Los Indices de Calidad del Agua Para la Gestión de Cuencas con Apoyo de los Sistemas de Información Geográfica. Parte 1

Autor: Adolfo Girón. Unidad de Química y Ambiente. Centro de Tecnología de los Materiales (CTM). FIIIDT. 

 

RESUMEN

El agua es un recurso limitado e insustituible, vital y fundamental para el desarrollo de la humanidad y la preservación de los ecosistemas. Sin embargo, todos conocemos el deterioro del recurso agua, producto del crecimiento poblacional, desarrollo industrial y agrícola, es decir de todas las actividades antrópicas. Además, el hombre ha perturbado el ciclo hidrológico de diferentes maneras, y por supuesto, afectando las cuencas hidrográficas. Por tales motivos, es indispensable promover y mantener la sostenibilidad del agua. Es un recurso renovable, solo si está bien gestionado. Asimismo, es importante manejar el tema de la preservación o conservación del recurso agua de forma transdisciplinaria. No podemos negar, que existe una variabilidad espacial de: disponibilidad del recurso agua, flujo de agua, contaminación del agua y su incidencia en la salud de la población, entre otras variables. En este sentido, la geomática junto con el empleo de los sistemas de información geográfica y la determinación de los índices de calidad del agua, son las herramientas de gran relevancia que podemos utilizar para estructurar y visualizar la información para la gestión integrada de cuencas y/o evaluar los problemas hídricos, entre otros.

INTRODUCCIÓN

La supervivencia de la humanidad depende del agua, suministrada por el gigantesco sistema de destilación de la naturaleza activado por la energía solar. El agua es considera de manera cotidiana un recurso natural renovable. Desafortunadamente es posible verificar que no lo es más. El hombre perturba el ciclo hidrológico de muchas formas, mediante la extracción de agua para la industria, la agricultura, recreación y para el consumo humano. La intensificación de las actividades del ser humano, han modificados y afectado de forma importante los ecosistemas y por ende el ciclo hidrológico. Por eso, al evaluar los problemas físicos y ecológicos provocados por la intervención del hombre en las cuencas, es importante situarse en una perspectiva integradora, considerando a la cuenca como una unidad territorial. Demás está decir, que el agua es uno de los recursos naturales más abundante e indispensable para la vida, su calidad es un factor que incide directamente en la conservación de los ecosistemas y el bienestar humano, la cual se define por su uso final. La multiplicidad y complejidad de las interacciones entre sociedad y el agua imponen una perspectiva transdisciplinaria en el momento de optimizar los recursos hídricos de una cuenca fluvial. Por esta razón, es indispensable disponer de conocimientos con relación al agua, a su interacción con los ecosistemas y la sociedad. Igualmente, es necesario que los responsables de la administración y planificación de los recursos hídricos, puedan disponer de herramientas o información que le permita tener una gestión eficiente para garantizar un desarrollo sostenible del recurso agua. Incluso, estas herramientas permitirán también avanzar y cumplir con lo establecido en los Objetivos del Desarrollo Sostenible (ODS) para el recurso agua (Falkenmark, M. 1988; Water Integrity Network, 2017). La geomática o la ciencia de información espacial juega un papel fundamental para la gestión del recurso hídrico, porque permite a través de sistemas de información geográfica (SIG), la integración, gestión, visualización, análisis, modelación y simulación de datos con referencia geográfica relacionados con el recurso agua o la hidrología (Blanco et. al. 2018).

La hidrología es definida como una ciencia geográfica debido a que la ocurrencia del ciclo del agua y su aprovechamiento son fenómenos intrínsecamente asociados con el entorno o el espacio. Las componentes del ciclo y otros factores involucrados en la compleja problemática del agua tienen una referencia geográfica y variabilidad espacial y temporal observables. Desde un punto de vista territorial, los estudios tendientes a incidir en la resolución de la problemática hídrica deben considerar un enfoque sistémico y requieren de información y conocimiento que reflejen esa variabilidad espacial y temporal de los factores incidentes. En el marco de este enfoque, una visión sistémica debe cumplir la característica de identificar los elementos que conforman el sistema hidrológico en cuestión (una cuenca o un territorio específico delimitado por otro tipo de criterios, por ejemplo políticos) y de analizar las relaciones dinámicas de cambio que se observan entre dichos elementos (Tapia-Silva, 2011a, 2011b). Por lo tanto, no podemos negar, que existe una variabilidad espacial de la disponibilidad del recurso agua, modelación del flujo de agua, contaminación del agua y su incidencia en la salud de la población, entre otras variables. Además, la intervención humana mal planeada del territorio, el agua por sí sola es un recurso que no puede mantenerse en condiciones de seguir permitiendo el desarrollo de la sociedad humana y del ecosistema en el que se desenvuelve.

