indice de calidad del agua

7/22/2019 Indice de Calidad Del Agua

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Captulo III

NDICES DE CALIDAD (ICAs) Y DE CONTAMINACIN(ICOs) DEL AGUA DE IMPORTANCIA MUNDIAL


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Capitulo. III. ICAs e ICOs de Importancia Mundial ___________________________________________

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CAPITULO III

NDICES DE CALIDAD (ICAs) Y DE CONTAMINACIN (ICOs) DELAGUA DE IMPORTANCIA MUNDIAL

TABLA DE CONTENIDO

3.1. ndices En Los Estados Unidos ________________________________433.1.1. El ndice De La Fundacin Nacional De Saneamiento (INSF)___________ 43

3.1.1.1. Metodologa De Diseo ______________________________________ 43

3.1.1.2. Curvas De Funcin _________________________________________ 433.1.1.3. Formulaciones Y Clculo Del ndice NSF ________________________ 453.1.2. El ndice De Calidad De Agua Para Oregon (Estados Unidos)___________ 47

3.1.2.1 Desarrollo Del ndice ________________________________________ 473.1.2.2. Seleccin Y Transformacin De Variables _______________________ 483.1.2.3. Curvas Y Ecuaciones De Los Subndices ________________________ 48

o Subndice De Temperatura (SIT) _______________________________ 48o Subndice De Oxigeno (SIO)___________________________________ 49o Subndice De DBO (SIDBO) ___________________________________ 49o Subndice De Ph (SIpH)_______________________________________ 50o Subndice De Nutrientes (SIN-SIP) _____________________________ 51o Subndice De Slidos Totales (SIST) ____________________________ 52o Subndice De Coliformes Fecales (SICF) _________________________ 52

3.1.2.4. Agregacin Y Clculo Del Actual OWQI _________________________ 533.1.2.5. Clasificacin De La Calificaciones Del OWQI _____________________ 543.1.2.6. Anlisis De Tendencias ______________________________________ 54

3.1.3. ndice RPI (River Physiochemical Index) ___________________________ 553.1.4. ndice De Calidad De Agua Para El Valle Del Ro Miami._______________ 563.1.5. ndice De Calidad De Agua Para Idaho_____________________________ 583.1.6. El ndice De Calidad De Agua Para El Ro Des Moines (DRM WQI) ______ 603.1.7. ndice De Calidad De Agua Para Washington ________________________ 633.1.7. ndice De Calidad De Agua Para Washington ________________________ 64

3.1.7.1. Metodologa _______________________________________________ 643.1.7.2. Constituyentes Del ndice De Calidad Del Agua De Washington_____ 653.1.7.3. Clculo Del ndice __________________________________________ 653.1.7.3. Conversin Del Resultado ____________________________________ 65

3.1.7.4. Agregacin O Integracin De Los Valores De Los Subndices_______ 653.1.7.5. Aplicaciones De Los Pesos Y Otras Reglas. ______________________ 663.1.7.6. Correccin Del Valor Final Del ndice Debido A La Variabilidad Del Flujo________________________________________________________________ 663.1.7.7. Diferencias Con La Metodologa De 1991._______________________ 663.1.7.8. Formulacin _______________________________________________ 67

3.1.8. ndice De Calidad De Agua Para Greensboro-Estados Unidos __________ 68

3.2. ndices En Canad _________________________________________693.2.1. ndice De British Columbia (BCWQI) ______________________________ 69

3.2.1.1. Base Del ndice ____________________________________________ 70


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3.2.1.2. El Significado De La Clasificacin ______________________________ 713.2.1.3. Clculo Del ndice __________________________________________ 72

o Paso 1: Definicin Del Cuerpo De Agua __________________________ 72o Paso 2: Definicin Del Periodo De Tiempo. _______________________ 72o Paso 3: Clculo Del Nmero De Objetivos No Alcanzados (Factor F1) _ 72o Paso 4: Clculo De La Frecuencia De Los Objetivos No Alcanzados(Factor F2) _____________________________________________________ 73o Paso 5: Clculo De La Cantidad De Objetivos No Alcanzados (Factor F3) 73o Paso 6: Combinacin De Los Factores Para Formar El ndice Total ___ 74

3.2.1.4. Relacin Del ndice Con El Uso Del Agua._______________________ 763.2.2. ndice De Calidad De Agua De Alberta - Canad _____________________ 763.2.3. ndice De Prati ________________________________________________ 77

3.3. ndices En Centro Amrica ___________________________________78

3.3.1. ndice De Calidad De Agua De Montoya ____________________________ 783.3.1.1. Indicadores Utilizados. ______________________________________ 783.3.1.2. Metodologa Del ndice De Calidad De Agua De Montoya __________ 78

3.3.2. El ndice De Len Y Su Aplicacin A La Cuenca Lerma-Chapala En Mxico.803.3.2.1. Estimacin Del ndice _______________________________________ 813.3.2.2. Interpretacin De La Escala __________________________________ 81

3.4. ndices En Europa __________________________________________833.4.1. ndice Dalmatia ________________________________________________ 833.4.2. ndices De Calidad De Agua En Polonia. ____________________________ 843.4.3. El Proyecto AMOEBA (Pases Bajos) _______________________________ 86

3.4.3.1. Sistema De Referencia ______________________________________ 863.4.3.2. ndices Y Variables Contemplados _____________________________ 87

3.4.3.3. Caractersticas _____________________________________________ 883.4.3.4. Integracin De Los Datos ____________________________________ 89o Seleccin De Valores Objetivos O Deseables _____________________ 89o Escalamiento _______________________________________________ 91

3.4.3.5. Descripcin De Los 8 ndices De La Propuesta AMOEBA. __________ 92o ndice De Contaminacin Bacteriana (Bacterial Pollution Index-BPI) __ 92o ndice De Contaminacin Por Nutrientes (Nutrient Pollution Index-NPI) 92o ndice De Contaminacin Orgnica (Organic Pollution Index-OPI) ____ 95o ndice De Contaminacin Industrial (Industrial Pollution Index-IPI) __ 97o ndice De Contaminacin Por Pesticidas (Pesticide Pollution Index-PPI) 98o ndice Saprobio De Contaminacin (The Benthic Saprobity Index BSI) 99o ndice Biolgico De Diversidad (The Biological Diversity Index -BDI) 100

o ndice De Produccin-Respiracin (The Production-Respiration Index PRI) 1003.4.3.6. La Estrategia AMOEBA En Chipre _____________________________ 101

3.5. ndices En Asia Y Oceana ___________________________________1043.5.1. ndice De Calidad De Agua Del Ro Ganga. India ___________________ 1043.5.2. Sistema De ndices De Calidad De Agua Para Los ros En Malasia. _____ 104

3.6. ndices En Colombia _______________________________________ 1053.6.1. ndice De Contaminacin Por Mineralizacin -ICOMI: ________________ 1063.6.2. ndice De Contaminacin Por Materia Orgnica ICOMO ______________ 1073.6.3. ndice De Contaminacin Por Slidos Suspendidos -ICOSUS __________ 107


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3.6.4. ndice De Contaminacin Por Trofia ICOTRO. _____________________ 1083.6.5. ndice De Contaminacin Por Temperatura ICOTEMP.______________ 108

3.6.6. ndice De Contaminacin Por pH - ICOpH:_________________________ 1083.6.7. ndices Propuestos Para La Actividad Petrolera _____________________ 1083.6.7.1. ndice De Contaminacin Por Hidrocarburos Aromticos En Peces YSedimentos- ICOARO. _____________________________________________ 1093.6.7.2. ndice De Contaminacin Por Hidrocarburos Alifticos En Peces YSedimentos ICOALRE. ____________________________________________ 1093.6.7.3. ndice De Contaminacin Por Hidrocarburos Alifticos No Resueltos EnPeces- ICOALNORE-P:_____________________________________________ 1093.6.7.4. ndice De Contaminacin Por Hidrocarburos Alifticos No Resueltos EnSedimentos. ICOALNORE-S: ________________________________________ 1093.6.7.5. ndice De Contaminacin Por Hidrocarburos Alifticos Totales En PecesY Sedimentos ICOLALTO ___________________________________________ 1093.6.7.6. ndice Bitico ICOBIO ______________________________________ 110

o Anlisis De Presencia Ausencia (Jaccard, 1908) ________________ 110o Densidades (ndice De Disimilaridad De Bray Y Curtis, 1957) ______ 110

3.6.8. ndice De Contaminacin Txico ICOTOX__________________________ 1113.6.9. Conclusiones De La Propuesta De Ramrez. ________________________ 112

Referencias __________________________________________________ 113


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CAPTULO III

NDICES DE CALIDAD (ICAs) Y DE CONTAMINACIN (ICOs) DEL AGUA DEIMPORTANCIA MUNDIAL

3.1. ndices En Los Estados Unidos

3.1.1. El ndice De La Fundacin Nacional De Saneamiento (INSF)

3.1.1.1. Metodologa De Diseo

El ndice de Calidad de Agua "Water Quality Index" (WQI), fue desarrollado en 1970por la National Sanitation Foundation (NSF) de Estados unidos, por medio del uso de latcnica de investigacin Delphi de la Rand Corporation's (Ball y Church 1980).

Esta tcnica es utilizada comnmente en paneles de expertos, que para la pocafueron 142. El INSF, tiene la caracterstica de ser un ndice multiparmetro, y se basen tres estudios.

En el primero, se probaron 35 variables de contaminacin incluidos en el ndice; losexpertos opinaron sobre ellos y clasificaron los mismos en tres categoras de acuerdo asi el parmetro deba ser: no incluido, indeciso o incluido. Dentro de los incluidosdeban dar una calificacin de 1 a 5, de acuerdo a su mayor o menor importancia,siendo uno la calificacin ms significativa. Igualmente tuvieron la oportunidad deincluir ms variables (Ott, 1978; Brown et al.,1970).

En un segundo estudio, se dio la evaluacin comparativa de las respuestas dadas por

todos los expertos, de tal manera que se modificaran las respuestas si se determinabaconveniente. Como resultados de este segundo estudio, nueve fueron las variablesidentificadas de mayor importancia: Oxigeno Disuelto, Coliformes Fecales, pH, DBO5 ,Nitratos, Fosfatos, Desviacin de la Temperatura, Turbidez y Slidos Totales.

