La subcuenca Mampostón es de origen cársico y su extensión abarca los territorios comprendidos al Norte por la presa Mampostón, al Este por la derivadora Pedroso, al Oeste por las lomas Cueto-Ganuza y al Sur por las lomas de Güines (Figura 1).

Los muestreos se realizaron aguas arriba y aguas abajo de los siete focos contaminantes directos (Tabla 1) reportados por el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos ¹¹, con 100 m de separación entre ellos para un total de 16 estaciones de muestreo: cuatro sobre el afluente Ganuza (G1-G4), cinco en el afluente Mampostón (M1-M5), tres en la derivadora Pedroso (P1-P3), uno en la salida del agua hacia Güines (P4) y tres en la presa Mampostón (PM1-PM3). Los muestreos se realizaron al finalizar las dos épocas del año diferenciadas por el clima en Cuba (época lluvia y época poca lluvia).

En las 16 estaciones de muestreo se tomaron muestras de agua colectadas en recipientes plásticos inertes de cinco litros de capacidad. Las muestras se tomaron manualmente a un metro de la superficie, siempre en la zona media del río. En los embalses se utilizó un bote de remo para la colecta.

La preparación de las muestras para los análisis se realizó en Cuba (laboratorios de química de la Universidad Agraria de La Habana) y en Francia (laboratorios Ecolab, Toulouse), La filtración para las determinaciones de metales pesados (MP) se realizó acorde con la metodología de Casanueva y colaboradores ¹². Las muestras para determinaciones orgánicas (COD y análisis multielemental) se filtraron con un filtro de fibra de vidrio GMA de 70 µm previamente lavado con HCl 1 N.

pH y CE

Ambos indicadores se midieron en los laboratorios de química de la UNAH, mediante el método potenciométrico utilizando un pHmetro modelo PHSJ-3F con una sensibilidad de 0,001.

Aniones mayoritarios

Los aniones (Cl^-, NO₃ ^-, SO₄ ^2-, HCO₃ ^-) se determinaron, en los laboratorios de química de la UNAH, utilizando procedimientos volumétricos establecidos por la RedCal en su monitoreo de la calidad del agua ¹³.

Composición orgánica de las fases disuelta y particular transportada en suspensión

Ambos parámetros se determinaron en los laboratorios EcoLab (Toulouse, Francia). La oxidación catalítica se realizó a 680 ^oC en un equipo TOC-5000 Shimadzu. El CO₂ resultante se cuantificó por detección infrarroja y comparación con una curva patrón a 0, 2, 5 y 10 ppm de diftalato de potasio ¹⁴. La lectura se realizó en un equipo NA 2100 Protein de ThermoFisher mediante combustión a 1800 ^oC y posterior separación de la mezcla de gases por cromatografía en fase gaseosa. Para la cuantificación se compararon los resultados con una curva patrón de ácido aspártico con 36,09 % de C, 5,30 % de H, 12,52 % de N y 0 % de S.

A partir de los resultados de la fase particular (COP y NOP) se estimó la relación C/N con la finalidad de establecer el origen de la materia orgánica.

DBO₅ y DQO

Ambos parámetros se determinaron, utilizando procedimientos establecidos por la RedCal en su monitoreo de la calidad del agua ¹³. A partir de sus resultados se calculó la relación DBO₅/DQO con vistas a determinar la degradabilidad de la materia orgánica presente ¹⁵.

Composición de cationes mayoritarios y metales pesados en la fase disuelta

Ambos procedimientos se llevaron a cabo en los laboratorios EcoLab (Toulouse, Francia). No se realizó ningún tratamiento de concentración, la medición se realizó directamente utilizando un equipo ICPMS. Para la validación de los resultados se utilizó el material de referencia internacionalmente certificado SLRS-5 ¹⁶, que es un indicador externo de la calidad de la manipulación. En las determinaciones de ICPMS se dopó cada muestra con una concentración conocida de ¹¹⁵In/¹⁸⁷Re (2,032 µg L^-1) como estándar interno, con el objetivo de corregir cualquier desviación en el análisis, siguiendo las fórmulas:

donde:

Además, se utilizaron controles de calidad (HNO₃ 0,37N, STD-2B en diluciones 100, 50, 25 y 5 %, EPOND-1 y SLRS-5) cada ocho muestras, para calcular el ruido de fondo del equipo y determinar la pérdida de sensibilidad en el tiempo. En todos los casos esta fue corregida a partir de la corrección del estándar interno.

