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INGENIERÍA AMBIENTALCalidad de las aguas

Tema 11

Calidad del agua y su control

David Sánchez Ramos

[email protected]

a) Conceptos generalesb) Residuos Sólidos y contaminación

atmosféricac) Calidad de las aguas

8. Gestión del agua

9. El agua natural

10. Contaminación de las aguas

11. Calidad del agua y su control

12. Calidad del agua en ríos

13. Contaminación de lagos, embalses y acuíferos

d) Potabilización de aguase) Tratamiento de aguas residuales

INGENIERÍA AMBIENTAL

1. Introducción

1. Conceptos de calidad de aguas

2. Ciclo del agua y normativas de calidad

2. Control de la calidad del agua

1. Condiciones naturales de referencia

2. Parámetros de calidad del agua

3. Límites de calidad

4. Criterios de control

5. Objetivos de calidad

3. Sistemas de control de la calidad

1. Redes de control

2. Índices de calidad

CALIDAD DEL AGUA Y SU CONTROL

Bibliografía principal utilizada:

Tejero et al., 2006. Introducción a la Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Universidad de La Coruña

1. INTRODUCCIÓN� Definición de calidad del agua:

� Warren (1971): “Cualquier límite fijado de variación o alteracióndel estado del agua, juzgado expertamente, en base a datos científicos, para el cual no hay ningún tipo de efectos, generalmente adversos, en su uso por el hombre o para los organismos que lo habiten”

� Dos cuestiones fundamentales:

� Establecimiento del límite de variación permitido, dentro del cual no se producen efectos indeseables

� Sistemas de control que proporcionen información veraz de la situación en la que el agua se encuentra, respecto al límite establecido

� Métodos de control de la calidad del agua:

� Basados en el análisis de las condiciones abióticas del ecosistema (índices físico-químicos)

� Basados en el estudio de comunidades biológicas


1. INTRODUCCIÓN� Evolución del control de la calidad del agua

� El concepto de calidad de agua y su control ha sido objeto de revisión en -empos recientes → la constante preocupación social por los problemas de salubridad relacionados con el agua la han convertido en el producto de consumo más controlado

� Finales s. XIX: la potabilidad se definía con 6 parámetros en muchos países europeos → actualmente por más de 62 (Direc-va 98/83/CE)

� Control de la calidad → mayor preocupación en los países desarrollados no afectados por problemas de falta de recursos hídricos (p.e: los países del norte de la UE tradicionalmente se han preocupado más por la calidad, mientras que los del sur han estado más centrados en la falta de recursos)

� Calidad del agua inicialmente definida por sus características físico-químicas y biológicas (pero de tipo sanitario); actualmente son considerados de igual importancia aspectos hidromorfológicos y ecosistémicos → concepto de calidad ecológica: expresión de la calidad de la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos asociados a las aguas superficiales, clasificadas según Anexo V de la DMA


1.1. CONCEPTOS DE CALIDAD DE AGUAS

� Calidad del agua:

� Suele considerarse en relación con el uso o actividad a que se des-na (no en términos absolutos) → calidad del agua para beber, para riego, para uso industrial, piscícola, recreativo…

� Desde ese punto de vista, no importa que la falta de calidad se deba a causas naturales (impurezas naturales) o artificiales (contaminación)

� La calidad de una masa de agua natural puede relacionarse también con su cercanía al estado natural (composición) → la pérdida de calidad se identificaría con su alejamiento de las condiciones naturales (contaminación)

� El agua se considera contaminada si su composición natural está modificada directa o indirectamente por el hombre → se presta menos a usos para los que podría servir en su estado natural


Se trata de calibrar la modificación inducida en las características del agua a partir de un punto de referencia, que puede ser relativo (estado natural) o absoluto (normativa de calidad)

1.1. CONCEPTOS DE CALIDAD DE AGUAS

� Usos para los que interesa controlar la calidad del agua :� U-lización fuera del lugar donde se encuentra → agua potable, usos

domésticos, urbanos e industriales, agrícolas, ganaderos…

� U-lización del curso o masa de agua → baño, pesca, navegación…

� Como medio acuático que acoge a un ecosistema

� Como receptor de efluentes residuales

� Definiciones relacionadas con el control de calidad (UNESCO-OMS, 1978):� Criterio: estimación científica sobre la que puede basarse un juicio sobre la

calidad del agua para un determinado uso

� Estándar: valor límite de contaminación establecido legalmente para un cierto parámetro de calidad de agua

� Objetivos: conjunto de niveles de contaminantes o de parámetros de calidad que deben conseguirse en un programa de tratamiento o mejora de la calidad del agua

� Muestreo: observación y medición, estandarizadas

� Vigilancia: observación y medición continuas y específicas, relativas al control o gestión


1.2. CICLO DEL AGUA Y NORMATIVAS DE CALIDAD

� Ciclo integral del agua → incorpora al ciclo natural las actuaciones antrópicas que alteran los movimientos naturales del agua

� El ciclo del agua se hace más complejo al incorporar las limitaciones y normas que se establecen en un territorio



� Limitaciones y normas en el ciclo integral del agua


� Captación → se impone una calidad mínima en la fuente de agua (N1)

� Prioridad histórica de protección de la salud humana contra posibles enfermedades producidas por el consumo de agua en malas condiciones → estas normas fueron las primeras en establecerse

� Si la fuente de agua más cercana cumplía las condiciones impuestas era aprovechada; si no, se buscaba otra fuente más lejana o menos accesible




� Medio acuático natural → necesita de una calidad mínima para que dentro de él se desarrolle la vida animal y vegetal (N2)

� El agua en el medio natural debería servir para ser captada y transformada a potable, previo tratamiento

� Además debe permitir al ser humano realizar actividades de ocio

� En el medio acuático natural se producen los fenómenos más complejos, más importantes y menos controlables por el hombre → ciclos de materia y energía, transformación de nutrientes, etc.

