INFORME FINAL IDEAM -...

Informe Final Contrato 111/2007 ________________________________________________________ IDEAM CIH UP

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PRESENTACION La necesidad explicita de documentar y establecer los soportes metodológicos en cuanto a los aspectos científicos y técnicos de la valoración de la calidad del agua de cuerpos superficiales en Colombia a través de índices de calidad del agua, condujo al Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), a través de convocatoria pública de méritos Nº 100 de 2007 elegir a la Universidad de Pamplona, representada en su Centro de Investigaciones en Hidroinformática (CIH), como la entidad más apropiada en el territorio nacional para llevar a cabo la elaboración de “la nota técnica sobre los aspectos científicos y técnicos de la aplicación del índices de calidad de agua para los ríos y evaluar las experiencias de estimaciones de indicadores del agua a nivel nacional e internacional”. En cumplimiento de lo anterior, se generó una serie de informes que constituyen el actual documento en el que de manera juiciosa se presentan los siguientes aspectos que conforman a su vez cada uno de los capítulos del mismo: Capítulo I: Inventario Sucinto de las Investigaciones en la Calidad del Agua Realizados por el IDEAM- periodo 1995-2006-, que atañe a los estudios que como hecho fundamental han involucrado indicadores para la medición de la calidad del agua realizados por el instituto en unión con otras instituciones en Colombia y cuya divulgación haya sido aprobada por las autoridades pertinentes. Con este capítulo se pretende establecer el estado del desarrollo y parte de la base técnico-científica de las investigaciones llevadas a cabo por el IDEAM, a fin que se promueva el conocimiento y entendimiento sobre el estado de algunos de los principales cursos hídricos del país. Capítulo II: Experiencias Internacionales y Nacionales de Aplicación de Indicadores de Calidad o Contaminación del Agua, conducente a documentar las experiencias a nivel nacional e internacional de mayor importancia en cuanto al desarrollo de indicadores de calidad o contaminación del agua, desde la experiencia inicial en Estados Unidos en 1970 por la Nacional Sanitation Foundation (NSF), quien sentó las bases que popularizaron el desarrollo de los indicadores a nivel global, tanto así que la metodología utilizada por esta fundación, aún es un referente de gran importancia en diversos lugares del mundo. A partir de ello, este capitulo sienta las bases en cuanto al procedimiento general de desarrollo de los índices que van, desde la escogencia de las variables hasta la definición de su fórmula de agregación, con el objeto que sirvan de referente para el posterior análisis de la formulación generada por el IDEAM para corrientes superficiales o ICACOSU, como se ha definido para efectos prácticos. Capítulo III: Evaluación del Índice de Calidad del Agua Utilizado por IDEAM -Fortalezas, Debilidades y Mejoras-, un capitulo enfocado al análisis detallado de la formulación del instituto, asi como a su evaluación frente a otros índices a partir de un conjunto de datos iguales proveniente de los registros del IDEAM para diferentes ríos en el año 2006. Igualmente, se proponen algunas


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mejoras para el índice, y se genera una nueva propuesta de indicador dada la realidad actual de la significancia de la calidad del agua. Capítulo IV: Descripción del Aplicativo Informático Desarrollado para el Cálculo del Sistema de Indicación Propuesto. Este capítulo final corresponde a la descripción de una herramienta computacional generada con objeto facilitar el cálculo del índice del IDEAM denominado para efectos prácticos ICACOSU y que a través de una aplicación amigable permite observar la calidad del agua en los términos definidos por el indicador, de los cursos existentes en la base de datos con las que cuenta el instituto. A partir de la anterior revisión se espera que con los elementos expuestos en este documento sobre el tema de la calidad del agua y su evaluación, en adelante, el IDEAM, máxima autoridad en hidrología en el país, pueda a través de su difusión ante los demás componentes del Sistema Nacional Ambiental orientar de manera adecuada la toma de decisiones sobre el aprovechamiento del recurso hídrico, en especial en sistemas de gran interés como el río Magdalena y sus principales afluentes.

Nelson Fernández Director

Centro de Investigaciones en Hidroinformática


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TABLA DE CONTENIDO

CAPITULO 1. .................................................................................................................................................. 11�

INVENTARIO SUCINTO DE LAS INVESTIGACIONES EN CALIDAD DEL AGUA REALIZADOS POR EL IDEAM PERIODO 1995-2006................................................................................................................... 11�

INTRODUCCION ............................................................................................................................................ 12�

1.1 ESTIMACIÓN DE LA AFECTACIÓN EN EL BALANCE DE OXIGENO DISUELTO CAUSADA POR CONTAMINACIÓN ORGÁNICA BIODEGRADABLE, EN DIFERENTES TRAMOS DE LA CUENCA MAGDALENA-CAUCA (2000). ............................................................................................... 13�

1.1.1 Modelo de Streeter- Phelps. ........................................................................................................... 13�1.1.2 Modificaciones realizadas durante el estudio. ............................................................................... 13�

1.2 DISEÑO DE UNA RED DE MONITOREO PARA EL SEGUIMIENTO DE LA ALTERACIÓN DE LA CALIDAD AMBIENTAL DEL RECURSO HÍDRICO, DEBIDO A LA CONTAMINACIÓN PROCEDENTE DE LAS ACTIVIDADES DE LA INDUSTRIA PETROLERA CUENCA DEL RÍO GRANDE DE LA MAGDALENA (2001). .................................................................................................. 17�1.4 INFORME ANUAL SOBRE EL ESTADO DEL MEDIO AMBIENTE Y LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES EN COLOMBIA 2004. ............................................................................. 19�1.5 ESTUDIO NACIONAL DEL AGUA 2005 ........................................................................................... 19�1.6 VI FASE DE SEGUIMIENTO DE EFLUENTES INDUSTRIALES Y CORRIENTES SUPERFICIALES DE BOGOTÁ 2001. ...................................................................................................... 21�1.7 MONITOREO Y DIAGNÓSTICO HIDROLÓGICO Y DE CALIDAD DE AGUA EN EL RÍO MAGDALENA 2005 ................................................................................................................................... 25�1.8 EL INFORME FINAL ACERCA DEL ESTADO DEL RÍO MAGDALENA Y SUS PRINCIPALES AFLUENTES 2006. ..................................................................................................................................... 28�1.9 PRIMERA CAMPAÑA DE MONITOREO EN LA RED NACIONAL DE CALIDAD DE AGUA DE LOS RÍOS MAGDALENA Y CAUCA 2006 .............................................................................................. 31�1.10 ESTUDIO FÍSICO QUÍMICO, HIDRÁULICO E HIDROLÓGICO DE UN SECTOR DEL CORREGIMIENTO LAS CHISPAS (SAN BENITO, SUCRE) 2006 ......................................................... 36�1.11 CONCEPTO TÉCNICO SOBRE LA CONTAMINACIÓN DE LA QUEBRADA LA ARBOLEDA. (MUNICIPIO DE MANIZALES, CALDAS) 2006. .................................................................................... 37�1.12 MONITOREO DE CALIDAD Y CANTIDAD DE AGUA EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO MAGDALENA. INFORME FINAL ........................................................................................................... 40�1.13 SINTESIS ............................................................................................................................................ 41�

CAPITULO 2. .................................................................................................................................................. 44�

EXPERIENCIAS NACIONALES E INTERNACIONALES EN EL DESARROLLO DE INDICADORES DE CALIDAD DEL AGUA ............................................................................................................................ 44�

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................ 45�

2.1 ÍNDICES EN LOS ESTADOS UNIDOS ................................................................................................... 49�

2.1.1 El Índice De La Fundación Nacional De Saneamiento (INSF) ..................................................... 49�2.1.2 El Índice de Calidad de Agua para Oregon (Estados Unidos) ...................................................... 54�

2.3 ÍNDICES EN CANADÁ ........................................................................................................................ 63�2.3.1 Índice De British Columbia (BCWQI) ........................................................................................... 64�

2.4 ÍNDICES EN CENTRO AMÉRICA ...................................................................................................... 71�2.4.1 Índice De Calidad De Agua De Montoya ...................................................................................... 71�

2.5 ÍNDICES EN EUROPA ......................................................................................................................... 73�


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2.5.1 El Proyecto AMOEBA (Países Bajos) ............................................................................................ 73�2.6 ÍNDICES EN COLOMBIA .................................................................................................................... 91�

2.6.1 Índice De Contaminación Por Mineralización -ICOMI: ............................................................... 92�Integra Conductividad, Dureza y Alcalinidad. ....................................................................................... 92�2.6.2 Índice De Contaminación Por Materia Orgánica ICOMO ........................................................... 93�2.6.3 Índice De Contaminación Por Sólidos Suspendidos -ICOSUS ...................................................... 94�2.6.4 Índice De Contaminación Por Trofia – ICOTRO. ......................................................................... 94�2.6.5 Índice De Contaminación Por Temperatura – ICOTEMP............................................................. 94�2.6.5 Índice De Contaminación Por pH - ICOpH: ................................................................................. 94�

CAPITULO 3. .................................................................................................................................................. 96�

EVALUACIÓN DEL ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA UTILIZADO POR IDEAM -FORTALEZAS, DEBILIDADES Y MEJORAS- ....................................................................................................................... 96�

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................ 97�

3.2 FORMULACIÓN DEL INDICADOR GENERAL ............................................................................... 98�3.3 ESCOGENCIA DE LAS VARIABLES Y SUS CURVAS O FUNCIONES DE CALIDAD DEL ÍNDICE FISICOQUÍMICO ICACOSU. ...................................................................................................... 99�3.4 FORMULACIONES DE CADA UNA DE LAS VARIABLES O SUBÍNDICES ................................. 99�

3.4.1 Subíndice de Porcentaje De Saturación (PS) De Oxigeno Disuelto (OD) (sobre la base de Ramírez y Viña, 1998) ............................................................................................................................100�3.4.2 Subíndice de Escherichia Coli (sobre la base de Cude, 2002) .....................................................102�3.4.3 Subíndice Sólidos Suspendidos (sobre la base de Ramírez y Viña, 1998) ....................................102�3.4.4 Subíndice Demanda Química de Oxígeno (sobre la base de Beltrán, 2002) ................................104�3.4.5 Subíndice Conductividad Eléctrica (sobre la base de Ramírez y Viña, 1998) ..............................104�3.4.6 Subíndice de pH (sobre la base de Cude, 2002) ...........................................................................105�

3.5 DEFINICIÓN DE LA PONDERACIÓN DE LAS VARIABLES SEGÚN DISPONIBILIDAD INFORMACIÓN ........................................................................................................................................106�3.6 FORMULA DE AGREGACIÓN ..........................................................................................................106�3.7 CATEGORÍAS DE CALIDAD ............................................................................................................107�3.8 ANÁLISIS DE LA FORMULACIÓN DESARROLLADA POR EL IDEAM .....................................107�

3.8.1 En cuanto a la Elección de Variables y Categorías de Calidad. ..................................................107�3.8.2 Importancia Relativa de las Categorías de Calidad del Agua en ICACOSU. ..............................108�3.8.3 Importancia Relativa de los Procesos de Contaminación en ICACOSU. .....................................109�3.8.4 Consideraciones Acerca de los Factores de Ponderación del ICACOSU Básico. .......................110�3.8.5 Consideraciones Sobre la Formula de Agregación ......................................................................111�3.8.6 Categorías de Clasificación de la Contaminación .......................................................................111�

3.9 ANÁLISIS COMPARATIVO DE ICACOSU BÁSICO FRENTE A UN CONJUNTO DE DATOS COMUNES .................................................................................................................................................112�

3.9.1 El Caso del Río Bogotá .................................................................................................................112�3.9.2 El caso del Río Pasto ....................................................................................................................118�3.9.3 El Caso del Río Cauca ..................................................................................................................123�

3.10 CONSIDERACIONES FINALES ACERCA DE LA EVALUACIÓN ..............................................126�3.11 MEJORAS ..........................................................................................................................................127�

3.11.1 En cuanto a las variables ............................................................................................................127�

CAPITULO 4. .................................................................................................................................................131�

DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE ICACOSU V1.0 ....................................................................................131�

INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................................................132�

4. ICACOSU V1.0 ...........................................................................................................................................133�

4.1 IMPORTANCIA DE ICACOSU V1.0 ..................................................................................................133�4.2 LA IDEA ORIGINAL… .......................................................................................................................133�


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4.3 ASPECTOS TÉCNICOS ......................................................................................................................133�4.4 CONCEPTOS BÁSICOS ......................................................................................................................134�4.5 FUNDAMENTO ..................................................................................................................................134�

4.5.1 La Valoración de la Calidad del Agua .........................................................................................134�4.5.2 Ciclo del Monitoreo de la Calidad del Agua ................................................................................136�4.5.3 Definición De Un Índice De Calidad De Agua .............................................................................136�4.5.4 Usos De Los Índices ......................................................................................................................137�

4.6 DESCRIPCIÓN GENERAL DE ICACOSU V1.0. ...............................................................................140�4.6.1 El Menú Superior ..........................................................................................................................140�4.6.2 Menú Calcular del índice ..............................................................................................................141�

4.7 MENÚ HISTORIAL .............................................................................................................................143�4.7.1 Criterio de búsqueda .....................................................................................................................144�4.7.2 Muestreos ......................................................................................................................................144�4.7.3 El submenú lateral ........................................................................................................................144�

4.8 OPCIONES ...........................................................................................................................................145�4.8.1 Datos Estación ..............................................................................................................................145�4.8.2 Listado de Estación .......................................................................................................................145�4.8.3 El submenú lateral ........................................................................................................................145�

REFERENCIAS ..............................................................................................................................................147�

ANEXOS .........................................................................................................................................................154�


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INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Toneladas / año de materia orgánica por municipio y departamento. .................... 15�Tabla 2. Sitios de monitoreo de la red de calidad del agua Río Bogotá. .............................. 18�Tabla 3. Categorías, rangos y características del índice de escasez desarrollado por el IDEAM. ................................................................................................................................ 20�Tabla 4. Variables fisicoquímicas determinadas. ................................................................. 22�Tabla 5. Red de estaciones monitoreadas. ............................................................................ 25�Tabla 6. Nombre y ubicación de las estaciones monitoreo 2006 Río Magdalena. ............... 28�Tabla 7. Red hidrológica en la cuenca del Río Magdalena. ................................................. 33�Tabla 8. Red hidrológica cuenca del Río Cauca. .................................................................. 34�Tabla 9. Clase de calidad de agua, valores BMWP/Col significado y colores para representación cartográfica. .................................................................................................. 40�Tabla 10. Ejemplo de cálculo del índice NSF. ..................................................................... 54�Tabla 11. Escala de clasificación del OWQI. ....................................................................... 62�Tabla 12. Análisis de tendencias del área metropolitana de Portland usando el índice de calidad de agua de Oregón -OWQI (Periodo 10/85 - 9/95). ................................................. 63�Tabla 13. Categorización y clasificación del índice de British Columbia............................ 66�Tabla 14. Rangos y relaciones de los factores del índice de British Columbia. ................... 69�Tabla 15. Índices ambientales usados en el Estado de Jalisco. ............................................ 71�Tabla 16 Funciones de los subíndices del ICA según Montoya et. al., (1997). ................... 73�Tabla 17. Tipos de contaminación, índices y variables de la estrategia AMOEBA............. 75�Tabla 18. Valores objetivos sugeridos para la estrategia AMOEBA. .................................. 78�Tabla 19. Muestra de escalamiento de los índices de la estrategia AMOEBA. ................... 78�Tabla 20. Concentraciones seguras en agua y sedimento en Holanda. ................................ 87�Tabla 21. Concentraciones seguras de pesticidas en agua y sedimento en Holanda. ........... 88�Tabla 22. Significancia de los índices de contaminación ICOs. .......................................... 95�Tabla 23. Índice lótico de capacidad ambiental general (Ramírez y Viña, 1998). ............... 99�Tabla 24. Factores de ponderación de las 7 variables de ICACOSU. ................................ 106�Tabla 25. Factores de ponderación para las 5 variables de la red básica de calidad hídrica del IDEAM ......................................................................................................................... 106�Tabla 26. Categorías de clasificación ICACOSU-IDEAM. ............................................... 107�Tabla 27. Categorías y variables de calidad según Dunnette (1979).................................. 107�Tabla 28. Categorías y variables de ICACOSU completo y básico. .................................. 107�Tabla 29. Comparación de los factores de ponderación considerados. .............................. 111�Tabla 30.Categorías de calidad para diferentes Índices. .................................................... 112�Tabla 31. Descripción de los puntos tomados en el Río Bogotá-2006. .............................. 112�Tabla 32. Variables y calidad del agua para las estaciones del Rio Bogotá-2006 ............. 113�Tabla 33. Calidad del agua Río Bogotá-2006 acorde con diferentes formulaciones. ........ 118�Tabla 34. Escala de color índice de contaminación por nutrientes (NPI), Países Bajos. ... 118�Tabla 35. Descripción de los puntos tomados en el Río Pasto-2006. ................................. 118�Tabla 36. Variables y calidad del agua para las estaciones del Rio Pasto-2006. ............... 119�


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Tabla 37. Calidad del agua del Río Pasto-2006 acorde con diferentes formulaciones. ..... 122�Tabla 38. Descripción de los puntos tomados en el Río Cauca-2006. ............................... 123�Tabla 39. Variables y calidad del agua para las estaciones del Rio Cauca-2006. .............. 123�Tabla 40. Calidad del agua del Río Cauca-2006 acorde con diferentes formulaciones. .... 126�Tabla 41. Propuesta de nueva ponderación para el ICACOSU superficial completo del IDEAM ............................................................................................................................... 128�Tabla 42. Propuesta de nueva ponderación para el ICACOSU superficial basico del IDEAM ............................................................................................................................... 128�Tabla 43. Influencia actividades antrópicas con componentes y variables ........................ 130�Tabla 44. Características de cálculo para el índice NSF. ................................................... 139�


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INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Aportes orgánicos por sector ................................................................................. 14�Figura 2. Cargas orgánicas por departamento. ..................................................................... 15�Figura 3. Contribución porcentual de cargas orgánicas por ciudades. ................................. 15�Figura 4. Localidades monitoreadas. .................................................................................... 23�Figura 5. Red de calidad del agua......................................................................................... 41�Figura 6. Distribución porcentual de la calidad del agua en la red hídrica del IDEAM basado en ICACOSU. ........................................................................................................... 42�Figura 7. Función de calidad NSF Demanda Bioquímica de Oxigeno. ............................... 50�Figura 8. Función de calidad NSF Porcentaje de Saturación de Oxigeno Disuelto. ............ 50�Figura 9. Función de calidad NSF Coliformes Fecales. ....................................................... 50�Figura 10. Función de calidad NSF Nitratos. ....................................................................... 51�Figura 11. Función de calidad NSF Potencial de Hidrogeno (pH). ...................................... 51�Figura 12. Función de calidad NSF Temperatura °C. .......................................................... 51�Figura 13. Función de calidad NSF Sólidos Disueltos. ........................................................ 52�Figura 14. Función de calidad NSF Ortofosfatos. ................................................................ 52�Figura 15. Función de calidad NSF Turbidez. ..................................................................... 52�Figura 16. Función de calidad OWQI Temperatura. ............................................................ 56�Figura 17. Función de calidad OWQI Concentración de Oxigeno Disuelto. ....................... 57�Figura 18. Función de calidad OWQI Porcentaje de Saturación de Oxigeno Disuelto........ 57�Figura 19. Función de calidad OWQI Demanda Bioquímica de Oxígeno. .......................... 58�Figura 20. Función de calidad OWQI Potencial de Hidrógeno (pH). .................................. 58�Figura 21. Función de calidad OWQI Nitratos más Amonio. .............................................. 59�Figura 22. Función de calidad OWQI Fósforo Total............................................................ 59�Figura 23. Función de calidad OWQI Sólidos Totales. ........................................................ 60�Figura 24. Función de calidad OWQI Coliformes Fecales. ................................................. 61�Figura 25. Grafica radar para la representación de los índices y valores objeto. ................. 76�Figura 26. Cadena de Causas – Efectos (De Zwart And Trivedi, 1992). ............................. 77�Figura 27. Acciones de remediación que deben ser tomadas, respecto de valores preocupantes de los diferentes índices (De Zwart Y Trivedi, 1992). ................................... 79�Figura 28. Función de calidad AMOEBA BPI – Bacterias Termo-Tolerantes. ................... 80�Figura 29. Función de calidad AMOEBA NPI – Amonio. .................................................. 81�Figura 30. Función de calidad AMOEBA NPI – Nitrógeno Total Keldahl. ........................ 81�Figura 31. Función de calidad AMOEBA NPI – Clorofila a. .............................................. 81�Figura 32. Función de calidad AMOEBA NPI – Nitritos más Nitratos. .............................. 82�Figura 33. Función de calidad AMOEBA NPI – Ortofosfatos. ........................................... 82�Figura 34. Función de calidad AMOEBA NPI – Fósforo Total. .......................................... 82�Figura 35. Función de calidad AMOEBA NPI – Potencial de Hidrógeno. .......................... 83�Figura 36. Función de calidad AMOEBA NPI – Turbidez. ................................................. 83�Figura 37. Función de calidad AMOEBA NPI – Conductividad. ........................................ 83�Figura 38. Función de calidad AMOEBA OPI – Amonio. .................................................. 84�


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Figura 39. Función de calidad AMOEBA OPI – Demanda Bioquímica de Oxígeno. ......... 85�Figura 40. Función de calidad AMOEBA OPI – Demanda Química de Oxígeno. .............. 85�Figura 41. Función de calidad AMOEBA OPI – Temperatura °C. ...................................... 85�Figura 42. Función de calidad AMOEBA OPI – % de Saturación de Oxigeno Disuelto a 24 Horas. .................................................................................................................................... 86�Figura 43. Función de calidad AMOEBA IPI – Cromo en Sedimentos. ............................. 87�Figura 44. Función de calidad AMOEBA IPI – Cromo Disuelto. ....................................... 87�Figura 45. Función de calidad AMOEBA IPI – HCH Fracción Disuelta. ........................... 88�Figura 46. Función de calidad AMOEBA IPI – HCH en Sedimentos. ................................ 89�Figura 47. Función de calidad AMOEBA PRI – Índice Producción (P) / Respiración (R). 90�Figura 48. Subíndice de Porcentaje de Saturación (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM. ............................................................................................................................................ 101�Figura 49. Subíndice de E. Coli (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM. ..................... 102�Figura 50. Subíndice Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) (sobre la base de Ramírez y Viña, 1998). ..................................................................................................................... 103�Figura 51. Subíndice de DBO (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM. ....................... 103�Figura 52. Subíndice de DQO (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM. ....................... 104�Figura 53. Subíndice de Conductividad (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM. ........ 105�Figura 54. Subíndice de pH (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM. ........................... 105�Figura 55. Peso relativo de categorías de calidad para ICACOSU completo a partir de la suma de los factores de ponderación de las 7 variables seleccionadas. ............................. 108�Figura 56. Peso relativo de categorías de calidad para ICACOSU básico a partir de la suma de los factores de ponderación de las 5 variables seleccionadas. ....................................... 109�Figura 57. Peso relativo de cada tipo de contaminación ICACOSU completo. Categorías propuestas por Ramírez y Viña (1998) para ríos colombianos. ......................................... 109�Figura 58. Peso relativo de cada tipo de contaminación ICACOSU básico. Categorías propuestas por Ramírez y Viña (1998) para ríos colombianos. ......................................... 110�Figura 59. Porcentaje abarcado por de las categorías de calidad de ICACOSU. ............... 111�Figura 60. Ciclo del monitoreo de la calidad del agua. ...................................................... 136�Figura 61. Diagrama de calibración. .................................................................................. 138�Figura 62. Plantilla datos ICACOSU. ................................................................................ 140�Figura 63. Plantilla de resultados ICACOSU. .................................................................... 140�Figura 64. Menú principal de ICACOSU. .......................................................................... 141�Figura 65. Plantilla de datos de índice. ............................................................................... 142�Figura 66. Sección de historial. .......................................................................................... 144�Figura 67. Opciones de edición de las estaciones. ............................................................. 145�

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CAPITULO 1.

INVENTARIO SUCINTO DE LAS INVESTIGACIONES EN CALIDAD DEL AGUA REALIZADOS POR EL IDEAM

PERIODO 1995-2006


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INTRODUCCION Los estudios y análisis relacionados con calidad de agua son regularmente desarrollados por el Laboratorio de Aguas del IDEAM, quien ha adoptado lo estipulado por el instituto en la Guía para el Monitoreo y Seguimiento del Agua (IDEAM, 2004), la cual establece de forma detallada los procedimientos que abarcan la ubicación de sitos, muestreo, materiales, métodos, pruebas de campo, entre otras. De igual forma criterios adicionales se han dado sobre la base de APHA (2005), Bioindicación de calidad del Agua en Colombia, Uso del Método BMWP/col, y la normatividad colombiana vigente (Decreto 1594/1984 Minsalud, Decreto ley 281/ 1974, Decreto 901/1997, Resolución 273/1997, resolución 1074/1997, Resolución 0372/ 1998, Resolución 339/1999, especialmente). En el caso especifico de la evaluación de la calidad del agua, el IDEAM ha desarrollado una propuesta de utilización de un Índice de Calidad del Agua Global o total que combina dos componentes, uno de calidad y otro referente al caudal. El primer componente se denomina Índice de Calidad del Agua fisicoquímico agregado (ICAfa), y el segundo, un índice lótico de capacidad ambiental general debido al caudal, ILCAG. Matemáticamente esta combinación se expresa como:

ICAg = ICA fa *0.8 + ILCAG * 0.2 (Ec. 1) Donde ICAg representa el índice de calidad general, ICAfa es el índice agregado de calidad fisicoquímica, e ILCAG el índice lótico de capacidad ambiental general (referido al caudal medio diario calculado por curva de gastos; o el medio medio y el medio mínimo para el trimestre cuando se quiere estimar estacional; o el medio medio y medio mínimo anual multimensual para referirse al promedio anual). En términos generales, este índice es una variante y adaptación de la formulación desarrollada por la Fundación de Sanidad Nacional de los Estados Unidos (National Sanitation Foundation, NSF). Sin embrago, las curvas funcionales adoptadas son las propuestas por Ramírez y Viña (1998) para porcentaje de saturación de oxigeno disuelto (%OD), sólidos suspendidos totales (SST), demanda bioquímica de oxigeno (DBO5) y conductividad eléctrica (CE), en conjunto con la adoptada por Beltrán (2002) para demanda química de oxigeno (DQO), y la propuesta del laboratorio del Departamento de Calidad Ambiental de Oregon (Cude, 2002) para coliformes fecales (CF) y pH. Es importante resaltar que los detalles específicos de la funcionalidad y criterio de esta formulación serán discutidas posteriormente, en un capítulo especialmente propuesto para tal fin, dado que para efectos prácticos la atención se centrara en los apartados subsiguientes en los estudios realizados en cuanto a la calidad y no en el índice.


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1.1 ESTIMACIÓN DE LA AFECTACIÓN EN EL BALANCE DE OXIGENO DISUELTO CAUSADA POR CONTAMINACIÓN ORGÁNICA BIODEGRADABLE, EN DIFERENTES TRAMOS DE LA CUENCA MAGDALENA-CAUCA (2000). Este estudio propuso una metodología que permitiera estimar las balances de materia orgánica biodegradable vertida directamente en corrientes superficiales a partir de información secundaria, inferir el riesgo potencial de alteración de la calidad del recursos y sobre la base de una modificación del modelo simple de depuración de corrientes de Streeter-Phelps, determinar la carga máxima permisible de materia orgánica expresados en DBO; la distancia crítica (distancia a la cual el oxigeno disuelto llega al mínimo) y el déficit crítico de oxigeno disuelto en el cuerpo de agua. A partir de estos resultados se propusieron las metas respectivas de remoción de contaminantes donde hubiese lugar e inferir un diagnóstico para el año 2000. 1.1.1 Modelo de Streeter- Phelps. Dada la importancia ecológica y económica de la cuenca Magdalena – Cauca, se hizo necesario conocer el comportamiento del oxigeno e identificar niveles de insostenibilidad por tramos en el uso del Recurso hídrico para lo cual fue de especial interés considerar las condiciones de época seca ya que el caudal al ser mínimo para degradar la carga crítica de materia orgánica, a su vez biodegradable, lo que podría hacer insuficiente su potencial de asimilación. El modelo se enmarca dentro del tipo de conservación y balance de masa, es un modelo mecanicista basado en una aproximación teórica deductiva, que sigue como principio de ley de la conservación de la materia para la que dentro de un volumen finito de agua, la materia no se crea ni se destruye; todas las transformaciones ocurren dentro del sistema y cuenta para todas las transferencias de materia a través de las fronteras del sistema (Metcalfi, 1995). El sistema se divide en subvolúmenes (tramos dentro del cauce) por los cuales se desarrolla por separado la ecuación del balance de masa. Está dividida matemáticamente de espacio y materia dentro de compartimientos, se denomina segmentación y aplica a población de calidad de agua; así los ríos pueden clasificarse por ejemplo según sus propiedades hidrogeométricas, por lo que se deben conocer sus propiedades hidráulicas (velocidad, caudal, dispersión) y geométricas (profundidad, ancho, pendiente) que puedan haber sido modificadas por la influencia humana mediante embalsamiento o represamiento, urbanizaciones y canalización. 1.1.2 Modificaciones realizadas durante el estudio. Inferir el valor de la DBO con base en información secundaria a través de estadística socioeconómica de volúmenes de producción y proyección es de la población para el año 2000. Dado que para la información disponible algunas veces al corregir el modelo de la expresión matemática generaba una indeterminación, operacionalizar la ecuación de tiempo critico bajo el supuesto de que la corriente estuviera limpia es decir el valor de oxigeno, situación o déficit de oxigeno con base en lo cual se estimo la carga máxima permisible a 100% de saturación de oxigeno. Se hizo una corrección de la carga de materia orgánica máxima permisible ajustada a valores de oxigeno promedio multianual medido en campo, expresada como porcentaje de saturación. Se asumió que los municipios dentro de las sub-cuencas drenaban directamente a las estaciones hidrológicas del IDEAM, considerado en el punto de vertimiento.


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Este es un modelo útil para simular el comportamiento hidrológico y de calidad de un ecosistema acuático, en este caso de un río, basado en la medición de los cambios en la concentración de oxígeno disuelto a una distancia aguas abajo, después de una descarga de materia orgánica carbonácea expresada como DBO procedente de una fuente puntual generalmente doméstica e industrial. Las variables que se tuvieron en cuenta para el desarrollo del estudio estuvieron dentro de las siguientes categorías.

• Variables hidrológicas • Variables socioeconómicas

• Doméstico • Cafetero • Sacrificio de Ganado • Industria alimento/bebida

• Variables Físico químicas Luego de analizar las anteriores variables, se obtuvieron los resultados, los cuales mostraban, en cuanto a la estimación del balance de la materia orgánica aportada, los municipios resultaron ser la mayoría de aportantes directos de vertimientos orgánicos biodegradables. En cuanto a sectores, el mayor aportante fue de lejos el sector doméstico, según se registra en la figura:

Figura 1. Aportes orgánicos por sector

Por departamento, el sector doméstico superó con el 50% a los demás sectores, excepto en Caldas y Quindío, donde el mayor aportante es Cafetero con un 52% y 56% respectivamente. El aporte del sector doméstico en Bogotá, contribuyó con aproximadamente un 95%; en tanto que el industrial aportó solo un 3.3%. De acuerdo con el estudio los departamentos que mas aportes de materia orgánica realizan a los vertimientos fueron Cundinamarca, Bolívar, Antioquia, Valle del cauca, entre otros, con las ciudades que se relacionan en la tabla 1 y figura 2.


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Tabla 1. Toneladas / año de materia orgánica por municipio y departamento. Departamento Municipio Ton/año Cundinamarca Bogotá 109.013

Antioquia Medellín 36.025 Bolívar Cartagena 12.588

Valle del Cauca Cali 11.924 Risaralda Pereira 9.693

Caldas Manizales 8.437 Tolima Ibagué 8.391

Antioquia Bello 6.874 Quindío Armenia 6.353

Fuente: Luz Consuelo Orjuela. Laboratorio IDEAM.

Figura 2. Cargas orgánicas por departamento.

De igual manera la ciudad de Bogotá abarca el mayor porcentaje de contribución con las cargas orgánicas, a las que al sumar la contribución de Medellín, Cartagena y Cali, alcanzan el 81% del aporte nacional. El restante 19% se distribuye entre ciudades intermedias como Pereira y Armenia (Figura 3.).

Figura 3. Contribución porcentual de cargas orgánicas por ciudades.


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En general, el río Magdalena tuvo una capacidad de autodepuración alta que solo estaría en riesgo en Puerto Salgar y en el bajo Magdalena desde Magangue en Bolívar a donde llega los vertimientos que recoge el río San Jorge hasta las flores en Barranquilla, donde la reducción de oxigeno estuvo más asociada con la alta carga de sedimentos y las altas temperaturas locales, más que con la carga orgánica vertida. En cuanto a indicadores de riesgo potencial de alteración, de los 725 municipios evaluados, aproximadamente 3% (22) presentaron alta vulnerabilidad, (es decir, que existe un mayor riesgo potencial de afectación del recurso hídrico por la presencia de vertimientos de materia orgánica para una baja disponibilidad del recurso, lo que conllevó a una acción inmediata en cuanto a tratamiento de los vertimientos antes de ser dispuestos en las fuentes receptoras), Cali, Bucaramanga, Cartagena, Sincelejo, Yumbo, Pereira, Manizales, Ibagué, Armenia y Neiva; el 29% (213) de los municipios presentaron vulnerabilidad media y el 68% (491) vulnerabilidad baja Respecto a la relación carga DBO – índice de escasez, Cali, Bucaramanga, Cartagena, Sincelejo, Yumbo, Pereira, Manizales, Ibagué, Armenia, Neiva, Floridablanca, La Unión, Duitama, Dos Quebradas, San Gil, Espinal, Chiquinquirá, Cartago, San Antonio (Tol), La Virginia (Ris), Zipaquirá y Pacho mostraron mayor riesgo de alteración por este tipo de materia orgánica biodegradable. En cuanto a Restricción de la oferta hídrica para consumo humano por vertimientos de materia orgánica biodegradable de los 725 municipios en época seca fueron: Cartagena, Pereira, Neiva, Dosquebradas, Sincelejo, Duitama, Yumbo, Cartago, Armenia, Bucaramanga, San Gil, Cali, Manizales, Ibagué, Neiva, Floridablanca, La Unión, Espinal, Chiquinquirá, Cartago, San Antonio (Tolima), La Virginia (Risaralda), Zipaquirá y Pacho. Para la cuenca del río Magdalena las dos variables determinantes de la dinámica de la corriente fueron en su orden área de la sección transversal y velocidad, mientras que el río Cauca fue más determinante la elevación, seguida de la velocidad. Respecto al oxigeno disuelto el modelo predijo una reducción hasta de 2.2 mg/L OD y los datos de campo muestran como promedio de oxigeno disuelto mínimo de los meses de Abril, Junio y Septiembre (del año 2000) de 2.37 mg/L OD teniéndose una desviación aproximada de 7% respecto del valor de campo. Sobre la base del criterio de la estimación del porcentaje de saturación de oxigeno disuelto del promedio a lo largo del río Bogotá, se notó que el uso del recurso hídrico se hacía insostenible en aproximadamente 54% de su recorrido desde Tocancipá hasta Sibaté (95Km) y desde Tocaima hasta desembocadura en el Magdalena (17Km). Para el río Cauca se estimó que su uso fue insostenible en un trayecto de aproximadamente 112Km entre Yumbo y La Victoria que comprendió aproximadamente al 2% de su recorrido. El Río Magdalena no presentó evidencia de insostenibilidad, pero en la estación Puerto Salgar el porcentaje de saturación de oxigeno se encontró en el límite superior de riesgo, el cual se mostró con mayor tendencia al deterioro desde el Magdalena hasta desembocadura en el Caribe en la Estación Las Flores.


