Evaluación Calidad Agua
1 – Describir de forma detallada el
  proceso de evaluación de la
  calidad del agua
2 - Tipos de indicadores y ventajas
  y desventajas de cada uno de
  ellos
Evaluación de la calidad del agua
•El proceso global de evaluación de la
naturaleza física, química y biológica del
agua.
Evaluación calidad agua

Primero recordar que es muy importante
  definir el objetivo: ¿para que queremos
  evaluar la calidad del agua?
Según el objetivo el programa que
  deberemos establecer será muy diferente.
Es necesario distinguir la medida de la
  calidad de la evaluación de la calidad que
  son dos conceptos diferentes, a pesar de
  que normalmente no es fácil diferenciarlos
La medida de la calidad

La medida de la calidad del agua es aquel
  conjunto de observaciones ambientales
  destinadas a proporcionar una valoración
  de la calidad de agua de acuerdo con el
  objetivo que teníamos fijado.
La evaluación se diferencia de la medida en
  que además de las observaciones de los
  diferentes parámetros hay un proceso de
  retroalimentación que puede estar
  redefiniéndonos constantemente los
  objetivos de nuestro trabajo
Distinguir entre:
• medida puntual (survey): No hay un
  seguimiento en el tiempo
• Vigilancia ambiental (surveillance): La
  medida se repite en el tiempo pero no
  necesariamente siguiendo un protocolo
  estricto.
• Control ambiental (monitoring): medida
  repetida con un protocolo de muestreo y
  de tratamiento de las muestras
  estandarizado
• evaluación ambiental (assessment)
Clases de medidas ambientales
muestreo básico
muestreos preliminares
muestreo de emergencia (catástrofes)
muestreo de los impactos (fuentes
  contaminación)
muestreo para modelización
Vigilancia preventiva
Vigilancia operativa (uso específico)
Control de base (condiciones de referencia)
Control de tendencia
Control Múltiple
evaluación ambiental
medida mas compleja que incluye:
1 – Selección del medio apropiado
  para muestrear
2 – Determinar la variabilidad de los
  parámetros a medir con un estudio
  previo
3- Integrar la evaluación
  hidromorfológica juntamente con la
  de calidad de las aguas
4 – Que sea flexible para poderse
  revisar de forma periódica.
evaluación ambiental: consideraciones previas


antes de un proceso de evaluación de la
  calidad se deberían de realizar un conjunto
  importante de medidas previas que
  incluirían:
- Inventario de las características
  hidromorfológicas del área estudiada.
- Inventario de los usos de agua (presas,
  canales, abstraciones de agua....)
- Inventario de las fuentes de contaminació.
- muestreos preliminares para determinar:
1- La variabilidad ambiental de los descriptores a usar
2 – Los descriptores claves del problema según los
   objetivos del programa
3 – El coste económico y la factibilidad del programa
   que queremos llevar a término
Estructura de un programa de evaluación de la calidad del agua
      Factores naturales
     Fuentes de contaminación
       Usos del agua                  Recursos humanos técnicos y financieros
        Legislación
                                      muestreos preliminares
        Objetivos
                                          trabajos de campo             Control hidrología
        Diseño del
        sistema de                trabajos laboratorio           Control de calidad datos
        evaluación
                                              Base de datos


                                             Tratamiento datos

     Re-diseño de la evaluación
                                             Interpretación datos

        Gestión agua
                                               evaluación y
                                                publicación
       Control polución
Decálogo del buen evaluador de la calidad de las aguas

