UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA TEMA 5. ÍNDICES DE CALIDAD DE AGUAS

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA ÁREA AGROPECUARIA Y DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES TEMA 5. ÍNDICES DE CALIDAD DE AGUAS DOCENTE: Dr. Abrahan Mora LOJA ECUADOR 2015

2 DEFINICIÓN DE ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA Un Índice de Calidad de Agua (IQA), es la expresión global o integrada en la cual se combinan factores naturales de tipo morfológico, geográfico y/o climático con las características fisicoquímicas y biológicas del agua, sin ignorar la estética de la zona.

3 ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA Dependiendo del uso que se le va a dar al agua (riego, consumo humano, vida acuática y/o mantenimiento del ecosistema), el sistema de evaluación de su calidad será diferente.

4 ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA En general, se puede definir como índice de calidad de agua a la expresión matemática que se calcula considerando tres aspectos: 1. Aspectos fisicoquímicos. Las concentraciones, especies y tipos de sustancias orgánicas e inorgánicas presentes en el agua. 2. Aspectos biológicos. La composición y el estado de la biota acuática. 3. Aspectos no acuáticos. Cambios temporales y espaciales debidos a factores intrínsecos y externos al sistema en estudio (Canalización de cauces, presencia de bosques en las riberas, etc.)

5 ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA Aspectos a considerar en los índices de calidad de agua: Índices desarrollados solamente con base a variables fisicoquímicas no son buenos informantes de la calidad del agua (aunque son muy utilizados). Resulta indispensable la inclusión de variables biológicas Se deben incluir aspectos no acuáticos dentro del Índice. La inclusión de estos aspectos se le conoce como Gestión Integral de las Aguas.

6 ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA EMPLEO DE ÍNDICES DE CALIDAD DE AGUA Utilizar un Índice de calidad de aguas elaborado por algún autor o agencia ambiental. Desarrollar un índice propio. Ventajas de utilizar un índice de calidad de aguas ya desarrollado Ahorra tiempo y esfuerzo Se pueden hacer comparaciones de la calidad del agua con resultados obtenidos en otras regiones Desventajas de utilizar un índice de calidad de aguas ya desarrollado No siempre se pueden medir todos los parámetros o variables incluidas en la expresión matemática del índice Algunos índices pierden validez en el tiempo ya que algunas variables o métodos se vuelven obsoletos. Esto hace imposible realizar comparaciones temporales en un cuerpo de agua a largo plazo

7 ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA CARACTERÍTICAS Pueden ser muy arbitrarios Pudieran no incluir parámetros importantes (tales como concentración de metales pesados, organismos biológicos, DBO, etc.) Pudieran incluir parámetros de difícil determinación (tales como CL50 de especies, concentración de compuestos orgánicos de difícil determinación, etc.)

8 ÍNDICES DE CALIDAD DEL AGUA FUNCIÓN DE CALIDAD DEL AGUA Los índices de calidad de agua requieren asociar la concentración de determinado parámetro (DBO, metales pesados, etc.) con la calidad del agua. Para esto se requiere asignar valores de calidad entre 0 y 1 a cada uno de los parámetros de calidad. Esta asignación se puede realizar por medio de tablas estandarizadas o por medio de funciones que representen el índice del parámetro definido en función de su concentración.

9 CONSTRUCCIÓN DE ÍNDICES DE CALIDAD DE AGUA Cuando se desea elaborar un IQA propio y representativo de la región y cuerpo de agua que se esta analizando, es aconsejable que se siga el siguiente procedimiento.

10 METODOLOGÍA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA El proceso de construcción se puede resumir en tres pasos: Primer Paso: Definir el (los) objetivo (s) para el cual se va a utilizar el IQA. Un IQA puede emplearse para establecer objetivos de calidad de agua. Ejemplo Estudio puntuales. Los IQA pueden ser usados como herramienta de gestión. Ejemplo construcción de un puente sobre un rio. La evaluación continua de un IQA pueden mostrar la tendencia en el tiempo del estado de contaminación de un recurso hídrico. Ejemplo estudios espacio temporales de un cuerpo de agua.

11 Segundo paso: Seleccionar los parámetros por incluir en el IQA Es una de las decisiones mas importante, normalmente la selección de los parámetros para la elaboración del IQA está relacionada con el presupuesto disponible, se recomienda que los parámetros elegidos sean representativos de los aspectos (fisicoquímicos, biológicos o no acuáticos) que se desea valorar. Ejemplo para la selección de los parámetros para la elaboración del IQA: Si se desea saber la capacidad de recuperación de la corriente se recomienda incluir el oxigeno disuelto o su porcentaje de saturación. Si se considera el contenido de materia orgánica debe incluirse parámetros como DBO,DQO, los solidos volátiles y carbón orgánico total.

12 Ejemplo para la selección de los parámetros para la elaboración del IQA: Si se considera el aspecto estético del agua se pueden incluir los siguientes parámetros: disco de Secchi, la turbidez, el color y los sólidos suspendidos. El recuento de coliformes totales y fecales son indicadores de contaminación fecal, y los metales pesados de toxicidad. También se pueden incluir variables biológicas que pueden reflejar diferentes aspectos de la calidad del agua (recuento de macro invertebrados, análisis de tejidos, clorofila etc.)