� Establecimiento de objetivos de calidad condicionado por el conocimientodisponible del funcionamiento del medio




� Vertidos sobre el medio acuático natural → deben cumplir unos requisitos de calidad (N3) para que pueda cumplirse N2

� Impone la realización de tratamientoprevio a la descarga de aguas residuales

� Las diferentes técnicas de tratamiento de aguas residuales permiten obtener determinados rendimientos de depuración con un mayor o menor coste económico asociado

2. CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA

� Elementos a considerar para el control de la calidad del agua:

� Condiciones naturales o de referencia (composición natural del agua)

� Parámetros a controlar (indicadores de calidad → pH, SS, DBO, DQO, gérmenes patógenos, N, P…)

� Límites o estándares a establecer (definición de categorías de calidad)

� Criterios de control (representatividad espacio-temporal y metodología de toma de muestras)

� Objetivos de calidad → relacionados con las ac-vidades o usos previstos (abastecimiento, agricultura, industria, piscícola, baño, etc.) y con la sostenibilidad de estos


2.1. CONDICIONES NATURALES DE REFERENCIA

� Condiciones naturales de referencia de las masas de agua:

� Distintas según el tipo de masa de agua que se considere

� Clasificación de las masas de agua según la DMA:


Masas de agua Superficiales

(MAS)

Masas de agua Subterráneas

(MASb)Naturales

Artificiales

Muy modificadas

Ríos

Lagos

Aguas de transición

Aguas costeras


� Clasificación de las masas de agua superficiales según la DMA:� Según su naturaleza:

� Naturales

� Artificiales

� Muy modificadas

� Según su categoría (para las masas de agua naturales):� Ríos

� Lagos

� Aguas de transición

� Aguas costeras

� Según su tipología:� 32 tipos de ríos

� 30 tipos de lagos

� 13 tipos de aguas de transición

� 20 tipos de aguas costeras

� 13 categorías de MAS muy modificadas y artificiales asimilables a lagos




Aguas superficiales situadas hacia tierra desde una línea cuya totalidad de puntos se encuentra a una distancia de una milla náutica mar adentro desde el punto más próximo de la línea de base que sirve para medir la anchura de las aguas territoriales y que se extienden, en su caso, hasta el límite exterior de las aguas de transición

� Clasificación de las masas de agua superficiales según la DMA:

Fuente: www.magrama.gob.es



� Tipos de masas de agua superficial –categoría ríos(DMA)




� Tipos de masas de agua superficial –categoría ríos(DMA)


Fuente: Plan Hidrológico Guadiana, 2013



� Tipos de masas de agua superficial – categoría lagos (DMA)




� Tipos de masas de agua superficial – categoría lagos (DMA)


Fuente: Plan Hidrológico Guadiana, 2013


� Masas de agua de transición y costeras



� Clasificación de las masas de agua superficiales según la DMA:

� Para cada categoría se establece una clasificación que podrá ser definida utilizando dos sistemas:

� Sistema A: se clasifican en regiones ecológicas (mapas A y B); a continuación se clasifican según descriptores (tabla 1)

� Sistema B: se clasifican utilizando los descriptores obligatorios y optativos, o combinación de descriptores que sean necesarios para garantizar las condiciones biológicas de referencia específicas del tipo

� Masas de agua artificiales y muy modificadas → la clasificación se debe hacer conforme a los descriptores de las categorías de aguas que más se parezca




DMA – Anexo XIMapa A – Sistema A: Regiones ecológicas de ríos y lagos



DMA – Anexo XIMapa B – Sistema A: Regiones ecológicas de aguas de transición y costeras



DMA – Anexo IITabla 1a – Sistema A: Tipología de aguas superficiales según descriptores



DMA – Anexo IITabla 1b – Sistema B: Tipología de aguas superficiales según factores fisicoquímicos que determinan las comunidades biológicas


� Condiciones naturales de referencia de las masas de agua:

� Para cada categoría se establecen condiciones hidromorfológicas, fisicoquímicas y biológicas específicas que lo representen (según los indicadores establecidos) y que definen la mejor calidad posible → muy buen estado ecológico, según DMA

� Masas de agua ar-ficiales y muy modificadas → se interpretarán como referencia el potencial ecológico máximo

� Condiciones de referencia → deben basarse en una red espacial, un sistema de modelización, una combinación de ambos o una comisión de expertos que la avalen

� Red espacial → debe contener un número suficiente de puntos en muy buen estado con el fin de proporcionar un nivel de confianza suficiente

� Sistema de modelización → se u-lizan datos históricos, paleoecológicos o de otro tipo que den un nivel de confianza suficiente


2.2. PARÁMETROS DE CALIDAD DEL AGUA

� Estimación de la calidad del agua → la manera más sencilla consiste en definir ciertos parámetros (físicos, químicos y/o biológicos) y establecer límites o ratios que permitan definir categorías (métricas)

� Medidas del valor de los parámetros en la situación real y en otra situación que se considere admisible o deseable

� Establecimiento de límites o umbrales → clasificación o categorización de calidad del agua según el valor que alcanzan los parámetros


Parámetros

Químicos BiológicosFísicos

Turbidez

Conductividad

Tª

SS

pH

OD

DQO

DBO5

N

P

Patógenos

Zoobentos

Fitoplancton

Ictiofauna


� Parámetros físicos

� No son índices absolutos de contaminación, sino indicadores relativos

� Sus valores normales pueden variar considerablemente → en cada caso hay que medir la desviación respecto al valor normal

� Los cambios pueden ser tan apreciables que un sólo parámetro llegue a dar una idea del grado de contaminación y de la extensión de la zona afectada

� Principales parámetros físicos:

� Turbidez

� Sólidos en suspensión (SS)

� Transparencia

� Propiedades organolépticas (color, olor, sabor)

� Temperatura

� Conductividad



� Parámetros químicos

� Son muy importantes para definir la calidad del agua → permiten identificar y cuantificar agentes causales de contaminación

� Si el agua no ha recibido vertidos urbanos o industriales, deben analizarse los siguientes parámetros:

� Iones más importante (bicarbonatos, cloruros, sulfatos, calcio, magnesio y sodio) → Dureza, SS, Salinidad (→ Conductividad)

� Oxígeno disuelto (OD), demanda química de oxígeno (DQO)

� Carbono orgánico disuelto (COD) o total (COT)

� Si es necesario realizar observaciones más detalladas (por la finalidad específica del estudio o por el grado de contaminación), pueden incluirse otros parámetros:

� Compuestos de nitrógeno, fosfatos, hierro, cloro, azufre; DBO5, pH

� Fenoles, derivados del petróleo, detergentes, pesticidas

� Fósforo orgánico e inorgánico, contaminantes traza (metales pesados, fluoruros, etc.)