Finalmente, en el tercer estudio, los participantes fueron cuestionados sobre eldesarrollo de una curva de valoracin para cada variable. Los niveles de Calidad deAgua tuvieron un rango de 0 a 100 que fueron localizadas en las ordenadas y losdiferentes niveles de las variables en las abscisas. Cada participante realiz la curvaque pens que representaba la variacin de la calidad del agua, causada por el nivel decontaminacin de las variables. Estas curvas fueron conocidas como RelacionesFuncionales o Curvas de Funcin (Ott, 1978; Brown et al.,1970)

3.1.1.2. Curvas De Funcin

Los investigadores promediaron todas las curvas para producir, de la misma manera,una curva promedio para cada contaminante. Luego las curvas fueron graficadas atravs del uso de la media aritmtica con un lmite de confianza del 80% sobre estevalor medio. Lmites de confianza cercanos a la media representaba un contaminantevariable, hecho que se verificaba en los estudios, mientras que lmites de confianzaamplios representaba desacuerdos entre las respuestas. Por ejemplo, el OxgenoDisuelto tuvo una banda estrecha y la turbidez una grfica mucho ms amplia, comoes observable a continuacin en las figuras correspondientes a cada variable (Figuras


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3.1 a 3.9) con su respectivo valor Q (Valor de Calidad), las cuales fueron tomadas ytraducidas del URL: http:bcn.boulder.co.us/basin/watershed/wqi_nsf.


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Cabe destacar que dos grupos de variables requirieron procedimientos especiales: lospesticidas y las sustancias toxicas; los cuales generalmente no son incluidos en elndice Bsico, pero pueden ser evaluados si se requiere. En este caso, si laconcentracin detectable de pesticidas de todo tipo excediera la cantidad de 0.1 mg/l,el ICA NSF automticamente podra ser 0. De acuerdo con el Registro Federal,Volumen 63, Numero 237 (Diciembre 10 de 1998), la EPA determina unaconcentracin de 0.083 g/l para Clorpirifos (Lorsban). En el caso de las sustanciastxicas, se lleva a cabo un procedimiento similar, es decir, el lmite superior permitido

conlleva a un resultado de cero en el ndice. Para los diferentes txicos, los lmitessuperiores han sido tomados de la normatividad para agua potable.

3.1.1.3. Formulaciones Y Clculo Del ndice NSF

El establecimiento de los pesos para los subndices, fue una tarea crtica. Eraimportante que los pesos sumaran uno, con la atenuante de tener en cuenta lasvaloraciones dadas por los expertos. Para lograr esto, se calcularon promediosaritmticos de las valoraciones para todas las variables; los pesos temporales erancalculados dividiendo la importancia de cada parmetro sobre la valoracin del peso de


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la variable de mayor importancia, es decir, el oxgeno disuelto. As, los pesostemporales eran divididos individualmente entre la suma de los pesos temporales, lo

que produjo los pesos finales. Estos pesos fueron: oxgeno disuelto, 0.17; Coliformesfecales, 0.15; pH, 0.12; DBO5 , 0.10; nitratos, 0.10; fosfatos, 0.10; Desviacin detemperatura, 0.10; turbiedad, 0.08; y slidos totales, 0.08 (Ott, 1978).

Para calcular el ndice de calidad del agua agregado, se usa una suma lineal ponderadade los subndices o una funcin de agregacin del producto ponderado. El NSF us unasuma lineal ponderada. El resultado de su aplicacin, debe ser un nmero entre 0 y100, donde 0 representa la calidad de agua muy pobre y 100 representa la calidad deagua excelente. Esto encaja con el concepto del pblico general de valoraciones. Laprimera ecuacin del ndice fue un promedio geomtrico ponderado:

=

=n

Ii

w

iiSIWQI )(

En la actualidad el ndice usa un Promedio Aritmtico Ponderado: =

=n

i

iiWSIWQI1

Donde: WQI: ndice de Calidad de AguaSIi: Subndice del Parmetro i

Wi: Factor de Ponderacin para el Subndice i

Mientras la suma lineal ponderada se usa ampliamente, la agregacin del productoponderado, evita eclipsar el resultado, porque si un sub-ndice es cero, entonces elndice es automticamente cero (Ott, 1978).

Un ejemplo del clculo del NSF WQI (Tabla 3.1.), se da a continuacin; se deberecordar que una vez obtenido el valor Q de la curva, se debe multiplicar por su factorde ponderacin para obtener el subtotal, puntaje parcial o subndice.

Tabla 3.1. Ejemplo De Calculo Del ndice NSF

Parmetro Resultado Unidades Q-valor Factor dePonderacin

Subtotal

Oxgeno 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 C 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

Slidos Totales 150 mg/l 78 0.07 5.46

Sumatoria ndice 77.9

En correspondencia con el ejemplo anterior, si alguno de estos variables falta, el valortotal del ndice puede ser calculado por la distribucin de su peso entre las dems


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variables y su posterior reclculo. Por ejemplo, si la DBO y la Temperatura no pudieronser registradas, sus pesos 0.11 y 0.10 suman 0.21, que ser dividido entre 7 lo que

dar: 0.03, que se suma a cada uno de los factores de ponderacin y a continuacin seprocede como de costumbre, y se obtiene un ndice de 78.4.

El resultado final es interpretado de acuerdo con la siguiente escala de clasificacin, enla que el fondo representa el color correspondiente a cada rango:

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

Muy Mala: 0-25

Este ndice tiene la particularidad de ser ampliamente usado en estudios ambientales.

As, en los Estados Unidos en 1977, 12 de los 60 estados y agencias interestatales lousaron. Inclusive se han utilizado grficas tridimensionales para mostrar perfiles decalidad del agua. El ndice se coloca en el eje vertical y el tiempo y la distancia en losejes horizontales, con el fin de detectar tendencias y observar el comportamiento de lacontaminacin (Ott, 1978).

3.1.2. El ndice De Calidad De Agua Para Oregon (Estados Unidos)

El ndice de Calidad de Agua de Oregon (OWQI), es un nmero simple que expresa lacalidad del agua por la integracin de las medidas de 8 variables: Temperatura,Oxgeno Disuelto (Porcentaje de Saturacin y Concentracin), DQO, pH, SlidosTotales, Amonio y Nitratos, Fsforo Total y Coliformes Fecales). Ha sido desarrolladopara evaluar el monitoreo mantenido por el Laboratorio del Departamento de CalidadAmbiental de Oregon, con el fin de observar los impactos de las fuentes decontaminacin en variedad de condiciones.

3.1.2.1 Desarrollo Del ndice

El original OWQI fue diseado despus del NSF (McClelland, 1974). En ambos ndicesse us la metodologa Delphi (Dalkey, 1963; 1968). Ambos ndices usan unatransformacin logartmica para convertir los resultados de las variables en subndices.Estas transformaciones tienen la ventaja de cambiar en magnitud los niveles bajos dedeterioro que tienen un gran impacto. Para la agregacin original del OWQI se us unafuncin de promedio geomtrico ponderado que despus fue cambiada a unoaritmtico.

Su ecuacin corresponde a un Promedio Aritmtico Ponderado =

=n

i

iiWSIWQI1

Donde: WQI: ndice de Calidad de AguaSIi: Subndice del Parmetro i

Wi: Factor de Ponderacin para el Subndice i


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El original OWQI fue descontinuado en 1983, debido a los excesivos recursosrequeridos para calcularlo manualmente. El inters en su re-reexaminacin y aplicacin

se vio renovado, en razn del mejoramiento de las herramientas computacionales ypor el inters creciente en entender fcilmente la calidad del agua, adems de lacomprensin de muchos procesos en los sistemas hdricos.

Los enfoques que han proporcionado nuevas herramientas para el desarrollo de losndices contemporneos, tambin 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 anlisis de factores yla lgica difusa.

3.1.2.2. Seleccin Y Transformacin De Variables

El original OWQI incluy 6 variables: Porcentaje de Saturacin Oxgeno Disuelto,

DBO, pH, Slidos Totales, Amonio ms Nitratos y Coliformes Fecales. Estas variablesfueron escogidas de un gran conjunto de variables compiladas en ndices en laliteratura contempornea. Seguidamente, un panel de expertos determin laimportancia estadstica de la categorizacin de cada variable (factores deponderacin). Por ltimo, estas variables resultaron ser las ms significativas para loscursos de agua de Oregon (Dunnette, 1980).

En el original OWQI, los valores de los subndices fueron obtenidos de tablas detransformacin (metodologa que sirvi de base para el actual). A 6 variables, seadicionaron el Fsforo Total y la Temperatura; adems la sub-saturacin del oxgeno,fue reemplazada por la concentracin del oxgeno disuelto; igualmente lasobresaturacin de oxgeno, fue modificada para incluir los altos niveles encontrados

en Oregon. En adicin, otros subndices fueron significativamente modificados paradarle mayor consistencia al ndice, como se observa en adelante.

Las curvas de los subndices que se presentan en esta seccin fueron tomadas de Cude(2001).

3.1.2.3. Curvas Y Ecuaciones De Los Subndices

o Subndice De Temperatura (SIT)El subndice de temperatura (Fig.3.10.) fue especficamente diseadopara proteger las pesqueras de agua

fra. La ecuacin usada para ste fuemodificada de la versin de la EPARegin X (Peterson y Bogue, 1989). Elsubndice refleja los efectos de latemperatura sobre varios estadios deSalmn Chinuk (nombre de una tribu),la trucha toro y el sapo rabudo(Oregon DEQ, 1994a).


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Los rangos y ecuacin para este subndice se dan a continuacin

100:11 = TSICT 32

*3055666.2*1623171.0*172431.454007.76:2911 TETTSICTC T +=


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altas concentraciones que el primero no tuvo en cuenta (Fig. 3.13), dado los altosniveles en Oregon.

Si:

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

o Subndice De Ph (SIpH)El subndice de pH original se bas sobre los promedios de pH en el Ro Willamette(Dunnette, 1980), lo que no fue representativo de otras cuencas, pues debido a lageomorfologa estas tienden a ser ms alcalinas, lo que da como resultado pHs msaltos. El valor actual est diseado para la proteccin de la vida acutica (Oregon DEQ,

1994b), mientras que reconoce las diferencias naturales de tipo geolgico entre lascuencas. Para tener en cuenta la variabilidad geolgica, el subndice con un valor de100 se asign a todas las aguas con un pH entre 7.0 y 8.0 (Fig. 3.14.).

S:pH < 4 : SIpH = 104 pH < 7: SIpH = 2.628419 x exp (pH x 0.520025)7 pH =8: SIpH = 1008 < pH =11: SIpH = 100 x exp ((pH-8) x -0.5187742)11 < pH: SIpH = 10


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o Subndice De Nutrientes (SIN-SIP)Los subndices de nutrientes (amonio ms nitritos y fsforo total), fueron diseadosy basados en la eutrofizacin potencial. Para el subndice de nitrgeno (Fig. 3.15.),las concentraciones de amonio y nitratos son sumadas con anterioridad al clculo.El nitrgeno amoniacal fue incluido, dado su toxicidad para la fauna acutica.

