Fundamento científico de la toxicidad aguda aplicada a la calidad del agua

Definición y contexto de la toxicidad aguda

La toxicidad aguda puede definirse como la capacidad que tiene una sustancia o mezcla de sustancias para provocar efectos adversos graves, incluida la muerte, en los organismos expuestos durante un corto periodo de tiempo o mediante una única exposición. En el contexto de calidad del agua, hablamos de evaluar la capacidad de una muestra de cuerpo receptor o de efluente de generar efectos tóxicos en organismos acuáticos de laboratorio en ensayos estandarizados.

Desde el punto de vista ecológico, este tipo de medición permite captar efectos que van más allá de la mera presencia de un contaminante en cierta concentración: integra posibles efectos sinérgicos, aditivos o inciertos de mezclas complejas (algo habitual en descargas industriales o sistemas de tratamiento). Por ejemplo, aunque los niveles de metales individuales o compuestos orgánicos estén por debajo de los límites establecidos, la mezcla puede inducir toxicidad aguda al afectar la capacidad de los organismos para sobrevivir o respirar.

Además, la toxicidad aguda supone un parámetro integrador: dado que los organismos acuáticos viven en el agua, cualquier efecto adverso sobre ellos puede indicar un daño ecológico real, lo cual hace de este enfoque una herramienta valiosa para la gestión de calidad del agua de uso ecológico, recreativo o de suministro.

Desde el ámbito internacional, el United States Environmental Protection Agency (EPA) ha publicado guías para la medición de la toxicidad de efluentes como parte de la evaluación de impacto ambiental.  Estas guías establecen procedimientos estándar para ensayos de toxicidad aguda en agua dulce y marinos, incluyendo muestreo, conservación, pruebas estáticas o de flujo, determinación de concentraciones que causan mortalidad (LC50) o inhibición de funciones específicas.

Por qué la toxicidad aguda se considera “nuevo parámetro integrador”

La noción de toxicidad aguda como “nuevo parámetro integrador” de calidad del agua obedece a varios factores:

• Complejidad de las descargas: en la actualidad, las descargas industriales, urbanas o de lixiviados contienen mezclas bastante complejas de contaminantes: metálicos, orgánicos, compuestos emergentes (como surfactantes, biocidas, nano­materiales). Evaluar únicamente parámetro por parámetro puede subestimar el riesgo real. El ensayo de toxicidad aguda favorece una visión global de impacto biológico.
• Efectos sinérgicos y de mezcla: las mezclas de contaminantes pueden generar efectos aditivos o incluso potencias mayores que los efectos individuales. El ensayo de toxicidad captura potencialmente esas interacciones indeseables.
• Protección de organismos y ecosistemas: además de proteger al ser humano, protege la vida acuática (peces, invertebrados, algas) lo cual es esencial para la integridad ecológica de cuerpos de agua. Un cuerpo receptor que presenta toxicidad aguda no está cumpliendo con calidad para uso ecológico.
• Tendencia regulatoria internacional: muchos países están incorporando la toxicidad aguda o crónica en sus normativas de efluentes y cuerpos de agua. En el caso de México, por ejemplo, el artículo de 2024 que analiza la calidad superficial menciona “acute toxicity” como uno de los ocho indicadores monitoreados en 450 sitios de superficie. 

En conjunto, integrar la toxicidad aguda en los programas de monitoreo de calidad del agua permite un salto hacia un enfoque de protección más E2E (end-to-end) desde el contaminante hasta el impacto biológico real, lo cual es especialmente relevante en zonas industriales o cuencas degradadas en México.