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El estudio estimó que estos modelos propuestos pueden generar información que permita identificar problemas regionales en el manejo y administraciones del recurso hídrico en el país, los cuales trascienden la jurisdicción de las corporaciones y unidades ambientales urbanas, lo que hace necesario implementar nuevos modelos de gestión ambiental para abordar los procesos de diagnóstico y formulación de alternativas de solución a escala regional. 1.2 DISEÑO DE UNA RED DE MONITOREO PARA EL SEGUIMIENTO DE LA ALTERACIÓN DE LA CALIDAD AMBIENTAL DEL RECURSO HÍDRICO, DEBIDO A LA CONTAMINACIÓN PROCEDENTE DE LAS ACTIVIDADES DE LA INDUSTRIA PETROLERA CUENCA DEL RÍO GRANDE DE LA MAGDALENA (2001). Este estudio de maestría realizado por Galvis (2001), consideró la elaboración de un inventario de vertimientos asociados a la actividad petrogénica y el análisis de comportamiento de indicadores físico-químicos articulándolo con la información hidrológica como herramienta útil para el Sistema de Información Ambiental del país, a fin de proporcionar información confiable sobre la calidad natural del agua, la variabilidad de dicha calidad, las razones y desviaciones de la variabilidad normal y las tendencias en los cambios de los parámetros de calidad. Así, luego de identificar las fuentes de contaminación y su distribución espacial, se caracterizaron las cargas contaminantes introducidas a las masas de agua, y se evaluaron las transformaciones de las fuentes de contaminación y económica de los cortos externos de la contaminación asimilable. Una de las principales recomendaciones que da el autor para un mejor seguimiento de la alteración de la calidad del Recuso hídrico por la actividad petrolera, la determinación de parámetros como pH, temperatura, conductividad eléctrica, sólidos suspendidos, oxigeno disuelto, demanda química de oxigeno, basados en la disponibilidad de equipos, reactivos y procesos de validación del programa fisicoquímico ambiental del IDEAM. 1.3 RED DE CALIDAD DEL RECUSO HÍDRICO BOGOTÁ. INSTALACIÓN, CALIBRACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS QUE CONFORMAN LA RED (2004) Este trabajo fue desarrollado bajo Convenio Inter-administrativo Nº 0412/02 de Marzo 2004, establecido entre el DAMA (Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente) y el IDEAM. Para tal fin, la red de calidad del recurso hídrico de Bogotá se configuró con un total de 33 sitios de monitoreo localizados sobre las principales fuentes superficiales de la ciudad, siendo estas el río Juan Amarillo, con cuatro sitios, río Fucha con cuatro sitios de monitoreos, río Tunjuelo ocho sitios de monitoreo, río Bogotá tramo perimetral a la ciudad con 9 sitios y así como en inmediaciones de las desembocaduras de algunos afluentes y descargas directas a estos ríos tales como: Canal Torra, Canal Córdoba-Pontevedra, Canal Jaboque, Canal Los Comuneros, Quebrada Yomasa, Descarga PTAR - el Salitre, Descarga Navarra y Descarga Gibraltar.


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Tabla 2. Sitios de monitoreo de la red de calidad del agua Río Bogotá. Nombre Fuente Tipo de

Estación Nombre Fuente Tipo de Estación

Descarga Canal Torca Canal Torca Móvil

Descarga Canal los comuneros

Canal los comuneros Móvil

Puente la Virgen Río Bogotá Remota fija Gibraltar Río Bogotá Móvil

Descarga Chicú Río Chicú Móvil Descarga Gibraltar Est. Bombeo Gibraltar Móvil

Lisboa Chicú Río Bogotá Móvil San Bernardino Río Bogotá Móvil Juan Amarillo Río Juan Amarillo Remota Fija Cierre Río Bogotá Remota fija Descarga PTAR Salitre PTAR El salitre Móvil Ponton San José (La

isla) Río Tunjuelo Remota fija

Transversal 91 Río Juan Amarillo Móvil La independencia Río Tunjuelo Remota fija Pontevedra Canal Córdoba Móvil Carrera 86 Río Tunjuelo Remota fija Puente Cundinamarca Río Bogotá Móvil Makro Río Tunjuelo Móvil

Avenida 68 Río Juan Amarillo Móvil San Benito Río Tunjuelo Móvil Puente Salazar Río Bogotá Móvil Barrio México Río Tunjuelo Móvil

Descarga Navarra Estación de Bombeo Navarra Móvil El Delirio Río Fucha Móvil

Zona Franca Fontibon Río Fucha Remota Fija Doña Juana Río Tunjuelo Móvil

Visión Colombia Río Fucha Móvil Descarga Quebrada Yomasa

Quebrada Yomasa Móvil

Avenida Américas Río Fucha Móvil Monteblanco Río Tunjuelo Móvil El Cortijo Río Bogotá Remota Fija Estación central Receptora Remota fija Parque Nacional Río Juan Amarillo Móvil

Fuente: IDEAM-DAMA (2004) Se contó con los equipos necesarios para el montaje de 13 estaciones fijas cada una equipada con una unidad automática para toma de muestra, ocho unidades móviles de monitoreo, una computadora para la estación central y dos equipos de Laboratorio. El principal objetivo lo constituyó la revisión técnica relacionada con la instalación, calibración, operación y mantenimiento de los equipos electrónicos y de comunicación de propiedad del DAMA que conforman la red de calidad del agua de Bogotá, en las estaciones remotas fijas y en las de monitoreo móvil, las cuales están distribuidas a lo largo de la ciudad. Las pruebas de campo realizadas fueron OD, conductividad eléctrica, temperatura y pH. Para el desarrollo de este estudio, se contó, además, con un Sistema de adquisición de datos, el cual adquiere y almacena, temporalmente y transmite a la Estación central los datos registrados en el tiempo por el conjunto de sensores e instrumentos conformada por una unidad de adquisición de datos, cinco sensores de calidad de agua (oxigeno disuelto, conductividad eléctrica, temperatura, pH, turbidez) y una unidad automática para toma de muestra. El estudio describió los componentes, partes, y funcionamiento de cada uno de los equipos, además se dio a conocer formas por las cuales se puede identificar fallas en cada uno de ellos y se hicieron recomendaciones para tomar medidas preventivas. Los equipos de cada una de las estaciones fueron revisados detalladamente y sometidos a revisión técnica, que incluía exterior, calibración, funcionamiento y operación electrónica, a fin de verificar las óptimas condiciones de los mismos. En general, el estado de que presentaron algunos de los


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equipos fue regular, en algunos fue necesario que se reemplazaran piezas debido al desgaste por el largo tiempo de uso. Entre las indicaciones generales hechas, estuvieron el cambio de la pila del procesador, ya que la vida útil de está entre 3 a 4 años, y las fallas en su funcionamiento podrían deteriorar la capacidad de mantener activa las memorias básicas del procesador. Además se debía revisar los fusibles internos como el del Sistema de Alimentación en el momento que la estación presente fallas de encendido. Una vez por semana limpiar los sensores en el área rural utilizando agua limpia y jabón no abrasivo. Realizar calibración cada año a los sensores de laboratorio. Aunque no estuvo directamente dirigido a la calidad del agua, este estudio fue enfocado principalmente en conocer el estado de los equipos, unidades, dispositivos, aparatos, que conforman la Red de Calidad de la ciudad de Bogotá, para así determinar la forma de mejorar y prevenir las fallas de estos, a través del continuo mantenimiento, para que en un futuro no interfieran en el desarrollo de estudios e investigaciones dirigidas a conocer y mejorar la calidad del recurso hídrico. 1.4 INFORME ANUAL SOBRE EL ESTADO DEL MEDIO AMBIENTE Y LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES EN COLOMBIA 2004. Este es un compendio del conocimiento institucional que dio cuenta de los avances en el análisis y la interpretación para la fecha del estado y las transformaciones ocurridas sobre los recursos naturales y el medio ambiente e identificó las fuentes de información y conocimiento más pertinente en donde el lector puede profundizar sobre temática especificas. Fue una completa investigación que desde el punto de vista ecosistémico describió y analizó la manera en que el funcionamiento y la productividad del entorno y sus ecosistemas se ven transformados por la forma en que la gente los utiliza. Emitió conceptos y definiciones importantes que sirven como instrumento que fundamenta el largo aprendizaje del Medio Ambiente. Adicionalmente, involucró aspectos generales, geográficos y socioeconómicos del país y analizó la estructura similar de los recursos atmósfera, agua y biodiversidad, que describió su estado y cambio del recurso al identificar las causas de los cambios, interpretando sus efectos socioeconómicos y realizó una aproximación del análisis de tendencias. Relacionó también, las principales leyes, políticas, convenios y tratados bajo los cuales se desenvuelve la gestión ambiental. 1.5 ESTUDIO NACIONAL DEL AGUA 2005 Su objetivo fue el de entregar al país información más precisa y actualizada sobre la distribución regional y local del agua y las condiciones de sostenibilidad del recurso hídrico. Los indicadores utilizados para evaluar de forma indicativa la situación real de disponibilidad de agua en el país para abastecimiento y las posibles condiciones de sostenibilidad fueron el índice de escasez que representa la demanda como porcentaje de la oferta estimada para diferentes unidades espaciales y niveles temporales; el segundo fue el relacionado con la vulnerabilidad de los sistemas hídricos por disponibilidad de agua para suplir la demanda.


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Para este estudio se utilizo el índice de escasez basado en la siguiente clasificación:

Tabla 3. Categorías, rangos y características del índice de escasez desarrollado por el IDEAM. Categoría Índice de Escasez Característica

No significativo <1% Demanda no significativa con relación a la oferta Mínimo 1-10% Demanda muy baja con respecto a la oferta Medio 11-20% Demanda baja con respecto a la oferta

Medio alto 21-50% Demanda apreciable Alto > 50 % Demanda alta con respecto a la oferta

Esta fue la clasificación utilizada para evaluar las condiciones actuales y de sostenibilidad del área de jurisdicción y actividades de los municipios y para las áreas hidrográficas de las fuentes que dependen actualmente de las cabeceras municipales. Por su parte el índice de presión es un indicativo de la presión de la demanda sobre la oferta, esto permite hacer una idea de donde existe mayor presión el país, este amplifica el índice de escasez en cien mil. El índice de vulnerabilidad se creó con el fin de tener elementos cualitativos del grado de fragilidad del sistema hídrico en términos de seguridad respecto a la disponibilidad del agua en las fuentes. Este indicador se evalúo para la unidad municipal y el área de la fuente que abastece la cabecera. De igual forma evaluaron la capacidad de regulación del agua por la cobertura vegetal. Al relacionar estos dos índices de regulación hídrica y escasez se obtiene una estimación aproximada y cualitativa de la vulnerabilidad para condiciones mínimas de regulación hídrica (muy bajas y bajas) e índices de escasez altos (altos y medios altos) se establece la mayor vulnerabilidad (muy altas). Una vulnerabilidad alta resulta al tener condiciones de regulación hídricas bajas o muy bajas, con índices de escasez medios o mínimos. Para este estudio se utilizaron las proyecciones dadas por el DANE para 1995 hasta 2005. Según las proyecciones de oferta y demanda del recuso hídrico para el año 2015 y 2025, se estima que hacia el fututo, lo que existe en la actualidad corresponderá a un porcentaje muy alto con respecto a la oferta; se tendrá para entonces, de continuar las tendencias actuales de deforestación y la carencia de tratamiento de aguas residuales, una disminución de la oferta hídrica aprovechable en un 2%. Para otra clase de usuarios como el sector industrial, comercial, etc., se utilizo una tasa de crecimiento del 3%, tomando como base la demanda potencial de potencial del año 2002. En cuanto a la estimación del índice de presión de la demanda sobre la oferta en grandes sistemas hidrográficos para unas condiciones hidrológicas de año medio, la presión alta por demanda del recurso se localiza en la zona andina con énfasis en la parte media y alta de las cuencas Magdalena y Cauca, en los departamentos de Cundinamarca, Boyacá, y Santanderes así como en las del Caribe Colombiano. Dentro de las categorías media mínima del índice de presión se encuentran las zonas hidrográficas del Pacífico, Orinoco y Amazonas. Esto debido a la demanda poco significativa de estas regiones y porque allí se encuentran las cuencas con mayor rendimiento hídrico del país.


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En lo referente a la vulnerabilidad como resultado de la relación de los indicadores índice de escasez y regulación hídrica natural (medio año) se presentan cinco categorías que van desde muy altas hasta muy bajas. El estudio es un profundo análisis acerca de las condiciones actuales y estimaciones futuras con respecto al recurso hídrico. En general se recalca que aunque no este distribuida de forma homogénea espacial ni temporalmente, Colombia cuenta es acreedora de una gran riqueza hídrica. Las presiones sobre el recurso se han producido debido a los grandes asentamientos humanos y focos de desarrollo agrícola, industrial, pecuario e hidroenergético que se presentan en regiones donde la oferta hídrica es menos favorable, lo cual pone en alerta en riesgo a las comunidades durante los períodos de condiciones climáticas extremas. Como consecuencia del manejo inadecuado de los residuos líquidos de los procesos de actividades socioeconómicas e industrial, antes de ser vertidos a una fuente receptora, la oferta hídrica sufre una reducción progresiva a causa de las limitaciones de usos que implica la alteración de la calidad del agua. De igual forma la disponibilidad del agua se ve afectada por los procesos de degradación de las cuencas, con la disminución progresiva de la regulación natural del régimen hidrológico que hacen más prolongados los procesos de estiaje y mayores las crecientes. Según los estimativos generales para condiciones hidrológicas medias cerca del 50% de la población de las áreas urbanas municipales está expuesta a sufrir problemas de abastecimiento de agua a causa de las condiciones de disponibilidad, regulación y presión que existe sobre los sistemas hídricos que las atienden. Durante el período de año seco esta cifra puede llegar a 80%. Por tal razón este estudio sugiere evaluar la disponibilidad real de agua en los sistemas hídricos del país y en particular las pequeñas fuentes que abastecen a la población, de igual forma racionalizar el uso del recurso. También se necesario llevar a cabo estudios integrales a nivel nacional y regional, que permitan estimar con una aproximación el potencial hídrico subterráneo y total de las cuencas hidrogeológicas. De no tomarse medidas de conservación y manejo adecuadas, para los años 2015 – 2025, el 66% y 69% de los colombianos respectivamente podría estar en alto riesgo de desabastecimiento en condiciones hidrológicas secas. Aunque es un documento de fácil acceso para la comunidad, y muy explicito, este estudio permite ver la escasez del recurso superficial y un desconocimiento a cerca de la potencia hídrico subterráneo. 1.6 VI FASE DE SEGUIMIENTO DE EFLUENTES INDUSTRIALES Y CORRIENTES SUPERFICIALES DE BOGOTÁ 2001. Este trabajo fue el resultado del Convenio Interadministrativo Nº 182/01, establecido entre DAMA y el IDEAM, en el cual esta última entidad se responsabiliza de llevar a cabo las actividades de monitoreo, análisis de Laboratorio y análisis de resultados, de los vertimientos realizados por el


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sector industrial, comercial y de servicios incluidos dentro del programa de vertimientos directos a los ríos Juan Amarillo, Fucha, Tunjuelo y Bogotá, y de 29 quebradas tributarias de los tres últimos. El estudio abarcó un total de 626 establecimientos industriales, comerciales y de servicios, distribuidos en 65 actividades económicas y 339 vertimientos directos a las principales fuentes superficiales de Bogotá. Se llevaron a cabo aforos y muestreos de aguas residuales del sector industrial comercial y de servicios de los vertimientos de las corrientes superficiales de Bogotá para sus respectivos análisis físicoquímicos. Se realizaron más de 20.000 análisis cubriendo un total de 32 parámetros (Tabla 4.), lo cual representó una valiosa información para la toma de decisiones en cuanto al manejo del recurso hídrico en las diferentes regiones del país.

Tabla 4. Variables fisicoquímicas determinadas. Cadmio Cromo VI Mercurio Grasas y Aceites Cianuro DBO Níquel Sulfatos

Coliformes Fecales DQO Plomo Sulfuros Coliformes Totales Fenoles Nitratos SAAM

Cloruros Fósforo disuelto Nitrito Temperatura Cobre Fósforo total Nitrógeno total Turbidez

Cromo total Hidrocarburos pH Zinc Conductividad

Eléctrica Sólidos

Suspendidos Totales Nitrógeno amoniacal

Sólidos Suspendidos Disueltos

Inicialmente se realizaron las visitas a los sectores relacionados, se recolecto información, se hicieron aforos, toma de muestras y analizaron los vertimientos de los establecimientos industriales, domésticos y de servicios indicados por el DAMA. Se realizó monitoreo de la totalidad de los vertimientos directos sobre los tres principales río de Bogotá (Juan amarillo, Fucha, Tunjuelo y Bogotá), de los vertimientos directos al río Bogotá localizados entre el humedal de la Conejera y el río Tunjuelo, de las quebradas localizadas sobre los cerros orientales de la ciudad (desde la quebrada Torca, hasta la quebrada Juan Rey) y uno continuo durante 24 horas de los principales vertimientos sobre el río Bogotá. La información obtenida sobre la localidad a la que pertenece cada establecimiento, permitió analizar la situación de cada una de ellas desde el punto de vista de generación de empleo, consumo de energía y agua, sistemas de tratamiento y de recirculación, caudal carga contaminante, tasa retributiva, entre otros. De los establecimientos monitoreados, el mayor porcentaje se registró en las localidades de Tunjuelito y Puente Aranda, según se registra en la figura 4.


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Figura 4. Localidades monitoreadas.

En cuanto a la generación de empleo por parte de los establecimientos monitoreados, es de 44.735. (IPS, tratamiento y revestimiento de metales y trabajos de ingeniería mecánica, tejedura de productos textiles, producción transformación y conservación de carnes, preparación e hilatura de fibras textiles, fabricación de vehículos, comercio al por mayor de combustibles sólidos, fabricación de jabones y detergentes, elaboración de aceites y grasas de origen vegetal y animal, etc.). De acuerdo con los establecimientos monitoreados, las localidades de Puente Aranda, Kennedy y Fontibón (Cuenca del río Fucha) y Tunjuelito son las que más generan empleo. El análisis de cumplimiento de las concentraciones para cada parámetro y por actividad, se realizó con base en el número de monitoreos realizados y los contenidos de la resolución 1074 de 1997 -expedida por el DAMA, mediante la cual se establecieron los estándares en materia de vertimientos en el Distrito Capital- determinando las concentraciones máximas permisibles a verter a la red de alcantarillado público o cuerpo de agua; y por la resolución 1596 de 2001, mediante la cual se modifico el nivel permisible para el parámetro de Tensoactivos o sustancias activas al Azul de Metileno (SAAM). Con el fin de clasificar según su significancia ambiental los vertimientos arrojados por las diferentes actividades económicas localizadas en Bogotá, el DAMA estableció mediante resolución 399 de 199, la UCH (Unidad de Contaminación Hídrica), la cual fue definida para dos grupos de usuarios dependiendo de si vierten o no sustancias de interés sanitario. Los valores negativos alcanzados en el cálculo de cada uno de los términos que conforman la fórmula, se igualan a cero (0). Con base en lo anterior cada establecimiento es clasificado por niveles (bajo, medio, alto y muy alto) a partir de lo cual se imponen las exigencias y, en últimas las medidas preventivas o sancionatorias pertinentes. De la misma forma, el estudio realizó la medición del caudal de todos los vertimientos encontrados en cada uno de los establecimientos visitados; para la mayoría de los vertimientos estos aforos fueron realizados durante una hora con intervalos de 20 minutos. Para las localidades Puente Aranda, Tunjuelito, Kennedy y Fontibón se detecto que son las localidades en donde se genera la mayor cantidad de agua de origen industrial, comercial y de servicios.


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Debido a la terminación de recursos económicos asignados para la VI fase de Seguimiento de Efluentes Industriales y Corrientes Superficiales de Bogotá, no alcanzaron a tomarse en la totalidad de los vertimientos sobre el río Tunjuelo, cubriéndose aproximadamente un 75% de su longitud. Los resultados reportados corresponden a las características de calidad y cantidad encontradas en el momento de la toma de dicha muestra. Estas características son dinámicas, ya que están sujetas al consumo de agua y a las condiciones climatológicas, las cuales varían según la hora del día y la época del año en la cual se toma la muestra. En este caso las muestras fueron tomadas en época de verano (Octubre a Diciembre) entre las 8:00 am y las 4:00 pm, época y horas en las cuales se presenta la mayor concentración de contaminantes. Adicionalmente, al muestreo de vertimientos sobre los ríos Juan Amarillo, Fucha, Tunjuelo y Bogotá se realizó durante los meses de agosto y septiembre el muestreo de 29 quebradas localizadas dentro del perímetro urbano de la ciudad, permitiendo establecer el estado de dichas quebradas al momento de ingresar a área del Distrito. El mayor aporte de carga por vertimientos directos para algunos de los parámetros analizados (DBO, DQO, SST, SSd, y Grasas y aceites) se presenta en el río Fucha adicionalmente en este río representa el mayor caudal de vertimientos directos del total de los vertimientos aforados. En cuanto a metales pesados, el río Tunjuelito, presento mayor carga de estos (14 ton/mes) lo cual se debe al aporte de cromo que se origina pro el sector industrial de curtiembres ubicado en la cuenca media del río. El mayor aportante de contaminantes nitrógenados se presentó en el río Fucha, el cual recibe una carga de 716 ton/mes de N-NH3 y 1.14 ton/mes de Nitrógeno total. Esta carga implica un consumo de 5.234 ton/mes de oxigeno en los procesos de oxidación del nitrógeno a nitratos en los ríos en condiciones anaeróbicas. Los otros ríos presentaron cargas menores de contaminantes nitrogenados. La carga total de iones de sulfatos vertidos a los ríos fue de 358.9 ton/mes para el Juan Amarillo, 1.411.9 ton/mes para el Fucha y 893.9 ton/mes para el Tunjuelito. En los vertimientos medidos se encontró que el mayor aporte de iones cloruros (Cl) se da sobre el río Fucha, con una carga total de 3.792 ton/mes. Los ríos Juan Amarillo y Tunuelo registraron cargas totales de 479 ton/mes y de 2.056 ton/mes, respectivamente. Los ríos Juan Amarillo, Fucha y Tunjuelo presentaron bajas concentraciones de Nitritos y Nitratos, mientras que las concentraciones de nitrógeno total son altas. Lo cual indica una contaminación reciente en el agua, la cual es característica de los vertimientos provenientes del as aguas residuales domésticos. Con el fin de contar con una herramienta que permitiera la selección de los establecimientos industriales y comerciales y de servicios a incluir dentro de un plan de muestreo, se presentaron dos propuestas desarrolladas con base en el análisis estadístico. La primera propuesta denominada Plan de Muestreo tipo A, permite estimar el total de la carga de uno o varios contaminantes previamente seleccionados y realizar estimaciones por actividad industrial, comercial y de servicios; y la segunda estimar el porcentaje de cumplimiento de la norma de uno o varios contaminantes (Plan de Muestreo tipo B o precontrol ambiental); como complemento al Plan muestreo tipo B se presentó una herramienta orientada a la determinación del cumplimiento o incumplimiento de la norma, utilizando un conjunto de variables predictorias como consumo mensual de energía, de agua , número de empleados, caudal de vertimiento, existencia de sistemas de pretratamiento, tratamiento primario, secundario y/o terciario de aguas residuales en el establecimientos industrial comercial y


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de servicios, número de horas diarias con vertimiento y número de días a la semana de funcionamiento del establecimiento; denominada análisis discriminantes. La información sirve de base para la consolidación de datos sobre cargas y concentraciones de contaminantes vertidos por localidad y por actividad económica y sobre el consumo por actividad económica, lo cual ha sido utilizado por DAMA en el establecimiento de la norma y de metas de reducción concertadas con los sectores productivos de la ciudad. El programa dio importantes resultados en el mejoramiento de la calidad hídrica de los efluentes industriales de Bogotá, lo cual se refleja en una reducción de aproximadamente el 80% de la carga contaminante vertida por el sector industrial, medida en términos de sólidos suspendidos totales y DBO5 respecto de la carga vertida en el año 1995. 1.7 MONITOREO Y DIAGNÓSTICO HIDROLÓGICO Y DE CALIDAD DE AGUA EN EL RÍO MAGDALENA 2005 Realizado mediante el convenio Nº 024/2005 establecido entre el IDEAM y CORMAGDALENA (Corporación autónoma Regional del Rio Grande de la Magdalena), este estudio acento un diagnóstico preliminar del comportamiento de las variables físicas, químicas y biológicas a lo largo del río Magdalena y sus principales afluentes, junto con la identificación de los principales contaminantes. Esto se logro a través del análisis de las muestras obtenidas de los sitios seleccionados (Tabla 5.) y de estas campañas de monitoreo que se llevaron a cabo de manera tal que la primera correspondió al período de aguas bajas (Julio) y la segunda al período de aguas altas (Octubre). Los análisis incluían: pH, Turbidez, Oxigeno disuelto, Conductividad eléctrica, SST, DBO, DQO, Nitrógeno amoniacal, Nitrógeno nitratos, Nitrógeno nitrito, Nitrógeno orgánico, Ortofosfatos, Fósforo total, Coliformes fecales y totales, identificación y clasificación de sedimento en fondo.

Tabla 5. Red de estaciones monitoreadas. Nombre Corriente Municipio Departamento

Purificación Río Magdalena Purificación Tolima Isla del Amor Río Magdalena Ricaurte Cundinamarca Girardot Nº 2 Río Magdalena Girardot Cundinamarca Arracaplumas Río Magdalena Guaduas Cundinamarca Puerto Salgar Río Magdalena Puerto salgar Cundinamarca Puerto Berrío Río Magdalena Puerto Berrío Antioquia

Barrancabermeja Río Magdalena Barrancabermeja Santander Sitio nuevo R-11 Río Magdalena Puerto Wilches Santander

La Gloria Río Magdalena La Gloria Cesar El Banco Río Magdalena El Banco Magdalena Calamar Río Magdalena Calamar Bolívar

Puente Pumarejo Río Magdalena Barranquilla Atlántico Las Flores Río Magdalena Barranquilla Atlántico Magangue Río Magdalena Magangue Bolívar

Pinillos Brazo Guamal Pinillos Bolívar Guaranda Río Cauca Guaranda Sucre

Achí Río Cauca Achí Bolívar Incora K7 Canal del Dique Santa Lucía Atlántico Gambote Canal del Dique Arjona Bolívar

Pasacaballos Canal del Dique Cartagena Bolívar


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Este estudio se dio en un tramo con alta pendiente y capacidad de transporte de sedimento, que genera fenómenos importantes de socavación de fondo y de ataques contra las márgenes. Además se notó que donde la pendiente es menor también existe procesos de transporte de sedimentos en magnitud relativamente moderada, sin embargo los depósitos de sedimento que llegan de las partes altas y los aumentos de nivel por baja velocidad de agua, inciden en los desbordamientos y en la inundación de zonas aledañas. En general, se observó que la cuenca fluvial (y sus respectivas áreas de drenaje) tiene una influencia grande del río Magdalena (principal), el cual se encuentra enmarcado por dos vertientes en donde el cauce y las características de la llanura o planicie de inundación cambian desde la cabecera hasta la zona media de depositación. Las muestras fueron procesadas siguiendo los protocolos recomendados por APHA (1998) y la validación fue realizada por el Laboratorio de Calidad Ambiental del IDEAM. La valoración de la calidad se dío sobre la base del ICACOSU del instituto. El contenido de Oxigeno disuelto en los tres puntos del Canal del Dique, determinados en el primer muestreo fueron bajos, de hasta en 2 mgO2/L respecto al segundo muestreo. Los puntos sobre el Cauca (Achí y Guaranda) tuvieron el mismo comportamiento en los dos monitoreos, y Guaranda tuvo un contenido ligeramente menor respecto a Achí. Los resultados del pH mostraron datos extremos en Sitio Nuevo (7.59) y en el Canal del Dique INCORA K-7 (6.47) para el primer monitoreo. En el segundo el punto más bajo se observa en Puerto Salgar (6.57) y el más alto Barrancabermeja (7.43) estos valores correspondieron a mediciones normales dados por el contenido de bicarbonatos y encontrados generalmente en este tipo de corrientes. Respecto al decreto 1594 no se presentó ninguna restricción para el uso en ninguno de los casos. De acuerdo con el RAS la clasificación se dio como aceptable. Para DQO y DBO la mayoría de estaciones en el primer monitoreo presentaron valores inferiores al límite de detección del método (20 mg O2/L par DQO y 2 mgO2/L para DBO). El punto más alto se encontró en Bazo de Loba Magdalena-La Esperanza con un valor de 78mO2/L. En la misma estación se encontró una DBO5 de 4.5mgO2/L, con una relación entre DQO/DBO5 de 17:1 lo que indicó que solamente el 6% de la materia orgánica presente en la muestra sería biodegradable en los 5 días del ensayo. Se estimó que esos valores extraños para DQO, porcentaje saturación oxigeno y DBO5, fueron debidos a las actividades económicas de la zona que comprometieron la autorecuperación de la corriente monitoreada. La estación Magdalena-Barrancabermeja presentó la mayor concentración de sólidos suspendidos (2550), para el segundo monitoreo lo cual indicó que esos sólidos transportaron una cantidad importante de materia orgánica lo cual elevó la DQO. Se observaron valores de turbiedad para el primer monitoreo que oscilaron entre 100 – 520 NTU y para el segundo monitoreo valores de 54 y 1150 NTU. El RAS se refiere a esta variable para clasificar las fuentes de acuerdo al grado de polución así: Turbiedad <2 fuente aceptable, 2-40 fuente regular, 40 – 150 fuente deficiente y > 150 fuente muy deficiente.8 El nitrato presentó un pico en la estación Barrancabermeja, esto coincidió con el aumento de la conductividad eléctrica y sólidos en suspensión. Respecto a la legislación, la estación Girardot aunque presentó niveles altos respecto a los demás puntos no superó el parámetro dado por el


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decreto 1594/84 para las diferentes formas de Nitrógeno, 100, 10, 1.0 para amonio, nitrito y nitrato respectivamente Los sulfatos para el segundo monitoreo presentaron un valor alto en la estación Magdalena – La Gloria con ligeros aumentos en el Canal del Dique INCORA K7, Las Flores y Puente Pumarejo. El origen del sulfato se atribuyó como de origen antrópico o natural, que tiene efecto laxante no permanente; este se introduce a las aguas como resultado de contaminación con aguas residuales y la lluvia ácida. Igualmente, los detergentes contribuyen con los sulfatos al agua residual. No se detecto presencia de metales como Cadmio, Cobre, Cromo, Níquel, pero sí de Mercurio, Zinc, Plomo en algunas estaciones. Se observaron cambios en los límites de detección del método debido a fallas en el equipo. El Mercurio se detectó en siete estaciones en la primer campaña y en la segunda en cinco, con registros similares (0.000 – 0.015: 0.0061 – 0.033 mg Hg/L respectivamente). Como posible explicación a la detección de metales se dieron, la integración de aguas domésticas, efluentes de actividad militar y a la explotación con el uso de explosivos. Se observo que la mayoría de las estaciones monitoreadas estuvieron en condiciones buenas con índices de calidad entre 0.71 y 0.90. En el segundo monitoreo se encontraron con índices de calidad media la estación Canal del Dique y Pasacaballos (0.64 y 0.65 respectivamente). La estación Magdalena–Purificación presento un índice de calidad excelente. Los resultados de medición de caudal permitieron concluir que de los dos monitoreos realizados, julio presento características de aguas bajas y octubre de aguas altas. Luego de aplicar el método BMWP/Col y calcular el índice biótico BMWP/Col se tuvo que en el primer y segundo monitoreo, todas las estaciones tuvieron valores menores a 35, con índices de calidad de agua crítica y muy crítica, correspondiente a las clases IV y V lo que significan aguas muy contaminadas y altamente contaminadas; en el primer monitoreo las estaciones Magangue-Esperanza e INCORA K7 y en el segundo monitoreo las estaciones Pinillos registraron valores entre 37 y 50 de calidad dudosa, clase III, aguas moderadamente contaminadas. En referencia de los valores de ICACOSU general y los resultados del BMWP/Col, se observó que los dos índices mostraron condiciones opuestas, debido posiblemente a que las condición del río estuvo manejada por las altas velocidades, alto trasporte de sedimento, lecho conformado por arenas y limos, lo que no permitió el establecimiento de comunidades bénticas. En este aspecto se evidenció que los índices son importantes pero su interpretación también, respecto a los otros componentes (hidráulico y fisicoquímico) para no sacar conclusiones erradas. Con este estudio se quiso observar la aplicación del índice BMWP, sin embargo se pensó que es necesario un mayor número de monitoreos para determinar si se podría adoptar o no su aplicación en ríos grandes de planicie, ya que la mayoría de los macroinvertebrados acuáticos encontrados son propios de aguas limpias a ligeramente contaminadas y el índice BMWP/Col los ubicó en una condición de: muy a altamente contaminada.


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1.8 EL INFORME FINAL ACERCA DEL ESTADO DEL RÍO MAGDALENA Y SUS PRINCIPALES AFLUENTES 2006. Este informe se realizó gracias al convenio Nº 111/2004-02 de Mayo de 2006 establecido entre el IDEAM y el CAM (Corporación Autónoma Regional del Alto Magdalena), en él se aunaron esfuerzos con el fin de ejecutar y formular monitoreos en la jurisdicción de la CAM, el cual generó un informe sobre la calidad y cantidad del recurso hídrico en el Departamento del Huila; además, de diagnosticar el comportamiento de las variables Físicas, Químicas y Biológicas a lo largo del río, e identificar los principales contaminantes y afluentes. Se inicio con la selección de 21 sitios específicos, en los que para algunos fue necesario adecuar para llevar a cabo el monitoreo, en otros, se encontró instalada la respectiva estación (Tabla 6.). Posteriormente se procedió a la toma de muestra para determinar parámetros como pH, Temperatura, conductividad eléctrica, Oxigeno Disuelto, Turbidez, DBO, DBQ, Sólidos Suspendidos Totales SST, Nitrógeno Amoniacal, Nitrógeno Nitrato, Nitrato Nitrito, Nitrógeno Orgánico, Ortofosfatos, Fósforo Total, Coliformes Fecales y Coliformes Totales. Los procedimientos para la toma de muestra son basados en APHA (1998).