Determinación de parámetros microbiológicos

Las determinaciones se realizaron en los laboratorios de microbiología de la UNAH. El conteo de microorganismos se realizó a partir de las muestras de agua tomadas en las estaciones de monitoreo Aljibe (G2), ICA (M5) y Violento (M3), las dos primeras por recibir una carga contaminante orgánica importante (derivados lácteos y desechos animales) y la última por estar ubicada entre ellas, como forma de control del proceso de depuración del propio río.

Para el aislamiento de microorganismos totales se utilizó la técnica de diluciones cuantitativas y siembra en placa Petri ¹⁷, con un orden de dilución de hasta 10⁹ para bacterias. El aislamiento se realizó en medio de cultivo Agar Nutriente con incubación por 72 h. La identificación morfofisiológica se realizó según la técnica descrita por Bergey ¹⁸. Para el conteo de microorganismos coliformes fecales se utilizó el método del número más probable NMP ¹⁹ y la norma cubana que determina la calidad microbiológica del agua ²⁰.

Análisis Estadísticos

Las diferencias espacio-temporales en la composición del pH, CE, elementos mayoritarios y la composición orgánica se determinó a partir de un análisis de varianza multivariado de clasificación doble (ANOVA bifactorial), con el objetivo de conocer si existía variabilidad por la interacción de ambos factores (Estaciones de muestreo y Época de muestreo) o sólo por sus efectos principales (factores por separado). A los parámetros con diferencias significativas se les realizó posteriormente la dócima de Duncan (p<0,05).

El contenido de metales pesados y de coliformes fecales se comparó con la norma cubana para agua potable ⁸ y con la norma de la OMS para agua de riego ⁴.

pH y CE

El pH de las aguas superficiales de la subcuenca Mampostón presentó poca variabilidad espacial (Tabla 3), lo que está en consonancia con el poderoso efecto tampón que producen los iones HCO₃ ^- y Ca²⁺ al ser disueltos ²¹. La media general fue de 7,26, pero sin diferencias significativas entre las estaciones de monitoreo para p>0,05.

Las determinaciones de CE fueron superiores a los 318 µS cm^-3, lo que indicó que no existen problemas de permeabilidad del agua en el suelo de acuerdo a lo señalado anteriormente ²².

Espacialmente existen diferencias estadísticamente significativas en la CE de los diferentes hidrosistemas evaluados (ríos y presas), teniendo una mayor concentración de sales disueltas el río Ganuza y una menor concentración la presa Mampostón. Sin embargo, al desglosar en el gráfico de barras (Figura 2), las diferentes estaciones de muestreo, puede observarse claramente cómo estas diferencias están relacionadas con el aporte antrópico en las estaciones G2 y G3 sobre el río Ganuza y M5 sobre el río Mampostón.

El uso del agua de estas tres estaciones de muestreo para el riego, implica riesgo de salinización del suelo, ya que los valores observados son superiores a la norma FAO ^_23). La CE está influenciada, tanto por la conductividad eléctrica específica (CEi) de los iones disueltos en agua, como por los aportes de materia orgánica (MO) provenientes del medio que pueden disociarse (como ácidos débiles), liberando iones hidronio con elevada CEi. Al respecto se informó que, mientras mayor cantidad de ambos exista, mayor será la CE de un agua en un sitio determinado ^21,24.

El Ca²⁺ fue el catión predominante (Tabla 4), el que al parecer su aporte es antrópico, en forma orgánica (G2), a partir del proceso de producción de yogurt de soya, lo que puede inducir la precipitación de metales tóxicos ²⁴. El resto de las diferencias espaciales que se constataron son provocadas por diferentes procesos geopedológicos locales ²⁵ y coincide con informes realizados en esta misma área en la década anterior ²⁶. Los cationes Na⁺ y K⁺, presentaron mayores concentraciones en las estaciones G1, G2 y G3, indicando aportes antrópicos como parte del vertimiento de residuales de las fábricas de productos lácteos y de ron. Los procesos productivos que se realizan en estas empresas introducen concentraciones elevadas de sales, principalmente NaCl, NaHCO₃, Mg (NO₃)₂ y KNO₃.