Parámetros clave y tipos de ensayos

Desde el punto de vista técnico-analítico, los ensayos de toxicidad aguda contemplan varios parámetros y etapas que se deben considerar cuidadosamente:

• Organismos de prueba: Habitualmente se seleccionan organismos estandarizados (por ejemplo, el microcrustáceo Daphnia magna, el rotífero Lecane quadridentata, larvas de peces o algas) que presentan sensibilidad reconocida. En México, la norma mexicana NMX‑AA‑087‑SCFI‑2010 establece el análisis de toxicidad aguda con Daphnia magna.
• Tiempo de exposición: Dependiendo del organismo y del protocolo puede medirse mortalidad en 24 h, 48 h, 96 h, o efectos subletales.
• Concentraciones de muestreo: Determinar la concentración que genera el 50 % de mortalidad (LC50) o un nivel de inhibición determinado.
• Unidades de toxicidad: Algunas regulaciones miden la toxicidad en “unidades de toxicidad” (TU) o bien como 100/LC50.
• Condiciones del ensayo: Temperatura, oxígeno disuelto, pH, fotoperíodo, replicaciones, controles. La guía de la EPA lo detalla. 
• Muestreo y conservación de la muestra: Fundamental para que los resultados sean representativos.
• Interpretación de resultados: Los resultados se interpretan en función de criterios de cumplimiento regulatorio o de protección ecológica, y deben acompañarse de las condiciones del cuerpo receptor (tipo de organismo, velocidad de corriente, dilución, etc.).

Limitaciones y consideraciones críticas

Es fundamental reconocer que la toxicidad aguda, aunque poderosa como integrador, tiene limitaciones que el analista ambiental debe considerar:

• No siempre identifica efectos crónicos (exposiciones prolongadas, subletales, efectos sobre reproducción o crecimiento) — para ello se requieren ensayos de toxicidad crónica.
• La sensibilidad del organismo de prueba puede no reflejar todos los organismos del ecosistema real.
• Puede haber efectos de dilución o mitigación en el ambiente real que no se replica en el laboratorio.
• La interpretación requiere contexto ecológico: un resultado favorable en laboratorio no garantiza ausencia de riesgo en campo, del mismo modo que un resultado adverso debe analizarse con un enfoque de gestión.
• Necesidad de complementarlo con análisis de causantes potenciales (metales, compuestos orgánicos, surfactantes, mezclas emergentes) y considerar la transferencia de riesgo hacia seres humanos vía la cadena alimentaria.

A pesar de estas reservas, la toxicidad aguda se posiciona como un parámetro adicional esencial para fortalecer los programas de calidad de agua, especialmente en contextos industriales complejos.

Implicaciones ambientales y sociales en México

El reto de la calidad del agua en México

En México, los cuerpos de agua superficiales y subterráneos enfrentan múltiples presiones: descargas industriales, aguas residuales sin tratamiento adecuado, lixiviados de rellenos sanitarios, escurrimientos agrícolas, entre otros. De acuerdo con datos recientes de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), de 450 sitios de monitoreo de superficie en 2023 solo aproximadamente 27 % alcanzaron calificación verde, mientras que más del 50 % se calificaron rojo por incumplimiento de parámetros clave, entre los que se incluye la toxicidad aguda. 

Esto evidencia que la medición de calidad del agua debe evolucionar para incorporar criterios más exigentes, y que la toxicidad aguda aporta una dimensión adicional de gestión del riesgo ecológico. Las implicaciones sociales también son relevantes: aguas contaminadas afectan la salud humana, los recursos de pesca, la recreación, la biodiversidad acuática y la economía local (por ejemplo, turismo, agricultura de riego, pesca tradicional).

Zonas industriales, rellenos sanitarios y descargas críticas

Zonas industriales

En muchas cuencas mexicanas, las zonas industriales concentran descargas de efluentes con metales, compuestos orgánicos, solventes y surfactantes. Estas descargas, aun cuando cumplan con límites de metales o DQO, pueden inducir toxicidad aguda por efecto sinérgico de mezclas. Un cuerpo receptor industrial no supervisado puede presentar mortalidad de invertebrados, pérdida de biodiversidad y colapso ecológico.

Rellenos sanitarios y lixiviados

Los rellenos sanitarios constituyen una fuente crítica de contaminación de aguas superficiales y subterráneas: el lixiviado que se infiltra lleva compuestos orgánicos, metales, sales y materia leachable. La toxicidad aguda de estos lixiviados puede ser elevada, lo cual exige que los programas de monitoreo incluyan ensayos de toxicidad para evaluar la peligrosidad del efluente o del agua filtrada.

