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UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL NORTE
FACULTAD DE CIENCIAS
Departamento de Química
ESTUDIO COMPARATIVO DE INDICES DE CALIDAD DEL AGUA
MEDIANTE LA APLICACIÓN Y EVALUACIÓN DE UN MODELO
ARMONIZADO EN LATINOAMERICA, CASO DE ESTUDIO RIO
LOA
Memoria para optar al grado de Magíster en Ciencias M/Química
LUZ ADRIANA DIAZ CANO
Director de Tesis: Dr. FABRIZIO QUEIROLO PELLERANO
Área de Química Analítica y Ambiental
Laboratorio de Servicios Analíticos
AGOSTO DE 2010
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DEDICATORIA
Este trabajo está dedicado a mi adorada familia ya que a ellos les debo mi ser,
mi papá Fernando, mi madre Judith, mi hermana Marcela, mis tías Myriam,
Astrid, Nadia y primo David. A mi pareja Edwin Andrés quien me ha apoyado
de manera incondicional y ha sido infinitamente tolerante a este propósito
intelectual.
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AGRADECIMIENTOS
Aprovecho este espacio para expresar mis mas profundos agradecimientos a la
Universidad Católica del Norte por permitirme la maravillosa oportunidad de ser
estudiante de su programa de Magister en Ciencias M/Química y también por
brindar apoyo financiero al presente trabajo a través del proyecto DGIP N°
155/2009.
Al laboratorio de Servicios Analíticos UCN-LSA del Departamento de Química
por brindarme el espacio, equipos, reactivos, entre otros, para el desarrollo de
la etapa experimental del proyecto.
Al Dr. Fabrizio Queirolo Pellerano, director de tesis, por confiar en mi para la
planeación y ejecución de este proyecto y por orientar el desarrollo del mismo.
A la Doctora Susana Stegen Iglesias, académica del Departamento de Química,
por su valiosísimo apoyo metodológico y su amplia visión en este tema de
trabajo, lo cual se tradujo en ideas que fueron de gran aporte.
A todo el personal del UCN-LSA en especial a la analista química, Eliana Godoy
y a la Química Carmen Carrasco.
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CONTENIDO
INTRODUCCION .............................................................................................. 13 CAPITULO UNO ............................................................................................... 17 ANTECEDENTES GENERALES ...................................................................... 17
1.1 Calidad del agua y su aptitud para sustentar la vida acuática ................. 18
1.2 Calidad del agua y su aptitud para las actividades de riego ................... 28
1.3 El proyecto ARCAL RLA 1/010 como estrategia para mejorar la gestión de la calidad del agua ......................................................................................... 32
CAPITULO DOS ............................................................................................... 33 INDICES DE CALIDAD DEL AGUA .................................................................. 33
2.1 Índice de Calidad del Agua del Consejo Canadiense de Ministros del Medio Ambiente (CCME WQI). ..................................................................... 41
2.2 Índice de la National Sanitation Foundation de los Estados Unidos (NSF WQI). ............................................................................................................. 47
2.3 Índice de Calidad del Agua de México. .................................................... 51
2.4 Índices de Contaminación de Colombia. ................................................. 53
CAPITULO TRES ............................................................................................. 56 DESCRIPCION DEL ÁREA DE ESTUDIO ....................................................... 56
3.1 Descripción general ................................................................................. 57
3.2 Clima ....................................................................................................... 60
3.3 Marco geológico e hidrogeoquímico general ........................................... 61
3.4 Flora y fauna de la cuenca ...................................................................... 66
3.5 Usos del recurso ...................................................................................... 69
3.6 Estudios de calidad del agua que anteceden el presente trabajo ............ 72
3.7 Importancia del área de estudio para el presente proyecto ..................... 75
CAPITULO CUATRO ........................................................................................ 76 ASPECTOS METODOLÓGICOS ..................................................................... 76
4.1 Estrategia de muestreo ............................................................................ 77
4.1.2 Definición de objetivos y propósito de la medida ............................... 80
6
4.1.3 Selección de analitos y métodos de análisis ..................................... 80
4.1.4 Selección de las estaciones de muestreo ......................................... 86
4.1.5 Número y tipo de muestra ................................................................. 89
4.1.6 Tamaño de muestra, recipientes y preservación ............................... 93
4.1.7 Plan final de revisión ......................................................................... 96
4.1.8 Control y aseguramiento de la calidad del muestreo ......................... 99
4.2 Secuencia analítica y contenido de elementos ecotóxicos .................... 100
4.2.1 Proceso de medida química (PMQ)................................................. 102
4.2.2 Control de calidad analítica ............................................................. 118
4.2.3 Reporte de resultados ..................................................................... 127
CAPÍTULO CINCO ......................................................................................... 134 RESULTADOS Y DISCUSION ....................................................................... 134
5.1 Índice de la Fundación Nacional de Sanidad de los Estados Unidos (NSF WQI). ........................................................................................................... 135
5.2 Índice de León de México ...................................................................... 140
5.3 Índices de contaminación de Colombia ................................................. 143
5.4 Índice de Calidad del Agua del Consejo Canadiense de Ministros del Medio Ambiente (CCME WQI): ................................................................... 151
5.4.1 Aptitud para sustentar vida acuática:............................................... 151
5.4.2 Aptitud para actividades de riego: ................................................... 157
5.5 Análisis multivariado de componentes principales................................ 162
5.6 Discusión ............................................................................................... 169
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 176 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ...................................................................... 183 ANEXOS ......................................................................................................... 197
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INDICE DE TABLAS
Tabla 1.Efectos de determinados parámetros sobre los ecosistemas acuáticos .......................................................................................................................... 19
Tabla 2. Efectos de determinados parámetros sobre las actividades de riego 30
Tabla 3.Formulas de agregación para el cálculo del ICA a partir de los subíndices. ........................................................................................................ 39
Tabla 4. Factores de ponderación de variables según NSF WQI ..................... 49
Tabla 5. Factores de ponderación para las variables según ICA de León (Mexico) ............................................................................................................ 51
Tabla 6. Fórmula de agregación y parámetros de diferentes ICA. .................... 55
Tabla 7. Aspectos de la morfometría de la cuenca del río Loa ......................... 60
Tabla 8. Especies y nombres científicos flora terrestre cuenca río Loa ............ 67
Tabla 9. Especies y nombres científicos flora acuática de la cuenca del río Loa .......................................................................................................................... 68
Tabla 10. Fauna íctica presente en el río Loa ................................................... 68
Tabla 11. Areas regadas y uso efectivo en riego en la cuenca del río Loa ....... 70
Tabla 12. Principales cultivos que se desarrollan en la cuenca del río Loa ...... 70
Tabla 13. Usos del agua y fuentes de contaminación en la cuenca del río Loa 71
Tabla 14. Indice de calidad del agua para cuenca Loa ..................................... 74
Tabla 15. Índices de Calidad del Agua bajo estudio y sus parámetros. ............ 81
Tabla 16. Parámetros seleccionados ................................................................ 82
Tabla 17. Principio del método de los parámetros seleccionados .................... 83
Tabla 18. Estimación zona de mezcla entre curso principal y tributarios .......... 88
Tabla 19. Técnicas de preservación. ............................................................... 98
Tabla 20. Selección de longitud de onda según rango de trabajo .................. 108
Tabla 21. Ecuación de la recta, coeficiente de determinación, límites de detección y de cuantificación, precisión y exactitud de los métodos empleados ........................................................................................................................ 129
Tabla 22A. Resultados obtenidos de los parámetros evaluados in situ, materia orgánica y coliformes ...................................................................................... 130
Tabla 23. Resultados ensayo interlaboratorio de Cu, Pb, Cr, Cd en muestras de agua del río Loa .............................................................................................. 133
Tabla 24. NSF WQI para estaciones de muestreo en el río Loa y tributarios. 136
Tabla 25: ICA de León (México) para estaciones de muestreo en el río Loa y tributarios ........................................................................................................ 140
Tabla 26. Índices de contaminación ICOs en el río Loa y tributarios. ............. 143
Tabla 27. Parámetros incluidos en el CCME WQI en la cuenca del río Loa para la sustentación de la Vida acuática. ................................................................ 153
Tabla 28. Factores obtenidos y CCME WQI obtenido en la cuenca del río Loa para la sustentación de la Vida acuática. ........................................................ 154
Tabla 29. Parámetros incluidos en la estimación del CCME WQI en la cuenca del río Loa para la aptitud en actividades de riego.......................................... 158
8
Tabla 30 Factores estimados y CCME WQI obtenido en la cuenca del río Loa para la aptitud en actividades de riego. .......................................................... 159
Tabla 31. Matriz de correlaciones entre variables fisicoquímicas ................... 163
Tabla 32. Contribución de cada componente a la variación explicada ........... 165
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INDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Clasificación de los índices de calidad del agua .......................... 38
Ilustración 2. Objetivo excedencia-imaginaro CCME WQI ................................ 41
Ilustración 3. Ejemplo curva de función NSF WQI ............................................ 48
Ilustración 4. Escala para los ICA de León como función del uso del agua ...... 52
Ilustración 5. Río Loa y sus principales tributarios. ........................................... 59
Ilustración 6. Sector de la cuenca río Loa que corresponde al altiplano ........... 62
Ilustración 7. Mapa geológico cuenca río Loa ................................................... 64
Ilustración 8. Plan de muestreo......................................................................... 79
Ilustración 9. Puntos de muestreo río Loa. ....................................................... 90
Ilustración 10. Número de muestras tomadas en río Loa. ................................ 92
Ilustración 11. Variaciones posibles en la muestra. .......................................... 94
Ilustración 12. Aspectos fundamentales de las actividades de laboratorio. .... 101
Ilustración 13. Esquema de análisis de muestras río Loa. .............................. 116
Ilustración 14. Propiedades analíticas. ........................................................... 120
Ilustración 15. Reporte NSF WQI estación de muestreo río Loa en Yalquincha ........................................................................................................................ 137
Ilustración 16. Reporte NSF WQI estación de muestreo río Loa después de Calama ........................................................................................................... 138
Ilustración 17. Variabilidad espacial NSF WQI en la cuenca del río Loa. ....... 139
Ilustración 18. Reporte ICA de León para estación río Loa antes de junta con río Salado ............................................................................................................. 141
Ilustración 19. Reporte ICA de León para estación de río Loa después de paso por Calama ..................................................................................................... 142
Ilustración 20. Reporte ICOMI para estación de río Loa antes de embalse Conchi ............................................................................................................. 144
Ilustración 21. Reporte ICOMO para estación de río Loa después de paso por Calama ........................................................................................................... 145
Ilustración 22. Índice de contaminación por mineralización en la cuenca del río Loa .................................................................................................................. 147
Ilustración 23. Índice de contaminación por materia orgánica en la cuenca del río Loa. ............................................................................................................ 148
Ilustración 24. Índice de contaminación por sólidos suspendidos en la cuenca del río Loa ....................................................................................................... 149
Ilustración 25. Índice de contaminación por pH en la cuenca del río Loa ....... 150
Ilustración 26.Clasificación del CCME WQI en la cuenca del río Loa para la sustentación de la vida acuática. .................................................................... 156
Ilustración 27. Clasificación del CCME WQI en la cuenca del río Loa para actividades de riego. ....................................................................................... 161
lustración 28. Distribución de los parámetros en los 2 primeros componentes166
Ilustración 29. Distribución de las estaciones en los dos primeros componentes ........................................................................................................................ 167
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RESUMEN
En este proyecto de investigación se estudiaron de manera comparativa cuatro
índices de calidad del agua (ICAs): Índice de la Fundación Nacional de Sanidad
de los Estados Unidos (NSF WQI), ICA de México (del autor Luis F. León),
Índices de Contaminación (ICOs) de Colombia y el ICA armonizado por 12
países de Latinoamérica y el Caribe, Índice de Calidad del Agua del Consejo
Canadiense de Ministros del Medio Ambiente (CCME WQI), como herramientas
vigentes y eficaces para una adecuada clasificación de cursos de aguas
superficiales respecto a su aptitud para sustentar comunidades acuáticas y
actividades de riego.
Para el desarrollo del presente proyecto se ejecutó un programa de evaluación
de la calidad del agua tomando como caso de estudio el río Loa, Región de
Antofagasta, Chile; allí, se aplicó la estrategia de muestreo ajustada a los
propósitos de evaluación, para la cual se seleccionaron nueve puntos de
muestreo abordando los cursos superior y medio de la cuenca.
La secuencia analítica se ejecutó bajo un esquema integral, se aplicaron entre
otras, las metodologías de análisis químicos y fisicoquímicos armonizadas por
doce países en Latinoamérica y el Caribe, en el marco del proyecto ARCAL
RLA 1/010, donde se midieron los parámetros: Oxígeno disuelto, pH,
temperatura y conductividad eléctrica determinados in situ; dureza, sólidos
disueltos totales, sólidos suspendidos totales, turbiedad, iones mayoritarios
cloruros, nutrientes (nitrato, fósforo total y amonio), materia orgánica (demanda
bioquímica de oxígeno y demanda química de oxigeno), los parámetros
microbiológicos coliformes fecales y totales y los metales y metaloide
ecotóxicos cadmio, cromo, cobre, plomo, mercurio y arsénico, cuantificados en
laboratorio.
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Las medidas encaminadas a asegurar la calidad de los resultados que se
aplicaron en el transcurso de la obtención de estos fueron:
• Realización de análisis de blancos
• Empleo de muestras de control de calidad
• Análisis de muestras repetidas
• Sobre la marcha analítica se llevó el ensayo de un estándar de
concentración conocida cercana al valor normado
• Empleo de materiales de referencia certificados (MRC) en cuyo caso se
evidenció el cumplimiento de una prueba de trazabilidad y el cálculo del
sesgo.
Por otro lado, se estimaron los parámetros estadísticos de calidad de los
métodos empleados, que están implícitos en las propiedades analíticas, tales
como precisión, exactitud, límite de detección y límite de cuantificación, los
cuales pese a que ya estaban determinados, fueron calculados en las mismas
condiciones en que se trabajaron las muestras de agua.
Se incluyó también la participación en un ensayo interlaboratorio el cual
comprobó que el sistema analítico funcionó de manera correcta.
Para verificar si la calidad del agua superficial del río Loa cumple con los
requisitos de calidad para la preservación de la vida acuática y para su uso en
actividades de riego se aplicaron los Índices de Calidad del Agua propuestos,
en la aplicación del CCME WQI, para la incorporación de los límites máximos
permitidos se emplearon por un lado, los estándares del proyecto en estudio de
Normas secundarias de Calidad Ambiental para la Protección de las Aguas
Continentales Superficiales de la Cuenca del río Loa y por otro, las
concentraciones máximas de la Norma Chilena Oficial 1333 Of.78 capítulo 6
(requisitos de agua para riego).
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Los resultados de este estudio mostraron que en general, los índices de
calidad y de contaminación del agua, pese a que integraron parámetros
similares, clasificaron el recurso de manera diferente; esto se debe por un lado,
a que los indicadores empleados fueron diseñados unos para desagregar el tipo
de contaminación y otros para valorar la calidad del agua de manera general y
por otro lado, a la metodología de aplicación de estos índices que influye en el
resultado final.
Dentro de otros resultados obtenidos, se expone que, de los cuatro índices de
calidad estudiados, el índice de calidad del Consejo de Canadiense de
Ministros del Medio Ambiente demostró ser el medio más consistente para
reportar la información de la calidad del agua respecto a los usos citados, dadas
las características de su aplicabilidad tales como, posibilidad de aplicación
incorporando parámetros y objetivos de calidad según la normatividad
correspondiente y no ponderar los parámetros evaluados.
Como técnica de análisis complementaria se aplico un análisis multivariado de
componentes principales (ACP) el cual claramente subrayó dos fenómenos que
se dan con mayor énfasis en el tramo de cuenca bajo estudio, estos
corresponden a la mineralización, que se registra bastante alta en la estación
de muestreo río Loa antes de su confluencia con el río San Salvador y el aporte
de nutrientes por parte de un tributario que es el río San Salvador.
Los datos obtenidos junto a los objetivos de calidad fueron incorporados a una
macro en Excel y esta realizó el cálculo del índice de calidad canadiense; para
los demás índices se aplicó el software ICATEST V.1.0; el ACP se realizó
mediante la macro complementaria de análisis de datos XLTStat V.7.5.2.
Palabras claves: Calidad del agua, Índices de calidad del agua, Río Loa
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INTRODUCCION
Los sistemas dulceacuícolas son indispensables para la vida; a diferencia de
otros recursos, no existe sustituto para el agua y su disponibilidad influye en la
distribución de la mayor biomasa de la tierra y en la existencia misma de los
seres humanos.
En la actualidad, los recursos hídricos se ven en su mayoría expuestos a
actividades humanas que los impactan de manera negativa y a fenómenos
naturales que en conjunto, amenazan cada véz más su disponibilidad de uso y
su calidad, lo que suscita una necesidad inmediata de disponer de mecanismos
de gestión y de regulación que apunten de manera eficiente y objetiva a la
protección y uso sostenible del recurso. Una de estas herramientas las
compone los índices de calidad del agua, ICAs.
Los índices de calidad del agua son indicadores del estado del recurso en
cuanto a su grado de afectación, han sido formulados inicialmente para
propósitos de clasificación así como para la interpretación de las variables
involucradas en un programa de monitoreo y en la actualidad, dados sus
enfoques y metodologías de uso, se convierten en instrumentos que asisten en
la toma de decisiones y en procesos de divulgación del estado de los recursos
acuáticos.
Hasta la fecha se han generado una gran cantidad de Índices de Calidad para
el Agua dependiendo del Estado y/o del cuerpo hídrico que se pretenda
estudiar, dada su aplicabilidad y el creciente auge de su uso, siguen siendo un
tema novedoso y abierto a estudios de comparabilidad. En este trabajo se
presenta el estudio comparativo de 4 índices de calidad del agua agua (ICAs):
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Índice de la Fundación Nacional de Sanidad de los Estados Unidos (NSF WQI),
ICA de México (del autor Luis F. León), ICOs (Índices de Contaminación) de
Colombia y el ICA armonizado por 12 países de Latinoamérica y el Caribe,
Índice de Calidad del Agua del Consejo Canadiense de Ministros del Medio
Ambiente (CCME WQI), como herramientas vigentes y eficaces para una
adecuada clasificación de cursos de aguas superficiales respecto a su aptitud
para sustentar comunidades acuáticas y actividades de riego.
Mediante la aplicación de la estrategia de muestreo, la sucesiva secuencia
analítica bajo un esquema integral y la subsiguiente aplicación de metodologías
de análisis fisicoquímicos armonizadas por doce países en Latinoamérica y el
Caribe, en el marco del proyecto ARCAL RLA 1/010, “Mejora de la Gestión de
las Masas de Agua que Están Contaminadas con Metales”, se desarrolla el
programa de evaluación de la calidad del agua para cuantificar los parámetros
armonizados y otros incorporados por los índices bajo estudio, tomando como
caso de estudio el río Loa, Región de Antofagasta, Chile.
Bajo el sistema de control de calidad analítica, se emplean materiales de
referencia certificados (MRCs), se estiman los criterios estadísticos a los
métodos empleados (exactitud, precisión, límites de detección y de
cuantificación, cálculo de sesgo y trazabilidad) y se participa en un ensayo
interlaboratorio para comprobar que el sistema analítico funciona de manera
correcta.
Los datos se incorporan a una macro en Excel para realizar el cálculo del índice
de calidad Canadiense y para los demás índices se aplica el software ICATEST
V.1.0; como técnica de análisis estadística complementaria se aplica un análisis
de Componentes Principales (APC) el cual se realizó mediante la macro
complementaria de análisis de datos XLTStat V.7.5.2.
15
HIPOTESIS GENERAL
Los Índices de Calidad del Agua constituyen una herramienta adecuada y
eficiente para gestionar y valorar la calidad de un recurso hídrico respecto a su
aptitud para sustentar la vida acuática.
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OBJETIVO GENERAL
Estudiar comparativamente diversos Índices de Calidad del Agua como
herramientas vigentes y eficaces para la adecuada evaluación de aguas
superficiales respecto a su aptitud para sustentar la vida acuática, aplicando y
evaluando un modelo armonizado en Latinoamérica al río Loa.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Analizar, comprender y exponer diversas bases metodologías que
sustentan la generación de Índices de Calidad del Agua [ICAs]. Ej.:
¿Cómo se formula un índice da calidad? ¿Cómo se evalúa la calidad de
un cuerpo de agua? ¿Cuáles son las variables que deben ser incluidas y
por qué?
• Aplicar las metodologías armonizadas por 12 países Latinoamericanos,
las cuales proponen un nuevo ICA en el marco del Proyecto ARCAL RLA
01/10, “Mejora de la Gestión de las Masas de Agua que Están
Contaminadas con Metales”, financiado por el Organismo Internacional
de Energía Atómica (OIEA) [2006 – 2010].
• Tomar como caso de estudio las aguas del río Loa, Región de
Antofagasta, aplicar el ICA armonizado en el proyecto ARCAL RLA
01/10, y verificar si la calidad del agua superficial del río Loa cumple con
los requisitos de calidad para la vida acuática y para riego, con base en
la medición de los parámetros delimitados por el proyecto.
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CAPITULO UNO
ANTECEDENTES GENERALES
18
ANTECEDENTES GENERALES
1.1 Calidad del agua y su aptitud para sustentar la vida acuática
El recurso agua es, sin duda alguna, vital para la existencia de todos los
organismos vivientes, su disponibilidad y su composición química, física y
biológica afectan la habilidad de los ambientes acuáticos para sostener la salud
de los ecosistemas; no obstante, este valioso recurso se está viendo cada vez
más amenazado en la medida que la población humana aumenta y demanda
mayor volumen de agua de mejor calidad para propósitos domésticos y
actividades económicas, (UNEP/GEMS; 2008). Por otro lado, los ecosistemas
acuáticos, compuestos por la comunidad biológica, las variable abióticas y sus
interacciones, se están tornando en sistemas desbalanceados debido tanto a
factores naturales como también a las actividades humanas que en el corto o
largo plazo tiene efectos desastrosos sobre estos.
Dada la importancia que la calidad del agua tiene no solo para el medio
ambiente sino también para sostener la salud y calidad de vida de las personas,
se requiere asegurar su protección y apoyar la gestión sostenible, pero para
ello, se debe disponer por ejemplo, de datos suficientes que documenten su
tendencia en la calidad tanto en espacio como en el tiempo.
Habitualmente, la calidad del agua es determinada por medio de la
comparación de las características físicas y químicas de una muestra de agua
con criterios de calidad del agua existente, de acuerdo a un uso
predeterminado, en este caso, la protección de las comunidades acuáticas,
estos límites se basan en niveles de toxicidad aceptados evaluados
19
científicamente sobre los organismos acuáticos, diseñados para proteger la
salud ecológica de los sistemas hídricos. Es importante resaltar la complejidad
que conlleva establecer estos parámetros de calidad debido a que los
ecosistemas acuáticos varían enormemente en su composición tanto espacial
como temporal y debido a que las fronteras de los ecosistemas rara vez
coinciden con las territoriales, (UNEP/GEMS; 2008).
Diversos investigadores han estudiado a profundidad los efectos y/o toxicología
que sobre la degradación de los ecosistemas tienen distintos componentes
físicos, químicos y biológicos según su nivel de concentración; algunos de esos
aspectos se observan a continuación (CCME; 1999), (Gobierno de Australia;
2000), (Camargo y Alonso; 2006), (Weber-Scannell y Duffy; 2007):
Tabla 1.Efectos de determinados parámetros sobre los ecosistemas acuáticos
Parámetro Efectos/aspectos importantes
Oxígeno
Disuelto
Este es el parámetro más fundamental en el agua.
Reducción en los niveles han demostrado causar efectos
letales y subletales (fallas en el comportamiento y
fisiológicas) en varios organismos. Bajas concentraciones
puede causar pérdida de biota (peces, invertebrados,
microorganismos) y ciertos elementos se tornan más tóxicos
(Cu, Pb, Zn); los requisitos de oxígeno en las comunidades
acuáticas depende de: tipo de especie, edad, procesos de
vida.
Turbiedad Un alto valor en el agua reduce la disponibilidad de la luz
afectando especies nativas y productores primarios y
afectando la capacidad fotosintética de organismos como
fitoplankton, macrófitas y seagrisses Por otro lado, altas
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concentraciones se convierten en sólidos que llegan, a
obstruir las vías respiratoria de los peces generando cambios
en la población así como afectando la reproducción.
Conductividad
Eléctrica
Un aumento o disminución significativos de este parámetro
en las fuentes de agua puede causar pérdida de biota nativa.
Por otro lado, cambios en la salinidad puede generar de
manera directa cambios fisiológicos (osmorregulación), e
indirecta modificación en la composición de especies.
Temperatura Un aumento o disminución significativos de este parámetro
en las fuentes de agua puede causar pérdida de biota nativa.
El funcionamiento de los ecosistemas acuáticos está
regulado en gran medida por la temperatura; por otro lado, la
biota y procesos químicos y físicos como la solubilidad del
oxígeno e interacciones hidrofóbicas son considerablemente
sensibles a los cambios de temperatura. Una manifestación
de temperatura inadecuada en el agua se puede traducir en
alteración de los modelos de crecimiento, metabolismo,
reproducción, movilidad/migración de los organismos
Ph Un aumento o disminución significativos de este parámetro
en las fuentes de agua puede causar pérdida de biota nativa.
Cambios en este parámetro afecta las funciones fisiológicas
(enzimas, procesos de membrana) de la biota y conduce a
efectos tóxicos en la misma a través de cambios de la
toxicidad de varios contaminantes, por ejemplo, a valores
bajos de pH se incrementa la toxicidad del cianuro o del
aluminio y se observan efectos adversos en peces e insectos
acuáticos como muerte y reducción de invertebrados; por
otro lado, un aumento del mismo, aumenta la toxicidad del
amonio.
21
Coliformes
Fecales/Totales
Grupo de microorganismos que reflejan la calidad
bacteriológica del agua; en general, respecto a este
indicador los autores resaltan su importancia y control en el
medio en el cual crecen y se alimenten mariscos, pues estas
bacterias pueden sobrevivir en la caparazón del animal
representando un riesgo para la salud de las personas que lo
consumen.
Sólidos
Disueltos
Totales
Estos sólidos pueden causar toxicidad a través del
incremento o cambio no natural en la salinidad, en la
composición iónica del agua y toxicidad de iones
individuales. Incrementos en la salinidad han mostrado
generar cambios en las comunidades bióticas, por ejemplo,
en peces e invertebrados: limita la biodiversidad (debido a
que se excede la tolerancia osmótica), excluye las especies
menos tolerantes y causa efectos agudos o crónicos de
acuerdo a la edad del organismo; en plantas acuáticas, algas
y bacterias, disminuye la productividad, limita la fijación de
nitrógeno, elimina especies sensibles.
Fósforo Total Este es un nutriente esencial para todos los organismos,
juega el rol más importante en el metabolismo biológico y
comparado con otros macronutrientes requeridos por la biota
es el menos abundante y el que más limita la biodiversidad
biológica. La primera respuesta de un sistema acuático a la
adición de fósforo es un incremento en la productividad de
plantas, algas y biomasa, pese a que esta situación es
deseable en algunos casos, si se sobrepasa cierto límite,
puede generar efectos indeseables como: disminución en la
biodiversidad y cambios en la biota dominante, disminución
de especies sensibles ecológicamente e incremento de
22
especies tolerantes, incremento en la biomasa animal y
vegetal, incremento de la turbiedad, incremento en la materia
orgánica y condiciones anóxicas. Cuando un excesivo
crecimiento de plantas incluye ciertas especies de
cyanobacterias pueden generarse toxinas.
Nitrógeno-
nitrato
El ión nitrato sirve como fuente primaria de nitrógeno para
las plantas acuáticas en sistemas bien oxigenados pero en la
medida que el nivel de nitrato se incrementa, existe un
aumento del riesgo de crecimiento en proporciones molestas
de algas, macrófitas y cyanobacterias (a veces denominado
bloom) y eutroficación en aguas superficiales; este cambio
en los sistemas acuáticos incrementa la Demanda
bioquímica de Oxígeno, disminuye la claridad del agua, se
pierde agua fría para la pesca, acorta las cadenas
alimenticias y cambia la composición de especies. Existe
una variación considerable en el rol del Nitrógeno en la
eutroficación dependiendo de la estación del año y de la
fuente antropogénica. Es importante resaltar que a pesar de
la baja permeabilidad de las branquias de los peces al ión
nitrato, la principal acción tóxica del ión en animales
acuáticos parece ser la conversión de pigmentos que
transportan oxígeno como la hemoglobina a formas que son
incapaces de transportar oxígeno.
Nitrógeno-
amonio
Este ión es no persistente y no acumulable para la vida
acuática; su toxicidad (que depende principalmente del pH)
se atribuye en gran medida a la forma no ionizada NH3, pues
debido a que esta se trata de una molécula neutra le es más
fácil difundirse a través de las membranas biológicas que la
forma ionizada; se han reportado especies más tolerantes
23
que otras a la toxicidad del ión amonio, de allí, las más
tolerantes son los invertebrados, fitoplancton y plantas
vasculares, mientras que los más susceptibles son los peces.
En los peces, si se sobrepasa determinado nivel de
concentración el ión genera: pérdida del equilibrio,
hiperexcitabilidad, aumento de la tasa de respiración,
reducción del crecimiento, represión del sistema inmune,
cambios patológicos e incluso la muerte.
Cloruro Los peces y las comunidades acuáticas no pueden sobrevivir
en altos niveles de cloruro; en el caso de toxicidad aguda
para la vida acuática, los invertebrados son generalmente
más sensibles que los vertebrados.
Dureza La dureza es causada por la presencia de iones metálicos
polivalentes disueltos en el agua, este parámetro afecta la
osmorregulación de los peces. Por otro lado, en agua dulce
en la medida que aumenta la dureza, la toxicidad de los
metales pesados disminuye debido a la competencia entre el
metal y los iones Ca+2 y Mg+2 para la toma por parte de los
organismos.
Demanda
Bioquímica de
Oxígeno
La disponibilidad biológica de materia orgánica que hay
presente en el agua se mide a través de este parámetro, por
tanto, un alto valor indica contenidos elevados que van a
consumir el oxígeno disponible para la biota acuática y por
consiguiente van a reducir la disponibilidad de este; como se
ha mencionado con anterioridad, bajos contenidos de
oxígeno en los sistemas acuáticos pueden traer consigo
efectos letales y subletales para los organismos que
dependen del oxígeno para su eficiente funcionamiento.
24
Demanda
Química de
Oxígeno
Por medio de este parámetro se determina la cantidad total
de oxígeno requerida para oxidar toda la materia orgánica a
dióxido de carbono en el agua, pero este no diferencia entre
materia orgánica disponible biológicamente e inerte; de
manera similar a la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno),
un valor alto en el parámetro en mención refleja altas
demandas y consecuente disminución del oxígeno disponible
para los organismos, ocasionando pérdida de peces y otra
importante biota acuática.