S:

N 3 mg/l: SIN = 100 x exp.(N x -0.460512)3 mg/l < N: SIN = 10

El fsforo no fue incluido en el primer ndice dado la insuficiente informacindisponible. Actualmente este subndice (Fig. 3.16.) se basa en la experiencia de campo

sobre el riesgo de eutrofizacin de las aguas de Oregon.

S: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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o Subndice De Slidos Totales (SIST)El Subndice de Slidos Totales fue diseado en atencin a la variabilidad geolgica deOregon. Cuencas similares fueron agrupadas y por medio de ecuaciones detransformacin desarrolladas, se distinguieron las diferentes condiciones de losprocesos erosivos (slidos disueltos y slidos suspendidos). Ocho subndices separadosde slidos totales fueron desarrollados para el primer OWQI. Las modificacionesrealizadas para algunos de estos subndices reflejan una mejor informacin disponible.La figura 3.17., muestra la funcin de calidad para uno de estos ndices.

(SITS). Cuencas Willamette, Sandy, y Hood.

TS 40 mg/l: SIST = 10040 mg/l < TS =280 mg/l: SIST = 123.43562 x exp (TS x -5.29647E-3)

280 mg/l < ST: SITS = 10Dado que la US Boreau Reclamation, no analiz los slidos totales, fue necesarioaplicar la siguiente relacin, para determinar las concentraciones, segn Stodja yDojlido (1995).

XfST =

Donde:

ST: Slidos Totalesf: 0.55 a 0.9 segn curso de agua particular

X: Conductividad Especfica en uS/cmA travs del uso de datos histricos del DEQ, f fue determinada empricamente paracuencas estratgicas y correspondi a 0.78.

o Subndice De Coliformes Fecales (SICF)El subndice de coliformes fecales (Figura 3.18), fue diseado para indicar la potencialy peligrosa contaminacin microbiana. A conteos menores de 50/100 ml, le fueron


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asignados subndices de 98. Esto se debe a la incertidumbre de los procedimientosanalticos para el conteo bacteriano.

S:

FC 50 # /100 ml: SICF = 9850 # /100 ml < CF 1600 # /100 ml: SICF = 98 x exp. ((FC-50) x -9.917754E-4)1600 # /100 ml < FC: SICF = 10

3.1.2.4. Agregacin Y Clculo Del Actual OWQI

Para determinar la sensibilidad de varios mtodos de agregacin a los cambios en lacalidad del agua debido a diferentes variables, se utiliz la frmula para un promediocuadrado no ponderado.

El promedio aritmtico original para el OWQI y el geomtrico del NSF, fueroncomparados con conjuntos reales e idealizados. Para los datos idealizados, cadasubndice fue variado desde 100 (ideal) a 10 (deficiente), mientras que otros valoresde subndices fueron ranquedos a 100. En todos los ensayos, el promedio cuadradoponderado fue ms sensible a los cambios en las variables individuales. Esta frmula(Dojlido et al., 1994), permiti obtener la variable ms impactada para impartirlemayor influencia sobre el ndice de calidad del agua. Este mtodo reconoce que lasdiferentes variables pueden poseer diferente significacin en la calidad global dediferentes estaciones y ocasiones.

Los mtodos que asignan pesos fijos a las variables y la variable que tiene un granpeso estadstico, tienen por consiguiente una gran influencia en el ndice. Por ejemplo,en un ndice con altos pesos para el oxgeno, altas concentraciones de coliformesfecales puede no reflejar en los resultados del ndice si la concentracin del OD estcercana a la ideal. Esta caracterstica puede ser deseable en ndices especficos para laproteccin de la vida acutica. Sin embargo el OWQI esta diseado para comunicaruna calidad de agua en general, ms que para un uso especfico. En esta va, lasensibilidad a los cambios en cada variable es ms deseable que la sensibilidad a lavariable con mayor peso.


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La ecuacin actual del OWQI, corresponde a una funcin del promedio armnicocuadrado no ponderado:

=

=n

i iSI

nWQI

12

1

Donde:

WQI: ndice de Calidad de Aguan: Nmero de Subndices

SIi: Subndice del Parmetro i

La ecuacin con subndices es como sigue:

22222222

11111111

8

CFPNSTpHDBOODT SISISISISISISISI

OWQI

+++++++

=

3.1.2.5. Clasificacin De La Calificaciones Del OWQI

Para desarrollar un esquema de clasificacin y descripcin para el ndice, se generuna curva de distribucin desde las calificaciones calculadas para 136 estaciones entrelos aos 86 y 95. Para normalizar los datos de cada estacin de monitoreo dada lavariabilidad en la frecuencia de muestreo, los datos para cada sitio fueron limitados aun mximo de una muestra por estacin. Los valores promedios de los datosnormalizados fueron calculados para cada estacin. Todo lo anterior permiti definir elsiguiente esquema de clasificacin:

Tabla 3.2. Escala de Clasificacin del OWQIRANGO PARA EL NDICE CALIFICACIN

90-100 Excelente85-89 Buena

80-84 Justa60-79 Pobre


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ndice. Este test permite analizar tendencias en conjuntos de datos con valores nodeterminados. Es conveniente dividir los datos por mes y para cada subconjunto de

ellos analizar la direccin, magnitud y significanca de la tendencia. Estos subconjuntosson comparados y se genera un resultado anual que indica si existen o no tendenciassignificativas. Este procedimiento asegura que las tendencias sean consistentes porms de un ao y que no se debe a la variacin estacional, como se puede observar(Tabla 3.3.) en el siguiente ejemplo:

Tabla 3-3. Anlisis De Tendencias Del rea Metropolitana De Portland Usando El ndiceDe Calidad De Agua De Oregon -OWQI (Periodo 10/85 - 9/95).

Sitio Promedio OWQI10/85-9/87

Promedio OWQI10/93-9/95

Tendencia

Sandy R. at Troutdale Bridge 93 93 TNS

Clackamas R. at High Rocks (Gladstone) 90 90b

TNSMollala 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.

3.1.3. ndice RPI (River Physiochemical Index)

Este ndice parte del ndice de Oregon para su desarrollo, y determin que eraimportante para Idaho tener en cuenta una sola ecuacin de slidos disueltos y novarias como se consideran en el ndice de Oregon en razn de sus diferenciasgeomorfolgicas.

As, este ndice revisado fue llamado RPI (River Physiochemical Index), en el que paradeterminar la condicin global de un cuerpo de agua, se determin la media armnicade los valores individuales del RPI de todos los datos, cuando un factor no sedetermin fue descartado (IWRRI, 2003). Generalmente entre 8 y 6 variables fueroncalculados. La formulacin bsica es idntica a la del ndice de Oregon (Cude, 1998).

Adicionalmente, este ndice se correlacion con ndices biticos como: ndice de peces(RFI), ndice de Diatomeas (RDI) e ndice de Macro invertebrados (RMI), con los quemostr una gran correlacin al medir impactos humanos, especialmente agrcolas yforestales (Brandt, 2002).

Hasta el momento el RPI ha mostrado su utilidad en el sur de Idaho, y se desea enfuturas implementaciones confirmar sus bondades para todo el estado.


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3.1.4. ndice De Calidad De Agua Para El Valle Del Ro Miami.

El objetivo primario de este proyecto de ndice para los 5 Ros del rea de Dayton (RIP,2002), es proveer informacin tcnica y datos cientficos detallados y llevarlos a unformato entendible para el conocimiento del pblico. El rea de Dayton corresponde auna gran extensin para el desarrollo de actividades de recreacin como viajes encanoa y observacin de aves, das de campo y caminatas, entre otras. El Valle deMiami tiene una abundante y alta calidad de recursos acuticos y an algunosciudadanos creen que esta agua es inaccesible o insegura para ser utilizada.

El ndice tiene como fin, ser una herramienta til para educar a la comunidad acerca dela calidad y cantidad de agua de esta rea.

Para simplificar las interpretaciones de calidad de agua, el ndice final es lacompilacin de la ponderacin de los valores de los variables de calidad de agua

que, al ser combinados, dan las categoras del ndice que relacionan los aspectos delro como sistema ecolgico para la vida acutica, la seguridad humana y la esttica delpaisaje.

Dos ndices se tuvieron en cuenta

ndice de Calidad de Agua: Consistente en variables fsicas, qumicas ybiolgicas.

ndice para el Ro: Abarca los mencionados variables de calidad, flujo y turbidezAmbos ndices presentan una escala de: Excelente, Bueno, Aceptable y Pobre. Laincorporacin del flujo en el segundo ndice es importante, en razn de que los estados

del flujo tienen un profundo impacto sobre la calidad y la seguridad.

Los variables individuales que comprende cada ndice son combinados en una frmulaponderada para calcular la clasificacin del ndice para cada estacin de muestreo. Lasescalas de clasificacin se observa en el siguiente diagrama:

Excelente

Indica Alta calidad del agua. Lascondiciones son altamente favorables

para la recreacin

BuenaAlgunas de las Mediciones se hallan

en el lmite o exceden losestndares de calidad. Las

condiciones son favorables para larecreacin.

Aceptable

Muchas de las mediciones se hallanen el lmite o exceden los estndaresde calidad. Las condiciones estn en

el lmite de lo favorable para larecreacin.

Pobre

Las mediciones indican que el aguatiene algunos problemas decalidad. Las condiciones no son lasms favorables para la recreacin

Para la formulacin del ndice, las mediciones de los valores de cada parmetro secategorizan en cuatro posibles categoras (US EPA, 2002):

Excelente: 4.0 Bueno: 3.0Aceptable: 2.0 Pobre: 1.0


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Cada parmetro tiene un factor de ponderacin de 1 a 3 que refleja su importanciaglobal.

Como ejemplo, se da el oxgeno disuelto; la regional de la EPA de Ohio, que proponeque para la vida acutica se necesita por lo menos 5 mg/l para mantener su desarrollonormal. As, si una medida igual o mayor ser considerada como buena hasta 9, puntoen el cual tomar el calificativo de excelente. Debajo de 5 mg/l se consideraraceptable y al ser menor de 2 mg/l entonces ser calificada como pobre. Igualmentedada su importancia para la vida obtiene un factor de ponderacin de 3. En este ordende ideas, si se tiene que el promedio del oxgeno es 7.3 mg/l, este valor es mayor que5 mg/l, pero es mas bajo que nueve y obtiene calificacin de buena de 3 y almultiplicar por su factor de ponderacin de 3 se obtiene 9.