Tabla 6. Nombre y ubicación de las estaciones monitoreo 2006 Río Magdalena. Corriente Estación Corriente Estación

MAGDALENA

La Magdalena PAEZ Puente Ricaurte Pericongo Paicol

Puente Balseadero NEIVA

El Casil El Vichecito Puente Mulas La Esperanza Desembocadura

Frente Puerto Cebollera YAGUARA Hacienda Venecia Angostura

BACHE Santa María

GUARAPAS Desembocadura Puente San Francisco Arriba de

la Palestina

SUAZA San Marcos

Puente Garcés NARANJOS San Agustín Desembocadura

El criterio para el escogimiento del Huila, se dío debido a que éste hace parte de la cuenca más alta del río Magdalena, que atraviesa de sur a norte y recibe afluentes importantes como río Mazamorras, Sombrerillo y Guarapas del Macizo Colombiano; Timana, Suaza, Neiva, Fortalecillas, Villaviejas y Cabrera desde la cordillera oriental; Borbonez, Paéz, Yaguará, Baché, Aipe y Patá de la cordillera Central; la corriente más importante, el río Granadillo y Naranjos que conforman el río Sombrerillos; río Venado y Ambicá que confluyen al Cabrera; río Granates que fluye al Borbonez; ríos La Plata y Negro de Narváez fuente el Paéz ríos Iquira y Tune, Bachecito y Yaya que confluyen al Bache. Durante las visitas a las estaciones en Abril y Junio no se detectaron condiciones organolépticas como presencia de objetos flotantes tipo basura y olor desagradable u ofensivo. Esto da un indicio muy preliminar de calidad aceptable. Según la medición de caudal, abril se caracterizó por ser de aguas bajas y junio aguas altas.


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En las estaciones ubicadas en el cauce principal de la parte alta del Río Magdalena (San Agustín y Purificación en Huila) como sus principales afluentes (en los dos monitoreos) el porcentaje de saturación de oxigeno fueron similares, no fué significativa la alteración de la calidad por vertimientos, sin embargo, la estación Magdalena- La Esperanza mostró mayor afectación (66% Abril – 76% Junio) debido a la influencia directa que recibió por la regulación de la represa de Betania por encontrarse aguas debajo de la misma. La ausencia de industria química y la alta capacidad amortiguadora del agua superficial permitió encontrar pH neutro (6.5 y 8.5), lo que produjo, sobre la base de este parámetro, la posibilidad de que esta agua sea adecuada para ser tratada con fines de consumo humano, uso recreativo, agrícola y preservación flora y fauna en agua. En el primer monitoreo se encontraron resultados de conductividad eléctrica de 150 y 200 uS/cm (según Roldan (1990) propias de cuenca baja) para la estación próxima a la desembocadura de los ríos Yaguará y Neiva, lo que coincidió con el hecho de que cationes y aniones estuviesen disueltos en un caudal menor. Para los metales pesados, se sugirió determinar concentración de sodio, calcio, mercurio, carbonatos y bicarbonatos de modo que se pueda calcular la absorción de sodio, carbonato de sodio residual y el porcentaje de sodio intercambiable, como indicadores de mayor utilidad para determinar el uso de esta agua para riego y la definición del tipo de suelo y de cultivo adecuado. Las temperaturas en los dos monitoreos oscilaron entre 4ºC y 22ºC (14.9º Magdalena – 27.3ºC Baché Puente San Francisco) con desviación entre las dos de 0.2 (mínimo) a 4 (máximo) notándose la relación directa que existe entre elevación y temperatura; probablemente desviaciones superiores a 2ªC se debe a las diferencias de horario en la toma de muestra. En el primer monitoreo para DQO, el 76% de los puntos fue menor al límite de cuantificación del método (20mg/L) solo 5 de ellos fueron superiores a este valor y todos se encontraron situados en los afluentes del río principal, 2 en Suaza, Estación San Marcos y desembocadura y el punto máximo en Paéz Puente Ricaurte, con valor de 77mg/L en el primer monitoreo en la otra estación sobre el mismo río fue menor (25mg/L). En el segundo monitoreo 8 estaciones se encontraron superior al límite de cuantificación del método, 6 situadas sobre el río Magdalena entre ellas Pericongo, Puente Balseadero (casco urbano Garzón) y Vichecito, esta con valor más alto 120mg/L. Las estaciones con mayor afectación sobre el cauce del Magdalena reciben tributarios cuyas cuencas muestran mayor erosión en época de lluvias y que reciben vertimientos directos de centros poblados, de área de cultivo y de zonas ganaderas, además que se observó en ellas coincidencialmente valores apreciables de nitratos y fosfatos suspendidos y consecuentemente nitrógeno y fósforo total, este último aparentemente proviene de fertilizantes empleados en actividad agrícola. En los casos de los ríos Suaza y Páez la procedencia más probable de afectación fue la aplicación de agroquímicos (fertilizantes) originándose relación entre DQO/DBO. El más afectado durante la época de aguas bajas fue el río Páez. En el segundo monitoreo, la estación Magdalena-Vichecito ubicado aguas debajo de la desembocadura del río Páez, mostró el mayor deterioro relativo en su calidad.


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Para la estación Puente Balseadero ubicada sobre el cauce del río Magdalena se observó la influencia negativa del Suaza de modo que al superar magnitud de 30mg/L de DQO se alcanzó a comprometer al aptitud del recurso para consumo humano, aunque se reduzca la temperatura, física, química afinado y desinfección para lograr su potabilización, mientras que cumpliría con el criterio de calidad para riego (Tunez y China 90-130mg/L respectivamente). En la estación Neiva Puente Mulas el valor de DBO5 (6.4 mgO2/L) fue superior al valor recomendado por el RAS, 4 mgO2/L para agua superficial que puede provenir de vertimientos domésticos y pecuarios del sector y de la carga que recibe del río Blanco. Los nitratos no superaron los niveles admisibles que para la mayoría de los países está incluido. En Colombia se encuentra en 10mg/L. Las especie nitrogenadas en general no representan un obstáculo para el uso agrícola y la normatividad colombiana y de los países desarrollados no las incluyen como limitante; pero también proponen como criterio de aceptabilidad para nitrógeno hasta 1mg/L y China hasta 13 y 30mg/L, según si el cultivo es de arroz o vegetales respectivamente, de modo que el cumplimiento del requerimiento de calidad para riego sería dudoso para el segundo monitoreo en las estaciones del río Páez y en Magdalena Angostura a la luz estas referencias todas las fuentes cumplen (nitratos mas nitritos no superen 100mg/L decreto 1594/84) La presencia de E.coli y Coliformes totales en el Suaza desembocadura y Páez Puente Ricaurte indican contaminación por asentamiento humano y actividad pecuaria. Este parámetro presentó variaciones en los dos monitoreos: abril tuvo mayor carga que junio posiblemente por efectos de dilución por el aumento de caudal. En 18 de 21 estaciones se puede decir que se cumplió con lo establecido por la Comunidad Europea par aguas superficiales destinadas al consumo humano después de tratamiento fisicoquímico afinado y desinfección. La mayoría de estaciones monitoreadas están en condición media con índices de calidad ente 0.51 y 0.70 sin ponderar DBO5. Las estaciones que mantuvieron su condición de calidad media corresponde a 12/21 solamente en el segundo monitoreo (aguas altas), 2/21 de las estaciones cambian su índice de calidad medio a bueno; en algunos casos 7/21 presentó condición mala: sobre el río Magdalena estacione Balseadero y Vichecito, Guarapas arriba de Palestina, Suaza en San Marcos y desembocadura, Páez y Bache- Santa María mientras tanto en abril como junio la peor condición de muy mala se presentó en el Páez Puente Ricaurte. Para el Suaza los dos monitoreos no fueron significativamente diferentes sin embargo mejoró de media a buena y de malo a medio en San Marcos y desembocadura respectivamente. Metales pesados no se observo presencia mayor a los límites de cuantificación de los métodos utilizados. El método usado fue la determinación de metales totales sobre la muestra de agua preservada directamente en campo en acido nítrico, las cuales incluyen los sólidos suspendidos. Ellos sugieren que para posteriores estudios se realice la determinación sobre sedimentos de fondo.


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La presencia de la represa Betania interceptando el cauce principal de río Magdalena y su manipulación, hace que se reduzca aparentemente la carga contaminante especialmente la asociada al sedimento de fondo. En el resto de las estaciones se puede afirmar que la calidad es regular y dada la intervención por actividad económica no se cuenta con corrientes que presentan condiciones permanente buena o aun mejor excelente. Para E.coli se requiere tratamiento físico y químico afinados y de desinfección, ya que se compromete el uso recreativo por contacto primario y secundario y el riego directo de frutos comestibles, sin quitar la cáscara o de hortalizas de tallo corto. 1.9 PRIMERA CAMPAÑA DE MONITOREO EN LA RED NACIONAL DE CALIDAD DE AGUA DE LOS RÍOS MAGDALENA Y CAUCA 2006 Esta campaña se llevó a cabo bajo el convenio Específico Nº 014/2006, en el cual además del IDEAM y CORMAGDALENA, se contó con la participación entidades homologas como ONF Andina, FEEM (Fonds Francais Environnement Mundial). El objetivo principal evaluar el estado, degradación y/o recuperación de las corrientes monitoreadas en las cuencas de los ríos Cauca y Magdalena de tal manera que se estimara el grado de afectación por vertimientos domésticos, industriales, actividad agrícola y minera. Para esto, se contó con información hidrológica que permitió estimar las cargas contaminantes al correlacionar los caudales con las concentraciones de las variables físicas, químicas y microbiológicas analizadas ya que el caudal tiene una incidencia significativa en la capacidad de las corrientes superficiales para la asimilación de contaminantes y su consecuente autorecuperación. El análisis hidrológico se llevo a cabo en el mismo período cada año, para hacer coincidencia de los resultados obtenidos con las fechas en las cuales se realizaron los monitoreos y muestreos de campo. Caja Nº1. Parámetros a analizados

In situ pH, Temperatura, Oxígeno disuelto, conductividad eléctrica. Laboratorio Fisicoquímicos Turbiedad, DBO5 DQO, nitrógeno total, Nitrógeno amoniacal, Nitrógeno nitrito, Nitrógeno nitrato, ortofosfato, fósforo total, fenoles, hidrocarburos, sólidos suspendidos totales, sólidos totales. Microbiológicos: Coliformes Totales y Escherichia coli. Metales Cadmio total Cobre total Cromo total Mercurio total Níquel total Plomo total Zinc total

Metales en sedimento Cadmio total Cobre total Cromo total Mercurio total Níquel total Plomo total Zinc total


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El resultado de la medición del pH, se encuentra legislado para preservación de flora y fauna y para agua de riego entre 4.5 y 9.0, todos los puntos ubicados sobre el Magdalena se encuentran dentro; hubo dos puntos extremos, el primero el río Opía (8.48), el pH superior a 8.3 indica que la alcalinidad fue debida a carbonatos y bicarbonatos, y el segundo pH (4.87), indicó contenido de acidez generada posiblemente procede de la degradación de materia orgánica o liberación de gas sulfuros o acido sulfhídrico de los volcanes. La materia orgánica fue relativa a la medición por medio de DQO y DBO5, y obtuvo su mayor valor en el municipio de Girardot después del botadero de basura (53mgO2/L). A falta de Legislación sobre esta variable, se tuvo en cuenta la literatura Europea de la Universidad de Cataluña (ICT, 2004), en la que se reportan los usos respecto a DQO así para agua DQO < 20 todos los usos, entre 20 y 25 agua potable, piscicultura y contacto primario; 40-80 uso navegación y refrigeración; > 80 ningún uso. El comportamiento de DBO5 mostró que las concentraciones fueron < 7 mgO2/L, límite establecido por decreto 1594/84 que se refiere a esta agua como aptas para utilizar como agua de captación para consumo humano y posterior tratamiento convencional el cual incluye floculación sedimentos y desinfección. El Análisis de las cuatro formas de Nitrógeno se encontraron elevados en los puntos de Girardot después del botadero y antes de Nariño, también en el límite CAM Cortolima (Corporación Autónoma Regional del Tolima), aguas abajo del Río Bogotá y en la desembocadura del río San Jorge. Este parámetro que se encuentra legislado en el decreto denotó contaminación orgánica. La presencia de ortofosfato debido a contaminación por fertilizante y detergentes, se dío en Pitalito sobre el Guarapas, sobre Opía en la desembocadura y sobre el Magdalena antes del río Lagunilla y después del Río Recio. Para E.coli los valores aumentados se presentaron en Angostura, después del botadero de basura y después de la planta del río superando los valores del decreto. Los sulfatos elevados en el río Gualí probablemente por la influencia del volcán Ruiz por oxidación de los sulfatos de la zona, también en el río Opía donde se detecto zona de curtiembres. Debido a que el ICA define el grado de calidad de un cuerpo de agua determinado, con lo que se pretende reconocer problemas de contaminación de una manera ágil, el estudio recomendó de ser posible realizar monitoreos en sitios en los cuales se cuente con registro de caudal, en su defecto, de no existir estaciones en los sitios que demanden su evaluación, se recomienda un aforo líquido en este punto. Otra recomendación dada fue la importancia de realizar estudios hidrológicos posteriores que se sigan efectuando el análisis de tendencia de los caudales, para diferentes períodos, esto con el fin de determinar la degradación o recuperación de la calidad hídrica a través de un período de tiempo como los períodos del agua máximo, medio y mínimo a lo largo de toda la cuenca en los ríos Magdalena y Cauca no son los mismos, se recomienda que los monitoreos de calidad se realicen en época de niveles medios, previamente identificados para las partes de las cuencas (alta, media, baja). Lo anterior debido a que el caudal tiene una incidencia significativa en la capacidad de las corrientes superficiales para la asimilación de contaminantes y su consecuente autorecuperación.


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Para los caudales en los cuales coinciden con puntos de estación del IDEAM se efectuaron diferentes comprobaciones de los mismos (con respecto a las curvas de gastos vigentes para todas las estaciones tipo LG-A con respecto a información de aforo recientes del IDEAM y con respecto de niveles provenientes de estaciones automáticas), lo anterior se realizó con el fin de garantizar la calidad ambiental. Aunque la previa descripción es válida y cuenta con soportes de registro y con el fin de lograr precisión más puntual en determinados sitios de monitoreos (descargas, afluentes, bocatomas, etc.), se recomienda efectuar aforo líquido en el mismo sitio de muestra de calidad de agua. Se recomendó además, realizar monitoreos en distintas épocas con el fin de cruzar la variable caudal con las variables de calidad, para determinar la incidencia de los niveles con la capacidad de las corrientes superficiales para la asimilación de contaminantes y su consecuente autorecuperación.

Tabla 7. Red hidrológica en la cuenca del Río Magdalena. Nombre punto Municipio Pto Boyacá antes Pto Boyacá/ Boy

Nacimiento San Agustín / Hui Pto Boyacá después Pto Boyacá/ Boy Guarapas Río antes Pitalito/ Hui Cocorná Río antes Pto Triunfo / Boy

Guarapas Río después Pitalito/ Hui Desembocadura Pto Triunfo/ Ant Pitalito antes Pitalito/ Hui Cocorná Río después Pto Triunfo/ Ant

Pitalito después Pitalito /Hui Desembocadura Pto Nare/ Ant Suaza Río antes Garzón/ Hui Nare Río antes Pto Nare/ Ant

Puente Balseadero Agrado/ Hui Nare Río después Pto Nare/ Ant Suaza Río después Garzón/ Hui Puerto Berrío antes Pto Berrío/ Ant

Páez Río antes Paicol / Hui Puerto Berrío después Pto Berrío/ Ant Paso del Colegio

(Páez Río después) Tesalia / Hui San Bartolomé Río antes (Alicante antes) Yondó/ Ant

Hacienda Venecia Yaguará / Hui San Bartolomé (Alicante) Yondó/ Ant La Esperanza

(Yaguará Río después) Palermo / Hui Alicante Río Después Yondó/ Ant

Neiva Río antes Campoalegre/ Hui Desembocadura Pto Carare/ Sder Neiva Río después Campoalegre/ Hui Carare Río antes Pto Carare/ Sder

Neiva antes Neiva/ Hui Carare Río después Pto Carare/ Sder Neiva después Neiva/ Hui Desembocadura Barrancabermeja/ Sder

Fortalecillas Río antes Neiva/ Hui Fortalecitas Opón Río antes Barrancabermeja/ Sder

Fortalecillas Río después Neiva/ Hui Fortalecitas Opón Río después Barrancabermeja/ Sder

Bache Río antes Aipe/ Hui B/bermeja Río antes Barrancabermeja/ Sder Bache Río después Aipe/ Hui B/bermeja Río después Barrancabermeja/ Sder

Aipe Río antes Aipe/ Hui Sogamoso Río ates Barrancabermeja/ Sder Aipe río después Aipe/ Hui Sogamoso Río después Pto Wilches/ Sder

Angostura Natagaima/ Tol Desembocadura Pto Wilches/ Sder Cabrera Río antes Natagaima/ Tol Entrega CBS Pto Wilches/ Sder

Cabrera Río después Natagaima/ Tol Cimitarra Río antes San Pablo/ Bol Anchique Río antes Natagaima/Tol Desembocadura San Pablo/ Bol

Anchique Río después Natagaima/Tol Cimitarra Río Después San Pablo/ Bol Natagaima después Natagaima/Tol Sitio Nuevo R 11 Pto Wilches/ Sder

Prado Río antes Prado/Tol Lebrija Río antes LomadeCorredor/Sder Purificación

(Prado Río después) Purificación/Tol Lebrija Río después Loma de corredor/ Sder

Piedras de cobre

Coyaima-Saldaña/ Tol Desembocadura Aguachica/ Ces

Saldaña antes desembocadura Guamo/ Tol Gamarra antes Gamarra/ Ces

Saldaña Río después Guamo/ Tol Gamarra después Gamarra/ Ces


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Sumapaz río después Ricaurte/ Cund Regidor Regidor/ Bol Isla del Amor Girardot/ Cund CorpoMag Tamalameque/Ces

Girardot 2(antes de Girardot) Girardot/ Cund Cesar Río antes El Banco/ Magd

Girardot después (antes del relleno) Girardot/ Cund Desembocadura El Banco/ Magd

Sumapaz Río antes Ricaurte/ Cund El Banco después El Banco / Magd Piedras Piedras Tol Mompós antes Mompós/ Bol

Opía Río antes Venadillo/ Tol Mompós después Mompós/ Bol Opía Río después Venadillo/ Tol Magangue antes Magangue/ Bol Nariño después Nariño/Cund Magangue después Magangue/ Bol Totare Río ates Alvarado/ Tol San Jorge Río antes Magangue/ Bol

Totare Río después Alvarado/ Tol San Jorge después Magangue/ Bol Lagunilla Río antes Ambalema/ Tol Desembocadura Tacasaluma / Bol

Lagunilla Río después Ambalema/ Tol Estación Sitio nuevo Sitio nuevo Río Recio después Ambalema/ Tol Cauca Río antes Pinillos/ Bol Río Recio después Ambalema/ Tol Tres cruce Desembocadura Pinillos/ Bol

Arracaplumas (Honda antes) Honda/ Tol Cauca Río después Pinillos/ Bol

Desembocadura (Pte Negro – Peatonal) Honda/ Tol Tacamocho (CSB/CARDIQUE) Tacamocho/ Bol

Honda después Honda/ Tol Plato antes Plato/ Mag Guarinó Río antes Honda/ Tol Plato después Plato/ Mag

La Dorada antes (Guarinó Río antes) La Dorada/ Cal Calamar(CorpoMag) Calamar/Bol

Puerto Salgar (La Dorada después) Pto Salgar/ Cund San Pedrito (CRA Recibe) Suan/ Atl

Negro Río antes Pto Salgar/ Cund Pte Pumarejo (CRA-DADIMA) – a.a Bocatoma acueducto de Barranquilla Barranquilla/ Atl

Desembocadura Pto Salgar/ Cund Barranquilla antes Barranquilla/ Atl Negro Río Después Ptp Salgar/ Cund Planta el Río Barranquilla/ Atl La Miel río después La Dorada/ Cal La Flores (DADIMA entrega) Barranquilla/ Atl

Hui: Huila Tol: Tolima Cund: Cundinamarca Atl: Atlántico Ca: Caldas Mag: Magdalena Bol: Bolívar Ces: Cesar Boy: Boyacá Sder: Santander Ant: Antioquia Las estaciones aquí mencionadas son propiedad de algunas de las CAR regionales, algunas son compartidas por dos CAR de diferente departamento. Las CAR involucradas son: CAM, CORTOLIMA, CORPOCALDAS, CORNARE, CORPOBOYACÁ, CORANTIOQUIA, CAR, CSB, CAS, CORPOCESAR, CORMAG.

Tabla 8. Red hidrológica cuenca del Río Cauca. Nombre Punto Municipio Nombre Punto Municipio

Nacimiento Puracé/ Cauca Anacaro Cartago/ V del Cauca Popayán antes Popayán/ Cauca Risaralda río antes La Virginia/ Risaralda

Julumito=Popayán después Popayán/ Cauca Desembocadura La Virginia/ Risaralda Después de relleno sanitario Popayán Popayán/ Cauca Risaralda río después La Virginia / Risaralda

Salvajina Embalse antes Morales/ Cauca Otún río antes Marsella/ Risaralda Salvajina Embalse después

= ovejas río antes Suárez/ Cauca Desembocadura Marsella/ Risaralda

Desembocadura Suárez/ Cauca Otún río después Marsella/ Risaralda


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Ovejas río después Suárez/ Cauca Pereira antes Beltrán/ Risalralda Pte La Balsa (después río

Timba=Teta río ates) Buenos Aires/ Cauca Pereira después Marsella/ Risaralda

Quinamayo Río antes Sder de Quilichao/ Cauca Carder/ Corpocaldas Marsella/ Risaralda Desembocadura Sder de Quilichao/ Cauca Manizales antes Palestina/ Caldas

Quinamayo Río después Sder de Quilichao/ Cauca Chinchiná río antes Palestina/ Caldas Paso la Bolsa (Pte

Valencia=PtoTejada antes) Sder de Quilichao/ Cauca Desembocadura Palestina/ Caldas

Desembocadura = Pto tejada después Pto Tejada/ Cauca Chinchiná río después Palestina/ Caldas

Pte Hormiguero = Cali antes Cali/ Valle del Cauca Desembocadura Neira/ Caldas

Canal Navarro antes Cali/ Valle del Cauca Desembocadura Supía/ Caldas Desembocadura Cali/ Valle del Cauca Desembocadura Marmato/Caldas

Juanchito = Canal Navarro después Candelaria/ V del cauca Arma río antes Aguadas/Caldas

Pte Paso del Comercio Cali/ Valle del Cauca Desembocadura Aguadas / Caldas Desembocadura Cali/ Valle del Cauca Arma río después La Pintada/Ant

Puerto Isaac =Cali después Yumbo/ Valle del Cauca Corpocaldas/Corpoantioquia La Pintada/ Ant Desembocadura Palmira/ V del cauca La Pintada después La Pintada/ Ant

Paso de La Torre (Amaime río ates) Yumbo/ Valle del Cauca San Juan río antes Venecia/ Ant

Desembocadura El Cerrito / Valle Cauca Desembocadura Venecia/ Ant

Amaime río después Vijes Vda Vidal/ V del cauca San Juan río después Venecia/ Ant

Desembocadura El Cerrito/V del cauca Amagá río antes Amagá / Ant Guabas Río antes Guacarí/ V del cauca Amagá río después Amagá/ Ant Desembocadura Guacarí/ V del cauca Santa fe Antioquia antes Stfe Antioquia/Ant

Guabas río después Guacarí/ V del cauca Desembocadura Stfe Antioquia/Ant Mediacanoa río antes Yotoco/ V del cauca Santa fe Antioquia después Stfe Antioquia/Ant

Desembocadura Yotoco/ V del cauca Corantioquia/Corpouraba Sabanalarga/ Ant

Mediacanoa río después Guadalajara de Buga/ V del cauca San Andrés río antes Toledo/ Ant

Desembocadura Guadalajara de Buga/ V del cauca Desembocadura Toledo/ Ant

Buga después Guadalajara de Buga/ V del cauca Valdivia después Briceño/ Ant

Desembocadura Yotoco/ V del cauca Desembocadura Briceño/ Ant Piedras río después Yotoco/ V del cauca Tarazá río ates Valdivia/Ant

Desembocadura Riofrío/ V del cauca Desembocadura Valdivia/ Ant Riofrío después Riofrío/ V del cauca Tarazá río después Tarazá / Ant Desembocadura Tulúa/ V del cauca Man río antes Caucasia/ Ant

Tulúa río después Tulúa/ V del cauca Desembocadura Caucasia/ Ant Desembocadura Tulúa/ V del cauca Man río después Caucasia/ Ant Desembocadura Bugalagrande/ V del cauca Caucasia después Caucasia/ Ant

Bugalagrande río después Bolívar/ V del cauca Nechí río antes Nechí / Ant Desembocadura Zarzal/ V del cauca desembocaduras Nechí / Ant

La Paila río después Zarzal/ V del cauca Nechí río después Nechí / Ant Después Zarzal La Victoria/ V del cauca Corantioquia/ CSB Nechí / Ant

Roldanillo después Obando/ V del cauca CSB/Corpomojana Guaranda / Sucre Pte Anacaro Ansermanuevo/ V del cauca Guaranda IDEAM después Guaranda / Sucre

Cartago antes Cartago/ V del cauca Achí IDEAM Achí / Bolívar Desembocadura Cartago/ V del cauca Desembocadura Pinillos/ Bolívar Cartago después Cartago/ V del cauca

CAR involucradas: CRC, DAGMA, CVC, CARDER, CORPOCALDAS, CORANTIOQUIACORPOMOJANA, CSB


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1.10 ESTUDIO FÍSICO QUÍMICO, HIDRÁULICO E HIDROLÓGICO DE UN SECTOR DEL CORREGIMIENTO LAS CHISPAS (SAN BENITO, SUCRE) 2006 La Mojana es una subregión ubicada en la parte norte de Colombia, caracterizada por ser una zona de humedales productivos pertenecientes a la Depresión Momposina, con la función ambiental de regular los cauces de los ríos Magdalena, Cauca y San Jorge, amortiguar las inundaciones y facilitar la decantación y acumulación de sus sedimentos. La dinámica de sus aguas y la biodiversidad de las especies de fauna y flora, que ahí encuentran su hábitat, proveen seguridad alimenticia y generan ingresos a sus pobladores. Esta subregión comprende once municipios en cuatro Departamentos Antioquia (Nechí); Bolívar (Magangue, Achí y San Jacinto del Cauca) Córdoba (Ayapel y Sucre (San Marcos, Guaranda, Majagual, Sucre, Caimito y San Benito Abad) Este estudio correspondió al apoyo e investigación por parte del IDEAM solicitado por CORPOMOJANA (Corporación para el desarrollo sostenible de la Mojana y el San Jorge) para lograr determinar la muerte de aves migratorias comúnmente llamadas Barraquetes, patos de las especie Anas discors, en la comunidad en el sitio conocido como Rabón, en inmediaciones del Caño Rabón ubicado en el corregimiento de las Chispas, del municipio de San Benito Abad. Los barraquetes pertenecen a una especie de patos que, anualmente, viene bajando desde Canadá en un vuelo migratorio que los lleva hasta Argentina. Cuando se congela la zona en que habitan, se desplazan, llegando a todo el Caribe y Norte de Suramérica, incluyendo Colombia y Venezuela. Según habitantes de la zona, los animales fueron envenenados con un preparado de arroz con cascarilla al cual adicionaron una cantidad no determinada de un insecticida llamado monocrotofos, cuyo envase encontraron a los alrededores donde se presento el hecho. El IDEAM se encargo de realizar las pruebas de campo y efectuar los muestreos de agua y suelo, las cuales fueron entregadas al Laboratorio de Análisis de Insumos Agrícolas del ICA para evaluar la presencia de plaguicidas organofosforados enfocados en la identificación de monocrotofos en agua y suelo, el ICA remitió al IDEAM los resultados sin efectuar comentarios sobre los mismos. Las muestras de agua y suelo, se recolectaron siguiendo los protocolos establecidos por el IDEAM para estos casos. Los resultados de los análisis de plaguicidas organofosforados mostraron que a una semana de ocurridos los hechos (muerte de patos) no se detectó presencia en agua y suelo, de 15 diferentes organofosforados, incluyendo el insecticida monocrotofos (triclorfon, dicloros, diazinon, dimetoato, tolcofos metil, pirimifos metil, clorpirifos, Metil paratión, fentión, fenitrothion, etil partión, fenoato, clorfervinfos, profenofos, edifenfos y metamifofos), incluyendo el insecticida monocrotofos, que fue el referido por la comunidad como usado para el envenenamiento de las aves. Algunos de los inconvenientes que se presentaron fue el retraso del muestreo, ya que para la fecha no había evidencia física de la mortandad, ni de los supuestos granos de arroz que la ocasionaron; igualmente la inestabilidad química bajo condiciones de altas temperaturas y bajo incidencia directa de radiación ultravioleta; los monocrotofos se descomponen a una temperatura superior a 38ºC en: http/ecogenesis.com.ar/index.php?sec=articulo.php&Codigo=82 El monocrotofos es extremadamente tóxico para las aves y se utiliza como veneno aviar. También puede matar a aves que comen insectos envenenados con esta sustancia. Se estima que en 1995 en Argentina murieron 15.000 y 20.000 aves como consecuencia del empleo de monocrotofos.


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Desafortunadamente para este estudio, los inconvenientes anteriormente mencionados, interfirieron claramente en el resultado. La única evidencia física presente eran las plumas. Los resultados de los parámetros analizados (pH, conductividad eléctrica, oxigeno disuelto, temperatura, turbidez, sólidos suspendidos totales, nitrito, nitrato, nitrógeno amoniacal, demanda química de oxigeno, ortofosfato, sulfatos, cobre total, níquel total, cromo total, zinc total, plomo total, cadmio total, insecticidas [Monocrotofos 600, Nuvacron 60 SL, Rhonecron 600 SL nombres comerciales] ) no mostraron afectación significativa de la calidad del recurso hídrico en los sitios de muestreo a una semana de ocurrido el envenenamiento de las aves. El análisis de estas variables fisicoquímicas básicas para evaluar la calidad ambiental general del recurso no permitió determinar la presencia de tóxicos; para esto fue preciso disponer de muestras tomadas bajo requerimientos de calidad estrictos, contar con equipo sofisticado de laboratorio, mano de obra altamente calificada, patrones de calidad de las posibles sustancias a buscar en las muestras, además de tener validados los métodos pretratamiento y cuantificación en las matrices a evaluar. Finalmente, no se logró comprobar la posible presencia del insecticida monocrotofos ni de los 14 plaguicidas organofosforados en muestras de agua y suelo tomadas de la finca en la cual se produjo la aparición de las aves muertas, dadas las características de esta sustancia que es fácilmente degradable por altas temperaturas cuya acción de la luz solar directa. 1.11 CONCEPTO TÉCNICO SOBRE LA CONTAMINACIÓN DE LA QUEBRADA LA ARBOLEDA. (MUNICIPIO DE MANIZALES, CALDAS) 2006. La Arboleda es una quebrada ubicada al norte de la cabecera municipal de Manizales, sector de la vereda La Palma, más exactamente en el área comprendida entre el conjunto Bella Montaña y el Hospital Geriátrico San Isidro, zona conocida como “Bosque de Los Caracoles”. Esta cuenca abarca la región central del departamento de Caldas, comprende parte del territorio de los municipios de Manizales: Neira, Villamaría, Chinchiná y Palestina. su principal fuente hídrica es el río Chinchiná. En Manizales, el acelerado crecimiento demográfico en las últimas décadas ha provocado la construcción de una gran cantidad de redes de servicios públicos (alcantarillado, acueducto) en sectores donde hace algunos años era impensable el desarrollo urbanístico. A la fecha todas esas redes de alcantarillado están vertiendo sus aguas hacia las quebradas que rodean la ciudad, provocando un deterioro permanente de los cuerpos de agua. Debido a estos factores, la empresa encargada del suministro y recolección de aguas de la ciudad adoptó una política de saneamiento ambiental basada en la construcción de una maya grande de colectores por las vertientes de la ciudad y la construcción de una serie de plantas de tratamiento de aguas que garanticen el saneamiento de las aguas residuales (Marin y Gómez, sin Año). Entre las labores planteadas para poder dar solución a este inconveniente se encontraron: Establecer la existencia o no de contaminación del agua de la quebrada La Arboleda, situada en las inmediaciones de Manizales entre el Hospital Geriátrico San Isidro y la Escuela de Trabajo la Linda, producto de las aguas no tratadas preveniente de los condominios Bella Montaña Escuela La Linda, Hospital Geriátrico San Isidro y sectores aledaños; Definir el grado de contaminación, la potencialidad de daño al ecosistema y a la salud humana e igualmente las posibles soluciones para que mitiguen el daño.