Por ende, la geomática es una de las ciencias fundamentales que contribuye a comprender y plantear soluciones a los problemas de tipos hidrológicos y otros tipos de problemas del medio ambiente. Entre los avances de la geomática para la resolución de la problemática hídrica, podemos mencionar: análisis de la eficiencia del uso del agua; estudios integrales de cuencas; variabilidad espacial de acuíferos en cuanto a vulnerabilidad y capacidades de aprovechamiento, sellamiento y superficies impermeables; monitoreo de cuerpos de agua y relación con variables hidrológicas; zonas propensas a inundarse; efectos del uso del territorio en relación con variables, y servicios ambientales hídricos, y análisis de variabilidad espacio-temporal de variables hídricas, entre otros (Tapia-Silva, 2014).

CONTAMINACIÓN DEL AGUA.

La contaminación de los recursos hídricos puede ocurrir al verter directamente descargas de aguas residuales crudas o tratadas en los cuerpos receptores superficiales (Figura 1), o indirectamente al disponer aguas residuales, excretas o residuos sólidos en el suelo, en donde después de los procesos de adsorción, transformación, lixiviación e infiltración (Papadopoulou et al., 2007), hay posibilidad de que se altere la calidad microbiológica y química de las aguas subterráneas

Los contaminantes emergentes son contaminantes de antemano desconocidos o no reconocidos como tales, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, pero sí la preocupación por sus posibles impactos en el corto y largo plazos (López y Barceló, 2008); incluyen sustancias químicas de origen antrópico que se incorporan frecuentemente al ambiente, por lo que pueden ser peligrosos aun cuando no sean persistentes (figura 2). Entre los contaminantes emergentes presentes en el agua se encuentran: fármacos, compuestos perfluorados, hormonas, drogas de abuso, productos de cuidados e higiene personal y nanomateriales (microplásticos, nanopartículas de plata y oro y óxidos metálicos), también la agricultura y ganadería generan contaminantes, estas son considerados fuentes de contaminación difusa de plaguicidas y antibióticos, respectivamente. El estudio del destino de los contaminantes emergentes en agua y el desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías para su eliminación es crucial para realizar una buena gestión de los, cada vez más escasos, recursos hídricos y que necesitan satisfacer una demanda creciente de agua. En consecuencia, la calidad se ve seriamente afectada por la presión urbana y agrícola (Gil at al., 2012). Al hablar de una buena gestión del agua, la geomática juega un papel importante para manejo del recurso agua.

CALIDAD DEL AGUA.

En general, el término de calidad de agua hace referencia al conjunto de características físicas, químicas, biológicas y estéticas que le confiere una cierta condición al recurso para un uso específico. Como tal, es un término neutral que no se puede clasificar como bueno o malo, sin hacer referencia al uso para el cual está destinado el cuerpo de agua de donde se extrae la misma. La calidad del agua puede ser utilizada como una propiedad con la cual se indica si está o no contaminada, ya que se relaciona con las características físicas, químicas y biológicas. Hay diversos factores que pueden afectar la calidad del agua como, por ejemplo, la geología del área, el ecosistema y actividades humanas, tales como: las descargas del alcantarillado sanitario, la contaminación industrial, el uso de cuerpos de agua para recreación y el uso excesivo de los recursos de agua. Los estándares más comunes para evaluar la calidad del agua están relacionados con la salud de los ecosistemas, seguridad de contacto humano y agua potable.