Este proceso se aplica de manera repetitiva con cada variable y su valor declasificacin. Esta sumatoria da el ndice final y es comparado con los lmites de

excelente a pobre (Tablas 3.4.).

Tabla 3.4. Clasificaciones Para Cada Parmetro En El RI (RIP, 2002)

Parmetro Frecuencia Unidades "Excelente" "Bueno" "Aceptable" "Pobre"

Oxgeno Dis. Diario mg/l >9 5-9 2-5 9

pH (bajo) Diario Estndar 7-8 6.5-7 6-6.4 34.44

Temperatura(Baja)

Diario Celsius 21.11-31.11 15.57-21.10

10.01-15.56


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Clasificacin

Tabla 3.6. Rangos Del ndice De Calidad De AguaEs t a c i n E x c e l e n t e B u e n o A c e p t a b l e P o b r e

M i am i sb u r g > 2 2 2 2 - 1 8 1 7 - 1 3 < 1 2

De acuerdo a este rango (Tabla 3.7.) esta estacin obtiene calificacin de excelente(Tabla 3.8.), acorde con la anterior valoracin.

Tabla 3.7. ndice De Ro Para La Estacin De Miamisburg

Pa rm e t r oV a l o r

P r o m e d i oC l a s i f i c a c i n

F a ct o r d e

P o n d e r a c i nS u b t o t a l

P e s o s

Mx im os

ICA - - 24 28

Flujo 636.00 3 2 6 8Turbidez 20.35 4 1 4 4

SUBTOTA L 3 4 4 0

Tabla 3.8. Rango Para El River Index

Estacin Excelente Bueno Aceptable Pobre

Miamisburg >31 31-25 24-18


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El procedimiento consisti en utilizar las relaciones entre nitrgeno y fsforo total(NT/PT) y Escherichiacoli/ coliformes fecales. El resultado de ellas fue utilizado en la

construccin del nuevo ndice.

Los variables incluidos en el ndice fueron: oxgeno disuelto, fsforo total, turbidez,conductividad especfica y coliformes fecales. Para calcularlo, no es necesarioestandarizar los variables. Adicionalmente, los clculos son simplificados a travs de laeliminacin de subndices.

El ndice se define como:

+++=

5.05.015.05.0

65.1

)(15.0).(4.0)()(50

)(log

SCColiFTurbTP

DOWQI

Donde:

DO= Oxgeno Disuelto (% saturacin)Turb= Turbidez (NTU)

TP= Fsforo Total (mg/l)F-Coli= Coliformes Fecales (conteos/100ml)

SC= Conductividad Especfica en (S/cm a 25C)

Esta frmula se basa en algunos criterios de calidad de agua como, coliformes fecalesque no exceden los 2000 organismos/100 ml, fsforo total < 0.1 mg/l. Si cualquiera de

los dos criterios es excedido, el ro necesitar del manejo de las Cargas TotalesMximas Diarias (TMDL).

La frmula fue diseada para clasificar el agua en 3 rangos:

De 3 a 2, para aguas limpias De 2 a 1, para aguas que necesitan TMDL, para uno o ms variables en la

formula. De 1 a 0, para aguas que necesitan TMDLs y BMPs (Best Management

Practices), que mejoren la calidad del agua, situacin para la mayora o todoslos variables de la frmula.

La tabla 3.9., muestra algunas aplicaciones de este ndice en diferentes aguas. Ellogaritmo es usado para dar valores pequeos. Sin embargo, esta frmula no fuediseada sobre la base de los estndares de calidad del agua; en ella, el poder de lasvariables que fueron seleccionados para el ndice, estuvo basado en el efecto de cadaparmetro sobre las condiciones del agua. Por ejemplo, aguas de muy buena calidadpueden tener turbidez de 0.5 NTU (criterios para el consumo humano) y 5 S/cm deconductividad especfica, adems de altas concentraciones de oxgeno disuelto. Deacuerdo con el diseo del ndice, estas aguas tienen un valor de alrededor de 3. Sinembargo, esta agua debe tener cantidades insignificantes de coliformes fecales yfsforo total.


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Tabla 3.9. Aplicaciones Del ICA De Idaho Para Diferentes Aguas.

OD

(%Saturacin)

Turbidez

(NTU)

Coliformes

Fecales

FsforoTotal

(mg/l)

Conductividad

Especfica

ICA

(WQI)

Accin

Propuesta90 1 100 0.02 1 2.85 Ninguna70 10 200 0.1 20 2.12 Ninguna60 50 500 1 90 1.71 TMDL90 80 1000 1.4 270 1.66 TMDL50 50 200 0.05 100 2.01 Ninguna90 100 3000 0.5 270 1.89 TMDL100 200 5000 0.5 100 1.74 TMDL100 0.5 0 0 0.5 3.00 Ninguna60 200 200 0.1 300 1.96 TMDL82 5 12 0.08 75 2.30 Ninguna

3.1.6. El ndice De Calidad De Agua Para El Ro Des Moines (DRM WQI)

El diseo del ndice para el ro Des Moines se dio a partir del ndice NSF, enconsideracin a su amplia aplicacin y especficamente su la utilidad en este sistema,bajo los criterios de la EPA. Los variables fueron tomados de los registros obtenidos delos monitoreos entre 1977 y 1997. Algunas calificaciones grficas fueron especialmentedeterminadas. Su escala va de 0 a 100 para cada variable. Las clasificaciones y curvasdel ndice NSF usadas fueron: Oxgeno Disuelto, DBO, Turbidez y pH. La curva denitratos fue utilizada como la curva de nitritos ms nitratos. Las curvas creadas fueron,slidos suspendidos y amonio no ionizado (Kahler-Royer, 1999). Para este ltimo casose tuvo en cuenta la recomendacin de la EPA, acerca de la variacin del amonio enrelacin a la temperatura y el pH, debido a que muchos lmites pueden serestablecidos. Por lo tanto, se utiliz un promedio crnico de 4 das y el rango de pH de

6.50 a 9.00 se increment en 0.25, al igual que la temperatura de 0-30, se incrementen 5C. Tambin, se determinaron diferentes curvas de pH para diferentestemperaturas.

La curva de slidos suspendidos fue determinada por el sistema de Clasificacin dePrati (Prati et al.,1971), que asigna calificaciones a las siguientes concentraciones:

Excelente: 20 ppm Aceptable: 40 ppm Ligeramente Contaminado: 100 ppm Contaminado: 278 ppm Altamente Contaminado: >278 ppm

Estas concentraciones se trasladaron a unidades en mg/l para obtener los nuevosrangos, con los que se construy la correspondiente curva (observar figuras 21 a 27,tomadas de Kahler-Royer, 1999):

Excelente: 91-100 Bueno: 71-90 Medio: 57-70 Malo: 26-50 Muy Malo: 0-25


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La curva de clasificacin determin el subpuntaje para cada parmetro yposteriormente ste fue multiplicado por el factor de ponderacin (Tabla 3.10.) que

indica la importancia que los variables tienen para la calidad del agua. Por definicin, lasuma de los factores debe ser 1. Seguidamente, los valores obtenidos se sumaron.Este proceso fue llamado valor aritmtico de la calidad de agua (WQSA, en ingls). Lascategoras de clasificacin para el WQSA son visibles en la Tabla 3.11.

Tabla 3.10. Variables Y Pesos De DMR

DMR WQI PESOS

Oxgeno Disuelto 0.21

pH 0.14

DBO5 0.14

Nitratos +nitritos 0.13

Slidos Suspendidos 0.10

Turbidez 0.11

Nitrgeno Amoniacal no inico 0.17

Tabla 3-11.Cdigo De Color DRM

CODIGO DE COLOR

Azul (100-91)

Verde (90-71)

Amarillo (70-51)

Naranja (50-26)Rojo (25-0)

Las curvas de las funciones de calidad (Figs. 3.20 a 3.26) son las siguientes:


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3.1.7. ndice De Calidad De Agua Para Washington

El proyecto de desarrollo del ndice de calidad de agua de Washington, ha constituidoun esfuerzo para complementar una respuesta incompleta a las preguntas no tcnicassobre la calidad de agua. Tiene una escala entre 10 y 100, donde un nmero ms altoes indicativo de buena calidad de agua.

En general, estaciones que alcancen valores de 80, tendran "la preocupacin msbaja," entre 40 a 80 indican una calidad marginal, y calidades con valores menores a40 tendran "la preocupacin ms alta" (Hallock, 1990).

Este ICA tiene en cuenta las variables: Temperatura, pH, coliformes fecales y oxgenodisuelto; el ndice expresa los resultados relativos a los niveles exigidos para mantenerlos usos adecuados (basados en el criterio en la Calidad de Agua de Washington,norma: WAC 173-201; obsrvese:http://www.leg.wa.gov/WAC/index.cfm?section=173-201A-300&fuseaction=section).

Muchas de las variables incluidas en el ndice, son tenidas en cuenta el cdigoadministrativo de Washington (WAC 173- 201A, Obsrvese:http://www.leg.wa.gov/WAC/index.cfm?section=173-201A-260&fuseaction=section). Apesar de ello, un nmero de decisiones subjetivas fueron tomadas en el desarrollo deeste ndice.

Para los nutrientes y los sedimentos las normas no son especficas, por lo que losresultados relativos expresan las condiciones esperadas en una ecoregindeterminada.

Por objetivos de gestin un ndice til, no es el que clasifica estaciones por su calidadrelativa de agua, ms bien, su utilidad esta en indicar si la calidad del agua es menorque la esperada o necesariamente da soporte a usos benficos. El ndice de calidad deWashington sigue este enfoque.

3.1.7.1. Metodologa

La metodologa usada para la determinacin de los valores, fue originalmentedesarrollada por la EPA, Regin 10, documentada en literatura gris; de igual manera,se bas en el ndice de la NSF. Las curvas de la EPA fueron una sntesis de los criteriosnacionales, estndares estatales, informacin en literatura tcnica y juicios de valorprofesionales (Peterson, 1980; Peterson y Bogue, 1989).

En 1980, la empresa Ecology desarrollo un ICA con el uso de los mtodos de la EPA,con modificaciones de algunas curvas a los estndares y criterios locales (p.e., Hallock,1990). El ndice fue calculado en FORTRAN, corrido en un supercomputador de la EPA,tomando la base de datos nacionales STORE. Este procedimiento fue un tantoengorroso y la empresa detuvo la produccin del ndice a principios de los 90. Paraesta poca, Hallock (1990), reprogram los procedimientos para evaluar los datos coneste ndice, a partir de los datos de monitoreo obtenidos por Ecology.