Pb La toxicidad de este metal depende de diversas variables
abióticas tales como, dureza, pH y salinidad: mientras mayor
sea la dureza menor será su toxicidad; su toxicidad y toma
por parte de los organismos aumenta en la medida que
disminuye el pH del medio, en la medida que aumenta la
salinidad en la columna de agua disminuye su toxicidad. De
acuerdo a las fuentes citadas al comienzo de la presente
tabla, los efectos en algunas especies acuáticas tales como
desarrollo de deformidades en la espina dorsal y daños en la
reproducción animal se observaron como consecuencia de la
exposición a concentraciones de plomo de 30-31 µg/L en
aguas con baja dureza, mientras que en aguas con alta
dureza y concentraciones de plomo aproximadamente 190
µg/L no se observaron deformidades; por otro lado, el plomo
es absorbido fuertemente por la arcilla, sistemas húmicos y
otro material suspendido.
El plomo es bioacumulable en organismos acuáticos.
Cadmio La toxicidad de este metal depende de diversas variables
abióticas tales como, dureza, pH y salinidad: mientras mayor
sea la dureza menor será su toxicidad; su toxicidad
25
disminuye en la medida que disminuye el pH del medio, en la
medida que aumenta la salinidad en la columna de agua
disminuye su toxicidad. Datos en la toxicidad del cadmio en
la biota acuática muestran que las especies manifiestan
cambios en la morfología, inhibición del crecimiento y en
especies de diatomeas sensibles inhibición de la fotosíntesis.
El cadmio es bioacumulable en organismos acuáticos
Mercurio Un aspecto particular de los sistemas acuáticos es que las
formas inorgánicas del mercurio (menos tóxicas y menos
biodisponibles para la bioconcentración) pueden ser
convertidas vía bacteria insitu a complejos organometálicos
(particularmente metilmercurio) los cuales son más tóxicos y
tienden a bioacumularse; el metilmercurio es de especial
atención no solo por su toxicidad, sino también por su
tendencia a biomagnificar en los niveles altos de la cadena
trófica, este se enlaza fuertemente a los grupos sulfhidrilo en
las proteínas, mientras que el mercurio inorgánico tiende a
excretarse. Es importante resaltar que numerosas variables
físicas y químicas de las aguas superficiales determinan el
potencial del mercurio para bioacumularse en los peces,
entre ellos, pH, alcalinidad, dureza cálcica.
Dentro de los efectos adversos reportados se hallan: daños
al crecimiento, reproducción y desarrollo y la muerte del
organismo.
Cromo La forma presente del metal afecta la toxicidad sobre los
organismos acuáticos y su comportamiento en el medio,
particularmente la toxicidad del Cr III y Cr VI (más tóxico)
disminuye si la dureza aumenta y en general, el cromo es
más tóxico a temperaturas más elevadas del agua.
26
Mientras que el cromo puede bioconcentrarse hasta cierto
punto en plantas acuáticas, no parece bioacumularse en
peces o invertebrados; por otro lado, el cromo puede llegar a
alterar el material genético de los organismos y causar
cáncer.
Arsénico La toxicidad de este metaloide se ve afectada por el factor
valencia o especiación, aquí, el As III es más tóxico pero
menos común; por otro lado, la toxicidad del As V aumenta al
aumentar la temperatura del medio acuático; el As sufre
oxidación, reducción y metilación química y microbiológica.
En los ríos, aproximadamente dos tercios del arsénico total
es soluble y un tercio es adsorbido a los sólidos
suspendidos, este, es adsorbido por el material húmico
coloidal bajo condiciones de alto contenido orgánico, bajo
pH, bajo fósforo y bajo contenido mineral.
El arsénico es acumulado desde el agua por una variedad de
organismos, sin embargo, no existen indicaciones que el As
biomagnifique en la cadena alimenticia de los sistemas
dulceacuícolas; el grado y tasa de toma depende del fósforo
quien interactúa con el arsénico y compite con él por los
sitios de adsorción, reduciendo los puntos disponibles para el
As.
Cobre Elemento traza esencial requerido por la mayoría de los
organismos acuáticos, acumulado por las plantas y
bioconcentrado por organismos como: fitoplancton,
zooplancton, macrófitas, macroinvertebrados y peces; los
efectos tóxicos ocurren cuando la tasa de ingesta excede la
tasa de detoxificación fisiológica o bioquímica y excreción.
Las fuentes mencionadas reportan que la toxicidad del cobre
27
disminuye a medida que la dureza del medio aumenta,
inversamente, la toxicidad del cobre para invertebrados,
algas y peces incrementa si la salinidad del agua disminuye;
la toxicidad del cobre, sin embargo, es mitigada por la
ocurrencia natural de compuestos orgánicos en el agua a
través de la complejación.
La exposición a este metal pesado por encima de una
concentración umbral puede ser tóxica, en invertebrados
acuáticos ocasiona daños en las branquias y en los peces
interfiere con la osmorregulación, elevadas concentraciones
de cobre interfieren en el transporte del oxígeno y
metabolismo de la energía; este metal esencial puede
bioacumular en los organismos acuáticos pero puede
regularse por los mismos.
Con base en información como la tabla anterior, cada región o país establece
límites de calidad del agua con base en sus condiciones locales y enfocados a
proporcionar protección a la vida acuática de agentes que causan estrés hídrico
tales como aportes químicos o cambios en los componentes físicos; estas
pautas son límites numéricos o declaraciones narrativas basados en los más
comunes, datos toxicológicos justificables científicamente, disponibles para los
parámetros de interés. Estos valores son medios para proteger todas las
formas de vida acuática y todos los aspectos de sus ciclos de vida y
proporcionan puntos de referencia basados científicamente para un nivel de
protección regional y consistente de la vida acuática de cada país o región.
Ejemplos de estos estándares se encuentran en: Estados Unidos (EPA; 2009),
que es la agencia que en este país protege el medio ambiente, publica sus
criterios de acuerdo al acta del agua limpia (Clean Water Act) y tiene en cuenta
28
aproximadamente 150 contaminantes, Canadá (CCME; 2007), que tiene en
cuenta la protección incluso de las formas de vida acuática más sensibles y
recomienda tener en cuenta las concentraciones línea base de los parámetros
en el diseño de programas de monitoreo e interpretación de datos y Australia
(Gobierno de Australia; 2000), cuyo objetivo principal es proporcionar una guía
autorizada para seleccionar objetivos de calidad del agua.
En Chile, más específicamente para el caso de estudio río Loa, se encuentra en
estudio el proyecto definitivo de Normas Secundarias de Calidad Ambiental
para la Protección de las Aguas Continentales Superficiales de la Cuenca del
Río Loa [NSCA] (CONAMA; 2004); el objetivo general de este conjunto de
pautas es mantener o recuperar la calidad de las aguas continentales
superficiales de la cuenca del río Loa, de manera de salvaguardar el
aprovechamiento del recurso hídrico, las comunidades acuáticas y los
ecosistemas, maximizando los beneficios ambientales, sociales y económicos.
Allí, se describen niveles o valores de calidad ambiental por área de vigilancia y
tiene en cuenta 28 parámetros.
1.2 Calidad del agua y su aptitud para las activid ades de riego
El riego es uno de los elementos básicos en el éxito del desarrollo agrícola de
una región, lo que requiere tener a disposición fuentes de agua en cantidad y
calidad adecuadas. Hasta hace algún tiempo, la variable cantidad fue la mayor
preocupación de quienes se dedican a estas actividades dado que la calidad del
recurso era satisfactoria, en la actualidad, la variable calidad a cobrado
importancia ya que el crecimiento demográfico y económico han resultado en
deterioro de la calidad del recurso hídrico (Universidad de Chile y Servicio
Agrícola Ganadero [SAG]; 2005).
29
La calidad de la fuente disponible para actividades de riego debe evaluarse
para observar como esta satisface el uso pretendido, pues esta calidad afecta
tanto la productividad como la calidad ambiental e incluso la salud pública;
generalmente, esta estimación se realiza con base en la determinación de los
analitos presentes en el cuerpo de agua (en la muestra de agua) cuyas
concentraciones son contrastadas con estándares o límites máximos de
constituyentes permitidos, los cuales son el resultado de experiencias y de
mediciones causa-efecto respecto a los problemas que a largo plazo pueden
ocasionar cuando estos analitos se hallan presentes en el recurso hídrico (FAO;
1994).
Se reconoce que ciertos niveles de concentración de parámetros específicos en
los sistemas dulceacuícolas generan resultados adversos en las actividades de
riego, estas consecuencias pueden ir desde la reducción de la disponibilidad
agua-suelo por efecto de la salinidad, disminución del rendimiento de la planta
por exceso por ejemplo, de contenido de Arsénico, hasta contener incluso
organismos patógenos que pueden representar un peligro para la salud, entre
otros.
Algunos de los efectos de determinados parámetros se hallan en la tabla 2
(FAO; 1994), (Universidad de Chile y Servicio Agrícola Ganadero [SAG]; 2005).
30
Tabla 2. Efectos de determinados parámetros sobre las actividades de riego
Parámetro Efecto(s)
Arsénico La Organización de las Naciones Unidas para la
Agricultura y la Alimentación (FAO) recomienda un
máximo de 0,1 mg/l en agua de riego; puede ser
tóxico para las plantas y el suelo expuestos de
manera continua a altas concentraciones y el suelo
pierde productividad a largo plazo.
Cadmio Tóxico para frijoles, betarragas a concentraciones de
0,1mg/L; se recomienda limites conservativos debido
a su potencial de acumulación en el suelo y plantas a
concentraciones que pueden llegar a ser
perjudiciales para la salud humana.
Cromo No se reconoce como elemento esencial para el
crecimiento; se recomiendan límites conservativos
debido a la escasa información sobre su toxicidad en
las plantas
Cobre Posee un rango de toxicidad que va desde 0,1-1mg/l
en solución de nutrientes
Plomo Puede inhibir el crecimiento celular de las plantas a
altas concentraciones
pH La FAO recomienda un pH en agua de riego entre
6,5-8,4; un agua de riego con pH fuera de este rango
puede generar desbalance nutricional o el mismo
valor del pH en si puede ser una señal que el agua
puede contener un ión tóxico
Nitrógeno Un exceso de este elemento puede generar una
alteración en el crecimiento normal de las plantas,
dada la sobre estimulación del crecimiento, madurez
31
retardada y calidad pobre; vegetales y frutas
presentan variados niveles de sensibilidad frente a la
presencia de altas concentraciones de nitrógeno en
el agua de riego, las más sensibles según la fuente
son la remolacha y las uvas. Por otro lado, la
sensibilidad también depende de la etapa de
crecimiento de la planta.
Conductividad/Sólidos
disueltos
Estos dos parámetros o uno de ellos se utilizan para
valorar la salinidad en agua de riego; el mayor
problema en los cultivos regados con agua que
contiene altos niveles de salinidad ocurre debido a la
pérdida de productividad del suelo y baja
disponibilidad de agua para los cultivos. Algunas
plantas son más sensibles que otras a la salinidad ya
que todas las plantas no responden de igual manera
frente a este parámetro.
Cloruros Este ión no es absorbido ni tampoco queda en el
suelo sino que es atrapado por la planta y se
acumula en las hojas de la misma; si el nivel de
cloruro en el agua de riego excede la tolerancia de la
planta se dan síntomas como por ejemplo hojas
quemadas o tejidos de estas muy secos.
De este modo, los países y regiones forjan sistemas de gestión para protección
de su actividad agrícola, para ello, construyen por ejemplo sus propios
estándares o concentraciones máximas permitidas como niveles que
representan un riesgo mínimo para el desarrollo de esta actividad; como el caso
de Estados Unidos (Departamento del Interior de los E.U; 1998), quien publica
estos estándares a través de su programa nacional de calidad del agua para
32
riego y Canadá (CCME; 2005), que se basó en los aportes de diferentes grupos
de trabajo conformados por expertos en salud y medio ambiente; en el caso de
la normatividad Chilena se halla la Norma Chilena Oficial 1333 Of.78 (INN;
1987) la cual contiene los requisitos de calidad del agua para diferentes usos,
entre ellos, agua para riego.
Debe tenerse en cuenta que la FAO (FAO; 1994), recomienda que la evaluación
de la calidad del agua para actividades de riego debe realizarse no solo en
virtud de la composición iónica de la fuente, sino también considerando otros
aspectos como: Propiedades del suelo, tolerancia de cultivos a diferentes
concentraciones de sales, clima, prácticas agronómicas y de riego, entre otros.
1.3 El proyecto ARCAL RLA 1/010 como estrategia par a mejorar la gestión
de la calidad del agua
El proyecto ARCAL RLA 1/010, “Mejora de la Gestión de las Masas de Agua
que Están Contaminadas con Metales”, es una iniciativa que pretende
armonizar protocolos, de toma de muestra y análisis de laboratorio, y capacitar
los recursos humanos necesarios para la evaluación de la calidad del agua y el
transporte de metales en cuerpos de agua superficiales en países de la región
de Latinoamérica y el Caribe con problemas de contaminación con metales
(natural o antropogénica) aplicando técnicas analíticas nucleares y
complementarias, incluyendo el empleo de trazadores; en el proyecto participan
doce países de Latinoamérica y el Caribe y en la actualidad el proyecto se
encuentra en etapa de ejecución
33
CAPITULO DOS
INDICES DE CALIDAD DEL AGUA
34
INDICES DE CALIDAD DEL AGUA
El Índice de Calidad del Agua [ICA] o Wáter Quality Índex [WQI], fue
desarrollado en 1970 por la National Sanitation Foundation [NSF] de Estados
Unidos (Ball y Church; 1980). El Índice de la NSF [INSF] tiene la característica
de ser un índice multiparámetro y se basó en tres estudios. En el primero se
probaron 35 variables de contaminación; los expertos opinaron sobre ellos y
clasificaron los mismos en tres categorías de acuerdo a si el parámetro debía
ser: “no incluido”, “indeciso” o “incluido” y, al mismo tiempo, debían asignar una
calificación de 1 a 5 de acuerdo a su mayor o menor importancia, siendo 1 la
calificación más significativa. En un segundo estudio se dio la evaluación
comparativa de las respuestas dadas por todos los expertos (142 en aquella
época). Como resultado de éste segundo estudio se identificaron 9 variables
como las de mayor importancia: Oxígeno Disuelto, Coliformes fecales. pH,
DBO5, Nitratos, Fosfatos, Desviación de Temperatura, Turbidez y Sólidos
Totales. Finalmente, el tercer estudio, abordó la tarea de desarrollar una curva
de valoración para cada variable. Los niveles de calidad del agua tuvieron un
rango de 0 a 100 que fueron localizadas en las ordenadas y los diferentes
niveles de las variables en las abscisas. Cada participante realizó la curva que
asumió representaba la variación de la calidad del agua causada por el nivel de
contaminación de las variables. Estas curvas se conocieron como “Relaciones
Funcionales” o “Curvas de Función”. Para calcular el índice de calidad del agua
se empleó una suma lineal ponderada, el resultado de su aplicación debe ser
un número entre 0 y 100, donde 0 representa la calidad de agua muy pobre y
100 representa una agua de calidad excelente (Ott; 1978).
35
Hasta la fecha se han generado una gran cantidad de Índices de Calidad para
el Agua dependiendo del Estado y/o del cuerpo hídrico que se pretenda estudiar
y la utilización que se le quiera asignar (ej. índice de calidad de agua de Oregón
[OWQI], river physiochemical índex [RPI], índice de calidad de agua para el
Valle del río Miami, índice de calidad para el río Idaho, índice de la British
Columbia [BCWQI], índice de Dalmatia en Europa, índice de calidad de aguas
en Polonia, proyecto AMOEBA [Países Bajos], índice de calidad del agua del río
Ganga [India], etc.). Diversos estudios realizados en los últimos años han
revelado que existen a lo menos 30 índices de calidad formulado de acuerdo a
sus propios objetivos (Fernández y Solano; 2005).
Con esta introducción se resalta el hecho que existen innumerables ICAs
incluso de acuerdo al uso pretendido del recurso hídrico y que, la asignación de
un número determinado para señalar un índice de calidad, es una tarea
sumamente compleja.
La Calidad del Agua, entendida entonces como la medición de sus
características físicas, químicas y biológicas, en relación con unos estándares,
implica factores complejos y variables diferentes para describir su estado en
términos cuantitativos. Un cuerpo de agua puede llegar a ser caracterizado a
través de los siguientes componentes principales: Hidrología, Física, Química, y
Biología y la valoración adecuada necesaria para verificar su adaptabilidad a un
uso determinado, se basa en la evaluación apropiada de la naturaleza de estos
componentes (UNESCO/WHO/UNEP; 1992).
36
A demás de la adaptabilidad a un uso, un cuerpo de agua puede ser
monitoreado a fin de cumplir otros objetivos como:
• Evaluación de dispersión de nutrientes o contaminantes
• Estimar impacto de actividades antropogénicas
• Determinar calidad del entorno general que se relaciona con la vida
acuática.
Dado que de un proceso de valoración de las condiciones en las que se
encuentra una fuente hídrica se obtiene bastante información, que en ocasiones
puede ser confusa, diversas entidades como entes que vigilan los recursos
naturales, Universidades, grupos de investigación, generan y evaluán las
herramientas que facilite tanto la interpretación como la comprensión de
aquellos resultados (Samboni et al; 2007). En este punto, surge el desarrollo e
implementación de los Índices de calidad de Agua.
Un Índice de Calidad del Agua consiste, básicamente, en una expresión simple
que resulta de combinar un conjunto de parámetros evaluados, la cual sirve
como una expresión de la calidad del agua, con el propósito de hacer que la
información sea de fácil interpretación tanto para aquellos relacionados con las
ciencias básicas e ingenierías, como para otros usuarios que en general
requieran conocer la fuente que está bajo observación. El índice puede ser
representado por un número, un rango, una descripción verbal, un símbolo o
incluso un color (Fernández y Solano; 2005).
El empleo de un Índice de Calidad del Agua fue propuesto inicialmente por
Horton (1965), sin embargo, los índices no fueron aceptados y utilizados sino a
partir de los años setenta cuando los ICA adquieren relevancia para la
evaluación del recurso hídrico (Samboni et al; 2007). En las siguientes
37
décadas, se desarrollaron diferentes métodos para el cálculo de un ICA, que en
general, emplean parámetros físicos y químicos similares. Estudios como el de
León (1992), Ramírez et al (2005) en donde emplearon el software ICATest
(Fernández et al; 2004), Debels et al (2005), Prabhata y Aditya (2007), Dos
Santos et al (2007), entre otros, señalan el uso de un Índice de Calidad del
Agua [ICA] como medio para derivar una expresión numérica sobre la calidad
general de un agua superficial.
Respecto al estudio de Índices de Calidad del Agua se reconocen diferentes de
amplia aplicabilidad y profundidad, entre los primeros se reconoce la
comparación de Landwehr y Deininger (1976), seguida del estudio de Ott
(1978), quien efectuó una revisión de los ICA y de los Índices ambientales, y
quien destaca que dentro de los principales usos a los que se puede referir un
ICA se encuentran:
• Manejo del recurso
• Clasificación de áreas
• Aplicación de normatividad
• Análisis de la tendencia
• Información pública
• Investigación científica
Por otro lado, se encuentra el estudio de Ball y Church (1980) quienes
concluyen que los ICA se pueden clasificar en diez categorías las cuales están
organizadas en 4 grupos como se observa en la ilustración 1.
38
Ilustración 1. Clasificación de los índices de calidad del agua
Fuente: Ball y Church (1980).
Según un estudio realizado por Van Helmond y Breukel (1997), en el cual
recolectaron información de 28 índices, se reveló que en general, los Índices de
Calidad del Agua, se componen de tres pasos consecutivos que son:
I. Selección de los parámetros a evaluar, los cuales pueden ir desde dos
hasta un número infinito y deben ser consistentes con el propósito de
evaluación.
II. Asignación de un subíndice a cada parámetro, el cual es un valor acorde
entre la observación y el vector de control (conjunto de valores
deseados)
III. Agregación de los subíndices mediante la aplicación de la fórmula de
agregación, de las cuales se reconocen varias.
39
A demás, concluyeron que prácticamente todos estos Índices emplean
generalmente tres o más de los siguientes parámetros: O2, DBO, DQO, NH4+-N
y NO3-N, PO4-P, pH y sólidos totales, y que el uso menos frecuente es para
parámetros como, metales, ion cloruro, pesticidas, temperatura y turbidez.
Para la elección de la formula de agregación los Índices emplean una de las
ecuaciones que se dan en la tabla 3.
Tabla 3.Formulas de agregación para el cálculo del ICA a partir de los subíndices.
Método Formula
Promedio no Ponderado ∑
=
=n
i
qin
ICA1
1
Promedio Aritmético Ponderado ∑
=
=n
i
qiwiICA1
Promedio Geométr ico no
Ponderado
nn
Ii
qiICA/1
= ∏=
Promedio Geométrico
Ponderado
win
Ii
qiICA
= ∏=
Subíndice Mínimo ),...,min( 21 nqqqICA =
Subíndice Máximo ),...,max( 21 nqqqICA =
Promedio no ponderado
Modificado
2
100
1
= ∑=
n
Ii
qin
IICA
Promedio ponderado Modificado 2
100
1
= ∑=
wiqin
IICA
n
Ii
Símbolos: ICA: Índice de Calidad del Agua n: Numero de parámetros qi: Escala de calidad (subíndice) del parámetro i wi: Factor de ponderación del parámetro i
Fuente: Van Helmond y Breukel (1997)
40
De los estudios más recientes se reconocen varios, tal es el caso de una
analogía realizada por Fernández et al (2004b), donde se trabajó por medio de
una metodología básica de estudio en la cual se revisaron diferentes tipos de
formulaciones en torno a los Índices y estos una vez recopilados, se
compararon frente a valores existentes permisibles para agua potable en la
legislación de Colombia. El estudio reveló la limitación de ciertos índices que
por haber sido diseñados como herramienta para evaluar de manera general la
calidad del agua y resumir los datos originales, conducen a perdida de
información. Como aspecto favorable, se reconoció que pueden presentar de
manera fácilmente interpretable la variación espacial y temporal de un conjunto
de datos, que además si se observa directamente las variables y parámetros
pertinentes de un cuerpo de agua, se pueden evaluar programas de gestión de
recursos hídricos y el establecimiento de prioridades para propósitos de gestión.
En 2006 se publica un documento que contiene un análisis comparativo de
varios indicadores de la calidad del agua (Jiménez y Vélez; 2006), en el artículo
los autores señalan cuan diferente pueden los índices estudiados clasificar la
calidad o contaminación del recurso y cuales por su metodología de aplicación,
hacen referencia al mecanismo de contaminación que soporta la fuente bajo
estudio.
En una revisión reciente realizada por Samboni et al (2007), se concluyó que en
la actualidad los índices se presentan como una opción viable para interpretar
las variables involucradas en un programa de monitoreo y que se conocen
diversas propuestas pero en cambio, no existe un indicador universal limitando
la aplicabilidad de ciertos indicadores a regiones o problemas ambientales
específicos.
41
2.1 Índice de Calidad del Agua del Consejo Canadie nse de Ministros del
Medio Ambiente (CCME WQI).
Antes del desarrollo de este índice, existían en Canadá para las diferentes
jurisdicciones, diferentes estrategias métricas para determinar la calidad del
agua; en 1997 se convocó un comité del consejos de ministros del medio
ambiente para evaluar diversos enfoques, generar un formulación de un índice
y desarrollar un índice que permitiese simplificar el reporte de la evaluación de
la calidad del agua a lo largo del territorio canadiense (CCME; 2001).
Modelo conceptual (CCME; 2001):
El subcomité técnico del Índice de calidad del agua (WQI) adoptó el modelo
conceptual de otro índice, el British Columbia Index, en el cual hay tres factores
que lo conforman (amplitud, alcance y frecuencia) y cada uno se escala en un
rango entre 0 y 100.
Los valores de las varianzas de las tres mediciones se combinan para crear un
vector en un espacio “objetivo excedencia” imaginario (Ilustración 2). Luego, la
longitud del vector se escala en un rango entre cero y cien mediante lo cual se
genera un índice en el cual 0 representa una calidad del agua muy pobre y un
valor cercano a 100 para un agua de excelente calidad.
Ilustración 2. Objetivo excedencia-imaginaro CCME WQI
42
Factor 1, Alcance:
Este factor representa el número de objetivos que no se alcanzaron, evalúa la
conformidad con los objetivos en un período de tiempo indicando el porcentaje
de parámetros que no alcanzaron el objetivo.
F1 = Número de variables que fallaron X 100
Número total de variables
Factor 2, Frecuencia:
Representa el número de pruebas individuales que no alcanzaron los objetivos,
evalúa la frecuencia con la cual los objetivos no se alcanzaron e indica el
porcentaje de pruebas individuales que no alcanzaron su objetivo
F2 = Número de pruebas deficientes X 100
Número total de pruebas
Factor 3, Amplitud:
Representa la cantidad por la cual las pruebas no alcanzaron los objetivos y se
calcula en tres pasos:
a) El número de veces que una concentración de un parámetro excede un
objetivo se denomina “excursion”.
Cuando un parámetro no debe exceder una concentración
Excursión= Valorinaceptable
Objetivo
−1
Cuando un parámetro no debe ser menor a un objetivo
Excursión= Objetivo
Valorinaceptable
−1
43
b) Cálculo de la cantidad colectiva de pruebas individuales que se
encuentran fuera de conformidad; este aspecto se denomina “suma
normalizada de las excursiones”, o nse.
nse=excursiones
i=1
n
∑
Numeropruebas
c) F3 se escala para generar un valor entre 0 y 100
F3= nse
0,01nse+ 0,01
Finalmente, el CCME QWI se calcula:
CCMEWQI=100−2
F1 + 2
F2 + 2
F31.732
Categorización del índice:
De acuerdo con CCME (2001), esta tarea constituye un proceso algo subjetivo;
la categorización debe basarse en la mejor información disponible, juicio de
expertos y expectativas generales del público respecto a la calidad del recurso
hídrico. La categorización presentada es preliminar y sujeta a posibles
modificaciones:
� Excelente: (CCME WQI entre 95-100), ausencia virtual de deterioro,
Condiciones muy cercanas a las pristinas
� Buena: (CCME WQI entre 80-94), grado menor de deterioro, las
condiciones rara vez se alejan de los niveles deseables.
� Aceptable: (CCME WQI entre 65-79), deterioro ocasional, algunas veces
las condiciones se alejan de los niveles deseables
� Marginal [en el límite]: (CCME WQI entre 45-64), deterioro frecuente, las
condiciones se alejan con frecuencia de los niveles deseables
44
� Pobre: (CCME WQI entre 0-44), la calidad del agua casi siempre
presenta deterioro, las condiciones se alejan generalmente de los niveles
deseables.
Aplicación del índice:
El grupo de trabajo del índice de calidad del agua del consejo canadiense de
ministros del medio ambiente publicó el manual del usuario (CCME; 2001b), el
cual hace una descripción general del índice y sus factores, sintetiza paso a
paso la aplicación del índice y se cita un ejemplo del mismo.
Casos de estudio del CCME WQI (CCME; 2001):
Este índice ha sido aplicado en diferentes regiones de Canadá teniendo en
cuenta diversos datos históricos seleccionados y diversas variables como
nutrientes, metales, metaloides, coliformes y otras variables abióticas de
interés. El índice aplicado permitió discriminar muy bien entre áreas no
impactadas y áreas donde existe algún impacto de tipo antropogénico, sitios
prístinos comparados con sitios impactados por urbanización o actividad
minera.
Dentro de otras publicaciones que reportan aplicaciones de este índice se
encuentra una que se realizó en el occidente de Canadá (CCME; 2005b), la
cual es una prueba piloto del índice y en la que se destaca la significativa
contribución que el índice hace al estado del reporte de la calidad del agua
comunicando los resultados aplicados. En esta publicación se resaltan diversos
aspectos metodológicos que deben considerarse para aplicar el índice dentro
de los cuales se encuentran:
� Tener en cuenta los parámetros o analitos más comúnmente medidos en
el cuerpo de estudio
45
� Así mismo, considerar aquellas para las cuales se han desarrollado
límites permisibles
� El índice podría no incorporar todas las sustancias que puedan constituir
una amenaza en especial aquellas difíciles de medir y/o que ocurren de
manera impredecible
� Abordar los límites permisibles locales y específicos a cada región
� Si estos límites no están disponibles se pueden aplicar aquellos
publicados por el Consejo canadiense de ministros del medio ambiente,
por ejemplo, para el caso de la preservación de la vida acuática y para la
evaluación de la aptitud para riego (CCME; 2005).
En un análisis de sensibilidad del Índice reportado por el consejo canadiense de
ministros del medio ambiente (CCME; 2006), se describen diversas
recomendaciones respecto a la aplicación y aplicabilidad del mismo, tales
como:
� Para seleccionar los objetivos de calidad debe tenerse en cuenta que el
nivel de protección y usos del recurso deben ser equivalentes para
realizar comparaciones válidas
� La especificidad de los parámetros tiene un impacto más significativo que
el número de parámetros incluidos o removidos del índice; por otro lado,
para obtener valoraciones estables, se requiere de 7 o más
determinaciones para su cálculo
� Se deben emplear objetivos o niveles de calidad que sean específicos a
los puntos evaluados
� El usuario del índice es quien selecciona los parámetros relevantes a la
problemática dada.
En un caso de aplicación del CCME a una fuente de agua superficial en Canadá
(Lumb et al; 2006), los autores incluyen objetivos de calidad de origen local,
46
detectan que parámetros están afectando la calidad del recurso y logran
diferenciar que áreas se encuentran impactadas en mayor proporción; allí
también se hace especial énfasis en la ventaja de utilizar objetivos específicos
al área de estudio ya que reflejan mejor las condiciones bajo investigación.
En julio de 2009 (CCME; 2009), se actualiza la página web del índice con las
preguntas más frecuentes sobre este, allí se observa que cuando se emplean
las mismas variables y límites, el índice puede ser usado para informar
diferencias relativas en la calidad del agua entre diferentes puntos a lo largo del
tiempo haciéndolo un sistema comparable.
Por otro lado, afirman los autores que a pesar de ser una valiosa herramienta
de comunicación de la calidad del agua y combinar un conjunto de variables
expresadas en diferentes unidades en un solo sistema métrico, no reemplaza el
análisis detallado de los datos del monitoreo y por tanto, no debe usarse como
única herramienta de gestión.
Finalmente, para una práctica aplicación del CCME WQI, el consejo canadiense
de ministros del medio ambiente elaboró y puso a disposición del público una
macro en Excel (CCME; 2001c), mediante la cual se incorporan los parámetros
evaluados, sus valores y los límites permitidos y esta realiza el cálculo del
índice obteniéndose también gráficos de los resultados para su adecuada
interpretación.