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Para dar inicio al estudio, se recopilo la información relacionada con las determinaciones relacionadas con la contaminación de agua de la quebrada La Arboleda, se llevo a cabo la visita a la zona a fin de reconocer el sector que comprende la quebrada La Arboleda entre el Hospital Geriátrico San Isidro y la Escuela de trabajo Bella Montaña y sitios aledaños, y llevar a cabo la ubicación para los sitios de muestreo. Se realizaron cuatro monitoreos de agua en la quebrada La Arboleda distribuidos de la siguiente manera: (1) monitoreo aguas arriba de las actividades mencionadas en la denuncia, (3) monitoreos sobre la quebrada la Arboleda después de haber recibido los vertimientos del Hospital Geriátrico San Isidro, después de haber recibido los vertimientos de la Urbanización Bella Montaña y después de haber recibido los vertimientos de la Escuela de Trabajo La Linda. Durante los monitoreos se realizó la medición de las siguientes variables: pH, conductividad eléctrica, oxigeno disuelto, turbiedad, cloruros, DBO5, Demanda química de oxígeno, nitrógeno amoniacal, nitrato, sólidos suspendidos totales, sulfuros, coliformes fecales, coliformes totales, metales pesados totales, cadmio, cobre, cromo, níquel plomo y zinc. Los primeros resultados mostraron que la quebrada es de tipo intermitente (en temporada seca desaparece) y en época de invierno se forma a partir de un caño producido por las aguas residuales provenientes de un caserío llamado San Isidro y la escorrentía del agua de precipitación; presenta olores característicos de aguas residuales que se presume son originadas del caserío, el color es oscuro, y se evidencia la presencia de sólidos flotantes. El agua que pasa a la altura del Hospital Geriátrico San Isidro, tuvo una apariencia más cristalina y un mayor caudal; allí reencuentra la obra de construcción del colector de aguas negras procedente de la Urbanización Bella Montaña. Luego de pasar la Urbanización, el agua fue de color gris, y presentó color característico muy fuerte a aguas residuales. A nivel de la Escuela de Trabajo La Linda, el sector en el que se ubica corriente predominan rocas y piedras, presentó olor característico a agua residual, los alrededores se encuentran un galpón, cultivos de maíz, papaya y hortalizas. En cuanto al análisis de las muestras, los resultados de las pruebas se compararon con la normatividad vigente (Decreto 1594/84) En los resultados se puede establecer que: El criterio de calidad para destinación del recurso para consumo humano y doméstico la corriente monitoreada en los sitios visitados presenta valores superiores al límite admisible en nitrógeno amoniacal; en cuanto al uso agrícola, la corriente monitoreada en los sitios visitados (aguas arriba del sector en estudio) presenta valor de cobre total superior al límite admisible; para usos pecuario cuentan con la calidad requerida para el uso planteado; para uso recreativo, la corriente presento un porcentaje de saturación de oxígeno disuelto inferior al límite establecido en la norma. En cuanto a calidad del recurso la peor situación, se presentó en la corriente procedente el caserío San Isidro, (primer punto de monitoreo). El resultado mostró gran deterioro y características de aguas domésticas como son ausencia de oxígeno que contribuyen a que se presente baja concentración de oxigeno disuelto y a que los iones presentes se reduzcan incrementando la concentración de variables como el nitrógeno amoniacal y sulfuros, lo que se traduce en olores fétidos y bajas concentraciones de iones oxidados como los nitratos; transporte de material suspendido reflejado por los valores elevados de turbiedad y sólidos suspendidos totales; presencia de materia orgánica de fácil degradación evidenciada por la DBO5; apariciones de patógenos procedentes de las heces fecales consideradas coliformes fecales, adicional a las bacterias que se


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encuentran en suelos y aguas naturales reflejados en las coliformes totales; materia orgánica biodegradable, no biodegradable y materia inorgánica mostrados a través de la DQO. Luego del vertimiento provocado por el Hospital Geriátrico (segundo punto de monitoreo), se observó que a este nivel ha existido dilución de la contaminación que trae la corriente, que se supone es debida al agrandamiento del cauce con las aguas lluvias que caen a la corriente por escorrentía, sin embargo todavía es notoria la presencia de aguas residuales. El aumento de la presencia de oxigeno disuelto no fue suficiente para disminuir las concentraciones de nitrógeno amoniacal y sulfuros, se mantiene la concentración de DBO5 y aunque se presenta una reducción del material orgánico biodegradable, no biodegradable y el inorgánico, los valores reportados de DQO aun son altos para el caudal de la corriente, al igual que la presencia de patógenos y bacterias. La presencia de material suspendido disminuyo sustancialmente. Después de los vertimientos de el Condominio Bella Montaña (tercer punto de monitoreo) se vuelven a incrementar los valores de las variables, las cuales describen la presencia de un alto contenido de aguas residuales. Se presume que se puede haber reducido la dilución producida por aguas limpias (lluvias) en el trayecto de la corriente y las concentraciones de los contaminantes se aumentan con la recepción de aguas residuales procedentes de la Urbanización, a esto se le suma la incorporación de los vertimientos que recibe la Fundación AMAN (fundación que acoge perros callejeros, los bañan y entierran superficialmente su excrementos) lo que aumenta la presencia de olores nauseabundos en este sector. En el último punto del muestreo, luego de los vertimientos de la Escuela de Trabajo La Linda se presentó disminución en las concentraciones de las variables indicadoras de contaminación, mas sin embargo los valores encontrados en los análisis fisicoquímicos y microbiológicos continúan siendo de agua residual. Del concepto técnico emitido por el IDEAM para este estudio, solo se hablara de los resultados y análisis concernientes a calidad agua, no se profundizara sobre el estado de las obras que se adelantan con respecto al manejo de las aguas residuales. Evidentemente el concepto dado confirmo la contaminación de la corriente provocada por las actividades socioeconómicas de la comunidad, sin embargo se aclaró que el nacimiento de la quebrada es dado por el vertimiento procedente del caserío San Isidro, que la alimenta por las aguas residuales puntuales y difusas que caen a ésta y por la precipitación que cae por escorrentía en el cauce de la corriente. De igual forma se afirmó que en cuanto a potencialidad de daño al ecosistema y a la salud humana se refiere, fue evidente que las aguas de la quebrada La Arboleda no son aptas para ningún uso, ya que estas caen directamente sin ningún tratamiento, desprendiendo olores nauseabundos y gases altamente peligrosos para la salud. La solución más cercana involucraría la realización de obras para la construcción de un colector del alcantarillado que recoge las aguas del Condominio Bella Montaña y las separa de las aguas lluvias, que para la fecha se llevaba a cabo, ya que al eliminar los vertimientos de aguas residuales tanto industriales como domésticas sobre un tramo de la Quebrada Boston ( quebrada formada por tres drenajes procedentes de El Bosque de Los Caracoles, la Escuela de trabajo y el Hospital, este sitio es el de menor altitud y es el punto final del recorrido del agua), favorecería a la recuperación de la calidad del agua de estos cuerpos y por consiguiente genera una serie de impactos positivos.


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1.12 MONITOREO DE CALIDAD Y CANTIDAD DE AGUA EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO MAGDALENA. INFORME FINAL Bajo convenio específico Nº111-03 de 2006 establecido entre el IDEAM y la CAM que pretendía unir esfuerzos para dar continuidad al monitoreo de calidad y cantidad de la cuenca alta del río Magdalena a través de dos campañas de monitoreo en 26 estaciones. Primero se seleccionaron los 26 puntos en los que se iba a llevar a cabo el muestreo. Los parámetros a determinar fueron pH, conductividad eléctrica, oxigeno disuelto, temperatura (in situ), turbidez, DBO5, DQO, sólidos totales, sólidos suspendidos totales, coliformes totales y fecales, fósforo total, ortofosfatos, nitratos, nitritos, nitrógeno amoniacal, nitrógeno orgánico, sulfatos y fosfatos. En cuatro de las nuevas cinco estaciones, se determinaron metales pesados como mercurio, plomo, cadmio, zinc, cromo, níquel e hidrocarburos totales. La corriente que presentó los índices de calidad más bajos fue el río Páez debido al arrastre de sedimentos y al incremento de variables asociadas como sólidos, coliformes y DQO. Esta condición se observó en los dos monitoreos del 2006 y en abril en 2007, en este último debido al aumento de caudal como efecto del deshielo del volcán del Huila. Dentro de los puntos monitoreados sobre el río Magdalena la mayoría se encontró dentro del ámbito de clasificación del Índice de Calidad general medio con excepción del punto frente a Puerto cebollera que demostró deterioro en el período de aguas altas. Los afluentes que muestran mayor deterioro de la calidad respecto al índice de calidad general ICAg a su ingreso al río Magdalena son Baché, Guarapas, Sombrerilos, Suaza y Yaguará. La mayoría de organismos colectados son organismos indicadores de aguas limpias a ligeramente contaminadas lo que se corrobora con las condiciones de calidad físico química. El índice biótico BMWP/Col calculado para todas las estaciones durante los dos monitoreos registra una calidad del Agua que no corresponde con el ICA superficial por lo que se deduce que el establecimiento de las comunidades no solo depende de la calidad físico-química sino también de las condiciones hidrológicas e hidráulicas.

Tabla 9. Clase de calidad de agua, valores BMWP/Col significado y colores para representación cartográfica.

I Buena >150 – 101-120 Aguas muy limpias Azul

II Aceptable 61 – 100 Se evidencian efectos de la contaminación Verde

III Dudosa 16 – 60 Aguas moderadamente contaminadas Amarillo IV Crítica 16 - 35 Aguas muy contaminadas Naranja V Muy crítica < 15 Aguas frecuentemente contaminadas Roja

Los resultados del análisis de parámetros como pH, oxigeno disuelto, DBO5, Nitratos, Nitrato amoniacal fueron comparadas con la normatividad vigente de nuestro país, el decreto 1594/84. Mientras que conductividad eléctrica y sólidos se compararon con lo escrito por Ramírez y Viña, y los niveles de DQO con lo descrito por la Unión Europea.


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1.13 SINTESIS A lo largo de estos 10 años, el IDEAM ha establecido una red de monitoreo de la calidad del agua que se consolida cada vez más, con un grado de automatización importante (Figura5.).

Figura 5. Red de calidad del agua.


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Esta red ha permitido conocer que para la fecha la calidad del agua se estima como mala en casi el 50% de la red.

Figura 6. Distribución porcentual de la calidad del agua en la red hídrica del IDEAM basado en

ICACOSU. De igual manera, dentro de los estudios recabados es notorio que la mayoría de estudios se han centrado en sistemas grandes con influencia de vertimientos de grandes núcleos poblacionales, como los ríos Magdalena, Cauca, Bogotá y Pasto. De ellos el río Magdalena ha sido sujeto de análisis en la mayoría de los casos, en aspectos que van desde balances de oxígeno y degradación de materia orgánica, determinaciones fisicoquímicas de los variables determinadas en el decreto 1594/84, incluidos gran variedad de metales, hasta evaluaciones de la influencia de actividades petrogénicas. Los estudios en general han mostrado que a pesar que el Magdalena ha mostrado una gran capacidad de autodepuración y dilución importante, existen grandes tramos con afectación importante e insostenibilidad, en diferentes puntos de su cuenca con oxígenos registrados de hasta 2 mg/l. Sin embargo estudios de calidad del agua en 2006 en referencia al índice del instituto reportaron buenas condiciones para la mayoría de las estaciones estudiadas, con medias calidades en el Canal del Dique, que se contradijo con el método BMWP/Col que indicó condiciones de contaminación en diferentes grados. A este último respecto cabe destacar que por las características cualitativas de este método biológico, se debe tener precaución en su utilización comparativa con índices fisicoquímicos que pudiesen tener mayor precisión y que presentan resultados que podrían no ser intercambiables. El río Cauca comparte con su homólogo el río Magdalena, ciertas características fisicoquímicas en razón a las también características comunes como: Régimen variable, Transportar material sólido como carga de fondo o en suspensión, estar sometido a procesos de socavación y de sedimentos, cambiar de curso, formar brazos e islas, presentar continuos ataques de las corrientes contra las márgenes y ocasionar desbordamiento generando inundaciones en las zonas. Esto ha determinado que junto con los vertimientos la calidad se halle entre media y mala. Para la el Río Bogotá se tiene una red de calidad del recurso hídrico, la cual hace parte no solo el DAMA si no también el IDEAM, que además tiene instaladas aproximadamente unas 170


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estaciones que cubren principalmente la región andina debido a la extensión de los ríos Cauca y Magdalena, que ha permitido a pesar de sus sostenimiento debido a diferentes factores, estudios importantes especialmente en lo relativo a metales pesados. La calidad reportada para este río ha alcanzado categorías de muy mala a la altura de Soacha Sibaté, y Girardot; mala en Cota, media en Tocancipá que al tiempo tiene estaciones con buena calidad. Otros ríos de importancia en el país como Patía, Sinú, Amazonas, Catatumbo, Atrato, Zulia, y mucho más distribuidos a lo largo y ancho del país, no han sido tenidos en cuenta a la hora de realizar diagnósticos y monitoreos de la calidad de sus aguas.


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CAPITULO 2. EXPERIENCIAS NACIONALES E INTERNACIONALES EN EL DESARROLLO DE INDICADORES DE CALIDAD DEL

AGUA

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INTRODUCCIÓN Un índice de calidad de agua, consiste básicamente en una expresión simple de una combinación más o menos compleja de un número de parámetros, los cuales sirven como una medida de la calidad del agua. El índice puede ser representado por un número, un rango, una descripción verbal, un símbolo o un color. Su ventaja radica, en que la información puede ser más fácilmente interpretada que una lista de valores numéricos. Consecuentemente, un índice de calidad de agua es una herramienta comunicativa para trasmitir información. Los usuarios de esta información pueden estar estrechamente relacionados, como: biólogos, ingenieros sanitarios y ambientales, administradores de recursos hídricos; o en su defecto personas apenas familiarizados con la misma, como el caso de usuarios, abogados y público en general; sin embargo, unos y otros podrán rápidamente tener una idea clara de la situación que expresa el índice como contaminación excesiva, media o inexistente, entre otras, de fácil comprensión y abstracción. Uso de Los Índices Los índices pueden ser usados para mejorar o aumentar la información de la calidad del agua y su difusión comunicativa, sin embargo, no pretenden reemplazar los medios de transmisión de la información existente. De acuerdo con Ott (1978), los posibles usos de los índices son seis:

• Manejo del recurso, en este caso los índices pueden proveer información a personas que toman decisiones sobre las prioridades del recurso.

• Clasificación de Áreas, los índices son usados para comparar el estado del recurso en

diferentes áreas geográficas.

• Aplicación de normatividad. En situaciones específicas y de interés, es posible determinar si se está sobrepasando la normatividad ambiental y las políticas existentes.

• Análisis de la tendencia. El análisis de los índices en un periodo de tiempo, pueden

mostrar si la calidad ambiental está disminuyendo o mejorando.

• Información pública. En este sentido, los índices pueden tener utilidad en acciones de concientización y educación ambiental.

• Investigación Científica. Tiene el propósito de simplificar una gran cantidad de datos de

manera que se pueda analizar fácilmente y proporcionar una visión de los fenómenos medioambientales.

Para las evaluaciones de calidad de agua, diferentes organizaciones de varias nacionalidades involucradas en el control del recurso hídrico, han usado históricamente y de manera regular, Índices Fisicoquímicos. Sin embargo, mientras que los índices de calidad de agua aparecen en la literatura a principios de 1965 (Horton, 1965), la ciencia del desarrollo de los índices de calidad de


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agua no madura hasta los 70s. Esto pudo deberse en parte a que no fueron ampliamente utilizados y aceptados por las diferentes agencias de monitoreo de la calidad acuática. Antecedentes en el Desarrollo de Índices de Calidad y Contaminación del Agua El índice General de Calidad de 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). De acuerdo con un estudio de la NAS (1975), el Departamento Escocés para el Desarrollo (SSD), en colaboración con instituciones regionales para la preservación de la calidad del río, The Solway Pufication Board (Solway RPB) y la Tweed Purification (Tweed RPB), llevaron a cabo extensas investigaciones para evaluar la calidad del agua en ríos de Escocia. Igualmente en el Reino Unido un índice de calidad del agua basado en 9 parámetros fue aplicado desde 1978 a datos colectados por The Severn Trent Water Authority (STWA, 1980), el cual se comparó con una aplicación desarrollada por The Nacional Water Council Classification (NWC, 1977). Posteriormente, en 1986 un estudio de House (1986) dentro de su tesis doctoral se ocupó del desarrollo de un sistema de indicación para el reino Unido compuesto de 4 índices; el primero relativo a la calidad general del agua compuesto por 9 variables rutinariamente medidas por The Water Authorities and River Purification Boards; el segundo, un índice de calidad para el abastecimiento de agua potable, basado en 13 parámetros; y los dos restantes, el índice de toxicidad acuática y el de sapidez potable, basados en los determinantes tóxicos como metales pesados, pesticidas, e hidrocarburos potencialmente peligrosos para la vida humana y acuática. En 1978 Ott, presentó una discusión detallada sobre la teoría de índices ambientales y su desarrollo como también una revisión sobre los índices de la época (Ott, 1978). En Estados Unidos, sólo hasta 1980, el Departamento de Calidad Ambiental de Oregon, desarrolló su propio índice a partir del NSF, sin embargo, su aplicación fue discontinua dada la dificultad de su cálculo en computadores de primera generación (DEQ, 1980) Según Cude (2001), desde 1978 hasta 1994, revisiones de literatura de los índices de calidad de agua desarrollados desde su introducción, han revelado enfoques nuevos y han proporcionado nuevas herramientas para el desarrollo de los índices (Dinius, 1978; Stoner, 1978; Yu and Fogel, 1978; Joung et al., 1979; Bhargava, 1983; Smith, 1987; Kung et al., 1992; Dojlido et al., 1994; En: Cude (2001)). Entre 1995 y 1996 se desarrollaron, entre otros, los siguientes avances: la Estrategia de Evaluación de la Florida (SAFE, 1995); El índice de British Columbia (BCWQI, 1996) desarrollado en 1996 y El Programa de Mejoramiento de la Cuenca Baja de (WEP, 1996) que desarrolló un índice en el mismo año. Stambuk-Giljanovc (1999) hace un recuento de los índices de calidad formulados cada uno con su propio objetivo como los siguientes: Dalkey (1968), Liebman (1969), Prati et al. (1971), O`Connor (1972), Harkins (1974), Walski y Parker (1974), Inhaber (1975) Service for Rhine Contamination Monitoring (IAWR, 1976), Shaefer y Janardan (1977), Provencher y Lamontagne (1979), Couillard y Lefevre (1985), House y Ellis (1987) y Petersen (1997). Investigaciones hechas en Internet, muestran que el índice NSF es aún utilizado, especialmente como herramienta en estrategias pedagógicas en escuelas, colegios y preparatorias de Estados


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Unidos, como lo hace la Universidad Estatal de Cleveland, Ohio, quien tiene un sitio especial donde se explica y promueve el uso del NSF. Otros ejemplos de esto son: el Iowa Rivers Project, las Escuelas de Nebraska, en la cascada y la Escuela Superior de Idaho con su “Advanced Biology Class”. Existe inclusive un manual conocido como: "Field Manual for Water Quality Monitoring: An Environmental Education Program for Schools" por M.S. Mitchell, William B. Stapp, and Kevin Bixby, 11th edition (Marzo de 1996) (Brown et al., 1970; Mitchell y Stapp, 2000). Para el caso Latinoamericano, en México se han desarrollado diversos índices de Calidad de Agua a medida que la normatividad se ha desarrollado (Montoya, 1997). Dentro de los índices generales de común utilización en este país se encuentran, los de Horton, Brown, Prati, Mcduffi, Dinius y el INDIC-SEDUE. En los de usos específicos están los de O’connors (Pesca, vida silvestre y Abastecimiento público), Walski (Recreacional), Stoner (Abastecimiento público e Irrigación) y el de Nemerow y Sumitomo (Contacto humano directo, indirecto y remoto), (SRH, 1973; Guzmán y Merino, 1992; Montoya et al., 1997). El índice INDIC-SEDUE fue el primero en desarrollarse y aplicarse en México y en Jalisco, tuvo un uso común en la antigua Secretaría de Desarrollo Urbano y Ecología en el Departamento de Prevención y Control de la Contaminación Ambiental de la Subdelegación de Ecología de la Delegación SEDUE-JALISCO (Gonzáles, 1980). Este índice de Calidad de Agua está basado en el índice desarrollado por Dinius y adaptado y modificado por la Dirección General de Protección y Ordenación Ecológica (DGPOE) de la SEDUE (Montoya, et al., 1997). Como se puede ver México ha sido un país que por su cercanía a los Estados Unidos ha podido beneficiarse de los desarrollos en indicadores de calidad del agua en este país, sin embargo el caso general de Latinoamérica, pareciese ser el chileno, en el que incluso para el año 2004 estudios del uso de por lo menos un ICA eran inexistentes, a pesar de tenerse un caso de monitoreo muy bien fundamentado como lo es el del Río Biobío en el que más de 30 parámetros son obtenidos con una regularidad de 3 veces al año e interpretados de manera cualitativa para definir una clase de calidad de agua para un sitio específico (Parra et al.,, 2004). Solo hasta el año 2005 un estudio de Debels et al., (2005), que consideró un periodo de registros fisicoquímicos de un año (Enero-Noviembre de 2000) para la cuenca del Río Chillán calculó un ICA, al tiempo que se observó cuales de los parámetros usados en la formulación estaba correlacionada y cuál era la responsable de la mayor varianza observada en los datos de calidad del agua, a través de un análisis de correlación y de Componentes Principales. Un enfoque similar al desarrollado en Colombia por Ramírez y Viña en 1998 que estudiaron primero la dinámica fisicoquímica de varios Ríos Colombianos para luego determinar los principales procesos que darían origen a un sistema de indicadores complementarios; un ejemplo que debería ser el factor común en la iniciativa de desarrollo de índices de calidad o contaminación del agua. En Colombia de acuerdo con el Estudio Nacional del Agua (IDEAM, 2000), la medición de parámetros fisicoquímicos es una actividad rutinaria. Sin embargo, no ha sido así el cálculo de índices de calidad de agua, a pesar de las recomendaciones explícitas en la legislación y de los ya mencionados desarrollos de formulaciones propias como las de Ramírez et al. (1997, 1999, 2005), que a pesar del desconocimiento de ciertos sectores de su consistencia y robustez, vienen siendo aplicadas regularmente dentro de la industria del petróleo. Tan solo algunas corporaciones autónomas regionales en las ciudades de Santafé de Bogotá, Barranquilla, Bucaramanga, Cali y Manizales, aplican formulaciones de origen norteamericano en sus programas de monitoreo.


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Cabe destacar que para 2002, diferentes entidades que conforman el Sistema de Información Ambiental Colombiano, incursionaron sobre la base de los desarrollos de Ramírez y Viña (1998) y otros autores en el diseño de 14 indicadores ambientales, de los cuales 3 corresponden a la oferta hídrica, 2 a la sostenibilidad del recurso, 6 a la calidad del agua dulce y 3 ICAs adicionales para las aguas marinas y costeras. A pesar de este importante esfuerzo, algunos de estos indicadores, especialmente los de calidad del agua, apenas se dejan planteados en consideración a la poca densidad de puntos de colección de datos y su falta de sistematización y estandarización (IDEAM et al, 2002). En la actualidad el IDEAM ha desarrollado una formulación que ha aplicado con mayor regularidad en corrientes superficiales en dos variantes a las que se ha denominado ICACOSU (Índice de Calidad del Agua para Corrientes Superficiales) completo y básico, que será objeto de análisis en un informe posterior. Como se puede ver y a pesar de los desarrollos en el ámbito mundial y local en cuanto al desarrollo de ICAs-ICOs, en la actualidad se hace necesario dentro del marco de la valoración y manejo del agua, desarrollos de Sistemas Integrados de Evaluación del Recurso Hídrico y no tan sólo de formulaciones separadas.


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2.1 ÍNDICES EN LOS ESTADOS UNIDOS 2.1.1 El Índice De La Fundación Nacional De Saneamiento (INSF) 2.1.1.1 Metodología de diseño El índice de Calidad de Agua "Water Quality Index" (WQI), fue desarrollado en 1970 por la National Sanitation Foundation (NSF) de Estados unidos, por medio del uso de la técnica de investigación Delphi de la “Rand Corporation's” (Ball y Church 1980). Esta técnica es utilizada comúnmente en paneles de expertos, que para la época fueron 142. El INSF, tiene la característica de ser un índice multiparámetro, y se basó en tres estudios. En el primero, se probaron 35 variables de contaminación incluidos en el índice; los expertos opinaron sobre ellos y clasificaron los mismos en tres categorías de acuerdo a si el parámetro debía ser: “no incluido”, “indeciso” o “incluido”. Dentro de los incluidos debían dar una calificación de 1 a 5, de acuerdo a su mayor o menor importancia, siendo uno la calificación más significativa. Igualmente tuvieron la oportunidad de incluir más variables (Ott, 1978; Brown et al., 1970). En un segundo estudio, se dio la evaluación comparativa de las respuestas dadas por todos los expertos, de tal manera que se modificaran las respuestas si se determinaba conveniente. Como resultados de este segundo estudio, nueve fueron las variables identificadas de mayor importancia: Oxigeno Disuelto, Coliformes Fecales, pH, DBO5, Nitratos, Fosfatos, Desviación de la Temperatura, Turbidez y Sólidos Totales. Finalmente, en el tercer estudio, los participantes fueron cuestionados sobre el desarrollo de una curva de valoración para cada variable. Los niveles de Calidad de Agua tuvieron un rango de 0 a 100 que fueron localizadas en las ordenadas y los diferentes niveles de las variables en las abscisas. Cada participante realizó la curva que pensó que representaba la variación de la calidad del agua, causada por el nivel de contaminación de las variables. Estas curvas fueron conocidas como “Relaciones Funcionales” o “Curvas de Función (Ott, 1978; Brown et al., 1970) 2.1.1.2 Curvas de función Los investigadores promediaron todas las curvas para producir, de la misma manera, una curva promedio para cada contaminante. Luego las curvas fueron graficadas a través del uso de la media aritmética con un límite de confianza del 80% sobre este valor medio. Límites de confianza cercanos a la media representaba un contaminante variable, hecho que se verificaba en los estudios, mientras que límites de confianza amplios representaba desacuerdos entre las respuestas. Por ejemplo, el Oxígeno Disuelto tuvo una banda estrecha y la turbidez una gráfica mucho más amplia, como es observable a continuación en las figuras correspondientes a cada variable (Figuras 7 a la 15.) con su respectivo valor Q (Valor de Calidad).


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Figura 7. Función de calidad NSF Demanda Bioquímica de Oxigeno.

Figura 8. Función de calidad NSF Porcentaje de Saturación de Oxigeno Disuelto.

Figura 9. Función de calidad NSF Coliformes Fecales.


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Figura 10. Función de calidad NSF Nitratos.

Figura 11. Función de calidad NSF Potencial de Hidrogeno (pH).

Figura 12. Función de calidad NSF Temperatura °C.


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Figura 13. Función de calidad NSF Sólidos Disueltos.

Figura 14. Función de calidad NSF Ortofosfatos.

Figura 15. Función de calidad NSF Turbidez.

Cabe destacar que dos grupos de variables requirieron procedimientos especiales: los pesticidas y las sustancias toxicas; los cuales generalmente no son incluidos en el Índice Básico, pero pueden ser evaluados si se requiere. En este caso, si la concentración detectable de pesticidas de todo tipo


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excediera la cantidad de 0.1 mg/l, el ICA NSF automáticamente podría ser 0. De acuerdo con el Registro Federal, Volumen 63, Numero 237 (Diciembre 10 de 1998), la EPA determina una concentración de 0.083 µg/l para Clorpirifos (Lorsban). En el caso de las sustancias tóxicas, se lleva a cabo un procedimiento similar, es decir, el límite superior permitido conlleva a un resultado de cero en el índice. Para los diferentes tóxicos, los límites superiores han sido tomados de la normatividad para agua potable. 2.1.1.3 Formulaciones y cálculo del índice NSF El establecimiento de los pesos para los subíndices, fue una tarea crítica. Era importante que los pesos sumaran uno, con la atenuante de tener en cuenta las valoraciones dadas por los expertos. Para lograr esto, se calcularon promedios aritméticos de las valoraciones para todas las variables; los pesos temporales eran calculados dividiendo la importancia de cada parámetro sobre la valoración del peso de la variable de mayor importancia, es decir, el oxígeno disuelto. Así, los pesos temporales eran divididos individualmente entre la suma de los pesos temporales, lo que produjo los pesos finales. Estos pesos fueron: oxígeno disuelto, 0.17; Coliformes fecales, 0.15; pH, 0.12; DBO5, 0.10; nitratos, 0.10; fosfatos, 0.10; Desviación de temperatura, 0.10; turbiedad, 0.08; y sólidos totales, 0.08 (Ott, 1978). Para calcular el índice de calidad del agua agregado, se usa una suma lineal ponderada de los subíndices o una función de agregación del producto ponderado. El NSF usó una suma lineal ponderada. El resultado de su aplicación, debe ser un número entre 0 y 100, donde 0 representa la calidad de agua muy pobre y 100 representa la calidad de agua excelente. Esto encaja con el concepto del público general de valoraciones. La primera ecuación del índice fue un promedio geométrico ponderado:

∏=

=n

Ii

wi

iSIWQI )(

En la actualidad el índice usa un Promedio Aritmético Ponderado: �

=

=n

iiiWSIWQI

1

Donde: WQI: índice de Calidad de Agua SIi: Subíndice del Parámetro i

Wi: Factor de Ponderación para el Subíndice i Mientras la suma lineal ponderada se usa ampliamente, la agregación del producto ponderado, evita eclipsar el resultado, porque si un sub-índice es cero, entonces el índice es automáticamente cero (Ott, 1978). Un ejemplo del cálculo del NSF WQI (Tabla 10.), se da a continuación; se debe recordar que una vez obtenido el valor Q de la curva, se debe multiplicar por su factor de ponderación para obtener el subtotal, puntaje parcial o subíndice.


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Tabla 10. Ejemplo de cálculo del índice NSF.

Parámetro Resultado Unidades Valor de Calidad (Q)

Factor de Ponderación Subtotal

Oxígeno Disuelto 82 % sat 90 0.17 15.3 Coliformes Fecales 12 #/100 ml 72 0.16 11.52

pH 7.67 Unidades 92 0.11 10.12 DBO 2 mg/l 80 0.11 8.8

Cambio de T° 5 ºC 72 0.10 7.2 Fosfatos Totales 0.5 mg/l PO4-P 60 0.10 6

Nitratos 5 mg/l NO3 67 0.10 6.7 Turbidez 5 NTU 85 0.08 6.8

Sólidos Totales 150 mg/l 78 0.07 5.46 Sumatoria índice 77.9

En correspondencia con el ejemplo anterior, si alguno de estos variables falta, el valor total del índice puede ser calculado por la distribución de su peso entre las demás variables y su posterior recálculo. Por ejemplo, si la DBO y la Temperatura no pudieron ser registradas, sus pesos 0.11 y 0.10 suman 0.21, que será dividido entre 7 lo que dará: 0.03, que se suma a cada uno de los factores de ponderación y a continuación se procede como de costumbre, y se obtiene un índice de 78.4. El resultado final es interpretado de acuerdo con la siguiente escala de clasificación, en la que el fondo representa el color correspondiente a cada rango:

Excelente: 91-100 Buena: 71-90 Media: 51-70 Mala: 26-50

Muy Mala: 0-25 Este índice tiene la particularidad de ser ampliamente usado en estudios ambientales. Así, en los Estados Unidos en 1977, 12 de los 60 estados y agencias interestatales lo usaron. Inclusive se han utilizado gráficas tridimensionales para mostrar perfiles de calidad del agua. El índice se coloca en el eje vertical y el tiempo y la distancia en los ejes horizontales, con el fin de detectar tendencias y observar el comportamiento de la contaminación (Ott, 1978). 2.1.2 El Índice de Calidad de Agua para Oregon (Estados Unidos) El índice de Calidad de Agua de Oregon (OWQI), es un número simple que expresa la calidad del agua por la integración de las medidas de 8 variables: Temperatura, Oxígeno Disuelto (Porcentaje de Saturación y Concentración), DQO, pH, Sólidos Totales, Amonio y Nitratos, Fósforo Total y Coliformes Fecales). Ha sido desarrollado para evaluar el monitoreo mantenido por el Laboratorio del Departamento de Calidad Ambiental de Oregon, con el fin de observar los impactos de las fuentes de contaminación en variedad de condiciones.


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2.1.2.1 Desarrollo del índice El original OWQI fue diseñado después del NSF (McClelland, 1974). En ambos índices se usó la metodología Delphi (Dalkey, 1963; 1968). Ambos índices usan una transformación logarítmica para convertir los resultados de las variables en subíndices. Estas transformaciones tienen la ventaja de cambiar en magnitud los niveles bajos de deterioro que tienen un gran impacto. Para la agregación original del OWQI se usó una función de promedio geométrico ponderado que después fue cambiada a uno aritmético.

Su ecuación corresponde a un Promedio Aritmético Ponderado �

=

=n

iiiWSIWQI

1


Wi: Factor de Ponderación para el Subíndice i El original OWQI fue descontinuado en 1983, debido a los excesivos recursos requeridos para calcularlo manualmente. El interés en su re-reexaminación y aplicación se vio renovado, en razón del mejoramiento de las herramientas computacionales y por el interés creciente en entender fácilmente la calidad del agua, además de la comprensión de muchos procesos en los sistemas hídricos. Los enfoques que han proporcionado nuevas herramientas para el desarrollo de los índices contemporáneos, también fueron utilizados para revisar el OWQI (Dinius, 1978; Stoner, 1978; Yu y Fogel, 1978; Joung et al., 1979; Bhargava, 1983; Smith, 1987; Kung et al., 1992; Dojlido et al., 1994), ejemplo de ellos son, el análisis de factores y la lógica difusa. 2.1.2.2 Selección y transformación de variables El original OWQI incluyó 6 variables: Porcentaje de Saturación Oxígeno Disuelto, DBO, pH, Sólidos Totales, Amonio más Nitratos y Coliformes Fecales. Estas variables fueron escogidas de un gran conjunto de variables compiladas en índices en la literatura contemporánea. Seguidamente, un panel de expertos determinó la importancia estadística de la categorización de cada variable (factores de ponderación). Por último, estas variables resultaron ser las más significativas para los cursos de agua de Oregon (Dunnette, 1980). En el original OWQI, los valores de los subíndices fueron obtenidos de tablas de transformación (metodología que sirvió de base para el actual). A 6 variables, se adicionaron el Fósforo Total y la Temperatura; además la sub-saturación del oxígeno, fue reemplazada por la concentración del oxígeno disuelto; igualmente la sobresaturación de oxígeno, fue modificada para incluir los altos niveles encontrados en Oregon. En adición, otros subíndices fueron significativamente modificados para darle mayor consistencia al índice, como se observa en adelante. Las curvas de los subíndices que se presentan en esta sección fueron tomadas de Cude (2001).


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2.1.2.3 Curvas y ecuaciones de los subíndices

• Subíndice de temperatura (SIT) El subíndice de temperatura (Figura 16.), fue específicamente diseñado para proteger las pesquerías de agua fría. La ecuación usada para éste fue modificada de la versión de la EPA Región X (Peterson y Bogue, 1989). El subíndice refleja los efectos de la temperatura sobre varios estadios de Salmón Chinuk (nombre de una tribu), la trucha toro y el sapo rabudo (Oregon DEQ, 1994a).

Figura 16. Función de calidad OWQI Temperatura.

Los rangos y ecuación para este subíndice se dan a continuación

100:11 =°≤ TSICT 32 *3055666.2*1623171.0*172431.454007.76:2911 TETTSICTC T −−−+=°≤<°

10:29 =<° TSITC

• Subíndice de oxigeno (SIO) La evaluación del oxígeno en términos tan sólo de la saturación, puede resultar en la inadecuada protección de las altas y bajas temperaturas. El actual índice está diseñado para encontrar concentraciones específicas para el crecimiento, cría y mantenimiento de las condiciones de migración de los salmónidos. De la misma forma, se han considerado los traumas gaseosos, de vejiga, el estrés respiratorio, entre otros, causados por altas concentraciones de Oxígeno. De esta manera, si el porcentaje de saturación del oxígeno disuelto es menor que el 100%, el subíndice está basado en la concentración (Figura 17.); y si es mayor al 100%, se basa en la sobresaturación (Figura 18.).


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Figura 17. Función de calidad OWQI Concentración de Oxigeno Disuelto.

Figura 18. Función de calidad OWQI Porcentaje de Saturación de Oxigeno Disuelto.

%100)( ≤SDOónDOSaturaci

10:%275

100:%275%100

100:/5.10

*400999.1*88249.3128954.80:/5.10/3.3

10:/3.3)(

)197429.1)*100((

2

2

=<=≤<

=≤−+−=<<

=≤

−−−

DOS

DODOS

C

CCDOc

DOc

SIDO

SIDO

SIDOLmg

DODOSILmgDOLmg

SILmgDOaciónDOConcentr

S

• Subíndice de DBO (SIDBO) El subíndice de DBO, fue desarrollado en primera instancia sobre la opinión de expertos sobre las cargas residuales aceptables. Actualmente, el subíndice transforma altas concentraciones que el primero no tuvo en cuenta (Figura 19.), dado los altos niveles en Oregon.


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Figura 19. Función de calidad OWQI Demanda Bioquímica de Oxígeno.

Si: DBO 8 mg/l: Subíndice (SI) DBO = 100 x exp. (DBO x -0.199314) 8 mg/l < DBO: Subíndice (SI) DBO = 10

• Subíndice de pH (SIpH) El subíndice de pH original se basó sobre los promedios de pH en el Río Willamette (Dunnette, 1980), lo que no fue representativo de otras cuencas, pues debido a la geomorfología estas tienden a ser más alcalinas, lo que da como resultado pHs más altos. El valor actual está diseñado para la protección de la vida acuática (Oregon DEQ, 1994b), mientras que reconoce las diferencias naturales de tipo geológico entre las cuencas. Para tener en cuenta la variabilidad geológica, el subíndice con un valor de 100 se asignó a todas las aguas con un pH entre 7.0 y 8.0 (Figura 20.).

Figura 20. Función de calidad OWQI Potencial de Hidrógeno (pH).