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3.1.7.2. Constituyentes Del ndice De Calidad Del Agua De Washington

Las variables constituyentes del ndice son: temperatura, oxigeno disuelto, pH,coliformes fecales, nitrgeno total, fsforo total, slidos suspendidos y turbidez.

Para la agregacin del ndice se us un prome dio armnico. Este procedimiento seutiliz tambin para los constituyentes relacionados con el sedimento, como slidossuspendidos totales y la turbidez. Se piensa que futuros anlisis del ndice, podrnincluir una evaluacin del porcentaje del oxgeno de saturacin y el amonio.

3.1.7.3. Clculo Del ndice

Existen tres pasos para el clculo del ndice:

Convertir cada resultado a un rango de 10 a 100. Integrar los valores de los subndices. Aplicar pesos y otras medidas.

3.1.7.3. Conversin Del Resultado

Cada resultado de la variable es convertido mediante una ecuacin cuadrtica. Lafrmula particular usada para una estacin particular, depende del tipo de curso y eco-regin. Variables como, temperatura, oxgeno, pH y coliformes fecales, las formulasfueron escaladas con el fin de producir un valor aproximado de 80 para las condicionesdeseables. Por ejemplo, una temperatura de 18C en un agua clase A, podra producirun valor de aproximadamente 80 en el ndice.

3.1.7.4. Agregacin O Integracin De Los Valores De Los Subndices

El ndice de Washington para los diferentes variables, se registra para cada mes pormedio del clculo de un promedio simple y la substraccin de un factor de penalizacinpara valores menores de 80.

Existe un factor de penalizacin que corresponde a: 85 menos el valor de la variablepor debajo de 80 y todo esto dividido entre 2. Por ejemplo, si el promedio del ndiceen enero fue de 89 y el constituyente que est por debajo de 80 fue el pH con 75, elvalor de penalizacin ser de (85-75)/2 =5. El enfoque del valor de penalizacin esusado para la ponderacin del valor ms bajo (para calidad pobre), de la variable demayor peso ecolgico, con el fin de reducir la probabilidad de que una variable de valor

bajo (el cual podra tener efectos severos sobre el ecosistema) influya de maneraconsiderable sobre el promedio.

El ICA total por estacin es la sumatoria del promedio mensual para los 3 valores msbajos de los meses consecutivos (Diciembre y Enero son considerados consecutivos).

Un ICA es tambin determinado por cada variable de calidad de agua, como unpromedio de los 3 valores mensuales consecutivos ms bajos.


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3.1.7.5. Aplicaciones De Los Pesos Y Otras Reglas.

Algunos ajustes han sido hechos para moderar valores bajos, que pueden seratribuidos a influencias naturales. Las siguientes reglas fueron aplicadas por defecto,aunque el anlisis pudo no implementarse en l (Hallock y Whinger, 2001):

a) Un valor mnimo de 75 puede ser dado para la turbidez y los slidossuspendidos en sitios influenciados por la escorrenta glaciar.

b) Anterior al clculo del ICA, el pH puede ser ajustado en 0.5 unidades. Esteajuste slo se aplica cuando el pH es mayor que 8.0

c) Una media armnica puede ser usada para la turbidez y los slidossuspendidos. Esto previene su doble ponderacin dada su alta correlacin. Elmismo caso se da para el fsforo y el nitrgeno total, lo que previene la dobleponderacin del subndice de nutrientes.

d) Una penalizacin mxima de 20, se puede dar para nutrientes y sedimentos convalores arriba de 80, debido a que estos valores estn basados en lasdistribuciones histricas de los datos y no sobre el impacto ambiental o el usoadecuado.

3.1.7.6. Correccin Del Valor Final Del ndice Debido A La Variabilidad DelFlujo

Los variables de la calidad del agua estn frecuentemente correlacionados con el flujo.Durante aos de flujos altos, algunas son tpicamente ms altas (Slidos) y otros msbajos en pocas de flujos bajos (Temperatura). Como resultado, los cambiosmultianuales de un ndice, pueden atribuirse a la variabilidad en el flujo (natural o deotra ndole), y a los cambios en la cuenca. Por consiguiente, un segundo conjunto de

valores anuales del ICA fue calculado para la red de monitoreo, despus de eliminar lasfluctuaciones en la calidad de agua de las variables influenciadas por el flujo.

Esto se realiz por:

La determinacin de los residuales de una regresin hiperblica de cadaparmetro con el flujo.

La adicin del promedio de cada variable anterior a los residuales El clculo de los ICA para cada dato ajustado.

Los ajustes de flujo se realizaron con el programa WQHYDRO (Aroner, 2001). En otraspalabras, cualquier variabilidad en los datos originales, puede ser explicada por elflujo, y debe ser eliminada antes de calcular el ICA.

3.1.7.7. Diferencias Con La Metodologa De 1991.

La antigua metodologa escalada entre 0 y 100, donde 100 era mala calidad y 0buena.

Las curvas fueron tabuladas con lneas rectas interpoladas entre puntos. Las curvas de sedimentos y nutrientes fueron completamente rediseadas. El antiguo ndice no limita el tamao de la penalizacin para los nutrientes y

sedimentos asignados durante el proceso de agregacin de las variables. Parala turbidez no fue requerida penalizacin.

La turbidez y los slidos fueron incluidos en el valor final.


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El ndice original incluye el porcentaje de saturacin de oxgeno y de laconcentracin de amonio no inico.

Grficamente la diferencia en cuanto a latemperatura se observa en la Figura 3.27.

3.1.7.8. Formulacin

La formulacin de este ndice corresponde a la siguiente ecuacin cuadrtica:

WQI=a + b1 (Constituyente) + b2 (Constituyente)2

Los coeficientes de esta frmula dependen de la clasificacin del cuerpo de agua y dela eco-regin. En algunos casos fue utilizado no el dato bruto, sino su logaritmo. Unejemplo del valor de los constituyentes se proporciona en la tabla 3.12, que semuestra a continuacin.

Tabla 3.12. Variables Y Coeficientes Del ndice De Washington Para Eco-RegionesEspecificas En ESTADOS UNIDOS (Hallock Y Ehinger, 2001)

Constituyente Eco regin Estacin a b1 b2 LogColiformes

Fecales A Todas 100.19 0.810055 -1.28485 S

Oxgeno A Todas -62.3255 27.5473 -1.14663 No%Saturacin A Todas -84.7458 2.35876 -0.00537 No

pH < 7.5 Todas Todas -530.322 158.619 -9.92672 NopH >= 7.5 Todas Todas -338.812 128.627 -9.33089 No

Slidos Susp. 1 Verano 102.1 -20.97 0.4879 STemperatura A Todas 105.715 0.923907 -0.13556 NoFsforo Total 1 Verano -88.81 -49.36 -1.713 S

Nitrgeno Total 1 Verano 103.3 -81.96 -13.03 NoTurbidez 1 Verano 101.2 -22.46 0.4797 S

Este ndice adems toma significacin estadstica en cuanto a su valor y al percentilinvolucrado (Tabla 3.13).

Tabla 3.13. Percentiles Para El ICA De Washington (Hallock Y Ehinger, 2001)ICA Cuantil Comentario100 10 Percentil Concentraciones menores que el percentil 10, son consideradas el

ms bajo razonable y alcanzable. Este punto fue frecuentementecercano a los lmites de deteccin. Concentraciones por debajo delpercentil 90 son consideradas de baja preocupacin (ICA > 80)

80 90 Percentil Concentraciones de 90 y 95 percentiles son consideradas depreocupacin moderada. 40


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3.1.8. ndice De Calidad De Agua Para Greensboro-Estados Unidos

Este ndice consta de nueve variables (ver tabla 3.14.), cuyos resultados sonclasificados de acuerdo con la siguiente escala de color que va de 0 a 100.

Figura 3.28. Escala De Color ndice De Greensboro

Las categoras corresponden a ros o lagos y son las siguientes (Hall, 2004.):

Buena y Arriba de Promedio ( > 6 0 ) , indica que estos sistemas tienencaractersticas qumicas que satisfacen los usos designados por la NorthCarolina Division of Water Quality (NCDWQ).

Promedio( 4 0 - 6 0 ) , indica que el sistema soporta el uso designado pero, a suvez, este uso necesita potencialmente ser tratado, tanto en las fuentespuntuales y no puntuales.

Abajo del Promedio ( 4 0 - 2 0 ) , indica que el sistema soporta parcialmente eluso designado y que este uso necesita tratamiento de las fuentes decontaminacin.

Pobre( < 2 0 ) , indica que el sistema no soporta el uso designado.En Greensboro, todos los ros y lagos estn clasificados como Clase WS-IV o Clase Cque corresponden a (Hall, 2004):

Clase WS-IV: Todos los ros en que el flujo se dirige a los lagos de los que setoma el agua para el consumo humano, que tambin son clasificados en estaclase. Estos sistemas estn en cuencas de moderado a alto desarrollo. En estecaso se permiten algunos puntos de vertimientos y de descargas de aguasresiduales de acuerdo con las regulaciones de la NCDWQ . Se requiere de

programas de tratamiento acorde con su naturaleza y la adecuacin de estoscursos para la clase C.

La Clase C: Todos los ros en Greensboro con excepcin de los ros del Norte ydel Sur de Bfalo, estn clasificados como adecuados para la propagacin ysobrevivencia de la vida acutica, la pesca, vida silvestre y la recreacinsecundaria (contacto incidental), y usos agrcolas.


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Tabla 3.14. Variables Usadas en el ndice de Calidad del Agua para Greensboro

Ros Unidades Lagos Unidades

Diferencia de Temperatura vs.Locacin aguas arriba

C Temperatura C

Oxgeno Disuelto- % de Saturacin

%Oxgeno Disuelto- % de Saturacin

%

Fsforo Total mg/l Fsforo Total mg/l

Nitrato Total mg/l Nitratos mg/l

pH us pH us

DBO5 mg/l Profundidad del Secchi metros

Slidos Totales mg/l Conductividad uS/cm

Turbidez NTU Alcalinidad mg/l

Coliformes Fecales UFC/100ml Clorofila a mg/m3

3.2. ndices En Canad

En Canad existe gran cantidad de informacin colectada por su gobierno y otrasagencias, que describe la calidad ambiental del agua, los sedimentos y la vidaacutica. Por ello, fue necesaria la construccin de un ndice que redujese esta grancantidad de informacin y que hiciese posible que los ciudadanos en general y personalno cientfico pueda inspeccionar estos datos, de all la generacin del ndice de BrithishColumbia y otros similares.