13 Tercer paso: Formular la expresión matemática para calcular el IQA. Después de que se han seleccionado los parámetros a incluir en el IQA, se procede a elaborar la ecuación matemática para calcular el valor del índice. Por ejemplo, supónganse que en un estudio de calidad del agua se determinó que el IQA esta formado por los siguientes parámetros: DBO, DQO, OD, coliformes fecales (CF), SS, color y turbidez. En resumen, la ecuación para el IQA es una función que tendrá la siguiente formula: IQA (DBO,DQO,OD,CF, SS, color, tur)

14 Para construir la ecuación se procede de la siguiente manera: 1- se establece el rango de variación del IQA. Normalmente estos varían en rango por ejemplo entre 0-1, 0-10 y dependiendo de quien este elaborando el índice. 2- se agrupan los parámetros o variables seleccionadas en los términos que representan los aspectos por evaluar. Se pueden tener el numero de términos que se desee. Termino carga orgánica (DBO*DQO) Termino efecto de recuperación (OD) Termino contaminación fecal (CF) Termino aspecto estético (SS* color*tur)

15 Como se puede observar las variables dependientes (DBO*DQO) se colocan en un mismo termino y se multiplican. Ya que el DBO y DQO están estrechamente relacionados y son independientes de los otros parámetros. En el caso de los parámetros (OD) y (CF), son independientes y no están relacionados con otros. Los valores de DBO, DQO, OD, CF, etc. no son las concentraciones obtenidas en los análisis para estos parámetros, son los valores entre cero y uno (0-1) calculados con las funciones de calidad, es decir son variables indexadas.

16 Para conocer la importancia que tienen cada uno de los términos en el valor total del IQA, se le asigna un peso a cada término. Por consiguiente, se aplica al ejemplo que se está considerando. La expresión matemática para el IQA tendrá la siguiente fórmula: IQA = a*(dbo*dqo) + b*(od) + c*(cf) + d*(ss*color*tur) Carga Orgánica Efecto Recuperador Contaminación fecal Aspecto Estético Donde, a, b, c y d son los factores de ponderación (importancia) o el peso de cada uno de los términos considerados en la ecuación.

17 La suma de todos los pesos debe ser igual al máximo valor del rango en el cual esta variando el IQA. El que se está elaborando varia entre (0-10) entonces tendremos: a + b + c + d = 10 La asignación de pesos es un aspecto cualitativo. Por lo general, estos valores se obtienen realizando encuestas a expertos en calidad del agua en las cuales los encuestados sugieren valores para cada peso. Al final se puede tomar, como valor de cada peso, el valor promedio obtenido para cada uno de ellos en las encuestas.

18 Tabla 1. Rango de variación del IQA y convenciones VARIACIÓN IQA CONVENCION SIGNIFICADO 9-10 Recurso hídrico en estado natural. Agua de muy buena calidad 7-9 Recurso hídrico levemente contaminado. Agua de buena calidad. 5-7 Recurso hídrico regularmente contaminado. Agua regularmente contaminada. 2,5-5 Recurso hídrico contaminado. Agua altamente contaminada. 0-2,5 Recurso hídrico muerto. Se sobrepaso la capacidad de autodepuración del recurso.

19 Con el propósito de poner en práctica el método explicado para construir un IQA. Elaborar un índice de calidad del agua con los datos de calidad del agua que se encuentran en la siguiente tabla y utilizando los valores de normalización Parámetros Machado Oxigeno disuelto mg/l 0,7 Coliformes Totales NMP/100 ml 800 ph 7 DBO mg/l 56 NO 3 mg/l 0,7 PO 4 mg/l 0,4 Temperatura C 22 Turbiedad NTU 162 Solidos totales mg/l 687

20 ÍNDICES BIOLÓGICOS DE CALIDAD DE AGUA Las características de la biota existentes en un cuerpo de agua son consideradas como buenos indicadores del estado de calidad del agua. Los organismos más comúnmente utilizados son: Macroinvertebrados acuáticos (insectos acuáticos) Macrofitas (plantas acuáticas) Bacterias Algas Protozoos Peces Otros organismos acuáticos (estrellas de mar, erizos, esponjas de mar, etc.)

21 La selección del grupo indicador (organismo) es muy importante, ya que debería cumplir con la mayoría de las siguientes características: Facilidad de identificación de taxa Facilidad de muestreo Amplia distribución Que exista buena información del grupo Que sea sedentario Abundante De larga vida Tamaño grande Cultivable en el laboratorio Que presente poca variabilidad genética Que ocupe siempre el mismo nivel trófico en la cadena

22 Características Bacterias Protozoos algas Macro invertebrados Macrofitas peces Taxonomía Muestreo Distribución Información Int. Económico Bioacumulación Laboratorio Genética Nivel trófico Sedentaria Abundancia Ciclo de vida Tamaño Variabilidad Uso %