� Limitaciones de los índices físico-químicos:

� Alto coste económico de realizar una amplia batería de análisis en distintos momentos

� Se refieren únicamente al momento de la toma de muestras, sin indicar nada acerca del estado anterior de las aguas ni de su capacidad de autodepuración

� Ante situaciones sujetas a variaciones temporales (variación diaria de vertidos urbanos, reboses de alcantarillado unitario, ciclos de producción industrial, etc.) pueden no reflejar adecuadamente la realidad

� Son incapaces de controlar todos los agentes o elementos potencialmente contaminantes → aparición de nuevos compuestos, algunos difícilmente analizables con los métodos actuales



� Parámetros biológicos

� Indicadores biológicos como alternativa a las limitaciones de los parámetros físico-químicos (complementarios, no como alternativa a los parámetros en sí mismos)

� Se basan en la utilización de organismos vivos como indicadores de la calidad del agua → representan la ac-vidad biológica en el agua mediante el control de la presencia, abundancia, estructura, etc., de organismos vivos

� Permiten estimar la calidad del agua al resultar indicadores de sus características físico-químicas → también pueden indicar la presencia de vertidos de aguas residuales (p.e: microorganismos entéricos)


Gran variedad biológica de especies, familias, etc. → se u-lizan como indicadores los organismos más

significativos y fáciles de identificar y cuantificar



� Organismos que se usan como indicadores → comprenden prácticamente todos los seres vivos acuáticos: bacterias, hongos, macro-invertebrados, peces, etc.

� Clasificación según taxonomía: fito- (vegetal), zoo- (animal), ictiofauna(peces)

� Clasificación según hábitat: bentos (fondo del ecosistema marino, sustrato), plancton (columna de agua)

� Los invertebrados bentónicos son los taxones más utilizados como indicadores de la calidad del agua → inconveniente: exigencia de criterios taxonómicos (conocimientos de biología)

� Principales parámetros biológicos:

� Patógenos (CT, CF, EF)

� Zoobentos / Fitobentos

� Zooplancton / Fitoplancton

� Ictiofauna




� Ventajas de los indicadores biológicos:

� Los seres vivos se comportan como "analizadores en continuo" del estado del agua → permiten detectar cambios, tanto con-nuos como ocasionales, en su calidad

� Capaces de reflejar la existencia de compuestos químicos que no hayan sido detectados en análisis físico-químicos; también reflejan la influencia negativa de la interacción entre elementos, que por separado podrían ser considerados no nocivos (sinergias)

� Coste económico rela-vamente bajo → la infraestructura de análisis es bastante menos complicada y cara que para los métodos químicos

� Inconvenientes de los indicadores biológicos:

� La recogida de muestras y su estandarización es más compleja que para los químicos

� Tiempo necesario para elaborar la información generalmente mayor

� Gran nº de indicadores y métodos de análisis → dificultan los intercambios de información y la comparación de resultados



� Comparación de los tipos de parámetros o indicadores de calidad de aguas



� Parámetros o indicadores de calidad según DMA:

� Distintos parámetros en función de las clases de masas de agua

� Las variables que definen del estado ecológico son tanto hidromorfológicas, como físico-químicas y biológicas


2.3. LÍMITES DE CALIDAD

� Límites o estándares de calidad del agua: valores límite de contaminación establecidos legalmente para un cierto parámetro

� Para cada parámetro deben establecerse unos valores límite o unos umbrales que informen sobre la calidad del agua

� Constituyen un punto de referencia para determinar la calidad del agua, pero están sujetos a cierta relatividad

� Son generalmente independientes del propio medio estudiado → puede ser conveniente establecer estándares diferentes para contextos territoriales distintos

� Los estándares sufren frecuentes revisiones a medida que se progresa en el estudio de las consecuencias de la contaminación y/o en las capacidades de análisis (bioensayos, límites tecnológicos de detección, etc.) → los umbrales pueden variar



� Factores en los que se basa el establecimiento de los límites o estándares de calidad del agua:

� Prácticas establecidas o en curso (experiencia, criterio, etc.)

� Disponibilidad de recursos técnicos

� Disponibilidad de recursos económicos

� Resultados de experimentos biológicos (p.e: bioensayos)

� Posibilidad de realizar medidas fiables de los parámetros

� Evidencias procedentes de la exposición humana accidental (epidemiología)

� Opinión de expertos

� Aplicación de modelos matemáticos (p.e: simulación de riesgos para la salud)

� Exigencias legales



� Metodología para la clasificación del estado ecológico de las masas de agua según la DMA:


2.4. CRITERIOS DE CONTROL

� Criterios de control de la calidad del agua: metodología de toma de muestras, frecuencia, representatividad espacio-temporal


2.5. OBJETIVOS DE CALIDAD

� Establecimiento de objetivos de calidad → su fin es asegurar en la masa de agua unas características compatibles con los usosque se va a hacer de ella

� Los objetivos se deben alcanzar con el menor coste posible y teniendo en cuenta posibles escalones de calidad

� Eliminar por completo la contaminación (estado en que sólo influyan los factores estrictamente naturales) es una utopía para la mayoría de los sistemas acuáticos

� Los niveles de depuración deben adaptarse a las exigencias de calidad del medio natural y a las necesidades de uso, dentro de las posibilidades técnicas y económicas

� Actividades dirigidas a la prevención o disminución de la contaminación: planificación hidráulica integral, información de la calidad a todos los niveles, establecimiento de normas legislativas, investigación y vigilancia del cumplimiento de lo legislado, etc.