47
2.2 Índice de la National Sanitation Foundation de los Estados Unidos
(NSF WQI).
Este índice de calidad del agua ha sido el más respetado y ampliamente
utilizado en los Estados Unidos [E.U.], sin embargo, otras autoridades
ambientales lo han criticado por no representar adecuadamente la calidad del
agua en todas las áreas del país; su estructura que emplea una función
promedio tiende, según estas autoridades, a sugerir una mejor condición del
recurso que las condiciones reales (Iowa Department of Natural Resources;
2006).
Como se ha mencionado al inicio del presente capítulo, el NSF WQI fue
desarrollado por Robert Brown en 1970 bajo la metodología Delphi, dado que
contó con la financiación de la Fundación Nacional de Sanidad de los E.U.
adquirió este nombre; el índice se desarrolló en tres etapas o estudios:
1. En la primera se convocó un panel de 142 personas profesionales en
diferentes áreas y expertos en el tema calidad del agua y se les solicitó
considerar dentro de 35 variables, las que a su juicio fuesen las más
importantes para ser incluidas en un índice de calidad del agua. Allí
mismo, se requirió que estas variables fuesen catalogadas como:
incluidas, no incluidas e indecisas, a su vez, para las variables a incluir
estas debían ser calificadas según su impacto sobre la calidad del agua
en un valor de 1 a 5 siendo 1 la calificación para aquel que tuviese mayor
impacto (Ott; 1978).
2. En el segundo estudio se dio la evaluación comparativa de las
respuestas de los expertos y con base en ello se constituyeron 9
variables como aquellas que conformarían el índice y fueron: Demanda
bioquímica de oxígeno, oxígeno disuelto, variación de temperatura,
48
coliformes fecales, pH, nitratos, turbidez, fosfatos, sólidos disueltos
totales (Fernández y Solano; 2005).
3. Finalmente, en el tercer estudio se cuestionaron los participantes para el
desarrollo de curvas de función para cada una de las variables, allí se
representó cada variable en una “curva de función” o “relaciones
funcionales”, en las cuales los valores de calidad del agua se escalan de
0 a 100 en el eje Y y los valores de los parámetros se hallan en el eje X.
Cada participante elaboró la curva que a su criterio, representaba mejor
las variaciones de la calidad del agua causadas por el nivel de
contaminación de estos parámetros (Fernández y Solano; 2005), luego,
el autor promedió las curvas obtenidas para así generar solo nueve
gráficos correspondientes a cada variable.
La ilustración 3 muestra un ejemplo de las “curvas de función”; en el anexo 1 se
hallan todas las curvas de función incluidas en el índice.
Ilustración 3. Ejemplo curva de función NSF WQI para la DBO.
49
Para la formulación y cálculo del índice se emplea la ponderación de los
subíndices, es decir, es un índice que asigna pesos específicos a las variables
según su relevancia dentro del conjunto agregado. Aquí, la variable de mayor
importancia corresponde al Oxígeno disuelto y la de menor impacto los sólidos
disueltos totales. La tabla 4 esquematiza los pesos específicos de cada
variable (Fernández y Solano; 2005):
Tabla 4. Factores de ponderación de variables según NSF WQI
Parámetro Unidades Factor de ponderación Oxígeno Disuelto % sat 0,17
Coliformes fecales Número/100mL 0,16 pH Unidades 0,11
DBO mg/L 0,11 Cambio de temperatura ºC 0,10
Fosfatos totales mg PO4/L 0,10 Nitratos mg NO3/L 0,10 Turbidéz NTU 0,08
Sólidos Disueltos totales mg/L 0,07
Para calcular el índice de la NSF en la actualidad se emplea una fórmula de
agregación correspondiente a un promedio aritmético ponderado; luego de
aplicar la sumatoria, el resultado debe ser un número entre 0 y 100, donde 0
representa calidad de agua muy pobre mientras 100 representa calidad de agua
excelente (Wilkes University; 2010).
WQI = SIiWii=1
n
∑
Donde: WQI: índice de Calidad de Agua SIi: Subíndice del Parámetro i Wi: Factor de Ponderación para el Subíndice i
50
Para esta clasificación también debe tenerse en cuenta el color correspondiente
el cual sirve como guía en la interpretación de los resultados como se observa a
continuación.
Aplicación del índice:
En enero de 2009, Kumar y Alappat publican un artículo (Kumar y Alappat;
2009) en el que según su revisión, el NSF WQI no representa en su totalidad la
opinion de los expertos convocados en el Delphi elaborado por Robert Brown;
sus apreciaciones se basan en las siguientes conclusiones:
� El autor del índice no da una explicación acerca de por qué se asigna un
valor de 1 a las variables de mayor impacto del primer estudio y porque
un valor de 5 para aquellas que poseen un menor impacto en la calidad
del agua
� Las opiniones de los expertos al seleccionar la respuesta “no incliuido” no
se tiene en cuenta en la generación del índice
Con base en lo anterior, los autores proponen a través de ciertos cambios
metodológicos una modificación al índice, que incluyen entre otros, incluir la
opción “no incluido” dentro de la formulación del índice asignándole un valor de
cero y una modificación a la ponderación asignada a las diferentes variables.
Excelente: 91-100
Buena: 71-90
Media: 51-70
Mala: 26-50
Muy mala: 0-25
51
2.3 Índice de Calidad del Agua de México. Para la formulación de este ICA emplearon información de la literatura junto con
la metodología Delphi, y para la evaluación del Índice utilizaron técnicas
multiplicativas y ponderadas asignando pesos específicos a los parámetros y
obteniendo la valoración a partir de una media geométrica (León, 1992).
La tabla 5 muestra los pesos asignados a cada parámetro.
Tabla 5. Factores de ponderación para las variables según ICA de León (Mexico)
Parámetro Unidades Factor de ponderación Oxígeno Disuelto % sat 0,103
DBO mg/L 0,096 Demanda Química de Oxígeno mg/L 0,053
pH Unidades 0,063 Sólidos Suspendidos mg/L 0,033
Coliformes Totales Número/100mL 0,083 Coliformes fecales Número/100mL 0,143
Nitratos mg NO3/L 0,053 Amonios mg NH3/L 0,043
Fosfatos totales mg PO4/L 0,073 Fenoles Fenol µg/L 0,033
Diferencia de temperatura mg/L 0,043 Alcalinidad como CaCO 3 mg/L 0,055
Dureza como CaCO 3 mg/L 0,058 Cloruros mg/L 0,068
La escala de este índice va desde 0 hasta 100 y adopta rangos del estado de
calidad del agua asociados a este valor; estos son: Excelente (E), aceptable
(A), levemente contaminada (LC), contaminada (C), fuertemente contaminada
(FC) y excesivamente contaminada (EC), según ilustración 4.
52
Ilustración 4. Escala para los ICA de León como función del uso del agua
Por medio de este sistema se establecieron criterios generales de acuerdo al
índice obtenido y según el uso del recurso, los cuales, el mismo autor
recomienda un análisis detenido para que de este modo se realice una
evaluación más consistente.
Este índice se ha aplicado a determinaciones de la calidad del agua de la Red
Nacional de Monitoreo en el sistema de la cuenca Lerma-Chapala (León, 1992)
con resultados satisfactorios. En esta publicación el autor recomienda la
importancia de acompañar una evaluación de este tipo con los valores límites
permisibles tanto de los parámetros involucrados como aquellos que no lo
están.
53
2.4 Índices de Contaminación de Colombia. En Colombia se han desarrollado diferentes estudios con el propósito de
formular Índices adaptables al contexto de los ríos del mencionado país, uno de
ellos es el estudio realizado por un grupo de investigación que tomó varios años
y del cual se presentó un Índice de Contaminación denominado ICO que por
sus características puede desagregarse en los Índices que lo constituye.
Cada índice se basa en la agrupación de parámetros medidos y busca
determinar el grado de alteración de un cuerpo de agua, además, están
diseñados para valorar problemas ambientales diferentes y no se encuentran
correlacionados los unos con los otros.
Dentro de estos índices resaltan: ICOMI, Índice de contaminación por
mineralización que incorpora las variables conductividad, dureza y alcalinidad,
ICOMO, Índice de contaminación por materia orgánica que involucra los
parámetros demanda bioquímica de oxígeno, coliformes fecales y oxígeno
disuelto, ICOSUS, Índice de contaminación por sólidos suspendidos que recoge
el parámetro sólidos suspendidos, ICOTRO, Índice de contaminación por trofia
que emplea el parámetro fósforo total, ICOTEMP, Índice de contaminación por
temperatura utilizado para evaluar el impacto de vertimientos e ICOpH, Índice
de contaminación por pH que como su nombre así lo indica tiene en cuenta el
valor del pH (Fernández y Solano, 2005).
El procedimiento metodológico para la formulación de los índices se describe a
continuación (Fernández y Solano, 2005):
• Asignación de valores de contaminación entre cero y uno a la escala de
variables
54
• Selección de la ecuación que permita relacionar el valor de la variable y
su incidencia en la contaminación
• Aplicación del análisis de regresión lineal a la relación entre el índice y el
parámetro
• Ajuste de la ecuación estimada.
Luego de estimado el índice se procede a asignar una clase a la calidad del
agua con base en la categorización del mismo la cual es la siguiente:
ICO Grado de Contaminación Escala de Color
0-0,2 Ninguna
>0,2-0,4 Baja
>0,4-0,6 Media
>0,6-0,8 Alta
>0,8-1,0 Muy Alta
55
En la tabla 6 se ilustran los Índices planteados en el presente capítulo y su
fórmula de agregación.
Tabla 6. Fórmula de agregación y parámetros de diferentes ICA.
INDICE PARAMETROS FORMULA DE AGREGACION
CCME Water
Quality Index
(CCMEWQI)
Se basa en el logro de
objetivos que son los
límites seguros
provistos por la
legislación.
Donde: F1, F2, F3 son los factores alcance,
frecuencia, y cantidad de veces por la cual los
objetivos no se alcanzaron
Índice NSF Temperatura, pH, OD,
DBO5, SDT, Turbiedad,
Coliformes fecales.
∑=
=n
i
SIiWiWQI1
Donde: WQI=Índice de Calidad del Agua
SIi=Subíndice del parámetro i
Wi=Factor de ponderación para el subíndice i
Índice de
León, México
OD, DBO, DQO, pH,
SST, Coliformes
Totales, Coliformes
fecales, Nitratos,
Amonio, Fosfatos,
Fenoles, Temperatura,
Acidez/Alcalinidad
como CaCO3, Cloruros
[ ]∏=
=n
i
WiQiISQA1
Donde: wi=Pesos de cada parámetro
Qi=Calidad del parámetro i
Índice de
Contaminación
ICO, Colombia
Conductividad, Dureza,
Alcalinidad, DBO,
Coliformes Totales,
Oxígeno %, SS, Fósforo
Total, Temperatura, pH
( )
( )
pH
pH
OxígenoColiformesDBO
dAlcalinidaDurezadadConductivi
e
eICOpH
SSICOSUS
IIIICOMO
IIIICOMI
45,308,31
45,308,31
%
1
0003,002,03
13
1
+−
+−
+=
+−=
++=
++=
Donde: V=vertimiento
R=curso receptor
Fuente: Fernández y Solano (2005) y CCME WQI (2006).
732.1100
2
3
2
2
2
1 FFFWQI++
−=
56
CAPITULO TRES
DESCRIPCION DEL ÁREA DE ESTUDIO
57
DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
3.1 Descripción general La cuenca del río Loa forma parte de la I y II región de Chile, recorre un cauce
de 440 Km atravesando el desierto de Atacama y lleva sus recursos hídricos
desde la cordillera de los Andes hasta el océano Pacífico convirtiéndose en la
única cuenca exorreica de las mencionadas regiones. La hoya hidrográfica
comprende una superficie de 33.570 km2 (DGA; 2004).
La cuenca queda comprendida entre los paralelos 21°00’ y 22°58’ de latitud Sur
y entre los meridianos 70°05’ y 68°00’ de longitud Oeste (DGA; 2005), a pesar
de su extensa hoya, los recursos hídricos provenientes de su cuenca alta
corresponden alrededor del 20% de la superficie total (Jeria; 1986)
El río Loa nace en la falda norte del volcán Miño en ojos del miño (5.651msn)
(21°15´S/70°00´W), si bien de acuerdo con la Direcc ión General de Aguas
[DGA] (1997) su régimen es pluvial nival lacustre, otro documento de la misma
entidad (DGA; 2004), describe que las diferentes hoyas o cursos que conforman
la cuenca son de régimen pluvial.
El recorrido total del sistema puede describirse (Orellana; 1984), (Droguet;
2004), y (DGA; 2004):
− Desde su nacimiento recorre 150 Km en sentido N-S hasta el oasis de
Chiuchiu, en este trayecto el Loa cuenta en su ribera izquierda con la
subcuenca del río San Pedro de Inacaliri, el cual actualmente no alimenta
58
al río ya que su caudal es captado por CODELCO-Chuquicamata.
Cuando el río luego de su paso por Chiuchiu (3Km), el Loa recibe por su
ribera izquierda el tributario al río Salado y allí su curso dobla
sensiblemente hacia el oeste para atravesar 115 Km y alcanzar la
localidad de Chacance en donde se le reúne por su ribera derecha el río
San Salvador.
− A esta distancia, el río Loa adquiere dirección S-N a lo largo de 80 Km
para posteriormente alcanzar el oasis de Quillagua. A partir de allí, el río
escurre en dirección E-O y desemboca finalmente en el sitio Caleta
Huelén 42 que está ubicado en la banda norte de la II Región (70 25'
longitud W y 21 latitud S) con un caudal aproximado de 300 L/s.
− En términos generales, de acuerdo con la anterior descripción el río Loa
sigue una ruta sinuosa en forma de U.
Los tributarios más importantes que aportan regularmente al Loa son los ríos
Salado y San Salvador. Por otro lado, geomorfológicamente puede clasificarse
como rio de cabecera.
El río Salado se origina en más de 30 vertientes frías y termales surgentes, en
una gran hoyada que se extiende a los pies del volcán Tatio, a unos 4.200
m.s.n.m.; recibe tanto al río Toconce como al río Caspana. En los afluentes del
norte es donde se halla la principal toma de agua dulce para consumo humano
para las ciudades de Antofagasta, Tocopilla y oficinas salitreras (DGA; 2004).
El río San Salvador nace en la reunión de varias quebradas secas con
cabeceras en las proximidades de salares de la pampa; sin embargo, se
considera que su verdadero nacimiento se da cuando recibe por su ribera
izquierda la quebrada Opache. Conforme la DGA (2004) lo expresa, en la
59
actualidad el recurso es receptor de aguas servidas tratadas en la localidad
quebrada Quetena.
Al respecto, Orellana (1984) concluye en su trabajo que el río San Salvador
presenta en su confluencia con el Loa una composición química no muy
diferente de la del Loa y que incluso ambos forman parte de un mismo
subsistema hidrológico.
La ilustración 5 muestra al río Loa y sus principales tributarios.
Ilustración 5. Río Loa y sus principales tributarios.
Fuente: www.googlearth.com
60
Algunos aspectos de la morfometría de la cuenca se resumen en la tabla 7:
Tabla 7. Aspectos de la morfometría de la cuenca del río Loa
Río Características Medida
Loa Superficie (Km2) 33.570
Longitud (Km) 440
Ancho promedio (Km) 5m
Salado Longitud (Km) 80
Hoya hidrográfica (Km2) 2.210
San Salvador Longitud (Km) 56
Hoya hidrográfica (Km2) 619
Fuente: DGA (2004)
3.2 Clima De acuerdo con la DGA (2003), Las características climáticas de la cuenca del
río Loa están determinadas principalmente por la ubicación geográfica, la
existencia de la corriente de Humboldt y el relieve; la zona es de esencialmente
clima árido y debido al efecto de la corriente de Humboldt, las temperaturas son
más frías que en otras regiones de igual latitud y se observa que a medida que
nos internamos en el continente la temperatura aumenta.
Por otro lado, en el diagnóstico elaborado por la DGA (2004) se ilustra que la
cuenca del Loa presenta cuatro tipos climáticos que son:
• Clima desértico costero nuboso: Localizado en el sector costero de la
cuenca caracterizado por abundantes nieblas matinales producto de la
corriente fría de Humboldt.
• Clima desértico interior: Se localiza en la pampa sobre los 1000 metros
de altura, sin efecto oceánico costero, y determinado por extrema aridez.
61
• Clima desértico marginal de altura: Este clima se ubica sobre los 2000
metros de altura con temperaturas más atenuadas y aparición de
precipitaciones que oscilan entre los 50 y 100 mm anuales. Se debe
señalar que estas precipitaciones aparecen en los meses de verano
producto del invierno altiplánico (invierno boliviano).
• Clima de estepa de altura: Este predomina en el sector altiplánico de la
cuenca, por sobre los 3000 metros de altura en el cual las precipitaciones
alcanzan un promedio de 300 mm en el año.
3.3 Marco geológico e hidrogeoquímico general Según el informe técnico de la Dirección General de Aguas (DGA; 2003), la
geología de la zona correspondiente a la cuenca del río Loa ha experimentado
diversos cambios tales como movimiento de placas tectónicas y actividad
volcánica que han modificado a lo largo del tiempo su topografía y red
hidrográfica.
Las unidades interceptadas por el río durante su curso, desde su origen en la
cordillera hasta su desembocadura en el océano Pacífico, son descritas
considerando los tres sectores reconocidos en la hoya del río Loa (Orellana;
1984), (Droguet; 2004): superior, intermedio e inferior.
El curso superior del río Loa [y el río salado] se desarrolla en la unidad
morfológica denominada cordillera de los Andes, la que constituye el borde
occidental del altiplano (ilustración 6) o puna sobre la cual se alzan conos
volcánicos modernos que alcanzan sobre 6000 m.s.n.m.; dada la amplia
distribución de este relieve volcánico, se originaron cuencas endorreicas en las
que se han desarrollado extensos salares y lagunas (Henriquez; 1978). Las
62
rocas fundamentales del área son de naturaleza sedimentaria, volcánica e
intrusiva, cuyas edades van desde el paleozoico hasta el cuaternario.
Ilustración 6. Sector de la cuenca río Loa que corresponde al altiplano
Fuente: (Henriquez; 1978)
El volcanismo desarrollado en el borde occidental del altiplano, fue muy
extenso, de gran intensidad e incluso actualmente muy activo, lo que se refleja
en flujos de lavas muy recientes, zonas de geiseres, fumarolas, vertientes
termales, y varias otras manifestaciones geotérmicas que forman parte del
volcanismo cuaternario circunpacífico. Por esta razón, las hoyas hidrográficas
que alimentan al río Salado (como la del Toconce) con cabecera en la cordillera
de los Andes, poseen aguas cuya calidad química se hallan en su mayor parte
controlada por el volcanismo moderno.
Respecto a esta calidad química Orellana (1984), nos ilustra como un alto
contenido de arsénico en el agua del río Loa se halla relacionado a este
volcanismo cuaternario y discute además la autora, cómo el río Salado, que ya
63
también hace parte del altiplano, ejerce una influencia neta sobre la
composición del río Loa considerándole una subcuenca que drena aguas de un
área hacia el este con características morfológicas y estructurales diferentes.
Curso medio del río Loa y curso del río Salado: En la depresión del río Loa se
exponen unidades sedimentarias continentales del cenozoico superior, las
cuales incluyen algunas intercalaciones de ignimbritas y depósitos evaporíticos;
allí también se reconocen depósitos salinos.
Respecto a la incidencia de este tipo de roca en la calidad del agua, Droguet
(2004) resalta que la manifestación de rocas enriquecidas en sales y la mayor
presencia de minerales altamente solubles o de fácil meteorización (ejemplo:
Halita y Gypsum) permiten relacionarlo con altos contenidos de cloruros,
sulfatos, conductividad eléctrica y sólidos disueltos totales.
En el curso inferior del río Loa se reconocen rocas sedimentarias clásticas y de
origen lagunar que rellena la gran cuenca. Estas formaciones son ricas en
sales.
En general, los suelos de la cuenca se hallan conformados por diferentes tipos
de rocas y sedimentos como: Andesitas y basaltos, sedimentos lacustres,
riolitas y rocas del mesozoico.
64
La ilustración 7 muestra el mapa geológico de la cuenca (DGA; 2003).
Ilustración 7. Mapa geológico cuenca río Loa
Fuente: DGA (2003)
De allí, se destacan aspectos que puedan explicar las características químicas
del río Loa; por ejemplo, en el texto editado por Market y Friese (2000), se
detalla que suelos y aguas relacionadas a rocas carbonatadas exhiben
generalmente un pH entre neutro y alcalino (pH 7-8,5).
Este suelo predominantemente carbonatado (sedimentos lacustres), es el que
de acuerdo con la ilustración 7, junto a las riolitas (rocas volcánicas),
65
constituyen las capas superiores de la mayor parte de la cuenca del río Loa.
Por otro lado, los mismos editores resumen que este tipo de rocas
carbonatadas (calizas) se hallan enriquecidas de elementos como: Mg, F, S, Cl,
Ba, Sr, As, Cd y Radón y que los suelos con rocas basalto-silicato, que también
están ilustrados en la figura, contienen altas proporciones de Sr, Ti, Fe, V, Cr,
Ni, Cu, Zn.
Generalizando, la composición química del río y de sus aportes está
íntimamente relacionada con la morfología y la composición litológica de la
cuenca, pasa de unidades volcánicas (principalmente Ignimbritas) en el Salado
y el Loa superior a unidades sedimentarias en el Loa medio e inferior. Al
respecto, la DGA (2003), destaca por ejemplo la aparición de altas
conductividades asociadas a la presencia de sales cálcicas ligadas a la
presencia de formaciones sedimentarias; en contraste, el mismo estudio
destaca que se puede inferir que la alta salinidad en la mayoría de las aguas de
la cuenca se debe a dos procesos que son: ocurrencia de disolución de
vaporitas y dilución de salmueras residuales.
Finalmente, en la cuenca del río Loa la escorrentía se genera en las cabeceras
de cada una de las subcuencas integrantes donde la evotranspiración no es
capaz de consumir toda el agua que aporta la precipitación. La escorrentía que
allí se genera, da lugar a los recursos superficiales y subterráneos, los que
aguas abajo pueden ser consumidos por medio de usos consuntivos; de aquí, el
uso por ejemplo en riego se realiza exclusivamente con aguas superficiales en
áreas con regadíos ancestrales.
66
3.4 Flora y fauna de la cuenca El clima árido de la cuenca no permite la formación de una cobertura vegetal, la
cual se limita solo a vegetación arbustiva a orillas del río.
La cuenca describe cuatro formaciones vegetales para su flora terrestre, a
saber (DGA; 2004):
− Estepa Alto-andina: dada la menor cantidad de precipitaciones que
recibe presenta una fisionomía vegetal de carácter árido, llegando a
manifestar en ciertos lugares un aspecto de tipo desértico.
− Estepa arbustiva prepuneña: formación en la que predominan los
arbustos bajos de escasa cobertura cuyas plantas presentan rasgos
morfológicos propios de la adaptación a la aridez.
− Desierto de la cuenca superior: constituida por arbustos bajos xerófitos
presentando en vastas áreas superficies sin vegetación alguna.
− Desierto de los aluviones: formación vegetal que señala una atípica
fisionomía de arbustos bajos extremadamente xerófitos, con cobertura
muy rala, encontrándose amplios sectores desprovistos de vida vegetal.
67
La tabla 8 detalla las especies y nombres científicos de la flora terrestre.
Tabla 8. Especies y nombres científicos flora terrestre cuenca río Loa
Ubicación Especie Nombre científico
Estepa Alto-
andina
− Llaretilla-ojo de
agua
− Tola-lampayo
− Paja Iro-pata de
Pizaca
− Pycnophyllum molle - Oxalis
exigua
− Baccharis incarum-
Lampaya medicinalis
− Festuca chrysophylla –
Fabiana bryoides
Estepa
Arbustiva Pre-
Puneña
Checal-Lejía Fabiana densa-Baccharis
boliviensis
Desierto de la
cuenca superior
Rica Rica – Petaloxa Acantholippia punenis – Franseria meyeniana
Desierto de los
aluviones
− Griasal-Culchao − Ojalar − Allaval – Quiac − Ojalar-Malvilla
− Philippiamra -pachyphylla -
Hoffmanseggia ternata
− Atriplex imbricata
− Adesmia atacamensis – Calandrinia-salsoloides
− Atriplex imbricata – Cristaria-andicola
Fuente: DGA (2003)
68
La flora acuática observada en la cuenca se describe en la tabla 9:
Tabla 9. Especies y nombres científicos flora acuática de la cuenca del río Loa
Fuente: DGA (2003)
La fauna íctica presente en el río Loa se describe en la tabla 10:
Tabla 10. Fauna íctica presente en el río Loa
Nombre Común Nombre científico
Trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss
Trucha café Salmo trutta
Pejerrey del Loa Basilichtys semitilus
Pez mosquito Gambussia affinis
Fuente: DGA (2003)
Especie Nombre Científico
Junco Sirpus americanus
Graminia filomentosa Ruppia marítima
Yaro Acacia macracantha
Pino de agua Characea sp.
Helecho de agua Azolla sp.
Lama verde delgada Stygeoclonium sp.
Lama delgada azúl
verdosa
Spitogira sp.
69
3.5 Usos del recurso En la cuenca se destacan tanto el uso del suelo como el uso de los recursos
hídricos para beneficio económico de la comunidad, de allí se resaltan los
siguientes (DGA; 2004):
• Solo el 1% de la superficie total de la cuenca es utilizado en uso agrícola
y los cultivos principales son: forrajeras anuales y hortalizas.
• Como actividad forestal, se hallan plantaciones en la comunidad de
Quillagua, de Algarrobo, Tamarugo y Chañar.
• Respecto al uso urbano del suelo se destacan actividades de explotación
cuprífera y minería no metálica (Sodio y Potasio), siendo las primeras,
localizadas en proximidades a la ciudad de Calama y las segundas,
cercanas a Maria Elena y Pedro de Valdivia (1% de la superficie total de
la cuenca).
• Los sectores, nacimiento, oasis de Calama, oasis de Quillagua y
desembocadura se les considera sitios prioritarios para la conservación
de la biodiversidad.
• En los ríos de la cuenca no existen áreas autorizadas para acuicultura
• En la cuenca no existen zonas donde se lleve a cabo la pesca deportiva
y recreativa.
• Respecto a los uso del agua, estos se registran en diferentes zonas de la
cuenca y para diversos usos, siendo los más significativos, los usos para
actividad minera metálica y no metálica y como fuente de agua potable.
• Los principales cultivos de la zona son maíz y alfalfa, en menor medida
trigo, zanahoria, ajo, y otras hortalizas.
• La tabla 11, describe las áreas regadas y uso efectivo en riego en la
cuenca del río Loa, tomada de la DGA (2003).
• La tabla 12 complementa la información acerca de los principales cultivos
que se desarrollan a lo largo de la cuenca del río Loa.
70
• La tabla 13 describe los usos y fuentes de contaminación asociados a
cada área de la cuenca, fuente DGA (2004).
Tabla 11. Areas regadas y uso efectivo en riego en la cuenca del río Loa
Sector Hectáreas regadas Uso efectivo L/s
Loa Alto 13,3
Cuenca río San Pedro 10,0
Lasana -Chiuchiu 230,3 116,8
Cuenca río Salado 50 25,4
Calama 1103 559,6
Loa-San Salvador 100,0
Quillagua 120 60,0
Quebrada Amarga
Fuente: DGA (2003)
Tabla 12. Principales cultivos que se desarrollan en la cuenca del río Loa
Fuente: DGA (2004)
Segmento/tramo
de cuenca
Cultivos principales
Chiu-chiu Frutas y hortalizas, maíz, tubérculos
Lasana Frutas y hortalizas, maíz, tubérculos
Calama Frutas y hortalizas, alfalfa, vegetales
Quillagua Frutas y hortalizas, alfalfa y maíz
Aiquina(Salado) Maíz, alfalfa
San Salvador Maíz, alfalfa
71
Tabla 13. Usos del agua y fuentes de contaminación en la cuenca del río Loa
Fuente: DGA (2004), Droguet (2004), CONAMA (2010) y otras X = Diagnóstico DGA, ∆ = otras fuentes D= Contaminación difusa por minería metálica o no metálica
Fuentes Naturales
Inicia en: Termina en: RiegoCaptación
A.P.Actividad
mineraHidroelectricidad A. Pecuaria
Descarga aguas servidas
RIL Varias
Rio Loa NacienteEst.Calidad Loa
antes de represa Lequena
X Δ X X X X X
Est.Calidad Loa antes de represa Lequena
Confluencia Rio Salado
XΔ XΔ X X X X D X
Confluencia Rio Salado
Est.Calidad en Yalquincha
XΔ X X X XD X
Est.Calidad en Yalquincha
Confluencia Rio Loa y Rio San
SalvadorXΔ Δ X X XD X
Confluencia Rio Loa y Rio San
Salvador
Confluencia Rio Loa y Quebrada
AmargaX X X X XD X
Confluencia Rio Loa y
Quebrada Amarga
Desembocadura X X
Río Toconce NacienteConfluencia Rio
SaladoX X X X Act. Turística X X
Río Salado NacienteConfluencia Rio
LoaX X X X X
Río San Pedro
Est. De calidad San Pedro Parshall 1
Confluencia con río Loa Δ X X X
Río San Salvador
Confluencia con Ojos de
apache
Confluencia Rio Loa Δ X X Q. Quetena ΔX X X
CAUCEUSOS EXTRACTIVOS Fuentes
AntropogénicasLIMITES DE LOS SEGMENTOS
BIODIVERSIDADÁrea de
Desarrollo Indígena [ADI]
72
3.6 Estudios de calidad del agua que anteceden el p resente trabajo La calidad del agua del río Loa ha venido despertando interés entre los
diferentes investigadores de la región desde hace varios años debido
precisamente a sus características químicas y con mayor énfasis a la
importancia que esta cuenca representa para la región; sin embargo, de todos
los estudios documentados sólo uno reporta una estimación de Índice de
Calidad del Agua aunque no enfocada a sus usos potenciales, mientras que los
demás, si bien son completos y fortalecen el conocimiento fisicoquímico de la
cuenca desde su propia área, no calculan indicadores ambientales. Para
efectos de contar con antecedentes de calidad del área de estudio, citaremos
los más relevantes al presente proyecto.
En un orden cronológico mencionaremos primero a Orellana (1984), quien a
través de su estudio hidrogeoquímico, entre otros aspectos, difunde que
algunos parámetros de especial importancia como sólidos disueltos,
cloruros(515-3439mg/L), conductividad eléctrica(1500-6500 µS/cm) y
arsénico(0,89mg/L) presentan valores altos que pueden afectar la calidad del
río Loa; un item interesante, es que en su trabajo la autora adopta un modelo
estadounidense en el que incluye el parámetro sólidos disueltos para clasificar
el agua del recurso para riego y determina a través de este, que el río Loa
presenta una tendencia a disminuir su aptitud para esta actividad así como
dificultades que en el largo plazo afectan su capacidad para la agricultura.