El uso del agua implica determinados procesos que se pueden denominar procesos de consumo. Para un proceso de consumo específico existe un conjunto de requisitos en cuanto a la calidad del agua que se ha de utilizar. Si el agua cumple estas condiciones se dice que es aceptable. Para muchos procesos de consumo, el agua debe de cumplir cierta normas: por eso existen estándares de calidad del agua, cada cual destinado a un uso específico de ella. Durante el proceso de consumo se puede modificar las propiedades del agua. Se añaden nuevas sustancias o, lo que no es frecuente, se extrae algunos componentes. El agua procesada puede ser reutilizada por otros consumidores. Si la calidad del agua ha cambiado durante el primer proceso y no satisface las normas establecidas por el segundo usuario, se dice que el agua está contaminada. El término proceso de consumo es utilizado en su más amplio sentido, por ejemplo: el uso recreativo de las orillas de un río, lago o mar es considerado también un proceso de consumo (Eriksson, 1998).

Las aguas superficiales están sometidas a contaminación natural (material particulado, disuelto y presencia de materia orgánica natural) y de origen antrópico (aguas residuales domésticas, escorrentía agrícola, efluentes de procesos industriales, entre otros) (Torres et al., 2009). Surge la necesidad de evaluar los datos de calidad de agua y predecir los efectos adversos obre al recurso agua. La principal razón para establecer programas de monitoreo, tiene que ver con la necesidad de verificar si las características del recurso cumple con las condiciones para los usos requeridos y cómo se ve afectado por el vertimiento de contaminantes originados por actividades antrópicas. El producto obtenido de este procedimiento, debe ser un proceso científico válido y, a la vez, útil y fácil de entender, tanto para aquellas personas encargadas del manejo de los recursos de agua como para el público en general con conocimiento técnico limitado. Debido a las diferencias de interpretación prevalecientes entre quienes toman las decisiones, expertos en el tema y el público en general, es necesario desarrollar una metodología que agrupe los parámetros contaminantes más representativos dentro de un marco de referencia único. El Índice de Calidad de Agua (ICA), es un tipo de índice ambiental que puede ser usado como este marco de referencia único para comunicar información sobre la calidad del ambiente afectado y para evaluar la vulnerabilidad o la susceptibilidad del agua a la contaminación (Canter, 1996). También, se puede considerar como una forma de agrupación simplificada de algunos constituyentes indicadores del deterioro en la calidad de agua.

INDICES DE CALIDAD DEL AGUA

La Asociación Mundial para el Agua define la gestión integrada de los recursos hídricos (GIRH) como: “un proceso que promueve la gestión y el desarrollo coordinados del agua, el suelo y los otros recursos relacionados, con el fin de maximizar los resultados económicos y el bienestar social de forma equitativa sin comprometer la sostenibilidad de los ecosistemas vitales.” (Hassing et al., 2009). El empleo de los índices de calidad del agua (ICA) ofrece muchas ventajas y posibilidades para una GIRH. El índice de calidad de agua es una herramienta que permite identificar la calidad de agua de un cuerpo superficial o subterráneo en un tiempo determinado (Caho, C. y López, E., 2017). Un ICA brinda una manera conveniente de resumir la gran cantidad de datos generados en los monitoreos de las aguas, aparte de ser una herramienta que permite asignar un valor de calidad a partir de análisis de diversos parámetros, la intención es convertir los datos obtenidos del muestreo en información y está en conocimiento. Por otra parte, el ICA posee la capacidad de resumir y simplificar datos complejos de manera que se pueda analizar fácilmente y proporcionar una visión de los fenómenos medioambientales, tienen expresión numérica, facilita la comunicación, posee menos información que los datos brutos y son entendibles por especialista, los medios y públicos en general, permite determinar si se está incumpliendo la normativa ambiental y son de utilidad en acciones de concientización y educación ambiental.