2.5. OBJETIVOS DE CALIDAD

� Redes de vigilancia de la calidad del agua

� Actividades dirigidas a la prevención o disminución de la contaminación → para que sean eficaces y así lograr los obje-vos de calidad se debe disponer de datos obtenidos a partir de muestras recogidas en una red de vigilancia de calidad de aguas

� Su misión es la detección de alteraciones de la calidad del agua, así como el estudio de las tendencias de la misma

� Control de los vertidos del saneamiento y drenaje urbanos → el principal objetivo es la protección de las aguas de los sistemas acuáticos receptores de aguas residuales

� Programas de saneamiento integral de cuencas → se evalúan en términos de cómo se reducen los problemas de las aguas receptoras y de cómo se restauran o se alcanzan los objetivos de calidad fijados, a la vez que se instauran los usos planificados


3. SISTEMAS DE CONTROL DE LA CALIDAD

� Control de la calidad del agua en España → competencia de las Confederaciones Hidrográficas (dependientes del MAGRAMA)

� Gestionado actualmente a través de SAICA (Sistema Automático de Información de la Calidad de las Aguas)


3.1. REDES DE CONTROL DE LA CALIDAD

� Redes de control de la calidad del agua en España

� Objetivos:

� Control → conocer el estado actual de la calidad del agua

� Seguimiento → vigilancia sistemá-ca

� Planificación → adopción de estrategias de control de la contaminación

� Evaluar objetivos de calidad

� Tipos:

� Red ICA

� COCA

� COAB

� COPI

� …

� Red SAICA



2015

2015


� Red ICA (Integrada de Calidad de las Aguas)

� En funcionamiento desde 1993

� Objetivo: “introducir e integrar en una sola red los requerimientos derivados de las disposiciones comunitarias relativas a la calidad de las aguas tras su incorporación a la normativa nacional”

� ICA incorporó el conjunto de redes preexistentes, sus datos históricos, métodos operativos, etc.

� Red CoCa (Control Oficial de Calidad del Agua)

� Red CoAb (Control Oficial de Abastecimientos)

� Red CoSb (Red Oficial de Calidad de las Aguas Subterráneas)

� > 2000 puntos de muestreo (manual) entre todas las demarcaciones hidrográficas

� C.H.Guadiana → datos de la red ICA disponibles en http://www.chguadiana.es/?url=595






� ICA incorporó el conjunto de redes preexistentes, sus datos históricos, métodos operativos, etc., abarcando para ello la Red CoCa (Control Oficial de Calidad del Agua), la Red CoAb (Control Oficial de Abastecimientos) y la Red CoSb (Red Oficial de Calidad de las Aguas Subterráneas)

� ≈ 2000 puntos entre todas las demarcaciones hidrográficas

� Actualmente incluye las redes COCA, COAB, COPI, COTX, COBIO, CoEsp







� ICA incorporó el conjunto de redes preexistentes, sus datos históricos, métodos operativos, etc., abarcando para ello la Red CoCa (Control Oficial de Calidad del Agua), la Red CoAb (Control Oficial de Abastecimientos) y la Red CoSb (Red Oficial de Calidad de las Aguas Subterráneas)

� ≈ 2000 puntos entre todas las demarcaciones hidrográficas

� Actualmente incluye las redes COCA, COAB, COPI, COTX, COBIO, CoEsp


Fuente: www.chguadiana.es


� Red COCA (Control Oficial de Calidad del Agua)

� En funcionamiento desde 1962 (antes de integrarse en la red ICA)

� Objetivo: controlar la calidad de las aguas superficiales de una manera sistemática y dar una visión global de su calidad

� Las estaciones se ubicaron en puntos en los que era previsible una elevada contaminación → aguas abajo de ver-dos urbanos, polígonos o instalaciones industriales más importantes, etc.


� El nº de estaciones se fue incrementando progresivamente

� Proporciona información de 40 parámetros (el nº de parámetros controlados y la frecuencia de muestreo también se fue incrementando)


� Red COCA (Control Oficial de Calidad del Agua)

� En funcionamiento desde 1962 (antes de integrarse en la red ICA)

� Objetivo: controlar la calidad de las aguas superficiales de una manera sistemática y dar una visión global de su calidad

� Las estaciones se ubicaron en puntos en los que era previsible una elevada contaminación → aguas abajo de ver-dos urbanos, polígonos o instalaciones industriales más importantes, etc.

� El nº de estaciones se fue incrementando progresivamente

� Proporciona información de 40 parámetros (el nº de parámetros controlados y la frecuencia de muestreo también se fue incrementando)




� Red COAB (Control de la Calidad de las Aguas destinadas al Abastecimiento)

� Puntos de control en las tomas de agua superficial destinadas a usos potables

� Tres categorías de parámetros que determinan su frecuencia de muestreo en función del número de habitantes abastecidos

� Incorporación de España a la CEE → adopción de la reglamentación comunitaria en materia de aguas: Directivas 75/440/CEE (calidad requerida para las aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable) y 79/869/CEE (métodos de medición, frecuencia de muestreos y análisis asociados a dichas aguas)

� Direc-va 75/440/CEE → establece tres niveles de calidad (A1, A2 y A3) y los sistemas mínimos de tratamiento de potabilización que deben ir asociados a dichos niveles; las aguas de calidad inferior al nivel A3 no pueden utilizarse para el abastecimiento, salvo de modo excepcional

siempre que se emplee un tratamiento apropiado



� Red COPI (Control de aguas continentales declaradas de interés para la protección o mejora de la vida Piscícola)

� Responde a la Directiva 78/659/CEE (sustituida por la Directiva 2006/44/CE) → objetivo: proteger de la contaminación las aguas continentales declaras de interés para la protección o mejora de la vida piscícola

� Designación española de las masas de aguas continentales declaradas de interés para la protección o mejora de la vida piscícola → 1992 (ICONA)

� Dos tipos de aguas: “salmonícolas” y “ciprinícolas”, según su aptitud para la vida de especies representativas de dichos grupos

� La norma-va exige controlar la calidad de estas aguas → frecuencia de muestreo, parámetros objeto de control y procedimiento de diagnóstico para la valoración del cumplimiento respecto a los requerimientos establecidos