Sí: pH < 4 : SIpH = 10 4 pH < 7: SIpH = 2.628419 x exp (pH x 0.520025) 7 pH �8: SIpH = 100 8 < pH �11: SIpH = 100 x exp ((pH-8) x -0.5187742) 11 < pH: SIpH = 10


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• Subíndice de nutrientes (SIN-SIP) Los subíndices de nutrientes (amonio más nitritos y fósforo total), fueron diseñados y basados en la eutrofización potencial. Para el subíndice de nitrógeno (Figura 21.), las concentraciones de amonio y nitratos son sumadas con anterioridad al cálculo. El nitrógeno amoniacal fue incluido, dado su toxicidad para la fauna acuática.

Figura 21. Función de calidad OWQI Nitratos más Amonio.

Sí: N 3 mg/l: SIN = 100 x exp. (N x -0.460512) 3 mg/l < N: SIN = 10 El fósforo no fue incluido en el primer índice dado la insuficiente información disponible. Actualmente este subíndice (Figura 22.), se basa en la experiencia de campo sobre el riesgo de eutrofización de las aguas de Oregon.

Figura 22. Función de calidad OWQI Fósforo Total.

Sí: P 0.25 mg/l: SIP = 100 - 299.5406 x P - 0.1384108 x P2 0.25 mg/l < P: SIP = 10


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• Subíndice de sólidos totales (SIST) El Subíndice de Sólidos Totales fue diseñado en atención a la variabilidad geológica de Oregon. Cuencas similares fueron agrupadas y por medio de ecuaciones de transformación desarrolladas, se distinguieron las diferentes condiciones de los procesos erosivos (sólidos disueltos y sólidos suspendidos). Ocho subíndices separados de sólidos totales fueron desarrollados para el primer OWQI. Las modificaciones realizadas para algunos de estos subíndices reflejan una mejor información disponible. La figura 23., muestra la función de calidad para uno de estos índices.

Figura 23. Función de calidad OWQI Sólidos Totales.

(SITS). Cuencas Willamette, Sandy, y Hood. TS 40 mg/l: SIST = 100 40 mg/l < TS �280 mg/l: SIST = 123.43562 x exp (TS x -5.29647E-3) 280 mg/l < ST: SITS = 10 Dado que la US Boreau Reclamation, no analizó los sólidos totales, fue necesario aplicar la siguiente relación, para determinar las concentraciones, según Stodja y Dojlido (1995).

XfST ×=

Donde:

ST: Sólidos Totales f: 0.55 a 0.9 según curso de agua particular

X: Conductividad Específica en uS/cm A través del uso de datos históricos del DEQ, f fue determinada empíricamente para cuencas estratégicas y correspondió a 0.78.


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• Subíndice de coliformes fecales (SICF) El subíndice de coliformes fecales (Figura 24.), fue diseñado para indicar la potencial y peligrosa contaminación microbiana. A conteos menores de 50/100 ml, le fueron asignados subíndices de 98. Esto se debe a la incertidumbre de los procedimientos analíticos para el conteo bacteriano.

Figura 24. Función de calidad OWQI Coliformes Fecales.

Sí: FC 50 # /100 ml: SICF = 98 50 # /100 ml < CF 1600 # /100 ml: SICF = 98 x exp. ((FC-50) x -9.917754E-4) 1600 # /100 ml < FC: SICF = 10 2.1.2.4 Agregación y cálculo del actual OWQI Para determinar la sensibilidad de varios métodos de agregación a los cambios en la calidad del agua debido a diferentes variables, se utilizó la fórmula para un promedio cuadrado no ponderado. El promedio aritmético original para el OWQI y el geométrico del NSF, fueron comparados con conjuntos reales e idealizados. Para los datos idealizados, cada subíndice fue variado desde 100 (ideal) a 10 (deficiente), mientras que otros valores de subíndices fueron ranquedos a 100. En todos los ensayos, el promedio cuadrado ponderado fue más sensible a los cambios en las variables individuales. Esta fórmula (Dojlido et al., 1994), permitió obtener la variable más impactada para impartirle mayor influencia sobre el índice de calidad del agua. Este método reconoce que las diferentes variables pueden poseer diferente significación en la calidad global de diferentes estaciones y ocasiones. Los métodos que asignan pesos fijos a las variables y la variable que tiene un gran peso estadístico, tienen por consiguiente una gran influencia en el índice. Por ejemplo, en un índice con altos pesos para el oxígeno, altas concentraciones de coliformes fecales puede no reflejar en los resultados del índice si la concentración del OD está cercana a la ideal. Esta característica puede ser deseable en índices específicos para la protección de la vida acuática. Sin embargo el OWQI está diseñado para comunicar una calidad de agua en general, más que para un uso específico. En esta vía, la sensibilidad a los cambios en cada variable es más deseable que la sensibilidad a la variable con mayor peso.


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La ecuación actual del OWQI, corresponde a una función del promedio armónico cuadrado no ponderado:

�=

=n

i iSI

nWQI

12

1

Donde:

WQI: Índice de Calidad de Agua n: Número de Subíndices

SIi: Subíndice del Parámetro i La ecuación con subíndices es como sigue:

22222222

111111118

CFPNSTpHDBOODT SISISISISISISISI

OWQI+++++++

=

2.1.2.5 Clasificación de las calificaciones del OWQI Para desarrollar un esquema de clasificación y descripción para el índice, se generó una curva de distribución desde las calificaciones calculadas para 136 estaciones entre los años 86 y 95. Para normalizar los datos de cada estación de monitoreo dada la variabilidad en la frecuencia de muestreo, los datos para cada sitio fueron limitados a un máximo de una muestra por estación. Los valores promedios de los datos normalizados fueron calculados para cada estación. Todo lo anterior permitió definir el siguiente esquema de clasificación:

Tabla 11. Escala de clasificación del OWQI. Rango para el índice Calificación

90-100 Excelente 85-89 Buena 80-84 Justa 60-79 Pobre <60 Muy Pobre

2.1.2.6 Análisis de tendencias De acuerdo con Hirsch et al. (1982), es conveniente la realización de análisis de tendencias de largo plazo (p.e. 10 años), en razón de que periodos largos atenúan los efectos de sequía y asegura suficientes datos. La prueba no paramétrica del análisis de tendencias Seasonal-Kendall es


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apropiada para observar la tendencia de los valores del índice. Este test permite analizar tendencias en conjuntos de datos con valores no determinados. Es conveniente dividir los datos por mes y para cada subconjunto de ellos analizar la dirección, magnitud y significancia de la tendencia. Estos subconjuntos son comparados y se genera un resultado anual que indica si existen o no tendencias significativas. Este procedimiento asegura que las tendencias sean consistentes por más de un año y que no se debe a la variación estacional, como se puede observar (Tabla 12.) en el siguiente ejemplo: Tabla 12. Análisis de tendencias del área metropolitana de Portland usando el índice de calidad de agua

de Oregón -OWQI (Periodo 10/85 - 9/95). Sitio Promedio OWQI

10/85-9/87 Promedio OWQI 10/93-

9/95 Tendencia

Sandy R. at Troutdale Bridge 93 93 TNS Clackamas R. at High Rocks (Gladstone) 90 90b TNS

Mollala R. at Knights Bridge (Canby) -- 87c DI Clatskanie R. at HWY 30 (Clatskanie) -- 82d DI

South Yamhill R. at HWY 99W (McMinnville) 79 80 TNS Willamette R. at Hawthorne Bridge (Portland) 72 78 Inc.

North Yamhill R. at Poverty Bend Rd. (McMinnville) 71e 76 Inc.

Tualatin R. at Rood Bridge (Hillsboro) 71 75 Inc. Tualatin R. at Boones Ferry Rd. (Durham) 30 57 Inc.

Notas: DI: Datos Insuficientes. Inc: Incremento de la Calidad del Agua. TNS: Tendencia No significativa. 2.1.2.7 Índice RPI (River Physiochemical Index) Este índice parte del índice de Oregon para su desarrollo, y determinó que era importante para Idaho tener en cuenta una sola ecuación de sólidos disueltos y no varias como se consideran en el índice de Oregon en razón de sus diferencias geomorfológicas. Así, este índice revisado fue llamado RPI (River Physiochemical Index), en el que para determinar la condición global de un cuerpo de agua, se determinó la media armónica de los valores individuales del RPI de todos los datos, cuando un factor no se determinó fue descartado. Generalmente entre 8 y 6 variables fueron calculadas. La formulación básica es idéntica a la del Índice de Oregon (Cude, 1998). Adicionalmente, este índice se correlacionó con índices bióticos como: Índice de Peces (RFI), Índice de Diatomeas (RDI) e Índice de Macro invertebrados (RMI), con los que mostró una gran correlación al medir impactos humanos, especialmente agrícolas y forestales (Brandt, 2002). Hasta el momento el RPI ha mostrado su utilidad en el sur de Idaho, y se desea en futuras implementaciones confirmar sus bondades para todo el estado. 2.3 ÍNDICES EN CANADÁ En Canadá existe gran cantidad de información colectada por su gobierno y otras agencias, que describe la calidad ambiental del agua, los sedimentos y la vida acuática. Por ello, fue necesaria la


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construcción de un índice que redujese esta gran cantidad de información y que hiciese posible que los ciudadanos en general y personal no científico pueda inspeccionar estos datos, de allí la generación del índice de Brithish Columbia y otros similares. 2.3.1 Índice De British Columbia (BCWQI) Este índice está basado en la consecución de objetivos, que no son otra cosa que límites seguros de las variables, dados por la legislación con el fin de proteger todos los usos de un cuerpo de agua. Los objetivos están basados en criterios de calidad de agua y tienen en cuenta su calidad natural, así como las cargas residuales a las que pueden ser expuestas (BCWQI, 1996). Para sustancias tóxicas, el objetivo se expresa como un valor máximo y/o promedio que no debe ser excedido. Para otras propiedades como el oxígeno disuelto, el objetivo está dado como un valor mínimo que debe hallarse en todos los casos, los valores objetivos son conservativos con un margen de seguridad. El índice puede ser aplicado a cualquier cuerpo de agua donde los objetivos hayan sido probados. Esto incluye ríos, arroyos, áreas marinas como bahías y acuíferos. Las categorías del índice de manera general son aplicables a varios usos. La limitante de este índice están la declaración general del estado de la calidad de agua para muchos usos en el tiempo; mientras que tiene la ventaja de reducir la complejidad técnica. Igualmente, el índice está diseñado para describir la calidad del agua de manera continuada, por lo que no siempre se puede evidenciar un evento a corto plazo), como un evento al azar (p.e. un derrame), a menos que ocurra frecuentemente o que se dé durante un tiempo más largo. El índice también observa en conjunto el cuerpo de agua. Esto significa que las variaciones en calidad de agua muy localizadas, no pueden ser inmediatamente evidentes. Otro cambio no necesariamente reflejado en el índice, es el hábitat de los peces. Esto se debe a que la calidad de agua en que el índice está basado, no siempre considera los problemas del hábitat, como niveles de agua bajos, velocidades del arroyo altas, o ruptura de arenas gruesas. Tales factores se incorporarían en un índice ecosistémico, un desafío para el futuro. 2.3.1.1 Base del índice En opinión del Ministerio del Medio Ambiente del gobierno de British Columbia en Canadá, pocos sistemas de índices de calidad de agua han sido desarrollados; y su uso no ha sido amplio. Los Índices disponibles son altamente especializados (p.e. sólo para lagos), o son muy simples en términos de las variables consideradas. De ningún modo parecen estar engranados para proteger los múltiples usos o abarcar la gran variedad de mediciones de la calidad de agua, tanto físicos, químicos como biológicos (BCWQI, 1996). Por estas razones, el gobierno de la Colombia Británica, desarrolló un índice que se basa en el logro de objetivos para la columna de agua, sedimentos y vida acuática. Las principales ventajas de este sistema son:


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• Los objetivos han sido desarrollados para más de 140 cuerpos de agua separados.

• Los objetivos fijan su atención en las características más importantes de riesgo en un cuerpo de agua.

• El grado en que los objetivos logran reflejar directamente como los usos más sensibles del agua deben ser protegidos.

• Los objetivos, son una medida del deterioro de la calidad del agua, causada por la actividad humana, excluyendo eventos aleatorios como derrames, a menos que, éstos sean de larga duración o poco frecuentes.

• El uso de los objetivos permite una aplicación consistente en aguas dulces, marinas y subterráneas.

• El sistema permite gran flexibilidad, desde que éste se acomoda a los cambios, debido a nueva información científica o debido a la necesidad de examinar nuevas características de la calidad del agua.

El índice está fundamentado en tres factores que están involucrados en la medición de los logros de los objetivos de calidad. Estos Factores son:

• El número de objetivos que no se alcanzaron (Factor F1: Alcance)

• La Frecuencia a la cual los objetivos no se alcanzaron (Factor F2 ) y

• La cantidad de veces por la cual los objetivos no se alcanzaron (Factor F3). Estos tres factores son combinados para formar el índice que puede ser calificado como se muestra más adelante. 2.3.1.2 El significado de la clasificación La siguiente es una breve descripción de los usos del agua y las condiciones naturales que ayuda a interpretar el significado de la clasificación. En Canadá se reconocen 6 usos del agua: bebida humana, recreación, irrigación, brebaje, vida acuática y vida silvestre. Los primeros cuatro usos están relacionados con las actividades humanas y son sólo consideradas cuando son naturalmente sustentables, como lo son por lo general los usos para la vida acuática y silvestre. El agua para la toma en este contexto se refiere a la calidad de agua en las fuentes de agua (cruda), es decir antes de su potabilización. Condiciones naturales de calidad de agua se refieren a las condiciones que existen en ausencia de la interferencia humana. Condiciones deseables son las que sostienen los usos más sensitivos del agua. Natural y deseable, son usualmente sinónimos, a pesar de que pueden diferir cuando las actividades humanas han producido cambios permanentes.


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La clasificación es como sigue (BCWQI, 1996):

• Excelente Todos los usos tienen ausencia virtual de amenazas o deterioro. Las condiciones son muy cercanas a las naturales o prístinas. La utilización de este tipo de agua puede ser continua.

• Buena

Todos los usos presentan solo un grado menor de tratamiento o deterioro. Las condiciones raramente se alejan de las naturales o de los niveles deseables. Los usos se pueden dar de manera permanente.

• Aceptable Muchos de los usos presentan deterioro. Las Condiciones algunas veces se alejan de las naturales o de los niveles deseables. Usos individuales o particulares pueden verse temporalmente interrumpidos

• Marginal (En el límite) Muchos de los usos necesitan de tratamiento. Las condiciones a menudo se alejan de las naturales o deseables. Más de un uso puede ser temporalmente interrumpido.

• Pobre Muchos de los usos requieren de tratamiento o están amenazados y deben ser temporalmente interrumpidos. Las condiciones Usualmente se alejan de lo Natural o de los niveles deseables. Las anteriores condiciones se resumen en la tabla 13.

Tabla 13. Categorización y clasificación del índice de British Columbia. Categoría Calificación Características Excelente 0-3 Condiciones semejantes a las naturales

Bueno 4 –17 Grado de amenaza menor. Condiciones cercanas a los niveles naturales.

Aceptable 18 – 43 La mayoría de usos pueden darse. Las condiciones difieren en pocas veces de las naturales.

Marginal 44 –59 Muchos de los usos amenazados. Condiciones difieren constantemente de las naturales.

Pobre 60-100 Las condiciones son normalmente diferentes de las naturales. 2.3.1.3 Cálculo del índice Existen 6 pasos en el cálculo del BCWQI. El primero es definir el cuerpo de agua al cual se le aplicará el índice. El segundo es escoger el periodo de tiempo. Los últimos cuatro pasos son para el cálculo de los factores que lo componen y con los cuales se calcula el índice. g


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• Paso 1: Definición del cuerpo de agua El cuerpo de agua para el cual el índice será aplicado debe ser un arroyo o río en su totalidad o en ciertos límites, o por el contrario debe ser un acuífero. Tributarios, lagos, brazos de ríos, estuarios ensenadas y bahías son el resultado usualmente de combinaciones o separaciones de ellos. Esto se debe tener en cuenta si se desea calcular el índice para la cuenca hidrográfica. Se recomienda precaución con el enfoque de cuenca hidrográfica pues, resultados extremos en una sección, pueden indudablemente influenciar el índice para una gran área. Cuando muchos de los cuerpos de agua son combinados, el índice o su clasificación será el promedio de las condiciones de las variables. Cuando los cuerpos de agua son separados, los datos disponibles para trabajar con una alta probabilidad de conseguir un índice o clasificarlos como fluctuantes, indudablemente varía con el tiempo.

• Paso 2: Definición del periodo de tiempo. Un periodo de un año es usualmente utilizado como referente para la realización de una base de datos anuales. Combinar datos de muchos años, puede enmascarar variaciones, pero a su vez tiene la ventaja de poder encontrar datos que frecuentemente se dejan de colectar en los monitoreos.

• Paso 3: Cálculo del número de objetivos no alcanzados (Factor F1) Este es expresado como un porcentaje del número de objetivos comprobados. Se calcula F1 para un año, por la suma del número de objetivos no alcanzados en el año, dividido por el total de objetivos medidos en el año, multiplicado por 100. Así, si se alcanzaron 2 de 10 objetivos medidos F1 es del 20%.

100*)/(1 NnF =

Las variables se pueden interpretar como objetivos, así este factor se puede leer como el porcentaje de variables que no alcanzaron el estándar sobre el número total de variables. Para calcular F1 en muchos años, se divide la suma de todos los objetivos no alcanzados sobre todos los objetivos chequeados para el mismo periodo. Por ejemplo, si 5 objetivos fueron medidos en el año 2003, 8 en el 2004 y 7 en el 2005, para un total de 20, y el número de objetivos no alcanzados fueron 1,3 y 2 respectivamente, para un total de 6, entonces F1 es igual a (6/20)x100 =30%.

• Paso 4: Cálculo de la frecuencia de los objetivos no alcanzados (Factor F2) F2 corresponde al porcentaje del número de pruebas fallidas sobre el total de pruebas realizadas, entendida prueba como la medición de una u otra variable, y su fallo, el no haber alcanzado el valor requerido en las pautas canadienses. Dicho de otra forma, expresa todos los eventos en que los objetivos fueron valorados. El factor va de 0 (indica que los objetivos se alcanzaron en todos los sitos), a 100 (indica que ninguno de los objetivos se halló para todos los sitios). Nótese que para un valor objetivo tal como un promedio, el cual está basado en 5 mediciones en 30 días, la instancia de un objetivo chequeado es contada como 1, no como 5. Su formulación es:


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100*)/(2 MmF = Donde: m: es el número de veces que los objetivos no se encontraron en los estándares de calidad de agua para el uso propuesto. M: es el número de veces de medición de los objetivos Para calcular F2 en varios años, se realiza la misma sumatoria para 1 periodo bajo consideración como para un año.

• Ejemplo Si 10 variables objetivo fueron medidos en 2004 en un río, en 2 sitios y cada objetivo fue determinado 5 veces en cada sitio, entonces el número total de ocasiones objetivas que fueron determinadas podría ser 10x2x5 = 100. Si el total de veces objetivas que fueron no encontradas correspondió a 20, entonces F2 es 2 en 100 o 20%.

• Paso 5: Cálculo de la cantidad de objetivos no alcanzados (Factor F3) F3 es la medida de la cantidad máxima de variables objetivo que no fueron alcanzados para un año. Para el común de los casos de un objetivo expresado como un máximo, la desviación es calculada por la substracción del valor objetivo de la máxima medida que excede el objetivo, dividida por esta medida máxima y multiplicada por 100. La mayor desviación obtenida en un año para todos los objetivos valorados es el valor F3 usada en el índice.

( ){ }[ ]100*)/3 ijjij XMMStdXMMMaxF −=

Donde: XMM i, j: es el máximo o mínimo valor de J-ésima variable (Objetivo) en la I-ésima muestra. Para todas las variables excepto para el oxígeno disuelto y el pH, en los que el valor máximo es usado. Std j: Es el límite permisible de la J-ésima variable para la específica determinación del índice.

• Ejemplo Si el objetivo para cobre en un río, tiene una cantidad máxima de 2 µg/l y el máximo para 2002 fue de 10 µg/l, entonces la desviación máxima para cobre es 10-2 = 8, es decir el 80%. Si ésta es la desviación mayor para todos los objetivos F3 = 80. El factor puede tener un rango de cero, lo que indica que todos los objetivos fueron alcanzados. F3 es fácilmente influenciado por valores extremos en los datos, lo que puede indudablemente afectar el valor del índice. Esta es la razón principal para recomendar que se comprueben los procesos de contaminación en campo y laboratorio, como lo indican los procedimientos de control de calidad.


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Para calcular F3 en series anuales, se obtiene el promedio para cada año, en cambio del máximo de todos los años. Con esto se evita caracterizar el periodo para un evento extremo ocurrido en sólo un año. Para objetivos expresados como un mínimo en lugar del máximo común (p.e. oxígeno disuelto o transparencia), la desviación es calculada de manera ligeramente diferente. Se debe entonces, restar la medida mínima del valor objetivo, dividido por el objetivo y multiplicado por 100. Estas desviaciones son tratadas de la misma manera que otras con altos valores entre todos los que se transforman en F3.

• Paso 6: Combinación de los factores para formar el índice total El índice es obtenido por la sumatoria de los tres factores como si ellos fueran vectores, entonces el cuadrado del índice, es igual a la sumatoria de los cuadrados de cada factor. Este enfoque se usa debido a que el índice es concebido como un espacio tridimensional definido por cada factor a lo largo de un eje. Con este modelo, el índice, o espacio definido por los factores, cambia en proporción directa a los cambios en todos los tres factores pese al tipo de cuerpo de agua involucrado. En estudios realizados, se ha visto que el factor F3 tiende a dominar el índice, por lo que su efecto dentro de la ecuación final se ha disminuido por medio de la aplicación de un factor de ponderación y por la división de F3 por 3. El índice globalizado es entonces hallado por la siguiente fórmula:

(Índice BC)2 = (F1)2 + (F2)2 + (F3/3)2 or

Índice BC= [(F1)2 + (F2)2 + (F3/3)2]1/2

Luego el valor calculado es dividido por un factor de 1.45 con el objeto de reescalarlo entre 0 y 100, como se ve en la tabla 14., donde se muestra la relación entre el valor del índice, derivado de esta formulación y la clasificación del cuerpo de agua.

Tabla 14. Rangos y relaciones de los factores del índice de British Columbia. Rango F1 F2 F3 Valor del índice Rango del índice

Excelente 0 - 2 0 – 1 0 – 9 0 – 4 0 – 3 Bueno 3 - 14 2 – 14 10 – 45 5 - 25 4 – 17

Aceptable 15 - 35 15 - 40 46 – 96 26 - 62 18 – 43 Marginal 36 - 50 41 - 60 97 – 99 63 - 85 44 – 59

Pobre 51 - 100 61 – 100 99.1 - 100 86 - 145 60 – 100 La escala del índice proporciona valores que se incrementan numéricamente con el desmejoramiento de la calidad del agua. Este tipo de escala se halla en otros índices que se usan actualmente, como los índices de calidad del aire y el índice de radiación UV. El modelo para este índice es una mezcla de:


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• Factores que son conocidos que afectan la calidad de agua, y

• Las relaciones empíricas establecidas por la determinación de datos históricos de monitoreo.

Los usuarios notarán que los valores del índice no se incrementan regularmente. Por ejemplo, el rango para Excelente es más estrecho que para Bueno. Este resultado es debido a factores empíricos que fueron introducidos cuando el modelo fue probado con datos actuales de calidad de agua. En los casos que sólo uno o dos objetivos han sido encontrados en el cuerpo de agua, el cálculo del índice por la sumatoria de dos factores F2 y F3, se lleva a cabo de la misma forma que para los 3 factores (BCWQI, 1996). En este caso la formula será: (BCWQI, 1996):

(Índice BC)2 = (F2)2 + (F3/3)2 ó

Índices BC = [(F2)2 + (F3/3)2]1/2

Calcular un índice para un año, es posible si existen los suficientes datos colectados para un resultado confiable. De otra manera, si los datos son escasos, el índice consolidado se debe calcular sobre la base de por lo menos los últimos 3 años. 2.3.1.4 Relación del índice con el uso del agua. El índice calcula rangos para un cuerpo de agua, teniendo en cuenta todos los usos considerados. Esto es por consiguiente, una declaración sobre la calidad del agua en general. Para describir cómo se puede utilizar el agua para un fin particular, el factor F3 se calcula para todos los usos. El uso es entonces clasificado de acuerdo al rango que F3 tiene en la tabla del índice. Las razones para el uso del factor F3, se dan en la medida que éste puede apuntar a objetivos específicos, al igual que a los usos, además de ser una medida sensible a la no-consecución de estos logros. Este es un cálculo simple, a pesar de que puede producir resultados no esperados, como se explica en el último párrafo de esta sección. El procedimiento para calcular F3 y la relación del índice con el uso del agua es como sigue:

a) Definir el cuerpo de agua y el periodo de tiempo.

b) Seleccionar un grupo de objetivos que deben ser alcanzados para un uso sostenible. Por ejemplo, el uso como agua potable podría requerir lograr el objetivo (límite) para coliformes fecales, turbidez y color. El uso para recreación, requeriría estar en los límites de indicadores fecales y clorofila a; para vida acuática, sólidos suspendidos, oxígeno disuelto y metales.

c) Calcular F3 para un grupo de objetivos (paso 5), tomando la desviación más alta en el grupo de valores de F3 para el uso del agua. Para calcular F3 para una serie de años, promediar los factores F3 obtenido para cada año. La clasificación de un cuerpo de agua para el uso en cuestión puede ser leído por la substitución de F3 en la tabla.


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2.4 ÍNDICES EN CENTRO AMÉRICA 2.4.1 Índice De Calidad De Agua De Montoya Este índice fue utilizado como una herramienta de indicación en el estudio sobre las aguas superficiales del Estado de Jalisco, que planteó establecer una caracterización y un diagnóstico general sobre la situación ecológica y ambiental que guardan los diversos Sistemas Acuáticos Epicontinentales del Estado de Jalisco (Montoya, et al., 1977) 2.4.1.1 Indicadores utilizados. Este autor revisó 6 índices, los cuales han sido empleados para establecer de alguna manera el grado de impacto sobre los sistemas acuáticos y 2 más que se pueden correlacionar con los 6 anteriores (Tabla 15.). Además, empleó algunos de ellos y propuso su uso comparado y/o correlacionado.

Tabla 15. Índices ambientales usados en el Estado de Jalisco. Índice Siglas Fuente

Índice de Calidad del Agua ICA Montoya et al., (1997) Coeficiente de Estabilidad Hidrológica CEH García y de la Lanza (1976)

Niveles Tróficos: Eutrofización EUT Martino (1989 Índice Morfo-Edáfico IME Torres y García (1995) Índice de Saprobiedad IS Streble y Krauter (1987)

Índice de Descarga Municipal IDM Guzmán (1992) Índice de Bienestar Social Municipal IBSM INEGI (1990)

Índice de Diversificación Económica Municipal IDEM INEGI (1990) 2.4.1.2 Metodología del índice de calidad de agua de Montoya El grado de contaminación del agua es medido en términos del índice, definido como el grado de contaminación existente en el agua de la muestra, expresado como un porcentaje de agua pura. Así, para el agua totalmente contaminada tendrá un índice de calidad cercano o igual a 0 y para aguas de excelentes condiciones de 100. Por lo tanto, el índice es un porcentaje promedio del efecto que causan los diferentes niveles de cada uno de los variables medidos en un cuerpo de agua. De todos los índices mencionados en este ítem, el índice de Calidad del Agua es el único que tiene connotaciones legales, ya que se emplea para establecer normas de descargas. El índice de Calidad del Agua está constituido por 18 variables clasificados dentro de cuatro categorías:

a) Cantidad de materia orgánica: determinadas por el porcentaje de saturación del Oxígeno Disuelto (OD) y la Demanda Bioquímica de Oxígeno (BDO5).

b) Materia Bacteriológica presente: determinada por Coliformes totales (COT) y Coliformes fecales (COF).


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c) Características físicas: determinadas por el color (COL) y la Turbiedad (TUR).

d) La materia orgánica es determinada por alcalinidad (ALC), dureza (DUR), Cloruros (CLO), conductividad específica (CON), concentración de iones Hidrogeno (pH), grasas y aceites (GyA), sólidos suspendidos (SST), sólidos disueltos (SDT), nutrientes: nitratos (NO3), nitrógeno amoniacal (N-NH3), fosfatos (P04) y detergentes (SAAM).

Se considera que estas variables son relativamente fáciles de colectar y analizar y por lo tanto de monitorear periódicamente. Este índice de calidad de agua tiene como características que el valor del grado de contaminación determina el uso a que puede destinarse el agua de la cuenca hidrológica en estudio. Los usos del agua considerados en México por el índice de Calidad del Agua son:

a) Abastecimiento Público. b) Natación y otros deportes acuáticos en contacto directo con el cuerpo humano. c) Pesca, acuacultura y vida acuática. d) Industrial y Agrícola. e) Navegación. f) Transporte de desechos tratados o almacenamiento en caso de lagos.

Debido a que ciertas pruebas son más representativas de la calidad de agua que otras, se asignan ciertos pesos específicos a los 18 diferentes variables designados, representados por W, estos pesos específicos están de acuerdo con a la naturaleza del cuerpo de agua en estudio, es decir lago, bahía o río, de tal manera que la fórmula que proporciona el índice de calidad de agua es:

� �==

= n

i

n

i

WiWiIiICA1

1

/)*(

Donde: ICA = índice de Calidad del Agua, 0 = < I = < 100;

Ii = Función subíndice del parámetro i, 0 = < I = < 100; Wi = Peso de importancia del parámetro (Factor de Ponderación) i, 0 = < Wi = < 5;

n = Número de variables empleados. Las ecuaciones funcionales subíndices (Tabla 16.) para cada uno de los 18 variables empleados en el cálculo del índice, se muestran a continuación:


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Tabla 16 Funciones de los subíndices del ICA según Montoya et. al., (1997).

Parámetro Ecuación Ponderación 1. Oxígeno disuelto I = (100)(7.86) / 14.492-0.384 T + 0.064 T2 5.0

2. DBO I = 120 (2.39) 0.673 5.0 3. Coliformes totales I = 97.5 (1,800) 0.270 3.0 4. Coliformes fecales I = 97.5 (5*1118) 0.270 4.0

5. Conductividad I = 540 (571.6) - 0.379 1.0 6. Cloruros I = 121 0.223 0.5

7. Dureza total I = 10 1.974 - [ 0.00174*238] 1.0 8. Alcalinidad I = 105 (176.3) - 0.185 0.5

pH < 7 9. pH = 7

pH > 7

I = 10 0.2336 + 0.440 I = 100

I = 10 [4.22-0.293(8.2)]

1.0 1.0 1.0

10. Grasas y aceites I = 87.25 (17.1) 0.298 2.0 11. Sólidos suspendidos I = 266.5 (446.3) - 0.37 1.0

12. Sólidos disueltos I = 109.1 - 0.0175 (79.6) 0.5 13. Detergentes I = 100 - 16.68 (0.2) + 0.161 (0.2) 2 3.0

14. Fosfatos I = 34.215 (0.2) - 0.460 2.0 15. Nitrógeno en nitratos I = 62.2 (0.2) - 0.343 2.0 16. Nitrógeno amoniacal I = 45.8 (1.28) 0.343 2.0

17. Color Pt-co I = 123 (25) - 0.295 1.0 18. Turbiedad I = 108 (7.23) - 0.178 0.5

Fuente: Montoya et al., 1997.

Los valores de clasificación de este índice se dan en una escala decreciente, para los diferentes usos a los cuales va a destinarse el agua analizada. Sin embargo, hay que tener presente que tanto las ecuaciones individuales como la ponderación de los pesos, deben ser revisados antes de utilizar el índice de Calidad del Agua para un lugar específico; río, presa, lago, estero o bahía. El índice no solamente está evaluado en términos más significativos y fácilmente entendibles, sino que todos los 18 variables utilizados para su cálculo se pueden interrelacionar algebraicamente (Guzmán y Merino, 1989). 2.5 ÍNDICES EN EUROPA 2.5.1 El Proyecto AMOEBA (Países Bajos) La metodología AMOEBA (A General Method Of Ecological and Biological Assessment), literalmente consiste en un Método General de Valoración Ecológica y Biológica (Brink et al., 1991) y nace como resultado de un proyecto de cooperación internacional entre la Oficina Central para el Control de la Contaminación de la India y el Programa de Cooperación Internacional del Gobierno Holandés, el cual se enfocó a establecer un programa de monitoreo en el Río Yamuna en la India, debido a la urgente necesidad de implementar técnicas adecuadas de monitoreo para determinar la calidad del agua. Los resultados de esta iniciativa, fueron discutidos en mesas de trabajo internacionales donde se propuso esta iniciativa para ser aplicada en el control de la calidad ambiental en la India (de Zwart y Trivedi, 1992).


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AMOEBA parte del principio del cambio radical que han tendió, desde principios de siglo, los ecosistemas acuáticos, soportado en los signos de deterioro de los sistemas hídricos, evidenciados en enfermedades en peces, toxicidad algal, mortalidad de focas, desaparición de especies. De igual forma, AMOEBA es una técnica de representación gráfica para la descripción y valoración de ecosistemas acuáticos. Información adicional y detallada se puede encontrar en Kuik y Verbruggen (1991) y Brink, et al., (1991). Este método ha sido diseñado para dar una visión de indicación del estado ecológico de un determinado sistema en relación con una situación de referencia y es extremadamente útil para ser usado por realizadores de políticas ambientales y personas que toman decisiones al respecto. Su desarrollo estuvo a cargo del Ministerio Holandés de Transporte, Obras Públicas y Manejo del Recurso Hídrico, en el marco del 3er Plan Nacional de Política y Gestión del Agua. El enfoque de AMOEBA se basa en el concepto de desarrollo sustentable de la comisión Brundtland. Tres valores fundamentales para el desarrollo sustentable fueron tenidos en cuenta:

• Producción y Rendimiento Agrícola Sustentable • Diversidad Sustentable de Especies. • Regulaciones o Normatividad Sustentable.

2.5.1.1 Sistema de referencia En este aspecto se asume que el ecosistema que no es manipulado o está escasamente manipulado, ofrece las mejores garantías para la preservación de estos valores, es decir, se convierte en un sistema de referencia. Lo más cercano al sistema de referencia, es la mejor garantía para el desarrollo sustentable. Los métodos pueden basarse en la comparación cronológica, en la cual, el estado de referencia es un periodo en el pasado, donde los disturbios en el sistema no fueron significativos como hoy. Algunas veces se dificulta la toma de datos de periodos previos, debido a que no fueron medidos o simplemente no existían las técnicas para la determinación de algunos variables (como PCBs o DDT). También, los datos pueden no ser representativos para el conjunto de un área. En tales casos, una comparación puede realizarse con un área similar donde el estrés ambiental aún no haya ocurrido. 2.5.1.2 Índices y variables contemplados La valoración de la calidad del agua del río Yamuna, estuvo basada en datos de monitoreos químicos, bacteriológicos y ecológicos, los cuales se representan de manera gráfica y consolidada. Para el caso de estudio, los índices considerados fueron 8, a saber (Zwart y Trivedi, 1992):

• Índice de Contaminación Bacterial (BPI: Bacterial pollution index) • Índice de Contaminación por Nutrientes (NPI: Nutrient pollution index) • Índice de Producción-Respiración (PRI: Production respiration index) • Índice de Contaminación Orgánica (OPI: Organic pollution index)


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• Índice Saprobio Bentónico (BSI: Benthic saprobity index) • Índice de Diversidad Biológica (BDI: Biological diversity index) • Índice de Contaminación Industrial (IPI: Industrial pollution index) • Índice de Contaminación por Pesticidas (PPI: Pesticide pollution index)

Cada uno de estos índices es derivado de un conjunto de variables (Tabla 17.) que pueden variar acorde con los requerimientos regionales. Este hecho se hace más obvio para el caso de micro-contaminantes, que deben ser incluidos en los casos de contaminación Industrial y por pesticidas.