1 – Definir claramente los objetivos antes
2 – Caracterizar bien el tipo y la naturaleza de la masa
   de agua a muestrear.
3 – Seleccionar el medio adecuado para muestrear
   (agua, sedimentos biota).
4 – Según los objetivos escoger bien las variables, el
   tipos de muestras, la frecuencia de muestreo y la
   estación a muestrear.
5 – Los equipos de campo y laboratorio se han de
   seleccionar en función a los objetivos y no
   viceversa.
6 – Tener claro como se han de tratar los datos.
7 – Conjuntar las medidas de evaluación con las
   hidrológicas.
8 – Hacer controles de calidad internos y externos.
9 – Los datos se han de proporcionar a los gestores
   con su interpretación y recomendaciones.
10 – El programa debe ser evaluado periodicamente,
   especialmente si hay cambios en la cuenca
   estudiada.
tipos de indicadores


- Indicadores fisicoquímicos
- Indicadores biológicos
- Indicadores hidromorfológicos
VENTAJAS                                   INCONVENIENTES


                Cambios temporales detallados
                                                           Límite de detección de los
evaluación      Determinación precisa de los               microcontaminantes
FISICOQUÍMICA   contaminantes
                                                           No integra el tiempo (excepto cores)
                Determinación de flujos de contaminantes
                                                           Possible contaminación de las muestras
                Estandarización fácil
                                                           Coste elevado
                uso en aguas subterráneas




                Integración espacial y temporal             Poca sensibilidaf temporal
 evaluación     Respuesta a la contaminación crónica        Dificultades para cuantificar
 BIOLÓGICA      Respuesta a contaminación puntual           Difíciles de estandarizar
                Estudios de bioacumulación                  No se pueden estudiar flujos
                Estudius en tiempo real (bioensayos)        Poc útil para aguas subterráneas
                medida de la degradación del habitat
EL INDICADOR BIOLÓGICO IDEAL
Identificación taxonómica sencilla
Fácil de muestrear
Distribución amplia
Sedentario
Abundante
Información autoecológica disponible
De vida larga
Tamaño grande
Posibilidad de cultivo en el laboratorio
Poco variable geneticamente
Función en la comunidad poco variable (siempre en
el mismo nivel trófico)
ORGANISMOS INDICADORES EN RÍOS

                              MACRÓFITAS




FITOBENTOS

INVERTEBRADOS




                                  PECES
VENTAJAS                        INCONVENIENTES

                 Crecimiento ràpido               Incertidumbre en la viabilidad
BACTERIAS
                 Cultivo fácil                    tiempo de vida corto


                 Fáciles de muestrear             Taxonomía
PROTOZOOS
                 Sistema de los saprobios

                 muestreo cuantitativo            Taxonomía
ALGAS
                 Sensibles a la eutrofia          Vida corta


MACRO-        muestreo muy estandarizado          muestreo cuantitativo difícil
INVERTEBRADOS tiempo vida medio-largo             Grupos heterogéneos


                 muestreo fácil                   Variabilidad natural biomasa
MACRÓFITAS       Tamaño grande                    pocas especies