3.2.1. ndice De British Columbia (BCWQI)

Este ndice est basado en la consecucin de objetivos, que no son otra cosa quelmites seguros de las variables, dados por la legislacin con el fin de proteger todoslos usos de un cuerpo de agua. Los objetivos estn basados en criterios de calidad deagua y tienen en cuenta su calidad natural, as como las cargas residuales a las quepueden ser expuestas (BCWQI, 1996).

Para sustancias txicas, el objetivo se expresa como un valor mximo y/o promedioque no debe ser excedido. Para otras propiedades como el oxgeno disuelto, el objetivoest dado como un valor mnimo que debe hallarse en todos los casos, los valoresobjetivos son conservativos con un margen de seguridad.

El ndice puede ser aplicado a cualquier cuerpo de agua donde los objetivos hayan sidoprobados. Esto incluye ros, arroyos, reas marinas como bahas y acuferos. Lascategoras del ndice de manera general son aplicables a varios usos.


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La limitante de este ndice estn la declaracin general del estado de la calidad deagua para muchos usos en el tiempo; mientras que tiene la ventaja de reducir la

complejidad tcnica.

Igualmente, el ndice est diseado para describir la calidad del agua de maneracontinuada, por lo que no siempre se puede evidenciar un evento a corto plazo), comoun evento al azar (p.e. un derrame), a menos que ocurra frecuentemente o que se ddurante un tiempo ms largo.

El ndice tambin observa en conjunto el cuerpo de agua. Esto significa que lasvariaciones en calidad de agua muy localizadas, no pueden ser inmediatamenteevidentes. Otro cambio no necesariamente reflejado en el ndice, es el hbitat de lospeces. Esto se debe a que la calidad de agua en que el ndice est basado, no siempreconsidera los problemas del hbitat, como niveles de agua bajos, velocidades delarroyo altas, o ruptura de arenas gruesas. Tales factores se incorporaran en un ndice

ecosistmico, un desafo para el futuro.

3.2.1.1. Base Del ndiceEn opinin del Ministerio del Medio Ambiente del gobierno de British Columbia enCanad, pocos sistemas de ndices de calidad de agua han sido desarrollados; y su usono ha sido amplio. Los ndices disponibles son altamente especializados (p.e. slo paralagos), o son muy simples en trminos de las variables consideradas. De ningn modoparecen estar engranados para proteger los mltiples usos o abarcar la gran variedadde mediciones de la calidad de agua, tanto fsicos, qumicos como biolgicos (BCWQI,1996).

Por estas razones, el gobierno de la Colombia Britnica, desarroll un ndice que se

basa en el logro de objetivos para la columna de agua, sedimentos y vida acutica. Lasprincipales ventajas de este sistema son:

Los objetivos han sido desarrollados para ms de 140 cuerpos de aguaseparados.

Los objetivos fijan su atencin en las caractersticas ms importantes de riesgoen un cuerpo de agua.

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

Los objetivos, son una medida del deterioro de la calidad del agua, causada porla actividad humana, excluyendo eventos aleatorios como derrames, a menosque, stos sean de larga duracin o poco frecuentes.

El uso de los objetivos permite una aplicacin consistente en aguas dulces,marinas y subterrneas.

El sistema permite gran flexibilidad, desde que ste se acomoda a los cambios,debido a nueva informacin cientfica o debido a la necesidad de examinarnuevas caractersticas de la calidad del agua.

El ndice esta fundamentado en tres factores que estn involucrados en la medicin delos logros de los objetivos de calidad. Estos Factores son:

El nmero 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).


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Estos tres factores son combinados para formar el ndice que puede ser calificado comose muestra ms adelante.

3.2.1.2. El Significado De La Clasificacin

La siguiente es una breve descripcin de los usos del agua y las condiciones naturalesque ayuda a interpretar el significado de la clasificacin.

En Canad se reconocen 6 usos del agua: bebida humana, recreacin, irrigacin,brebaje, vida acutica y vida silvestre. Los primeros cuatro usos estn relacionadoscon las actividades humanas y son slo consideradas cuando son naturalmentesustentables, como lo son por lo general los usos para la vida acutica y silvestre. Elagua para la toma en este contexto se refiere a la calidad de agua en las fuentes deagua (cruda), es decir antes de su potabilizacin.

Condiciones naturales de calidad de agua se refieren a las condiciones que existen enausencia de la interferencia humana. Condiciones deseables son las que sostienen losusos ms sensitivos del agua. Natural y deseable, son usualmente sinnimos, a pesarde que pueden diferir cuando las actividades humanas han producido cambiospermanentes.

La clasificacin es como sigue (BCWQI, 1996):

o ExcelenteTodos los usos tienen ausencia virtual de amenazas o deterioro. Las condicionesson muy cercanas a las naturales o prstinas. La utilizacin de este tipo de aguapuede ser continua.

o BuenaTodos los usos presentan solo un grado menor de tratamiento o deterioro. Lascondiciones raramente se alejan de las naturales o de los niveles deseables. Losusos se pueden dar de manera permanente.

o AceptableMuchos de los usos presentan deterioro. Las Condic iones algunas veces sealejan de las naturales o de los niveles deseables. Usos individuales oparticulares pueden verse temporalmente interrumpidos

o Marginal (En el lmite)Muchos de los usos necesitan de tratamiento. Las condiciones a menudo sealejan de las naturales o deseables. Ms de un uso puede ser temporalmenteinterrumpido.

o PobreMuchos de los usos requieren de tratamiento o estn amenazados y deben sertemporalmente interrumpidos. Las condiciones Usualmente se alejan de loNatural o de los niveles deseables.


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Las anteriores condiciones se resumen en la tabla 3.15.

Tabla 3.15. Categorizacin Y Clasificacin Del ndice De British ColumbiaCategora Calificacin CaractersticasExcelente 0-3 Condiciones semejantes a las naturales

Bueno 4 17 Grado de amenaza menor. Condiciones cercanas a losniveles naturales.

Aceptable 18 43 La mayora de usos pueden darse. Las condiciones difierenen pocas veces de las naturales.

Marginal 44 59 Muchos de los usos amenazados. Condiciones difierenconstantemente de las naturales.

Pobre 60-100 Las condiciones son normalmente diferentes de lasnaturales.

3.2.1.3. Clculo Del ndice

Existen 6 pasos en el clculo del BCWQI. El primero es definir el cuerpo de agua al cualse le aplicar el ndice. El segundo es escoger el periodo de tiempo. Los ltimos cuatropasos son para el calculo de los factores que lo componen y con los cuales se calcula elndice.

o Paso 1: Definicin Del Cuerpo De AguaEl cuerpo de agua para el cual el ndice ser aplicado debe ser un arroyo o ro en sutotalidad o en ciertos lmites, o por el contrario debe ser un acufero. Tributarios, lagos,brazos de ros, estuarios ensenadas y bahas son el resultado usualmente decombinaciones o separaciones de ellos. Esto se debe tener en cuenta si se desea

calcular el ndice para la cuenca hidrogrfica. Se recomienda precaucin con el enfoquede cuenca hidrogrfica pues, resultados extremos en una seccin, puedenindudablemente influenciar el ndice para una gran rea. Cuando muchos de loscuerpos de agua son combinados, el ndice o su clasificacin ser el promedio de lascondiciones de las variables. Cuando los cuerpos de agua son separados, los datosdisponibles para trabajar con una alta probabilidad de conseguir un ndice oclasificarlos como fluctuantes, indudablemente vara con el tiempo.

o Paso 2: Definicin Del Periodo De Tiempo.Un periodo de un ao es usualmente utilizado como referente para la realizacin deuna base de datos anuales. Combinar datos de muchos aos, puede enmascarar

variaciones, pero a su vez tiene la ventaja de poder encontrar datos quefrecuentemente se dejan de colectar en los monitoreos.

o Paso 3: Clculo Del Nmero De Objetivos No Alcanzados (Factor F1)Este es expresado como un porcentaje del nmero de objetivos comprobados. Secalcula F1para un ao, por la suma del nmero de objetivos no alcanzados en el ao,dividido por el total de objetivos medidos en el ao, multiplicado por 100. As, si sealcanzaron 2 de 10 objetivos medidos F1 es del 20%.

100*)/(1

NnF =


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Las variables se pueden interpretar como objetivos, as este factor se puede leer comoel porcentaje de variables que no alcanzaron el estndar sobre el nmero total de

variables.

Para calcular F1 en muchos aos, se divide la suma de todos los objetivos noalcanzados sobre todos los objetivos chequeados para el mismo periodo.

Por ejemplo, si 5 objetivos fueron medidos en el ao 2003, 8 en el 2004 y 7 en el2005, para un total de 20, y el nmero de objetivos no alcanzados fueron 1,3 y 2respectivamente, para un total de 6, entonces F1 es igual a (6/20)x100 =30%.

o Paso 4: Clculo De La Frecuencia De Los Objetivos No Alcanzados (FactorF2)

F2corresponde al porcentaje del nmero de pruebas fallidas sobre el total de pruebasrealizadas, entendida prueba como la medicin de una u otra variable, y su fallo, el nohaber 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 ningunode los objetivos se hall para todos los sitios). Ntese que para un valor objetivo talcomo un promedio, el cual est basado en 5 mediciones en 30 das, la instancia de unobjetivo chequeado es contada como 1, no como 5. Su formulacin es:

100*)/(2 MmF = Donde:

m: es el nmero de veces que los objetivos no se encontraron en los estndares decalidad de agua para el uso propuesto.

M: es el nmero de veces de medicin de los objetivos

Para calcular F2 en varios aos, se realiza la misma sumatoria para 1 periodo bajoconsideracin como para un ao.

EjemploSi 10 variables objetivo fueron medidos en 2004 en un ro, en 2 sitios y cada objetivofue determinado 5 veces en cada sitio, entonces el nmero total de ocasiones objetivasque fueron determinadas podra ser 10x2x5 = 100. Si el total de veces objetivas que

fueron no encontradas correspondi a 20, entonces F2es 2 en 100 o 20%.

o Paso 5: Clculo De La Cantidad De Objetivos No Alcanzados (Factor F3)F3es la medida de la cantidad mxima de variables objetivo que no fueron alcanzadospara un ao. Para el comn de los casos de un objetivo expresado como un mximo, ladesviacin es calculada por la substraccin del valor objetivo de la mxima medida queexcede el objetivo, dividida por esta medida mxima y multiplicada por 100. La mayordesviacin obtenida en un ao para todos los objetivos valorados es el valor F3usadaen el ndice.