� Red COTX (Control de sustancias peligrosas en aguas superficiales)

� Responde a la Directiva 76/464/CEE (contaminación causada por determinadas sustancias peligrosas vertidas en el medio acuático) → objetivo: regulación de cualquier vertido que pueda contener sustancias nocivas, exigiendo una autorización administrativa en la que se definan unas condiciones que permitan la eficaz protección del medio hídrico receptor

� Recoge las pautas que debe seguir el control de la contaminación producida por las sustancias catalogadas como peligrosas y diferenciadas en dos grupos: “sustancias peligrosas de la Lista I y de la Lista II”

� Red CoTx → integra los puntos de control y medición de sustancias peligrosas en aguas interiores de superficie, en sedimentos y en biota (peces)



� Red COBIO (Control biológico)

� Subred particular de la C.H.Guadiana, en funcionamiento desde 2003 a 2007

� Aportaba información biológica acerca de los ecosistemas acuáticos de la cuenca, en concreto datos sobre fitoplancton y zooplancton

� En 2007 se dejó de explotar, debido a la consolidación de la red de control biológico diseñada con los criterios de la DMA

� Otras redes de control de la C.H.Guadiana:

� V: Embalse de El Vicario

� Cx: Control radiológico que analiza el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX)

� H: Abastecimiento a Huelva

� Tablas de Daimiel

� TvT: Aguas del trasvase Tajo-Segura a las Tablas de Daimiel



� Red de Estaciones Automáticas de Alerta (EAA)

� Gestionada por SAICA desde 1993

� Control a tiempo real (transmisión de datos vía satélite)

� Gestión de alertas y seguimiento de episodios de contaminación

� 200 estaciones automáticas (30 en la C.H.Guadiana)


� Objetivos:

� Obtener información continua y en tiempo real de la calidad del agua, en puntos considerados estratégicos → protección de zonas de interés especial

� Control de vertidos significa-vos → registro continuo de las fluctuaciones de calidad de las aguas receptoras de los efluentes

� Control de episodios de contaminación por causas naturales (p.e: avenidas)

� Estudios de tendencias de parámetros básicos de la calidad de las aguas: OD, conductividad, Tª, etc.Fuente: www.magrama.gob.es



� Gestionada por SAICA


� Elaboración de tendencias a partir de los datos históricos



� Control de vertidos

� Protección de zonas de interés especial





� Gestionada por SAICA


� Elaboración de tendencias a partir de los datos históricos



� Control de vertidos

� Protección de zonas de interés especial


Fuente: www.chguadiana.es





Comparación Red EAA – ICA; Fuente: www.magrama.gob.es



� Programas de seguimiento del estado de las aguas de la DMA




� Artículo 8: Seguimiento del estado de las aguas superficiales, del estado de las aguas subterráneas y de las zonas protegidas

� “Los Estados miembros velarán por el establecimiento de programas de seguimiento del estado de las aguas con objeto de obtener una visión general coherente y completa del estado de las aguas en cada demarcación hidrográfica:

� en el caso de las aguas superficiales, los programas incluirán:

� el seguimiento del volumen y el nivel de flujo en la medida en que sea pertinente para el estado ecológico y químico y el potencial ecológico, y

� el seguimiento del estado ecológico y químico y del potencial ecológico;

� en el caso de las aguas subterráneas, los programas incluirán el seguimiento del estado químico y cuantitativo

� en el caso de las zonas protegidas, los programas se completarán con las especificaciones contenidas en la norma comunitaria en virtud de la cual se haya establecido cada zona protegida”




� Anexo V: Estado de las aguas superficiales - Apartado 1.3: Seguimiento del estado ecológico y del estado químico de las aguas superficiales

� “La red de seguimiento de las aguas superficiales […] se diseñará de tal manera que ofrezca una visión general coherente y completa del estado ecológico y químico de cada cuenca hidrológica y permitirá la clasificación de las masas de agua en cinco clases […]

� Los Estados miembros elaborarán un mapa o mapas en los que se muestre la red de seguimiento de las aguas superficiales en el plan hidrológico de cuenca.

� Los Estados miembros, basándose en el análisis de las características y la evaluación del impacto […] establecerán, para cada período de aplicación del plan hidrológico de cuenca, un programa de reconocimiento inicial y un programa de seguimiento ordinario. Es posible, en algunos casos, que los Estados miembros necesiten poner en práctica programas de control de investigación.




� Anexo V - Apartado 1.3 (continuación):

� Los Estados miembros medirán los parámetros representativos del estado de cada indicador de calidad pertinente. En la selección de los parámetros para los indicadores de calidad biológicos, los Estados miembros deberán identificar el nivel taxonómico necesario para obtener una fiabilidad y precisión adecuadas en la clasificación de los indicadores de calidad […]

� Se establecerán dos tipos de redes de control para conocer el estado inicial de las masas de agua y completar la evaluación de impacto, y como medidas de seguimiento temporal que permitan establecer los cambios a largo plazo debidos a condiciones naturales o por actividades antropogénicas (control de vigilancia), así como para determinar el estado de las masas de agua que se considere que no pueden cumplir sus objetivos medioambientales y para evaluar los cambios en el estado de dichas masas como resultado de los programas de medidas (control operativo)”









Red de Control de Vigilancia en ríos; Fuente: www.magrama.gob.es

Red de Control de Vigilanciaen lagos y embalses;



� Programas de seguimiento de la DMA – Red de Control Operativo

� Objetivos:

� Seguimiento del estado de las masas de agua en riesgo de incumplir los compromisos de calidad de la DMA

� Evaluar la eficacia de los programas de medidas


� Puntos de control:

� Masas de agua en riesgo de incumplir los objetivos de la DMA

� Masas sometidas a presiones de origen puntual, difuso, hidromorfológico y en las que se vierten sustancias prioritarias

� Parámetros de control:

� Parámetros correspondientes al indicador biológico o hidromorfológico más sensible a la presión detectada

� Sustancias prioritarias y contaminantes



Red de Control Operativo en ríos; Fuente: www.magrama.gob.es

Red de Control Operativo en lagos y embalses; Fuente:

www.magrama.gob.es


� Programas de seguimiento de la DMA – Red de Control de Investigación

� Programa voluntario

� Objetivos:

� Investigar las causas desconocidas de incumplimientos

� Suplir al control operativo (si este aún no se ha establecido), cuando el control de vigilancia indique posibles incumplimientos, a fin de determinar las causas por las que una masa no ha podido alcanzar los objetivos medioambientales

� Determinar la magnitud y los impactos de una contaminación accidental

� Subprogramas:� Control de investigación para evaluar la necesidad de establecer

control operativo

� Control de investigación de contaminación accidental



� Programas de seguimiento de la DMA – Red de Control de Zonas Protegidas

� Zonas designadas para la captación de agua destinada al consumo humano → promedio > 10 m3/d o población abastecida > 50 hab.