Tabla 17. Tipos de contaminación, índices y variables de la estrategia AMOEBA.

Contaminación Doméstica Contaminación Industrial y Agrícola

Efectos biológicos

OPI NPI BPI PPI IPI BSI BDI PRI Promedio de Temp. En 24 hrs.

Amonio

Bacterias Termo-Tolerantes

Pesticidas Órgano-Clorados

Metales Pesados

Escala Saprobia de Macrofauna Bentónica (BMWP)

Diversidad de Macrofauna Bentónica (SCI)

Relación P/R en 24

DBO Nitrógeno Total, Kjeldahl

Pesticidas Órgano-Fosforados

Aceites

DQO Nitritos +Nitratos

etc.

PAH

Saturación Mínima de OD en 24 hrs.

P Total Fenol

Amonio

Orto P Cianidas PH PCB Clorofila

etc.

Conductividad Saturación de OD Máxima en 24 Horas Turbidez

El peso dado a cada una de las variables por índice es igual, así como el peso de cada índice relativo a otros índices. 2.5.1.3 Características

• Las características de este proyecto son las siguientes:

o Todos los índices individuales son expresados en una escala de 0-100, Donde “0” indica la peor condición ambiental imaginable, y 100 demuestra un ambiente completamente natural que no está influenciado por el hombre.

o Para muchos lugares y muchos índices su escala no alcanza el 100, pues desde que

nosotros los humanos estamos presentes, causamos inevitablemente algún grado de deterioro ambiental. Para cada índice un valor objetivo debe ser seleccionado por expertos. Esto puede estar influenciado por las características regionales.


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o La figura AMOEBA, es un tipo de radar en la que la magnitud de los índices y las

escalas son proporcionales a los radios.

o Luego de reescalar el radio de todos los índices, su valor individual demostrará si excede o está dentro de los límites estipulados, como muestra la siguiente figura:

Figura 25. Grafica radar para la representación de los índices y valores objeto.

En cuanto al valor deseable (objetivo) de cada Índice, cabe destacar que no expresa la concentración máxima aceptable, pues tiene un significado inverso; esto es, el valor deseable de cada parámetro al cual se logra el máximo de protección o sustentabilidad del ecosistema. Cuando se dan aumentos en el valor del índice y acercamientos al valor deseable, la calidad del agua mejora y viceversa. En la figura de radar se muestra la última evaluación realizada. Esta estrategia fue desarrollada y se ajustó para a las necesidades de Chipre por Dr. Dick de Zwart, RIVM, Países Bajos. Como con anterioridad se explicó, el Valor Objetivo, es el valor deseable de cada índice en el cual la protección ambiental y el desarrollo sustentable se logran. Cuando el valor del índice se incrementa o llega a su valor deseado, la calidad del agua mejora. Cuando el valor objetivo aún es visible, esto indica que las condiciones ambientales se desvían negativamente de las condiciones deseadas. Si la región roja no es visible, las condiciones ambientales son iguales o mejores que los valores deseables y ninguna acción de protección adicional es necesaria. En la figura 26, se observa las relaciones entre las actividades humanas, fuentes de polución, grupos de variables e índices adoptados.


77

Figura 26. Cadena de Causas – Efectos (De Zwart And Trivedi, 1992).

2.5.1.4 Integración de los datos

• Selección de valores objetivos o deseables La selección de valores deseables apropiados, es el paso más difícil en el análisis de la escala, al estar sujeta a la opinión política. Por consiguiente:

• Los métodos de monitoreo por los que los valores del parámetro son obtenidos, deben ser correctamente descritos y deben ser objetos de control de calidad.

• Las curvas de calidad de los variables individuales, deben basarse en razonamientos científicos defendibles, donde al menos los valores más altos sean reflejo de referencias y consideren un marco o condiciones seguras, las cuales sean estimadas conservativamente.

• El cálculo de índices individuales basados en promedios geométrico, debe soportarse suficientemente.

Lo anterior, sin embargo, debe realizarse para gran número de estaciones e índices. En adición, el valor deseable no necesariamente debe ser de 100%, es decir un nivel correcto, pues como ya se mencionó, desde que se dio la presencia y el desarrollo humano, inevitablemente se ha dado el deterioro ambiental. De la misma manera, se ha de tener en cuenta que la cantidad de


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deterioro ambiental permitido es una decisión política, que está balanceada por las influencias socio-económicas. Para cada índice, se debe seleccionar un valor deseable diferente, de manera que considere eventos regionales como ríos de cuenca altas versus cuencas bajas: a pesar de que el resultado del proceso de selección del valor deseable (objetivo) sea parcialmente gobernada por el razonamiento político de los realizadores de políticas. Sin embargo, las consideraciones de expertos ambientales también deben ser tenidas en cuenta. La siguiente tabla (18.) muestra los valores sugeridos para condiciones de aguas dulces, con algunas razones ambientales.

Tabla 18. Valores objetivos sugeridos para la estrategia AMOEBA. Índice Valor

Deseable Consideraciones

OPI: Organic pollution index 70

Un valor del 70% es un objetivo más bien bajo. Sin embargo, al asumir alta densidad de contaminantes en áreas urbanas y la ausencia de plantas de tratamiento de aguas residuales, este objetivo aún permite mejoramientos futuros.

NPI: Nutrient pollution index 70 Ver OPI

BPI: Bacterial pollution index 90 Este es un estándar relativamente alto y refleja el riesgo para la salud pública de

cargas fecales. PPI: Pesticide pollution index 90 Este estándar alto, refleja la magnitud ecológica de la acción del tóxico, especialmente

cuando se da la presencia de mezclas de tóxicos. IPI: Industrial pollution index 90 Ver PPI

BSI: Benthic saprobity index 60-80 Este valor deseable refleja la situación que tiene el nivel de los ríos o las mareas

estuarinas por lo que los valores de saprobiedad nunca alcanzan niveles óptimos. BDI: Biological diversity index 70 Un valor de 70 implica que por lo menos algo de diversidad genética está

supuestamente disponible. PRI: Production respiration index 70 Un PRI alrededor de 70 parece producir un balance de sostenibilidad en el ecosistema

• Escalamiento La magnitud del índice individual y del valor deseable es expresada en un radio de magnitud variable que es re-escalado para unificar el radio del valor objetivo de cada índice. Este proceso se ilustra en la tabla 19.

Tabla 19. Muestra de escalamiento de los índices de la estrategia AMOEBA.

Índice Valor Objetivo

Valor del índice

Valor Objetivo Re-escalado

Valor del índice Re-escalado

(= índice/Objetivo x 100) OPI 70 50 100 71.4 NPI 80 65 100 81.3 BPI 90 65 100 72.2 PPI 100 80 100 80 IPI 100 75 100 75 BSI 70 80 100 114.3 BDI 60 70 100 116.7 PRI 70 70 100 100


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Una vez re-escalados, los valores son dibujados en la figura de la Amoeba. El valor del índice reescalado es dibujado en verde dentro del círculo cuyo exterior representa el valor objetivo. Cuando la zona roja del círculo es visible, indica que las condiciones ambientales se desvían negativamente de las condiciones deseables. El ancho del sector entre ellos (índice-objetivo) está relacionado con los aspectos específicos de contaminación y proporciona una pista sobre las acciones correctivas que deben tomarse (Figura 27.).

Figura 27. Acciones de remediación que deben ser tomadas, respecto de valores preocupantes de los

diferentes índices (De Zwart Y Trivedi, 1992). La Estrategia AMOEBA puede ser útil para que administradores ambientales puedan entender fácilmente:

• La calidad del agua, sus cambios y tendencias • El grado de desviación de los objetivos • Y las acciones prioritarias • La relación entre los resultados del cálculo de los índices, con el tipo y causas de la contaminación, proporciona a información y facilidades para la integración de los resultados del monitoreo y el establecimiento de políticas ambientales adecuadas.

Sobre la Base de esta información es posible proponer y desarrollar acciones de saneamiento, prevención y control, como se puede observa en la figura anterior. 2.5.1.5 Descripción de los 8 índices de la propuesta AMOEBA. De acuerdo con de Zwart y Trivedi (1995) y de Zwart (2000), los índices de la estrategia AMOEBA pueden ser descritos de manera detallada como a continuación se muestra.


80

• Índice de contaminación bacteriana (Bacterial Pollution Index-BPI) El número de bacterias termo-tolerantes es mensualmente evaluado de acuerdo con la técnica de Numero Más Probable (NMP) por Tubos Múltiples de Fermentación, o mediante la técnica de Filtración por Membrana. El número hallado es transformado a un índice de calidad de agua de 0 a 100 por comparación con la presente función de calidad (Figura 28.), donde 100 representa condiciones perfectas y “0” condiciones inaceptables de cargas de bacterias fecales. La función de Calidad sugerida está basada en la categoría del “Mejor Uso Designado”. La representación gráfica es como se observa a continuación. Se sugiere en la escala “AMOEBA” 90 como valor deseable.

Figura 28. Función de calidad AMOEBA BPI – Bacterias Termo-Tolerantes.

• Índice de contaminación por nutrientes (Nutrient Pollution Index-NPI) El índice de Contaminación por nutrientes es calculado de medidas mensuales de los siguientes variables: Amonio, Nitrógeno Total (Kjeldahl), nitritos más nitratos, fósforo total, ortofosfatos, pH, Clorofila a, conductividad y turbidez. La fórmula utilizada para la combinación de estos variables es:

�=

n

nn wPQILn

eNPI 1

*)(

Donde: PQI = Índice de Calidad para el n-ésimo parámetro, consistente en un número adimensional entre 0 y 100. Estos índices de calidad son derivados de curvas de calidad de los variables, que son construidas de acuerdo con los valores objetivo de acuerdo con las siguientes referencias: Bach (1980); Aguas en Holanda: Tiempo de Acción, Ministerio de Transporte y Trabajos Públicos, Holanda (1989). Wn = Factor de ponderación para el n-ésimo parámetro. Desde las mesas de trabajo del proyecto se decidió que todos los variables deben ser igualmente ponderados, Wn debe ser igual a 1/n =1/9. En


81

caso de valores no reportados o faltantes, Wn debe calcularse de acuerdo con el número de variables existentes. Se sugiere como valor objeto 70. Las siguientes son las curvas de calidad de los variables individuales (Figuras 29. a 37.).

Figura 29. Función de calidad AMOEBA NPI – Amonio.

Figura 30. Función de calidad AMOEBA NPI – Nitrógeno Total Keldahl.

Figura 31. Función de calidad AMOEBA NPI – Clorofila a.


82

Figura 32. Función de calidad AMOEBA NPI – Nitritos más Nitratos.

Figura 33. Función de calidad AMOEBA NPI – Ortofosfatos.

Figura 34. Función de calidad AMOEBA NPI – Fósforo Total.


83

Figura 35. Función de calidad AMOEBA NPI – Potencial de Hidrógeno.

Figura 36. Función de calidad AMOEBA NPI – Turbidez.

Figura 37. Función de calidad AMOEBA NPI – Conductividad.


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• Índice de contaminación orgánica (Organic Pollution Index-OPI) Este índice está relacionado con la disponibilidad de oxígeno en un río, y se calcula a partir de los siguientes variables: Amonio, DBO, DQO, OD, y Temperatura. Subsecuentemente, el amonio es influenciado por los niveles de nutrientes y oxígeno, esto está incluido en ambos índices: OPI y NPI. Las concentraciones medidas son transformadas a un índice de calidad del parámetro, sobre una escala de 0 a 100 por comparación con una función de calidad de antemano calculada, donde 100 representa condiciones perfectas y 0 condiciones inaceptables. La fórmula usada corresponde a un promedio geométrico de la combinación de los variables individuales.

�=

n

nn wPQILn

eOPI 1

*)(

Donde:

OPI: Índice de contaminación Orgánica PQILn: Índice de calidad para el n-ésimo parámetro, el cual es un número adimensional entre 0 y

100. Wn: Factor de ponderación para el n-ésimo parámetro. Todos los variables tienen un peso igual a 1/n. En caso de valores no registrados, Wn debe ser calculado de acuerdo al número de valores faltantes. Nótese que la suma de todos los factores de ponderación debe ser igual a 1. Por su formulación idéntica al NPI, las abreviaciones son las mismas y su valor deseable de ponderación análogo a 70. Las figuras 38 a la 42 muestran las curvas de función de cada uno de sus variables constituyentes.

Figura 38. Función de calidad AMOEBA OPI – Amonio.


85

Figura 39. Función de calidad AMOEBA OPI – Demanda Bioquímica de Oxígeno.

Figura 40. Función de calidad AMOEBA OPI – Demanda Química de Oxígeno.

Figura 41. Función de calidad AMOEBA OPI – Temperatura °C.


86

Figura 42. Función de calidad AMOEBA OPI – % de Saturación de Oxigeno Disuelto a 24 Horas.

• Índice de contaminación industrial (Industrial Pollution Index-IPI) La fórmula a continuación se aplica para el cálculo de este índice:

�=

n

nn wPQILn

eIPI 1

*)(

Los variables a ser incluidos en el índice, deben ser regional o localmente seleccionados sobre la base de un estudio intensivo y de duración determinada de los contaminantes industriales. En adición a la fracción disuelta en agua, puede ser importante de incluir la fracción adherida a los sedimentos, y la fracción acumulada en los organismos. Los variables son compuestos como: Metales Pesados, Aceites, PAH, Compuestos Fenólicos, Cianidas, PCB, etc., Igualmente, se recomienda su medición mensual. Como regla general un valor de aproximadamente 100 puede ser tenido en cuenta para obtener la curva de respuesta del ecosistema. Para lo anterior, literatura de orden mundial o en su defecto la curva estándar del Ministerio de Obras Publicas de los Países Bajos, pueden ser las mejores referencias. La curva de calidad del parámetro usada para la construcción del índice, puede ser construida a partir de metodologías de evaluación de riesgos en el ecosistema, basadas en pruebas de toxicidad sobre el compuesto de interés. La construcción de esta curva se comporta igual que la descrita para pesticidas. La misma fórmula puede ser aplicada para calcular el índice para contaminación industrial por micro-contaminantes (excluidos los pesticidas). A continuación se presentan en la tabla 20., las concentraciones seguras de contaminantes en los países bajos.


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Tabla 20. Concentraciones seguras en agua y sedimento en Holanda. Compuesto ó Nombre Del

Grupo

Concentraciones Seguras en Agua

(µg/l)

Concentraciones en Sedimento (mg/kg dw)

Cadmio 0.16 14.0 Zinc 1.6 120

Níquel 1.4 7.4 Plomo 2.0 860

Mercurio 0.01 1.1 Cromo 2.0 270 Cobre 1.7 60

Arsénico 8.6 56 PCP 2.0 0.2 PAH 0.1 2.0

PCB (Aroclor 1248) 0.1 0.1 Aceites y Grasas 50 ?

Cianidas 50 12 Compuestos Fenólicos (cada uno) 5 10

Fuente: www.unesco-ihe.nl Las siguientes son las funciones de calidad, para el caso del Cromo en Agua y Sedimento (Figuras 43 y 44):

Figura 43. Función de calidad AMOEBA IPI – Cromo en Sedimentos.

Figura 44. Función de calidad AMOEBA IPI – Cromo Disuelto.


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• Índice de contaminación por pesticidas (Pesticide Pollution Index-PPI) La fórmula y las abreviaciones son las mismas que las empleadas en el índice de contaminación por nutrientes. Su ponderación debe ser ajustada al número de variables.

�=

n

nn wPQILn

ePPI 1

*)(

Los variables que se incluyen en este índice, son local o regionalmente seleccionados sobre la base de determinaciones de contaminantes industriales o agrícolas, como los Órgano-Clorados y Fosforados. Las fracciones de tales contaminantes pueden ser determinadas en agua, sedimentos y organismos. Se recomiendan además, evaluaciones mensuales. Como referente se puede tener las concentraciones holandesas para pesticidas en agua y sedimento tabla 21.

Tabla 21. Concentraciones seguras de pesticidas en agua y sedimento en Holanda. Compuesto ó nombre del grupo Concentraciones seguras en Agua

(ng/l) Concentraciones seguras en

sedimentos (µg/kg dw) HCH 500 150

DDT + derivados 100 100 Pesticidas Órgano-P (Paration) 5 5

Dieldrin 50 40 TBTO 10 10 Aldrin 50 40

Endosulfan 10 10 Las curvas de calidad (Figuras 45 y 46) pueden ser construidas por la metodología de evaluación de riesgos en ecosistemas basadas en pruebas de toxicidad in Vitro, sobre los componentes de interés. Como regla de observación, el valor más bajo de respuesta de dosificación de la curva, debe ser escalada como bajo, hasta por un factor de 100 que derive un tipo de respuesta ecosistémica. Con la construcción de la curva, se debe tener en cuenta que la relación concentración-respuesta es esencialmente logarítmica: Doble concentración produce doble efecto. Información sobre la dosificación y respuesta puede ser hallada en la literatura, otro método para determinar la curva de calidad, se puede basar en la normatividad y valores deseables.

Figura 45. Función de calidad AMOEBA IPI – HCH Fracción Disuelta.


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Figura 46. Función de calidad AMOEBA IPI – HCH en Sedimentos.

El valor objetivo aconsejado es de 90. Su alto valor se da por la dificultad de estimar el grado de acción del tóxico con certeza.

• Índice saprobio de contaminación (The Benthic Saprobity Index – BSI) Este Índice puede ser evaluado acorde con el método desarrollado por: The Biological Monitoring Working Party (BMWP) (UNEP/WHO, 1996). Este método involucra un inventario cualitativo de la presencia local de invertebrados bentónicos a nivel de familia. Todas las familias son clasificadas en una escala de 1 a 10, en relación con su referencia saprobia (Disponibilidad de Oxígeno) de calidad de agua. En la clase 1, las familias están principalmente en cuerpos de agua con marcada deficiencia de oxígeno, mientras que la clase 10 representa organismos que se restringen a cuerpos de agua con altos niveles de oxígeno. Esta determinación se hace con la ayuda de claves taxonómicas gráficas. Su dificultad consiste en la correcta identificación del organismo. Se acostumbra a hacer un muestreo micro-hábitats en una sección del río para luego sumar y promediar el puntaje final de acuerdo con las familias encontradas en ese tramo al multiplicar éste por un factor de 10, lo que proporciona una escala de 100. En ciertas zonas este inventario mensual puede restringirse a la época de maduración, y así excluir los periodos del monzón y el pre-monzón. En el caso de ríos en la India se ha notado que la variabilidad estocástica puede aumentarse. Como hecho de interés se halla que bajo condiciones muy limpias, ríos de tierras bajas no siempre alcanzan altos puntajes como 8 a 10, lo que sí se da continuamente en ríos de sistemas altos. Para evitar lo que se conoce como el “Síndrome Belga”, el proyecto AMOEBA estableció valores que pueden ser regionalizados: ríos de Tierras Altas: Alrededor de 80 y Tierras Bajas: Alrededor de 60.

• Índice biológico de diversidad (The Biological Diversity Index -BDI) El índice BDI, puede ser evaluado para el mismo periodo que el anterior, y cuantificarse de acuerdo a la metodología de comparaciones secuenciales de Cairns et al. (1968), el cual no necesita de herramientas taxonómicas, sólo la simple observación. Cuando un animal es diferente al observado


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en la última muestra, una nueva muestra se inicia. Si no se encuentran diferencias, se detiene el muestreo. Después de completado el inventario, se calcula la diversidad con la siguiente formula.

Diversidad = Número Total de Muestras No Total de Organismos

Vale la pena aclarar que para su cálculo se necesita de copiosa información.

• Índice de producción-respiración (The Production-Respiration Index PRI) Para el cálculo de este índice se tiene en cuenta el rango de Producción - Respiración descrito por Odum (1969), adoptado por la American Public Health Asociation (APHA, 1986). La producción Primaria ha sido estimada por una medida de 24 horas del oxígeno disuelto (OD) de acuerdo con la siguiente fórmula:

�OD = Producción – Respiración + Difusión Si el delta OD, la difusión por unidad de área y el tiempo son conocidos, la curva diurna de producción puede ser estimada. La reducción del OD durante la noche, es atribuida a la respiración, entre tanto el incremento del OD en el día es el resultado de la producción primaria y la rata de respiración. Si se asume que la rata de respiración de día y noche es igual, la rata de producción del día puede ser calculada. Las ratas de difusión positiva (entrada) o negativa (salida), se estima sobre la base de la temperatura y la profundidad promedio del río. Para estimar el cálculo de respiración y producción por unidad de área es necesario conocer la rata de flujo o caudal del río. Detalles de este método pueden ser encontrados en el manual de la APHA. La proporción de P/R semeja una campana, que está cercana a cero en el extremo inferior lo que significan condiciones saprobias (Figura 47.); de 3 a 4, las condiciones son extremadamente eutróficas, y el valor de 1 implica un ecosistema en balance. Esta proporción puede ser convertida en un índice de producción-respiración por la comparación de la siguiente función de calidad que es análoga al método aplicado para el índice de contaminación bacteriana BPI. Valores alrededor de 70 muestran ecosistemas estables.

Figura 47. Función de calidad AMOEBA PRI – Índice Producción (P) / Respiración (R).


91

2.6 ÍNDICES EN COLOMBIA En Colombia el estudio y la formulación de Índices de Calidad de Agua han sido abordados desde 1997 principalmente por Ramírez. Tal conjunto de Índices denominados ICO (Ramírez et al, 1997) tuvieron su base en los resultados de análisis multivariados de componentes principales de común utilización en monitoreos en la Industria Petrolera Colombiana (Ramírez, 1988; Oleoducto Colombia-Ecopetrol-ICP, 1993: Ocensa-Ecotest, 1997; BP Exploration, 1998; En Ramírez., 1999), y han demostrado enormes ventajas sobre los ICA (WQI), debido a que como se ha ilustrado con anterioridad, los ICA generalmente, involucran en un solo parámetro, numerosas variables que conllevan a diversos problemas como:

• No-correspondencia del puntaje de la calidad de agua con el grado de contaminación en uno o entre dos o más cursos de agua. • Falta de sensibilidad a fenómenos estacionales de unas u otras variables. • Dificultad de correlación con procesos de bioindicación • Pérdida sustancial de información

En el desarrollo de las formulaciones de estos índices de contaminación, se tuvieron en cuenta diversas reglamentaciones, tanto Nacionales como Internacionales, para diferentes usos de agua; así como registros de aguas naturales colombianas y relaciones expuestas por otros autores en los ICA (Ramírez et al., 1999), con el fin de potencializar su uso a diferentes situaciones y lograr en ellos una generalidad en su aplicación. Este autor destaca que con frecuencia en Colombia se observa que los valores de las variables de calidad de agua de las aguas naturales son comparados con estándares de calidad de agua Potable, lo que constituye una mala referencia para el estudio de las aguas naturales, hecho por el cual no fueron tenidos en cuenta en su formulación. El procedimiento metodológico para las formulaciones de estos índices correspondió a la descrita en Ramírez et al. (1997) y Ramírez et al. (1999) la cual que se describe a continuación:

• Asignación de valores de contaminación entre Cero y Uno a la escala de las variables. • Selección de la ecuación que permita relacionar el valor de la variable y su incidencia en contaminación • Aplicación del análisis de regresión lineal por el método de mínimos cuadrados ordinarios a la relación entre el índice y el parámetro. • Ajuste de la ecuación estimada.

Particularmente para el caso del ICOpH, se tomó como referencia la relación presentada para esta variable en el ICA de la NSF con las siguientes modificaciones:

• Invertir la escala 0-1 a 1-0 (Calidad-Contaminación). • Ajustar un ICO de Cero a un pH neutro. • Ajustar los valores entre el extremo exterior y el promedio.

Para temperatura, se relacionó la diferencia de este parámetro (en grados centígrados) entre el agua del cauce receptor y el vertimiento, con la condición de impacto o contaminación que dicho cambio representa.


92

De acuerdo con este mismo autor (Ramírez y Viña, 1998 y Ramírez et al., 1999), en primera instancia las correlaciones halladas entre múltiples variables fisicoquímicas dieron origen a cuatro índices de contaminación complementarios e independientes de aplicación verificada conocidos como: 2.6.1 Índice De Contaminación Por Mineralización -ICOMI: Integra Conductividad, Dureza y Alcalinidad.

)...(31

dAlcalinidaDurezadadConductivi IIIICOMI ++=

Donde:

)/(.34.126.3... 1010 cmSdaConductiviLogILogI dadConductividadConductivi µ+==

dadConductiviILogdadConductiviI ..10. =

Conductividades mayores a 270 µ S/cm, tienen un índice de conductividad = 1

)/(.40.409.9... 1010 ltmgDurezaLogILogI DurezaDureza +−==

DurezaILogDurezaI ..10. =

Durezas mayores a 110 mg/lt tienen un índice = 1 Durezas menores a 30 mg/lt tienen un índice = 0

)/(005.025.0. ltmgdAlcalinidaI dAlcalinida +−=

Alcalinidades mayores a 250 mg/lt tienen un índice de 1 Alcalinidades menores a 50 mg/lt tienen un índice de 0


93

2.6.2 Índice De Contaminación Por Materia Orgánica ICOMO Conformado por Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Coliformes Totales y Porcentaje de Saturación de Oxígeno.

)...(31

%OxigenoColiformesDBO IIIICOMO ++=

Donde:

)/(70.005.0. .10 LmgDBOLogI DBO +−=

DBO > 30 (mg/l) = 1 DBO < 2 (mg/l) = 0

)100/.(..56.044.1. 10 mlNMPTotColLogI TotalesColiformes +−=

Coliformes Totales > 20.000 (NMP/100 ml) = 1 Coliformes Totales < 500 (NMP/100 ml) = 0

%01.01. % OxigenoI Oxigeno −=

Oxígenos (%) mayores a 100% tienen un índice de oxígeno de 0 Para sistemas lénticos con eutrofización y porcentajes de saturación mayores al 100%, se sugiere reemplazar la expresión por:

1%01.0. % −= OxigenoI Oxigeno


94

2.6.3 Índice De Contaminación Por Sólidos Suspendidos -ICOSUS

)/(0003.002.0 LmgpendidosSólidosSusICOSUS +−= Sólidos Suspendidos > a 340 mg/l tienen un ICOSUS = 1 Sólidos Suspendidos < a 10 mg/l tienen un ICOSUS = 0 2.6.4 Índice De Contaminación Por Trofia – ICOTRO. Se calcula sobre la base de la concentración de Fósforo Total en mg/l.

• Oligotrofia : < 0.01 • Mesotrofia : 0.01-0.02 • Eutrofia: 0.02-1.00 • Hipereutrofia >1.00

De Igual Manera, Ramírez et al. (1999), observaron la necesidad de formular dos nuevos índices, correspondientes a: 2.6.5 Índice De Contaminación Por Temperatura – ICOTEMP. El interés de la formulación de este índice está enfocado tácitamente a la evaluación de vertimientos, y no como en casos anteriores, a la caracterización de aguas naturales. Por lo tanto, el ICOTEMP se formuló sobre la base de la diferencia entre el vertimiento y el cuerpo receptor. Su formulación corresponde a:

)Re..(27.149.0 ceptorCursoTempoVertimientTempLogICOTEMP −+−= Si la diferencia de Temperatura es menor a 2.5°C (275.5°K), ICOTEMP = 0. Si la diferencia de Temperatura es mayor a 15.0°C (288.5°K), ICOTEMP = 1. 2.6.5 Índice De Contaminación Por pH - ICOpH:

pH

pH

ee

ICOpH45.308.31

45.308.31

1 +−

+−

+=


95

En cuanto a los rangos establecidos (Tabla 22.) para los mismos se tiene.

Tabla 22. Significancia de los índices de contaminación ICOs. ICO Grado de Contaminación Escala de Color

0 - 0.2 Ninguna Azul > 0.2 - 0.4 Baja Verde > 0.4 - 0.6 Media Amarillo > 0.6 - 0.8 Alta Naranja > 0.8 - 1 Muy Alta Rojo

Fuente: Ramírez et al. (1999).


96

CAPITULO 3.

EVALUACIÓN DEL ÍNDICE DE CALIDAD DEL AGUA UTILIZADO POR IDEAM -FORTALEZAS, DEBILIDADES Y

MEJORAS-


97

INTRODUCCIÓN Los cambios en química de los sistemas corrientes como arroyos, riachuelos y ríos, puede ser el resultado de las descargas de tipo agrícola, doméstico o industrial, que puede dar como resultado cambios o disfunciones en los ecosistemas. El seguimiento de estos procesos de manera química puede llegar a ser dispendioso y de difícil entendimiento de manera que se requiere de conocimiento experto, así como de herramientas adecuadas de gestión, en términos de su significancia química y ecológica. La gestión operacional de la calidad del agua requiere de metodologías que puedan brindar información precisa acerca de los ciclos y tendencias en la calidad de manera objetiva y reproducible. Tal información puede ser provista a través de la adopción de un sistema de indexación o en su defecto de manera más básica de la adopción de un indicador con características de unificación al interior de las agencias ambientales nacionales, como en este caso el “IDEAM”. Es reconocible que en nuestro país, existen denodados esfuerzos en el desarrollo de indicadores de calidad del agua, en el que se destaca el sistema de índices de contaminación desarrollado por Ramírez (1998), sin embargo la existencia de una red básica de monitoreo de la calidad del agua por parte del IDEAM, ha conllevado a la generación de un índice que en la actualidad se ha aplicado a una base de datos amplia que abarca el territorio nacional en su mayoría y cuenta con registros para el año 2006. Para la fecha ha sido claro que la formulación desarrollada requería de su evaluación comparativa con el objeto de observar su comportamiento en la indicación de la calidad del agua en corrientes colombianas. Así, este capítulo dedicado a este evento, parte de la descripción de la formulación “ensamblada” a partir de otros desarrollos, y seguidamente analiza aspectos relativos a la escogencia de las variables hasta la definición de sus categorías de calidad, para contrastarlo luego su comportamiento frente a un mismo conjunto de datos, especialmente con la formulación que inspiró la concepción del índice del instituto, además de los índices de contaminación de Ramírez (1998). En rasgos generales se puede estimar que el índice desarrollado por el instituto en términos de pocas variables, sugiere ser una formulación alternativa costo-efectiva que puede ser un estimador de la calidad general del agua de manera “gruesa”, asi como un elemento de gestión del agua que dinamice en cuanto a la calidad del agua los datos que se obtienen de la infraestructura existente, a pesar de los sesgos que pueda tener un enfoque como este, en razón a la perdida sustancial de información que se pudiese tener.


98

3.1 DEFINICIÓN

El índice de calidad de agua ICACOSU reduce grandes volúmenes de datos de campo a un simple valor numérico de cero (0) a uno (1) y se clasifica según la calidad del agua en orden ascendente en una de las cinco categorías siguientes: muy malo, malo, medio, bueno y excelente. El valor del índice se deriva utilizando un modelo probado extensivamente que compara datos de campo con objetivos específicos de calidad de agua para el sitio (límites seguros, normatividad, para proteger usos específicos de un cuerpo de agua). El índice toma en cuenta una amplia gama de factores ambientales (incluyendo contaminantes específicos y características claves de la columna de agua) pero no tiene en cuenta eventos físicos trascendentes. 3.2 FORMULACIÓN DEL INDICADOR GENERAL El ICACOSU global o total tiene en cuenta dos componentes: el primero se denomina ICACOSU fisicoquímico agregado, ICAfa y el segundo, un componente debido al caudal, ILCAG y se puede expresar matemáticamente como:

ICACOSUg = lCACOSUfa*0.8 + ILCAG *0.2

Donde:

• ICACOSUg :es el índice de calidad del agua para corrientes superficiales general • lCACOSUfa:es el índice agregado de calidad fisicoquímica para las mismas

corrientes y que se describe con mayor detalle en apartados subsiguientes • ILCAG, el índice lótico de capacidad ambiental general desarrollado por Ramírez y

Viña (1998) correspondiente a: ILLCAG=0,333* Log(Caudal), y que para el caso puede estar referido a cualesquiera de los siguientes caudales:

� el caudal medio diario calculado por curva de gastos � el medio medio y el medio mínimo para el trimestre cuando se quiere

estimar estacional � el medio medio y medio mínimo anual multimensual para referirse al

promedio anual. El sustento de involucrar el caudal en esta formulación radica en que el caudal tiene una incidencia significativa en la capacidad de las corrientes superficiales para la asimilación de contaminantes y su consecuente autorecuperación. Por esto, se contrasta el lCAfa con el caudal medio medio y medio mínimo (época seca) para cada estación de la cual se tengan registros en la base de datos de la Subdirección de Hidrología. Para este caso la clasificación de las corrientes según el caudal se hace en cinco categorías (Ramírez y Viña, 1998) como sigue:


99

Tabla 23. Índice lótico de capacidad ambiental general (Ramírez y Viña, 1998).

Caudal (m3/s) ILCAG Capacidad Ambiental

<1 0 Muy baja >1 - 10 0 - 0.333 Baja

>10 - 100 0.333 - 0.666 Media >100 - 1000 0.666 - 1 Alta

>1000 1 Muy alta 3.3 ESCOGENCIA DE LAS VARIABLES Y SUS CURVAS O FUNCIONES DE CALIDAD DEL ÍNDICE FISICOQUÍMICO ICACOSU. El índice propuesto por el IDEAM, es una variante de la metodología adaptada de desarrollada en 1970 por la Fundación de Sanidad Nacional (National Sanitation Foundation, NSF) de los Estados Unidos, en contraste con otros indicadores a de los cuales se tomaron las siguientes curvas funcionales:

• Porcentaje de saturación de oxígeno disuelto (OD), sólidos suspendidos totales (SST), demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) y conductividad eléctrica (CE), Ramírez y Viña (1998).

• Demanda química de oxígeno (DQO) de Beltrán(2002)

• Coliformes fecales (CF) y pH., propuesta por Cude (2002), en el laboratorio del

Departamento de Calidad Ambiental de Oregón (Estados Unidos). El nivel de calidad de va de O a 1 y se representan, para cada función en las ordenadas de cada gráfico, mientras que los distintos niveles (o intensidades) de cada variable se disponen en las abscisas, trazando en cada gráfico una curva que represente la variación de la calidad del agua respecto a la magnitud de cada contaminante. 3.4 FORMULACIONES DE CADA UNA DE LAS VARIABLES O SUBÍNDICES El procedimiento general consiste en entrar el parámetro en la curva funcional correspondiente y hallar el subíndice I. Cada curva indica en la ordenada la calidad del agua en una escala de O a 1 (es equivalente a usar de O a 100); en la abscisa se definen varios niveles de la variable en particular. Cuando se toman como referencia las curvas desarrolladas por Ramírez y Viña respecto al concepto de contaminación, para traducirlo a términos de calidad el subíndice se toma como la diferencia entre uno (1) y el índice de contaminación respectivo de la magnitud de la variable. A continuación se muestran las ecuaciones de referencia.


