El fundamento científico del parámetro de toxicidad

De la química a la biología: el enfoque integrador

Tradicionalmente, las normas de calidad del agua se basaban en la medición de parámetros fisicoquímicos: pH, DBO, DQO, sólidos suspendidos, metales, grasas, aceites o nitrógeno. Sin embargo, estas mediciones no capturan los efectos sinérgicos o antagónicos que pueden generarse entre los distintos contaminantes.

La toxicidad, en cambio, integra el efecto combinado de todas las sustancias presentes, conocidas o desconocidas, sobre organismos biológicos sensibles. Es decir, no mide lo que hay, sino cómo afecta lo que hay.

En el laboratorio, este principio se traduce en el uso de bioensayos de toxicidad aguda, en los que se expone a organismos de prueba (peces, crustáceos o microalgas) a diferentes concentraciones del efluente durante un tiempo controlado, observando sus respuestas fisiológicas o de supervivencia.

La NOM-001-SEMARNAT-2021 y el parámetro de toxicidad

La NOM-001-SEMARNAT-2021 establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a cuerpos receptores. A diferencia de su antecesora (la NOM-001-SEMARNAT-1996), incorpora el parámetro “toxicidad aguda”, con el fin de asegurar que el agua vertida no provoque daño inmediato a la biota acuática.

Según la norma, la toxicidad se evalúa en unidades de toxicidad (UT), donde 1 UT equivale a la dilución del efluente que causa la muerte o inmovilidad del 50 % de los organismos expuestos durante el ensayo (CL₅₀ o CI₅₀). El límite máximo permisible es de 2 UT, lo que implica que el efluente no debe ser más tóxico que una dilución 1:2 respecto al agua de control.

La determinación de este parámetro requiere aplicar los métodos establecidos en la NMX-AA-112-SCFI-2017, norma mexicana que define los bioensayos de toxicidad aguda en organismos acuáticos.

Bioensayos de toxicidad: principios y metodología

Elección del organismo de prueba

Los organismos utilizados en los bioensayos son seleccionados con base en su sensibilidad, representatividad ecológica y disponibilidad en cultivo. Los más utilizados en México, conforme a la NMX-AA-112-SCFI-2017, son:

• Pimephales promelas (pez de agua dulce, conocido como “fathead minnow”).
• Daphnia magna (microcrustáceo planctónico).
• Vibrio fischeri (bacteria luminiscente utilizada en el ensayo Microtox).

Cada uno de ellos responde a un tipo diferente de contaminante y matriz: peces y dafnias se usan para aguas dulces o residuales municipales, mientras que Vibrio fischeri se aplica principalmente en efluentes industriales o salinos.

Preparación del efluente y control de calidad

El proceso inicia con la recolección de la muestra representativa, bajo las condiciones definidas por la NMX-AA-003-SCFI-2019 (Muestreo de aguas residuales). La muestra debe mantenerse a 4 °C y analizarse en menos de 36 horas.

Antes de iniciar el bioensayo, se verifican parámetros básicos como pH, oxígeno disuelto, conductividad y temperatura, ajustando las condiciones para garantizar la viabilidad de los organismos.

El laboratorio debe aplicar controles de referencia (ensayos con agua estándar) y pruebas de sensibilidad para validar el desempeño biológico de los organismos. Los resultados solo son válidos si cumplen con los criterios de variabilidad y control definidos por la norma.

Procedimiento experimental

En el caso del bioensayo con Daphnia magna, por ejemplo, se exponen grupos de organismos a una serie de diluciones del efluente (100 %, 50 %, 25 %, 12.5 %, etc.) y se registra el porcentaje de inmovilidad tras 24 y 48 horas.

Con estos datos, se calcula la concentración de efecto medio (CE₅₀) mediante análisis estadístico (regresión probit o métodos de interpolación), y se convierte a unidades de toxicidad (UT = 100/CE₅₀).