                mucha información autoecològica   Difíciles de muestrear
PECES
                Parte alta red trófica            Movilidad elevada
Indicadores BIOLÓGICOS
                 Bact.        Protoz.   Algas        Macroinv.   Macrofit.   Peces
Taxonomía                 2         1           1          3          3              3
Muestreo                  2         2           2          2          3              1
Distribución              3         3           3          2          2              1
Autoecología              1         1           2          2          2              2
Int. Económico            2         1           1          1          2              2
Bioacumulación            1         1           1          2          2              3
Laboratorio               2         1           2          2          2              1
Genética                  1         1           2          2          2              1
Nivel trófico             1         1           1          3          1              2
Sedentariedad             1         1           2          2          3              1
Abundancia                2         2           3          3          1              1
Ciclo de vida             1         1           1          2          2              2
Tamaño                    1         1           1          3          3              3
Deriva                    1         1           2          2          3              1
% uso                    15        17           25        26          5              6
Macroinvertebrados indicadores
1- Tener una amplia distribución (geográfica y en
   diferentes tipos de ambientes).
2- Una gran riqueza de especies con gran diversidad de
   respuestas a los gradientes ambientales.
3- Ser en su mayoría sedentarios, lo que permite el
   análisis espacial de la contaminación.
4- En otros casos, la posibilidad de utilizar su reacción de
   huida (deriva) como indicador de contaminación.
5- En algunas especies, tener ciclos de vida largo porque
   integra los efectos de la contaminación en el tiempo.
6- Poder ser muestreados de forma sencilla y barata.
7- Una taxonomía en general bien conocida a nivel de
   familia y género.
8- La sensibilidad bien conocida de muchos taxa a
   diferentes tipos de contaminación.
9- El    uso    de   muchas      especies     en    estudios
   experimentales sobre los efectos de la contaminación.
Método                         Correlati Causa- Escala    Uso       Teoría
                                  vo     efecto        geográfico subyacent
                                                                      e
Nivel SO/OR
Bioensayos,     test      de      SI      SI     G        W         TN
toxicidad
Métodos “In situ/on-line”        NO       SI     G        W         TN
Nivel A/C/E
Riqueza específica              NO/SI   SI/NO    G     E, NA, A     HPI
Métricas basadas en la           SI      NO      L     E, NA, A   HPI, TH,
tolerancia                                                          HT
Índices bióticos                  SI     NO      R     E, NA, A   HPI, TN
Índices multimétricos (e.g.       SI     NO      R      E, NA,    HPI, TN,
IBI)                                                                HT
Multivariantes        (e.g.       SI     NO      R     E, NA, A     TN
RIVPACS)
Amoebas                           SI     NO      R        E         TN
Método          CorrelativoCausa-Escala    Uso      Teoría
                           efecto       geográficosubyacente
  Nivel SO/OR
Biomarcadores      NO       SI     L       W         TN
Comportamiento
                   NO       SI     L       E         TN
animal
  Nivel A/C/E
Deformidades
                    SI    NO/SI    R     E,NA        TN
morfológicas
Asimetría
                    SI    NO/SI    L     E, NA       TN
fluctuante
Fitness de los
                    SI    NO/SI    R      E?         TN
adultos
Paleolimnología     SI      NO     G   E, NA, A,     TN
Rasgos
                    SI      NO     L     E, NA       HT
específicos
Técnicas     de
Inteligencia        SI      NO     R       E        HPI
artificial
INTEGRANDO LA INFORMACIÓN

                                          Unimétricos
                  Medida única
                                          e.g. Índices bióticos, diversidad


   Univariable
                                          Multimétricos
                  Varias medidas          e.g. Índices integridad bilógica
                                          (IBI)



                                   Gradientes indirectos
                 Ordenación        (CA, PCA, DCA)




                                                                                       e.g. RIVPACS, AUSRIVAS
                                                                      Multivariables
                                   Gradientes directos
                                   (CCA, RDA)
Multivariable
                                   Multidimensional (MDS)



                 Clasificación,    Clusters (Twinspan,
                                   k-means)
                 Asociación
Directiva Marco del Agua de la UE (DMA)
     Conceptos y principios

Evaluación del estado ecológico de las masas de agua en base a
indicadores biológicos como

      Fitoplancton
      Macrófitos y fitobentos
      Macroinvertebrados bentónicos
      Peces



   Además elementos hidromorfológicos, físicos y químicos
Directiva Marco del Agua de la UE (DMA)
     Conceptos y principios
    Clasificación de
    los tipos de ríos


    Definición de las
condiciones de referencia


                             Asignación del   Representación
  Evaluación del grado
                               estado de       del estado de
     de desviación               calidad          calidad

                            Muy bueno (1)

                                Bueno (2)
    Muestreo de las
                             Aceptable (3)
     estaciones de                                       5


      seguimiento            Deficiente (4)

                                  Malo (5)                     3
Clasificación del Estado Ecológico



                          Desviación    1   Estado

                             Mínima {       Muy Bueno

    Valor observado          Ligera {       Bueno

   Valor de referencia     Moderada {       Mediocre

                                            Deficiente

                                            Malo

 Guia REFCOND
Condiciones de referencia
      REF                    21% masas de agua en ríos

