INDICADORES DE CALIDAD DEL AGUA

INDICADORES DE CALIDAD DE AGUAPara facilitar la interpretacin de los datos fsicos, qumicos y biolgicos, cada vez ms agencias medioambientales, universidades e institutos recurren a los ndices de calidad y contaminacin del agua (ICA e ICO).Los cuales mediante una expresin matemtica que representa todos los parmetros valorados permiten evaluar el recurso hdrico. La elaboracin y aplicacin de cualquier indicador es especfica para cada regin o fuente en particular.

Su construccin bsicamente consta de tres pasos fundamentales: 1. Seleccin de las variables2. Determinacin de los subndices para cada parmetro y 3. Eleccin de la frmula de agregacin. Las variables que ms se tienen en cuenta en este proceso son: pH, oxgeno disuelto, Demanda Bioqumica de Oxgeno (DBO), una forma de nitrgeno, fosfatos y slidos totales (ST).

Por lo tanto su uso no puede ser generalizado, ya que se podra terminar realizando juicios subjetivos.

Y bajo un solo indicador no se puede evaluar la dinmica de un sistema, por lo que es importante tambin el estudio de cada variable individualmente. La implementacin de nuevas metodologas que involucren ms de dos parmetros para la valoracin de la calidad del agua toma cada vez ms importancia.Los ndices de calidad del agua engloban varios parmetros en su mayora fsico-qumicos y en algunos casos microbiolgicos que permiten reducir la informacin a una expresin sencilla, conocida como: ndices de calidad del agua (ICA) e ndices de contaminacin del agua (ICO).

Los trabajos de mayor envergadura se basan en la metodologa Delphi, como:The National Sanitation Foundation NSF, que utiliza nueve parmetros donde incluye DBO5), (OD), coliformes fecales, nitratos (NO3-), pH, cambio de temperatura, slidos disueltos totales (SDT), fosfatos totales y turbiedad (NSF, 2006).

En la actualidad los indicadores desarrollados involucran desde un parmetro hasta ms de 30, pudiendo agruparse en diferentes categoras:

Contaminacin por materia orgnica e inorgnica, Eutrofizacin , Aspectos de salud, Sustancias suspendidas y disueltas, Nivel de oxgeno, Caractersticas fsico-qumicas y sustancias disueltas. Indicadores fsico-qumicosLa calidad de diferentes tipos de agua se ha valorado a partir de variables fsicas, qumicas y biolgicas, evaluadas individualmente o en forma grupal.

Los parmetros fsico-qumicos dan una informacin extensa de la naturaleza de las especies qumicas del agua y sus propiedades fsicas, sin aportar informacin de su influencia en la vida acutica;

Los mtodos biolgicos aportan esta informacin pero no sealan acerca del contaminante o los contaminantes responsables. Se recomienda la utilizacin de ambos en la evaluacin del recurso hdrico (Orozco,et al., 2005).

VENTAJA

La ventaja de los mtodos fsico-qumicos se basa en sus anlisis Suelen ser ms rpidos y pueden ser monitoreados con mayor frecuencia, en comparacin con los mtodos biolgicos, Estn basados en la observacin y medicin de ciertas comunidades de seres vivos en las aguas; En los mtodos bilgicos, la eleccin de las especies debe ser cuidadosa ya que de esta depende la evaluacin de la calidad del recurso, que generalmente solo se realiza para un uso determinado.A diferencia de las fsico-qumicas, que permiten una evaluacin para diferentes tipos de uso.

Independiente del tipo de variables usadas en el monitoreo de una fuente, siempre se genera un gran nmero de datos.Requieren de un tratamiento e interpretacinLos resultados de un monitoreo deben permitir resolver diferentes tipos de conflictos como el uso del agua y la integridad ecolgica de los sistemas acuticosLos cuales involucran aspectos socioeconmicos, por lo que los ICA e ICO son una herramienta importante pues su clculo involucra ms de una variable, El uso correcto de estos indicadores permite utilizarlos para la evaluacin de los programas de gestin de recursos hdricos.

