Primera sesión de curso de Calidad de agua en ríos y manantiales.

1. Calidad del Agua – Perspectiva
Global
Estudios, conceptos y ejemplos
internacionales
Timothy D. Steele, Presidente, TDS Consulting Inc.,
Denver, Colorado, EE.UU.
Calidad del
Agua
Concepto 3M
Monitoreo,
Modelamiento
y Manejo

2. Introducción
• Conocimiento y experiencia profesional
• Metas y Objetivos del Seminario
• Conceptos de calidad de agua
• Monitoreo, Caracterización y Modelos
• Evaluación y reportes
• Presentación de los estudiantes y expectativas.
• Horario y tiempos, lecturas/ trabajos
• Retroalimentación de los participantes

3. Revisión de los conocimientos y experiencia,
Timothy D. Steele
• Formación académica - Química (AB) e Hidrología (MS, Ph.D.)
• Becario de Fulbright - Universidad de Frankfurt, 1963-64
• Servicio Geológico de EE.UU., División de Recursos del Agua, 1966-1980
• Sabático: Lehrstuhl Hydrologie, Universität Bayreuth (Alexander von Humboldt
Stiftung [AvH]) - 1-9/1979
• Consultor con diversas empresas del sector privado desde 1980, experiencia en
once países (Banco Mundial / OMM / PNUMA / FAO / PNUD)
– Perú - Proyectos relacionados con minería y programas monitoreo
– América Latina - México, Chile (2), Argentina y Panamá (2)
• TU Darmstadt, IHWB (apoyo AvH): 10-11/1998 y 5/1999
• IWA-3M cursos e investigación: TU Darmstadt (2000-2001); Univ. Jena (2001-2011);
seminario de la Universidad de Stuttgart
• Numerosos proyectos en cuencas (EE.UU.) relacionados con la calidad del agua
(WQ), la planificación de cuencas hidrográficas y la gestión integrada de los recursos
(GIRH)

4. Introducción y expectativas
• Presentaciones de los participantes
• Expectativas de los participantes
• No está diseñado para ser conferencia, sino un tiempo
para la discusión abierta y preguntas.
• Información web; tutoriales modelos, herramientas de
análisis de datos
• Breaks, terminan con almuerzo informal
• Evaluación del Seminario con comentarios

5. Contenido y Horario
Día 1, 03 de noviembre 2012
•Introducción general y síntesis
•Sesión 1-1 Conceptos CA (0915 hasta 1030).
•Sesión 1-2 Diseño de Red (1030-1115).
•Sesión 1-3 principales especies iónicas y nutrientes (1130-1245).
•Sesión 1-4 Metales Traza y Minería (1245-1400).
Día 2, 04 de noviembre 2012
•Sesión 2-1 Discusión / Preguntas día 1; Otros (Varios) Categorías CA (0,900-
1,015).
•Sesión 2-2 - Listado de modelos de CA (1015-1115).
•Sesión 2-3 - WQ-Data Workshop (1130-1245).
•Sesión 2-4 - GIRH, Discusión y resumen; Evaluación del curso /
Recomendaciones (1245-1400).
•Almuerzo Post-Seminario - Debate Informal.

6. Propósitos y Objetivos
• Plenario: Intereses / trabajo en cuencas hidrográficas.
• Proporcionar al participante de una perspectiva regional de
los recursos hídricos de planificación y gestión.
• Describir algunos de los mandatos en política del agua de
EE.UU. CWA / EU DMA, relacionado a las cuencas fluviales /
cuencas / acuíferos regionales.
• Destacar las interacciones e interrelaciones entre
Monitoreo, Modelamiento y Gestión - el denominado
concepto “3M”.
• Proporcionar conceptos y enfoques de análisis de datos a
través de estudios de caso.

7. El concepto 3M para el enfoque
Integrado de Cuencas

8. Algunas reflexiones del
concepto 3M
• Economía - este aspecto juega un papel crítico
• La economía añade una tercera dimensión a este marco
conceptual simple, en particular, en relación con los
recursos hídricos-(calidad del agua), gestión (institucional-
político) de los aspectos.
• Basado en Cuenca (o basado en acuífero) gestión y
regulación (Normas en el Perú).
• Los recursos hídricos-usos benéficos - principalmente
enfocado en la calidad del agua (como en cantidad)

10. Calidad del Agua – Una
Perspectiva Global
Estudios, conceptos y ejemplos internacionales
Timothy D. Steele, Ph.D.
Gidahatari , Lima, Peru
Session 1-1 – Conceptos de la Calidad
del agua
Sábado, 3 de Noviembre 2012

11. Man kann eine Regierung am besten
danach beurteilen, wie sie für die
Trinkwasservorsorgung sorgt.
"Uno puede juzgar mejor (el beneficio de
los controles reglamentarios), basado
principalmente en la preocupación por los
suministros de agua potable."
Aristotles (384-323 vor Christus), cita obtenida del Arbeitsgemeinschaft Rhein-
Wasserwerke e.V. (1976)