            Referencia
            Límite MB/B
1/4
        Buen
        Estado
1/4

1/4

1/4




                            En algunos tipos de río no se
                               han podido definir las
                             condiciones de referencia
Análisis del Estado Ecológico:”One out, all out”




                                        Combinación de
                                        elementos y
                                        parámetros
                                        Índices biológicos
                                         Guia ECOSTAT
Análisis del Estado Ecológico:”Supporting elements”




                                        Combinación
                                        de indicadores




                                       Guia ECOSTATS

Bloque 2 Muesreo Seg Evaluac

  • 1.
    Evaluación Calidad Agua 1– Describir de forma detallada el proceso de evaluación de la calidad del agua 2 - Tipos de indicadores y ventajas y desventajas de cada uno de ellos Evaluación de la calidad del agua •El proceso global de evaluación de la naturaleza física, química y biológica del agua.
  • 2.
    Evaluación calidad agua Primerorecordar que es muy importante definir el objetivo: ¿para que queremos evaluar la calidad del agua? Según el objetivo el programa que deberemos establecer será muy diferente. Es necesario distinguir la medida de la calidad de la evaluación de la calidad que son dos conceptos diferentes, a pesar de que normalmente no es fácil diferenciarlos
  • 3.
    La medida dela calidad La medida de la calidad del agua es aquel conjunto de observaciones ambientales destinadas a proporcionar una valoración de la calidad de agua de acuerdo con el objetivo que teníamos fijado. La evaluación se diferencia de la medida en que además de las observaciones de los diferentes parámetros hay un proceso de retroalimentación que puede estar redefiniéndonos constantemente los objetivos de nuestro trabajo
  • 4.
    Distinguir entre: • medidapuntual (survey): No hay un seguimiento en el tiempo • Vigilancia ambiental (surveillance): La medida se repite en el tiempo pero no necesariamente siguiendo un protocolo estricto. • Control ambiental (monitoring): medida repetida con un protocolo de muestreo y de tratamiento de las muestras estandarizado • evaluación ambiental (assessment)
  • 5.
    Clases de medidasambientales muestreo básico muestreos preliminares muestreo de emergencia (catástrofes) muestreo de los impactos (fuentes contaminación) muestreo para modelización Vigilancia preventiva Vigilancia operativa (uso específico) Control de base (condiciones de referencia) Control de tendencia Control Múltiple
  • 6.
    evaluación ambiental medida mascompleja que incluye: 1 – Selección del medio apropiado para muestrear 2 – Determinar la variabilidad de los parámetros a medir con un estudio previo 3- Integrar la evaluación hidromorfológica juntamente con la de calidad de las aguas 4 – Que sea flexible para poderse revisar de forma periódica.
  • 7.
    evaluación ambiental: consideracionesprevias antes de un proceso de evaluación de la calidad se deberían de realizar un conjunto importante de medidas previas que incluirían: - Inventario de las características hidromorfológicas del área estudiada. - Inventario de los usos de agua (presas, canales, abstraciones de agua....) - Inventario de las fuentes de contaminació. - muestreos preliminares para determinar: 1- La variabilidad ambiental de los descriptores a usar 2 – Los descriptores claves del problema según los objetivos del programa 3 – El coste económico y la factibilidad del programa que queremos llevar a término
