sudoeste de la ciudad en la dirección de los vientos dominantes. Durante el invierno de 1987, los niveles de ozono en esta área superaron la norma mexicana (0.11 ppm, algo más alta que la norma NAAQS para California, que es de 0.08 ppm) más del 50% del tiempo. Es irónico que, mientras la disminución del ozono en la alta atmósfera es una de las mayores preocupaciones ambientales a nivel global, las concentraciones excesivamente altas sean uno de los principales problemas en la ciudad de México.

Figura 15. Emisión proporcional de distintos contaminantes sobre la atmósfera de la ciudad de México en 1983. Las fuentes fijas son las principales responsables de la emisión de partículas, óxidos de azufre y compuestos nitrogenados. Los vehículos son los principales responsables de la emisión de monóxido de carbono y de hidrocarburos (Fuente: Bravo, 1987).

CUADRO 11. Concentraciones de plomo (microgramos por metro cúbico) en la atmósfera de la ciudad de México en 1970, comparada con otras ciudades de los Estados Unidos (Fuente: Bravo, 1987)

 

Ciudad	mg/m³
México Cincinnati Filadelfia Los Ángeles Nueva York	5.1 1.4 1.6 2.5 2.5

Figura 16. Concentraciones medias mensuales de ozono sobre la ciudad de México y número de días en los que se superó la norma mexicana (0.11ppm) . La línea punteada (septiembre de 1986) indica la fecha en la que se reemplazó el uso de gasolinas con plomo por gasolinas sin plomo ( modificado de Bravo, 1987).

CUADRO 12. Emisiones máximas permisibles (g/ km-vehículo) para vehículos nuevos en México y los Estados Unidos (Fuente: Bravo, 1987)

	1975                                                     1985
	México	EUA	México	EUA
Hidrocarburos	2.5	0.9	2.6	0.5
Monóxido de carbono	29.2	9.4	24.2	9.4
Óxido de nitrógeno	--	1.93	2.2	0.62

CUADRO 13. Contenido de tetraetilo de plomo (ml/ l) en gasolina regular para distintos países (Fuente: Bravo, 1987)

 

País	1980	1990
Inglaterra Alemania México	0.28 0.15 0.77	( cero ) ( cero ) 0.14

Mucho podría hacerse, sin embargo, para aliviar este problema. Los convertidores catalíticos aún no son usados en los automóviles mexicanos y la norma local para el máximo de emisiones permisibles en carros nuevos es de dos a tres veces más permisiva que, por ejemplo, en los Estados Unidos (Cuadro 12). El contenido de plomo en las gasolinas regulares que se expenden en México, aunque ha bajado sensiblemente desde 1986, sigue siendo elevado si se lo compara con países europeos donde ya es obligatorio el uso de gasolinas sin plomo (Cuadro 13). En 1988 el Departamento del Distrito Federal aumentó sus esfuerzos para controlar la contaminación del aire. Reglamentos recientes establecen que, obligatoriamente, las empresas fabricantes de automóviles deberán incorporar convertidores catalíticos en sus modelos de 1991. Pero el cambio será lento, dado que la vida media del parque automotriz en México es de casi diez años. Para poder incorporar los convertidores catalíticos deberá eliminarse totalmente el tetraetilo de plomo de las gasolinas, pero durante un cierto tiempo —prácticamente hasta el año 2 000— una buena proporción de los automóviles será todavía de modelos anteriores y no contará con convertidores. La medida de hacer obligatorio el uso de los convertidores, aunque imprescindible a largo plazo, puede implicar a corto plazo un incremento aún mayor en las concentraciones de ozono. Un uso más generalizado del transporte público, aunado a mayores restricciones al uso de vehículos privados, ciertamente ayudaría a disminuir el problema de la contaminación atmosférica. Ésta parece ser hoy en día la única solución viable a largo plazo. Actualmente el transporte público es responsable de sólo 23 o 30% del total de emisiones vehiculares, y presta sus servicios al 81% de las personas que viajan (Bravo, 1986). Según estos datos, la emisión media de contaminantes por pasajero es diez veces más alta para las personas que viajan en vehículos particulares que para las que utilizan el transporte público.