Sitios de disposición final y cuerpos receptores degradados

En cuerpos receptores con cargas históricas de contaminación (por ejemplo, ríos que reciben descargas industriales, ciudades con tratamiento insuficiente), la medición de toxicidad aguda permite detectar con rapidez deterioros ecológicos graves. Por ejemplo, un río que presenta organismos acuáticos debilitados o ausentes puede correlacionarse con resultados de toxicidad aguda positivos en muestreos. Asimismo, la comunidad, como pescadores o usuarios recreativos, puede verse directamente afectada por la degradación.

Impacto social y económico

Cuando un cuerpo de agua presenta toxicidad aguda constante, las consecuencias son variadas:

• Pérdida de hábitats acuáticos, lo que afecta a la biodiversidad y a las comunidades que dependen de pesca o recolección.
• Limitaciones de uso del agua para riego, recreación o abastecimiento, lo que puede derivar en sanciones, costos de tratamiento más altos o cierre de operaciones industriales.
• Costos de remediación elevados para industrias o municipios que no han monitoreado adecuadamente y que se enfrentan a sanciones de la Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (PROFEPA) o a responsabilidad ambiental.
• Pérdida de confianza pública y presiones sociales sobre las autoridades locales para mejorar la calidad del agua; en comunidades vulnerables el deterioro de agua superficial o subterránea agrava inequidades socioambientales.

En este panorama, el aporte de un laboratorio acreditado como Orozco Lab, que puede ejecutar ensayos de toxicidad aguda y análisis complementarios, tiene un valor estratégico para la gestión ambiental preventiva.

Marco normativo nacional e internacional aplicado a la toxicidad aguda

Normativa nacional mexicana

En México, varias normas oficiales mexicanas (NOM) y lineamientos regulan la calidad del agua, los efluentes, los residuos peligrosos, y otras materias ambientales. A continuación revisamos las más relevantes en el contexto de toxicidad aguda.

NOM-052-SEMARNAT-2005

La NOM‑052‑SEMARNAT‑2005 “Que establece las características, el procedimiento de identificación, clasificación y los listados de los residuos peligrosos” es una norma que regula los residuos peligrosos, no directamente la calidad del agua. Sin embargo, su relevancia radica en que incluye en su definición de residuos peligrosos la característica de “toxicidad aguda”, entendida como “el grado en el cual una sustancia o mezcla de sustancias puede provocar, en un corto periodo de tiempo o en una sola exposición, daños o la muerte de un organismo”. 

Esta norma pone el marco legal de la toxicidad aguda en el ámbito de residuos peligrosos, lo cual es relevante porque muchas descargas industriales que se convierten en efluentes o lixiviados provienen de residuos peligrosos o su manejo deficiente. En el ámbito del laboratorio, significa que los análisis de toxicidad aguda pueden vincularse no sólo a calidad de agua, sino también a la identificación de residuos peligrosos lixiviados o efluentes con potencial toxicológico elevado.

NOM-001/21 (NOM-001-SEMARNAT-2021)

La NOM‑001‑SEMARNAT‑2021, “Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a cuerpos receptores” (entrará en vigor en marzo de 2023 para ciertos parámetros), introduce en su proceso el parámetro de toxicidad aguda, especificando que su límite máximo traducido será de 2 unidades de toxicidad en una exposición de 15 minutos, para determinadas descargas. 

Este hecho es significativo: es la primera vez que en México se incorpora explícitamente la toxicidad aguda como parámetro regulado en una norma de descarga de aguas residuales. Por ello, las industrias y laboratorios deben prepararse para cumplir con esta exigencia y para que los ensayos de toxicidad aguda formen parte de sus sistemas de monitoreo.

Otras normas relacionadas

• La NOM-127-SSA1 (Agua para uso y consumo humano) regula calidad del agua para abastecimiento, aunque no contempla directamente ensayos de toxicidad aguda.
• La NMX-AA-087-SCFI-2010, “Análisis de agua – Evaluación de toxicidad aguda con Daphnia magna, Straus” define metodología de ensayo en México. 
• Además, hay regulaciones locales o estatales que pueden incorporar este tipo de ensayos como parte de los programas de monitoreo de cuerpos de agua o descargas industriales (por ejemplo, convenios de cuenca).