Si el resultado excede 2 UT, el efluente se considera tóxico, lo que representa incumplimiento normativo y potencial riesgo ambiental.

Equipos y control metrológico

La confiabilidad de los resultados depende de la trazabilidad metrológica de todos los equipos empleados. Termómetros, oxímetros, medidores de pH y conductividad, así como cámaras climáticas y fotómetros, deben estar calibrados conforme a normas nacionales (CENAM) o internacionales (ISO/IEC 17025).

Además, los laboratorios deben contar con procedimientos documentados de aseguramiento de la calidad, que incluyan la participación en ensayos de aptitud y comparaciones interlaboratorios, garantizando la reproducibilidad y comparabilidad de los resultados.

Interpretación de resultados y comunicación técnica

Un aspecto esencial del análisis de toxicidad es la interpretación integral. Un efluente puede cumplir con todos los límites fisicoquímicos establecidos (DQO, sólidos, metales, etc.) y aun así ser tóxico.

Esto suele deberse a la presencia de compuestos no regulados (por ejemplo, surfactantes, aditivos, microplásticos o pesticidas) que interactúan entre sí produciendo efectos biológicos adversos.

Por ello, la medición de la toxicidad funciona como un mecanismo de verificación final del impacto ambiental, complementando la caracterización química convencional.

En el reporte técnico, los resultados se expresan como UT, acompañados de una descripción del organismo de prueba, condiciones experimentales, controles de referencia y observaciones sobre la tendencia de toxicidad (alta, media o baja).

Implicaciones ambientales y regulatorias

La inclusión del parámetro de toxicidad en la NOM-001-SEMARNAT-2021 tiene un impacto significativo en el sector industrial y municipal. Obliga a las plantas de tratamiento y a los generadores de efluentes a evaluar el efecto biológico real de sus descargas, y no solo su composición química.

De acuerdo con la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, esta medida busca proteger la vida acuática y la calidad de los cuerpos receptores, especialmente en regiones donde los ríos y presas presentan altos niveles de contaminación orgánica y química.

En zonas industriales como el Valle de Toluca, el corredor industrial de Coatzacoalcos o la cuenca del Lerma-Chapala, los estudios han mostrado que efluentes con baja DBO y DQO pueden seguir siendo tóxicos debido a residuos de metales pesados, fenoles o solventes.

El cumplimiento de este parámetro es, por tanto, una responsabilidad técnica y legal, y representa un desafío operativo para muchas industrias que deberán ajustar sus procesos de tratamiento o implementar etapas adicionales de neutralización y remoción de contaminantes emergentes.

Relevancia internacional y armonización normativa

El enfoque de medir la toxicidad biológica de los efluentes no es exclusivo de México. Normas internacionales como la ISO 9509, la OECD 203 (Fish Acute Toxicity Test) y los métodos USEPA 2002.0 y 2021.0 se aplican de manera similar en Europa y Estados Unidos.

La NOM-001-SEMARNAT-2021, al incorporar la toxicidad como parámetro obligatorio, armoniza la regulación mexicana con las mejores prácticas internacionales, fortaleciendo el compromiso del país con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 6: Agua limpia y saneamiento).

Conclusión

Medir la toxicidad en aguas residuales no es una exigencia burocrática, sino una necesidad científica y ecológica. La introducción del parámetro en la NOM-001-SEMARNAT-2021 representa un cambio de paradigma: pasar de medir concentraciones químicas a evaluar efectos biológicos reales.

Para los laboratorios ambientales, este cambio implica adoptar metodologías bioanalíticas robustas, garantizar la trazabilidad metrológica y mantener competencia técnica bajo sistemas de gestión acreditados.

Solo mediante esta integración de química, biología y regulación se puede asegurar que las descargas a cuerpos receptores no comprometan la integridad de los ecosistemas ni la salud pública.

Preguntas frecuentes (FAQs)