En 2003, Romero et al (2003) publican las concentraciones de parámetros
fisicoquímicos y componentes químicos determinadas en muestras de agua y
sedimentos entre 1999 y 2001; dentro de los analitos identificados con
concentraciones bastante elevadas se encuentran sólidos disueltos (300-
10000mg/L), arsénico (120-1700µg/L), conductividad eléctrica (1500-
73
10100µS/cm) y un pH que va desde condiciones neutras a alcalinas. En esta
publicación los autores discuten con argumentos basados en 35 muestras de
agua y 60 de sedimentos que se tomaron para su estudio, las fuentes
principales del enriquecimiento de arsénico en el río Loa, atribuidas en su
mayor parte a fuentes naturales debido a la litología de la cuenca.
Droguet (2004), realizó una caracterización geoquímica a muestras de agua e
incluyó la matriz sedimentos junto con muestras ígneas de la cuenca; allí
sintetiza que en general, los elementos disueltos en el agua, como cobre.
cadmio, mercurio y plomo, van en aumento a medida que el curso del río
avanza desde el tramo inferior al tramo superior presentándose también
oscilaciones de las concentraciones entre menor y mayor al límite de detección
en respuesta el periodo estacional. En este mismo estudio, el autor señala la
aparición de altas concentraciones de arsénico (1,8-2,8 mg/L) en especial en el
tributario río Salado.
La DGA (2004), realiza un diagnóstico del estado de la cuenca al año 2004 con
el propósito de situar su calidad empleando el sistema de clasificación por
clases de calidad (1, 2, 3 y excepción); dentro de sus hallazgos se resalta que
debido tanto a factores naturales como a impacto antrópico el rio, a lo largo de
las áreas de vigilancia, puede presentar variables con calidad degradada;
algunas de estas variables en términos generales son: conductividad eléctrica,
oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxigeno, cobre, cromo, sólidos
disueltos y arsénico.
Respecto a la estimación de índices de calidad del agua para la cuenca del río
Loa se encuentra sólo la realizada por una empresa consultora para la
Dirección General de Aguas (DGA; 2004), la empresa para estimar el ICA
emplea 6 parámetros obligatorios (Conductividad Eléctrica, DBO5, Oxígeno
74
Disuelto, pH, Sólidos Suspendidos y Coliformes Fecales) y 22 parámetros
relevantes que fueron seleccionados para esta cuenca (RAS, Sólidos disueltos,
Cloruro, Nitrito, Sulfato, Sulfuro, Detergente, Hidrocarburos, Boro, Cobre,
Cromo, Hierro, Manganeso, Molibdeno, Níquel, Selenio, Zinc, Aluminio,
Arsénico, Mercurio, Plomo y Coliformes Totales), debido a que 7 de los
parámetros relevantes (Detergentes, hidrocarburos, NO3, Sulfuro, Se, SDT,
Coliformes Totales), fueron estudiados sólo en monitoreos realizados a zonas
específicas de la cuenca, consideran solamente los restantes.
Para la estimación del ICA la fuente no utiliza objetivos de calidad y emplea
una fórmula de agregación que pondera en diferente orden las variables
citadas. Los resultados que se muestran en la tabla 14, son una estimación
basada en la información de calidad de agua que se presenta en el documento
citado. Tabla 14. Indice de calidad del agua para cuenca Lo a
Estación de Muestreo ICA Calidad Río Loa antes represa Lequena 76 Buena Río Loa en alcantari lla Conchi nº2 65 Regular Río Loa en salida embalse Conchi 73 Buena Río Loa a/j Salado 64 Regular Río Loa en Yalquincha 73 Buena Río Loa en la Finca 66 Regular Río Loa en tranque Santa Fe 65 Regular Río Loa en tranque Sloman 58 Regular Río Loa en Quillagua 71 Buena Río Loa en desembocadura 64 Regular Río San Pedro en Parshal nº1 69 Regular Río Toconce antes represa ESSAN 75 Buena Río Salado en sifón Ayquina 70 Buena Río Salado a/j Loa 74 Buena
Fuente DGA (2004)
75
3.7 Importancia del área de estudio para el present e proyecto La segunda región de Chile se halla ubicada en el norte grande del país en
donde sus condiciones de extrema aridez y escases de agua dulce constituyen
sus características más representativas. Es en esta región en la cual se
localiza el río Loa, objeto de estudio del presente proyecto.
El río Loa integra la única fuente de agua dulce superficial permanente para la
población de sus localidades cuyo número de habitantes se aproxima a los
296.905 en términos de población total de la comuna de Antofagasta al año
2002 (DGA; 2004); con sus recursos hídricos se beneficia tanto la población de
la localidad de Calama como de la ciudad de Antofagasta, capital de la región,
dado que son empleados para el desarrollo de sus actividades económicas,
riego en menor escala (para los habitantes de la cuenca) y minería cuprífera y
no metálica en gran escala (principal actividad económica de la región).
Dado lo anterior, se observa que el río Loa corresponde al recurso hídrico de
mayor importancia en la región, de cuya calidad depende la salud de la
comunidad, el sostenimiento de su flora y fauna acuáticas e incluso el desarrollo
económico y social del sector.
76
CAPITULO CUATRO
ASPECTOS METODOLÓGICOS
77
ASPECTOS METODOLÓGICOS
4.1 Estrategia de muestreo
Las operaciones involucradas en la evaluación de la calidad del agua son
numerosas y complejas, estas pueden compararse con una cadena de varios
enlaces donde la falla de alguno de estos puede ocasionar el debilitamiento de
todo el proceso de evaluación. Como se dice comúnmente: “la cadena más
fuerte se rompe por el eslabón más débil”. Es imprescindible entonces que el
diseño de estas operaciones tenga en cuenta los objetivos precisos de la
evaluación de la calidad del agua.
El proceso de evaluación de la calidad de los recursos hídricos comprende un
conjunto de elementos estándares y su estructura puede describirse mediante
los siguientes componentes (UNESCO/WHO/UNEP; 1996):
• Definición de objetivo(s): los cuales tienen en cuenta entre otros, los usos
del recurso, factores hidrológicos, desarrollo económico, etc.
• Estudios preliminares: necesarios para determinar la variabilidad del
recurso hídrico, contaminantes a considerar, la viabilidad técnica y
financiera del programa de evaluación
• Diseño de la evaluación: selección de parámetros y diseño de la
estrategia de muestreo
• Operaciones en campo: mediciones in situ, pretratamiento, conservación
identificación y transporte de muestras
• Actividades de laboratorio
• Control de calidad de datos obtenidos
78
• Almacenamiento, tratamiento y reporte de datos
• Interpretación de datos obtenidos
• Recomendaciones para una adecuada gestión del recurso
En este capítulo del proyecto nos centraremos en la descripción de las
actividades involucradas desde la definición de los objetivos de evaluación
hasta las operaciones en campo o muestreo, que fueron aplicadas en el
desarrollo del proyecto, las cuales están implícitas dentro del diseño y ejecución
de la estrategia de muestreo.
El muestreo según Fernández et al (2002), puede definirse como el proceso de
selección de una porción de muestra de forma que esta sea representativa o
proporcione información del conjunto material; su procedimiento debe
evidenciar que la porción de muestra realmente reproduce la población objeto
de estudio o se ajusta a los propósitos del análisis. Hoy día está clara la
relevancia que se le debe asignar al muestreo puesto que es uno de los
aspectos claves el disponer de una muestra representativa, esto implica la
necesidad que el químico analítico se involucre, coordine y se responsabilice de
dicha operación.
El objetivo principal de un programa de muestreo es recolectar datos útiles que
resulten en información que satisfaga los objetivos de evaluación al menor
costo posible (Burden et al; 2002). Por lo tanto, al muestreo se le considera un
aspecto muy relevante a considerar a la hora de definir un problema analítico.
Su estrategia debe ser diseñada de tal manera que nos permita obtener una
muestra representativa del problema originalmente planteado y esta estrategia
a su, vez viene influenciada por el tipo de analitos y el nivel de concentración,
así como por la exactitud y precisión con que se precisen los resultados
(Fernández et al, 2002).
79
El proceso de toma de muestras de agua desde el río Loa comprendió una
etapa de discusión y análisis previo mediante la cual se diseñó el plan de toma
de muestra, a la que le siguió la ejecución de este plan en la situación real. El
plan de muestreo o estrategia se ejecutó empleando técnicas adecuadas y de
acuerdo a los objetivos específicos, para que de este modo, el resultado de los
análisis no tuviesen un sesgo significativo. El plan de muestreo involucró varias
decisiones que incluyeron las recomendadas por autores como Fernández et al
(2002) e Hildebrandt et al (2006):
Ilustración 8. Plan de muestreo
Fuente: Fernández et al (2002) e Hildebrandt et al (2006)
Para el diseño de la estrategia de muestreo del presente proyecto se tomó
como base los lineamientos del proyecto ARCAL RLA 1/010, así como literatura
pertinente y la legislación que en Chile actualmente existe relacionada con el
tema.
80
4.1.2 Definición de objetivos y propósito de la med ida
El tipo de toma de muestra a realizar viene determinado por el problema a
resolver, así, la toma de muestra debe adaptarse al caso particular del estudio.
Por otro lado, el Instituto Nacional de Normalización [INN] (1998), dispone que
la definición del objetivo de muestreo sea un requisito esencial para identificar
los principios que se deben aplicar.
Para el presente proyecto, se trazaron como objetivos y propósitos de la medida
los aquellos planteados al inicio del proyecto destinados a comparar cuatro
Índices de Calidad del Agua, determinando los niveles de concentración de
ciertos contaminantes en muestras de agua del río Loa, II Región, Chile.
4.1.3 Selección de analitos y métodos de análisis
La selección de las variables para cualquier programa de evaluación de la
calidad del agua depende de los objetivos del programa. Una apropiada
selección de las variables permitirá alcanzar los objetivos de manera eficiente y
de la manera más efectiva en términos de costos (UNESCO/WHO/UNEP;
1996). Por otro lado, debe conocerse la exactitud y la precisión para un
determinado analito en una muestra dada, así como sus límites de detección
para evitar la existencia de falsos negativos (Fernández et al; 2002).
En función del proyecto ARCAL RLA 1/010 y en virtud del objetivo general del
presente proyecto, estudiar comparativamente cuatro Índices de Calidad del
Agua, incluyendo el CCME WQI, el cual es el abordado por el proyecto en
mención, se seleccionaron aquellos parámetros a muestrear y valorar los
cuales se encuentran contemplados por estos índices (tabla 15), así mismo, los
métodos de análisis mediante los cuales se determinaron los diferentes
parámetros son aquellos métodos armonizados por el proyecto en mención.
81
Tabla 15. Índices de Calidad del Agua bajo estudio y sus parámetros.
Fuente: Fernández y Solano (2005) y CCME WQI (2006).
PARAMETROS CCME WQI
NSF WQI
ICA MEXICO ICOMI ICOMO ICOSUS ICOTRO ICOpH
Arsénico X
Cadmio X
Cobre X
Coliformes Fecales X X X
Coliformes Totales X X
Conductividad Eléctrica X X
DBO5 X X X X
DQO X
Mercurio X
Oxígeno Disuelto X X X X
pH X X X X
Plomo X
Sólidos Disue ltos X
Sólidos Suspendidos X X X
Fosforo total
X X X
Nitratos X X
Turbidez X
Cromo
T X X Amonio
Alcalinidad X
Dureza X
Cloruros
82
De este modo, para la aplicación de los índices de calidad se seleccionaron los
siguientes parámetros que en la tabla 16 van acompañados del límite de
detección y de cuantificación.
Tabla 16. Parámetros seleccionados
Fuente: Laboratorio de Servicios Analíticos [UCN-LSA]
La tabla 17 indica el principio del método para cada parámetro, acompañado de
la precisión y exactitud requeridas establecidas por el laboratorio UCN-LSA.
Parámetro Límite de Detección
Límite de Cuantificación
pH NA NA Oxígeno Disuelto NA 3,3
Conductividad (µS/cm) 1 NA Tempertura NA NA DBO5 (mg/L) 0,5 3,3 DQO (mg/L) 1 3,3
N-NO3 (mg/L) 0,108 0,344 N-NH3 (mg/L) 0,023 0,072
Fósforo Total (mg/L) 0,082 0,273 Sólidos disueltos totales (mg/L) 2,38 7,56
Dureza como CaCO 3 (mg/L) 0,1 0,333 Cloruros (mg/L) 1 1
Sólidos Suspendidos (mg/L) 1 3,3 Turbidez (NTU) 0,015 0,049
As (ug/L) 0,191 0,606 Pb (mg/L) 0,023 0,074 Cd (mg/L) 0,008 0,026 Cr (mg/L) 0,009 0,029 Cu (mg/L) 0,006 0,018 Hg (ug/L) 0,1 0,318
Coliformes fecales y Totales (NMP(100)
2 2
83
Tabla 17. Principio del método de los parámetros seleccionados
Parámetro Principio del método Precisión mínima
(%)
Exactitud mínima
(%)
pH
El método se basa en la determinación in situ de la actividad de los iones hidrógeno (H+) en solución por medición potenciométrica, empleando un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia, previa calibración del instrumento con soluciones estándares de pH.
90
90-110
Oxígeno Disuelto
Método electrodo de membrana. Determinación In situ.
90 90-110
Conductividad
Método de Conductimetría con instrumento capaz de medir la conductividad con un error que no excedia el 1 por 100 o 1µmho/cm. In situ.
90
90-110
Temperatura El método consiste en la medición in situ de la temperatura por termometría.
NA
Demanda Bioquímica de
Oxígeno
La muestra se incuba 5 días a temperatura estable de 20±1°C, el oxígeno disuelto se mide por el método de membrana antes y después de la incubación.
10
90-110
Demanda Química de
Oxígeno
Método colorimétrico automático, el cual se basa en la oxidación de la materia orgánica por el dicromato en medio de ácido sulfúrico, con lo cual el carbonato es convertido en CO2 y el hidrógeno en agua.
90
90-110
Nitrógeno-nitrato
La concentración de N-NO3 en solución es detectada por un electrodo específico de nitrato, el cual es un sensor selectivo que desarrolla un potencial a través de una delgada membrana inerte y porosa.
90
90-110
84
Nitrógeno -amoniacal
Método electrodo selectivo de amonio.
90 90-110
Sólidos Disueltos
totales
El método se basa en la filtración de una muestra de agua bien homogeneizada a través de un filtro estándar de fibra de vidrio y papel filtro 0,45µm; posterior evaporación del filtrado en cápsula previamente tarada y secado final a una temperatura de 180ºC. El aumento de masa en la cápsula representa los sólidos disueltos totales.
90
95-105
Cloruros
Método argentométrico. El método consistie en la titulación de cloruro con nitrato de plata usando cromato de potasio como indicador de punto final. El cloruro de plata es precipitado cuantitativamente, después de la formación de cromato de plata.
95
95-105
Dureza como CaCO3
Titulación con EDTA; fijando un límite de 5min de duración para la titulación.
90
90-110
Turbiedad
Método Nefelométrico, el cual se basa en la comparación instrumental de la intensidad de la luz dispersada por la muestra problema y la intensidad de la luz dispersada por una muestra patrón de referencia, bajo las mismas condiciones.
90
90-110
Sólidos Suspendidos
Totales
El método se basa en filtrar una muestra bien homogeneizada a través de un filtro tarado, de fibra de vidrio estándar y se seca el residuo retenido hasta masa constante, a 103-105°C. El aumento de masa del filtro representa el contenido de sólidos suspendidos totales.
90
90-110
Fósforo total Digestión de la muestra seguida de lectura por espectrofotometría
90 90-110
85
visible en el rango de 400 nm a 490 nm.
Arsénico
El arsénico presente en la fracción de muestra se reduce a arsina; la arsina es atomizada en el interior de una celda de cuarzo en un hornillo a 900°C. La población de átomos al estado elemental absorbió radiación característica proveniente de una fuente de emisión de líneas atómicas de As.
80
85-115
Plomo, cadmio, cromo
y cobre
La fracción de muestra (previamente digerida o preconcentrada) es aspirada hacia una llama aire-acetileno al interior de un EAA. La población de átomos al estado elemental absorbe radiación característica proveniente de una fuente de emisión de líneas atómicas correspondientes a cada elemento.
90 80 90 90
90-110% 85-115% 90-110% 90-110%
Mercurio
El mercurio presente en la fracción de muestra (previamente digerida), se reduce a vapor atómico de Hg; el vapor atómico es conducido por un gas de arrastre al interior de un EAA, donde la relación entre potencia incidente y potencia transmitida es una medida de la concentración del elemento en la muestra.
80
85-115
Donde: EDTA= Ácido etilendiamntetraacético EAA= Espectrofotómetro de absorción atómica
Fuente: Proyecto ARCAL RLA 01/10.
Como se observó en la tabla, los parámetros como: pH, conductividad, oxígeno
disuelto y temperatura fueron determinados in situ y además, se realizaron
mediciones de coordenadas de ubicación geográficas mediante un GPS. Los
parámetros Coliformes totales y fecales fueron realizados por un laboratorio
86
externo; los coliformes totales mediante la Norma chilena NCh 1620/1 Of.84 y
los coliformes fecales por Standard Methods for the examination of water and
waste water, Ed 20 5210B, ambos métodos acreditados por el INN bajo la
Norma ISO 17025 of. 2005.
4.1.4 Selección de las estaciones de muestreo
Según Wilde (2005), los puntos en los cuales las muestras han de ser
recolectadas deben seleccionarse. En la mayoría de sistemas lóticos un solo
punto de muestreo no es adecuado o suficiente para describir las propiedades
físicas del área de estudio y la distribución y abundancia de constituyentes
químicos. La ubicación, distribución y número de muestras, pueden afectar la
calidad y aplicabilidad de los datos obtenidos
Al seleccionar los puntos de muestreo para el presente proyecto se
consideraron las características físicas del área, esto es, tamaño, forma,
tributarios significativos, fuentes puntuales y difusas de contaminación,
profundidad y clima, las cuales son consideraciones recomendadas por autores
como Wilde (2005).
Por otro lado, se tuvieron en cuenta aspectos sugeridos por el INN (1996),
respecto a la selección de las zonas de muestreo en ríos y corrientes de agua:
• Las zonas fueron representativas de la calidad del recurso
• Las zonas señalaron cambios marcados de calidad del agua
• Los puntos de muestreo abarcaron usos del rio importantes
• Se evitaron pequeñas descargas que solo producen efectos muy locales
• Se eligieron preferentemente zonas para las cuales hay datos
disponibles
87
• Se adicionó un componente “estacional”, el invierno, ya que así
manteníamos poca variabilidad de temperatura del agua durante el día,
poca variación de caudales y posibilidad de comparación con muestreos
anteriores de otros ríos del norte (ej. QUEIROLO F. et al “Research on
Anthropogenic and Natural Contamination Sources in Northern Chile”,
International Cooperation Scientific Series, Vol 44, FZ-Jülich, (2000).
En la selección de los puntos de muestreo se prestó especial atención a la
identificación exacta del punto dando importancia al mezclado cuando fueron de
interés los efectos de un afluente sobre el recurso valorado. Así, se muestreó
tanto aguas arriba como aguas abajo del punto de mezcla del recurso con los
tributarios de mayor efecto sobre su calidad (INN; 1998).
Se contempló la guía elaborada por UNEP/WHO (1996), la cual afirma que las
estaciones de muestreo deben establecerse en los puntos donde el curso
principal y sus tributarios están lo suficientemente mezclados como para
requerirse una muestra única y que la zona de mezcla completa puede
estimarse a partir de la tabla 18.
Los puntos de muestreo se marcaron en un mapa o en una fotografía aérea,
pero la decisión final de la ubicación precisa del punto de muestreo se hizo solo
después de una investigación directamente en campo, (UNEP/WHO; 1996).
88
Tabla 18. Estimación zona de mezcla entre curso principal y tributarios
Fuente: UNEP/WHO (1996)
Finalmente, teniendo presente la distinción que hacen diversos autores como
UNEP/WHO (1996), INN (1998), y Burden et al (2002), la selección de los
puntos de muestreo proporcionó sitios seguros bajo todas las condiciones
climáticas y de caudal para el personal que desarrolló la toma de muestra.
De este modo, para la selección de las zonas de muestreo se tuvo en
consideración la información previa existente de la fuente de estudio que
permitiese definir puntos que cumpliesen con las condiciones dadas
anteriormente, como el diagnóstico elaborado por la Dirección General de
Aguas (2004), a partir del cual se elaboró la tabla 13, la cual se presentó en el
capítulo 3 (numeral 3.5) del presente informe y que resume las áreas para el río
Loa con sus respectivas fuentes de contaminación y usos del recurso. Los
segmentos corresponden a los delimitados por la Dirección general de Aguas.
DIMENSIÓN LATERAL
PROMEDIO (m)
PROFUNDIDAD PROMEDIO (m)
DISTANCIA ESTIMADA PARA UNA MEZCLA
COMPLETA (Km) 5 1
2 3
0,08-0,7 0,05-0,3 0,03-0,2
10 1 2 3 4 5
0,3-2,7 0,2-1,4 0,1-0,9
0,08-0,7 0,07-0,5
20 1 3 5 7
1,3-11,0 0,4-4,0 0,3-2,0 0,2-1,5
50 1 3 5 10 20
8,0-70,0 3,0-20,0 2,0-14,0 0,8-7,0 0,4-3,0
89
Asimismo, se tuvieron en cuenta las coordenadas para las estaciones
fluviométricas proporcionadas por la Dirección General de Aguas, dado que
estas garantizaron accesibilidad a los puntos de muestreo.
Los puntos de muestreo seleccionados para la cuenca del río Loa
correspondieron a los señalados en el siguiente mapa (ilustración 9) el cual se
elaboró a partir de un perfil longitudinal, de este modo, se eligieron nueve
puntos en el periodo comprendido entre mayo y julio de 2009, puesto que para
esta época del año no se tendrían los efectos de las lluvias estivales
provenientes del invierno altiplánico (DGA; 1997), y que por afectar el estado
normal del recurso conducirían a una estimación de la condición en la
distribución espacial de los analitos altamente sesgada.
4.1.5 Número y tipo de muestra
El número de muestras a tomar depende de la variabilidad espacial, temporal
(estacional), cotas máxima y mínima del cuerpo de agua en estudio, la clase de
muestreo seleccionado, número de afluentes y fuentes de contaminación
existentes. El número de muestras puede ser el balance realista y practicable
entre un número ideal de muestras que puede ser calculado estadísticamente,
usualmente numeroso y un número elegido por juicio profesional.
El número necesario de muestras se puede determinar de acuerdo a la
siguiente ecuación (Market; 1994):
Donde: t = factor de student (= 1,98 para una certidumbre estadística de 95%) s = desviación estándar relativa del sistema L = nivel de incertidumbre aceptable
2
=L
tsN
90
Ilustración 9. Puntos de muestreo río Loa.
Fuente: www.googleearth.com
Sin embargo, el número de muestras determinado para el recurso valorado fue
dictado por consideraciones prácticas tales como:
• Recursos disponibles (humanos y económicos)
• Materiales y reactivos disponibles para tomar, conservar y garantizar la
calidad de muestreo.
• Tiempo necesario para muestrear y transportar
• Capacidad de análisis del laboratorio
• Tiempo límite para su procesamiento (maximum holding time MHT)
91
Para la selección del tipo de muestra se examinaron los dos tipos básicos de
muestras para aguas superficiales: muestras discretas y muestras compuestas,
donde cada tipo sirve a propósitos particulares y posee sus propias ventajas y
desventajas (Market; 1994):
• Una muestra discreta, o puntual, es una muestra individual
recolectada en un momento específico y depositada en su propio
recipiente. Un análisis de una muestra discreta sirve como
representativo de la fuente en el momento que fue tomada, no
representa necesariamente a la fuente en otro momento.
• Una muestra compuesta consiste en dos o más pequeñas muestras
recolectadas en diferentes momentos y depositadas en el mismo
recipiente; esta puede obtenerse mediante la mezcla de dos o más
muestras discretas. Una muestra compuesta representa la
característica promedio de la fuente en el periodo en que fueron
tomadas las muestras discretas. Las muestras compuestas son útiles
para determinar la carga y concentración promedio de contaminantes
durante el periodo compuesto.
Para el muestreo de agua superficial del río Loa se empleó el número de
muestras que se observa en la ilustración 10 en cada estación de muestreo:
92
Ilustración 10. Número de muestras tomadas en río Loa.
Por otro lado, se eligió como tipo de muestra para cada punto la muestra
puntual. Se realizó una toma en el centro de la corriente a 50cm bajo la
superficie del agua, puesto que los cuerpos de agua de profundidad menor a
5m no presentan estratificación química ni térmica (Market; 1994), se evitaron
áreas de turbulencia excesiva y se tuvieron en cuenta los análisis a realizar y el
fin para el que se requirieron los resultados.
Lo anterior con el propósito de obtener la mayor representatividad, en virtud de
las consideraciones prácticas mencionadas con antelación, porque una muestra
compuesta puede llegar a enmascarar datos importantes, puede conducir a
conclusiones erróneas y puede generar menos información, los registros y
diagnósticos previos señalan que las condiciones de la fuente son
esencialmente constantes y adicionalmente, por aspectos de control de calidad
que se discutirán más adelante.
93
4.1.6 Tamaño de muestra, recipientes y preservación
El objetivo de la toma de muestra es obtener una porción de material con el
volumen suficiente para que pueda ser transportado de manera conveniente y
manipulable en el laboratorio y lo suficientemente grande para los propósitos
analíticos sin que por ello deje de representar con exactitud al material de
donde procede. Este objetivo implica que la porción o concentración relativa de
todos los componentes pertinentes serán las mismas en las muestras que en el
material que está siendo muestreado y que dichas muestras serán manipuladas
de tal forma que no se produzcan alteraciones significativas en su composición
antes de aplicar los métodos analíticos (APHA. AWWA. WEF; 2005).
El tamaño de muestra elegido dependió de factores como: concentración
esperada del analito determinado, método de análisis que se empleó, precisión
de los resultados evaluados, y el estado de distribución del material. Según
Market (1994), mientras mayor sea el volumen de muestra líquida, mayor será
la precisión de la determinación a obtener, sin embargo, la experiencia ha
demostrado que muestras de 1 litro representan un óptimo volumen, mientras
que por ejemplo, muestras de 5 litros presentarían dificultades para su
manipulación.
Los recipientes para recolectar y almacenar las muestras y las técnicas de
preservación y manejo de muestras fueron particulares dependiendo del analito
a determinar aunque, en la bibliografía existente, se hallaron consideraciones
generales.
En general, el recipiente, transporte y conservación preservó la composición de
la muestra en relación a pérdidas por adsorción y volatilización o a
contaminación con sustancias extrañas; esto es, se evitaron en la mayor
medida posible el que se produjesen alteraciones físicas o químicas. La
94
ilustración 11 esquematiza las posibles alteraciones físicas, químicas y
microbiológicas que puede sufrir una muestra y que se evitaron (Fernández et
al, 2002).
Ilustración 11. Variaciones posibles en la muestra.
Fuente: Fernández et al, 2002
El recipiente utilizado para recolectar y almacenar las muestras se seleccionó
luego de considerar por ejemplo (INN; 1996b):
• Resistencia a temperaturas extremas y a la ruptura
• Interacción química con la muestra
• Facilidad de sellado apropiado y reapertura
• Tamaño
• Forma
• Masa
• Disponibilidad
• Costo
• Facilidad de limpieza
• Posibilidad de reuso
95
La Norma Chilena Oficial NCh411/3. Of96 (INN; 1996c) que igualmente se
estudió para esta etapa del proyecto, resalta que las aguas superficiales son
susceptibles de experimentar cambios debido a reacciones físicas, químicas y/o
biológicas que pueden ocurrir entre el momento del muestreo y el análisis. La
naturaleza y velocidad de estas reacciones generalmente son de tal importancia
que, si no se toman las precauciones necesarias antes, durante el transporte y
durante el tiempo que las muestras permanecen en el laboratorio antes de ser
analizadas, las concentraciones determinadas serán diferentes a las que
existían al momento del muestreo.
Dentro de las precauciones necesarias se encontraron:
• Análisis a la muestra con un mínimo de demora
• Selección de un método de preservación idóneo para el analito a
determinar
• Selección de los métodos de preservación aquel que introdujese la
menor contaminación posible
• El almacenamiento de las muestras durante períodos largos sólo fue
posible para las determinaciones de un número limitado de parámetros
• El método de conservación empleado fue compatible con las diferentes
técnicas analíticas a que se sometió la muestra
De este modo, para seleccionar el tamaño, recipientes y preservación de las
muestras en el presente proyecto, se tuvieron en cuenta las anteriores
generalidades y en particular se empleó la tabla 19 en donde se observan las
técnicas de preservación según el componente a analizar; los envases fueron
identificados adhiriéndoles una etiqueta debidamente marcada, registrándose la
información suficiente de manera que se pudo realizar una identificación
positiva de la muestra en fechas posteriores y se emplearon procedimientos
formales de cadenas de custodia en los que se describió el historial de la
96
muestra. Se destaca que para el muestreo de los parámetros coliformes
fecales y totales las muestras fueron recolectadas en envase de vidrio
esterilizado proporcionado por el laboratorio que realizó el análisis; estas
muestras se mantuvieron a una temperatura de 4ºC y se analizaron en un
periodo menor a 24 horas.
Cada muestra se enumeró y etiquetó con información como: código del punto
de muestreo, fecha del muestreo y preservante utilizado (Chirila et al; 2006).
4.1.7 Plan final de revisión
El protocolo elaborado por el equipo de trabajo del proyecto ARCAL RLA 1/010,
resalta la necesidad de realizar un inventario de las acciones que se requieren
llevar a cabo a fin de evitar que la posible falta de previsión u olvido provoque el
fracaso parcial o total de la campaña. Para ello, se realizó una lista de items a
tener en cuenta, que incluyó un formato de cadena de custodia para cada
muestra (ver Anexo 2).
97
PARAMETRO TIPO DE ENVASE
VOL. MIN. DE
MUESTRA
TIPO DE PRESERVANTE
CONDICIONES DE
ALMACENAM.