Los pioneros en generar una metodologa unificada para el clculo del ndice de calidad (ICA) fueron Horton (1965) y Liebman (1969). Sin embargo, estos solo fueron utilizados y aceptados por las agencias de monitoreo de calidad del agua en los aos 70 cuando los ICA tomaron ms importancia en la evaluacin del recurso hdrico.El ndice general de calidad del agua fue desarrollado por Brown et al. (1970) y mejorado por Deininger para la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1975 (NAS, 1975). Con estos estudios, el Departamento Escocs para el Desarrollo (SSD), en colaboracin con instituciones regionales para la preservacin del agua, llevaron a cabo extensas investigaciones para evaluar la calidad del recurso en ros de Escocia.En 1970 los trabajos se basaron en la metodologa Delphi, como el The National Sanitation Foundation (NSF), realizando el ndice de calidad de agua (WQI), que en espaol es conocido como ICA, con base en nueve parmetros: DBO5, OD, coliformes fecales, NO3-N, pH, cambio de temperatura, SDT, fsforo total y turbiedad (NSF, 2006). Este ndice es en la actualidad uno de los ms utilizados por agencias e instituciones en los Estados Unidos.

En 1978 Ott present una discusin detallada sobre la teora de ndices ambientales y su desarrollo as como una revisin sobre los ndices. Segn Cude (2001), desde 1978 hasta 1994, revisiones de literatura de los ICA desarrollados desde su introduccin han revelado nuevos enfoques y proporcionado nuevas herramientas para el desarrollo de las investigaciones.Entre los aos de 1995 y 1996 se desarrollaron indicadores especiales para una cuenca o regin: en 1995, con la Estrategia de evaluacin ambiental de Florida (The Strategic Assessment of Florida's Environment - SAFE), que formul un ndice especial para la Florida, en 1996 el ndice de British Columbia (BCWQI) de Canad y el desarrollo del Programa de mejoramiento de la cuenca baja de Miami (WEP, 1996).La Comunidad Europea desarroll el ndice universal de la calidad del agua (UWQI), utilizado para evaluar la calidad del agua superficial como fuente de agua potable. Este indicador se basa en doce variables: cadmio, cianuro, mercurio, selenio, arsnico, fluoruro, nitratos, OD, DBO5, fsforo total, pH y coliformes totales (Boyacioglu, 2007).

Segn Fernndez y Solano (2005), en el mundo hay por lo menos 30 ndices de calidad de agua que son de uso comn, y consideran un nmero de variables que van de 3 a 72. Prcticamente todos estos ndices incluyen al menos 3 de los siguientes parmetros: OD, DBO o demanda qumica de oxgeno (DQO), nitrgeno en forma amoniacal y de nitratos (NH4N y NO3-N), fsforo en forma de ortofosfato (PO4P), pH y slidos totales (ST).La metodologa Amoeba (A General Method Of Ecological and Biological Assessment), desarrollada por los Pases Bajos, utiliza parmetros fsico-qumicos y biolgicos que permiten la valoracin ecolgica y biolgica de los sistemas acuticos. Su desarrollo estuvo a cargo del Ministerio Holands de Transporte, Obras Pblicas y Manejo del Recurso Hdrico teniendo en cuenta la produccin y rendimiento agrcola, la diversidad sustentable de especies y la normativa sustentable (Fernndez y Solano, 2005).

Espaa adopt el ndice de Lomantange y Provencher del estado de Qubec (Canad), en el que se utilizan 23 parmetros, 9 bsicos y 14 complementarios. Este ndice se fundamenta en el cumplimiento de requisitos de acuerdo al uso del recurso hdrico como: potabilizacin, contacto primario, riego y mantenimiento de la biodiversidad. El ndice simplificado de calidad de agua (ISQA) tambin es uno de los ms utilizados en Espaa, este emplea parmetros como DQO, slidos suspendidos totales (SST), conductividad y temperatura (Orozco,et al., 2005).Para el caso latinoamericano, el desarrollo y aplicacin de estos ndices se ha dado con ms auge en Mxico, desarrollando diversos ICA. El ndice INDIC-SEDUE fue el primero en aplicarse en Mxico, en Jalisco y tuvo un uso comn en la antigua Secretara de Desarrollo Urbano y Ecologa en el Departamento de Prevencin y Control de la Contaminacin Ambiental de la Subdelegacin de Ecologa de la Delegacin Sedue-Jalisco. Este ICA est basado en el ndice desarrollado por Dinius y adaptado y modificado por la Direccin General de Proteccin y Ordenacin Ecolgica (DGPOE) de la Sedue (Montoya,et al., 1997).