Peralta (1989) y Legorreta (1989) presentan datos que fortalecen aún más la idea de que son los automóviles particulares los principales responsables de la contaminación por fuentes móviles. Según Peralta, en la ciudad de México se realizan aproximadamente 21 000 000 de viajes- persona /día, de los cuales 4 000 000 los realizan los autos particulares y 2 000 000 los taxis colectivos. Los viajes restantes los realiza el sistema colectivo de transporte (6 000 000 el metro, 6 000 000 los autobuses urbanos, y 3 000 000 los autobuses suburbanos). Tomando en cuenta que la ciudad de México tiene 7 000 unidades de autobuses urbanos, es fácil calcular que cada unidad, en promedio, realiza unos 860 viajes persona/día, mientras que los autos particulares realizan, en promedio, sólo 2 viajes-persona/día. Los cálculos finales que realiza Peralta son sencillos pero muy elocuentes: un autobús, consumiendo unos 160 litros de dísel, realiza en un día el trabajo lo que realizan unos 570 autos particulares, consumiendo alrededor de 3 700 litros de gasolina.

A finales de 1988, el Departamento del Distrito Federal impuso la obligatoriedad de revisar cada año las emisiones que despiden los escapes de los automóviles. Con este mecanismo de control de emisiones se espera disminuir sustancialmente la cantidad de monóxido de carbono y de residuos de la combustión, incluyendo hidrocarburos, carbón y hollín despedidos por los automotores. Además, se han repartido calcomanías de colores que permitirán impedir el tránsito de parte del parque automotriz un día a la semana. Las medidas son correctas y deben ser apoyadas y aplaudidas, pero queda la duda acerca de qué tan efectivas serán a largo plazo para controlar la contaminación del aire. La respuesta a esta duda es, desafortunadamente, pesimista. La política de "un día sin auto" puede, en el mejor de los casos, disminuir el tránsito vehicular un 20% en días de semana, pero mantendrá los niveles actuales en fines de semana, lo que daría una disminución total de contaminantes de aproximadamente 15 o 18%. En realidad, la medida será mucho menos efectiva, porque muchas personas realizarán en otros días de la semana las actividades que no podrán realizar con su automóvil el día vedado. De manera que la veda semanal a la circulación durante un día disminuirá el tránsito de automóviles particulares en aproximadamente 10%, pero a la tasa de crecimiento actual del parque automotriz el número de automóviles en circulación aumentará el mismo 10% en sólo un año y medio. Es decir, a principios de 1991 el crecimiento del número de automóviles en la ciudad habrá rebasado la posible disminución en emisión de contaminantes que pueda provocar la reglamentación implementada en 1989.

La contaminación atmosférica está también teniendo un efecto sobre la calidad del agua de lluvia. Durante el periodo 1983-1986 el pH del agua de lluvia en la ciudad de México disminuyó en forma continua por las concentraciones crecientes de óxidos de azufre y de nitrógeno en el aire (Páramo, Guerrero, Morales y Baz Contreras, 1987; véase también Bravo, 1987). En la actualidad, el pH del agua de lluvia sobre la ciudad es de aproximadamente 5.5, pero se registran con frecuencia valores de alrededor de 3.0. Finalmente, aunque existe poca información sobre el tema, algunos trabajos señalan que los efectos de la contaminación atmosférica no se limitan al área urbana; pueden también tener un efecto considerable sobre los ecosistemas naturales que rodean a la ciudad. Hernández Tejeda, Bauer y Krupa (1985; véase también Hernández Tejeda, Bauer y Ortega Delgado, 1985; Bauer, Hernández Tejeda y Manning, 1986; Hernández Tejeda y Bauer, 1986), por ejemplo, han encontrado que el ozono producido sobre la ciudad y transportado por el viento a la sierra del Ajusco, reduce significativamente el contenido de clorofila-A, y por lo tanto el crecimiento de Pinus hartwegii, la especie de pino dominante en los bosques de altura alrededor de la cuenca (aproximadamente a 3 500 m de altitud). Una de las principales funciones de estos bosques es regular la escorrentía y ayudar a la infiltración del agua que usa la ciudad. De esta manera la contaminación atmosférica podría tener a largo plazo un efecto considerable en el balance hidrológico, de la cuenca y en la disponibilidad de agua para consumo humano.