TIEMPO MAX. DE
ALMACENAM. OTROS
pH P o V 100ml IN SITU O.D. Ver
equipo Ver equipo IN SITU
Conductividad 100ml IN SITU Temperatura 100ml IN SITU
Turbiedad P o V 100ml No requiere T ≤ 4ºC, 24h DBO P o V No requiere T ≤ 4ºC, < 24h
preferible<6h Informar
duración y temperatura
DQO V AMBAR
H2SO4[ ] PH=2 T≤4ºC 1 semana
Dureza como CaCO3
P o V 100mL No requiere T ≤ 4ºC, 24h
NO3-N P o V 100mL No requiere si se analiza dentro de
24h
T ≤ 4ºC, < 24h preferible<6h
Para periodos más largos (48 h) añadir 2mL H2SO4 [ ]/L y
T=4ºC SST P o V 100mL No requiere T ≤ 4ºC, 24h SDT P o V 200mL No requiere T ≤ 4ºC, Preferible 24h-
max7dias
Cloruros P o V 200mL No requiere T ≤ 4ºC, Preferible 24h-max7dias
98
P: Plástico V: Vidrio h: horas [ ]: Concentrado
Tabla 19. Técnicas de preservación. Fuente: Proyecto ARCAL RLA 01/10 y APHA. AWWA. WEF
Fosforo Total v si [P] baja
1mL HC l[ ]/L o refrigerar sin aditivo
T 0-10ºC (sin aditivo)
Refrigerado = 24h Acidificado y refrigerado =
1 mes
Lavar todos los recipientes de vidrio con HCl diluido caliente y
después varias veces con
agua destilada. No
usar detergentes
con PO4. Amonio p 100ml H2SO4 pH<2 pH<2 y
refrigeración 7días
Arsénico P(A) o V(A)
1L HNO3 pH<2 pH<2 1 mes
Pb P(A) o V(A)
1L HNO3 pH<2 pH<2 1 mes
Cd P(A) o V(A)
1L HNO3 pH<2 pH<2 1 mes
Cr P(A) o V(A)
1L HNO3 pH<2 pH<2 1 mes
Cu P(A) o V(A)
1L HNO3 pH<2 pH<2 1 mes
Mercurio P(A) o V(A)
500mL HNO3 excento de Hg pH<2
pH<2 1 mes
99
4.1.8 Control y aseguramiento de la calidad del mue streo
El control y el aseguramiento de la calidad del muestreo son dos conceptos
diferentes pero complementarios. Por un lado, el aseguramiento de la calidad
de la toma de muestra se fundamenta en una planificación adecuada, en la
documentación y en el control del proceso; mientras que el propósito del control
de calidad del muestreo consiste en identificar, cuantificar y documentar el
sesgo y la variabilidad en los datos que resultan de la toma, procesamiento,
transporte y manejo de las muestras (U.S. Geological Survey; 2006).
Para otros autores como la EPA (1999), el control de calidad del muestreo se
plantea con el objeto de obtener información por medio de muestras, su
propósito es, verificar si el sesgo o contaminación de las muestras puede llegar
a afectar los resultados y validar el ejercicio de muestreo. Además, el
departamento de desarrollo regional, industria primaria, pesca y recursos de
Australia destaca en su publicación de 2009 (NTG; 2009), que los
procedimientos de aseguramiento y control de calidad deben ser parte integral
de un programa de muestreo, con el fin de asegurar la representatividad e
integridad de las muestras de agua y que los datos obtenidos posean alto grado
de exactitud y fiabilidad.
En las campañas de muestreo realizadas al río Loa, se recurrieron a los
siguientes tipos de muestras, además de la muestra principal, que de acuerdo
con autores como Market (1994), U.S. Geological Survey (2006), Gobierno del
occidente de Australia (2009), asisten en la estimación de errores y por tanto,
en la determinación del control de calidad del muestreo:
• Replica de muestra (Muestra testigo o muestra 2): Destinada a valorar la
variabilidad pues incorporó la variabilidad total introducida por aspectos
como: Muestreo, procesamiento, transporte, tiempo, manipulación y
100
análisis en laboratorio. Esta muestra se empleó igual en la cuantificación
de los errores inevitables (precisión del muestreo) en lugar de asumir que
el muestreo se desarrolló exactamente igual al protocolo; las muestras
réplica se tomaron de manera casi simultánea que la muestra principal y
se manipularon mediante procedimientos idénticos de la misma.
• Blanco de muestreo: Consistió en agua destilada, des-ionizada o agua
reactivo para análisis la que al evidenciar contaminación del ambiente,
equipos y reactivos, permitió estimar el sesgo de muestreo o fuentes
puntuales del mismo. Este blanco de muestreo se preparó de manera
normal llenando con agua reactivo para análisis (INN; 1997), recipientes
del mismo lote empleados para las muestras y exponiéndola tanto al
ambiente, abriendo su envase en campo, como a los preservantes que
se utilizaron para las muestras.
• Blanco viajero: muestra de agua utilizada para permitir un control
continuo de la temperatura de transporte y manipulación de las muestras.
De este modo, se obtiene el esquema ya ilustrado (ilustración 10) respecto a
los diferentes tipos y número de muestras tomados para la valoración de la
calidad del agua del río Loa, II Región, Chile, certificando de manera directa
un control y aseguramiento de la calidad en las campañas de muestreo.
4.2 Secuencia analítica y contenido de elementos ec otóxicos
Los programas de evaluación de la calidad del recurso hídrico tales como los
planteados por UNESCO/WHO/UNEP (1996), Burden et al (2002), IDEAM
(2004), subrayan que luego de las acciones del muestreo se establecen las
actividades de laboratorio debidamente planeadas y enfocadas a cumplir con
los objetivos originalmente programados. La duración de las anteriores
prácticas puede ir desde varias semanas a meses, en ciertos casos deben
101
lograrse dentro de un tiempo más operacional y siempre de acuerdo a la
variabilidad de la calidad del recurso y a la naturaleza del programa de
evaluación.
Para desempeñar la etapa pertinente a la secuencia analítica del proyecto se
emprendieron las acciones que se muestran en la ilustración 12, esto es, de los
aspectos fundamentales que se pueden hallar para toda acción de laboratorio
se aplicaron los siguientes: una programación-ejecución del proceso de medida
química, un control de calidad riguroso y el reporte de los resultados que han
sido tratados con herramientas estadísticas.
Ilustración 12. Aspectos fundamentales de las actividades de laboratorio.
En los siguientes apartes del presente capítulo se describirán los aspectos
mencionados que se contemplaron para el desarrollo de las actividades de
laboratorio con el subsecuente reporte de los resultados obtenidos en cuanto al
contenido de elementos ecotóxicos, nutrientes y otros analitos determinados en
la zona intermedia del río Loa, la cual correspondió al área de estudio.
102
4.2.1 Proceso de medida química (PMQ)
Como se observa en la ilustración 12, este proceso consistió en un conjunto de
operaciones interrelacionadas que por su estructura se desarrollaron
secuencialmente, aunque también se observaron actividades que afectaron
todas las etapas del procedimiento, como lo concerniente a la calibración de las
herramientas utilizadas y la calibración metodológica (Valcárcel; 1999).
Operaciones Previas:
Las operaciones previas que se ejecutaron en la parte experimental del
presente proyecto fueron de amplia variedad y su importancia radicó en el
hecho de afectar tanto la representatividad como la exactitud de los datos
tomados. Por otro lado, se caracterizaron por ser procesos multietapa en los
que se empleó gran variedad de herramientas analíticas y requirieron entre un
70 y un 90 % del PMQ.
Pertenecieron a las operaciones previas, la toma de muestra que por su alto
impacto en la calidad de los resultados se trató aparte inicialmente, la
calibración de herramientas y calibración metodológica y el tratamiento que se
aplicó a las muestras.
Las muestras tomadas en los diferentes puntos del río Loa fueron tratadas de
manera específica para cada tipo de análisis. En algunos casos se realizó un
proceso de digestión previa (en muestras cuya turbiedad era mayor a 1 NTU)
con el propósito de liberar de la muestra el analito de interés, en otros casos, se
procedió a una preconcentración con una reducción importante del volumen de
la muestra original con respecto a la muestra o disolución de medida
(conteniendo la misma cantidad de analito) para alcanzar el límite de detección
del método en cuestión o, para lograr que el analito se encuentre en la zona
adecuada de la curva de calibración.
103
En todas la situaciones se tuvieron en cuenta las reglas citadas por Fernández
et al (2002), para llevar a cabo un tratamiento adecuado de la muestra:
• Preparación de la muestra sin dar lugar a pérdidas
• Transformación del analito a la forma en que se determina dependiendo
del método de análisis
• Eliminación de interferencias evitando la generación de pérdidas de
analito
• No utilización de reactivos o recipientes que pudiesen interferir en el
método seleccionado
• Dilución o concentración de analitos hasta obtener las concentraciones
adecuadas para el método analítico que se utiliza.
A continuación se describen los diversos pretratamientos ejecutados.
Tratamiento de las muestras para ensayo DBO cinco días:
− Las muestras que contenían alcalinidad cáustica fueron neutralizadas a
pH entre 6.5-7.5 con solución de ácido sulfúrico concentrado, de tal
forma que la cantidad de reactivo no diluyera la muestra por más de
0,5%.
− Las muestras que contenían más de 9 mg/L de oxígeno disuelto a 20 °C,
para prevenir la pérdida de oxígeno durante la incubación se les redujo el
oxígeno disuelto a la saturación a 20 °C llevando l a muestra a una
temperatura cercana a 20 °C, en un frasco parcialme nte lleno y agitando
vigorosamente.
− La muestras se llevaron a 20 ± 1 °C antes de hacer las diluciones.
− La dilución empleada fué:
Factor de dilución Volumen de muestra (mL)
1,2 250
104
− Las diluciones fueron preparadas directamente en las botellas de DBO,
se agregó el volumen deseado de muestra individualmente a las botellas
de DBO de capacidad conocida. Se llenaron las botellas con suficiente
agua de dilución inoculada, de tal manera que el tapón sellador desplazó
todo el aire sin dejar burbujas.
− Se determinó el oxígeno disuelto inicial donde el período de tiempo entre
la preparación de la dilución y la medición del oxígeno disuelto inicial no
excedió los 30 minutos.
− La muestras fueron incubadas a 20 ± 1 °C, esto es, las botellas de DBO
conteniendo las diluciones deseadas, controles de inoculación, blancos
del agua de dilución, y chequeos con glucosa-ácido glutámico,
haciéndoles sello de agua a las botellas.
− Después de 5 días de incubación se determinó el oxígeno disuelto final
en las diluciones de las muestras, blancos, controles y la medición del
oxígeno disuelto no excedió los 30 minutos.
Tratamiento de las muestras para determinación de la demanda química de
oxígeno:
− Las muestras fueron analizadas en un tiempo menor a 7 días luego de su
muestreo
− Se tomaron 2 mL de muestra en un vial que contenía el reactivo de
digestión el cual se hallaba en el siguiente rango:
Rango de concentración de muestra mg/L
Tipo de vial de digestión COD (Demanda química de oxígeno)
0-150 Low range(rango bajo)
− El vial se limpió con agua destilada y se agitó
− Los viales fueron calentados en un reactor de digestion COD durante 2
horas y luego de este tiempo se dejaron enfriar
− Se procedió a la lectura en el equipo
105
Tratamiento de las muestras para determinación de Dureza Total como
CaCO3:
− Las muestras se analizaron lo antes posible después del muestreo y en
un periodo no mayor de 24 h, mientras permanecieron en el laboratorio
se conservaron refrigeradas a 4 ºC.
− Se tomaron 50mL de muestra en un matráz erlenmeyer y se les agregó
2mL de solución tampón que al estar en medio básico, garantizaría un
pH entre 10 y 10,1 a las muestras
− Se agregaron dos gotas de solución indicadora negro de eriocromo T
− Se añadió poco a poco el titulante EDTA, removiendo hasta desaparecer
últimos matices rojos. Se añadieron últimas gotas con intervalos de 3 a 5
segundos hasta obtener el punto final de color azul.
Tratamiento de las muestras para determinación de Sólidos disueltos totales:
− La muestra se recolectó en un recipiente de plástico resistente
(polietileno) o vidrio. El tiempo máximo de almacenamiento de la muestra
fué de 7 días, por lo que se procuró realizar el análisis dentro de las 24
horas después del muestreo.
− Se mantuvo en refrigeración a una temperatura de 4 °C.
− Antes de realizar el análisis la muestra se llevó a temperatura ambiente y
homogeneizó con agitación.
− Las cápsulas de porcelana se lavaron con agua destilada o desionizada y
se rotularon antes de ingresarlas a la estufa.
− Estas cápsulas se secaron en la estufa durante 1 hora a 180º C.
− Las cápsulas se retiraron de la estufa y se colocaron en un desecador
hasta que fué necesario. Se pesaron inmediatamente antes de usar
− Previo al análisis de la muestra, esta se agitó y se tomó un volumen de
muestra para su filtración a través de papel filtro 0,45µm y se aplicó
106
vacío, si la filtración completa de la muestra requirió más de 10 minutos,
se disminuyó el volumen de muestra.
− Se transfirió cuantitativamente el filtrado a la cápsula de evaporación
previamente pesada y se colocó en un baño de vapor hasta la
evaporación de la muestra. La muestra evaporada se secó luego por al
menos 1 hora a 180 °C.
− Se retiró la cápsula y se colocó en el desecador hasta alcanzar la
temperatura ambiente. Se pesó la cápsula con la muestra seca.
− El ciclo de secado, enfriado, desecado y pesado se repitió hasta que se
obtuvo un peso constante, es decir, un cambio de peso de al menos el
4% del valor inicial o hasta que la pérdida de peso fué inferior a 0,5 mg.
Tratamiento de las muestras para determinación de cloruros:
− La muestra se recolectó en un recipiente de plástico resistente
(polietileno) o vidrio. El tiempo máximo de almacenamiento de la muestra
fué de 7 días, por lo que se procuró realizar el análisis dentro de las 24
horas después del muestreo.
− Se mantuvo en refrigeración a una temperatura de 4 °C.
− Antes de realizar el análisis la muestra se llevó a temperatura ambiente y
homogeneizó con agitación.
− Previo al análisis de la muestra, esta se agitó y se tomó un volumen
aproximado de 100 mL de muestra para su filtración a través de papel
filtro 0,45µm y se aplicó vacío; se aplicó dilución.
− Posteriormente, se tomaron 100mL de filtrado diluido y se le agregó
indicador cromato de potasio
− La muestra así tratada, fue titulada con nitrato de plata, donde un color
marrón claro (cromato de plata) indicó el punto final de la titulación.
107
Tratamiento de las muestras para determinación de turbiedad:
− Las muestras se analizaron lo antes posible después del muestreo y en
un periodo no mayor de 24 h, mientras permanecieron en el laboratorio
se conservaron refrigeradas a 4 ºC.
Tratamiento de las muestras para la determinación de nitrógeno nitrato:
− Se agregó en un matráz limpio y seco de 150 mL, 10 mL de la muestra y
10 mL de solución Buffer, se colocó en el agitador magnético. Luego de
enjuagar el electrodo en agua desionizada, este se secó y se sumergió
en la solución. Cuando se estabilizó, se registró la lectura en mV.
Tratamiento de las muestras para la determinación de sólidos suspendidos
totales:
− El tiempo máximo de almacenamiento de la muestra fue de 1 día. Se
mantuvo en refrigeración a una temperatura de 4 °C.
− La muestra se llevó a temperatura ambiente antes del análisis
Tratamiento de las muestras para la determinación de fósforo total:
− Se empleó digestión tradicional en donde se tomaron 50 mL de muestra
y se colocaron en un vaso beaker de aproximadamente 200mL. Se
adicionaron 5 mL de ácido perclórico y 5 mL de ácido nítrico
concentrado (grado s.p.). Se digirieron las muestra sobre una placa
calefactora hasta un volumen de 1 mL y se continuó hasta que se
observaron vapores densos y decoloración (indicó la remoción de NO2
del HNO3).
− Después de digerida la muestra, se permitió que alcanzara la
temperatura ambiente. Se agregaron 2 gotas de solución de
108
fenolftaleína, posteriormente se agregó hidróxido de sodio 10 M hasta
que cambió a un color rosa.
− Se trasvasaron cuantitativamente a matraces aforados de 50 mL. Se
procuró no utilizar un exceso de agua de lavado en el trasvase y se aforó
al volumen final.
− Se tomaron 10 mL de la muestra y se vertieron en un matraz aforado de
50 mL. Se adicionaron 10 mL del reactivo vanadato-molibdato y se
llevaron a la marca de aforo. La lectura de la muestra se realizó después
de 15 minutos debido a que el complejo es estable durante varios días
− La lectura se realizó en espectrofotómetro visible y se seleccionó la
longitud de onda como se presenta en la tabla 20. Tabla 20. Selección de longitud de onda según rango de trabajo
Rango de Trabajo (mg/L)
Longitud de Onda (nm)
1 – 5 400 2 – 10 420 4 – 18 470
Tratamiento de las muestras para la determinación de Nitrógeno amoniacal:
− Se tomaron 100mL de muestra en matráz de 150mL
− Con agitación magnética se sumergió el electrodo en la solución
manteniendo una velocidad de agitación suave y una temperatura de
trabajo constante
− Se agregó 1mL de hidróxido de sodio 10N manteniendo el electrodo
sumergido
− Luego de observar una lectura estable se registró su concentración.
Tratamiento de las muestras para la determinación de arsénico. Para esta
determinación las muestras cuya turbiedad fue mayor a 1 se aplicó digestión
previa.
109
Digestión previa:
− Se transfirieron 100 mL de la muestra preservada a un vaso de
precipitado de tamaño adecuado.
− Se adicionaron 5 mL de solución de HNO3 concentrado (grado s.p.) y se
calentó en plancha calefactora hasta desprendimiento de vapores rojizos.
Se continuó el calentamiento a temperatura controlada hasta asegurarse
el desprendimiento del exceso de HNO3 [estado pastoso]. Se evitó que la
muestra se secara.
− Luego que la muestra estuviese a temperatura ambiente se disgregaron
las sales con 10 mL de solución de HCl concentrado.
− Se transfirió cuantitativamente a un matraz aforado de 100 mL.
− Se realizaron diluciones de tal manera que su factor de dilución fuese
100, luego se les adicionó 10ml de solución de KI [prerreducción de
As(V) a As(III)].
− Luego de 30 minutos se aforaron con agua p.a. grado reactivo exenta de
arsénico.
− Se protegieron de la oxidación por efecto de la luz.
− Se procedió a la lectura en el equipo.
Para aquellas muestras cuya turbiedad fue menor a 1 no se aplicó digestión
previa:
− Se realizaron diluciones de tal manera que su factor de dilución fuese
100, luego se les adicionaron 10ml de solución de KI [prerreducción de
As(V) a As(III)].
− Luego de 30 minutos se aforaron con agua p.a. grado reactivo
desionizada.
− Se protegieron de la oxidación por efecto de la luz.
− Se procedió a la lectura en el equipo.
110
Tratamiento de las muestras para la determinación de cobre total:
− Se transfirieron 100 mL de la muestra preservada a un vaso de
precipitado de tamaño adecuado.
− Se adicionaon 5 mL de solución de HNO3 concentrado (s.p.) y se calentó
en plancha calefactora hasta desprendimiento de vapores rojizos. Se
continuó el calentamiento a temperatura controlada hasta asegurarse el
desprendimiento del exceso de HNO3 [estado pastoso]. Se evitó que la
muestra se secara.
− Luego que la muestra estuviese a temperatura ambiente se disgregaron
las sales con 10 mL de solución de HCl concentrado.
− Se transfirió cuantitativamente a un matraz aforado de 100 mL.
− Se procedió a la lectura en el equipo.
Tratamiento de las muestras para la determinación de cadmio:
− Se transfirieron 250 mL de muestra a un vaso de precipitación de tamaño
adecuado.
− Se adicionaron 5ml de solución de HNO3 concentrado (grado s.p.) y se
calentó en plancha calefactora hasta desprendimiento de vapores rojizos.
Se continuó el calentamiento a temperatura controlada hasta asegurarse
el desprendimiento de exceso de HNO3 [estado pastoso]. Se evitó que la
muestra se secara.
− Se enfrió y se disgregaron las sales con 2,5mL de solución de HCl
concentrado.
− Se transfirió cuantitativamente a un matraz aforado de 25ml y se aforaron
con agua p.a. grado reactivo exenta de Cd.
− Se procedió a la lectura en el equipo.
111
Tratamiento de las muestras para la determinación de plomo:
− Se transfirieron 250 mL de muestra a un vaso de precipitación de tamaño
adecuado.
− Se adicionaron 5ml de solución de HNO3 concentrado (grado s.p.), y se
calentó en plancha calefactora hasta desprendimiento de vapores rojizos.
Se continuó el calentamiento a temperatura controlada hasta asegurarse
el desprendimiento de exceso de HNO3 [estado pastoso]. Se evitó que la
muestra se secara.
− Se enfrió y se disgregaron las sales con 2,5mL de solución de HCl
concentrado.
− Se transfirió cuantitativamente a un matraz aforado de 25ml y se aforaron
con agua p.a. grado reactivo exenta de Pb.
− Se procedió a la lectura en el equipo.
Tratamiento de las muestras para la determinación de cromo:
− Se transfirieron 250 mL de muestra a un vaso de precipitación de tamaño
adecuado.
− Se calentó en plancha de calentamiento para concentrar el volumen de la
solución hasta aproximadamente 20mL, evitando que se secara la
muestra. Se evitó la ebullición violenta que podía provocar pérdidas del
analito.
− Se agregó a cada muestra NaOH 1N hasta pH 9, punto en el que se
formo precipitado blanco
− Se tapó con vidrio reloj y se dejó enfriar
− Se adicionaron aproximadamente 5 gotas de H2O2 y se calentó
suavemente hasta que cesó la efervescencia.
− Se adicionaron gotas de H2O2 y se calentó suavemente para eliminar el
exceso de H2O2.
112
− Se enfrió el vaso manteniéndolo tapado
− La muestra se transfirió cuantitativamente a un matráz de 25mL que
contenía 2,5 mL de solución de NH4Cl
− Se aforó con agua p.a. grado reactivo exenta de Cr.
− Se procedió a la lectura en el equipo.
Tratamiento de las muestras para la determinación de mercurio: las muestras
con turbiedad mayor a 1 fueron sometidas a un pretratamiento de digestión.
Digestión previa:
− Se transfirieron 100 mL de muestra a un vaso de precipitación de tamaño
adecuado. Se agregó a cada muestra 5 mL de H2SO4 y 2,5 mL de HNO3
− Se agregó KMnO4 hasta coloración rosada y se dejaron reposar 15
minutos
− Para aquellas muestras cuya coloración rosada desapareció se agregó
gota a gota KMnO4 hasta que la coloración persistiese
− Se agregaron 8 mL de K2S2O8 y se colocaron en baño calefactor a 70°C
por cuatro horas
− Las muestras se enfriaron y se les agregaron 25 mL de sulfato de
hidroxilamina, seguido se procedió a la lectura en el equipo.
A las muestras cuya turbiedad era menor a 1 se les efectuó la lectura directa en
el equipo.
Medición y transducción de la señal analítica:
Como se observó en la ilustración 12 esta correspondió a la segunda etapa del
PMQ (Valcárcel; 1999) y se llevó a cabo mediante la utilización de los
instrumentos de medida. A continuación se listan los equipos e instrumentos
113
empleados en los diferentes procesos de tratamiento a las muestras y medición
y transducción de la señal analítica:
• Espectrofotómetro de Absorción Atómica, marca Perkin Elmer, modelo
AANALYST 100. Empleado para determinar las concentraciones de
metales como: Cd, Cr, Cu, Pb.
• Espectrofotómetro de Absorción Atómica con FIAS - Horno Grafito y
Autosampler, marca Perkin Elmer, modelo AANALYST 700. Empleado
para determinar el contenido de Arsénico y de Mercurio en las muestras.
114
• Medidor de pH/iones portátil, marca Fisher Scientific, modelo AP63.
Empleado para la medición de pH.
• Oxímetro, marca WTW, modelo OXI 191. Se utilizó para determinar el
oxígeno disuelto.
• Conductivímetro marca WTW, modelo LF191. Con este equipo se
determinó la conductividad.
• Termómetro marca Extech, modelo 421305. Se utilizó para medir la
temperatura.
• Incubador-refrigerador DBO, marca Velpscientífica, modelo
SB35CG1WAW5. Este instrumento se empleó para la determinación de
la DBO5.
• Balanza marca Precisa, modelo XB120A. Empleada en las diferentes
operaciones de pesada.
• Turbidímetro marca HACH, modelo 2100P. Se utilizó para la
determinación de la turbiedad.
• Medidor de cloro residual marca HACH-DICACO, modelo 46700-00.
Este equipo se empleó en la determinación de cloro residual para el
ensayo de DBO5.
115
• Reactor DQO marca HACH, modelo COD REACTOR. Este instrumento
se utilizó para llevar a cabo la reacción de DQO.
• Bomba de vacío marca Thomas, modelo 607CD326
• Plancha calefactora marca Thermo Scientific, modelo Type 2200. Se
utilizó para efectuar las diferentes digestiones y preconcentraciones.
• Horno marca Memmert, modelo U-30. Se empleó para el secado de
muestras para la determinación de sólidos suspendidos.
• Espectrofotómetro de Absorción Molecular marca HACH Company,
modelo 46700-00. Con este equipo se determinaron las concentraciones
de DQO en las muestras.
• Espectrofotómetro de Absorción Molecular marca Spectronic
Instruments, modelo Spectronic 21D. Empleado para cuantificar la
concentración de fósforo total.
• Medidor de iones marca Fisher Scientific, modelo Accumet AR25. Con
este equipo se determinó las concentraciones de nitrógeno nitrato y
amoniacal.
• Baño termoregulado con agitación marca Julabo, modelo SW23. Esta
herramienta se empleó para realizar la digestión a las muestras
destinadas a medir el contenido de mercurio.
116
Adquisición y tratamiento de datos:
Considerado como el nexo de unión entre los instrumentos y los resultados
(Valcárcel; 1999), se fundamentó en dos aspectos, a saber: I. La adquisición de
señales transducidas (por los equipos) y II. Tratamiento de datos. Dado que ya
se han mencionado los equipos utilizados, citaremos ahora lo correspondiente
al tratamiento de datos empleado.
Este tratamiento de datos consistió en los cálculos realizados para expresar los
resultados en la forma requerida o conveniente. Se trabajaron datos tanto
experimentales procedentes del instrumento de medida, originados a partir de
las muestras como de los estándares utilizados y se emplearon datos que no se
originaron experimentalmente en el laboratorio (factores de conversión, datos
estadísticos entre otros).
Dado que en cada punto de muestreo se tomaron diferentes tipos de muestras,
estas fueron analizadas de manera independiente y en duplicado como se
muestra en la ilustración 13:
Ilustración 13. Esquema de análisis de muestras río Loa.
117
La anterior figura señala que cada muestra (muestra principal, muestra testigo y
blanco de muestreo) se analizó en duplicado, lo cual generó medidas repetidas
que requirieron un tratamiento estadístico para determinar su tendencia central,
dispersión y luego ser reportadas.
Por medio de la estimación de la media aritmética entre la muestra 1 y la
muestra testigo se cuantificó la concentración de los analitos de interés y la
señal del blanco de muestreo se restó de las medidas con el propósito de no
cometer errores sistemáticos (Ramis y García; 2001). Por otro lado, tal como lo
expresa el autor Miller y Miller (2002), que no existen resultados cuantitativos de
interés sino van acompañados de alguna estimación de los errores inherentes a
los mismos, se valoraron estos errores o variabilidad a través del cálculo de la
desviación estándar como se verá a continuación.
Media aritmética:
Considerada como el valor promedio (Miller y Miller; 2002), consistió en la
suma de las medidas (xi) dividida por el número de medidas (n):
Desviación Estándar
Medida de la variabilidad o dispersión y se calculó:
Donde:
Xi = valores independientes
X= media de los valores independientes
n = número de medidas
n-1= son los grados de libertad o número de medidas independientes.
n
xix ∑=
1
)(2
−= ∑ −
nS
xxi
118
Ejemplo:
Al estimar la concentración de fósforo total en la muestra de agua del punto de
muestreo número 5 se obtuvieron los siguientes valores.
Muestra mg P/L Media entre 1 y 2 mg P/L
Media entre muestra y
testigo mg P/L
Desviación estándar ± mg P/L
M(análisis 1) 0,9706 1,0063 1,018 0,016 M(análisis 2) 1,0420 T(análisis 1) 0,9706 1,0298 T(análisis 2) 1,0890 B(análisis 1) 0,0 0,0 B(análisis 2) 0,0
Donde: M=muestra, T=testigo, B=blanco de muestreo
De este modo, la concentración de fósforo reportada corresponde a:
01,018 ± 0,016 mg P/L
4.2.2 Control de calidad analítica La mayor contribución de errores en los análisis se debe a la falta de
representatividad de la muestra y al tratamiento inadecuado de la misma para
llevar a cabo los análisis, es por ello que en la práctica se requiere de un control
de calidad en estas etapas que permita detectar la presencia de errores y que
sirva como medio de comprobación que el sistema analítico funciona de forma
correcta (Fernández et al; 2002).
Los aspectos relacionados con el control de calidad en el muestreo se trataron
con anterioridad, por esta razón, citaremos a continuación los que se
emplearon para el desarrollo del proceso de análisis.
Las medidas encaminadas a asegurar la calidad de los resultados que se
aplicaron en el transcurso de la obtención de estos fueron:
• Realización de análisis de blancos
• Empleo de muestras de control de calidad
119
• Análisis de muestras repetidas
• Sobre la marcha analítica se llevó el ensayo de un estándar de
concentración conocida cercana al valor normado
• Empleo de materiales de referencia certificados (MRC)
Por otro lado, se estimaron los parámetros estadísticos de calidad de los
métodos empleados, que están implícitos en las propiedades analíticas, los
cuales pese a que ya estaban determinados, fueron calculados en las mismas
condiciones en que se trabajaron las muestras de agua.
Criterios de Calidad de los Métodos Analíticos:
Los criterios de calidad de calidad son los criterios relacionados con la calidad
de los resultados y hacen parte de las propiedades analíticas. Estas
propiedades son un conjunto de características en las que se materializa la
calidad analítica y que por tanto, son indicadores de calidad (Válcarcel; 1999);
son una parte de los fundamentos intrínsecos de la Química Analítica y
constituyen un aspecto clave de la misma.
120
La ilustración 14 muestra una panorámica general de las propiedades
analíticas:
Ilustración 14. Propiedades analíticas.
Fuente: Válcárcel; 1999
Los criterios estadísticos estimados para cada uno de los métodos fueron:
• Exactitud: establece la magnitud de los errores sistemáticos
• Precisión: describe la magnitud de los errores aleatorios
• Límite de detección: indica la menor cantidad de analito que puede
diferenciarse estadísticamente de la señal del blanco
• Límite de cuantificación: indica la cantidad de analito que puede
cuantificarse con una desviación estándar relativa prefijada
• Para el caso del empleo de Materiales de Referencia Certificados se
evidenció el cumplimiento de una prueba de trazabilidad y el cálculo del
sesgo
El cálculo de la exactitud se realizó según el caso, materiales de referencia (%
de recuperación) o materiales de referencia certificados (trazabilidad y sesgo).