  • 8.
    Estructura de unprograma de evaluación de la calidad del agua Factores naturales Fuentes de contaminación Usos del agua Recursos humanos técnicos y financieros Legislación muestreos preliminares Objetivos trabajos de campo Control hidrología Diseño del sistema de trabajos laboratorio Control de calidad datos evaluación Base de datos Tratamiento datos Re-diseño de la evaluación Interpretación datos Gestión agua evaluación y publicación Control polución
  • 9.
    Decálogo del buenevaluador de la calidad de las aguas 1 – Definir claramente los objetivos antes 2 – Caracterizar bien el tipo y la naturaleza de la masa de agua a muestrear. 3 – Seleccionar el medio adecuado para muestrear (agua, sedimentos biota). 4 – Según los objetivos escoger bien las variables, el tipos de muestras, la frecuencia de muestreo y la estación a muestrear. 5 – Los equipos de campo y laboratorio se han de seleccionar en función a los objetivos y no viceversa. 6 – Tener claro como se han de tratar los datos. 7 – Conjuntar las medidas de evaluación con las hidrológicas. 8 – Hacer controles de calidad internos y externos. 9 – Los datos se han de proporcionar a los gestores con su interpretación y recomendaciones. 10 – El programa debe ser evaluado periodicamente, especialmente si hay cambios en la cuenca estudiada.
  • 10.
    tipos de indicadores -Indicadores fisicoquímicos - Indicadores biológicos - Indicadores hidromorfológicos
  • 11.
    VENTAJAS INCONVENIENTES Cambios temporales detallados Límite de detección de los evaluación Determinación precisa de los microcontaminantes FISICOQUÍMICA contaminantes No integra el tiempo (excepto cores) Determinación de flujos de contaminantes Possible contaminación de las muestras Estandarización fácil Coste elevado uso en aguas subterráneas Integración espacial y temporal Poca sensibilidaf temporal evaluación Respuesta a la contaminación crónica Dificultades para cuantificar BIOLÓGICA Respuesta a contaminación puntual Difíciles de estandarizar Estudios de bioacumulación No se pueden estudiar flujos Estudius en tiempo real (bioensayos) Poc útil para aguas subterráneas medida de la degradación del habitat
  • 12.
    EL INDICADOR BIOLÓGICOIDEAL Identificación taxonómica sencilla Fácil de muestrear Distribución amplia Sedentario Abundante Información autoecológica disponible De vida larga Tamaño grande Posibilidad de cultivo en el laboratorio Poco variable geneticamente Función en la comunidad poco variable (siempre en el mismo nivel trófico)
  • 13.
    ORGANISMOS INDICADORES ENRÍOS MACRÓFITAS FITOBENTOS INVERTEBRADOS PECES
  • 14.
    VENTAJAS INCONVENIENTES Crecimiento ràpido Incertidumbre en la viabilidad BACTERIAS Cultivo fácil tiempo de vida corto Fáciles de muestrear Taxonomía PROTOZOOS Sistema de los saprobios muestreo cuantitativo Taxonomía ALGAS Sensibles a la eutrofia Vida corta MACRO- muestreo muy estandarizado muestreo cuantitativo difícil INVERTEBRADOS tiempo vida medio-largo Grupos heterogéneos muestreo fácil Variabilidad natural biomasa MACRÓFITAS Tamaño grande pocas especies mucha información autoecològica Difíciles de muestrear PECES Parte alta red trófica Movilidad elevada
  • 15.
    Indicadores BIOLÓGICOS Bact. Protoz. Algas Macroinv. Macrofit. Peces Taxonomía 2 1 1 3 3 3 Muestreo 2 2 2 2 3 1 Distribución 3 3 3 2 2 1 Autoecología 1 1 2 2 2 2 Int. Económico 2 1 1 1 2 2 Bioacumulación 1 1 1 2 2 3 Laboratorio 2 1 2 2 2 1 Genética 1 1 2 2 2 1 Nivel trófico 1 1 1 3 1 2 Sedentariedad 1 1 2 2 3 1 Abundancia 2 2 3 3 1 1 Ciclo de vida 1 1 1 2 2 2 Tamaño 1 1 1 3 3 3 Deriva 1 1 2 2 3 1 % uso 15 17 25 26 5 6