Estándares internacionales y su relevancia

Internacionalmente, la toxicidad aguda se encuentra regulada vía guías como la del EPA (Estados Unidos) titulada Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms(2002).

Las directrices internacionales ofrecen:

• Métodos estandarizados (ensayos de mortalidad, concentración letal media: LC50).
• Requisitos de calidad del ensayo (control, replicación, diluciones).
• Interpretación para protección de organismos acuáticos.

Aunque México adapta estos lineamientos a su contexto, la adopción de metodología estandarizada internacional garantiza comparabilidad, credibilidad de resultados y una base científica sólida. Desde Orozco Lab enfatizamos que nuestros ensayos se desarrollan siguiendo metodologías similares a las internacionales, garantizando resultados que pueden usarse para cumplimiento regulatorio, auditoría ambiental, defensa técnica o mejora de procesos industriales.

¿Cómo armonizar normativa, laboratorio y gestión ambiental?

Para que la toxicidad aguda cumpla su función efectiva como parámetro integrador de la calidad del agua, es necesario coordinar tres ejes: regulación, laboratorio y gestión.

1. Regulación: Las autoridades deben definir claramente los límites, organismos de referencia, cuerpos receptores, frecuencia de monitoreo. La incorporación de toxicidad aguda en la NOM-001/21 es un paso decisivo.
2. Laboratorio: Laboratorios acreditados (como Orozco Lab) deben operar con metodología robusta, personal calificado, control de calidad, trazabilidad y reporte técnico claro.
3. Gestión ambiental: Las empresas, industrias, municipios, operadores de agua deben interpretar los resultados de toxicidad aguda y actuar en consecuencia: revisar tratamiento de efluentes, optimizar procesos, implementar diluciones o tecnologías de mitigación, y considerar la toxicidad aguda como indicador de eficiencia de tratamiento.

Sin esta integración, la toxicidad aguda puede quedar como simple indicador técnico sin impacto en la gestión ambiental. Por ello, como laboratorio acreditado, enfatizamos nuestra capacidad para guiar al cliente no sólo en la ejecución del ensayo sino en su interpretación estratégica, su enlace con cumplimiento normativo y la propuesta de mejoras.

Ejemplos prácticos en México: casos vinculados con toxicidad aguda

Para comprender la relevancia operativa del parámetro de toxicidad aguda, a continuación revisamos tres casos reales en el contexto mexicano, en los que se destacaron problemas de calidad del agua y se aplica la toxicidad aguda como herramienta de diagnóstico.

Caso 1: Planta de tratamiento de aguas residuales y test de toxicidad

Un estudio realizado en México por G. Guerrero‑Jiménez y coautores (2017) evaluó una planta de tratamiento de aguas residuales mediante parámetros físico-químicos y ensayos de toxicidad aguda con Daphnia magna y Lecane quadridentata. El análisis evidenció que aunque la calidad del efluente cumplía con muchos parámetros de diseño, persistía toxicidad aguda, lo que implicaba que los organismos acuáticos del receptor aún podían resultar afectados. Este tipo de resultado destaca la importancia de que el análisis no se quede en los límites convencionales sino que incluya un parámetro integrador de impacto biológico.

Desde la perspectiva de Orozco Lab, este ejemplo señala varias lecciones operativas: revisar diluciones de efluente, analizar contaminantes emergentes no contemplados en rutina (por ejemplo, surfactantes, biocidas, compuestos no regulados) y proponer optimización del tratamiento para reducir la toxicidad.

Caso 2: Cuenca superficial con indicador de toxicidad aguda

Según los datos de CONAGUA publicados en 2024, en la red de 450 sitios de monitoreo superficial en México, uno de los ocho indicadores evaluados fue la toxicidad aguda. Se reporta que sólo cerca del 60,9 % de los sitios presentaban “no toxic acuity” (sin toxicidad aguda significativa). Esto significa que 39 % de los sitios tenían algún nivel de toxicidad, lo que representa un panorama de riesgo ecológico relevante.