En el 2004 los pases que integran la Comunidad Andina (CAN) elaboraron una metodologa para la medicin de la calidad de los recursos hdricos en la que se incluyen variables e indicadores para aguas superficiales, subterrneas y costeras; la propuesta tiene como fin desarrollar unsoftwareadecuado a los pases que integran la CAM (OEA, 2004).En el Per, en forma general se han aplicado dos indicadores: el ICA-NSF y un modelo desarrollado en Cuba por Jorge Garca, Atilio Beato y Joaqun Gutirrez, en el cual se considera, adems de los parmetros del ICA-NSF, la conductividad elctrica cloruros y el nitrgeno amoniacal (OEA, 2004).Chile en 1999 inici un programa de Monitoreo, educacin sanitaria y ambiental para la recuperacin y proteccin de los cuerpos de agua, considerando el ISQA. En el ao 2000, con el monitoreo del ro Chile en 18 estaciones, se elaboraron dos ICA para esta corriente (ICA-extendido e ICA-simplificado); su construccin tuvo en cuenta los parmetros representativos a los usos del agua y a la minimizacin de los costos de anlisis (Debels,et al., 2005).

Brasil utiliza el ICA desarrollado por la Compaa de Tecnologa de Saneamiento Ambiental de Brasil,que modific el ICA-NSF a condiciones propias del trpico, para la evaluacin de la calidad del agua de ros con destinacin del recurso para uso domestico (CETESB, 2006).En Colombia, de acuerdo con el Estudio Nacional del Agua (IDEAM, 2000), la medicin de parmetros fsico-qumicos es una actividad rutinaria. Sin embargo, no ha sido as el clculo de ndices de calidad de agua, aunque; estos estn siendo aplicados regularmente en la industria del petrleo y algunas corporaciones autnomas regionales, en las ciudades de Bogot, Barranquilla, Bucaramanga, Cali y Manizales, estimando los ICA e ICO en sus programas de monitoreo (Fernndez y Solano, 2005).En el 2002, diferentes entidades que conforman el Sistema de Informacin Ambiental Colombiano, incursionaron sobre la base de los ndices desarrollos por Rojas (1991), Behar et a.l (1997), Ramrez y Via (1998),en los que se han desarrollado catorce indicadores ambientales, de los cuales tres corresponden a la oferta hdrica, dos a la sostenibilidad del recurso, seis a la calidad del agua dulce y tres IC adicionales para las aguas marinas y costeras (IDEAM,et al., 2002).

A pesar del gran esfuerzo realizado en Colombia, algunos de estos indicadores, especialmente los de calidad del agua, apenas estn planteados debido a la poca densidad de puntos de coleccin de datos y su falta de sistematizacin y estandarizacin (IDEAM,et al., 2002).Es importante resaltar el trabajo realizado por la Corporacin Regional del Valle del Cauca (CVC) y la Universidad del Valle, quienes en el proyecto de caracterizacin y modelacin matemtica del ro Cauca (PMC) desarrollaron el ndice de calidad para el ro Cauca denominado Icauaca, en el que se consideran diez variables que son: pH, OD, color, turbiedad, DBO5, nitrgeno total, fsforo total, ST, SST y coliformes fecales (CVC-Univalle, 2004).Los ICA son una herramienta til para la toma de decisiones, por lo que es necesario el monitoreo continuo de cada variable que permita adecuar el ndice a niveles regional y local, como es el caso del Icauaca.Finalmente, hay que destacar el trabajo realizado en el 2005 por el grupo de Investigacin de Ciencias Naturales en la lnea de investigacin, valoracin y monitoreo de la calidad ambiental de la Universidad de Pamplona, que trabajo elsoftwareICAtes V1.0, en el cual se incluyen una gran variedad de ICA e ICO, se discriminados por pas y autor.

Clasificacin y uso de los ndicesDe acuerdo a Ball y Church (1980), los ndices pueden clasificarse en diez categoras, orientadas de acuerdo a su uso dentro de cuatro grupos, as:

Grupo I, se aplica a los tensores e incluye dos categoras:1. Indicadores en la fuente:reportan la calidad de agua generada por tensores en fuentes discretas.2. Indicadores en un punto diferente a la fuente:reportan la calidad del agua generada por fuentes difusas.

Grupo II, miden la capacidad de estrs:1. Indicadores de medidas simples:incluyen muchos atributos y componentes individuales del agua, que pueden ser usados como indicadores de su calidad.2. Indicadores basados en criterios o estndares:correlacionan las medidas de calidad del agua con los niveles estndar o normales que han sido determinados para la preservacin y usos adecuados del agua.3. Indices multiparmetro:se determinan por la opinin colectiva o individuales de expertos.4. Indices multiparmetros empricos:son establecidos por el uso de las propiedades estadsticas de las mediciones de calidad del agua.