  • 16.
    Macroinvertebrados indicadores 1- Teneruna amplia distribución (geográfica y en diferentes tipos de ambientes). 2- Una gran riqueza de especies con gran diversidad de respuestas a los gradientes ambientales. 3- Ser en su mayoría sedentarios, lo que permite el análisis espacial de la contaminación. 4- En otros casos, la posibilidad de utilizar su reacción de huida (deriva) como indicador de contaminación. 5- En algunas especies, tener ciclos de vida largo porque integra los efectos de la contaminación en el tiempo. 6- Poder ser muestreados de forma sencilla y barata. 7- Una taxonomía en general bien conocida a nivel de familia y género. 8- La sensibilidad bien conocida de muchos taxa a diferentes tipos de contaminación. 9- El uso de muchas especies en estudios experimentales sobre los efectos de la contaminación.
  • 17.
    Método Correlati Causa- Escala Uso Teoría vo efecto geográfico subyacent e Nivel SO/OR Bioensayos, test de SI SI G W TN toxicidad Métodos “In situ/on-line” NO SI G W TN Nivel A/C/E Riqueza específica NO/SI SI/NO G E, NA, A HPI Métricas basadas en la SI NO L E, NA, A HPI, TH, tolerancia HT Índices bióticos SI NO R E, NA, A HPI, TN Índices multimétricos (e.g. SI NO R E, NA, HPI, TN, IBI) HT Multivariantes (e.g. SI NO R E, NA, A TN RIVPACS) Amoebas SI NO R E TN
  • 18.
    Método CorrelativoCausa-Escala Uso Teoría efecto geográficosubyacente Nivel SO/OR Biomarcadores NO SI L W TN Comportamiento NO SI L E TN animal Nivel A/C/E Deformidades SI NO/SI R E,NA TN morfológicas Asimetría SI NO/SI L E, NA TN fluctuante Fitness de los SI NO/SI R E? TN adultos Paleolimnología SI NO G E, NA, A, TN Rasgos SI NO L E, NA HT específicos Técnicas de Inteligencia SI NO R E HPI artificial
  • 19.
    INTEGRANDO LA INFORMACIÓN Unimétricos Medida única e.g. Índices bióticos, diversidad Univariable Multimétricos Varias medidas e.g. Índices integridad bilógica (IBI) Gradientes indirectos Ordenación (CA, PCA, DCA) e.g. RIVPACS, AUSRIVAS Multivariables Gradientes directos (CCA, RDA) Multivariable Multidimensional (MDS) Clasificación, Clusters (Twinspan, k-means) Asociación
  • 20.
    Directiva Marco delAgua de la UE (DMA) Conceptos y principios Evaluación del estado ecológico de las masas de agua en base a indicadores biológicos como Fitoplancton Macrófitos y fitobentos Macroinvertebrados bentónicos Peces Además elementos hidromorfológicos, físicos y químicos
  • 21.
    Directiva Marco delAgua de la UE (DMA) Conceptos y principios Clasificación de los tipos de ríos Definición de las condiciones de referencia Asignación del Representación Evaluación del grado estado de del estado de de desviación calidad calidad Muy bueno (1) Bueno (2) Muestreo de las Aceptable (3) estaciones de 5 seguimiento Deficiente (4) Malo (5) 3
  • 22.
    Clasificación del EstadoEcológico Desviación 1 Estado Mínima { Muy Bueno Valor observado Ligera { Bueno Valor de referencia Moderada { Mediocre Deficiente Malo Guia REFCOND
  • 23.
    Condiciones de referencia REF 21% masas de agua en ríos Referencia Límite MB/B 1/4 Buen Estado 1/4 1/4 1/4 En algunos tipos de río no se han podido definir las condiciones de referencia
  • 24.
    Análisis del EstadoEcológico:”One out, all out” Combinación de elementos y parámetros Índices biológicos Guia ECOSTAT
  • 25.
    Análisis del EstadoEcológico:”Supporting elements” Combinación de indicadores Guia ECOSTATS