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100*)/3 ijjij XMMStdXMMMaxF =

Donde:

XMM i, j: es el mximo o mnimo valor de J-sima variable (Objetivo) en la I-simamuestra. Para todas las variables excepto para el oxgeno disuelto y el pH, en los que

el valor mximo es usado.

Std j: Es el lmite permisible de la J-sima variable para la especfica determinacindel ndice.

EjemploSi el objetivo para cobre en un ro, tiene una cantidad mxima de 2 g/l y el mximopara 2002 fue de 10 g/l, entonces la desviacin mxima para cobre es 10-2 = 8, esdecir el 80%. Si sta es la desviacin mayor para todos los objetivos F3 = 80. El factorpuede tener un rango de cero, lo que indica que todos los objetivos fueron alcanzados.

F3 es fcilmente influenciado por valores extremos en los datos, lo que puedeindudablemente afectar el valor del ndice. Esta es la razn principal para recomendarque se comprueben los procesos de contaminacin en campo y laboratorio, como loindican los procedimientos de control de calidad.

Para calcular F3 en series anuales, se obtiene el promedio para cada ao, en cambio

del mximo de todos los aos. Con esto se evita caracterizar el periodo para un eventoextremo ocurrido en slo un ao.

Para objetivos expresados como un mnimo en lugar del mximo comn (p.e. oxgenodisuelto o transparencia), la desviacin es calculada de manera ligeramente diferente.Se debe entonces, restar la medida mnima del valor objetivo, dividido por el objetivoy multiplicado por 100. Estas desviaciones son tratadas de la misma manera que otrascon altos valores entre todos los que se transforman en F 3 .

o Paso 6: Combinacin De Los Factores Para Formar El ndice TotalEl ndice es obtenido por la sumatoria de los tres factores como si ellos fueran

vectores, entonces el cuadrado del ndice, es igual a la sumatoria de los cuadrados decada factor. Este enfoque se usa debido a que el ndice es concebido como un espaciotridimensional definido por cada factor a lo largo de un eje. Con este modelo, el ndice,o espacio definido por los factores, cambia en proporcin directa a los cambios entodos 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 ndice, por loque su efecto dentro de la ecuacin final se ha disminuido por medio de la aplicacinde un factor de ponderacin y por la divisin de F 3 por 3.


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El ndice globalizado es entonces hallado por la siguiente formula:

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

ndice BC= [(F 1)2+ (F2)2+ (F3/3)2]1/2

Luego el valor calculado es dividido por un factor de 1.45 con el objeto de reescalarloentre 0 y 100, como se ve en la tabla 3.16., donde se muestra la relacin entre elvalor del ndice, derivado de esta formulacin y la clasificacin del cuerpo de agua.

Tabla 3.16. Rangos y Relaciones de los Factores del ndice de British Col umbia

Rango F1 F2 F3

Valor del

ndice

Rango del

ndice

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 ndice proporciona valores que se incrementan numricamente con eldesmejoramiento de la calidad del agua. Este tipo de escala se halla en otros ndicesque se usan actualmente, como los ndices de calidad del aire y el ndice de radiacinUV.

El modelo para este ndice es una mezcla de:

Factores que son conocidos que afectan la calidad de agua, y Las relaciones empricas establecidas por la determinacin de datos histricos

de monitoreo.

Los usuarios notarn que los valores del ndice no se incrementan regularmente. Porejemplo, el rango para Excelente es ms estrecho que para Bueno. Este resultado esdebido a factores empricos que fueron introducidos cuando el modelo fue probado condatos actuales de calidad de agua.

En los casos que slo uno o dos objetivos han sido encontrados en el cuerpo de agua,el clculo del ndice por la sumatoria de dos factores F2 y F3, se lleva a cabo de lamisma forma que para los 3 factores (BCWQI, 1996). En este caso la formula ser:(BCWQI, 1996):


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(ndice BC)2= (F2)2+ (F3/3)2

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

Calcular un ndice para un ao, es posible si existen los suficientes datos colectadospara un resultado confiable. De otra manera, si los datos son escasos, el ndiceconsolidado se debe calcular sobre la base de por lo menos los ltimos 3 aos.

3.2.1.4. Relacin Del ndice Con El Uso Del Agua.

El ndice calcula rangos para un cuerpo de agua, teniendo en cuenta todos los usosconsiderados. Esto es por consiguiente, una declaracin sobre la calidad del agua engeneral. Para describir cmo se puede utilizar el agua para un fin particular, el factorF3se calcula para todos los usos. El uso es entonces clasificado de acuerdo al rangoque F3 tiene en la tabla del ndice.

Las razones para el uso del factor F3, se dan en la medida que ste puede apuntar aobjetivos especficos, al igual que a los usos, adems de ser una medida sensible a lano-consecucin de estos logros. Este es un clculo simple, a pesar de que puedeproducir resultados no esperados, como se explica en el ltimo prrafo de esta seccin.El procedimiento para calcular F3y la relacin del ndice con el uso del agua es comosigue:

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 podra requerir lograr el

objetivo (lmite) para coliformes fecales, turbidez y color. El uso pararecreacin, requerira estar en los lmites de indicadores fecales y clorofila a;para vida acutica, slidos suspendidos, oxgeno disuelto y metales.

c) Calcular F3para un grupo de objetivos (paso 5), tomando la desviacin ms altaen el grupo de valores de F3 para el uso del agua. Para calcular F3 para unaserie de aos, promediar los factores F3obtenido para cada ao. La clasificacinde un cuerpo de agua para el uso en cuestin puede ser ledo por lasubstitucin de F3 en la tabla.

3.2.2. ndice De Calidad De Agua De Alberta - Canad

La frmula usada para este ndice es similar a la del ndice propuesto por la CanadianCouncil of Ministers of the Environment -CCME en:

http://www.ccme.ca/initiatives/standards.html), e incorpora los mismos tres aspectosclaves de la calidad del agua: El alcance (F1), la frecuencia (F2) y la amplitud (F3). Suclculo final est basado en el promedio de 4 subndices que son calculados a partirde: metales (hasta 22 variables), nutrientes (6 variables, incluido oxgeno y pH),Bacterias (2 variables) y pesticidas (hasta 17 variables). Sus rangos estn de acuerdocon, The Surface Water Guidelines for Use in Alberta. Las variables del grupo 4,pesticidas, son evaluadas sobre la base de su deteccin o no en el agua. Este enfoqueconservativo fue adoptado debido a que algunos pesticidas no son considerados dentrode las pautas oficiales.


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El resultado de este ndice es un nmero entre 0 y 100, de acuerdo con la siguienteescala:

Excelente (96-100) Buena (81-95) Insuficiente (66-80) Marginal (46-65) Pobre (0-45)

3.2.3. ndice De Prati

Un importante parmetro para la discusin de la calidad fisicoqumica del agua, es eloxgeno disuelto. Una concentracin alta es primordial para el desarrollo de la vidaacutica; igualmente, este juega un rol importante en la auto-purificacin en los ros.Teniendo en cuenta estas consideraciones, el investigador italiano Prati (Prati, 1971),

desarroll una frmula para la variable de saturacin de oxgeno que, transformada, esusada para definir clases de calidad (Tabla 3.17.).

Tabla 3.17. Clasificacin Del ndice De Prati

PIO Clase Calificacin

0-1 1 No Contaminado

1-2 2 Aceptable

2-4 3 Moderadamente Contaminado

4-8 4 Contaminado

8-16 5 Altamente Contaminado

> 16 6 Excesivamente Contaminado

Clculos realizados para el ro Sena muestran que este ndice tiene valores de 5 a 6antes de Bruselas, y de 8 a 9 despus de Bruselas.

Igualmente el ndice clsico Prati, del cual a continuacin se muestran sus rangos(Tabla 3.18), es otro de los ms comnmente usados en estudios de valoracin de lacalidad del agua.

Tabla 3.18. Rangos Del ndice Clsico De Prati (1971)Clase 1 2 3 4 5

Intervalo 0.1-1 1-2 2-4 4-8 >8

pH 6.5-8.0 6.0-8.4 5.0-9.0 3.9-10.1 10.1%O2 88-112 75-125 50-150 20-200 200DBO (ppm) 0.0-1.5 1.5-3.0 3.0-6.0 6.0-12.0 >12.0DQO (ppm) 0.10 10-20 20-40 40-80 >80SS (ppm) 0-20 20-40 40-100 100-278 >278NH3 (ppm) 0-0.1 0.1-0.3 0.3-0.9 0.9-2.7 >2.7NO3 (ppm) 0-4 4-12 12-3 36-108 >108Cl (ppm) 0-50 50-150 150-300 300-620 >620


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Las clases de calidad representan los siguientes estados de contaminacin:

p Clase 1: No contaminadop Clase 2: Aceptablep Clase 3: Ligeramente Contaminadop Clase 4: Contaminadop Clase 5: Altamente Contaminados

3.3. ndices En Centro Amrica

3.3.1. ndice De Calidad De Agua De Montoya

Este ndice fue utilizado como una herramienta de indicacin en el estudio sobre lasaguas superficiales del Estado de Jalisco, que plante establecer una caracterizacin y

un diagnstico general sobre la situacin ecolgica y ambiental que guardan losdiversos Sistemas Acuticos Epicontinentales del Estado de Jalisco (Montoya, et al.,1977)

3.3.1.1. Indicadores Utilizados.

Este autor revis 6 ndices, los cuales han sido empleados para establecer de algunamanera el grado de impacto sobre los sistemas acuticos y 2 ms que se puedencorrelacionar con los 6 anteriores (Tabla 3.19.). Adems, emple algunos de ellos ypropuso su uso comparado y/o correlacionado.

Tabla 3.19. ndices Ambientales Usados En El Estado De Jalisco

INDICE SIGLAS FUENTEndice de Calidad del Agua ICA Montoya et al., (1997)Coeficiente de Estabilidad Hidrolgica CEH Garca y de la Lanza (1976)Niveles Trficos: Eutrofizacin EUT Martino (1989ndice Morfo-Edfico IME Torres y Garca (1995)ndice de Saprobiedad IS Streble y Krauter (1987)ndice de Descarga Municipal IDM Guzmn (1992)ndice de Bienestar Social Municipal IBSM INEGI (1990)ndice de Diversificacin Econmica Municipal IDEM INEGI (1990)

3.3.1.2. Metodologa Del ndice De Calidad De Agua De Montoya

El grado de contaminacin del agua es medido en trminos del ndice, definido como elgrado de contaminacin existente en el agua de la muestra, expresado como unporcentaje de agua pura. As, para el agua totalmente contaminada tendr un ndicede calidad cercano o igual a 0 y para aguas de excelentes condiciones de 100.