Ese tipo de información pone de relieve que la toxicidad aguda está siendo contemplada por las autoridades como un indicador real de calidad del agua y no sólo como un parámetro experimental. Para una cuenca industrial, una empresa o un municipio, este tipo de datos obliga a incorporar ensayos de toxicidad aguda en su monitoreo, a asociarlos con fuentes de descarga, y a considerar estrategias de remediación o control para reducir el impacto.

Caso 3: Sitio de disposición final y lixiviación — necesidad de pruebas de toxicidad

Aunque no siempre están publicados con claridad, en varios estudios de lixiviados de rellenos sanitarios en México se documenta elevada toxicidad de las aguas de infiltración al compararla con ensayos estandarizados. Esto obliga a las autoridades y a los gestores de residuos peligrosos a realizar ensayos de toxicidad aguda como parte del monitoreo de lixiviados (y en muchos casos, a considerarlos residuo peligroso si la toxicidad es alta). Si bien la normativa específica para aguas no siempre exige toxicidad aguda, desde Orozco Lab recomendamos que las empresas que tratan residuos y manejan rellenos sanitarios incluyan estos ensayos dentro de su plan de monitoreo, ya que permiten detectar riesgo que no se capta mediante análisis convencional de metales o materia organica.

Implicaciones de los casos y recomendaciones operativas

Estos ejemplos muestran que:

• La toxicidad aguda debe implementarse tanto en efluentes como en cuerpos receptores, no sólo en descargas.
• Los laboratorios acreditados deben ofrecer esta prueba como parte del paquete de análisis de calidad del agua.
• Las empresas industriales o gestores de residuos deben anticipar que la toxicidad aguda se convertirá en requisito regulatorio o de auditoría (como ya sucede en la NOM-001/21).
• La interpretación del resultado de toxicidad aguda debe conducir a una acción operativa: cambio de tratamiento, hidráulica de dilución, reducción de carga tóxica, re-uso del agua degradada con precaución, etc.
• Es importante vincular resultados de toxicidad con contexto de cuenca: flujo, organismos sensibles, dilución, usos del agua (abastecimiento, recreación, ecológico).

Conclusión

El paradigma clásico de calidad del agua basado únicamente en parámetros individuales físico-químicos o microbiológicos ha alcanzado un límite en contextos de creciente complejidad: descargas industriales mixtas, residuos emergentes, cuencas sobreexplotadas y biodiversidad acuática en riesgo. En este escenario, la toxicidad aguda se impone como un parámetro integrador de calidad del agua, ya que permite evaluar el efecto real en organismos acuáticos y ofrecer una medición más holística del estado ecológico de un cuerpo de agua o descarga.

Para el contexto mexicano, ello adquiere especial relevancia: la incorporación de la toxicidad aguda en la nueva normativa de descargas (NOM-001/21), los datos de monitoreo de la CONAGUA que ya la emplean, y la diversidad de sistemas acuáticos bajo presión, hacen que los laboratorios y entidades de análisis se preparen para ofrecer este tipo de servicio con alta calidad técnica. En este sentido, Orozco Lab se posiciona como aliado estratégico para empresas, consultorías y autoridades que requieren análisis de toxicidad aguda, acompañados de interpretación técnica, integración con análisis tradicional y acciones de gestión.

Desde el diseño del muestreo, ejecución del ensayo, interpretación técnica y vinculación con la gestión ambiental y regulatoria, la toxicidad aguda permite un enfoque más eficaz, comprensible y adecuado a los retos actuales. Recomendamos que los actores del sector —industria, municipios, organismos reguladores— incluyan este parámetro en sus programas de monitoreo, y consideren los resultados no sólo como cumplimiento técnico, sino como base para la mejora continua del sistema de calidad del agua.

Finalmente, la calidad del agua no es sólo un requisito regulatorio: es un compromiso con la salud humana, con los ecosistemas y con la sustentabilidad de las actividades productivas y sociales. Incorporar la toxicidad aguda como parámetro integrador es un paso estratégico hacia una gestión ambiental más robusta, confiable y orientada al futuro.

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