El agua superficial que corre por los ríos Ganuza y Mampostón, así como, la que se embalsa en la derivadora Pedroso y la presa Mampostón presentaron elevados contenidos de HCO₃ ^- disuelto, en una composición variable, espacialmente de acuerdo con la geología del área (Tabla 5), lo que coincide con los resultados obtenidos anteriormente ²⁶.

Las diferencias espaciales en las concentraciones de Cl^- y NO₃ ^-, se relacionan con los procesos productivos anteriormente referidos (empresas cuyo vertimiento se realiza en las aguas del afluente Ganuza), incluyéndose para el primer anión el vertimiento de residuales proveniente del Instituto de Ciencia Animal (M5).

La clasificación de las aguas superficiales que circulan por la cuenca se consideran como bicarbonatadas, sulfatadas cálcico sódicas (HCO₃ ^->Ca²⁺=SO₄ ^2->Na⁺), correspondiendo a la constitución litológica del área. Al respecto otros autores señalan que la disolución de la calcita produce aguas con una relación Ca/Mg entre 4-50 mmol L ^{_{-1 (26)}} , siendo en el presente estudio entre 8,38-21,55 mmol L^-1.

Composición orgánica de las fases disuelta y particular transportada en suspensión

La evaluación del contenido de carbono orgánico disuelto (COD) mostró que existieron diferencias espaciales estadísticamente significativas entre la estación de monitoreo G3 y el resto. Las estaciones con mayor concentración de carbono orgánico particular (COP) fueron G2 y G3, el resto poseen valores inferiores de COP. Por lo que se consideró que se observó una amplia variabilidad en las determinaciones de carbono (Tabla 4).

La relación entre el C y el N que se transporta en la materia en suspensión se mostraron a través de la relación C/N. Los valores de C/N entre 2,6 y 8,0 indicaron predominio de materia orgánica de carácter autóctono, ya sea por la fotosíntesis o quimiosíntesis bacteriana o por la presencia de fitoplancton fluvial ^27,28. Siguiendo el criterio anteriormente referido, las estaciones de monitoreo donde predomina la materia orgánica autóctona son G2 y G3. Esto podría deberse a que los residuales de la fábrica de yogurt y de ron son fácilmente degradables y originan un intenso crecimiento microbiano en la superficie del agua, observable a simple vista por la formación de una película de floculación ²⁹.

Por otra parte, valores de C/N entre 8,1 y 12,0 indicaron un carácter alóctono, proveniente de contaminación por residuales de empresas pecuarias que vierten directamente a la subcuenca Mampostón, por lo que valores superiores a 12,1 se consideran que proviene de suelos fertilizados ²⁵. Las estaciones de muestreo con materia orgánica de origen animal son: G1, G4, M1, M3, M4, M5, P1, P3 y P4; presentaron un origen edáfico de materia orgánica las estaciones de muestreo: M2, P2, PM1, PM2 y PM3 (Tabla 6).

DBO₅ y DQO

Desde el punto de vista espacial, la estación con mayor DBO₅ y DQO fue la M5, seguida de G3 (Tabla 6). El resto de las estaciones no presentan diferencias significativas para ambos parámetros. Según la Sociedad Americana de Salud Pública ³⁰, el agua potable tiene una DBO₅ de 0,75-1,5 mg L^-1 de oxígeno y se considera que el agua está contaminada si la DBO₅ es mayor de 5,0 mg L^-1, los desechos industriales y agrícolas contienen niveles de DBO₅ y DQO por encima de la centena.

Por otra parte, la relación DBO₅/DQO indicó que la materia orgánica es fácilmente biodegradable en las estaciones G2, G3, M4 y M5 con valores iguales o superiores a 0,5 ¹⁵. Aspecto que se relaciona estrechamente con el tipo de residual vertido en estos puntos.