100

3.4.1 Subíndice de Porcentaje De Saturación (PS) De Oxigeno Disuelto (OD) (sobre la base de Ramírez y Viña, 1998) Esta variable tiene el papel biológico fundamental de definir la presencia o ausencia potencial de especies acuáticas.

pCODPS

100×=

Donde:

• Ox : Oxígeno disuelto medido en campo (mg/L) asociado a la elevación, caudal y capacidad de reoxigenación. • Cp : Concentración de equilibrio de oxígeno (mg/L), a la presión no estándar, es decir, oxígeno de saturación.

( )

( ) ( )��

�

�

��

�

�

−×−

−×�

��

−×=

θ

θ

11

11*

W

W

p P

PP

P

PCC

Donde:

• C* : Concentración de equilibrio de oxígeno (mg/L), a la presión estándar de 1 atmósfera • P : presión no estándar (atmósferas) • PW : presión parcial de vapor de agua (atmósferas.) • � : Factor de corrección de la temperatura (°C) a condiciones estándar.

El cálculo de la concentración de equilibrio de oxigeno, se hace a partir de la ecuación:

Ln C* = -139.3441 + (157570.1 / TE) - (66423080 / TE2) + (12438000000 / TE3) – (862194900000 / TE4)

C* = eC*

Donde:

• TE: Temperatura (°K) • TE = T + 273.15

Para condiciones no estándar de presión:

P = 1.001629 e-0.00012125 A


101

(La relación entre presión P y altitud A, se obtuvo mediante regresión con base en registros de las Tablas Científicas, CIBA-GEIGY 1965). La presión parcial de vapor de agua:

( )2

2169617,38408571.11ln

TETEPw −−=

Pw = ePw

El factor de corrección de temperatura:

� = 0,000975 - 0.00001426T + 0.00000006436T2 Una vez calculado el % de saturación del OD el subíndice se calcula con la fórmula:

I%satOD = 1 - (1- 0.01*% saturación de OD)

NOTA: Cuando el % de saturación de OD > 100% I%satOD = 1 - (0.01*% saturación de OD-1)

Figura 48. Subíndice de Porcentaje de Saturación (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM.

Una tabla rápida de cálculo para este sub-índice puede ser hallada en el anexo 1.


102

3.4.2 Subíndice de Escherichia Coli (sobre la base de Cude, 2002) En términos de NMP/100 mL de Escherichia coli, este subíndice indica la peligrosidad potencial de este tipo de contaminación microbiana proveniente de heces de animales de sangre caliente. Sus límites y formulación corresponden a:

Si EC < 50/100 mL entonces ICF = 0.98 Si 50/100 mL < EC < 1600/100 mL

Entonces IEC = 0.98 x e ((EC - 50) x -9.917754E-4) Si EC > 1600/100 mL entonces IEC = 0.10

Figura 49. Subíndice de E. Coli (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM.

Una tabla rápida de cálculo para este sub-índice puede ser hallada en el anexo 2. 3.4.3 Subíndice Sólidos Suspendidos (sobre la base de Ramírez y Viña, 1998) Su presencia en los cuerpos de agua es un indicador de cambio en el estado de las condiciones hidrológicas de la corriente y puede relacionarse con la presión por erosión, vertimientos industriales, extracción de materiales y disposición de escombros. Tiene una relación directa con la turbiedad. El subíndice de calidad para sólidos suspendidos se calcula como sigue:

ISST = 1 - (-0.02 + 0.003 x SST mg/L) Si SST < 4.5, entonces ISST = 1 Si SST > 320, entonces lSST = O


103

Figura 50. Subíndice Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) (sobre la base de Ramírez y Viña,

1998). Es un indicador que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos. Es utilizada como medidor de la actividad contaminante de los residuos líquidos domésticos o industriales de naturaleza orgánicas. La fórmula para el cálculo del subíndice es:

IDBO5 = 1 (-0.05 + 0.70 Log10 DBO5)

Para DBO5 > 30 mg 02/L tienen IDBO5 = O Para DBO5 < 2.0 02/L tienen IDBO5 = 1

Figura 51. Subíndice de DBO (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM.

�

Una tabla rápida de cálculo para este sub-índice puede ser hallada en el anexo 3. �


104

3.4.4 Subíndice Demanda Química de Oxígeno (sobre la base de Beltrán, 2002) Tiene que ver con la presencia de especies químicas susceptibles de ser oxidadas a condiciones fuertemente ácidas y de temperatura, como la materia orgánica, ya sea biodegradable o no, y la materia inorgánica. El subíndice se calcula con la fórmula:

IDQO =[ (0.558 + 0.009 x DQO) (-1/0.1273)]/100 (Formula Corregida)

Figura 52. Subíndice de DQO (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM.

Una tabla rápida de cálculo para este sub-índice puede ser hallada en el anexo 4. 3.4.5 Subíndice Conductividad Eléctrica (sobre la base de Ramírez y Viña, 1998)

Está íntimamente relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación generan cationes y aniones capaces de transportar energía eléctrica. Refleja condiciones de mineralización. El subíndice de calidad para esta variable se calcula como sigue:

ICond = 1 – 10 (-3.26 + 1.34 Log10 Conductividad)

Cuando ICond < 0 (negativo), Entonces ICond = O


105

Figura 53. Subíndice de Conductividad (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM.

Una tabla rápida de cálculo para este sub-índice puede ser hallada en el anexo 5. 3.4.6 Subíndice de pH (sobre la base de Cude, 2002) Mide el nivel de acidez o basicidad de las aguas. Niveles extremos, afecta los procesos de osmoregulación de la flora y fauna acuáticas.

Si pH < 4 entonces IpH = 0.10 Si pH está entre 4 y 7 entonces IpH = 0.02628419 x e(pH 0.520025)

Si pH está entre 7 y 8 entonces IpH = 1 Si pH está entre 8 y 11 entonces

IpH = 1 e((pH – 8) x -0.5187742) Si pH es > a 11 IpH = 0.10

Figura 54. Subíndice de pH (Función de calidad) ICACOSU-IDEAM.


106

3.5 DEFINICIÓN DE LA PONDERACIÓN DE LAS VARIABLES SEGÚN DISPONIBILIDAD INFORMACIÓN Cuando se facilite la logística y se cuente con un dato confiable de modo que la muestra se haya mantenido refrigerada durante el transporte y se haya podido analizar entre las 24 horas siguientes al muestreo, es deseable incluir como indicador de calidad bacteriológica los coliformes fecales como Escherichia coli, los cuales son críticos cuando el destino de recurso es tratamiento para consumo humano (potabilización) y la DB05 como indicador de contaminación orgánica biodegradable. El ICACOSU entonces va a tener la ponderación propuesta en la siguiente tabla.

Tabla 24. Factores de ponderación de las 7 variables de ICACOSU. Variable Unidades Factor de Ponderación

Oxigeno disuelto (OD) % Saturación 0.20

Escherichia coli NMP/100 mL (ó UFC/100mL) 0.18

Sólidos en suspensión mg/L 0.15 Demanda bioquímica de oxigeno (DBO5) mgO2/L 0.15

Demanda química de oxigeno, DQO mgO2/L 0.12 Conductividad �S/cm 0.12

pH Unidades de pH 0.08 Cuando no se cuente con las facilidades anteriormente mencionadas, como en el caso de la red básica de calidad hídrica que opera el IDEAM, las variables a ponderar serán las siguientes: Tabla 25. Factores de ponderación para las 5 variables de la red básica de calidad hídrica del IDEAM

Variable Unidades Factor de Ponderación Oxigeno disuelto, OD % Saturación 0.30 Sólidos en suspensión mg/L 0.25

Demanda química de oxigeno, DQO. mg/L 0.20 Conductividad eléctrica, C.E. �s/cm 0.15

pH Unidades de pH 0.10 3.6 FORMULA DE AGREGACIÓN Para calcular el ICACOSUfa se utiliza una suma lineal ponderada de los subíndices (Ii). Estas agregaciones ponderadas se expresan matemáticamente de la siguiente manera:

�=

==n

iiifa SIWICACOSU

1

Donde Wi es el peso de importancia asignado a cada variable e SIi es el subíndice de calidad de acuerdo con las curvas funcionales y/o ecuaciones correspondientes.


107

3.7 CATEGORÍAS DE CALIDAD El descriptor del índice corresponderá según su magnitud a una jerarquía de calidad que también se puede representar gráficamente por un color, como se propone en la tabla 26.

Tabla 26. Categorías de clasificación ICACOSU-IDEAM. Categoría Rango Escala de Color Muy malo 0 - 0.25

Malo 0.26 - 0.50 Medio 0.51 - 0.70 Bueno 0.71 - 0.90

Excelente 0.91 - 1.00 3.8 ANÁLISIS DE LA FORMULACIÓN DESARROLLADA POR EL IDEAM 3.8.1 En cuanto a la Elección de Variables y Categorías de Calidad. Desde 1979 en consideración a las recomendaciones de Dunnette, las variables comprometidas en el proceso de indicación de calidad del agua se han seleccionado de 5 categorías más comúnmente reconocidas como son: (1) Nivel de oxígeno, (2) eutrofización, (3) Aspectos de Salud, (4) Características físicas y (5) Sustancias disueltas. A partir de estas categorías, se escogen las variables, que de acuerdo a los expertos, mejor las representan. Un ejemplo de ellas se aprecia en la siguiente tabla.

Tabla 27. Categorías y variables de calidad según Dunnette (1979). Categorías Variables que las Representan

Nivel de Oxígeno Oxígeno Disuelto en mg/l o Porcentaje de Saturación. DBO, DQO. Eutrofización Nitritos, Nitratos, Ortofosfatos

Aspectos de Salud Coliformes totales y Fecales Características Físicas Temperatura, Transparencia, Sólidos Totales Sustancias Disueltas Conductividad, Sólidos Totales, Disueltos y Suspendidos. pH.

Conforme con este enfoque las variables consideradas en el ICACOSU tendrían su representación como sigue (Tabla 28.):

Tabla 28. Categorías y variables de ICACOSU completo y básico. Categorías ICACOSU Completo ICACOSU Básico

Nivel de Oxígeno Porcentaje de Saturación. DBO, DQO. OD y DQO Eutrofización Ninguna Ninguna

Aspectos de Salud Coliformes Fecales Ninguna Características Físicas Ninguna Ninguna Sustancias Disueltas Conductividad, Sólidos Suspendidos y pH. Conductividad, Sólidos Suspendidos y pH.

De esta manera el índice tanto en su expresión completa como básica contempla especialmente dos categorías; (1) una que considera el nivel de oxígeno, que involucra a su vez, variables que denotan procesos de oxido-reducción de la materia orgánica, como lo son las demandas de oxigeno, tanto


108

bioquímica como química; y (2) otra correspondiente a las sustancias disueltas, en la que se estiman 3 procesos diferentes, uno de ellos, la mineralización representada tan solo en la conductividad. Adicionalmente, ICACOSU completo contempla a las coliformes fecales como la única variable que representaría los aspectos relativos a la salud. En este orden de ideas, categorías que abarquen la eutrofización y las características físicas de los cuerpos corrientes en nuestro país, no han sido consideradas. Este hecho marca este índice como “especializado” para las categorías arriba mencionadas, lo que disminuye su posibilidad de reflejar una condición “general de calidad”, sobre todo en la formulación completa. A este ultimo respecto sería conveniente involucrar otras variables como otras relativas la mineralización (Alcalinidad y Dureza); las referidas a la eutrofización o nutrientes (variantes de fosforo y nitrógeno); y de ser determinante, la temperatura en razón al efecto que algunos vertimientos puedan tener. Con esto se podría esperar un mejor balance al abarcar de manera más consistente las categorías generales que reflejan diferentes aspectos de la calidad del agua. 3.8.2 Importancia Relativa de las Categorías de Calidad del Agua en ICACOSU. Al sumar el valor de importancia asignada (Tablas 24 y 25) a cada variable dentro de las categorías propuestas por Dunnette (Tabla 27), es posible obtener en esta ocasión, la importancia relativa de cada categoría para una y otra propuesta de indicador (completo y básico), de manera que como se hace evidente en las figuras 55 y 56, las variables representativas el nivel de oxigeno abarcan prácticamente el 50% del peso del indicador, con el consecuente desfavorecimiento de otras categorías, con lo que se confirma que las categorías y dinámicas que representan el ICACOSU completo e ICACOSU básico, difieren al punto que se puede considerar que se tendrían dos indicadores un tanto distintos.

Figura 55. Peso relativo de categorías de calidad para ICACOSU completo a partir de la suma de los

factores de ponderación de las 7 variables seleccionadas.


109

Figura 56. Peso relativo de categorías de calidad para ICACOSU básico a partir de la suma de los

factores de ponderación de las 5 variables seleccionadas.

3.8.3 Importancia Relativa de los Procesos de Contaminación en ICACOSU.

Con la utilización de la misma mecánica empleada para valorar el peso de cada categoría de calidad, se evaluó el peso que tienen los procesos de contaminación predominantes en la dinámica fisicoquímica de los ríos de nuestro país, expuestos por Ramírez y Viña (1998). A partir de ello se observó que el proceso relativo a la contaminación de tipo orgánico tiene un peso de 65 y 50% para la formulación completa y básica respectivamente, de manera que los procesos atinentes a la mineralización toman poca importancia con el 15% o menos (Figuras 57 y 58). Este hecho evidenciaría que el indicador tiende a estar sobrecargado hacia la contaminación por materia orgánica especialmente la formulación completa, de manera que esta última no valoraría de manera adecuada la calidad general del agua, según se propone.

Figura 57. Peso relativo de cada tipo de contaminación ICACOSU completo. Categorías propuestas por

Ramírez y Viña (1998) para ríos colombianos.


110

Figura 58. Peso relativo de cada tipo de contaminación ICACOSU básico. Categorías propuestas por

Ramírez y Viña (1998) para ríos colombianos. �

No obstante lo anterior, se debe destacar que ICACOSU abarca todos los procesos observados en aguas colombianas, a pesar de que cuente con casi que una sola variable por categoría, con excepción de la contaminación orgánica en la que la DQO se balancea con el oxigeno en saturación internamente en sus pesos (30 y 15% respectivamente). Este hecho como se verá más adelante le dan a la formulación ciertas características de “sensibilidad” ante otras formulaciones. 3.8.4 Consideraciones Acerca de los Factores de Ponderación del ICACOSU Básico. En razón que variar una formulación en su composición de variables al considerar un número menor desde ICACOSU completo al ICACOSU básico, se genera una proporción “sobrante” del factor de ponderación. En tal caso, es de práctica común y recomendable que esta proporción sea dividida de manera igualmente proporcional entre las variables que hacen parte del ahora “índice modificado”. De esta manera se guardan las proporciones originales entre las variables originalmente consideradas y las restantes, de tal suerte que el criterio original del peso de cada variable de la formulación original, se mantiene en la segunda. Este aspecto es de especial importancia, pues se podría considerar que de proceder de otra manera se estaría dando creación a una nueva formulación (como lo sugieren los análisis previos), que podría diferir sustancialmente en la forma en que se valora la calidad o contaminación del agua, respecto de la primera. Así las cosas, conviene reconsiderar la ponderación dada al ICACOSU básico en las cantidades que se indican en la tabla 29, las cuales han sido recalculadas como producto de dividir el 30% de importancia (0,3 de peso) que queda de eliminar las variables DBO y Coliformes, entre las 5 variables restantes, lo que genera para cada una un incremento del 6% de importancia (0,06 de peso) con lo que se guarda la proporción original.


111

Tabla 29. Comparación de los factores de ponderación considerados. Ponderación

Variable en ICACOSU completo

en ICACOSU Básico

Esperada en ICACOSU Básico Diferencia

1. Oxigeno disuelto, OD 0,20 0,30 0,26 0,04 2. Sólidos en suspensión 0,15 0,25 0,21 0,04 3. Demanda química de Oxígeno (DQO) 0,12 0,20 0,18 0,02 4. Conductividad 0,12 0,15 0,18 -0,03 5. pH 0,08 0,10 0,14 -0,04

Desde la tabla 29, se observa que en las condiciones actuales se tienen descompensaciones (diferencias) entre el 2 y 4% de importancia de la formulación original a la formulación básica, evento que ha desembocado como se vio en los apartados precedentes en el sobrepeso en los procesos de materia orgánica y sólidos, así como en el desfavorecimiento de los procesos indicados por la mineralización y el pH. 3.8.5 Consideraciones Sobre la Formula de Agregación En este aspecto, la suma ponderada utilizada, en la que cada puntaje es multiplicado por su peso (en este caso diferentes para cada variable), y estos productos a su vez sumados para obtener el índice, se considera un enfoque que históricamente a partir de la implementación del NSF ha sido adecuado para diferentes propósitos y no sería un punto neurálgico en ICACOSU. 3.8.6 Categorías de Clasificación de la Contaminación Además de la mayor importancia que se ha dado a la contaminación orgánica, se tiene que ICACOSU ha dado mayor rango a las categorías de contaminación Muy Mala y Mala como se observa en la figura 59, de manera que existe una mayor probabilidad que el resultado final caiga en estas categorías.

Figura 59. Porcentaje abarcado por de las categorías de calidad de ICACOSU.


112

Es igualmente evidente que la anterior situación tuvo su fundamento en las categorías abarcadas por el NSF como se desprende de la tabla 30, en la que se registran diferentes categorías y en la que se resalta que la propuesta de Ramírez en este aspecto dio rangos iguales a todas las categorías de manera que se lograse un equilibrio entre ellas. Tabla 30.Categorías de calidad para diferentes Índices.

Índices Escala NSF ICACOSU Ramírez (1998) OWQI Buena 0,71-0,90 0,71-0,90 0,61-0,80 0,85-0,89 Media 0,51-0,70 0,51-0,70 0,41-0,60 0,80-0,84 Mala 0,26-0,50 0,26-0,50 0,21-0,40 0,60-0,79

Nota: Para efectos comparativos todas las escalas fueron expresadas en el rango 0-1. Igualmente la escala de Ramírez (1998) se expresó en calidad, dado que originalmente

este sistema está referido a la contaminación.

3.9 ANÁLISIS COMPARATIVO DE ICACOSU BÁSICO FRENTE A UN CONJUNTO DE DATOS COMUNES Con el objeto de examinar la respuesta de ICACOSU Básico, en contraste con otras formulaciones, se enfrentó la formulación, a su similar NSF por una parte y posteriormente a los índices de contaminación de Ramírez y Viña (1998). El conjunto de datos correspondió a los registros obtenidos en el año 2006 por el IDEAM para las Siguientes corrientes: Rio Bogotá, Río Cauca y Pasto y se analizarán por separado. Consecuentemente para cada caso se tendrá:

• La descripción de los puntos de muestreo acorde con su codificación, y lugar y fecha de muestreo. • La tabla de variables fisicoquímicas base para el cálculo de los índices. • La expresión gráfica de cada uno de los valores de calidad de los subíndices.

3.9.1 El Caso del Río Bogotá A continuación se reporta la codificación y descriptores de cada estación para el río Bogotá en el año 2006.

Tabla 31. Descripción de los puntos tomados en el Río Bogotá-2006. Código

Muestra Municipio Estación Fecha

13805 Villapinzón Pte Carretera 43 11-Sep 13807 Tocancipa Pte Julio Botero 11-Sep 14186 Tocancipa Pte Julio Botero 01-Dic

13816 El Colegio Pte Carretera la Mesa - Mesitas 12-Sep

12946 Apulo Fábrica de Cemento 07-Spe 13817 Apulo Fábrica de Cemento 12-Sep 13459 Girardot Campina la [2120920] 24-May 13821 Girardot Campina la [2120920] 13-Sep


113

Seguidamente se reportan los valores de las variables y la calidad obtenida para ICACOSU y su similar NSF (Tabla 32).

Tabla 32. Variables y calidad del agua para las estaciones del Rio Bogotá-2006

Código

Variable 13805 13807 14186 13816 12946 13817 13459 13821

%Sat_OD 96 86 84 70 54 61 48 27

Sólidos 6,3 34 63 79 800 92 1340 350

pH 6,59 7,26 7,03 7,33 7,68 7,42 7,04 6,9

Turbidez 7,3 34 57 60 270 44 630 80

DBO5 - 2 <2 71 - - 17 66

DQO 186 20 22 536 173 160 130 130

Nitratos 2,7 0,5 0,74 4,9 0,98 0,63 2,1 0,68

Fósforo - <,03 <,03 11,1 1,9 2,6 0,19 1,6

Conductividad 49,3 56,2 68 545 548 484 517 585

CALIDAD ICACOSUBásico

(0-1) 0,76 0,74 0,70 0,51 0,26 0,47 0,24 0,17

NSF (0-1) 0,87 0,87 0,85 0,70 0,54 0,70 0,68 0,61

Nota: En la tabla, la escala NSF se reporta en rango 0-1 para efectos comparativos

Muy Mala Mala Media Buena Excelente

De lo anterior se puede desprender que al calcular ICACOSU Básico, es decir sobre la base de 5 variables y NSF sobre la base de hasta 8 variables (no se incluyó coliformes), el primero obtuvo valores mucho más bajos de calidad que el segundo. A pesar de ello se existió coincidencia en 5 de los 8 registros en términos de la categoría de calidad, especialmente en las que reflejan calidad buena y media; no así para las 3 últimas muestras (Apulo y Girardot), debido a la mayor información que puede abarcarse las variables distintas y adicionales que tiene NSF en conjunto con el valor de los subíndices. Con el fin de observar precisamente el porqué de las diferencias en calidad, es regular que al interior de las formulaciones de calidad, como las comparadas, se haga necesario llevar a cabo una inspección detallada en cuanto al comportamiento de los subíndices, como se aprecia en la figuras en la caja 2, 3 y 4.. De ellas se resalta:

• La menor calidad numérica en las 3 primeras muestras en ICACOSU se da por el peso de la DQO, variable que presenta el subíndice en la condición de mala. Las demás variables muestran calidades buenas, especialmente el oxigeno quien compensa este hecho. Se destaca que la turbidez en NSF tiene categoría de mala.


114

• La cuarta y quinta muestra clasificadas como de mediana calidad, son el producto en ICACOSU a una menor saturación de oxigeno; conductividades y DQOs bajas, contrarrestadas por el pH y la DBO en mejores valores. NSF por su parte muestra que nuevamente la turbidez y los nutrientes son los responsables de la merma en la calidad.

A partir de lo anterior sería posible, al unir estas dos informaciones, encontrar más de una razón de la calidad media. De manera que los dos índices muestran en cierto grado dos caras de la calidad media.

• La sexta y séptima muestra desde ICACOSU registra que la DQO y conductividad se hallan en niveles muy malos, junto con la saturación de oxígeno media, situación que empeora de una muestra a otra, dando como resultado mala calidad general. Por su parte NSF con una valoración para los sólidos, el nitrato, pH y temperatura, hace que su calidad sea clasificada como media, pues contrarresta el efecto del fósforo, turbidez y saturación en niveles de calidad menores.

• Para la última muestra es notorio que al introducir la DBO en NSF a pesar de un bajo oxigeno, sólidos y turbidez, la calidad no decae desde media. Por su otra parte en ICACOSU se tiene que se dan muy bajos niveles de las variables con excepción al pH.


115

Caja 2.


116

Caja 3.


117

Caja 4.

Adicionalmente al considerar los valores de calidad anteriores, con los procesos de contaminación definidos para ríos colombianos explicitados por Ramírez (ICOs, ver tabla 33) y junto con el indicador para de nutrientes definido para los países bajos (Fernández y Solano, 2005; ver tabla 34 de categorías), desde la tabla 33 se evidencia, de manera general, que en las tres primeras muestras no se revelan procesos de contaminación por materia orgánica, mineralización, pH sólidos suspendidos, o nutrientes, hecho que le daría clasificación en todos los ICOs de ninguna contaminación, es decir excelente calidad . En adelante la contaminación por mineralización (alta en todos los casos), los sólidos suspendidos en la mayoría, junto con valores de malos y medios de materia orgánica, se aprecian con mayor notoriedad. En este caso se podría estimar que acorde con estas formulaciones, ICACOSU al considerar las formulaciones originales de Ramírez (1998) especialmente, se hace un tanto más sensible al denotar peores calidades, más que NSF. Este grado de “sensibilidad” constituye un aspecto importante de este índice.


118

Tabla 33. Calidad del agua Río Bogotá-2006 acorde con diferentes formulaciones.

CÓDIGO

CALIDAD 13805 13807 14186 13816 12946 13817 13459 13821

ICACOSU (0-1) 0,76 0,74 0,70 0,51 0,26 0,47 0,24 0,17

NSF (0-1) 0,87 0,87 0,85 0,70 0,54 0,70 0,68 0,61

CONTAMINACIÓN*

ICOMI (CONDUCTIVIDAD) 0,898 0,878 0,843 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

ICOMO (OD Y DBO)

0,960 0,849 0,920 0,350 0,540 0,610 0,334 0,000

ICOPH 0,996 0,998 0,999 0,997 0,990 0,996 0,999 0,999

ICOSUS 1 0,918 0,831 0,783 0,000 0,744 0,000 0,000

NPI 0,9968 0,9642 0,9314 0,9564 0,937 0,9604 0,936 0,9827

*Nota: los procesos de contaminación se expresaron en términos de calidad (Calidad=1-Contaminación).

�

Tabla 34. Escala de color índice de contaminación por nutrientes (NPI), Países Bajos. EXCELENTE MUY

BUENA BUENA MEDIA MALA MUY MALA

No se requiere ninguna acción de saneamiento, prevención o control

Se recomienda revisión de procesos y

tratamiento terciario de efluentes





3.9.2 El caso del Río Pasto

Para el río Pasto se tuvieron en cuenta los siguientes registros (Tabla 35.) y Registros (Tabla 36.).

Tabla 35. Descripción de los puntos tomados en el Río Pasto-2006.

Código M Municipio Estación Fecha 13600 Pasto Bocatoma Centenario [5204703] 09-ago 13727 Pasto Bocatoma Centenario [5204703] 28-nov 14197 Pasto Bocatoma Centenario [5204703] 29-jun 13601 Pasto Universidad [5204701] 18-sep 13838 Pasto Universidad [5204701] 01-jul 13609 Pasto Providencia [5204704] 23-sep 13862 Pasto Providencia [5204704] 09-ago


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Tabla 36. Variables y calidad del agua para las estaciones del Rio Pasto-2006.

CÓDIGO

VARIABLE 13600 13727 14197 13601 13838 13609 13862

%SAT_OD 0,93 0,96 0,99 0,23 0,07 0,64 0,87

SÓLIDOS 1,00 1,00 0,99 0,76 0,27 0,93 0,84

PH 0,11 0,09 0,10 0,00 0,00 0,11 0,01

TURBIDEZ 0,88 0,82 0,79 0,00 0,00 0,32 0,00

DBO5 - - 0 - - - -

DQO 20 22 21 150 390 20 53

NITRATOS ND ND 1 ND ND ND ND

FÓSFORO 0,93 0,96 0,99 0,23 0,07 0,64 0,87

CONDUCTIVIDAD 56,4 76,7 84 376 469 203 366

CALIDAD

ICACOSU 0,70 0,70 0,69 0,29 0,10 0,52 0,50

NSF (0-1) 0,83 0,85 0,88 0,63 0,49 0,82 0,83

Para el Río Pasto, se nota como la DQO tiene un efecto importante en los valores finales del ICACOSU en todos los registros pues no superó el 10% de la calidad lo que ubicó el subíndice en la categoría muy mala calidad. Para el caso de la tercera y cuarta muestra los bajos valores de oxígeno, alta conductividad y DQO hacen que ICACOSU caiga progresivamente; NSF por su parte muestra otro tipo de inconvenientes además del oxigeno con fosfatos y la turbidez que se contrarresta con los nutrientes, el pH y los sólidos (Caja 5, 6 y 7).

Cabe destacar que ICACOSU en su formulación es un tanto menos exigente en cuanto a la mayoría cada uno de los subíndices como se aprecia en el caso de los mismos valores de oxígeno y pH. El caso se invierte un poco en cuanto a la valoración de los sólidos suspendidos.


120

Caja 5.


121

Caja 6.


122

Caja 7.

La respectiva comparación con los indicadores de desagregación se reporta en la tabla 37, en la que se nota nuevamente que efectivamente ICACOSU “resume” los principales procesos de contaminación representados en los ICOs de manera consecuente, más que el NSF, no obstante la pérdida de información subyacente que se da.

Tabla 37. Calidad del agua del Río Pasto-2006 acorde con diferentes formulaciones.

CALIDAD

ICACOSU 0,70 0,70 0,69 0,29 0,10 0,52 0,50

NSF (0-1) 0,83 0,85 0,88 0,63 0,49 0,82 0,83

CONTAMINACIÓN*

ICOMI (CONDUCTIVIDAD)

0,878 0,816 0,792 0 0 0,321 0

ICOMO (OD Y DBO)

0,93 0,96 0,99 0,23 0,07 0,64 0,87

ICOPH 0,995 0,998 0,952 0,998 0,988 0,998 0,998

ICOSUS 1 1 1 0,759 0,27 0,927 0,837

NPI 0,9706 0,9092 0,8419 0,8427 0,5774 0,8618 0,8587


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3.9.3 El Caso del Río Cauca

A manera de ilustración y confirmación de lo anteriormente expresado se presentan los mismos eventos para el Río Cauca, en el que se dan de forma reiterada las anteriores consideraciones (Tablas 38 y 39; caja 8 y 9)

Tabla 38. Descripción de los puntos tomados en el Río Cauca-2006.

Código M Municipio Estación Fecha 13035 Candelaria Juanchito [2606701] 07-mar 14239 Candelaria Juanchito [2606701] 12-dic 12970 La Virginia Virginia la [2617703] 16-feb 13646 La Virginia Virginia la [2617703] 14-jul 12996 Neira Irra [2616707] 25-feb

Tabla 39. Variables y calidad del agua para las estaciones del Rio Cauca-2006.

CÓDIGO

VARIABLE 13035 14239 12970 13646 12996

%SAT_OD 0,86 0,49 0,63 0,57 0,92

SÓLIDOS 0,93 0,00 0,57 0,97 0,72

PH 0,11 0,11 0,07 0,11 0,11

TURBIDEZ 0,76 0,64 0,58 0,33 0,60

DBO5 - - - - -

DQO 20 20 25 20 20

NITRATOS ND 1 ND ND ND

FÓSFORO 0,86 0,49 0,63 0,57 0,92

CONDUCTIVIDAD 93,7 126 143 200 138

CALIDAD

ICACOSU 0,72 0,29 0,53 0,50 0,60

NSF (0-1) 0,74 0,60 0,76 0,77 0,85


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Caja 8.


125

Caja 9.


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Tabla 40. Calidad del agua del Río Cauca-2006 acorde con diferentes formulaciones.

CALIDAD 13600 13727 14197 13601 13838

ICACOSU 0,72 0,29 0,53 0,50 0,60

NSF (0-1) 0,74 0,60 0,76 0,77 0,85

CONTAMINACION

ICOMI (CONDUCTIVIDAD) 0,759 0,641 0,575 0,334 0,595

ICOMO (OD)

0,86 0,49 0,63* 0,57 0,92

ICOPH 0,998 0,999 0,999 0,983 0,999

ICOSUS 0,927 0 0,57 0,969 0,72

NPI 0,2791 0,2858 0,6468 0,7447 0,6743

Como consideración final en este apartado de comparaciones, se resalta que al contrastar a ICACOSU con los ICOs (aunque incompletos) se nota que ICACOSU básico, por tener inmersas una variable representante de cada proceso de contaminación definido por Ramírez, se deriva en un indicador “grueso” de la calidad general del agua.

3.10 CONSIDERACIONES FINALES ACERCA DE LA EVALUACIÓN

En términos amplios, valorar la “calidad general”, sobre la base de pocas variables, a pesar de su representatividad, conduce a un enmascaramiento dentro de un número y una categoría de calidad, de la dinámica fisicoquímica que tiene lugar. Esto se debe principalmente a que un indicador general resume demasiado los datos de las variables originales, además que no valora todos los riesgos de salubridad (a menos que considerasen todas las variables químicas, físicas y biológicas). Es por ello que ICACOSU, especialmente en su modalidad básica conduce a una pérdida de información, a pesar de que está mejor balanceado que ICACOSU completo. Igualmente, al considerar su uso se debe tener en cuenta que este índice representa una categoría ambiental muy gruesa y en el caso de la formulación completa, enfatizada en los procesos de cargas orgánicas. Esto conduce necesariamente a que la información deba ser validada con mayor detalle por medio de la observación de los subíndices. Se aclara que de esta manera, se termina desagregando la contaminación en alguna medida, coincidiendo con el enfoque de Ramírez. Este evento, sugiere que para mejores resultados, de ser posible se debe apuntar a ampliar el número de variables a considerar para completar los requerimientos de Ramírez y reportar la contaminación en forma desagregada. Entre tanto, ICACOSU sigue siendo una opción que muestra ser consecuente, siempre y cuando se considere su gruesa indicación de la calidad del agua. Lo anterior toma especial interés, al tenerse en cuenta que la intención del instituto ha sido es la de generar un herramienta ágil para la toma de decisiones y gestión de los recursos hídricos, de tal


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suerte que al tener en cuenta las limitaciones del indicador básico, es posible hacer un barrido de la calidad general del agua en diferentes regiones del país y comunicar subsecuentemente a los entes pertinentes para que se inspeccione de manera más profunda los problemas en la calidad a través de la toma de mayores variables. Igualmente es muy factible que el indicador se integre con sistemas de información geográfica (SIGs) en los que más que un punto se puedan establecer “tramos” de calidad general del agua dada la amplitud de la red básica y tomar en conjunto con otros administradores del recurso decisiones acerca de la recuperación y conservación de esos mismos tramos, que de acuerdo con su amplitud pueden derivar en zonas más extensas como microcuencas. Como propósito a futuro, sería muy conveniente realizar una mesa de concertación nacional, liderado por el instituto y que convocase expertos de universidades, tomadores de decisión y gestores ambientales en busca de la definición de un “sistema unificado” de criterios en cuanto a la calidad del agua y que diese como producto un indicador o indicadores definidos, más allá de las propuestas actuales. De otra forma el país continuará acorde con los diferentes enfoques científicos y políticos, generando nuevos índices de calidad o contaminación. Cabe destacar que idear un índice, puede ser relativamente simple para una persona o grupo pequeño de individuos, pero se asume que éste estaría mal sustentado y sería de pobre receptividad. Es por ello que se requiere que un consorcio de científicos que represente la mayoría de enfoques geográficos y políticos en un índice, que se involucre en el desarrollo regional o nacional. Idear, concertar y mantener una propuesta como esta, puede ser costoso y consumir mucho tiempo, sin embargo, es la mejor oportunidad para tener éxito en la gestión y manejo del agua en el país. 3.11 MEJORAS

Sobre la base de los análisis anteriores se proponen las siguientes mejoras. 3.11.1 En cuanto a las variables 3.11.1.1 El papel de la DBO y la DQO como indicadores de contaminación orgánica. La situación a considerar en este caso corresponde a que de una u otra manera estas dos variables por principio indican el mismo proceso de contaminación por materia orgánica. Igual soporte se halla en las correlaciones lineales significativas halladas para diferentes ríos entre estas dos variables (Wang, et al., 2004), hecho que conduciría a que se escogiese entre una de las dos, como sucede en la versión básica de ICACOSU en que se prefirió a la DQO, dada su mayor agilidad en su determinación. 3.11.1.2 En cuanto a la importancia de las variables y sus factores de ponderación Acorde con la importancia que tienen los diferentes procesos representados en los ríos se podría considerar el siguiente orden entre las variables tenidas en cuenta en el ICACOSU completo:

1. El oxígeno es una variable de tipo ecológico fundamental para el desarrollo de la vida y los demás procesos en los ecosistemas acuáticos.