� Zonas designadas para la protección de especies acuáticas significativas desde un punto de vista económico

� Masas de agua declaradas de uso recreativo, incluidas las zonas declaradas aguas de baño en el marco de la Directiva 76/160/CEE

� Zonas sensibles a nutrientes → zonas declaradas vulnerables según Directiva 91/676/CEE y zonas declaradas sensibles en el marco de la Directiva 91/271/CEE

� Zonas designadas para la protección de hábitats o especies cuando el mantenimiento o la mejora del estado de las aguas constituya un factor importante de su protección, incluidos los espacios protegidos de la Red Natura 2000





11. Calidad del agua y su controlFuente: www.magrama.gob.es


� Otras redes de Control

� Red de Control de aguas subterráneas (gestión: MAGRAMA + IGME)

� Control piezométrico (nivel acuífero) + hidrométrico (caudal descargas)

� Control calidad (ROCAS)

� Red de Observación de la Intrusión Marina (ROI)

� Red de aguas de Baño (gestión: Min. Sanidad + Consejerías de CCAA con esas competencias transferidas)

� Destinada a dar cumplimiento a la RD 1341/2007, relativa a la calidad de aguas para baño

� Principales parámetros: Coliformes Totales, Coliformes Fecales, color, aceites minerales, sustancias tensoactivas, fenoles y transparencia

� Red Radiológica (gestión: MAGRAMA + Consejo Superior de Seguridad Nuclear)

� Red nacional puesta en marcha en 1978

� Suministra información sobre parámetros radiológicos




Fuente: Sistema de Información de Recursos Subterráneoshttp://sig.magrama.es/recursossub/visor.html?herramienta=Redes

3.2. ÍNDICES DE CALIDAD

� Índices o indicadores de calidad de las aguas → representan la calidad o el grado de contaminación, proporcionando una valoración global

� Asignan un valor de calidad al agua a partir del análisis de varios parámetros → su combinación da una visión del estado ecológico

� Objetivo: obtener un valor único que defina el estado de una masa de agua a partir de diferentes indicadores específicos, presentando los resultados de una forma más resumida y sencilla

� Suelen obtenerse como la ponderación de los valores medidos de varios parámetros a los que se les asigna distintos pesos específicos

� La DMA supuso la diversificación de estos índices y su uso generalizado



� Ventajas de los índices: dan una sola cifra, permitiendo una comparación directa entre la calidad de distintas masas de agua (o entre distintos tramos de la misma masa de agua, p.e: aguas arriba y aguas abajo de un vertido en un río)

� Inconvenientes: � Arbitrariedad: existen infinitas combinaciones de parámetros y pesos

específicos → gran nº de índices, falta de consenso

� Pérdida de información que implica el proceso de síntesis realizado

� Fases para establecer un índice de calidad:� Selección de parámetros (deben ser significativos)

� Transformación de los valores analíticos de los parámetros en una unidad de calidad común a todos

� Asignación de pesos → ponderación de cada uno de los parámetros

� Formulación del índice como combinación de parámetros y pesos

� Explicación de la escala general de calidad

� Establecimiento de rangos o categorías generales de calidad



� Tipos de índices de calidad de las aguas:� Índices fisicoquímicos → combinación de parámetros (N, P, Cl,

conductividad…) para interpretar globalmente la calidad del agua: � ICG (Índice de Calidad General)

� Índices de las aguas prepotables

� Índices de aguas para baño

� Índices de calidad para la vida piscícola

� Índices biológicos o bióticos → basados en la presencia de organismos vivos (“analizadores en continuo” de la calidad):

� Índices basados en los macroinvertebrados (índice IBMWP’)

� Índices basados en las algas diatomeas (índice IPS)

� Índices basados en los peces

� Índices de diversidad

� Índices hidromorfológicos → evalúan la diferencia entre las caracterís-cas hidrológicas y geomorfológicas actuales de una masa de agua y las que tendría en estado natural:

� Índices hidrológicos (cumplimiento de los caudales ambientales)

� Índices de continuidad fluvial (índice ICF)

� Índices de condiciones morfológicas (índice QBR, estado del bosque de ribera)


3.2.1. Índices Fisicoquímicos

� Índices fisicoquímicos → proporcionan un valor adimensional a partir de los valores (dimensionales) de una serie de parámetros

� Simplificación de la calidad a un único valor

� Útiles para analizar la evolución de la calidad del agua (temporalmente o espacialmente en distintos tramos de un río)


ANÁLISIS TÍPICO DE CALIDAD DE AGUA BRUTA DULCE

Parámetro Río (curso alto) Río (curso bajo) Acuífero calizoAcuífero de arena o

arcilla

pH 6 7,5 7,2 7,8

Sólidos totales (mg/l) 50 400 300 525

Alcalinidad (mg/l) 20 175 110 -

Dureza (mg/l) 10 200 200 350

Color (UC) 70 40 < 5 < 3

Turbidez (NTU) 5 50 < 5 0,1

Coliformes totales (UFC/100 ml)

20 2000 5 detectable

Fuente: Miliarium (www.miliarium.com/prontuario/Indices/IndicesCalidadAgua.htm )



Fuente: Miliarium (www.miliarium.com/prontuario/Indices/IndicesCalidadAgua.htm )