121
Con los materiales de referencia el % de recuperación se calculó:
Donde:
Cexp MR = Concentración experimental del MR (media de la serie de mediciones)
Ct MR = Concentración teórica del MR
Con los MRCs la prueba de trazabilidad se realizó:
t de Student experimental calculado a partir de la siguiente fórmula
Donde:
X = Media de replicados del laboratorio
Xo = Valor del material de referencia certificado MRC
S = Desviación estándar de la serie de mediciones del MRC
n = Número de mediciones
-t de Student crítico, obtenido de tabla, con (n-1) grados de libertad, 95% de
nivel de confianza y distribución de 2 colas.
-Se plantea una hipótesis nula Ho que afirma que la media de las mediciones y
el valor del MRC son estadísticamente equivalentes.
-La equivalencia estadística entre la media de las mediciones practicadas y el
valor del MRC se comprobó ya que “t de student experimental” fue menor que “t
de student crítico” para el nivel de confianza especificado.
El sesgo fue calculado a partir de la fórmula:
Donde:
b = sesgo
X = media de replicados
Xo = Valor del material de referencia certificado
XoXb −=
100exp
% ×=CtMR
MRCR
n
sXoX
t−=exp
122
La precisión se controló en términos de Coeficiente de variación y se calculó por
medio de la siguiente ecuación:
Donde:
S = Desviación estándar de la serie de mediciones de la muestra
CM = Concentración media en la muestra (media de la serie de mediciones)
Para los métodos basados en absorción atómica, absorción molecular y
métodos electrométricos los límites de detección (LD) y de cuantificación (LQ)
se calcularon (Miller y Miller; 2002):
Donde: S y/x= error típico xy y se calcula:
b= pendiente
En el caso de métodos basados en absorción atómica el Límite de
cuantificación se estimo:
Para la determinación de DBO5, DQO, Cloruros, Dureza, Sólidos suspendidos,
Sólidos disueltos y Turbiedad el límite de detección se calculó (SIS; 2007):
Donde 2,45 corresponde al valor de t Student crítico, obtenido de tabla, con (n-
1) grados de libertad, 95% de nivel de confianza y distribución de 2 colas.
b
xSyLQ
/5=
b
xSyLQ
b
xSyLD
/10
/3
=
=
)2(/
)(2
−
∧
=∑ Υ−Υ
nxSy
SLD 45,2=
100×=CM
SCv
123
Materiales de referencia certificados (MRC):
Los materiales de referencia y materiales de referencia certificados pueden
describirse según EURACHEM (2002), Riu (2004), ILAC (2005) y Emons (2005)
como:
• Materiales de referencia (MR): Material o sustancia que tiene una o
varias de sus propiedades lo suficientemente bien establecidas para
emplearse en la calibración de equipos, evaluación de métodos de
medición o para asignar valores a materiales. Igualmente, sus
propiedades han sido bien establecidas para que este material sea
adecuado para su propósito de medición.
• Materiales de referencia certificados (MRC): Es un material de referencia
que tiene certificados una o varias de sus propiedades por
procedimientos metrológicamente válidos, llevados a cabo por un
organismo competente. Donde su certificado garantiza que este material
sea la mejor referencia posible en la verificación de la trazabilidad de un
método analítico. Por otro lado, cada MRC tiene su incertidumbre
estimada con un nivel de confianza definido.
De acuerdo con Stuart et al (2004), dentro de los requisitos técnicos para los
cuales se destinan los MRCs se encuentran:
• Validación de métodos
• Determinación de la trazabilidad
• Aseguramiento de la calidad de los resultados de las mediciones
Para el presente proyecto, se emplearon en ciertos casos materiales de
referencia y en otros MRCs. Como se ilustró anteriormente, estos materiales se
utilizaron como parte del esquema del control de calidad analítica
124
Ejemplo 1:
En la verificación del desempeño del método para la determinación de Mercurio
por absorción atómica con generación de vapor frío se empleó material de
referencia certificado con concentración conocida de 2,25µg/L, los datos
obtenidos fueron:
Datos curva de calibración:
Número de
estándar
Concentración del
estándar(µg Hg/L)
Señal (absorbancia)
Concentración leída(µg Hg/L)
Aspectos curva de calibrado
1 3 0,0149 2,835 Coeficiente de determinación: r2= 0,997 Pendiente de la recta: 0,00492
2 5 0,0295 5,304 3 10 0,0618 9,853 Muestra control
2,25 0,010 2,015 % Error = 10,44%
Concentraciones leídas en material referencia certificado valor conocido
2,25 µg Hg/L:
Número de muestra
Concentración leída (µg Hg/L)
Señal (absorbancia)
1 2,565 0,015 2 2,345 0,013 3 2,296 0,013 Blanco 0,041 0,001 Promedio 2,402 ∑ (Xi-X)2: 0,041
Desviación estándar: 0,144 µg/L Coeficiente de variación (Cv): 5,99 % t xperimental : 1,828 t crítico: 4,3
t experimental < t crítico: cumple trazabilidad
Sesgo: 0,152
Se emplearon lecturas a tres duplicados de material de referencia certificados,
sin embargo, se recomienda realizar lectura a por lo menos 7 duplicados n>6.
125
Estadística aplicada a la curva de calibrado:
X (µg Hg/L) Señal: Y (absorbancia) ŷ (Y-ŷ)2
3 0,0149 0,0156 4,9x10-7
5 0,0295 0,0290 2,5x10-7
10 0,0618 0,0625 4,9x10-7 Σ = 1,23x10-6
Sy/x=1,109x10-3
LD=0,496 (µg Hg/L) LQ=0,828(µg Hg/L)
Un valor alto de coeficiente de determinación (0,999) junto con la propia gráfica
de calibrado, suele ser a menudo suficiente para asegurar el haber obtenido
una relación lineal útil; sin embargo, en algunas circunstancias los valores de r2
fueron más bajos, como en el caso de Hg con r2= 0,997 y en el caso del Pb
r2= 0,998. En estos casos se requirió emplear un contraste estadístico
adecuado para ver si el coeficiente de determinación es realmente significativo
(Miller y Miller; 2002).
Para ello se planteó una hipótesis nula que afirma que no existe correlación
entre X e Y; se calculó un valor de t (t experimental) y este valor se comparó
con un t tabulado.
t experimental calculado a partir de la siguiente fórmula
Donde:
n = Número de puntos en la curva
r2=coeficiente de correlación
t de Student crítico, obtenido de tabla, con (n-2) grados de libertad, 95% de
nivel de confianza y distribución de 2 colas.
21
2exp
r
nrt
−
−=
126
Para curva de calibración mercurio:
23,18997,01
239985,0exp =
−
−=t
T crítico= 12,71
Para curva de calibración Plomo:
23,249983,01
239991,0exp =
−
−=t
T crítico= 12,71
Ya que “t de student experimental” fue mayor que “t de student crítico” para el
nivel de confianza especificado, se rechaza la hipótesis nula y de este modo se
evidencia que el coeficiente de determinación tanto para Hg como para Pb
muestran una relación lineal útil en las curva de calibración respectivas.
Ejemplo 2:
En la verificación del desempeño del método para la determinación de la
demanda química de oxígeno se empleó fosfato ácido de potasio con
concentración conocida de 12,85 mg/L y se obtuvieron los siguientes valores en
los análisis de recuperación:
Número de ensayo
Concentración obtenida: mg DQO/L
Absorbancia (Xi-X)2
1 16 0,046 6,612 2 15 0,045 2,47 3 11 0,034 5,89 4 12 0,036 0,183 5 14 0,043 0,326 6 13 0,038 0,184 7 13 0,040 0,184 Promedio: 13,43 ∑=15,849
S=1,625 Cv=12,10%
X0=12,85 Promedio=13,43 %R=13,43/12,85 * 100= 104,5% LD= t*S Donde t se estima con n-1 grados de libertad al 95% de confianza LD=2,45*1,625 = 3,98 mg DQO/L
LQ= 6S LQ= 6*1,625 = 9,75 mgDQO/L
127
En la tabla 21 se presentan las ecuaciones de la recta, el coeficiente de
correlación, límites de detección y de cuantificación, precisión y exactitud para
la determinación de: nitrógeno como amoníaco, Cd, Cr, Cu, Pb, As y Hg
(empleando Materiales de Referencia Certificados), fósforo total, turbiedad,
Demanda Química de Oxígeno (DQO), cloruros y Dureza (empleando
materiales de referencia). Para la evaluación del desempeño del método
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) se empleó muestra control glucosa-
ácido glutámico y para la estimación de los parámetros estadísticos de los
sólidos disueltos se empleo la determinación a n réplicas con valor de sólidos
disueltos conocido.
Se destaca nuevamente en este punto que los MRCs fueron empleados para
efectuar el control de calidad analítica comparando los resultados
proporcionados por los métodos con la referencia adecuada (MRCs) por medio
del establecimiento de la trazabilidad y sesgo de los resultados, siendo la
trazabilidad uno de los parámetros de calidad básicos que acompañó los
resultados químicos (Riu et al; 2001).
4.2.3 Reporte de resultados
Este perteneció, como se observó en la ilustración 12, al punto de desenlace de
los aspectos fundamentales de las actividades de laboratorio. Al respecto, se
destaca que el tratamiento estadístico que se desempeñó como punto
determinante del proceso se ha enseñado con anterioridad.
En la tabla 22 se presentan todos los resultados obtenidos al realizar los
análisis de los diferentes parámetros en todas las muestras de agua. Como se
expuso precedentemente, cada resultado es el promedio de las medidas
acompañado de la desviación estándar relativa (s).
128
Como medida adicional para controlar la calidad analítica de los resultados, se
realizó un ensayo interlaboratorio a varias muestras de agua en los laboratorios
de la sección de metrología de la Comisión Chilena de Energía Nuclear
(CCHEN). Los resultados se muestran a continuación en la tabla 23.
Este ensayo interlaboratorio cumplió su finalidad como herramienta de control
de calidad externo dentro del proceso de medida química al reforzar de manera
objetiva la calidad de las medidas analíticas y evidenciar que los métodos
analíticos empleados proporcionan resultados libres de sesgo.
129
Tabla 21. Ecuación de la recta, coeficiente de determinación, límites de detección y de cuantificación, precisión y exactitud de los métodos empleados
NA: No aplica NTU: Unidades nefelométricas de turbidez DBO5: Demanda Bioquímica de Oxígeno DQO: Demanda Química de Oxígeno Cumple: Cumple con la trazabilidad para el MRC (%R): Exactitud como Porcentaje de recuperación N-NH3: Nitrógeno cómo NH3
Analito Ecuación de la recta Regresión lineal
Límite de detección
mg/L
Límite de cuantificación
mg/L
Precisión (Cv%)
Trazabilidad/Exactitud Sesgo
Cd Y=0,1022X-0,0005 1 0,008 0,014 2,52 Cumple -4x10-3
Cr Y=0,0444X+0,0006 1 0,014 0,023 10,1 Cumple -0,014 Cu Y=0,0455X+0,0007 0,999 0,042 0,069 1,04 Cumple -6x10-3
Pb Y=0,0088X-0,0007 0,9983 0,1 0,223 0,628 Cumple -0,021 Hg Y=0,0067X-0,0045 0,997 0,496 µg/L 0,828 µg/L 6,07 Cumple 0,346 As Y=0,077X 1 2,95 µg/L 4,92 µg/L 1,27 Cumple 0,3
N-NH3 Y= -1,169X+1,934 1 0,0137 0,046 5,36 Cumple 3x10-3
Fósforo Total Y=0,0543X+0,0037 1 0,078 0,262 6,31 (%R): 93,5 NA
Dureza como CaCO 3 6,85 27,9 4,5 (%R): 103 NA
DBO5 2,03 8,3 3,18 Exactitud:
cumple rango NA
DQO 3,98 9,75 12,1 (%R): 104,5 NA Sólidos disueltos totales 16,5 67,2 3,6 (%R): 98 NA
Cloruros 2,45 8,16 7,42 (%R):92 NA Sólidos Suspendid os 11,5 47 9,15 (%R):94 NA
Turbiedad 0,411 UNT 1,372 UNT 0,624 (%R):109 NA
130
Tabla 22A. Resultados obtenidos de los parámetros evaluados in situ, materia orgánica y coliformes
# Estación Temperatura
(°C)
pH (unidades
de pH)
Conductividad (mS/cm)
Oxígeno Disuelto (mg/L)
DBO (mg/L)
DQO (mg/L)
Coliformes Fecales
(NMP/100mL)
Coliformes Totales
(NMP/100mL)
1 Río Loa antes de embalse Conchi 11,3 6,75 1,40 14,7 N.D. <3,98 N.D. N.D.
2 Río Loa antes de junta con río Salado 8,6 8,32 3,09 7,90 2,5±0,7 18,5±0,7 23,00 116,50
3 Río Salado antes de junta con río Loa 7,9 7,78 7,20 8,20 3,0±1,4 4,5±0,7 40,00 715,00
4 Río Loa después de junta con río Salado 7,3 7,78 6,50 10,6 <2,0 16,3±0,4 65,00 560,00
5 Río Loa en Yalquincha 12,9 7,99 7,05 4,90 2,10 9,8±0,4 70,00 1850,00
6 Río Loa después de paso por Calama 13,6 8,27 7,89 5,40 2,20 13,0±0,7 40,00 790,00
7 Río Loa antes de junta con río San salvador 11,7 7,81 14,10 6,50 <2,0 56,0±2,4 N.D. N.D.
8 Río San Salvador antes de junta con río Loa 8,7 8,18 8,41 7,90 <2,0 34,0±2,8 N.D. N.D.
9 Río Loa después de junta con río San Salvador
10,8 8,03 10,90 9,00 <2,0 44,0±8,1 N.D. N.D.
Donde: ND: no determinado
<: Bajo el límite de detección
131
Tabla 22 B: Resultados obtenidos de los parámetros sólidos y nutrientes evaluados en las muestras de agua río Loa
# Estación Turbiedad
(UNT)
Sólidos Suspendidos
(mg/L)
Sólidos Disueltos Totales (mg/L)
Cloruros (mg/L)
Dureza como
CaCO3 (mg/L)
Fósforo Total (mg/L)
Nitrato (mg/L)
Amonio (mg/L)
1 Río Loa antes de embalse Conchi 0,628 ±0,032 <1 1903±163 715±17 494±15 <0,078 0,566±0,050 0,069±0,003
2 Río Loa antes de junta con río Salado <0,411 <1 1869±24 817±1 578±15 <0,078 0,776±0,076 0,139±0,008
3 Río Salado antes de junta con río Loa 0,460±0,028 <1 4385±55 2244±3 778±30 <0,078 4,05±0,02 0,127±0,007
4 Río Loa después de junta con río Salado 0,496±0,016 <1 3771±81 1912±160 747±15 0,346±0,008 3,54±0,14 0,171±0,030
5 Río Loa en Yalquincha <0,411 <1 3320±350 1661±50 599±15 0,289±0,083 2,790±0,004 0,073±0,002
6 Río Loa después de paso por Calama 2,14±0,87 <1 3128±31 1570±26 673±30 0,299±0,016 2,950±0,004 0,108±0,009
7 Río Loa antes de junta con río San salvador 0,478±0,018 <1 10607±143 4971±286 2150±14 0,414±0,050 8,680±0,004 0,132±0,022
8 Río San Salvador antes de junta con río Loa 3,08±0,24 <1 5433±103 2465±45 1300±1 1,79±0,03 5,680±0,064 0,356±0,001
9 Río Loa después de junta con río San Salvador
2,03±0,07 <1 6210±6 2952±18 1360±14 1,02±0,02 3,52±0,01 0,158±0,003
Donde: <: Bajo el límite de detección
132
Tabla 22 C: Resultados obtenidos de los parámetros metales pesados y metaloide en las muestras de agua río Loa
Donde: <: Bajo el límite de detección
# Estación Pb
(mg/L) Cd
(mg/L) Hg (µg/L)
Cr (mg/L)
As (µg/L) Cu (mg/L)
1 Río Loa antes de embalse Conchi <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 13,3±3,7 <0,042
2 Río Loa antes de junta con río Salado <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 8,7±5,0 <0,042
3 Río Salado antes de junta con río Loa <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 43±0,1 <0,042
4 Río Loa después de junta con río Salado <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 34±3 <0,042
5 Río Loa en Yalquincha <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 67±0,1 <0,042
6 Río Loa después de paso por Calama <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 73±2 0,125±0,020
7 Río Loa antes de junta con río San salvador <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 98±5 0,090±0,010
8 Río San Salvador antes de junta con río Loa <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 111±5 <0,042
9 Río Loa después de junta con río San Salvador
<0,1 <0,008 <0,500 <0,014 104±4 <0,042
133
Tabla 23. Resultados ensayo interlaboratorio de Cu, Pb, Cr, Cd en muestras de agua del río Loa
Donde: L.SA.=Ensayo realizado en el laboratorio de servicios analíticos (mediante AAS/ETAAS)
CCHEN=Ensayo realizado en la CCHEN (mediante ICP-MS)
# Muestra CCHEN AAS-LSA CCHEN AAS-LSA CCHEN AAS-LSA CCHEN AAS-LSA1 0,0101 <0,042 < 0,005 <0,100 < 0,003 <0,014 < 0,005 <0,0082 0,0122 <0,042 < 0,005 <0,100 < 0,003 <0,014 < 0,005 <0,0083 0,0118 <0,042 < 0,005 <0,100 < 0,003 <0,014 < 0,005 <0,0083b < 0,003 <0,042 < 0,005 <0,100 < 0,003 <0,014 < 0,005 <0,0084 0,0159 <0,042 < 0,005 <0,100 < 0,003 <0,014 < 0,005 <0,0085 0,0303 <0,042 < 0,005 <0,100 < 0,003 <0,014 < 0,005 <0,0087 0,0674 0,09±0,005 < 0,005 <0,100 < 0,003 0,015±0,0005 < 0,005 <0,008
Cu (mg/L) Pb (mg/L) Cr (mg/L) Cd (mg/L)
134
CAPÍTULO CINCO
RESULTADOS Y DISCUSION
135
RESULTADOS Y DISCUSION
A continuación se presentan las valoraciones realizadas a las estaciones de
muestreo mediante los Índices de Calidad del Agua [ICAS] propuestos para
verificar si la calidad del agua superficial del río Loa cumple con los requisitos
de calidad para la preservación de la vida acuática y para su uso en actividades
de riego. Estos índices son: Índice de la Fundación Nacional de Sanidad de los
Estados Unidos(NSF WQI), Índice de México (del autor Luis F. León), Índice del
Consejo de Ministros del Medio Ambiente de Canadá (CCME WQI), e Índices
de Contaminación de Colombia (ICOs). Para ello se emplearon los resultados
de la tabla 22(a, b y c) y se aplicó el SOFTWARE ICATEST V1.0 (Fernández et
al; 2004), el cual permitió los cálculos de todos los índices con excepción del
propuesto por Canadá, para el cual se utilizó una macro en Excel 97-2003
desarrollada para el cálculo del índice para grandes conjuntos de datos (CCME;
2001c).
5.1 Índice de la Fundación Nacional de Sanidad de los Estados Unidos (NSF WQI).
Se valoró a través de este índice cada estación de monitoreo empleando para
ello los parámetros correspondientes obteniéndose los resultados de la tabla 24
que también ilustra el color de cada índice de acuerdo a su clasificación.
136
Tabla 24. NSF WQI para estaciones de muestreo en el río Loa y tributarios.
El Índice de calidad del agua de la fundación nacional de sanidad de los
Estados Unidos mostró valores que clasifican todas las estaciones de muestreo
de calidad buena con excepción de las estaciones 5 y 6, sin estar asociada a
ningún uso; en todas las estaciones la variable que más contribuye al
desmejoramiento de la calidad del agua corresponde a los SDT. En los puntos
de monitoreo 5 y 6 para los cuales este índice estima una calidad media,
además de la variable mencionada, el parámetro oxígeno disuelto aporta a su
menor calidad.
Para lograr una mejor abstracción de la clasificación para las estaciones 5 y 6
se presentan las ilustraciones 15 y 16 que muestran los reportes del programa
ICATest V1.0 respectivos.
# Nombre estación Fecha de muestreo
NSF WQI Clasificación
1 Río Loa antes de embalse Conchi
29-06-2009 85,63 Buena
2 Río Loa antes de junta con río Salado
29-06-2009 77,43 Buena
3 Río Salado antes de junta con río Loa
29-06-2009 75,79 Buena
4 Río Loa después de junta con río Salado
28-06-2009 77,46 Buena
5 Río Loa en Yalquincha 07-05-2009 67,55 Media 6 Río Loa después de paso por
Calama 07-05-2009 67,81 Media
7 Río Loa antes de junta con río San Salvador
28-05-2009 72,21 Buena
8 Salvador antes junta con Loa 28-05-2009 71,53 Buena 9 Río Loa después junta con río
San Salvador 28-05-2009 76,11 Buena
137
Ilustración 15. Reporte NSF WQI estación de muestreo río Loa en Yalquincha
El anterior reporte evidencia que efectivamente, los parámetros que obtuvieron
un valor de calidad [Q] más bajo y que por consiguiente aportan a la menor
calidad del sistema, corresponden a los analitos, oxígeno disuelto y sólidos
disueltos totales (a pesar que este último posee la ponderación más baja); es
importante resaltar que el oxígeno disuelto es el parámetro que según este
índice posee mayor importancia al recibir mayor ponderación.
138
Ilustración 16. Reporte NSF WQI estación de muestreo río Loa después de Calama
El anterior reporte evidencia que, al igual que para la estación río Loa en
Yalquincha, los parámetros que obtuvieron un valor de calidad [Q] más bajo y
que por consiguiente aportan a la menor calidad del sistema, corresponden a
los analitos oxígeno disuelto y sólidos disueltos totales (pese a que este índice
no es muy sensible frente a la concentración de sólidos disueltos); es
importante resaltar que el oxígeno disuelto es el parámetro que según este
índice posee mayor importancia al recibir mayor ponderación.
La ilustración 17 muestra la el índice de calidad del agua NSF WQI en la
cuenca del río Loa.
139
Ilustración 17. Índice de calidad del agua NSF WQI en la cuenca del río Loa.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Río Loa antes
de embalse
Conchi
Río Loa antes
de junta con río
Salado
Río Salado
antes de junta
con río Loa
Río Loa después
de junta con río
Salado
Río Loa en
Yalquincha
Río Loa después
de paso por
Calama
Río Loa antes
de junta con río
San salvador
Río San
Salvador antes
de junta con río
Loa
Río Loa después
de junta con río
San Salvador
NSF WQI
INDICE DE CALIDAD DEL AGUA NSF EN RÍO LOA, PERÍODO SECO 2009
CUENCA LOA
Calidad Excelente
Calidad Buena
Calidad Media
140
5.2 Índice de León de México
Se valoró a través de este índice de calidad del agua las diferentes estaciones
de muestreo, encontrándose que las concentraciones halladas en el caso de
estudio se encuentran fuera de los límites de operación del mencionado índice;
esto conlleva a la obtención de un índice totalmente diferente a otras
clasificaciones (incluso incoherentes con las condiciones de cada estación). La
tabla 25 indica los valores obtenidos de este índice para la cuenca del río Loa.
Tabla 25: ICA de León (México) para estaciones de muestreo en el río Loa y tributarios
Según el índice, aquellas estaciones clasificadas como contaminadas (desde
estación 2 hasta estación 6), requieren tratamiento para la mayoría de los
cultivos y respecto a su uso en actividades acuáticas, estas comunidades están
limitadas a especies muy resistentes.
# Nombre estación Fecha de muestreo
ICA LEÓN (MEXICO) Clasificación
1 Río Loa antes de embalse Conchi
29-06-2009 18,81 Excesivamente contaminada
2 Río Loa antes de junta con río Salado
29-06-2009 43,69 Contaminada
3 Río Salado antes de junta con río Loa
29-06-2009 43,59 Contaminada
4 Río Loa después de junta con río Salado
28-06-2009 42,91 Contaminada
5 Río Loa en Yalquincha 07-05-2009 40,11 Contaminada 6 Río Loa después de paso por
Calama 07-05-2009 40,35 Contaminada
7 Río Loa antes de junta con río San Salvador
28-05-2009 29,95 Excesivamente contaminada
8 Salvador antes junta con Loa 28-05-2009 24,88 Excesivamente contaminada
9 Río Loa después junta con río San Salvador
28-05-2009 25,87 Excesivamente contaminada
141
Por otro lado, las estaciones de muestreo 1, 7, 8 y 9 presentan, según este
índice, un agua de calidad excesivamente contaminada, la cual es inaceptable
para la vida acuática y su uso en riego está limitado a cultivos muy resistentes.
Para lograr una mejor abstracción de la clasificación se presentan las
ilustraciones 18 y 19 que muestran los reportes del programa ICATest V1.0
para las estaciones 2 y 6.
Ilustración 18. Reporte ICA de León para estación río Loa antes de junta con río Salado
142
Se observó en la ilustración 18 como la clasificación de León toma fuera del
rango el parámetro sólidos suspendidos, pese a que este es bajo (<LD) y
presenta incluso una concentración apropiada para cuerpos de agua en
movimiento; del mismo modo, toma como fuera del rango el parámetro nitrato.
Ilustración 19. Reporte ICA de León para estación de río Loa después de paso por Calama
143
En el caso de la ilustración 19 se observó que el ICA de león toma fuera del
rango el parámetro sólidos suspendidos y cloruros; todos estos aspectos
metodológicos conducen a la obtención de un valor de ICA bajo.
5.3 Índices de contaminación de Colombia
Se estimaron los Índices de contaminación ICOMI (contaminación por
mineralización) ICOMO (contaminación por materia orgánica), ICOSUS
(contaminación pro sólidos suspendidos), ICOpH (contaminación por pH).
La tabla 26 presenta el resultado de los índices de cada punto de muestreo
junto con el color correspondiente a la clasificación asignada.
Tabla 26. Índices de contaminación ICOs en el río Loa y tributarios.
# Nombre EstaciónFecha de Muestreo
Índice de Contaminación por
Mineralización -ICOMI
Índice de Contaminación por Materia Orgánica-
ICOMO
Índice de Contaminación por
Sólidos Suspendidos-ICOSUS
Índice de Contaminación por
pH-ICOpH
1 Río Loa antes de embalse Conchi
Junio 29-2009
1 0 0 0,002
2 Río Loa antes de junta con río Salado
Junio 29-2009
1 0,186 0 0,085
3 Río Salado antes de junta con río Loa
Junio 29-2009
1 0,138 0 0,014
4 Río Loa después de junta con río Salado
Junio 29-2009
1 0,01 0 0,014
5 Río Loa en Yalquincha Mayo 7-2009
1 0,376 0 0,029
6 Río Loa después de paso por Calama
Junio 29-2009
1 0,22 0 0,073
7 Río Loa antes de junta con río San salvador
Mayo 15 de 2009
1 0,2 0 0,016
8 Río San Salvador antes de junta con río Loa
Mayo 15 de 2009
1 0,065 0 0,054
9 Río Loa después de junta con río San Salvador
Mayo 15-2009
1 0,095 0 0,033
ColorNivel de contaminaciónMuy alta
Baja
Ninguna
144
En el caso de los índices de contaminación de Colombia, el ICOMI
(contaminación por mineralización) mostró valores asociados a muy alta
contaminación, en todas las estaciones de muestreo, lo cual se refleja en los
valores de dureza y conductividad eléctrica de estos puntos.
La ilustración 20 muestra un reporte de índice de contaminación por
mineralización para la estación de muestreo río Loa antes embalse Conchi;
obsérvese como tanto la dureza como la conductividad elevados conducen a un
valor de 1 del índice, el cual según su categorización corresponde a un grado
de contaminación muy alto.
Ilustración 20. Reporte ICOMI para estación de río Loa antes de embalse Conchi
145
Por otro lado, el ICOMO (contaminación por materia orgánica) identificó un
rango de contaminación baja para las estaciones 5 y 6, mientras que en el resto
de puntos de muestreo los clasificó con ninguna contaminación.
En estas dos mencionadas estaciones(río Loa en Yalquincha y río Loa después
de paso por Calama), la contaminación era baja debido a que por un lado, los
valores de oxígeno disuelto son los más bajos registrados en el tramo objeto de
estudio y por otro, debido a la presencia de demanda bioquímica de oxígeno.
La siguiente ilustración (ilustración 21) permite dimensionar como las variables
demanda bioquímica de oxígeno y oxígeno disuelto conducen a asignar a este
sector de cuenca un nivel de contaminación bajo.
Ilustración 21. Reporte ICOMO para estación de río Loa después de paso por Calama
146
Los ICOPH e ICOSUS no identificaron contaminación por estos parámetros, por
ello en la tabla 26 el sombreado es de color azúl.
Las ilustraciones 22, 23, 24 y 25 muestran la variabilidad de los índices de
contaminación aplicados a la cuenca del río Loa en período seco.
147
Ilustración 22. Índice de contaminación por mineralización en la cuenca del río Loa
148
Ilustración 23. Índice de contaminación por materia orgánica en la cuenca del río Loa.
149
Ilustración 24. Índice de contaminación por sólidos suspendidos en la cuenca del río Loa
150
Ilustración 25. Índice de contaminación por pH en la cuenca del río Loa
151
5.4 Índice de Calidad del Agua del Consejo Canadien se de Ministros del Medio Ambiente (CCME WQI):
Como se observó en los antecedentes de este índice, por su metodología de
aplicación su uso permitió la incorporación de los límites de la legislación, en
este caso, se citó la legislación nacional Chilena en cuyo alcance estuvo el caso
de estudio y el uso pretendido.
5.4.1 Aptitud para sustentar vida acuática:
Para la incorporación de los límites máximos permitidos se aplicaron los
estándares del proyecto en estudio de Normas secundarias de calidad
ambiental (NSCA) para la protección de las aguas continentales superficiales de
la cuenca del río Loa (CONAMA; 2004) [ver anexo 4]. Por otro lado, con base
en una serie de criterios que fueron objeto de discusión se asignaron valores
para aquellos parámetros en las estaciones que no contaban con sus límites
fijados, estos son:
− En aquellos puntos de muestreo para los cuales la mencionada norma no
tiene establecidos objetivos de calidad para los sólidos disueltos, se tomó
como referencia el límite máximo para la conductividad eléctrica según
su correspondiente valor (de conductividad eléctrica) asignado según la
norma chilena 1333 capítulo 6 (INN; 1987), con excepción de la estación
de muestreo número ocho en cuyo caso se asignó el valor de un punto
inmediatamente anterior.
− En el caso de asignación de valor objetivo para el parámetro coliformes
(fecales y totales) en donde la norma no los ha determinado, se asignó el
valor de la estación inmediatamente anterior. Por otro lado, para el
mercurio se asignó como límite máximo permitido en todos los puntos de
muestreo el correspondiente a agua potable, el cual es 0,001 mg/L.
152
− Los límites máximos para los parámetros plomo y demanda bioquímica
de oxígeno en la estación número tres corresponden a la mediana de los
límites de las estaciones en río Loa, dado que allí no estaban
estipulados.