LA MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE

El índice de calidad del aire usado actualmente para informar a la población de la ciudad de México acerca de los niveles de contaminación atmosférica, conocido como IMECA (Índice Metropolitano de Calidad del Aire; SEDUE, 1985), está basado en una metodología sencilla de cálculo, a partir de dos "puntos de quiebre". Los puntos de quiebre son valores estadísticamente conocidos, por encima de los cuales ocurren alteraciones significativas en la fisiología de las poblaciones humanas. Las rectas que unen los puntos de quiebre sirven para convertir valores de concentración de contaminantes en el aire a valores en una escala arbitraria de 0 a 500 puntos IMECA, la cual da una idea subjetiva del grado de peligrosidad asociado a los niveles de contaminación del aire. Los índices obtenidos de estas rectas (conocidas por SEDUE como "funciones linealmente segmentadas") son seis en total, y miden la calidad del aire respecto de 1) partículas sólidas en suspensión, 2) bióxido de azufre, 3) ozono, 4) monóxido de carbono, 5) óxidos de nitrógeno, y 6) un término que mide la acción sinergística del bióxido de azufre con las partículas sólidas en suspensión.

CUADRO 14. Puntos de quiebre de la escala IMECA, para los valores 100 y 200, comparados con la escala NAAQS ( National Ambient Air Quality Standards) de los Estados Unidos

Contaminante	Tiempo de medición		IMECA 100	NAAQS
				( nivel primario )
PST ( mg/m3 )	24 h		275	260
SO2 ( ppm )	24 h		0.13	0.14
CO ( ppm )	8 h		13.0	9.0
O3 ( ppm )	1 h		0.11	0.11
				( California 0.08 )
Contaminante	Tiempo de medición		IMECA 200	NAAQS
				( nivel de alerta )
NOX ( ppm )	1 h		0.66	0.60
PST X SO2	24 h		24.5	25.0

La escala del IMECA está basada fundamentalmente en la definición de dos puntos de quiebre: el umbral crítico que define el valor IMECA 100, y el que define el valor IMECA 500. Como puede verse en los cuadros 14 y 15, los puntos de quiebre de la escala del IMECA corresponden de manera muy cercana (en algunos casos exacta) con los niveles "primario" y de "daño significativo" de la norma federal de calidad del aire de los Estados Unidos de América (NAAQS: National Ambient Air Quality Standards; Thom y Ott, 1975). De hecho, el IMECA reconoce haber sido adaptado del índice de Ott y Thom (1975) para los Estados Unidos, que está a su vez basado en las normas federales. Sin embargo, los umbrales del IMECA 100 son más permisivos que los aceptados en otros países, como Japón, o en algunas regiones particulares de los Estados Unidos. Este problema es particularmente notorio en el caso del ozono: mientras que la norma mexicana reconoce valores inferiores a 0.11 ppm como tolerables, la norma NAAQS para California establece que valores superiores a 0.08 ppm no deberían presentarse más que en un solo evento anual de menos de una hora de duración. La diferencia es crítica: si el IMECA, adoptara la norma californiana, la atmósfera de la ciudad de México debería ser considerada como dentro del nivel de alerta poblacional la mayor parte del tiempo.

CUADRO 15. Puntos de quiebre de la escala IMECA, para el valor 500, comparados con la escala NAAQS (National Ambient Air Quality Standards) de los Estados Unidos, para el nivel de "daño significativo"

Contaminante	Tiempo de medición		IMECA 100	NAAQS
PST ( µg/m3 )	24 h		1 000	1 000
SO2 ( ppm )	24 h		1.0	1.0
CO ( ppm )	8 h		50	50
O3 ( ppm )	1 h		0.6	0.7
NOX ( ppm )	1 h		2.0	2.0
PST X SO2	24 h		187.1	187.5

La mayor diferencia entre el IMECA y la escala de Ott y Thom, sin embargo, radica en la definición de los niveles de peligrosidad de los índices. En el cuadro 16 se resumen las descripciones del IMECA, de Ott y Thom, y de la norma NAAQS, para niveles similares de contaminación. Para el nivel 101-200, por ejemplo, mientras el IMECA describe "Aumento de molestias en personas sensibles", el índice de Ott y Thom lo define como declaradamente "malo para la salud". Los niveles siguientes, descritos por el IMECA como de incidencia fundamentalmente sobre la población sensible, son descritos por Ott y Thom como "peligrosos" para la salud humana, y son definidos por la norma NAAQS como niveles de "alerta", de "aviso" y de "emergencia". En el último nivel la diferencia de definiciones es aún más marcada: mientras el IMECA describe este nivel como de "aparición de diversos síntomas e intolerancia al ejercicio en la población sana", el índice de Ott y Thom lo describe como "peligroso" y la norma NAAQS como de "emergencia" poblacional.