Metales pesados

Los valores que se reportan de metales pesados para el estándar internacional SLRS-5 satisficieron las especificaciones de la literatura especializada ²⁰, para la certificación satisfactoria del trabajo de procesamiento de las muestras y el funcionamiento del equipo, ya que todos los valores medidos en el material de referencia oscilaron entre el 80 % y el 120 % del factor de recubrimiento, con respecto a los valores certificados (Tabla 7). Esto indicó que los valores que se reportaron para las muestras de la subcuenca son confiables.

Entre los metales pesados evaluados sólo mostraron diferencias estadísticas en su distribución espacial el Zn²⁺ y el Pb²⁺.

El Zn²⁺ presentó su mayor concentración en las estaciones G3, M1 y P2 (Tabla 5); sin embargo, en ninguno de los casos sobrepasa la Norma Cubana para agua potable ⁸ y la Norma de la OMS para agua de riego ⁴ que fijan el valor máximo de este elemento en 5 000 µg L^-1 para una explotación segura, por lo que las concentraciones reportadas no constituyen una limitante para su uso.

En cuanto al contenido medio de Pb, existe una extendida contaminación por este elemento en las aguas superficiales de los afluentes Ganuza y Mampostón y una estación de la derivadora Pedroso. Las estaciones de muestreo con mayores concentraciones son G2, M3 y P1, con diferencias estadísticas, respecto al resto de las estaciones. Un segundo grupo con contenido medio de Pb en solución, está constituido por las estaciones G1, G4 y M2. En todos los casos, presumiblemente, porque el poco caudal de ambos afluentes produce un retroceso de las aguas en algunos puntos y, por tanto, la materia orgánica y los cationes aportados por los vertimientos de las industrias quedan estancados, acumulándose en los sedimentos hasta el comienzo de la época de lluvia ³¹. Estas seis estaciones de muestreo exceden los niveles permisibles establecidos para agua potable por la regulación cubana ⁸ y los reglamentos de la OMS para agua de riego ⁴ fijados en 10 µg L^-1.

A pesar del uso de combustibles sin plomo, desde el año 2000 en Cuba, el Pb es un metal de poca movilidad, lo que resulta en su acumulación en suelos de zonas de alto tráfico, debido a la contaminación de décadas anteriores ³². Por lo tanto, el contenido de Pb acumulado en los suelos alrededor de la fábrica de asfalto (estación M2) y la carretera nacional (estación M3) puede haber sido arrastrado por la lluvia, el viento o las actividades humanas, y depositado en estas áreas del río. Otra fuente de este elemento puede estar relacionada con desechos de la fábrica de pintura (G4), punto anterior a la estación M2 y las fugas de aceites usados en las calderas de la pasteurizadora “El Aljibe”, que contamina las estaciones G1 y G2.

Es de notar que la contaminación del agua de la estación P1 (derivadora Pedroso) pudo deberse al vertimiento negligente en sus márgenes de residuos sólidos urbanos y aguas albañales, aspecto notificado a las autoridades pertinentes y corregidas con posterioridad.

Existe poca variabilidad estacional en los parámetros físico-químicos evaluados (Tabla 8). Estos resultados indicaron la influencia antrópica sobre la composición de las aguas superficiales en el territorio, ya que las diferencias estacionales propias de la concentración de elementos en época poco lluviosa, se ven eliminadas por los constantes aportes recibidos, a partir de los residuales de las empresas. Además, se informó que este fenómeno también puede deberse al sistema de intercambio bidireccional de agua entre la derivadora Pedroso y la presa Mampostón que puede ocurrir, tanto a través del canal artificial, como a través del río ³¹. Existen diferencias significativas en el pH, que se incrementa 0,6 unidades en época poco lluviosa, aunque su carácter continúa oscilando alrededor de la neutralidad.