Grupo III, indicadores para lagos: especficamente desarrollados para este tipo de sistemas.

Grupo IV, tiene en cuenta las consecuencias:1. Indicadores de la vida acutica:basados en diferentes reacciones de tolerancia de la biota acutica a varios contaminantes y condiciones.2. Indicadores del uso del agua:evalan el agua respecto a usos como abastecimiento y agricultura.3. Indicadores basados en la percepcin:se determinan por la opinin pblico y los usos de los cuerpos de agua.

Segn Ott (1978), los ICA e ICO son una herramienta que se tiene en la actualidad para disminuir e interpretar la informacin generada en el monitoreo de una fuente, y hace una clasificacin de acuerdo a sus usos:-Manejo del recurso, los ndices pueden proveer informacin a personas que toman decisiones sobre las prioridades del recurso.-Clasificacin de reas, los ndices son usados para comparar el estado del recurso en diferentes reas geogrficas.-Aplicacin de normatividad, en situaciones especficas y de inters, es posible determinar si se est sobrepasando la normatividad ambiental y las polticas existentes.-Anlisis de la tendencia, el anlisis de los ndices en un periodo de tiempo puede mostrar si la calidad ambiental est disminuyendo o mejorando.-Informacin pblica, los ndices pueden tener utilidad en acciones de concientizacin y educacin ambiental.-Investigacin cientfica, tiene el propsito de simplificar una gran cantidad de datos de manera que se pueda analizar fcilmente y proporcionar una visin de los fenmenos medioambientales.

Diseo de los ndicesLos indicadores ICA e ICO bsicamente son una expresin de un nmero de parmetros que permiten valorar el recurso hdrico para un determinado uso, estos son presentados en forma de nmero, rango, descripcin verbal, smbolo o color. Para Ball y Church (1980), el clculo de los ndices tanto ICA e ICO se basan en tres pasos consecutivos, que son:1. Seleccin de parmetros o variables:se puede considerar entre dos o n-parmetros. La eleccin depende en gran medida del criterio de un experto, como tambin de la informacin existente, los criterios de tiempo, localizacin y su importancia como estndar de calidad. Para Del Ro (1986), la determinacin de las variables se basa esencialmente en la calcificacin realizada por los siguientes autores:Walski (1974) utiliza las variables OD, temperatura, coliformes, pH, SS, turbidez, transparencia, nitratos, fosfatos, grasas, color y olor, mediante las cuales se puede evaluar de la fuente las caractersticas organolpticas, efecto sobre la vida acutica y la salud humana.Dunnette (1979) propone la seleccin de variables de acuerdo a cinco categoras;estas tambin se pueden definir teniendo en cuenta el tipo de uso de la fuente, por ejemplo, agua para consumo, recreacin, riego, industria. Por lo que es importante definir un grado de jerarqua.

La metodologa Delphi, que de acuerdo a Dinius (1987) es la ms usada en el diseo de ndices de calidad, propone la escogencia y conformacin de un panel de expertos tales como, agencias de vigilancia, acadmicos y otros, que tengan relacin con la calidad del agua, quienes seleccionan las variables de acuerdo a su criterio individual y finalmente escogen las de mayor recurrencia.POTENCIAL DE HIDROGENO

pH: Medida de la acidez o basicidad de una solucin. El pH es la concentracin de iones hidronio [H3O+] presentes en determinada sustancia

Es un ensayo comn para determinar calidad de agua. El crecimiento y reproduccin para ciertos peces, pueden ser afectadas entre pH = 4 a 6, y pH = 9 a 10.

El pH afecta la toxicidad del amoniaco y nitritos

Los puntos crticos para mortandad de peces se encuentran en el rango aproximado de pH = 4 , pH = 11

Disolucin de HCl 1 M Jugo gstrico 1,5Jugo de limn 2,4Refresco de cola 2,5Vinagre 2,9Jugo de naranja o manzana 3,0Cerveza 4,5Caf 5,0T 5,5Lluvia cida < 5,6

Saliva (pacientes con cncer) 4,5 a 5,7Leche 6,5Agua pura 7,0Saliva humana 6,5 a 7,4Sangre 7,35 a 7,45Agua de mar 8,0Jabn de manos 9,0 a 10,0Amonaco 11,5Hipoclorito de sodio 12,5Hidrxido sdico 13,5 a 14

Grfica 1 Comportamiento del ndice de Calidad del Agua del pH

Factores que causan cambios el pHLa capacidad de obstculo

La entrada de substancias bsicas o cidas (sintticas o naturales)

En el agua dulce, un aumento en la temperatura hace disminuir el pH.