CUADRO 16. Comparación entre la descripción del IMECA, la del índice de Ott y Thom y la norma NAAQS, para distintos niveles de contaminación del aire

Índice	Descripción IMECA	Ott y Thom	NAAQS
0-50	Situación muy favorable para la realización de todo tipo de actividades físicas.	Bueno	Bajo la norma
51-100	Situación favorable para la realización de todo tipo de actividades físicas.	Satisfactorio	Bajo la norma
101-200	Aumento de molestias en personas sensibles.	Malo para la salud	Sobre la norma
201-300	Aumento de molestias e intolerancia relativa al ejercicio en personas con padecimientos respiratorios y cardiovasculares. Aparición de ligeras molestias en la población en general.	Peligroso	Alerta
301-400	Aparición de diversos síntomas e intolerancia al ejercicio en la población sana.	Peligroso	Aviso
401-500	Aparición de diversos síntomas e intolerancia al ejercicio en la población sana.	Peligroso	Emergencia
501 o más	( No se describe. )	Daño significativo para la salud humana

La segunda característica más importante del IMECA es la combinación de los distintos indicadores de calidad del aire en un índice global, a través del procedimiento denominado "función de operador máximo". Este procedimiento consiste en informar sólo acerca del índice que tuvo mayor puntaje en la escala del IMECA, haciendo caso omiso de los demás valores. El operador máximo tiene, por un lado, la virtud de no promediar los valores de los índices, dándonos así una medida exacta del nivel de peligrosidad que encierra el contaminante principal. La idea subyacente a este procedimiento es informar acerca del "peor de los casos". Es decir, el cálculo del IMECA asume que si se presenta al público la información acerca del contaminante con niveles más elevados, se le informa de manera insesgada acerca de los niveles más críticos para la salud humana en el total de los contaminantes atmosféricos. El procedimiento, sin embargo, tiene un inconveniente. Al informar sólo acerca del contaminante principal, el operador máximo oculta si los demás contaminantes presentan también valores potencialmente dañinos para la salud humana, o si, por el contrario, se encuentran dentro de umbrales aceptables. Una buena información acerca de la calidad del aire debería describir los niveles de contaminación de todos aquellos contaminantes que se encuentren por encima del umbral del IMECA 100.

El indudable deterioro de la calidad del aire sobre la ciudad de México es causa de atención y de preocupación en la población. Muchos citadinos quieren y desean ser informados acerca de los niveles reales de peligrosidad que enfrentan, sobre todo durante el invierno cuando la atmósfera sobre la ciudad se estabiliza. Los niveles de tolerancia y umbrales establecidos en el IMECA para el nivel 100, son en general más elevados que los aceptados internacionalmente, sobre todo en los casos del ozono y del monóxido de carbono. Sería conveniente revisar estos puntos de quiebre de manera periódica, según las nuevas evidencias que se van acumulando en diferentes laboratorios y organismos internacionales.

La descripción de los niveles de daño a la salud humana asociados a los diferentes puntajes del IMECA es demasiado larga y compleja, por un lado, y por el otro parece restarle importancia a los verdaderos riesgos asociados con periodos largos de acumulación de contaminantes sobre la atmósfera de la ciudad. Existe el consenso en distintos organismos internacionales de que cualquier nivel por encima del IMECA 100 es muy dañino para la salud humana en general, sobre todo si se prolonga por varias horas o días, y que en largo plazo ocasiona más que "molestias menores en personas sensibles". El IMECA, tal cual se informa actualmente a la población, no hace diferencias entre un nivel 100 que se prolonga sólo una hora, contra niveles similares que se prolongan muchas horas o aun días.