2. La contaminación por coliformes, tiene en la practica igual importancia que el oxigeno si se considera que desde el punto de vista humano representa un riesgo altísimo en salubridad.

3. La demanda de oxígeno, bien sea bioquímica o química, tiene un papel subyacente a las dos anteriores, pero de consideración en la medida que representa un consumo de oxígeno.


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4. Las variaciones de pH, alteran la osmorregulación de los seres vivos y otros procesos químicos.

5. Los sólidos suspendidos ocuparían este lugar, dada la importancia que se tiene en cuanto a los factores económicos que puede representar el tratamiento para los acueductos.

6. Finalmente se hallaría la conductividad, pues no esta comprobado en alguna medida que esta afecte la vida acuática, a pesar de llegar a valores muy altos. Esta variable ha sido más bien considerada debido a su correlación mostrada con otros procesos de mineralización como la alcalinidad y la dureza, sin embargo en si misma no representa situaciones de afección que le den excesiva importancia para ser considerada estrictamente en una formulación de indicación de la calidad del agua.

En cuanto a ICACOSU básico se tiene que se puede se podría considerar la inclusión de los coliformes totales y suprimir la DQO dado que se cubriría de alguna medida la categoría. En este orden de ideas y a manera de ejemplificación, la nueva ponderación de manera comparativa podría estimarse alrededor de los siguientes rangos:

Tabla 41. Propuesta de nueva ponderación para el ICACOSU superficial completo del IDEAM

Orden Actual de las Variables Ponderación Actual Orden Propuesto

Ponderación Base de la Propuesta

1. Oxígeno Disuelto 0.20 1. Oxígeno Disuelto 0.25 2. Escherichia coli 0.18 2. Escherichia coli 0.25 3. Sólidos en suspensión 0.15 3. DBO5 ó DQO 0.17 4. DBO5 0.15 4. pH 0.15 5. DQO 0.12 5. Sólidos en Suspensión 0.12 6. Conductividad 0.12 6. Conductividad 0.06 7. pH 0.08

Cabe destacar que estos nuevos factores no son camisa de fuerza y pueden ser motivo de discusión en una mesa de expertos para su mayor ajuste y justificación. Para el caso de ICACOSU básico la propuesta sugeriría lo siguiente: Tabla 42. Propuesta de nueva ponderación para el ICACOSU superficial basico del IDEAM

Orden Actual de las Variables

Ponderación Actual Orden Propuesto

Ponderación Base de la Propuesta

Ponderación Ajustada

1.Oxígeno Disuelto 0,30 1. Oxígeno Disuelto 0,284 0,30 2. Sólidos en suspensión 0,25 2. Escherichia coli 0,284 0,30 3. DQO 0,20 3. pH 0,184 0,18 4. Conductividad 0,15 4. Sólidos en Suspensión 0,154 0,15 5. pH 0,10 5. Conductividad 0,094 0,07 El cálculo básico para la ponderación básica resultó de dividir la proporción sobrante del factor de la DBO 0,17 entre 5 variables restantes, lo que arroja un valor de 0,34 el cual se suma al valor que


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tuvo la variable en la formulación completa. Sin embargo para efectos de facilitar el cálculo se procedió a ajustar las variables a una o dos cifras significativas, sin perder en exceso la proporción. 3.11.1.3 Consideraciones para una nueva propuesta de indicador Este apartado tiene su sustento en que para los momentos actuales se requiere que desde IDEAM se reflexione en situaciones como que tipo de calidad se requiere medir, es decir en cuanto a los usos pretendidos cuales son los más preponderantes y cuales son las variables que los reflejan. En este aspecto se podría estimar que entre usos como recreación, pesca, pecuario, agrícola, industrial, el uso humano para consumo directo, abastecimiento o uso agropecuarios, en conjunto con la salud ecosistémica representan prioridades grandes que han de direccionar el desarrollo de un indicador básico de calidad del agua. En este sentido variables como las coliformes totales y el oxigeno disuelto toman especial importancia en nuestros días, en la medida que oxígenos altos pueden soportar demandas químicas o bioquímicas igualmente altas sin problemas, sin embargo aguas con estos mismos niveles, sí presentan problemas tanto para la biota acuática como para las actividades humanas si se llegasen a presentar valores altos de coliformes. La situación anteriormente expuesta, pudiese dar pie a que se suprimiesen las demandas en los índices de calidad del agua, con el fin de hacerlos operativamente más eficaces y factibles. No obstante, si lo que prima en las aguas tiene que ver con contaminación doméstica se podría reconsiderar la inclusión de la DQO. Por otra parte en condiciones de oxigeno igualmente aceptables, las conductividades altas no desfavorecen a ningún ser vivo o de manera preponderante al sistema, más aun si se considera que nuestros ríos presentan conductividades que siendo altas no superan la conductividad del agua potable. Adicionalmente, se debe recordar que la conductividad ha encontrado correlaciones con más de 10 variables (Ramírez y Viña, 1998), de manera que tal variable podría suprimirse de las formulaciones de calidad o contaminación del agua. A este respecto cabe destacar que sería aun más procedente considerar a la dureza como variable que representase el proceso de mineralización, además de la importancia que tiene en procesos como la productividad de los ríos. Otra variable a tener en cuenta y que expresa actualmente la influencia humana (producto de lluvia ácida, por ejemplo) en los ecosistemas acuáticos es el pH, que hace que a su vez la integridad de los sistemas corrientes se vea desequilibrada. Indudablemente para propósitos económicos de tratamiento es indudable que los sólidos en suspensión son un componente importante a ser considerados, por lo que esta variable ha de tener su representación. A todo lo anterior, como es obvio se debe sumar las posibilidades de medición a través de la instrumentación en una capacidad instalada en redes de monitoreo. Así las cosas, se podría tener la oportunidad de proponer una nueva formulación que expresase la influencia de ciertas actividades antrópicas con componentes y variables que a continuación se relacionan (Ramírez, Com. Pers. 2007):


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Tabla 43. Influencia actividades antrópicas con componentes y variables

Categoría Variable que la Representa Salud Humana Coliformes Fecales Salud Ecosistémica Oxígeno Disuelto, pH, Dureza Factores Económicos Sólidos Suspendidos

Queda pues sobre la mesa esta propuesta para futuras discusiones en mesas de expertos, en conjunto con la que se presenta en el siguiente apartado. 3.11.1.4 La posible inclusión de los metales pesados como subíndice o índice separado de contaminación por toxicidad. Dados los amplios registros con los que cuenta el IDEAM en cuanto a metales pesados como Mercurio, Cadmio, Cobre, Cromo, Niquel, Plomo y Zinc Total, se hace factible y procedente generar una formulación que tuviese en cuenta estos metales para los que su función de calidad pudiese estar referida a una proporción de la concentración de acuerdo como lo propone Dee et al., (1973) y Schierow y Chester (1988) la cual estaría dada por la siguiente ecuación:

Ri=Ci/Si Donde Ri = a la proporción de la substancia i, Ci= substancia con la concentración en mg/L, y Si = la concentración máxima permisible en mg/L. Como ICACOSU está ranqueado en escala 0-1 de calidad, para este caso un Ri de cero (0) estaría relacionado con el valor de alta calidad y un valor de uno (1) o incluso mayor que este indicaría al peor calidad.


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CAPITULO 4.

DESCRIPCIÓN DEL SOFTWARE ICACOSU V1.0


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INTRODUCCIÓN

La valoración de la calidad del agua puede ser entendida como la evaluación de su naturaleza química, física y biológica, en relación con la calidad natural, los efectos humanos y usos posibles. Con el fin de hacer más simple la interpretación de los datos de su monitoreo, es cada vez más frecuente el uso de índices de calidad de agua, los cuales son herramientas prácticas que reducen una gran cantidad de parámetros a una expresión sencilla dentro de un marco unificado. El índice puede ser representado por un número, un rango, una descripción verbal, un símbolo o incluso, un color (Fernández y Solano 2005).

En Colombia de acuerdo con el Estudio Nacional del Agua (IDEAM, 2000), la medición de parámetros fisicoquímicos es una actividad rutinaria. Sin embargo, no ha sido así el cálculo de índices de calidad de agua, a pesar de las recomendaciones explícitas en la legislación y de los desarrollos de formulaciones propias de nuestro país como las de Ramírez y Viña (1998).

En este contexto se generó el Software ICACOSU v1.0, como resultado del contrato 111-2007 IDEAM - Unipamplona, con el propósito de contribuir de manera a la dinamización en el proceso de cálculo dentro del instituto, dentro de un entorno sencillo y amigable.

ICACOSU v1.0 fue especialmente diseñado para manejar gran cantidad de información proveniente de las jornadas de monitoreo del agua provenientes de la red básica de monitoreo de la calidad del agua del IDEAM y permite a partir de ella, generar y guardar reportes e historiales, además de realizar estudios comparativos de calidad del agua.

Este documento describe de manera sencilla las mayores cualidades de ICACOSU v1.0, el cual se espera que sea de gran utilidad dentro de las actividades de valoración de la calidad del agua que lleva a cabo el IDEAM.


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4. ICACOSU V1.0

ICACOSU v1.0 es un software diseñado para asistir a expertos, académicos, agencias del sector e inclusive al público en general, en la valoración de la calidad del agua del sistema o recurso hídrico de su escogencia, a través de la formulación diseñada por el IDEAM, con la ventaja de presentar la información de una manera sencilla, amable y fácilmente entendible por los distintos usuarios, en consideración a su marco unificado de criterios. De igual manera ICACOSU v1.0 permite generar y guardar, tanto reportes como historiales, además de realizar estudios comparativos de calidad del agua. Todo lo anterior se halla dentro de una interfaz amigable que invita al usuario a adentrarse de manera ágil y sencilla en el mundo de la valoración de la calidad del agua. 4.1 IMPORTANCIA DE ICACOSU V1.0 ICACOSU v1.0 es un software en español que llena un vacío existente al interior del IDEAM en cuanto a herramientas computacionales para la valoración de la calidad de agua y la divulgación de los mismos índices como alternativas viables para la determinación de la calidad de los cuerpos de agua. Su propósito dentro de la gestión de la calidad del agua, va desde investigativo, lo académico hasta lo público y social. De igual manera, sus usuarios pueden ser técnicos, agentes ambientales, legisladores ambientales, tomadores de decisión y el público en general. 4.2 LA IDEA ORIGINAL… La idea Original del Software ICACOSU v1.0 pertenece a Nelson Fernández y Edgar Andredi Pérez, Director e Investigador respectivamente, del Centro de Investigaciones en Hidroinformática de la Universidad de Pamplona. Su programación se dio sobre la base de ICATEST v1.0, desarrollado dentro de este mismo instituto con la coautoría del Ing. Gabriel Ramos. Para su desarrollo, la programación fue realizada completamente por Edgar Andredi Pérez, Ingeniero de Sistemas de la Universidad de Pamplona. ICACOSU v1.0 y fue programado en Microsoft Visual Basic® 6.0. 4.3 ASPECTOS TÉCNICOS ICACOSU v1.0 fue programado en Microsoft Visual Basic 6.0®, a partir de una metodología de desarrollo orientada a componentes. Cada uno de los índices fue programado y perfeccionado por separado, en consideración a la escasa homogeneidad en lo que a sus diferentes formas de cálculo y tipo de información disponible se refiere.


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Estos componentes fueron posteriormente ensamblados en un solo paquete de software capaz de utilizar éstas rutinas de diferente manera, como el cálculo separado de los índices ó la ejecución de cálculos comparativos. ICACOSU v1.0 está diseñado para correr bajo plataforma Windows® y permite acceder, introducir, modificar y eliminar datos analíticos de las variables fisicoquímicas de muestras de agua, contenidas en plantillas preestablecidas dentro del mismo programa. Dado que es una herramienta hecha a la medida desde el punto de vista de las herramientas computacionales, es susceptible de ser mejorada y puede ser moldeada a las necesidades propias del país y de las entidades relacionadas de alguna u otra forma con el tema. 4.4 CONCEPTOS BÁSICOS ICACOSU v1.0 es una herramienta informática de fácil uso. Su utilidad inicia, una vez el laboratorio ha entregado el reporte de los valores de las variables fisicoquímicas de una muestra de agua dada. Seguidamente se deberá introducir los valores de las variables con sus unidades correctas, las cuales están indicadas en la plantilla de introducción de datos, lo que asegura la veracidad de los resultados obtenidos. Seguidamente se puede proceder a hacer clik en el botón Calcular Índice, el cual se encuentra en la parte superior derecha de la pantalla. Paso seguido el usuario podrá observar cómo cambian los valores de los campos en la pantalla del índice. También podrá ver, ubicados en el margen derecho de la pantalla el valor del índice, el número de parámetros, un comentario, el rango de clasificación y la escala de color. A continuación el usuario tendrá varias opciones entre las que se cuentan:

• Guardar un archivo del cálculo para reproducirlo posteriormente. • Agregar el cálculo al historial de muestreos. • Salvar la gráfica de los parámetros.

Cada una de estas opciones se encuentran ampliadas en el documento de ayuda.

4.5 FUNDAMENTO

A continuación se presentan las bases conceptuales de la valoración de la calidad del agua, así como de los índices de calidad y contaminación del agua, con el objeto de que el usuario pueda tener una mejor idea del propósito, utilidad y ventajas de ICACOSU v1.0 4.5.1 La Valoración de la Calidad del Agua De acuerdo con lo expresado por UNESCO/WHO/UNEP (1992), el proceso de la Valoración de la Calidad de Agua, corresponde a la evaluación de la naturaleza, química, física y biológica del agua, en relación con su calidad natural, efectos humanos y uso pretendido, incluidos: consumo, recreación, irrigación y pesca; y particularmente, usos que puedan afectar la salud pública o la “salud” de los sistemas acuáticos.


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Los principales objetivos de la valoración de la calidad del agua, pueden ser resumidos como sigue:

• Verificar si la calidad de agua observada es adecuada para el uso pretendido. Por ejemplo, si un conjunto de estándares es alcanzado. • Determinar tendencias en la calidad de agua y en la evaluación de impactos tales como la liberación de contaminantes o los efectos de medidas de restauración. • Estimar el flujo de nutrientes o contaminantes. • Valorar el entorno y trasfondo de la calidad de los ambientes acuáticos.

La implementación de los objetivos de un programa de valoración puede enfocarse en, (1) la distribución espacial de la calidad del agua (gran número de estaciones), (2) las tendencias (alta frecuencia de muestreo), o (3) en los contaminantes (inventarios profundos). No obstante, el cubrimiento total de estos tres requerimientos es virtualmente imposible, o por lo menos muy costoso. El proceso de la valoración de la calidad del agua, incluye el uso del monitoreo como principal herramienta para definir la condición del recurso. El monitoreo por su parte, abarca en el tiempo periodos de muestreo largos, mediciones estandarizadas, colección de información en un número determinado de locaciones (estaciones) a intervalos de tiempo regulares; con el fin de proveer datos que puedan ser usados para recabar información y definir las condiciones actualizadas del sistema, establecer tendencias y proporcionar igualmente información para verificar las relaciones causa-efecto. A partir de las anteriores definiciones Adriaanse et al. (1994; 1996) definió un “ciclo de monitoreo” como una secuencia relevante de actividades que finalmente llevan a decisiones y acciones administrativas, así como a futuros desarrollos en la política de la administración del agua. El ciclo de monitoreo incluye necesidades específicas de información acorde con los objetivos del programa, definiendo una estrategia de monitoreo y un diseño de la red, como también las actividades operacionales de la colección de las muestras, el análisis en laboratorio, el manejo y análisis de datos, el reporte y la utilización de la información en concordancia con lo descrito por Ward et al. (1990). La representación gráfica de un ciclo de monitoreo, al igual que el campo de acción de ICACOSU v1.0 (recuadro rojo) puede ser observada en la siguiente figura:


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Figura 60. Ciclo del monitoreo de la calidad del agua.

4.5.2 Ciclo del Monitoreo de la Calidad del Agua En el ciclo propuesto, es evidente que el análisis de los datos obtenidos, su presentación, junto con la interpretación y reporte de los resultados, constituyen el último paso en el proceso de valoración de la calidad del agua. Estos datos son a menudo variados, ruidosos e incompletos, por lo que en su proceso de análisis e interpretación, se requiere de métodos numéricos (estadísticos y modelación, etc.) y no numéricos (cualitativo, reglas lógicas, etc.), para su completo tratamiento. En este aspecto, en el almacenamiento, tratamiento y reporte de los datos e información, actualmente son ampliamente utilizados sistemas computacionales de soporte, como la integración de bases de datos, el análisis estadístico, la determinación de tendencias, el mapeo de datos y las representaciones gráficas, entre otras. A favor de esto se tiene que, el avance en el software ha producido interfaces inteligentes y procedimientos computacionales que hacen tales integraciones, reglas, discernimientos, además de facilitar su implementación. En cuanto a la presentación de resultados se ha observado que esta puede necesitar simplificaciones sustanciales; los administradores en la mayoría de los casos, están más interesados en observar las predicciones de los diferentes escenarios, no como una gran cantidad de números de difícil interpretación, pero sí como parágrafos narrativos cortos, apoyados en gráficas de fácil visualización y entendimiento. Este último hecho fue el que dio fundamento a la creación y diseño de ICACOSU v1.0 4.5.3 Definición De Un Índice De Calidad De Agua Como se explicó con anterioridad un índice de calidad del agua, consiste básicamente en una expresión simple de una combinación más o menos compleja de un número de parámetros, los


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cuales sirven como una medida de la calidad del agua. El índice puede ser representado por un número, un rango, una descripción verbal, un símbolo o un color. Su ventaja radica, en que la información puede ser más fácilmente interpretada que una lista de valores numéricos. Consecuentemente, un índice de calidad de agua es una herramienta comunicativa para trasmitir información. Los usuarios de esta información pueden estar estrechamente relacionados, como: biólogos, ingenieros sanitarios y ambientales, administradores de recursos hídricos; o en su defecto personas apenas familiarizados con la misma, como el caso de usuarios, abogados y público en general; sin embargo, unos y otros podrán rápidamente tener una idea clara de la situación que expresa el índice como contaminación excesiva, media o inexistente, entre otras, de fácil comprensión y abstracción. 4.5.4 Usos De Los Índices Los índices pueden ser usados para mejorar o aumentar la información de la calidad del agua y su difusión comunicativa, sin embargo, no pretenden reemplazar los medios de transmisión de la información existente. De acuerdo con Ott (1978), los posibles usos de los índices son seis:

• Manejo del recurso, en este caso los índices pueden proveer información a personas que toman decisiones sobre las prioridades del recurso.

• Clasificación de Áreas, los índices son usados para comparar el estado del recurso en diferentes áreas geográficas.

• Aplicación de normatividad. En situaciones específicas y de interés, es posible determinar si se está sobrepasando la normatividad ambiental y las políticas existentes.

• Análisis de la tendencia. El análisis de los índices en un periodo de tiempo, pueden mostrar si la calidad ambiental está disminuyendo o mejorando.

• Información pública. En este sentido, los índices pueden tener utilidad en acciones de concientización y educación ambiental.

• Investigación Científica. Tiene el propósito de simplificar una gran cantidad de datos de manera que se pueda analizar fácilmente y proporcionar una visión de los fenómenos medioambientales.

¿Cómo se calcula un índice de manera convencional? Muchos de los índices de calidad del agua tienen como aspecto común, su cálculo sobre la base de los siguientes 3 pasos consecutivos:

• Selección de Parámetros. • Determinación de los valores para cada parámetro: subíndices. • Determinación del Índice por la agregación de los subíndices.


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En primera instancia, para la Selección de Parámetros se pueden considerar entre 2 y un número infinito de los mismos. La opción para la consideración de éstos, se da acorde con las circunstancias, estándares y criterios de tiempo y localización, además del concepto de un experto. Seguidamente para la determinación de los subíndices pueden ser utilizados varios métodos:

• Darle un valor nominal o numérico, previa comparación del valor del parámetro con un estándar o criterio.

• Convertir el parámetro en un número adimensional por medio de diagramas de calibración. En este caso se debe desarrollar para cada parámetro su propio diagrama, en el que se indique la correlación entre el parámetro y su valor en la escala de calidad. Esta escala generalmente está entre 0 y 100, aunque también se acostumbra escalarlos entre 0 y 1. Un ejemplo de diagrama de calibración (tomado del índice NSF de los Estados Unidos) se puede observar en la siguiente figura:

Figura 61. Diagrama de calibración.

Este hecho ejemplificado es notorio en la anterior la gráfica, en la que las líneas en rojo muestran, como un valor de saturación de oxígeno del 40%, obtendrá un valor de calidad (valor Q) de 30. Cabe destacar que este procedimiento se debe llevar a cabo de manera manual y para cada uno de los parámetros y correspondientes valores, hecho que siempre resulta dispendioso. Sin mencionar lo tortuoso del cálculo desde valores reportados con decimales, provenientes de aparatos de medición sofisticada, cada día más frecuentes en los laboratorios de control de calidad del agua.

• Una alternativa para el diagrama de calibración es realizar una tabla de calibración. En estas tablas, el valor del parámetro está igualmente relacionado con la escala de calidad.

• Desarrollar para cada parámetro una formulación matemática, con el fin de convertir los valores del parámetro de acuerdo con varias escalas, con lo cual los valores del parámetro conservan sus unidades originales.

Comúnmente de la aplicación de los anteriores se genera una tabla como que a continuación se observa y corresponde al índice NSF ya mencionado:


139

Tabla 44. Características de cálculo para el índice NSF. Parámetro Resultado Unidades Q-valor Factor de Ponderación Subtotal

Oxígeno Disuelto 82 % sat 90 0.17 15.3 Coliformes Fecales 12 #/100 ml 72 0.16 11.52 pH 7.67 Unidades 92 0.11 10.12 DBO 2 mg/l 80 0.11 8.8 Cambio de T° 5 ºC 72 0.10 7.2 Fosfatos Totales 0.5 mg/l PO4-P 60 0.10 6 Nitratos 5 mg/l NO3 67 0.10 6.7 Turbidez 5 NTU 85 0.08 6.8 Sólidos Totales 150 mg/l 78 0.07 5.46 Sumatoria índice 77.9

�

Finalmente, la determinación del Índice de Calidad de Agua se da por la integración de los subíndices que lo conforman, por medio de una formula de agregación que para el caso corresponde a:

�=

=n

iiiWSIWQI

1


Wi: Factor de Ponderación para el Subíndice i El resultado final (77.9) es interpretado de acuerdo con la siguiente escala de clasificación de calidad del agua, en la que el fondo representa el color correspondiente a cada rango:

Excelente: 91-100 Buena: 71-90 Media: 51-70 Mala: 26-50

Muy Mala: 0-25 Es decir la muestra del ejemplo obtiene una clasificación de Buena. ¿Cómo se vería lo anterior con ICACOSU v1.0?


140

Figura 62. Plantilla datos ICACOSU.

Y la salida grafica de la calidad de cada uno de los parámetros seria como sigue:

Figura 63. Plantilla de resultados ICACOSU.

4.6 DESCRIPCIÓN GENERAL DE ICACOSU V1.0. 4.6.1 El Menú Superior Está dispuesto en forma de pestañas y presenta las siguientes funcionalidades:


141

Figura 64. Menú principal de ICACOSU.

• Calcular índice:

Muestra la plantilla para el cálculo del índice.

• Historial:

Al hacer clik sobre esta pestaña, el usuario será redireccionado a la sección Historial, en donde podrá ver el historial y visualizar los datos que contiene y la gráfica que genera éstos según su consulta.

• Opciones:

Esta opción nos permite editar los datos principales de los sitios de muestreo que posee el sistema.

• Acerca de:

Despliega la página principal del documento de ayuda y muestra al usuario la información de los autores de ICACOSU.

• Salir:

Cierra el programa.

4.6.2 Menú Calcular del índice Es la primera pantalla que se observa al iniciar ICACOSU v1.0, en ella se da inicio a una sesión de trabajo. El índices de calidad de agua se encuentra representados en ICACOSU v1.0 como una pantalla que consta de varias secciones como son la plantilla de introducción de datos, el menú superior, el menú lateral, la sección de resultados y la escala de color para el índice.


142

Figura 65. Plantilla de datos de índice.

4.6.2.1 Lugar de Muestreo Aquí se ingresan los datos de fecha y lugar de muestreo, para ello debe seleccionar la fecha y cada uno de los ítem que se encuentran allí como son: departamento, Municipio, corriente, estación, Longitud, Latitud, Altitud. 4.6.2.2 Datos de Muestreo La introducción de los datos a ICACOSU v1.0 se realiza por medio de una plantilla predeterminada, diseñada específicamente para el índice de calidad del agua de manera que semejante a la forma en que los datos se registrarían si el cálculo se hiciese manualmente; esto con el fin de facilitar la comprensión del proceso de cálculo y de mostrar al usuario los resultados de una manera amigable. Los resultados podrán visualizarse, parte en la misma plantilla.

4.6.2.3 La escala de color En la esquina inferior derecha de la página de cada índice se puede ver un cuadro de convenciones denominado Escala de color, el cual presenta el color asociado a cada uno de los rangos de clasificación del valor final obtenido en el proceso e cálculo. 4.6.2.4 Resultado Aquí se muestran los resultados generales del cálculo:


143

• Número de parámetros: La cantidad de parámetros usados para obtener este resultado.

• Valor del índice: Valor numérico obtenido al aplicar las formulaciones a los parámetros introducidos en la plantilla. • Clasificación: Expresión que describe el resultado del cálculo según los rangos establecidos por el autor del índice.

• Rango: El rango en el que clasifica el valor numérico obtenido.

• Escala de color: El color representativo del rango mencionado.

4.6.2.5 El submenú lateral Estas son las funciones disponibles para esta sección en el submenú lateral:

• Calcular Índice: Después de introducidos cada uno de los parámetros en la casilla que le corresponde, bastará con hacer clik para ejecutar las rutinas de cálculo. • Guardar Muestreo: Por medio de esta característica se guardara toda la información suministrada para el cálculo actual, con el fin de que se pueda repetir el proceso de cálculo posteriormente las veces que sean necesarias. Guardar Grafica: Al seleccionar este opción del Menú lateral se presentará al usuario el cuadro de diálogo guardar, en el cual podrá seleccionar el nombre y la ubicación de un archivo con formato .bmp con el que se guardará la gráfica presentada en la página activa. • Ver Grafica: Le permite ver la grafica por cada uno de las variables insertadas. • Ver Datos: Le permite ver la plantilla de Datos.

4.7 MENÚ HISTORIAL Es una de las características más sobresalientes de ICATest v1.0. Permite agregar la información más relevante de un cálculo dado a un registro histórico con el fin de analizar el comportamiento de la calidad a través del tiempo.


144

Figura 66. Sección de historial.

�

4.7.1 Criterio de búsqueda Aquí se configura la consulta según los datos de fecha y lugar de muestreo, para ello debe seleccionar la fecha y cada uno del ítem que se encuentran allí como son: departamento, Municipio, corriente, nombre de estación. 4.7.2 Muestreos Aquí se muestra el resultado de la consulta según los criterios de búsqueda ya seleccionados y muestra los campos de Departamento, Municipio, Corriente, Estación, Latitud, Longitud, Altitud, Fecha, OD, IOD, CF, ICF, SST, ISST, DBO, IDBO, DQO, IDQO, Conductividad, IConductividad, pH, IpH 4.7.3 El submenú lateral Estas son las funciones disponibles para esta sección en el menú lateral:

• Generar Consulta: Después de seleccionado cada uno de los parámetros del lugar de muestreo, bastará con hacer clik para ejecutar la consulta. • Exportar Datos: Por medio de esta característica se guardara toda la información resultante de la consulta realizada, en formato Excel. • Generar Grafica: Le permite realizar una grafica según la consulta realizada.


145

• Exportar Grafica: Por medio de esta característica se guardara la grafica realizada, en formato bmp.

4.8 OPCIONES Este menú nos permite ingresar al área de configuración de las estaciones, allí podremos crear modificar o eliminar una estación según sea el caso.

Figura 67. Opciones de edición de las estaciones.

4.8.1 Datos Estación Aquí según un código de estación se muestra los datos de departamento, Municipio, corriente, nombre de estación, latitud, longitud y altitud.

4.8.2 Listado de Estación Aquí se muestra todas las estaciones que existen registradas en el sistema, para su edición o eliminación según sea el caso.

4.8.3 El submenú lateral Estas son las funciones disponibles para esta sección en el menú lateral:


146

• Ingresar Estación: Según los datos ingresados en la sección de Datos de Estación, crea una nueva estación. • Modificar Estación: Permite guardar los datos que se modificaron a una estación seleccionada.

• Eliminar Estación: Le permite eliminar una estación del listado existente, según previa verificación.


147

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154

Anexos


155

Anexo 1. Tabla rápida de cálculo para el subíndice de Saturación de Oxígeno.

%SatOD Subíndice %SatOD Subíndice 0 0 50 0,5 1 0,01 51 0,51 2 0,02 52 0,52 3 0,03 53 0,53 4 0,04 54 0,54 5 0,05 55 0,55 6 0,06 56 0,56 7 0,07 57 0,57 8 0,08 58 0,58 9 0,09 59 0,59

10 0,1 60 0,6 11 0,11 61 0,61 12 0,12 62 0,62 13 0,13 63 0,63 14 0,14 64 0,64 15 0,15 65 0,65 16 0,16 66 0,66 17 0,17 67 0,67 18 0,18 68 0,68 19 0,19 69 0,69 20 0,2 70 0,7 21 0,21 71 0,71 22 0,22 72 0,72 23 0,23 73 0,73 24 0,24 74 0,74 25 0,25 75 0,75 26 0,26 76 0,76 27 0,27 77 0,77 28 0,28 78 0,78 29 0,29 79 0,79 30 0,3 80 0,8 31 0,31 81 0,81 32 0,32 82 0,82 33 0,33 83 0,83 34 0,34 84 0,84 35 0,35 85 0,85 36 0,36 86 0,86 37 0,37 87 0,87 38 0,38 88 0,88 39 0,39 89 0,89 40 0,4 90 0,9 41 0,41 91 0,91 42 0,42 92 0,92 43 0,43 93 0,93 44 0,44 94 0,94


156

45 0,45 95 0,95 46 0,46 96 0,96 47 0,47 97 0,97 48 0,48 98 0,98 49 0,49 99 0,99 50 0,5 100 1


157

Anexo 2. Tabla rápida de cálculo para el subíndice de Coliformes Fecales.

CF Subíndice CF Subíndice 0 – 50 98 834 0,45033901

66 0,9645717 850 0,44324925

82 0,94938628 866 0,4362711

98 0,93443994 882 0,42940281

114 0,91972889 898 0,42264265

130 0,90524945 914 0,41598892

146 0,89099796 930 0,40943994

162 0,87697083 946 0,40299406

178 0,86316453 962 0,39664965

194 0,84957559 978 0,39040513

210 0,79574576 994 0,38425892

226 0,82303613 1010 0,37820947

242 0,81007894 1026 0,37225525

258 0,79732573 1042 0,36639478

274 0,7847733 1058 0,36062656

290 0,77241848 1074 0,35494916

306 0,76025817 1090 0,34936113

322 0,7482893 1106 0,34386108

338 0,73650885 1122 0,33844762

354 0,72491387 1138 0,33311938

370 0,71350143 1154 0,32787503

386 0,70226866 1170 0,32271324

402 0,69121273 1186 0,31763271

418 0,68033085 1202 0,31263217

434 0,66962029 1218 0,30771035

450 0,65907834 1234 0,30286601

466 0,64870236 1250 0,29809794

482 0,63848974 1266 0,29340493

498 0,62843788 1282 0,28878581

514 0,61854428 1298 0,28423941

530 0,60880644 1314 0,27976458

546 0,5992219 1330 0,2753602

562 0,58978825 1346 0,27102516

578 0,58050311 1362 0,26675836

594 0,57136415 1378 0,26255874

610 0,56236907 1394 0,25842524

626 0,5535156 1410 0,25435681

642 0,54480151 1426 0,25035242


158

658 0,53622461 1442 0,24641108

674 0,52778274 1458 0,24253179

690 0,51947377 1474 0,23871357

706 0,51129561 1490 0,23495547

722 0,50324619 1506 0,23125652

738 0,49532351 1522 0,22761581

754 0,48752555 1538 0,22403242

770 0,47985035 1554 0,22050544

786 0,47229599 1570 0,21703399

802 0,46486055 1586 0,21361718

818 0,45754217 1602 0,1


159

Anexo 3. Tabla rápida de cálculo para el subíndice de Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)

DBO5 Subíndice 1 1 2 1 3 0,716015122 4 0,628558006 5 0,560720997 6 0,505294125 7 0,458431372 8 0,417837009 9 0,382030243

10 0,35 11 0,32102512 12 0,294573128 13 0,270239653 14 0,247710375 15 0,226736119 16 0,207116012 17 0,188685755 18 0,171309246 19 0,154872479 20 0,139279003 21 0,124446494 22 0,110304123 23 0,096790515 24 0,083852131 25 0,071441994 26 0,059518656 27 0,048045365 28 0,036989378 29 0,026321401 30 0,016015122


160

Anexo 4. Tabla rápida de cálculo para el subíndice de Demanda Química Oxígeno (DQO).

DQO Subíndice DQO Subíndice 1 1,0023526 312 0,99784078

12 1,00039791 324 0,9978112 24 0,99985334 336 0,99778269 36 0,99953493 348 0,99775519 48 0,99930907 360 0,99772861 60 0,99913392 372 0,99770292 72 0,99899083 384 0,99767803 84 0,99886987 396 0,99765392 96 0,99876509 408 0,99763052

108 0,99867269 420 0,9976078 120 0,99859004 432 0,99758573 132 0,99851527 444 0,99756426 144 0,99844703 456 0,99754336 156 0,99838425 468 0,997523 168 0,99832613 480 0,99750317 180 0,99827202 492 0,99748382 192 0,99822142 504 0,99746494 204 0,99817388 516 0,9974465 216 0,99812906 528 0,99742849 228 0,99808667 540 0,99741088 240 0,99804645 552 0,99739366 252 0,9980082 564 0,99737681 264 0,99797173 576 0,99736031 276 0,99793688 588 0,99734416 288 0,99790352 600 0,99732833 300 0,99787152


161

Anexo 5. Tabla rápida de cálculo para el subíndice de Conductividad.

Conductividad Subíndice Conductividad Subíndice 1 0,99945046 138 0,5950159 6 0,99860883 144 0,57124841

12 0,98465019 150 0,54714175 18 0,97357195 156 0,52270492 24 0,96114177 162 0,49794636 30 0,94759865 168 0,472874 36 0,93309704 174 0,44749528 42 0,91774656 180 0,42181721 48 0,90162987 186 0,39584643 54 0,88481189 192 0,3695892 60 0,86734529 198 0,34305146 66 0,84927376 204 0,31623885 72 0,83063427 210 0,28915673 78 0,81145858 216 0,26181022 84 0,79177434 222 0,23420419 90 0,77160586 228 0,20634329 96 0,75097471 234 0,17823196

102 0,72990022 240 0,14987446 108 0,70839979 246 0,12127488 114 0,6864892 252 0,09243712 120 0,66418285 258 0,06336495 126 0,64149392 264 0,03406198 132 0,61843453 270 0,00453168

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