El contenido de SO₄ ^2- disuelto en el agua, es superior en época poco lluviosa (Tabla 8). Las concentraciones de SO₄ ^2- encontradas no se justifican litológicamente y constituyen un aporte antrópico, de acuerdo con lo informado por otros autores ²¹. El contenido de SO₄ ^2- y Cl^- en cuencas cársicas depende de la presencia de yeso (inexistente en esta subcuenca) o rocas salinas, respectivamente, o de procesos producidos por la actividad del hombre y que se encuentran relacionados con la fertilización agrícola, que se incrementa en los meses de octubre-febrero, según reportes de la Delegación de la Agricultura de Mayabeque ³³.

Estos resultados indicaron la influencia antrópica sobre la composición de las aguas superficiales en el territorio, ya que las diferencias estacionales propias de la concentración de elementos en época poco lluviosa, se ven eliminadas por los constantes aportes recibidos a partir de los residuales de las empresas. Además, se informó que este fenómeno también puede deberse al sistema de intercambio bidireccional de agua entre la derivadora Pedroso y la presa Mampostón que puede ocurrir, tanto a través del canal artificial, como a través del río ³¹.

En cuanto al conteo microbiano total en agua (Tabla 9), así como las concentraciones de coliformes fecales, mostraron que la presencia de coliformes fecales en el agua de la estación Aljibe (G2) no supera los límites permisibles para agua de uso agrícola, por lo que la restricción del uso del agua de esta estación para el riego se debe a su contenido de Na⁺ y Pb²⁺ y no a la presencia de patógenos fecales.

El agua en el tramo del río Mampostón, comprendido por la estación de muestreo M5, acorde con este indicador, no debe utilizarse en el riego de cultivos de raíces y hojas, así como para cosechas de tallo largo, si el riego aplicado es por goteo; ni en agricultura de labor intensiva o altamente mecanizada ³⁴. En el caso de la estación Violento (M3) los resultados muestran que el agua no debe ser utilizada para el riego, sin importar el tipo de cultivo.

La evaluación de las diferencias espacio-temporales de los parámetros químico físicos permitió establecer la influencia de las diversas fuentes contaminantes del territorio, sobre la composición media de las aguas superficiales con respecto a una gran diversidad de parámetros y además comprobar la aptitud para el riego en las estaciones de muestreo evaluadas. Este enfoque ha sido utilizado ampliamente en la evaluación del aporte antrópico a los suelos y las aguas, tanto superficiales como subterráneas ^35-38.

Este trabajo ha permitido establecer una herramienta de trabajo para el diseño de un plan de manejo adecuado, con vistas a revertir los impactos de la contaminación orgánica e inorgánica por parte del Consejo Territorial de Cuencas Hidrográficas, teniendo en cuenta que la implementación de un trabajo coordinado entre decisores y gestores medioambientales garantiza poner en práctica estrategias de compensación ecológica y la optimización de la estructura industrial, como bases para obtener un ecosistema sostenible ³⁹.

The Mampostón sub-basin is of karstic origin and its extension covers the territories included to the north by Mampostón dam, to the east by the Pedroso diverter dam, to the west by the Cueto-Ganuza hills and to the south by the Güines hills (Figure 1).

The samplings were carried out upstream and downstream of the seven direct pollutant sources reported by the National Institute of Hydraulic Resources (Table 1) ¹¹. It has 100 m of separation between them for a total of 16 sampling stations: four on the Ganuza tributary (G1-G4), five in the Mampostón tributary (M1-M5), three in the Pedroso diverter dam (P1-P3), one in the water outlet towards Güines (P4) and three in Mampostón dam (PM1- PM3). The samplings were carried out at the end of two seasons of the year differentiated by the climate in Cuba (rainy season and little-rainy season).

In 16 sampling stations, water samples were collected in inert plastic containers with a capacity of five liters. The samples were taken manually one meter from the surface, always in the middle of the river. In the reservoirs, a rowing boat was used for the collection.

The preparation of the samples for the analysis was carried out in Cuba (chemistry laboratories of the Agrarian University of Havana) and in France (Ecolab laboratories, Toulouse). The filtration for the determinations of heavy metals (PM) was carried out according to the methodology of Casanueva et al. ¹². The samples for organic determinations (DOC and multi-element analysis) were filtered with a 70-µm GMA glass fiber filter previously washed with 1N HCl.

pH and EC

Both indicators were measured in the chemistry laboratories of the UNAH, by the potentiometric method using a PHSJ-3F model pH meter with a sensitivity of 0.001.