En el futuro, será necesario informar a la población de los reales niveles de contaminación atmosférica que se detectan sobre la ciudad. Para ello, se debería informar de todos los contaminantes que superen el nivel 100 del IMECA, y no sólo del "operador máximo". Por otro lado, sería conveniente anexar a la información que se distribuye a los medios de difusión, las concentraciones equivalentes en partes por millón (ppm) o en µg/m³ de los niveles indicados para cada contaminante. Muchos habitantes de la ciudad con educación técnica o con formación en ciencias ambientales desean conocer, además del índice, los valores reales de contaminación que se registran.

LAS INVERSIONES TÉRMICAS

Todos hemos oído hablar del riesgo que representan las inversiones térmicas en la ciudad de México. Pocas personas, sin embargo, tienen una idea clara de cómo ocurren. Con frecuencia, los habitantes de la ciudad parecen creer que las inversiones térmicas son causadas por la contaminación. En realidad, las inversiones térmicas ocurren normalmente en invierno en muchas partes del mundo, tanto en ciudades como en el campo, sin ninguna consecuencia. El problema en la cuenca de México es que los altos niveles de contaminación ambiental, que discutimos en el punto anterior, pueden alcanzar durante una inversión térmica niveles severamente dañinos para la salud humana. El riesgo, entonces, no es la inversión, que ocurre normalmente en muchas partes, sino la inversión en un área donde las concentraciones de contaminantes son muy elevadas. Veamos esto con más detalle.

En condiciones normales, el aire se hace más frío a medida que ascendemos en altura. La razón de este fenómeno se debe a que a mayores alturas la capa atmosférica sobre el observador es menor, y por lo tanto la presión atmosférica se hace más baja. Recordemos ahora un principio sencillo del comportamiento de los gases: el aire se calienta al comprimirse, y al descomprimirse se enfría (cualquiera que haya tocado el extremo del inflador de una bicicleta conoce el fenómeno perfectamente). La explicación de los cambios de temperatura del aire con la altura es entonces relativamente sencilla: a nivel del mar el aire se encuentra a mayor presión, y por lo tanto más caliente que a mayores alturas. Cuanto más alto, más fría estará la temperatura del aire.

La velocidad a la cual una masa de aire se enfría cuando se descomprime se conoce como el "gradiente adiabático" del aire. El valor del gradiente adiabático varía según la humedad de la atmósfera, con valores cercanos a 1ñC cada 100 metros en atmósferas muy secas, hasta valores de 0.6ñ a 0.3ñ C cada 100 m en atmósferas saturadas de humedad.

Se conoce como "'perfil térmico" del aire a los valores reales que tiene la temperatura del aire a distintas alturas sobre el suelo, a una cierta hora del día. En días soleados de verano, al mediodía, los rayos del Sol calientan el suelo y la capa de aire cercana al mismo. Esta capa de aire caliente a nivel del suelo (responsable, entre otras cosas, de los "espejismos" que vemos en las carreteras) se encuentra en situación inestable desde el punto de vista físico. A medida que nos acercamos al suelo, el perfil térmico se calienta más rápidamente de lo que predice el gradiente adiabático. Si una pequeña masa de esta capa sube, se enfriará según el gradiente adiabático (1ñC cada 100 m), pero como estaba sobrecalentada originalmente, tendrá más temperatura que el aire que la rodea. Al estar más caliente estará más expandida, será más liviana, y tenderá a subir como un globo aerostático. En días así tienden a formarse torbellinos, y la atmósfera en general es turbulenta. Sobre las partes de suelo más caliente tienden a formarse corrientes de aire ascendente, conocidas como "corrientes térmicas". Estas corrientes térmicas son, en días soleados, las responsables de dispersar los contaminantes sobre la ciudad de México. El calor del Sol sobre el concreto y el asfalto de la ciudad genera corrientes ascendentes que se llevan los contaminantes hacia arriba, donde son dispersados por la circulación general de la atmósfera.