Por su naturaleza, los índices pueden ser de tipo: fisicoquímicos, biológicos e hidromorfológicos; combinan diversas variables (aniones, cationes, pH, conductividad eléctrica, temperatu­ra, turbidez, coliformes fecales y totales, disponibilidad de oxígeno, demanda bioquímica de oxígeno, metales pesados, contenidos de nitrógeno y fósforo, algas, peces, macro-invertebrados, caudales ambientales, continuidad fluvial, entre otros.) y proporcionan una valoración de la calidad del agua en una escala de 0-100, donde 0 (cero) es mala calidad y 100 es excelente (Balmaseda y García).

Los índices de calidad del agua pueden ser calculados por diferentes metodologías, a fin de clasificar la calidad del agua para diferentes usos; la diferencia entre una y otra radica en la forma de calcularse y en los parámetros que se tienen en cuenta en la formulación del índice respectivo cada uno, además tiene sus características propias y generalmente se alcanzan buenos resultados en las zonas en que se obtuvieron (Amado et al., 2006; Sadiq y Tesfamariam, 2007; Sánchez et al., 2007; Królak et al., 2009).

En 1908, fue utilizado unos de los primeros ICA, denominado índice sapróbico, a fin de estimar el nivel de materia orgánica fácilmente degradable en agua superficial (Medeiros et al., 2017) y desde entonces se han desarrollado muchos índices (Sutadian et al., 2016). Los ICAs se han vuelto una herramienta muy útil en los programas de vigilancia, control y administración del recurso hídrico. Incluso, muchos países europeos y latinoamericanos han desarrollado e implementados ICA, entre otros. En Colombia los han incluido como exigencias en el plan de ordenamiento del recurso hídrico de cualquier río (Pérez, J. et al. 2018). En Brasil, la Compañía de Tecnología de Saneamiento Ambiental (CESTEB, 2006) desarrolló e implementó el ICA de agua cruda para abastecimiento público. Igualmente, Perú dispone de la Metodología para la Determinación del Índice de Calidad de Agua de los Recursos Hídricos Superficiales en el Perú (ICA-PE), como un indicador que representa el estado de la calidad del agua en los cuerpos naturales de agua, de una forma resumida y comprensible (Autoridad nacional del Agua, 2018). En Europa, fue desarrollado el Universal Water Quality Index –UWQI– conformado por 11 parámetros fisicoquímicos y uno microbiológico, con el objetivo de proporcionar un método más sencillo para describir la calidad de las aguas superficiales utilizadas para el abastecimiento de agua potable (Boyacioglu, 2007).

El cálculo se basa en las directivas de la Unión Europea para aguas a ser destinadas al consumo humano previo tratamiento, con el fin de facilitar su uso en los diferentes países que la conforman. En Venezuela tenemos una gran deficiencia, aún no se han desarrollados o adaptados ICA, por lo tanto los ICA no está regulados en la normativa ambiental venezolana y por supuesto no existe metodología a seguir, lo cual coloca a nuestro con una gran debilidad en el manejo de nuestros recursos hídricos de manera integral, incluso los monitoreos de calidad del agua a nuestro cuerpos de aguas superficiales y subterráneas, de acuerdo a lo establecidos en el decreto 883, prácticamente no se hacen, hemos descuidado la protección de nuestros cuerpos de agua en los últimos años.

Bibliografía.

• Falkenmark, M. (1988). El agua y el hombre: un complejo Sistema de interacción mutua. Ambio / Royal Swedish Academy of Sciences, p. 7-12.

• Water Integrity Network (2017). Los objetivos de desarrollo sostenible para el agua requieren protección frente a la corrupción. Disponible: o https://www.waterintegritynetwork.net/2017/01/05/los-objetivos-de-desarrollo-sostenible-para-el-agua-requieren-proteccion-frente-la-corrupcion/?lang=es

• Blanco, A. y Pascual, J. A. (2018). La geomática en el análisis del recurso hídrico. Documento en línea: https://www.iagua.es/noticias/instituto-imdea-agua/geomatica-analisis-recursos-hidricos.

• Tapia-Silvia, F.O. (2014). Advances in Geomatics and Geospatial Technologies to Solve Water Problems in Mexico. In Oswald-Spring, U. (editor). Water Resources in Mexico. Scarcity, Degradation, Stress, Conflicts, Management, and Policy. Heidelberg: Springer-Verlag, 2011b, 524 pp.