Las aguas con crecimiento elevado de algas pueden mostrar un cambio diurno en el pH. Cuando las algas crecen y se reproducen usan CO2. Esta reduccin hace que el pH aumente. Por lo tanto, si las condiciones son favorables para el crecimiento de algas cuando la luz del sol entibia la temperatura, el agua ser ms alcalina.

El pH puede variar en funcin de la profundidad en lagos, estuarios, agua de bahas y ocanos, etc.Dureza Total en el agua

La DUREZA es una caracterstica qumica del agua que esta determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio . La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado domstico e industrial, provocando que se consuma ms jabn, al producirse sales insolubles.Es un agua que no produce espuma, con el jabn. El agua dura forma un residuo grisceo con el jabn, que a veces altera el color de la ropa sin poder lavarla correctamente, forma una dura costra en las ollas y en los grifos y, algunas veces, tienen un sabor desagradable. El agua dura contiene iones que forman precipitados con el jabn o por ebullicin.En calderas y sistemas enfriados por agua, se producen incrustaciones en las tuberas y una prdida en la eficiencia de la transferencia de calor. Adems le da un sabor indeseable al agua potable.La mayora de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l de dureza. Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso domestico. La dureza es caracterizada comnmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalenteInterpretacin de la Dureza: Dureza como CaCO3 Interpretacin 0-75 agua suave 75-150 agua poco dura (Apta para consumo) 150-300 agua dura > 300 agua muy dura ______________________________________ En agua potableel lmite mximo permisible es de 300 mg/l de dureza. En agua para calderasel lmite es de 0 mg/l de dureza El agua dura puede volver a ser blanda, con el agregado de carbonato de sodio o potasio, para precipitarlo como sales de carbonatos, o por medio de intercambio inico con salmuera en presencia de zeolita o resinas sintticas.

Tipos de DUREZA:

Dureza Temporal: determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio.

Puede ser eliminada por ebullicin del agua y posterior eliminacin de precipitados formados por filtracin, tambin se le conoce como "Dureza de Carbonatos".

Dureza Permanente: determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto carbonatos y bicarbonatos.

No puede ser eliminada por ebullicin del agua y tambin se le conoce como "Dureza de No carbonatos".

Comportamiento del ndice de Calidad del Agua de dureza total

Cloruros

Los cloruros son una de las sales que estn presentes en mayor cantidad en todas las fuentes de abastecimiento de agua y de drenaje.

El in cloruro se encuentra con frecuencia en las aguas naturales y residuales, en concentraciones que varan desde unos pocos ppm hasta varios gramos por litro. Este ion ingresa al agua en forma natural, mediante el lavado que las aguas lluvias realizan sobre el suelo.

El sabor salado del agua, producido por los cloruros, es variable y dependiente de la composicin qumica del agua, cuando el cloruro est en forma de cloruro de sodio, el sabor salado es detectable a una concentracin de 250 ppm de NaCl.

Presencia, concentracin y efecto del cloruroUn alto contenido de cloruros en el agua para uso industrial, puede causar corrosin en las tuberas metlicas y en las estructuras.

La mxima concentracin permisible de cloruros en el agua potable es de 250 ppm, este valor se establece ms por razones de sabor, que por razones sanitarias.

El cloruro ms conocido es la sal marina que est presente en el agua marina con una concentracin del aproximadamente 3 - 3,5%. Los ocanos representan una fuente prcticamente inagotable de cloruro

Las mediciones de cloruros en el agua son tiles tambin, en el agua utilizada para el riego de cultivos, en el agua utilizada con fines industriales y fundamentalmente, como indicador o trazador, en las evaluaciones de contaminacin de aguas.

El agua contaminada con letrinas ser rica en cloruro; ya que se encuentra presente en la orina del hombre

Los mtodos de anlisis de cloruros mas frecuentes son el mtodo de medicin por electrodo especifico y el mtodo de titulacin con nitrato de palta; en este ultimo se basa en la titulacin de un volumen de muestra con una solucin de nitrato de plata en concentracin de 0.05N usando cromato de potasio como indicador.

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Unidades de pH

ndice de Calidad del Agua