12. Colonia (Koeln)
En Colonia, una ciudad de monjes y huesos,
Y pavimentos dentados con piedras asesinas,
Y trapos, y brujas y mozas horribles.
Conté setenta y dos hedores.
Todo esto está muy definido, y apesta separado!
Ninfas que estáis reinado o'er de alcantarillas y
sumideros,
El río Rin, es bien sabido,
¿Acaso pasen sobre su ciudad de Colonia;
Pero dime, ninfas, qué poder divino
A partir de ahora deberá lavar el río Rin
•Fuente: Samuel Taylor Coleridge (1772-1834)

13. Papel de las Ciencias Hidrológicas en
problemas relacionados a la calidad de Agua
• Delinear Cuencas o Unidades de Acuíferos
• Política del Agua - Planificación y Gestión
• Directrices y Regulaciones
• Identificación de Stakeholders
• Información técnica frente a la Toma de Decisiones -
Política e instituciones

15. Enfoque Integrado de
Cuencas Fuente: U.S EPA Watershed Academy files.

16. Tema clave en este
Seminario ↑
Fuente: water.epa.gov/learn/training/wacademy

17. Escala basada en Cuencas
Fuente: U.S. EPA Watershed Academy, Executive Short Course

18. La escala es un tema clave
USEPA, 2008, Figure 2.4

19. Plan de Cuenca - Relación TMDL

20. Fronteras Físicas y
Políticas

21. Calidad del Agua. Conceptos y
Consideraciones para el Monitoreo
• Objetivos
• Diseño
• Los usuarios de los datos y la información
• Evaluación y cambios

22. Calidad del Aguas-Componentes y
Dinámica de una Red de Diseño
Criterios de Funciones
Diseño de Red
Evaluación Análisis
del e
programa interpretación
Información
de Productos

23. Ajuste de los objetivos del
programa
[Definición de las necesidades de información]
• Requerimientos de información
• "Data-Rich/Information Poor" (Ward, 1994)
• Programa de Monitoreo - Diseño de sistema.
• Protocolos de análisis de datos (Adkins et al., 1995,
CSU thesis)
• Una definición más clara de las actividades de
generación de información

24. Algunos puntos de
Nomenclatura
Variable
•Término preferido para varias especies de CA
Constituyente = Variable
Parámetro
•Inherente en varios tipos de modelos
•A menudo se utiliza en lugar de "variable" (como en CA)

25. Algunos puntos de
Nomenclatura
Coeficiente
•Se utiliza en las ecuaciones para describir o aproximar
interrelaciones
•Ejemplo: DS = 0,65 + 0,4 * SC o NO3 = β * DO - μ
•Puede tener el mismo significado que "Parametro" en un contexto de
modelamiento
Otros
•CA = calidad del agua
•TMDL = máximo global de ocupación diaria (s); alternativas: TMAL /
TMSL

26. Categorías de Calidad de
Agua
• Físico
– Sedimentos Químicos
• Inorgánico
– Los iones mayoritarios
– metales traza
• Nutrientes
• Orgánicos
• Biológico
• Radionucleidos
• Otras variables importantes hidrológicos: caudales,
descargas, niveles de agua

27. Categorías de Calidad de
Agua
Hem, 1989, 3rd Edition
• Anteriores ediciones:
1959 y 1970
• Baja temperatura
,geoquímica acuosa
y la química del agua.
• Ayuda a los hidrólogos
e hidrogeólogos

28. Variables Físicas
• Tipos:
– Conductancia específica (conductividad), umhos/cm @ 25 º C
– Temperatura del agua, grados C ó F
– pH, unidades estándar
– Oxígeno disuelto, mg/L ó porcentaje de saturación
– Física y química de los sedimentos
• Atributos:
– Por lo general se mide en el campo, considerar cambios de
horario
– Los datos de este modo están disponibles de manera más
oportuna
– Los informes de campo, se combinan con los análisis de
laboratorio
– Interacciones entre variables (ejemplos, T / HACER, T / SC)

29. Variables Inorgánicas – Principales
iones
• Los cationes principales:
– Calcio (Ca + +)
– Magnesio (Mg + +) Ca + Mg = Dureza (como CaCO3)
– Sodio (Na +) SAR (relación de adsorción de sodio)*
– Potasio (K +)
• Los aniones principales:
– Bicarbonato (HCO3-) [CO3 =, alcalinidad]
– Sulfato (SO4 =)
– Cloruro (Cl-)
• Variables integrales: sólidos disueltos (DS / TDS)
• Otros compuestos inorgánicos, tales como SiO2, B y F