COMPARACIÓN DE CALIDAD DE AGUA SUPERFICIAL Y SUBTERRÁNEA

Parámetro Agua superficial Agua subterránea

Temperatura Varía con estación Constante

Turbidez y sólidos suspendidos Varía y suele ser alta Baja o nula

Contenido mineral Varía (suelo, lluvia...) Constante y niveles altos

Fe, Mn y divalentes Algo Siempre alto

Dióxido de carbono Poco Siempre algo

Oxígeno disuelto Saturación (sin contaminación) Bajo, requiere aireación

Amonio Sólo en agua contaminada En aumento

Sulfuro de hidrógeno Nada Normalmente algo

Sílice Niveles moderados Ausente

Nitrato Ausente En aumento

Organismos vivos Puede tener altos niveles Normalmente nada


� Índice de Calidad General (ICG)

� Utilizado en España desde los años 80

� Se obtiene como combinación de 23 parámetros (9 básicos y 14 complementarios según su influencia en la calidad), a través de una ecuación lineal que proporciona un valor entre 1-100


ICG Calidad del agua

ICG =100 Excelente

85 ≤ ICG < 100 Muy buena

75 ≤ ICG < 85 Buena

65 ≤ ICG < 75 Utilizable

50 ≤ ICG < 65Mala (limitaciones en

su uso)

ICG < 50Pésima (graves

limitaciones en su uso)


� ICG


Fuente:

www.magrama.gob.es


� Índice Simplificado de Calidad de Aguas (ISQA)

� Índice básico y fácil de calcular, requiere ser completado con otros índices para tener una visión real de la calidad

� Se obtiene como combinación de 5 parámetros:

ISQA = E · (A + B + C + D)

� E: temperatura del agua

� A: demanda química orgánica según la oxidabilidad al permanganato (DQO-Mn)

� B: sólidos en suspensión totales (SST) � C: oxígeno disuelto (OD) � D: conductividad (CE)

� El valor del ISQA oscila entre 0 (calidad mínima) y 100 (calidad máxima), al igual que el ICG



� Índice Simplificado de Calidad de Aguas: ISQA = E · (A + B + C + D)

� E: temperatura del agua en ºC → 0,8 < E < 1� E = 1 si Tª ≤ 20 ºC� E = 1 - (T - 20) · 0,0125 si Tª > 20 ºC

� A: demanda química orgánica según la oxidabilidad al permanganato (DQO-Mn) en mg/l → 0 < A < 30

� A = 30 - DQO si DQO ≤ 10 mg/l� A = 21 - (0,35 · DQO) si 60 mg/l ≥ DQO > 10 mg/l� A = 0 si DQO > 60 mg/l

� B: sólidos en suspensión totales (SST) en mg/l → 0 < B < 25� B = 25 - (0,15 · SST) si SST ≤ 100 mg/l� B = 17 - (0,07 · SST) si 250 mg/l ≥ SST > 100 mg/l� B = 0 si SST > 250 mg/l

� C: oxígeno disuelto (OD) en mg/l → 0 < C < 25� C = 2,5 · OD si OD < 10 mg/l� C = 25 si OD ≥ 10 mg/l

� D: conductividad (CE) en μS/cm a 18 ºC (si se mide a 25 ºC, se multiplica el valor por 0,86 para obtener la conversión a 18 ºC) → 0 < D < 20

� D = (3,6 - log CE) · 15,4 si CE ≤ 4000 μS/cm� D = 0 si CE > 4000 μS/cm



� Índice de las Aguas Prepotables

� Se obtiene como combinación de 21 parámetros (imperativos), si bien utiliza otros parámetros guía (sólo sirven de modo orientativo, no se usan en el cálculo del índice)

� Objetivos de calidad → Directiva 75/440/CEE (calidad requerida para

las aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable)

� Categorías:

� A1 → tratamiento físico simple y desinfección

� A2 → tratamiento fisicoquímico normal y desinfección

� A3 → necesitan tratamiento intensivo, afino y desinfección

� +A3 → no apta, salvo excepciones y con tratamiento apropiado





� Clasificación por parámetro:

� A1: > 95% pertenecen a dicha categoría

� A2: > 5% de los valores pertenecen a A2, A3, o +A3, siendo < 5% los que pertenecen a A3 o +A3

� A3: > 5% de los valores pertenecen a A3 o +A3, siendo < 5% los que pertenecen a +A3

� +A3: > 5% de los valores pertenecen a dicha categoría




� Clasificación global:

� Los recursos hídricos quedan clasificados en la categoría inferior alcanzada por cualquiera de los parámetros imperativos (criterio conservativo)


� Índice de las Aguas de Baño� Objetivos de calidad → Directiva 76/160/CEE (relativa a la calidad de las

aguas de baño)

� Requisitos para asignar la calificación sanitaria:

� Frecuencia de medición quincenal, + 1 previo al comienzo de la temporada

� Puntos de muestreos representativos y métodos analíticos oficiales

� Parámetros obligatorios: Coliformes Totales, Coliformes Fecales, Color, Aceites Minerales, sustancias Tensoactivas, Fenoles y Transparencia

� Categorías:

� Aguas 2 → aptas, de muy buena calidad

1) > 95% de los parámetros obligatorios no sobrepasa el nivel imperativo

2) > 80% de los parámetros obligatorios no sobrepasa el nivel guía

3) > 90% de EF, transparencia, OD y materias flotantes, no sobrepasa el nivel guía

� Aguas 1 → aptas, de buena calidad

� No se cumplen la condición 2 o 3 de las “Aguas 2”

� Aguas 0 → no aptas

� No se cumple la condición 1 de las “Aguas 2”



� Índice de las Aguas de Baño



� Índice de las Aguas para la vida piscícola

� Objetivos de calidad → Directiva 78/659/CEE (Calidad de las aguas

continentales que requieren protección o mejora para ser aptas para la

vida de los peces)

� Se basa en la capacidad potencial de los tramos fluviales para albergar vida piscícola

� Categorías:

� Aguas salmonícolas → potencialmente aptas para especies como el salmón (Salmo salar), trucha (Salmo trutta), tímalo (Thymallus

thymallus) o corégono (Coregonus)

� Aguas ciprinícolas → potencialmente aptas para especies ciprinícolas(Cyprinidae), lucio (Esox lucius), perca (Perca fluviatilis) y anguila (Anguilla anguilla)

� No aptas para la vida piscícola





� Requisitos para asignar la calificación → se considera la frecuencia rela-va de valores que alcanzan los valores imperativos y guía:

� El 95% de los registros cumplen los valores imperativos de: pH, DBO5, NH3, NH4, NO2, Cloro residual, Zn, Cu (o el 100% si la frecuencia de análisis es inferior a la mensual)

� Cumplen la frecuencia establecida en la Directiva 78/659/CEE para Tª, OD, SS




Fuente:

www.magrama.gob.es

3.2.2. Índices Biológicos

� Índices biológicos → proporcionan un valor adimensional que expresa el efecto de la calidad del agua sobre una comunidad biológica

� Se basan en la capacidad de los organismos de reflejar las características ambientales del medio en el que se encuentran

� La presencia o ausencia de una especie o familia, así como su densidad o abundancia se usa como indicador de calidad del agua

� Diferencias con los índices fisicoquímicos:

� Permiten indicar el estado del agua en un periodo prolongado de tiempo, definido por la duración del ciclo vital de cada individuo, magnitud de colonias, etc.

� No permiten identificar los agentes contaminantes existentes, por lo que su utilización es complementaria y no sustitutiva



� IBMWP´ (Iberian Biological Monitoring Working Party)

� Desarrollado a partir del BMWP por Alba-Tercedor y Sánchez-Ortega (1988)

� Basado en la presencia de macroinvertebrados acuáticos(insectos, moluscos, crustáceos… > 2 mm) → se asignan valores de tolerancia a la contaminación entre 1 (especies muy tolerantes) y 10 (especies muy sensibles)

� 6 categorías (I-VI) → IBMWP’ entre 0 y >120


CALIDAD DE LAS AGUAS SEGÚN EL BMWP

Clase Puntuación Calidad del agua

I> 120 Aguas muy limpias

101-120 Aguas limpias

II 61-100 Aguas ligeramente contaminadas

III 36-60 Aguas contaminadas

IV 16-35 Aguas muy contaminadas

V < 16 Aguas fuertemente contaminadas


� Otros índices biológicos

� Sistemas de Saprobios (Kolkwitz y Marsson)

� Basado en la adaptación de los organismos (protistas) a distintos niveles de concentración de materia orgánica

� Categorías: polisaprobio (fuerte contaminación), α-mesosaprobio(muy contaminado), β-mesosaprobio (contaminación moderada), oligosaprobio (contaminación baja)

� Índices de diatomeas → IBD (AFNOR), TDI (Kelly & Whitton, 1995 )

� Índices de macrófitos (Suárez et al., 2005; Moreno et al., 2006)

� Índices de diversidad (Shannon-Wiener, Simpson-Gini, Berger-Parker, McIntosh, etc.)


3.2.3. Índices hidromorfológicos

� QBR (Índice de Calidad de Riberas, Munné et al. 2003)

� Índice de aplicación sencilla que integra aspectos morfológicos y biológicos para evaluar la calidad ambiental de las riberas de ríos

� El índice recoge en cuatro bloques (con una puntuación de 0-25) los distintos componentes y atributos de las riberas:

� Grado de cobertura de vegetación de ribera

� Estructura de la cubierta vegetal

� Calidad y diversidad de la cobertura

� Grado de naturalidad del canal fluvial



� IHG (Índice Hidrogeomorfológico, Ollero et al. 2008)� Herramienta de valoración de los parámetros hidromorfológicos

para determinar el estado ecológico de los sistemas fluviales

� Evalúa 3 bloques: calidad funcional del sistema fluvial, calidad del cauce y calidad de las riberas, con 3 parámetros en cada bloque

� En cada parámetro evaluado se asigna el valor 10 si la situación es natural, o se van restando puntos si se observan determinados impactos y presiones (propuestas en tabla)



� IHG (Índice Hidrogeomorfológico, Ollero et al. 2008)� Cada bloque puede alcanzar una puntuación máxima de 30:

� 25 a 30 puntos → calidad hidrogeomorfológica muy buena

� 20 a 24 puntos → calidad hidrogeomorfológica buena

� 14 a 19 puntos → calidad hidrogeomorfológica moderada

� 7 a 13 puntos → calidad hidrogeomorfológica deficiente

� 0 a 6 puntos → calidad hidrogeomorfológica muy mala

� La valoración final del IHG tendrá un valor máximo de 90 puntos:

� 75 a 90 puntos → calidad hidrogeomorfológica muy buena

� 60 a 74 puntos → calidad hidrogeomorfológica buena

� 42 a 59 puntos → calidad hidrogeomorfológica moderada

� 21 a 41 puntos → calidad hidrogeomorfológica deficiente

� 0 a 20 puntos → calidad hidrogeomorfológica muy mala


3.2.4. Otros índices de calidad

� Índices de Estado trófico

� Se basan en la clasificación de las masas de agua en función de los valores asignados para los principales nutrientes (P, N…) y otros indicadores del estado trófico (clorofila, turbidez…)


3.2.4. Otros índices de calidad

� Índices de contaminación por nitratos

� La contaminación por nitratos se debe fundamentalmente a la aplicación de fertilizantes agrícolas (contaminación difusa) y a los vertidos ganaderos y urbanos (contaminación puntual)

� Los nitratos contribuyen a la eutrofización de las aguas y provocan problemas de salud pública

� Direc-va 91/676/CEE → establece un índice de clasificación de aguas según su concentración de NO3:

� > 50 mg NO3/l → aguas afectadas

� 25-50 mg NO3/l → aceptable pero con obligación de muestrear cada 4 u 8 años

� < 25 mg NO3/l → aguas de buena calidad



ingenierÍa ambiental calidad de las aguas · 2016. 5. 18. · c) calidad de las aguas 8. gestión...

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