− Finalmente, se asignó la mediana de los límites para los parámetros
oxígeno disuelto y sólidos suspendidos en las estaciones 3 y 8 al no
estar fijados por la norma.
En la tabla 27, la cual es arrojada por la macro empleada, se esquematizan los
parámetros incorporados en este índice y a su vez se resaltan aquellos que no
cumplen con los niveles de referencia de la mencionada norma de acuerdo al
área de vigilancia correspondiente. En la tabla 28 se observan los valores de
los factores con los que se calcula el índice en cada estación de monitoreo así
como los respectivos índices obtenidos junto con otros resultados de interés.
153
Tabla 27. Parámetros incluidos en el CCME WQI en la cuenca del río Loa para la sustentación de la Vida acuática.
-Muestras obtenidas en período seco
# Estación Fecha de Muestreo
Oxígeno Disuelto (mg/L)
pH (Unidades)
Conductividad eléctrica (µS/cm)
As (mg/L)
Cd (mg/L)
Pb (mg/L)
Hg (mg/L)
Cu (mg/L)
Coliformes Fecales
(NMP/100 mL)
Coliformes Totales
(NMP/100 mL)
DBO5 (mg/L)
Sólidos Disueltos
(mg/L)
Sólidos Suspendidos
(mg/L)1 Río Loa antes de embalse Conchi Junio 28-2009 14,7 6,75 1400 0,013 <0,008 < 0,01 <0,0005 <0,042 N.D. N.D. N.D. 1903 <12 Río Loa antes de junta con río Salado Junio 29-2009 7,9 8,32 3090 0,009 <0,008 < 0,01 <0,0005 <0,042 23,00 116,50 2,5 1869 < 13 Río Salado antes de junta con río Loa Junio 29-2009 8,2 7,78 7200 0,043 <0,008 <0,01 <0,0005 <0,042 40,00 715,00 3 4385 <14 Río Loa después de junta con río Salado Junio 29-2009 10,6 7,78 6500 0,034 <0,008 <0,01 <0,0005 <0,042 65,00 560,00 <2 3771 <15 Río Loa en Yalquincha Mayo 7-2009 4,9 7,99 7050 0,067 <0,008 < 0,01 <0,0005 <0,042 70,00 1850,00 2,1 3320 <16 Río Loa después de paso por Calama Junio 29-2009 5,4 8,27 7890 0,073 <0,008 <0,01 <0,0005 0,125 40,00 790,00 2,2 3128 <17 Río Loa antes de junta con río San salvador Mayo 15 de 2009 6,5 7,81 14100 0,098 <0,008 <0,01 <0,0005 0,09 N.D. N.D. <2,0 10607 <18 Río San Salvador antes de junta con río Loa Mayo 15-2009 7,9 8,18 8410 0,111 <0,008 <0,01 <0,0005 <0,042 N.D. N.D. <2,0 5433 <19 Río Loa después de junta con río San Salvador Mayo 15-2009 9 8,03 10900 0,104 <0,008 <0,01 <0,0005 <0,042 N.D. N.D. <2,0 6210 <1
154
Tabla 28. Factores obtenidos y CCME WQI obtenido en la cuenca del río Loa para la sustentación de la Vida acuática.
# Estación F 1 F2 F3CCME WQI
Suma de análisis
fuera del rango
Suma Normalizada
de las Excursiones
(nse)
Número de
muestras
Número total de
variables
Número real de variables incorporadas
Número de
análisis
Número de
análisis fuera del
rango
Número de
análisis dentro del
rango
Número de
análisis bajo el
límite de detección
1 Río Loa antes de embalse Conchi 10,0 10,0 2,6 91,7 0,27 0,03 1 13 10 10 1 9 5
2 Río Loa antes de junta con río Salado 15,4 15,4 3,7 87,3 0,50 0,04 1 13 13 13 2 11 5
3 Río Salado antes de junta con río Loa 15,4 15,4 3,9 87,2 0,53 0,04 1 13 13 13 2 11 5
4 Río Loa después de junta con río Salado 7,7 7,7 1,1 93,7 0,14 0,01 1 13 13 13 1 12 6
5 Río Loa en Yalquincha 23,1 23,1 4,3 81,0 0,59 0,05 1 13 13 13 3 10 5
6 Río Loa después de paso por Calama 23,1 23,1 8,9 80,5 1,27 0,10 1 13 13 13 3 10 4
7 Río Loa antes de junta con río San salvador 36,4 36,4 14,3 69,2 1,84 0,17 1 13 11 11 4 7 5
8 Río San Salvador antes de junta con río Loa 9,1 9,1 1,2 92,5 0,13 0,01 1 13 11 11 1 10 6
9 Río Loa después de junta con río San Salvador 9,1 9,1 2,2 92,5 0,24 0,02 1 13 11 11 1 10 6
155
El Índice de calidad del agua de la CCME indica que la calidad del agua en el
tramo de estudio describe, con base en las Normas Secundarias de Calidad
Ambiental (NSCA) para la Protección de las Aguas Continentales Superficiales
de la Cuenca del río Loa:
− Desde el punto número uno (río Loa entes de embalse Conchi) al punto
número nueve (río Loa después de junta con río San Salvador) con
excepción del punto número siete, presenta una calidad buena, la calidad
del agua se encuentra protegida con un grado menor de daño o
amenaza; allí las condiciones rara vez se alejan de las naturales o de los
niveles deseables. En estos puntos de muestreo las variables sólidos
disueltos, demanda bioquímica de oxígeno, cobre, oxígeno disuelto y
conductividad exceden los objetivos de calidad (ver tabla 27)
− La estación de monitoreo número siete (río Loa antes de junta con río
San Salvador) señala una calidad aceptable, la calidad del agua se
encuentra generalmente protegida pero ocasionalmente amenazada o
perjudicada; las condiciones algunas veces se alejan de las deseables.
Allí, las determinaciones oxígeno disuelto, sólidos disueltos, cobre y
conductividad sobrepasan la normatividad.
La ilustración 26 muestra la clasificación obtenida al aplicar el CCME WQI a lo
largo de las estaciones de muestreo en la cuenca del río Loa respecto a su
aptitud para sustentar la vida acuática.
156
Ilustración 26.Clasificación del CCME WQI en la cuenca del río Loa para la sustentación de la vida acuática.
157
5.4.2 Aptitud para actividades de riego:
Según se observó en la tabla 13 “Usos del agua y fuentes de contaminación en
la cuenca del río Loa”, en diversos sectores o tramos de la cuenca, el agua
superficial del río se emplea en actividades de riego, de este modo esta
actividad constituye un uso del recurso importante y por tanto, se consideró
necesario y pertinente aplicar el CCME WQI y estimar la calidad del agua con
base en objetivos de calidad destinados a uso en riego.
Para la incorporación de los límites máximos permitidos se aplicaron las
concentraciones máximas de la Norma Chilena Oficial 1333 Of.78 capítulo 6
[requisitos de agua para riego] (INN; 1987);
En la tabla 29, se esquematizan los parámetros incorporados en este índice y a
su vez se resaltan con color gris aquellos que no cumplen con los niveles
máximos permitidos, obsérvese que en la última fila de esta tabla se indican los
valores máximos permitidos según la norma aplicada; en la tabla 30 se
observan los valores de los factores con los que se calcula el índice en cada
estación de monitoreo así como los respectivos índices obtenidos, junto con
otros resultados de interés.
158
Tabla 29. Parámetros incluidos en la estimación del CCME WQI en la cuenca del río Loa para la aptitud en actividades de riego.
-Muestras tomadas en período seco
# Estación Fecha de
Muestreo
pH
(Unidades)
Conductivida
d Eléctrica
(µS/cm)
Sólidos
Disueltos
(mg/L)
As
(mg/L)Cd (mg/L) Cu (mg/L)
Cr
(mg/L)
Hg
(mg/L)
Pb
(mg/L
)
1 Río Loa antes de embalse Conchi Junio 29-2009 6,75 1400 1903 0,0133 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
2 Río Loa antes de junta con río Salado Junio 29-2009 8,32 3090 1869 0,0087 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
3 Río Salado antes de junta con río Loa Junio 29-2009 7,78 7200 4385 0,043 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
4 Río Loa después de junta con río Salado Junio 29-2009 7,78 6500 3771 0,034 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
5 Río Loa en Yalquincha Mayo 7-2009 7,99 7050 3320 0,067 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
6 Río Loa después de paso por Calama Junio 29-2009 8,27 7890 3128 0,073 <0,008 0,125 <0,014 <0,0005 <0,01
7 Río Loa antes de junta con río San salvador Mayo 15 de 2009 7,81 14100 10607 0,098 <0,008 0,09 <0,014 <0,0005 <0,01
8 Río San Salvador antes de junta con río Loa Mayo 15 de 2009 8,18 8410 5433 0,111 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
9 Río Loa después de junta con río San Salvador Mayo 15-2009 8,03 10900 6210 0,104 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
5,5-90 3000 2000 0,1 0,01 0,2 0,1 0,001 5Límite máximo para cada parámetro según NCh 1333 of. 78
159
Tabla 30 Factores estimados y CCME WQI obtenido en la cuenca del río Loa para la aptitud en actividades de riego.
# Estación F 1 F2 F3CCME WQI
Suma de análisis
fuera del rango
Suma Normalizada
de las Excursiones
(nse)
Número de
muestras
Número total de
variables
Número real de variables incorporadas
Número de
análisis
Número de
análisis fuera del
rango
Número de
análisis dentro
del rango
Número de
análisis bajo el
límite de detección
1 Río Loa antes de embalse Conchi 0,0 0,0 0,0 100,0 0,00 0,00 1 9 9 9 0 9 5
2 Río Loa antes de junta con río Salado 11,1 11,1 0,3 90,9 0,03 0,00 1 9 9 9 1 8 5
3 Río Salado antes de junta con río Loa 22,2 22,2 22,4 77,7 2,59 0,29 1 9 9 9 2 7 5
4 Río Loa después de junta con río Salado 22,2 22,2 18,6 78,9 2,05 0,23 1 9 9 9 2 7 5
5 Río Loa en Yalquincha 22,2 22,2 18,3 79,0 2,01 0,22 1 9 9 9 2 7 4
6 Río Loa después de paso por Calama 22,2 22,2 19,6 78,6 2,19 0,24 1 9 9 9 2 7 4
7 Río Loa antes de junta con río San salvador 22,2 22,2 47,1 67,3 8,00 0,89 1 9 9 9 2 7 2
8 Río San Salvador antes de junta con río Loa 33,3 33,3 28,7 68,1 3,63 0,40 1 9 9 9 3 6 4
9 Río Loa después de junta con río San Salvador 33,3 33,3 34,7 66,2 4,78 0,53 1 9 9 9 3 6 3
160
El Índice de calidad del agua de la CCME indica que la calidad del agua en el
tramo de estudio del río Loa, con base en la Norma Chilena Oficial 1333 Of.78
capítulo 6(requisitos del agua para riego):
− En el punto número uno de muestreo, una calidad excelente (100), la
calidad del agua se encuentra protegida con ausencia virtual de
amenaza, donde las condiciones se aproximan mucho a las naturales o
prístinas. En esta estación ninguna variable excede su valor objetivo.
− En el punto de muestreo 2 presenta una calidad buena, la calidad del
agua se encuentra protegida con un grado menor de deterioro; allí las
condiciones rara vez se alejan de los niveles deseables. En este punto
de muestreo la variable conductividad eléctrica excede el objetivo de
calidad.
− A partir de la estación de monitoreo tres y hasta la nueve señala una
calidad aceptable, la calidad del agua se encuentra generalmente
protegida pero ocasionalmente amenazada o perjudicada; las
condiciones algunas veces se alejan de las deseables. Allí los
parámetros conductividad eléctrica y sólidos disueltos sobrepasan la
normatividad y en las estaciones 8 y 9 además de estos parámetros
también se excede el mataloide arsénico
La ilustración 27 muestra la clasificación obtenida al aplicar el CCME WQI a lo
largo de las estaciones de muestreo en la cuenca del río Loa respecto a su
aptitud para actividades de riego.
Como información complementaria a la anterior, para tener una aproximación al
comportamiento general del río se estimó tanto la mediana de la concentración
los parámetros, así como los índices de calidad de las medianas de los valores;
estos resultados se encuentran en el anexo 5.
161
Ilustración 27. Clasificación del CCME WQI en la cuenca del río Loa para actividades de riego.
162
5.5 Análisis multivariado de componentes principal es
El análisis de componentes principales (ACP) es una técnica multivariada de
aplicabilidad comprobada en estudios de calidad de sistemas lóticos,
Bengraine y Marhaba (2003), Ramirez et al (2005), mediante la cual se obtienen
las relaciones lineales de las variables evaluadas en un programa de monitoreo
así como el conjunto de variables que mejor explican la calidad del agua.
El Análisis de Componentes Principales (APC) se realizó siguiendo las
recomendaciones de Bengraine y Marhaba (2003), allí se constituyó una matriz
de estaciones de muestreo vs. variables y se aplicó el programa XLSTAT v. 7.0.
La secuencia metodológica que se llevó a cabo fue:
1. Se realizó un ACP general donde se consideraron todas las variables y
todas las estaciones
2. Se realizó un segundo ACP sin incluir aquellos parámetros que
mostraban poca o ninguna variabilidad, ya que en síntesis el ACP lo que
hace es analizar la variabilidad y aquellos parámetros que por ejemplo se
hallan bajo el límite de detección solo representarán ruido en el análisis
3. Al aplicar el XLSTAT V.7.0 se obtuvo un primer cuadro de información
que corresponde a la matriz de correlaciones entre variables, tabla 31.
El XLSTAT v 7.0 obtuvo la matriz de correlaciones y los gráficos subsiguientes
mediante: a) cálculo de las correlaciones entre variables a través del coeficiente
de Pearson; b) determinación de los valores propios y del porcentaje de
varianza de cada componente; c) obtención de los vectores propios; d) cálculo
de las coordenadas (parámetros y estaciones); e) obtención de los gráficos.
163
Tabla 31. Matriz de correlaciones entre variables fisicoquímicas
T pH C.E. O.D. Turb. S.D. P NO3 NH4 Cl- Dur. DQO As Cu
Temperatura 1 -0,031 0,215 -0,363 0,102 0,095 -0,119 0,008 -0,492 0,085 0,071 0,067 0,307 0,679
pH -0,031 1 0,387 -0,808 0,341 0,128 0,343 0,222 0,393 0,163 0,159 0,332 0,410 0,258
Conductividad 0,215 0,387 1 -0,547 0,291 0,920 0,429 0,889 0,249 0,941 0,879 0,820 0,850 0,438
Oxígeno Disuelto -0,363 -0,808 -0,547 1 -0,120 -0,303 -0,128 -0,408 -0,061 -0,345 -0,252 -0,276 -0,500 -0,527
Turbiedad 0,102 0,341 0,291 -0,120 1 0,147 0,839 0,223 0,699 0,129 0,249 0,332 0,677 0,174
Sólidos Disueltos 0,095 0,128 0,920 -0,303 0,147 1 0,373 0,937 0,255 0,996 0,979 0,871 0,725 0,311
Fósforo Total(P) -0,119 0,343 0,429 -0,128 0,839 0,373 1 0,439 0,875 0,348 0,473 0,560 0,773 -0,140
Nitrógeno-nitrato 0,008 0,222 0,889 -0,408 0,223 0,937 0,439 1 0,411 0,943 0,901 0,750 0,738 0,353
Nitrógeno-amoniacal -0,492 0,393 0,249 -0,061 0,699 0,255 0,875 0,411 1 0,236 0,361 0,420 0,504 -0,241
Cloruros 0,085 0,163 0,941 -0,345 0,129 0,996 0,348 0,943 0,236 1 0,960 0,846 0,725 0,324
Dureza 0,071 0,159 0,879 -0,252 0,249 0,979 0,473 0,901 0,361 0,960 1 0,936 0,740 0,278
DQO 0,067 0,332 0,820 -0,276 0,332 0,871 0,560 0,750 0,420 0,846 0,936 1 0,736 0,216
Arsénico 0,307 0,410 0,850 -0,500 0,677 0,725 0,773 0,738 0,504 0,725 0,740 0,736 1 0,324
Cobre 0,679 0,258 0,438 -0,527 0,174 0,311 -0,140 0,353 -0,241 0,324 0,278 0,216 0,324 1
164
De la matriz de correlaciones (tabla 31) se observa que la forma en que las
variables más se correlacionan corresponde a:
1) Un primer grupo con una correlación positiva alta conformado por
conductividad, sólidos disueltos, nitrato, cloruros, dureza, demanda química de
oxígeno y arsénico; la correlación significativa de este conjunto de variables
describe el proceso de mineralización, que representa una ganancia de iones
(C.E, SD, Cl-, NO3, dureza). La alta correlación para este grupo de variables
manifiesta un fenómeno que otros autores como Droguet (2004) ya habían
revelado en torno a la cuenca del río Loa, el cual corresponde a la alta
mineralización que allí se da, debido a la litología que atraviesa el río (unidades
sedimentarias de fácil meteorización a partir de la confluencia con el río
Salado).
2) Un segundo grupo conformado por turbiedad, fósforo total y amonio; este
grupo podría estar describiendo condiciones de enriquecimiento de nutrientes, y
por otro lado, refleja la dependencia que está teniendo el pH en función del
amonio y del fósforo total.
3) El tercer grupo cobre y temperatura; este último grupo está reflejando la
solubilidad del metal en función de la temperatura.
165
La varianza explicada por cada componente oscila de acuerdo a las
correlaciones encontradas (en tabla 31) y esta variación se esquematiza en la
tabla 32. Allí se obtiene que los dos primeros factores explican el 71,02% del
total de la varianza (% acumulado en F2).
Tabla 32. Contribución de cada componente a la variación explicada
El siguiente biplot (ilustración 28) muestra los dos primeros componentes y
demuestra en un plano cartesiano las altas correlaciones entre variables
anteriormente mencionadas.
Para observar de qué manera se distribuyen las estaciones de muestreo en
torno a los dos primeros componentes se muestra la ilustración 29.
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
Valor propio 7,335 2,608 1,983 1,170 0,421 0,315 0,144 0,024
% varianza 52,394 18,626 14,167 8,359 3,004 2,249 1,031 0,170
% acumulado 52,394 71,019 85,187 93,546 96,551 98,799 99,830 100,000
166
Ilustración 28. Distribución de los parámetros en los 2 primeros componentes
T: Temperatura Turb: Turbiedad N: Nitrógeno-nitrato D: Dureza
CE: Conductividad eléctrica Cl-: Cloruros NH4: Nitrógeno-amoníaco As: Arsénico
O.D: Oxígeno disuelto
Cu: Cobre
P: Fósforo total SD: Sólidos disueltos DQO: Demanda química
de oxígeno
-1
-0,5
0
0,5
1
-1 -0,5 0 0,5 1
--ej
e F2
(18,
63 %
) -->
-- eje F1 (52,39 %) -->
Variables (ejes F1 y F2: 71,02 %)
T pH CE OD Turb SD P N NH4 Cl- DUR DQO As Cu
167
Ilustración 29. Distribución de las estaciones en los dos primeros componentes
-0,07605414
2
3
4
56
7
8
9
-3
-2
-1
0
1
2
3
-3 -2 -1 0 1 2 3
--ej
e F2
(18
,63
%)
-->
-- eje F1 (52,39 %) -->
Biplot (ejes F1 y F2: 71,02 %)
168
Al contrastar las figuras que nos muestran la distribución de parámetros y de
estaciones se puede apreciar lo siguiente:
1) La estación 7 que corresponde al río Loa antes de su junta con el San
Salvador, presenta la tendencia más alta para los parámetros de la componente
1[mineralización] (conductividad, sólidos disueltos, nitrato, cloruros, dureza,
demanda química de oxígeno y arsénico); este hallazgo demuestra lo revelado
por Droguet (2004), pues la manifestación de rocas enriquecidas en sales y la
mayor presencia de minerales altamente solubles o de fácil meteorización
(ejemplo: Halita y Gypsum) luego de la confluencia del río Loa con el río Salado,
generan aguas con altos contenidos de cloruros, conductividad eléctrica y
sólidos disueltos totales, y por tanto, conllevan a que esta estación enfrente el
fenómeno de mineralización más alto en el tramo de cuenca bajo estudio.
2) La estación 8 expone los mayores registros de parámetros de la componente
2[nutrientes] (turbiedad, fósforo total y amonio); por otro lado, diluye un efecto
generado por la estación 7.
3) La estación 9 expone un efecto de dilución al recibir el tributario San
Salvador, pues si bien tiene una tendencia a aumentar la mineralización, esta
se ve disminuida por la convergencia entre el río Loa y el río San Salvador
4) La estación 6, que corresponde al Loa después de su paso por Calama,
presenta la mayor tendencia a aumentar su valor en temperatura y en la
concentración de cobre; esto puede explicarse a partir de dos aspectos, uno,
que en este tramo de cuenca existen unidades de roca con abundante
mineralización de Cu-Mo y dos, la tabla 13 que identifica en esa zona una
potencial descarga de RILES.
169
5) La estación río Loa en Yalquincha (5) presenta una leve tendencia similar a
la estación 6, lo cual puede explicarse en la litología del tramo de cuenca.
6) La estación río Loa después de junta con río Salado (4), se encuentra más
próxima al aumento en oxígeno disuelto; su principal característica es que
muestra las concentraciones más elevadas de oxígeno disuelto.
7) La estación 3 no presenta tendencias significativas y no se alinea en torno a
un factor específico de acuerdo al presente estudio.
8) La estación 1 (río Loa antes de embalse Conchi) se diferencia claramente de
las otras al presentar la tendencia más negativa para la mineralización y valores
cercanos a cero tanto para cobre y temperatura como para los nutrientes
(turbiedad, fósforo total y amonio); por su parte, la estación 2 (río Loa antes de
junta con río Salado) presenta una leve tendencia similar a la estación 1.
5.6 Discusión
Discusión respecto a la comparación de los resultados de los índices:
Los resultados de este estudio mostraron que en general, los índices de
calidad y los índices de contaminación del agua, pese a que integraron
parámetros similares, clasificaron el recurso de manera diferente; esto se debe
por un lado, a que los indicadores empleados fueron diseñados unos para
desagregar el tipo de contaminación y otros para valorar la calidad del agua de
manera general y por otro lado, a la metodología de aplicación de estos índices
que influye en el resultado final. Al respecto, los resultados de esta
investigación son consistentes con los de Fernández et al 2004), quienes a
través de su comparación determinaron, por ejemplo, que los índices de
contaminación (ICO), el índice de calidad de México (del autor Luis F. León) y
170
el índice de la Fundación Nacional de Sanidad de los Estados Unidos (NSF
WQI), difieren en la clasificación que asignan a un conjunto de parámetros
semejantes; según Fernández et al 2004), esta diferencia en la clasificación se
da con mayor énfasis en aguas que requieren tratamiento para hacerlas
potables.
En nuestro estudio se observó que el índice de Calidad del Agua de León
cuyos límites de operación no admitieron incluir en su cálculo algunas
concentraciones halladas para ciertos analitos en el caso de estudio, como por
ejemplo cloruros (en la estación río Loa después de paso por Calama), sólidos
suspendidos (en todas las estaciones de muestreo), entre otros, no permitió una
valoración de la calidad del agua de forma coherente, en cambio, León (el autor
de este ICA) logra clasificar la cuenca Lerma-Chapala mediante este índice,
esto debido a la especificidad que posee el índice de acuerdo a la región para la
cual fue formulado.
En este estudio se observó que la aplicación del CCMEWQI resultó ser una
metodología de estimación de la calidad el agua más objetiva puesto que se
adaptó a las condiciones del caso de estudio al permitir el empleo de objetivos
específicos a las estaciones de muestreo tanto para la vigilancia de los
requisitos de calidad para la vida acuática como de uso en actividades de riego
y la selección de parámetros relevantes al lugar de estudio.
La valoración de calidad por parte de los ICO y el ICA de la NSF coincidieron en
que se encuentra presente una contribución a la menor calidad o mayor
contaminación por parte del parámetro sólidos disueltos en general para todas
las estaciones y por parte del analito oxígeno disuelto en particular para las
estaciones 5 y 6 de muestreo; de aquí, estos dos indicadores se aproximaron
en la valoración de las estaciones 5 y 6 para el índice de contaminación por
171
materia orgánica ICOMO (señalando allí una contaminación baja) y el WQI NSF
que identificó una calidad media. Un aporte similar presentaron Jiménez y
Vélez (2006), quienes concluyen que el índice de calidad de agua NSF WQI
califica la calidad del agua con bastante sensibilidad frente a la concentración
del parámetro oxígeno disuelto, pero no hace referencia al proceso de
contaminación que afecta al ecosistema acuático objeto de su estudio, lo cual si
determinan los ICOs, con un menor número de parámetros.
Discusión respecto a las clasificaciones dadas por cada índice:
En relación con el CCME WQI aplicado en donde se obtuvo la variabilidad del
índice a lo largo de la cuenca, señalando un punto de muestreo con calidad
excelente en la estación Loa antes de embalse Conchi y puntos de muestreo
con calidad aceptable (Río Loa antes de su junta con el río San Salvador), los
resultados de esta investigación son consistentes con estudios como los de
(CCME; 2001), (CCME; 2006), (Lumb et al; 2006), que concluyen que hay una
buena discriminación entre puntos virtualmente prístinos comparados con
puntos impactados por actividades naturales o antropogénicas, aunque en
nuestro caso el índice no diferenció que tipo de actividad exactamente, es la
que está generando el estrés hídrico, tanto para la evaluación de la aptitud para
sustentar vida acuática como actividades de riego.
Se examinó que el índice de la NSF por estar basado en una serie de
parámetros muy importantes, pudo proporcionar indicadores simples, útiles y
entendibles de la calidad del agua del río Loa, sin embargo, no fue concreto a
un determinado uso del recurso como por ejemplo regulaciones para la vida
acuática o aptitud para riego, e incluye parámetros que no son de alto impacto
para el caso de estudio.
172
El desarrollo de esta investigación permitió reconocer que el índice de calidad
del agua de México de León, pese a que sus criterios de clasificación conllevan
a una categorización de la calidad del recurso hídrico en cuanto a su
tratamiento requerido para su uso en agricultura y a la abundancia de especies
de vida acuática potencialmente presentes, fue el que más evidenció la
delimitación de su aplicabilidad al no permitir una utilización que generase
resultados consistente y acordes con las condiciones de estudio.
A través de este proyecto se observó que los índices de contaminación ICOs de
Colombia, si bien han sido diseñados con base en análisis multivariado de
muestras de ríos del mencionado país, también tuvieron en cuenta
reglamentaciones tanto colombianas como internacionales, lo cual se reflejó en
su posibilidad de ser aplicado al caso de estudio del presente proyecto; por otro
lado, este índice requirió menos parámetros para reflejar el grado de
contaminación pero sus resultados no incorporaron un uso definido de la
calidad del agua.
Discusión de otros aspectos
Las variables que de acuerdo a los índices presentaron problemas de calidad o
contaminación corresponden a: sólidos disueltos, conductividad eléctrica,
dureza, Oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno, cobre y arsénico.
De manera similar, Orellana (1984) expone altos valores a lo largo del tramo de
estudio de la cuenca del río Loa en parámetros como arsénico (0,89mg/L) y
sólidos disueltos. Por su parte, Romero et al (2003), exponen valores altos para
los sólidos disueltos (300-10000mg/L), arsénico (120-1700µg/L), conductividad
eléctrica (1500-10100µS/cm), para un tramo de cuenca equivalente al del
presente estudio; Droguet (2004), presenta exactamente concentraciones
elevadas para parámetros como arsénico y cloruros y la DGA (2004), identifica
173
en su diagnóstico valores también altos para los parámetros conductividad
eléctrica, arsénico, demanda bioquímica de oxígeno, excluyendo los sólidos
disueltos para los cuales no registra valores y el cobre que lo registra en un
rango entre 15 y 50µg/L.
Es de relevancia que la DGA (2004) incluye los parámetros inicialmente citados
como aquellos que pueden verse afectados por factores naturales
antropogénicos y es significativo considerar que tanto Orellana (1984), como
Droguet (2004), reportan el promedio de las determinaciones.
Es importante destacar que en este proyecto los valores registrados más
elevados para el parámetro arsénico fueron alrededor de 0,1mg As/L,
concentraciones un poco diferentes a lo reportado por los autores mencionados
en los antecedentes.
Revisando de manera más profunda los parámetros que presentan problemas
de calidad, tales como sólidos disueltos, conductividad eléctrica, dureza,
oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno, cobre y arsénico, se puede
afirmar que tanto la vida acuática como el riego se encuentran actual y
potencialmente afectados debido al estrés que generan estos analitos. Por un
lado, de acuerdo a lo expuesto por (CCME; 1999), (Gobierno de Australia;
2000), la salud del ecosistema acuático pude presentar problemas como
pérdida de biota, limitación de la biodiversidad e incluso baja supervivencia de
comunidades acuáticas.
Por otro lado, al considerar las elevadas concentraciones tanto de sólidos
disueltos como la alta conductividad eléctrica y teniendo en cuenta los tipos de
cultivos que se desarrollan en la cuenca, donde según la FAO (1994), algunos
de estos son más sensibles que otros frente a la salinidad del agua de riego, se
174
hace evidente que el agua del río Loa en el área de estudio presenta
restricciones para su uso en riego y dificultades de producción potencial.
El análisis de componentes principales (ACP) claramente subrayó dos
fenómenos que se dan con mayor énfasis en el tramo de cuenca bajo estudio,
esos corresponden a la mineralización, que se registra bastante alta en la
estación de muestreo 7 y el aporte de nutrientes (fósforo y amonio) por parte de
un tributario que es el río San Salvador; es primordial tener en cuenta que la
estación 7 corresponde a un tramo de cuenca de menor pendiente en el río,
donde se da mayor disolución, evaporación y mayor sedimentación.
Igualmente, el curso medio del río Loa del cual hace parte esta estación, está
conformado principalmente por unidades sedimentarias y por una mayor
presencia de minerales altamente solubles o de fácil meteorización.
Por su parte, el río san Salvador en un punto aguas arriba de la estación de
muestreo es receptor de aguas servidas tratadas provenientes de la ciudad de
Calama.
El ACP diferenció un área con condiciones cercanas a las virtualmente prístinas
o naturales, la cual corresponde a la estación de muestreo 1, de áreas que por
diversas causas han enfrentado impactos significativos sobre la calidad del
agua (sean estos de origen natural o antropogénico), las cuales son las
estaciones 7, 8 y 9.
175
Los resultados presentados en este proyecto fueron obtenidos a partir de una
campaña de muestreo en las estaciones determinadas en la cuenca, lo cual
puede inducir a errores en la interpretación de los resultados dada la no
simultaneidad de la información obtenida y a que dichos valores no representan
las condiciones medias de las variables cuantificadas de la calidad del agua; sin
embargo, todas las campañas de muestreo y por consiguiente las
cuantificaciones de los analitos, fueron realizadas en periodo seco,
proporcionando así la variabilidad espacial de dichos parámetros en este
período.