• Tapia-Silvia, F.O. (2014). Avances en Geomática y tecnología geoespacial para la resolución de la problemática del agua en México. En Oswald-Spring, U. (coordinador). Retos de la investigación del agua en México. Cuernavaca, México: Centro Regional de Investigaciones Multidisciplinarias, UNAM, 2011a, 754 pp.

• Tapia-Silvia, F.O. (2014)Avances en geomática para la resolución de la problemática del agua en México. Tecnología y Ciencias del Agua. Vol. V, núm. 2 pp. 131-148.

• Papadopoulou, M., G. Karatzas y Bougioukou (2007), Numerical modeling of the environmental impact of landfill leachate leakage on groundwater quality– a Field Application, Environmental Modeling Assessment, vol. 1 2,pp. 43-54.

• Lopez de Alda, M. y D. Barcelo (2008), “Contaminantes orgánicos emergentes en aguas continentales y aspectos relacionados con el marco normativo y planificación hidrológica en España”, en D. Barcelo (coord.), Aguas continentales. Gestión de recursos hídricos, tratamiento y calidad del agua, Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

• Gil, M. J., Soto, A. M., Usma, J. y Gutiérrez, O. (2012). Contaminantes emergentes en aguas, efectos y posibles tratamientos. Producción Limpia. Producción Limpia. 7(2) p, 52-73.

• Eriksson, E. (1998). Composición química del agua. Blume Ecología – Ambio. p.,49.

• Torres, P., Cruz, H. & Patiño, P. (2009). Índices de calidad de agua en fuentes superficiales utilizadas en la producción de agua para consumo humano. Una revisión crítica. Revista Ingenierías, 8(15), pp. 79-82

• Canter, L.W., (1996), Environmental Impact Assessment, McGraw-Hill Series in Water Resources and Environmental Engineering, p.122–133.

• Hassing, J., Ipsen, N., Jonch, T., Larsen, H., Lindgaard-Jorgensen, P. (2009). Integrated Water Resources Management in Action. Disponible en: https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000181891.

• Caho, C. y López, E. (2017). Determinación del Índice de Calidad de Agua para el sector occidental del humedal Torca-Guaymaral empleando las metodologías UWQI y CWQI. 12(2), p. 35 4.-

• Balmaseda, c., y García, Y. (2014). Índice canadiense de calidad de las aguas para la cuenca del río Naranjo, provincia Las Tunas, Cuba. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 23(3), p. 11-16.

• Amado, J.; Rubiños P.; Gavi, F.; Alarcon, J., HERNÁNDEZ, E., Ramírez, C. (2006). “Índice de calidad del agua en la cuenca del río Amajac, Hidalgo, México: Diagnóstico y Predicción”, Revista Internacional de Botánica Experimental. 75, p. 71–83.

• Sánchez, E.; Colmenarejo, M., Rubio V.; GARCÍA, M.; Borja, R. (2007). Use of the water quality index and dissolved oxygen deficit as simple indicators of watersheds pollution, Ecological Indicators, 7(2); p. 315 – 328, 2007.

• Medeiros, A.C., Freitasl, K., da SILVA I, de Oliveira M., Guimarães, M., y Mendonça, N. (2017) Quality index of the surface water of Amazonian rivers in industrial areas in Pará, Brazil, Disponibledo: http://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.09.002.

• Sutadian, A., Muttil, N., Yilmaz, A. y Perera, B. (2016). Development of river water quality indices-a review, Disponible: http://doi.org/10.1007/s10661-015-5050-0, Environ. Monit. Assess.

• Pérez, J., Nardini, A. y Galindo, A. (2018). Análisis Comparativo de Índices de Calidad del Agua Aplicados al Río Ranchería, La Guajira-Colombia. 29(3), p. 47-58.

• Cetesb (2006). Relatório de qualidade das águas interiores no estado de São Paulo, Anexo V, Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, São Paulo.

• Autoridad Nacional del Agua (2018). Metodología para la Determinación del Índice de Calidad de Agua de los Recursos Hídricos Superficiales en el Perú (ICA-PE).

 

Contacto: adolfohgr@gmail.com