En las noches frías, en cambio, la situación se invierte. Durante las noches la tierra no recibe radiación solar, pero emite calor (radiación infrarroja) hacia las capas superiores de la atmósfera y hacia el espacio exterior. Como consecuencia, el suelo se enfría, y se enfrían también las capas de aire más cercanas a la tierra. El perfil térmico se invierte respecto de la situación en días soleados, las capas más frías se encuentran ahora cercanas al suelo. Por esa razón, el fenómeno ha sido descrito como "inversión térmica". La capa de aire frío a nivel del suelo se encuentra ahora en una situación estable desde el punto de vista físico. Si una pequeña masa de esta capa sube, se enfriará según el gradiente adiabático pero como estaba fría originalmente, tendrá menos temperatura que el aire que la rodea. Al estar más fría estará menos expandida, será más densa, y tenderá a bajar nuevamente. En noches de inversión térmica la atmósfera se mantiene quieta, desaparecen la turbulencia y los movimientos verticales del aire. Los contaminantes no son dispersados hacia las capas superiores de la atmósfera, sino que se acumulan sobre la ciudad. Durante la mañana del día siguiente el Sol calentará nuevamente el suelo y con él, las capas de aire más bajas. En algún momento se invertirá el perfil térmico, y el aire volverá a mezclarse por movimiento turbulento. El Sol habrá iniciado su diaria rutina de elevación de los contaminantes hacia las capas superiores de la atmósfera, y la ciudad podrá respirar nuevamente. A las 11 de la mañana aproximadamente, en los días de inversión térmica, los servicios de información ambiental avisan que, se ha "roto la inversión".

El requisito físico principal para que se presente una inversión es una atmósfera clara y libre de humedad, que permita la disipación de calor —y el consecuente enfriamiento— de la superficie del suelo. La tierra emite radiación en el rango infrarrojo, y el agua de las nubes es opaca a este tipo de radiación. Por lo tanto, las capas inferiores de aire se enfrían más fácilmente en noches despejadas de invierno y aun de primavera (abril- mayo). La llegada de las lluvias a la ciudad de México genera una atmósfera saturada de humedad, y la frecuencia de inversiones disminuye sensiblemente (Figura 17). Los meses con más frecuencia de inversiones son, obviamente, los meses de invierno, donde se conjugan las bajas temperaturas con la temporada de secas. La altura a la que comienza a invertirse el perfil térmico es también importante. Cuanto más baja sea la inversión, más fácilmente se romperá durante el día. En los casos de inversión más severos, ésta comienza a más de 400 m sobre el suelo de la ciudad. La mayor parte de las inversiones, sin embargo, comienzan cerca de 200 m sobre el suelo, y algunas inversiones leves lo hacen a menos de 100 m.

Figura 17. Frecuencia de inversiones térmicas sobre la ciudad de México. Las barras indican el número de noches al mes en las que se observan inversiones del perfil térmico de la atmósfera. Aun en primavera ( abril y mayo) el fenómeno ocurre con mucha frecuencia. El incremento de nubosidad asociado a las lluvias de verano (junio-octubre) impide el enfriamiento nocturno y disminuye sensiblemente la frecuencia de inversiones térmicas (Fuente: Servicio Meteorológico Nacional, años, 1953-1960, y SEDUE, años 1978-1985).

Por supuesto, el fenómeno de inversión del perfil térmico ocurre en todas partes, no sólo en las ciudades, pero es motivo de preocupación y de estudio en zonas como la ciudad de México, donde se depende crucialmente de la turbulencia atmosférica para eliminar los contaminantes del aire. Dos factores adicionales hacen que el fenómeno sea crítico en la cuenca de México. Por un lado, las montañas que rodean a la ciudad hacen que el movimiento lateral del aire, el segundo mecanismo de eliminación de contaminantes atmosféricos, sea muy bajo. En la cuenca de México los vientos son muy leves, y no actúan como dispersores alternativos cuando la turbulencia atmosférica vertical deja de operar. Por otro lado, muchos citadinos viven con preocupación por que tenga que ser el Sol, por las mañanas, el que rompa la inversión y disperse los contaminantes acumulados. ¿Qué pasaría si en un invierno particularmente frío el Sol no alcanza a romper la inversión durante el día, y se acumulan contaminantes sobre la cuenca durante varios días? La perspectiva es aterradora. Sabemos que en Londres ocurrió un suceso de ese tipo en 1957, y el trágico saldo final fue de decenas de miles de muertos.