Majority anions

The anions (Cl-, NO₃ ^-, SO₄ ^2-, HCO₃ ^-) were determined, in the chemistry laboratories of the UNAH, using volumetric procedures established by RedCal in its monitoring of water quality ¹³.

Organic composition of the dissolved and particulate phases transported in suspension

Both parameters were determined in the EcoLab laboratories (Toulouse, France). The catalytic oxidation was carried out at 680 ºC in a TOC-5000 Shimadzu equipment. The resulting CO₂ was quantified by infrared detection and comparison with a standard curve at 0, 2, 5 and 10 ppm of potassium dipthalate ¹⁴. The reading was carried out on a ThermoFisher NA 2100 Protein equipment by combustion at 1800 ºC and subsequent separation of the gas mixture by gas chromatography. For quantification, results were compared with a standard curve of aspartic acid with 36.09 % C, 5.30 % H, 12.52 % N and 0 % S.

From the results of the particular phase (POC and NOP) the C/N ratio was estimated in order to establish the origin of the organic matter.

BOD₅ and COD

Both parameters were determined, using procedures established by RedCal in its monitoring of water quality ¹³. From their results, the BOD₅/COD ratio was calculated in order to determine the degradability of the organic matter present ¹⁵.

Composition of majority cations and heavy metals in the dissolved phase

Both procedures were carried out in the EcoLab laboratories (Toulouse, France). No concentration treatment was performed, the measurement was performed directly using ICPMS equipment. For the validation of the results, the internationally certified reference material SLRS-5 ¹⁶ was used, which is an external indicator of the quality of handling. In the ICPMS determinations, each sample was doped with a known concentration of ¹¹⁵In/¹⁸⁷Re (2.032 µg L^-1) as an internal standard, in order to correct any deviation in the analysis, following the formulas:

where:

In addition, quality controls (HNO₃ 0.37N, STD-2B in dilutions 100, 50, 25 and 5 %, EPOND-1 and SLRS-5) were used every eight samples, to calculate the background noise of the equipment and determine the loss of sensitivity over time. In all cases, this was corrected based on the correction of the internal standard.

Determination of microbiological parameters

The determinations were made in the UNAH microbiology laboratories. The microorganism count was made from the water samples taken at the Aljibe (G2), ICA (M5) and Violento (M3) monitoring stations, the first two due to receiving a significant organic pollutant load (dairy derivatives and animal waste). ) and the last because it is located between them, as a way of controlling the purification process of the river itself.

For the isolation of total microorganisms, the technique of quantitative dilutions and sowing in a Petri dish ¹⁷ were used, with a dilution order of up to 109 for bacteria. The isolation was carried out in Nutrient Agar culture medium with incubation for 72 h. Morphophysiological identification was carried out according to the technique described by Bergey ¹⁸. For the counting of fecal coliform microorganisms, the method of the most probable number MPN ¹⁹ and the Cuban standard that determines the microbiological water quality was used ²⁰.

Statistical analysis

The spatio-temporal differences in the composition of pH, EC, majority elements and organic composition were determined from a multivariate variance analysis of double classification (bifactorial ANOVA), with the objective of knowing if there was variability due to the interaction of both factors (Sampling stations and Sampling time) or only by their main effects (factors separately). The parameters with significant differences were subsequently performed Duncan's test (p <0.05).

The content of heavy metals and fecal coliforms was compared with the Cuban standard for drinking water ⁸ and with the WHO standard for irrigation water ⁴.

pH and EC

The pH of Mampostón sub-basin surface waters showed little spatial variability (Table 3), which is in line with the powerful buffering effect produced by the HCO₃ ^- and Ca²⁺ ions when dissolved ²¹. The general mean was 7.26, but without significant differences between the monitoring stations for p> 0.05.

EC determinations were higher than 318 µS cm^-3, which indicated that there are no water permeability problems in the soil according to what was previously indicated ²².