30. Variables inorgánicos - Metales
Traza Sesión 1-4
• Es más común en las normas de calidad de agua:
– Zinc (Zn)
– Cobre (Cu)
– El plomo (Pb)
– Cadmio (Cd)
– Manganeso (Mn)
– Hierro (Fe)
• Menos común en las normas:
– El arsénico (As), bario (Ba), selenio (Se), plata (Ag), níquel (Ni)
– Antimonio (Sb), cromo (Cr), molibdeno (Mo), talio (Tl)
– Aluminio (Al), mercurio (Hg), berilio (Be), colbalt (Co)
– Otros factores: pH, Eh, dureza, alcalinidad, cianuro (CN)

31. Nutrientes: nitrógeno y fósforo
Sesión 1-3b
• Especies de Nitrógeno:
– Nitrato (NO3-N)
– Amoniaco (NH3-N)
– El nitrógeno total (TN)
– El nitrógeno inorgánico total (TIN) [TN menos nitrógeno
orgánico]
– El nitrito (NO2-N)
– El nitrato + nitrito de nitrógeno (NO2 + NO3-N)
• Especies de fósforo:
– El fósforo total (TP o total P)
– El fósforo disuelto (DP o P disuelto)
• Otras consideraciones: DO, temperatura, profundidad de
Secchi (represas), la clorofila-a, la vida acuática, DBO

32. Constituyentes Orgánicos
• Carbono orgánico total (TOC), disuelto (DOC), en
sedimentos (SOC)
• Pesticidas
• Insecticidas
• Herbicidas
• Petróleo y gas (hidrocarburos) [diferencias de densidad]
• MTBE (aditivo de la gasolina)
• Disolventes (TCE, etc), y subproductos de degradación
• Otras variables y consideraciones: DQO, PCB, PPCP, límites
mínimos de detección (manipulación no detectados)

33. Variables Biológicas
• La clorofila-a vs. T-P (sesión 1-3b)
• Especies de algas - diversidad y número
• Fitoplancton
• Perifiton
• Consideraciones:
– Estado ecológico (metas, estándares)
– Interacción con nutrientes

34. Variables Radiológicas
sesión 2-1
• Indicadores:
• Radionuclidos:
– Plutonio (239Pu)
– El americio (Am 241)
– Torio (Th232)
– El neptunio (237Ne)
• Isótopos:
– Estroncio (90Sr), deuterio (2H), tritio (3H)
– Plomo (210Pb), uranio (235U), radio (223/224/226Ra)
• Otros:
– Uranio (ionizado), radón (gas)
– C-14
– Berilio (Be)

35. Variables relacionadas a los
sedimentos
Más detalles se tratarán en sesión 2-1
• Transporte de sedimentos suspendidos en arroyos
• Carga de fondo en arroyos
• Química del fondo de sedimentos (metales traza)
• La sedimentación en los embalses (lagos y embalses)
• Pérdida en el volumen de almacenamiento
• La eutrofización
• Interacciones sedimento/agua - flujo interno
(nutrientes)
• Otras consideraciones - impactos

36. Otros Impactos en CA- Gestión de
Residuos
(Algunos ejemplos)
• Farmacéuticas
• Productos de Cuidado Personal (PCP) [sesión 2-1]
• Emisiones Atmosféricas - polvo fugitivo industrial
• Eliminación de Residuos Sólidos
• Residuos municipales
– Cenizas volantes de centrales eléctricas de carbón
– Relativos a las minas de baja ley, mineral de pilas de desechos y
relaves
– Bajo nivel/alto nivel de residuos radiactivos de las centrales nucleares
• Hidro fracking para la recuperación de gas
– Fluidos de perforación

37. “Desechos” vs. “Residuos”
Fuente: Recursos para el Futuro (varios informes).
• Las actividades humanas generan desechos
• Los desechos residuales se pueden convertir de un medio a
otro. Ejemplos:
– Aguas residuales / tratamiento de drenaje de minas - sólidos y
lodos
– Plantas depuradoras de energía-emisiones de chimenea '-
residuos sólidos
• Los residuos que son "desechos" para algunos pueden
tener valor para otros
– Reciclaje de Computadoras - Metales
– Reciclaje de vidrio, aluminio, chatarra, plástico, papel
– Vertederos residuos orgánicos - generar gas metano (CH4)

39. Calidad del agua (aguas receptoras) y
Uso Beneficial del Agua
• Doméstico / Municipal
• Hábitat Acuático
• Agrícola
• Industrial
• Recreativo
• Papel de la Ley de Aguas y de la Administración
Federal contra Estado / Providencia frente a
costumbres locales

40. Directrices y Regulaciones
Discusión adicional en la Sesión 2-4
• UE, Directiva Marco del Agua (DMA)
• EE.UU. Agencia de Protección Ambiental (USEPA) - estándares del
agua potable, TMDLs, y Swap (programa de evaluación de fuente
de agua)
• México / Panamá / Perú, Normas - abastecimiento de agua
protección de la calidad y de planta de aguas residuales y
tratamiento relacionados con la minería, controles de descarga
• Panamá, Resoluciones - Agua potable, suministro de protección
(zonas rurales y municipios)
• México y la República de Yemen – protección de los recursos de
las aguas subterráneas.