Por lo tanto, el ndice es un porcentaje promedio del efecto que causan los diferentesniveles de cada uno de los variables medidos en un cuerpo de agua.

De todos los ndices mencionados en este tem, el ndice de Calidad del Agua es elnico que tiene connotaciones legales, ya que se emplea para establecer normas de


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descargas. El ndice de Calidad del Agua esta constituido por 18 variables clasificadosdentro de cuatro categoras:

a) Cantidad de materia orgnica: determinadas por el porcentaje de saturacindel Oxgeno Disuelto (OD) y la Demanda Bioqumica de Oxgeno (BDO 5).

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

c) Caractersticas fsicas: determinadas por el color (COL) y la Turbiedad (TUR).d) La materia orgnica es determinada por alcalinidad (ALC), dureza (DUR),

Cloruros (CLO), conductividad especfica (CON), concentracin de ionesHidrogeno (pH), grasas y aceites (GyA), slidos suspendidos (SST), slidosdisueltos (SDT), nutrientes: nitratos (NO3), nitrgeno amoniacal (N-NH3),fosfatos (P04) y detergentes (SAAM).

Se considera que estas variables son relativamente fciles de colectar y analizar y por

lo tanto de monitorear peridicamente. Este ndice de calidad de agua tiene comocaractersticas que el valor del grado de contaminacin determina el uso a que puededestinarse el agua de la cuenca hidrolgica en estudio.

Los usos del agua considerados en Mxico por el ndice de Calidad del Agua son:

a) Abastecimiento Pblico.b) Natacin y otros deportes acuticos en contacto directo con el cuerpo humano.c) Pesca, acuacultura y vida acutica.d) Industrial y Agrcola.e) Navegacin.f) Transporte de desechos tratados o almacenamiento en caso de lagos.

Debido a que ciertas pruebas son ms representativas de la calidad de agua que otras,se asignan ciertos pesos especficos a los 18 diferentes variables designados,representados por W, estos pesos especficos estn de acuerdo con a la naturaleza delcuerpo de agua en estudio, es decir lago, baha o ro, de tal manera que la frmula queproporciona el ndice de calidad de agua es:

==

= n

i

n

i

WiWiIiICA1

1

/)*(

Donde:

ICA= ndice de Calidad del Agua, 0 = < I = < 100;Ii= Funcin subndice del parmetro i, 0 = < I = < 100;

Wi= Peso de importancia del parmetro (Factor de Ponderacin) i, 0 = < Wi = < 5;n= Nmero de variables empleados.

Las ecuaciones funcionales subndices (Tabla 3.20) para cada uno de los 18 variablesempleados en el clculo del ndice, se muestran a continuacin:


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Tabla 3.20. Funciones de los Subndices del ICA Segn Montoya e t . a l ., (1997)Parmetro Ecuacin Ponderacin

1. Oxgeno disuelto I = (100)(7.86) / 14.492-0.384 T + 0.064 T2 5.02. DBO I = 120 (2.39) 0.673 5.03. Coliformes totales I = 97.5 (1,800) 0.270 3.04. Coliformes fecales I = 97.5 (5*1118)0.270 4.05. Conductividad I = 540 (571.6) - 0.379 1.06. Cloruros I = 121 0.223 0.57. Dureza total I = 10 1.974 - [ 0.00174*238] 1.08. Alcalinidad I = 105 (176.3) - 0.185 0.5pH < 79. pH = 7pH > 7

I = 10 0.2336 + 0.440I = 100

I = 10 [4.22-0.293(8.2)]

1.01.01.0

10. Grasas y aceites I = 87.25 (17.1) 0.298 2.0

11. Slidos suspendidos I = 266.5 (446.3)

- 0.37

1.012. Slidos disueltos I = 109.1 - 0.0175 (79.6) 0.513. Detergentes I = 100 - 16.68 (0.2) + 0.161 (0.2) 2 3.014. Fosfatos I = 34.215 (0.2) - 0.460 2.015. Nitrgeno en nitratos I = 62.2 (0.2) - 0.343 2.016. Nitrgeno amoniacal I = 45.8 (1.28)0.343 2.017. Color Pt-co I = 123 (25) - 0.295 1.018. Turbiedad I = 108 (7.23) - 0.178 0.5

Fuente: Montoya et al., 1997.

Los valores de clasificacin de este ndice se dan en una escala decreciente, para losdiferentes usos a los cuales va a destinarse el agua analizada. Sin embargo, hay que

tener presente que tanto las ecuaciones individuales como la ponderacin de los pesos,deben ser revisados antes de utilizar el ndice de Calidad del Agua para un lugarespecfico; Ro, presa, lago, estero o baha.

El ndice no solamente est evaluado en trminos ms significativos y fcilmenteentendibles, sino que todos los 18 variables utilizados para su clculo se puedeninterrelacionar algebraicamente (Guzmn y Merino, 1989).

3.3.2. El ndice De Len Y Su Aplicacin A La Cuenca Lerma-Chapala EnMxico.

Este proyecto fue realizado por el Instituto Mexicano del Agua y presenta un sistemaindicador de la calidad del agua, que agrupa los variables contaminantes ms

representativos dentro de un marco unificado. Adapta y modifica un modelo propuestoen la literatura (Dinius, 1987), por medio de la implementacin del conocido MtodoDelphi de encuestas (creado con el objeto de integrar efectivamente las opiniones deexpertos y eliminar las desventajas colaterales de un proceso de comit), y aplica adeterminaciones de calidad del agua de la Red Nacional de Monitoreo en el sistema dela cuenca Lerma-Chapala. Adems da algunas conclusiones y recomendaciones conrelacin al uso del ICA (Len 1998).


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3.3.2.1. Estimaci n Del ndice

La evaluacin numrica del ICA, con tcnicas multiplicativas y ponderadas con laasignacin de pesos especficos, se debe a Brown y McCleland (1973), obtenindose apartir de una media geomtrica:

iW

i

n

i QICA 1== Donde Wi son los pesos especficos asignados a cada parmetro (i), y ponderadosentre 0 y 1, de tal forma que se cumpla que la sumatoria sea igual a uno. Qi es lacalidad del parmetro (i), en funcin de su concentracin y cuya calificacin oscilaentre 0 y 100, PI representa la operacin multiplicativa de las variables Q elevadas a laW.

Finalmente, el ICA que arroja la ecuacin es un nmero entre 0 y 100 a partir del cualy en funcin del uso del agua, permite estimar el nivel de contaminacin y su

clasificacin.

La tabla 3.21., muestra las unidades de los variables y los valores de los pesosespecficos (Wi) considerados en la expresin previa.

Tabla 3.21. Pesos Especficos De LosVariables Del ndice De Montoya

Variable (Smbolo; Unidades) Valor de WOxgeno Disuelto (OD% Sat.) 0.103Demanda Bioqumica Oxgeno (DBO mg/l) 0.096Demanda Qumica de Oxgeno (DQO mg/l) 0.053Grado Acidez/Alcalinidad (pH ) 0.063

Slidos Suspendidos (SST mg/l) 0.033Coliformes Totales (ColiT#/100 ml) 0.083Coliformes Fecales (ColiF#/100 ml) 0.143Nitratos (NO3 mg/l) 0.053Amonio (NH3mg/l) 0.043Fosfatos (PO4mg/l) 0.073Fenoles (g/l) 0.033Diferencia de Temperatura (DTC) 0.043Alcalinidad como CaCO3 (AlcT mg/l) 0.055Dureza como CaCO3 (DurT mg/l) 0.058Cloruros (Clor mg/l) 0.068

3.3.2.2. Interpretacin De La Escala

Asociado al valor numrico del ICA se definen 6 rangos de estado de calidad del agua:

o Excelente: Eo Aceptable: Ao Levemente Contaminada: LCo Contaminada: Co Fuertemente Contaminada: FCo Excesivamente Contaminada EC


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En funcin de esta clasificacin y dependiendo del uso al que se destina el aguaindicndose las medidas o lmites aconsejables, se establecieron los criterios que se

presentan a continuacin (Dinius, 1987).

Uso Como Agua Potable

90-100 E - No requiere purificacin para consumo.80-90 A - Purificacin menor requerida.70-80 LC - Dudoso su consumo sin purificacin.50-70 C - Tratamiento potabilizador necesario.40-50 FC - Dudosa para consumo.0-40 EC - Inaceptable para consumo.

Uso En Agricultura

90-100 E - No requiere purificacin para riego.70-90 A - Purificacin menor para cultivos que requieran de alta calidad de agua.50-70 LC - Utilizable en mayora de cultivos.30-50 C - Tratamiento requerido para la mayora de los cultivos.20-30 FC - Uso slo en cultivos muy resistentes.0-20 EC - Inaceptable para riego.

Uso En Pesca Y Vida Acutica

70-100 E - Pesca y vida acutica abundante.60-70 A - Lmite para peces muy sensitivos.50-60 LC - Dudosa la pesca sin riesgos de salud.40-50 C - Vida acutica limitada a especies muy resistentes.

30-40 FC - Inaceptable para actividad pesquera.0-30 EC - Inaceptable para vida acutica.

Uso Industrial

90-100 E - No se requiere purificacin.70-90 A -Purificacin menor para industrias que requieran alta calidad de agua

para operacin.50-70 LC -No requiere tratamiento para la mayora de industrias de operacin

normal.30-50 C - Tratamiento para mayora de usos.20-30 FC - Uso restringido.0-20 EC - Inaceptable para cualquier industria.

Uso Recreativo

70-100 E - Cualquier tipo de deporte acutico.50-70 A - Restringir los deportes de inmersin, precaucin si se ingiere dada la

posibilidad de presencia de bacterias.40-50 LC - Dudosa para contacto con el agua.30-40 C - Evitar contacto, slo con lanchas.20-30 FC - Contaminacin visible, evitar cercana0-20 EC - Inaceptable para recreacin.


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Un aspecto que se considera importante, es la posible escasez de datos completos enun monitoreo, por lo que en la metodologa de estimacin de ste ICA, considera que

al faltar el valor de alguno de los variables, su peso especfico se reparte en formaproporcional entre los restantes, excluyndolo del operador multiplicativo en elmomento de estimar el ICA.

Como situacin concluyente, el autor opina que por las simplificaciones, estaevaluacin debe acompaarse de valores lmites permisibles, tanto de los variablesinvolucrados en el clculo, como de aquellos que no lo estn; por e

indice de calidad del agua

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