Spatially, there are statistically significant differences in the EC of the different hydrosystems evaluated (rivers and dams), the Ganuza river having a higher concentration of dissolved salts and Mampostón dam having a lower concentration. However, when breaking down the different sampling stations in the bar graph (Figure 2), it can be clearly observed how these differences are related to the anthropic contribution at stations G2 and G3 on Ganuza river and M5 on Mampostón river.

The use of water from these three sampling stations for irrigation implies a risk of soil salinization, since the observed values are higher than the FAO standard ²³. The EC is influenced, both by the specific electrical conductivity (ECi) of the ions dissolved in water, and by the contributions of organic matter (OM) from the medium that can dissociate (as weak acids), releasing hydronium ions with high ECi. In this regard, it was reported that, the greater amount of both exists, the higher the EC of a water in a given site ^21,24.

Ca^{2 +} was the predominant cation (Table 4), which apparently its contribution is anthropic, in organic form (G2), from the soy yogurt production process, which can induce the precipitation of toxic metals ²⁴. The rest of the spatial differences that were found are caused by different local geopedological processes ²⁵ and coincide with reports made in this same area in the previous decade ²⁶. The Na ⁺ and K ⁺ cations presented higher concentrations in stations G1, G2 and G3, indicating anthropic contributions as part of the dumping of waste from the dairy and rum factories. The production processes carried out in these companies introduce high concentrations of salts, mainly NaCl, NaHCO₃, Mg (NO₃)₂ and KNO₃.

The surface water that flows through the Ganuza and Mampostón rivers, as well as the one that is impounded in Pedroso diverter dam and the Mampostón dam presented high contents of dissolved HCO₃ ^-, in a variable composition, spatially according to the geology of the area (Table 5), which coincides with the results obtained previously ²⁶.

The spatial differences in the concentrations of Cl^- and NO₃ ^- are related to the aforementioned productive processes (companies whose discharge is carried out in the waters of the Ganuza tributary), including the discharge of waste from the Institute of Animal Science (M5) for the first anion.

The classification of the surface waters that circulate through the basin are considered as bicarbonate, sodium calcium sulfate (HCO₃ ^-> Ca^{2 +} = SO₄ ^2-> Na ⁺), corresponding to the lithological constitution of the area. In this regard, other authors point out that the dissolution of calcite produces waters with a Ca/Mg ratio between 4-50 mmol L^{-1 (26}, being in the present study between 8.38-21.55 mmol L^-1.

Organic composition of the dissolved and particulate phases transported in suspension

The evaluation of the dissolved organic carbon (DOC) content showed that there were statistically significant spatial differences between the G3 monitoring station and the rest. The stations with the highest concentration of particular organic carbon (POC) were G2 and G3, the rest have lower POC values. Therefore, it was considered that a wide variability was observed in the carbon determinations (Table 4).

The relationship between C and N that is transported in suspended matter was shown through the C/N relationship. C/N values between 2.6 and 8.0 indicated a predominance of autochthonous organic matter, either due to photosynthesis or bacterial chemosynthesis or due to the presence of fluvial phytoplankton ^27,28. Following the aforementioned criteria, the monitoring stations where autochthonous organic matter predominates are G2 and G3. This could be because the residues from the yogurt and rum factory are easily degradable and cause intense microbial growth on the water surface, visible to the naked eye by flocculation film formation ²⁹.

On the other hand, C/N values between 8.1 and 12.0 indicated an allochthonous character, originating from contamination by waste from livestock companies that dump directly into the Mampostón sub-basin, for which values higher than 12.1 are considered to be comes from fertilized soils ²⁵. The sampling stations with organic matter of animal origin are G1, G4, M1, M3, M4, M5, P1, P3 and P4. The sampling stations presented an edaphic origin of organic matter: M2, P2, PM1, PM2 and PM3 (Table 6).

BOD₅ and COD

From the spatial point of view, the station with the highest BOD₅ and COD was M5, followed by G3 (Table 6). The rest of the stations do not present significant differences for both parameters. According to the American Public Health Society ³⁰, drinking water has a BOD₅ of 0.75-1.5 mg L^-1 of oxygen and the water is considered contaminated if the BOD₅ is greater than 5.0 mg L^-1, industrial and agricultural wastes contain levels of BOD₅ and COD above one hundred.

On the other hand, the BOD₅/COD ratio indicated that organic matter is easily biodegradable in stations G2, G3, M4 and M5 with values equal to or greater than 0.5 ¹⁵. Aspect that is closely related to the type of waste dumped at these points.

Heavy metals

The reported values of heavy metals for the international standard SLRS-5 satisfied the specifications of the specialized literature ²⁰. All this for the satisfactory work, certification of processing the samples and the equipment operation, since all the values measured in the reference material ranged between 8 and 120 % of the coating factor, with respect to the certified values (Table 7). This indicated that the values reported for the sub-basin samples are reliable.

Among the heavy metals evaluated, only Zn^{2 +} and Pb^{2 +} showed statistical differences in their spatial distribution.

Zn^{2 +} presented its highest concentration in stations G3, M1 and P2 (Table 5). However, in none of the cases does it exceed the Cuban Standard for drinking water ⁸⁾ and the WHO Standard for irrigation water ⁴, which set the maximum value of this element at 5,000 µg L^-1 for safe exploitation. The concentrations reported do not constitute a limitation for its use.

Regarding the average content of Pb, there is widespread contamination by this element in the surface waters of the Ganuza and Mampostón tributaries and Pedroso diverter dam. The sampling stations with the highest concentrations are G2, M3 and P1, with statistical differences compared to the rest of stations. A second group with average content of Pb in solution is constituted by stations G1, G4 and M2. In all cases, presumably, because the low flow of both tributaries produces a retreat of the water in some points and, therefore, the organic matter and cations contributed by the discharges of the industries remain stagnant, accumulating in the sediments until the beginning of the rainy season ³¹. These six sampling stations exceed the permissible levels established for drinking water by Cuban regulations ⁸⁾ and the WHO regulations for irrigation water ⁴⁾ set at 10 µg L^-1.

Despite the use of unleaded fuels, since 2000 in Cuba, Pb is a metal with low mobility, which results in its accumulation in soils in high-traffic areas, due to contamination from previous decades ³². Therefore, the Pb content accumulated in the soils around the asphalt factory (station M2) and the national highway (station M3) may have been washed away by rain, wind or human activities, and deposited in these areas from the river. Another source of this element may be related to waste from the paint factory (G4), a point before station M2, and leaks of used oil from the boilers of the pasteurizer “El Aljibe”, which contaminates stations G1 and G2.

The contamination of the water at station P1 (Pedroso diverter dam) could be due to the negligent dumping of urban solid waste and sewage water on its margins, an aspect notified to the pertinent authorities and subsequently corrected.

There is little seasonal variability in the physical-chemical parameters evaluated (Table 8). These results indicated the anthropic influence on the composition of surface waters in the territory, since the seasonal differences inherent to the concentration of elements in dry season are eliminated by the constant contributions received, from the waste from the companies. In addition, it was reported that this phenomenon might also be due to the bidirectional water exchange system between the Pedroso diverter dam and the Mampostón dam, which can occur both through the artificial channel and through the river ³¹. There are significant differences in pH, which increases 0.6 units in dry season, although its character continues to oscillate around neutrality.

The content of SO₄ ^2- dissolved in the water is higher in dry season (Table 8). The SO₄ ^2- concentrations found are not lithologically justified and it constitutes an anthropic contribution, in accordance with the information reported by other authors ²¹. The content of SO₄ ^2- and Cl^- in karst basins depends on the presence of gypsum (nonexistent in this sub-basin) or saline rocks, respectively, or on processes produced by human activity and that are related to agricultural fertilization, which are it increases in the months of October-February, according to reports from the Mayabeque Agriculture Delegation ³³.

These results indicated the anthropic influence on the composition of surface waters in the territory, since the seasonal differences inherent to the concentration of elements in dry season are eliminated by the constant contributions received from the waste from the companies. In addition, it was reported that this phenomenon might also be due to the bidirectional water exchange system between Pedroso diverter dam and the Mampostón dam, which can occur both through the artificial channel and through the river ³¹.