176
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
177
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los índices de calidad y de contaminación del agua, NSF WQI, ICA de León,
ICOs de Colombia y CCME WQI, fueron analizados de forma comparativa en
virtud de su potencial uso para la clasificación del agua superficial para
sustentar la vida acuática para el caso de estudio río Loa, II región, Antofagasta,
Chile. A partir de allí se concluye que dados sus resultados y ventajas tales
como posibilidad de aplicación incorporando parámetros y objetivos de calidad
según la normatividad correspondiente y no ponderar los parámetros
evaluados, el índice de calidad del consejo de ministros del medio ambiente es
el medio más objetivo para reportar la información de la calidad del agua
respecto a la sustentabilidad de comunidades acuáticas
Las bases metodológicas que sustentan la generación de los Índices de calidad
del agua se constituyen de manera general en:
• Elección de los parámetros o analitos a valorar
• Ponderación de las variables (para aquellos índices que optan por dar
mayor importancia a unos parámetros que a otros)
• Elección de la fórmula de agregación (existen variadas opciones que
generan diferentes sistemas de clasificación)
• Escalamiento o categorización del índice (para asignar un nivel de
calidad o contaminación al agua de acuerdo al índice obtenido)
La calidad de los recursos hídricos superficiales requiere de todo un marco
metodológico de evaluación que permita obtener resultados tanto exactos como
reproducibles contextualizados al caso de aplicación; este marco, aborda desde
178
el diseño de la estrategia de evaluación, pasando por los principios
fundamentales que se deben aplicar a los programas de muestreo y prestando
especial importancia a la secuencia analítica que exige un control de calidad
analítica y un tratamiento de datos que sirvan como comprobante que el
sistema analítico funciona de manera correcta.
Todo programa de la valoración de la calidad del agua demanda que los
parámetros a evaluar se elijan de acuerdo a los objetivos de evaluación; por
otro lado, resulta muy conveniente elegir parámetros para los cuales existe una
normatividad vigente que conlleve a un control del nivel de calidad más
acertado.
Con base en la medición de los parámetros delimitados por el proyecto ARCAL
RLA 1/010, la aplicación de las metodologías armonizadas por el mencionado
proyecto y la aplicación del Índice de Calidad del Agua del Consejo Canadiense
de Ministros del Medio Ambiente (CCME WQI), el cual es el índice concertado
por el mencionado proyecto, en las aguas del río Loa, II región Antofagasta,
Chile, se puede concluir que en general las aguas superficiales del caso de
estudio cumplen con los requisitos de calidad para la vida acuática teniendo
como referencia los objetivos de calidad de las Normas secundarias de calidad
ambiental para la protección de las aguas continentales superficiales de la
cuenca del río Loa.
Con base en la medición de los parámetros delimitados por el proyecto ARCAL
RLA 1/010, la aplicación de las metodologías armonizadas por el mencionado
proyecto y la aplicación del Índice de Calidad del Agua del Consejo Canadiense
de Ministros del Medio Ambiente (CCME WQI), el cual es el índice concertado
por el mencionado proyecto, en las aguas del río Loa, II región Antofagasta,
Chile, se puede concluir que en general las aguas superficiales del caso de
179
estudio presentan una tendencia a disminuir su calidad a partir de la evaluación
de la aptitud para actividades de riego basándose en la Norma Chilena Oficial
1333 Of.78 capítulo 6(requisitos del agua para riego), dado que el conjunto de
analitos valorados, se alejan cada vez más de los objetivos o niveles de calidad
a medida que se avanza en los tramos del río, desde la estación de calidad
antes de embalse Conchi hacia la desembocadura.
El Análisis de Componentes Principales fué una herramienta que complementó
la información proporcionada por los Índices de calidad del agua, por un lado,
permitió extraer los factores asociados con la variabilidad hidroquímica y
obtener los cambios espaciales en la calidad del agua y por otro, diferenció
aquellas estaciones asociadas a parámetros conservativos de aquellas con no
conservativos.
Con base en las concentraciones de los analitos evaluados y los registros de
estudios anteriores al presente proyecto, se concluye que en general, el río Loa
continua presentando a lo largo de la cuenca una tendencia a aumentar la
concentración de los sólidos disueltos, arsénico y la conductividad eléctrica; si
bien en este proyecto se identificaron como parámetros que no alcanzan el
objetivo de calidad a través del CCME WQI, se considera apropiado realizar la
aplicación de este índice no solo a estos parámetros sino a otros parámetros
normados, a partir de los registros de calidad; estos, se incorporarían a la hoja
de cálculo junto a sus objetivos de calidad por área de vigilancia y de ese modo
observar el comportamiento del índice a lo largo de la cuenca y vislumbrar qué
otros parámetros presentan problemas ce cumplimiento de niveles umbral tanto
por las actividades humanas o fenómenos naturales a lo largo de los años.
Los resultados aquí presentados permiten concluir que, si bien se han realizado
estudios de calidad del agua del río Loa similares al presente proyecto de
180
investigación, este estudio presenta dos importantes aportes al área de la
gestión del recurso hídrico de la II región, Antofagasta; uno, el diseño
metodológico que se presentó detallado y consistente a partir de los parámetros
valorados, la normatividad aplicada y de las metodologías de muestreo y
análisis definidas, apoyan la elaboración de programas de vigilancia ambiental
orientados a verificar y comunicar la calidad del agua del río Loa. Dos, la
comparación, aplicación y los hallazgos a partir de los ICAs estudiados permiten
concluir que la propuesta canadiense (CCME WQI) el cual presenta la ventaja
de no ponderar los parámetros evaluados y de poder incluir tanto las variables
relevantes al cuerpo de estudio como los objetivos de calidad específicos a la
región, es el medio más consistente para reportar la información de la calidad
del agua tanto para el público como para los encargados de la gestión y en ese
mismo sentido, asistir en el proceso de revisión de normas de calidad ambiental
para las aguas superficiales del río Loa.
Debido a la diversidad de cuencas que presenta Chile (31 cuencas), con
características naturales y antropogénicas diferentes, se considera acertado
aplicar el modelo canadiense ya que muchas de estas cuencas poseen o tienen
en proceso de estudio Proyectos de Normas Secundarias de Calidad Ambiental
estructuradas de acuerdo al contexto de cada río, lo cual conduciría a una
evaluación por medio de objetivos de calidad propios de cada río.
181
RESULTADOS DE IMPORTANCIA OBTENIDOS EN EL DESARROLL O DEL
PROYECTO Y NO INCLUIDOS EN LOS OBJETIVOS ORIGINALES
Como resultados adicionales del presente proyecto y que no estaban incluidos
en los objetivos originales se destacan:
� Presentación de los resultados obtenidos hasta la fecha de julio de 2009
en el V Congreso Latinoamericano de Física y Química Ambiental y VI
Jornadas de Física y Química Ambiental, 14 al 17 de Octubre, Arica,
Chile , (2009). El trabajo llevó por título: “Evaluación del contenido de
elementos ecotóxicos en las aguas de riego de la zona intermedia del río
Loa (II Región, Chile)”.
� Postulación para presentación de poster en el 4° C ongreso
Iberoamericano de Química Analítica (4-CIAQA) en conjunto con el 10°
Encuentro Nacional de Química Analítica y Ambiental (10-ENQAA), 15 al
17 de noviembre, Concón, Chile (2010). El trabajo lleva por título,
“Aproximación a la Evaluación de la Sustentabilidad de la Vida Acuática
del río Loa, Región de Antofagasta, Chile, Aplicando un Indice de Calidad
del agua Armonizado
� Se incluye como logro adicional el ensayo interlabortorio realizado a las
muestras de agua en laboratorios de la CCHEN(Comisión Chilena de
Energía Nuclear), cuyos resultados darán impacto en el desarrollo de las
funciones de investigación y de control de calidad de los resultados a
través de una futura publicación.
182
� Con base en el marco metodológico del presente proyecto y los
hallazgos a partir de los resultados obtenidos respecto a la calidad del
agua del río Loa, a través de la aplicación del Índice de calidad del agua
del consejo canadiense de ministros del medio ambiente, se realizó una
oferta metodológica a la Comisión Nacional del Medio Ambiente
(CONAMA), para realizar un Programa de vigilancia ambiental a las
aguas superficiales del río Loa; se participó de un proceso de licitación
nacional siendo nuestra propuesta la seleccionada para desarrollar el
proyecto
� Se encuentra en elaboración la publicación (ISI) que lleva por título
“Aproximación a la Evaluación de la Sustentabilidad de la Vida Acuática
del río Loa, Región de Antofagasta, Chile”.
183
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
184
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
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And Wastewater. 21th Edition. U.S.A.
2. BALL, R; CHURCH, R. 1980. Water Quality Indexing and Scoring.
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Civil Engineers Vol.106 (4): 757-771.
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197
ANEXOS
198
ANEXO 1
CURVAS DE FUNCIÓN PARA EL INDICE DE CALIDAD DEL AGU A DE LA FUNDACION NACIONAL DE SANIDAD DE LOS ESTADOS UNIDOS
Curva de función Sólidos disueltos totales Curva de función pH
Curva de función Oxigeno Disuelto
199
Curva de función Demanda Bioquímica de Oxígeno Curva de función Coliformes Totales
Curva de función Turbidez Curva de función Temperatura
200
Curva de función Nitrato Curva de función Fósforo total
201
ANEXO DOS
CADENA DE CUSTODIA MUESTRAS DE AGUA
Fecha: Hora: Temp (ºC) pH C(uS/cm) OD(mg/L) Responsable
Identificación
de la(s)
muestra(s):
Hora de
muestreo:
Tº del agua
(ºC)
Vol recipeinte:
Vol recipeinte:
Envase en condiciones adecuadas SI/NO
Etiquetas en condiciones adecuadas SI/NO
Observaciones:
RECEPCION EN EL LABORATORIO
Fecha: Hora: Tº blanco viajero:
Observaciones:
Observaciones:
TRANSPORTE
Responsable:Fecha: Nº de horas:Tº transporte
(ºC)
Nº de coleman o
conservadora:
Preservante:
BLANCO DE MUESTREO
Parámetro(s):
Responsable:
Responsable:
Responsable: Firma:
ANALISIS IN SITU
Observaciones:
Observaciones:
MUESTREO
MUESTRA Y TESTIGO
Parámetro(s): Preservante:
Observaciones:
Ubicación dela zona(UTM):Fecha:
Cadena de Custodia Muestreo Agua Superficial Rio Loa. Nº__________
Cod. Punto
muestreo:
Descripción de la zona:
202
ANEXO TRES
PRESUPUESTO ASOCIADO A LA EJECUCIÓN DE CADA UNA DE LAS
ACTIVIDADES
Para la estimación de este presupuesto se toman como referencia dos
aspectos, uno, la propuesta económica que hizo parte del proyecto DGIP
155/2009, el cual fue aprobado por la UCN y dos, los costos asociados a la
elaboración de los análisis fisicoquímicos y microbiológicos que tiene
estipulados el laboratorio UCN-LSA en cuyas instalaciones se ejecutó le etapa
experimental del presente proyecto.
I. PRESUPUESTO ASOCIADO A LA ETAPA DE MUESTREO
GASTOS DE OPERACION
1.1 Material Fungible $ 720.000 1.2 Material Bibliográfico $ 80.000 (Máximo 20%) 1.3 Viático (exclusivamente $ 124.200 salidas a terreno) 1.4 Combustible …………………$ 300.000 1.5 Otros Gastos …………………$ 100.000
TOTAL GASTOS DE OPERACION MUESTREO $ 1.324.200
203
II. PRESUPUESTO ASOCIADO A LA ETAPA EXPERIMENTAL
2.1. Costos de análisis fisicoquímicos y microbiológicos (con base en los costos del UCN-LSA)
TOTAL COSTOS DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS (3 muestras en 9 puntos de muestreo $ 5573610 TOTAL PRESUPUESTO ASOCIADO A LA EJECUCIÓN DEL PROYE CTO
(MUESTREO + ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS Y MICROBIOLÓGIC OS)
$ 6897810
Parámetro Tarifa (UF)
Valor en pesos con UF aprox. a 21.000
(año 2009) pH 0,11 2310
Oxígeno Disuelto 0,82 17220
Conductividad 0,2 4200 Tempertura 0,11 2310
DBO5 0,75 15750 DQO 0,75 15750
N-NO3 0,82 17220 N-NH3 0,50 10500
Fósforo Total 0,32 6720 Sólidos disueltos totales 0,25 5250
Dureza como CaCO 3 0,34 7140 Cloruros 0,30 6300
Sólidos Suspendidos 0,25 5250 Turbidez (NTU) 0,11 2310
As(ug/L) 0,58 12180 Pb 0,16 3360 Cd 0,16 3360 Cr 0,16 3360 Cu 0,16 3360
Hg(ug/L) 0,58 12180 Coliformes fecales y Totales 2,4 50400
204
ANEXO CUATRO
PROYECTO DEFINITIVO DE NORMAS SECUNDARIAS DE CALIDA D AMBIENTAL PARA LA PROTECCIÓN DE LAS AGUAS CONTINENTALES SUPER FICIALES DE
LA CUENCA DEL RÍO LOA
205
REPÚBLICA DE CHILE
COMISIÓN NACIONAL DEL MEDIO AMBIENTE
PROYECTO DEFINITIVO DE NORMAS SECUNDARIAS DE CALIDAD AMBIENTAL PARA LA PROTECCIÓN DE LAS AGUAS CONTINENTALES SUPERFICIALES DE LA CUENCA DEL RÍO LOA
SANTIAGO,
VISTOS
El Octavo Programa Priorizado de Dictación de Normas de Calidad Ambiental y de Emisión, aprobado por el Consejo Directivo de la CONAMA, por acuerdo Nº 220 de fecha 27 de abril de 2003; la Resolución Exenta Nº 1635 de la Comisión Nacional del Medio Ambiente, de fecha 9 de diciembre de 2004, publicada en el Diario Oficial y en el Diario La Tercera el día 16 de diciembre del año 2004, que dio inicio al proceso de dictación de las presentes normas secundarias de calidad ambiental; la Resolución Exenta Nº 628, de fecha 13 de mayo de 2005, que amplía el plazo de preparación del anteproyecto de normas; los demás antecedentes que obran en el expediente; el Ord. Nº 524, de fecha 18 de octubre de 2005, de la Directora Regional de CONAMA II Región, que propone el anteproyecto de normas secundarias de calidad ambiental elaborado por el Comité Operativo integrado por los organismos públicos competentes de la Región de Antofagasta; lo dispuesto en el artículo 17 del D.S. Nº 93 de 1995, del Ministerio Secretaría General de la Presidencia, Reglamento para la Dictación de Normas de Calidad Ambiental y de Emisión; la Resolución Nº 520 de 1996, de la Contraloría General de la República y; las facultades que me otorga la Ley 19.300.
206
CONSIDERANDO
Que, mediante la Resolución Exenta Nº 1635, de la Dirección Ejecutiva de la Comisión Nacional del Medio Ambiente, de fecha 9 de diciembre de 2004, publicada en el Diario Oficial y en el Diario la Tercera, el día 16 de diciembre del año 2004, se dio inicio a la elaboración del anteproyecto de “Normas Secundarias de Calidad Ambiental para la Protección de las Aguas de la Cuenca del río Loa”.
TÍTULO I
OBJETIVOS Y ÁMBITO DE APLICACIÓN
Artículo 1º El presente decreto establece las normas secundarias de calidad ambiental para la protección de las aguas continentales superficiales de la cuenca del río Loa.
El objetivo general de las presentes normas secundarias de calidad ambiental es proteger, mantener o recuperar la calidad de las aguas continentales superficiales de la cuenca del río Loa, de manera de salvaguardar el aprovechamiento del recurso hídrico, las comunidades acuáticas y los ecosistemas, maximizando los beneficios ambientales, sociales y económicos.
Articulo 2º Los cauces a ser regulados en la cuenca hidrográfica del río Loa son los siguientes:
Río Loa, río San Pedro de Inacaliri, río Toconce, río Salado y río San Salvador.
207
TÍTULO II
DEFINICIONES
Artículo 3º Para los efectos de lo dispuesto en este decreto, se entenderá por: 1. Aguas continentales superficiales : Son las aguas terrestres, que se encuentran
naturalmente a la vista del hombre y que escurren por cauces naturales. 2. Área de vigilancia: Es el curso de agua continental superficial, o parte de él,
considerado para efectos de asignar y gestionar su calidad. Dichas áreas corresponden a las establecidas en el artículo 4º de este decreto.
3. Percentil 66: Es el valor del dato que ocupa el “k-ésimo” (k entero) lugar cuando
éstos son ordenados de manera creciente; X1 ≤ X2… ≤ Xk… ≤ Xn-1 ≤ Xn, siendo k= q x n, considerando que “q”=0,66 y “n” equivale al número de datos efectivamente medidos.
4. Programa de Vigilancia: Programa de monitoreo sistemático, destinado a medir y
controlar la calidad de las aguas continentales superficiales, en las áreas de vigilancia, en un periodo de tiempo determinado.
TÍTULO III
NIVELES O VALORES DE CALIDAD AMBIENTAL POR ÁREAS DE VIGILANCIA
Artículo 4º Para efectos del desarrollo y fiscalización del cumplimiento del presente decreto, se han establecido para la cuenca del río Loa 11 áreas de vigilancia. Los datos geodésicos corresponden al datum y elipsoide oficial WGS84, los datos cartográficos corresponden a la proyección UTM - Huso 19. Dichas áreas de vigilancia se identifican en la siguiente tabla:
Artículo 5º Para cada área de vigilancia identificada en la Tabla Nº 1 del artículo anterior, se ha asignado, en la Tabla Nº 2, un valor de calidad ambiental para cada uno de los parámetros normados. Para el caso de los metales, los valores indicados corresponden a la fracción total.
208
TABLA N° 1 ÁREAS DE VIGILANCIA
CAUCE ÁREA DE VIGILANCIA LÍMITES ÁREA DE VIGILANCIA
COORDENADAS UTM (Metros)
ESTE NORTE
Río Loa
LO-10 Desde: Nacimiento río Loa Hasta: Est. Calidad antes Represa Lequena
539.693 7.664.594
534.981 7.605.465
LO-20
Desde: Est. Calidad antes Represa Lequena Hasta: Confluencia río Salado
534.981 7.605.465
535.455 7.526.050
LO-30
Desde: Confluencia río Salado Hasta: Estación Calidad río Loa en Yalquincha
535.455 7526050
512.417 7.517.255
LO-40
Desde: Estación Calidad río Loa en Yalquincha Hasta: Confluencia río Loa y río San Salvador
512.417 7.517.255
445.416 7.522.987
LO-50
Desde: Confluencia río Loa y río San Salvador Hasta: Confluencia río Loa y Quebrada Amarga
445.416 7.522.987
420.878 7.631.225
LO-60
Desde: Confluencia río Loa y Quebrada Amarga Hasta: Desembocadura del río Loa
420.878 7.631.225
390.393 7.629.819
Río Toconce TO-10
Desde: Nacimiento Río Toconce Hasta: Confluencia río Salado 607.205 7.548.170
581.105 7.536.034
Río Salado SA-10
Desde: Naciente río Salado Hasta: Confluencia con río Loa 598.103 7.529.215
535.455 7.526.050
Río San Salvador SS-10 Desde: Naciente río San Salvador Hasta: Confluencia con Ojos de Opache 506.201 7.519.330
496.848 7.513.556
SS-20 Desde: Confluencia con Ojos de Opache Hasta: Confluencia con río Loa 496.848 7.513.556
445.416 7.522.987
Río San Pedro de Inacaliri
SP-10
Desde: Est. Calidad San Pedro Parshall 1 Hasta: Confluencia con río Loa 565.585 7.570.342
540.547 7.568.918
209
TABLA Nº 2: NIVELES O VALORES DE CALIDAD AMBIENTAL POR ÁREAS DE VIGILANCIA
PARÁMETROS ÁREAS DE VIGILANCIA
Unidad LO-10 LO- 20 LO-30 LO-40 LO-50 LO-60 TO-10 SA-10 SS-10 SS-20 SP-10 1 Aluminio mg/L 2,5 1,0 1,3 1,1 1,1 0,5 1,2 1,9 1,6 0,5 3,7 2 Arsénico mg/L 0,3 0,4 1,5 3,0 4,0 3,0 1,5 3,0 2,0 4,0 0,1 3 Boro mg/L 7 20 30 30 45 65 5 25 90 35 5 4 Cadmio mg/L 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 5 Cloruro mg/L 200 900 2200 3200 4400 6400 200 2000 3000 3300 300 6 Cobre mg/L 0,07 0,11 0,06 0,07 0,07 0,12 0,08 0,11 0,07 - 0,05 7 Coliformes Fecales NMP /100 mL 10 1000 1000 - - - 10 - - - 10 8 Coliformes Totales NMP/100 mL 200 2000 2000 - - - 2000 - - - 2000 9 Conductividad Eléctrica µS/cm 1500 3800 7500 11000 14000 21700 1500 7000 11400 12600 1700
10 DBO5 mg/L 2 2 2 2 5 - - - 2 2 2 11 DQO mg/L - 55 65 70 112 - - 84 40 - 48 12 Hidrocarburos mg/L - 3,8 5,5 4,6 5,7 - - - 6 4,8 7,0 13 Hidrocarburos Aromáticos Poli cíclicos
(HAP) mg/L - 3,4 3,8 2,9 2,9 4,2 2,9 4,5
14 Hierro mg/L 0,8 0,8 0,6 0,3 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,6 1,0 15 Manganeso mg/L 0,05 0,05 0,04 0,04 0,04 0,04 0,20 0,70 0,05 0,04 0,05 16 Mercurio mg/L - 0,00015 0,0002 0,0001 0,0001 - - - 0,00025 0,00025 0,0001 17 Molibdeno mg/L 0,12 0,03 0,07 0,04 0,06 0,15 0,03 0,03 0,9 0,08 0,02 18 Níquel mg/L 0,02 0,042 0,042 - - 0,02 0,02 0,01 - - 0,03 19 Nitrito mg/L - 0,05 0,05 0,05 0,05 - - - 0,29 0,05 0,04 20 Oxígeno Disuelto (1) mg/L 7,5 5,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - 7,5 21 pH (2) Unidad 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 6,5-8,5 22 Plomo mg/L - 0,02 0,01 0,03 0,02 - - - 0,02 0,03 0,01 23 RAS (3) - 4 9 21 22 24 36 6 19 - - 5 24 Selenio mg/L 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 - 0,001 - - 0,001 25 Sólidos Disueltos mg/L - 1500 3300 - - - - - 4800 - - 26 Sólidos Suspendidos mg/L - 24 13 24 30 - - - 50 24 24 27 Sulfato mg/L 270 330 500 500 1000 2300 120 150 1900 - 120 28 Zinc mg/L 0,02 - 0,04 0,02 0,02 0,05 0,10 0,10 0,80 - -
NOTAS
(1)= Expresado en términos de valor mínimo (2)= Expresado en términos de valor máximo y mínimo (3)= Razón de adsorción de sodio (RAS). Relación utilizada para expresar la actividad relativa de los iones sodio en las reacciones de intercambio con el suelo. Cuantitativamente como miliequivalentes:
210
TÍTULO IV
CUMPLIMIENTO E INFORME DE CALIDAD
Artículo 6º El monitoreo de las normas secundarias de calidad ambiental contenidas en el presente decreto deberá realizarse anualmente para cada parámetro, en cada una de las áreas de vigilancia indicadas en el artículo 4°, con una frecuencia mínima de 4 veces al año con distribución estacional y de acuerdo al Programa de Vigilancia.
Artículo 7º Se entenderá que las aguas cumplen con las normas secundarias de calidad ambiental establecidas en el presente decreto, cuando el percentil 66 móvil para tres años consecutivos de las concentraciones de las muestras analizadas para un parámetro, según la frecuencia mínima establecida en el Programa de Vigilancia, sea menor o igual a los límites establecidos en las presentes normas., exceptuando la primera verificación de su cumplimiento, el que se realizará a los dos años consecutivos. Para el caso del oxígeno disuelto, la concentración deberá ser mayor o igual a los límites establecidos en la presente norma, y para el caso del pH, la concentración deberá fluctuar entre el rango establecido en la presente norma. Artículo 8º Para los efectos de evaluar el cumplimiento del presente Decreto Supremo, corresponderá a la Dirección General de Aguas calificar la adecuada representatividad de las muestras analizadas que hayan sido afectadas por situaciones excepcionales y transitorias tales como erupciones volcánicas, aluviones, entre otros. Artículo 9° La Comisión Nacional del Medio Ambiente coordinará a la Dirección General de Aguas y al Servicio Agrícola y Ganadero en la elaboración de un informe de calidad destinado a divulgar el cumplimiento del presente Decreto. Dicho informe será de conocimiento público y será publicado anualmente, exceptuando el primero, que será publicado una vez que se haya cumplido el plazo establecido en el artículo 7°. El informe de calidad deberá señalar, fundadamente, a lo menos, el cumplimiento del presente Decreto Supremo para cada uno de los parámetros normados en cada una de las áreas de vigilancia establecidas en el Artículo 4°.
211
TÍTULO V
FISCALIZACIÓN Artículo 10º Corresponderá a la Dirección General de Aguas y al Servicio Agrícola y Ganadero, fiscalizar el cumplimiento de las normas secundarias de calidad ambiental, comprendidas en el presente decreto. Lo anterior no obsta a las atribuciones sobre fiscalización que éstos u otros organismos públicos posean conforme a la legislación vigente.
TÍTULO VI
PROGRAMA DE VIGILANCIA
Artículo 11º El Programa de Vigilancia será de conocimiento público y será elaborado por la Dirección General de Aguas y el Servicio Agrícola y Ganadero en coordinación con la Comisión Nacional del Medio Ambiente. En el Programa de Vigilancia se deberá señalar, a lo menos, los parámetros que sean representativos del área de vigilancia, las estaciones de monitoreo de calidad de aguas, las frecuencias mínimas de monitoreo, las responsabilidades y las metodologías analíticas seleccionadas para cada parámetro a monitorear. Las estaciones de monitoreo de calidad de aguas deberán corresponder a aquellas que se utilizaron para definir los valores establecidos en el presente Decreto Supremo. El programa de vigilancia podrá incorporar el monitoreo de parámetros adicionales a los establecidos en las presentes normas, así como también nuevas estaciones de monitoreo de calidad de aguas con la finalidad de generar información para revisiones futuras de las normas. Asimismo, los bioindicadores podrán ser desarrollados en este programa como herramientas complementarias para evaluar el impacto sobre las comunidades acuáticas y la calidad del agua. Las mediciones realizadas con posterioridad a la entrada en vigencia de las presentes normas y con anterioridad a la aprobación del programa de vigilancia, podrán ser validamente utilizadas por la Dirección General de Aguas y el Servicio Agrícola y Ganadero cuando cumplan con los requisitos exigidos en este artículo y en el Título VII del presente decreto.
212
TÍTULO VII
METODOLOGÍAS DE MUESTREO Y ANÁLISIS
Artículo 12º El monitoreo para verificar el cumplimiento de las normas secundarias de calidad ambiental se efectuará de acuerdo a los métodos de muestreo y condiciones de preservación y manejo de las muestras establecidos en la siguiente tabla o a sus versiones actualizadas.
Identificación
Título de la Norma
NCh 411/1 Of. 96. Calidad del agua – Muestreo – Parte 1: Guía para el diseño de programas de muestreo.
NCh 411/2 Of. 96. Calidad del agua – Muestreo – Parte 2: Guía sobre técnicas de muestreo
NCh 411/3 Of. 96. Calidad del agua – Muestreo – Parte 3: Guía sobre la preservación y manejo de las muestras.
NCh 411/6 Of. 98. Calidad del agua – Muestreo – Parte 6: Guía para el muestreo de ríos y cursos de agua.
Collection and Preservation of Samples
Descritas en el número 1060 del “Standard Methods for Examination of Water and Wastewater”. 20th edition 1998. APHA-AWWA-WPCF.
Artículo 13º La determinación de los parámetros incluidos en estas normas podrá efectuarse de acuerdo a los métodos analíticos que se indican a continuación, o a sus versiones actualizadas.
a) Metodologías descritas en el Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 20th edition 1998. APHA-AWWA-WPCF
Parámetros
Metodologías
Aluminio 3500-Al B. Eriochrome Cyanine R Method 3111 D. Direct Nitrous Oxide-Acetylene Flame Method (AA) 3111 E Extraction/Nitrous Oxide-Acetylene Flame Method
Arsénico 3500-As B. Silver Diethyldithiocarbamate Method 3114 B. Manual Hydride Generation/Atomic Absorption Spectrometric Method (AA) 3114 B - C Manual/Continuous Hydride Generation/Atomic Absorption Spectrometric Method
Boro 4500-B B. Curcumin Method 4500-B C. Carmine Method
Calcio (necesario para el cálculo del RAS)
3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method
213
Parámetros
Metodologías
Cadmio 3500-Cd B. Atomic Absorption Spectrometric Method Voltametría de redisolución anódica monitoreada por onda cuadrada 3500- Cd C. Inductively Couple Plasma and Inductively Couple Plasma/Mass Spectrometry ICP/MS. 3500-Cd D. Dithizone Method 3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method (AA)
Cloruro 4500-Cl B. Argentometric Method 4110 Determination of Anions by Ion Chromatography
Cobre 3500-Cu B. Neocuproine Method 3500-Cu C. Bathocuproine Method 3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method (AA)
Coliformes Fecales 9221 Membrane fliter Technique for Members of the Coliform Goup. Coliformes Totales 9221 Membrane fliter Technique for Members of the Coliform Goup. Conductividad Eléctrica 2510 B Laboratory Method DBO5 5210 B. 5-Day Test Hierro 3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method (AA)
3500 Fe-B Phenantholine Method 3120 B. Inductively Couple Plasma (ICP) Method
Magnesio (necesario para cálculo del RAS)
3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method
Manganeso 3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method
Mercurio 3114 B. Manual Hydride Generation/Atomic Absorption Spectrometric Method 3112 B. Cold-Vapor Atomic Absorption Spectrometric Method. 3125 B. Inductively Coupled Plasma/Mass Spectrometry (ICP/MS) Method 3500 Hg B Cold-Vapour Atomic Absorption Spectrometric Method 3500 Hg C Dithizone Method
Molibdeno 3111 D. Direct Nitrous Oxide-Acetylene Flame Method (AA) 3120 B. Inductively Couple Plasma (ICP) Method 3125 B. Inductively Couple Plasma/Mass Spectrometry (ICP/MS) Method
Níquel 3111B. Direct Air-Acetylene Flame Method 3111C. Extraction/air-acetylene Flame Method 3113B. Electrothermal Atomic Absorption Spectrometric Method. 3120 B. Inductively Couple Plasma (ICP) Method 3125 B. Inductively Couple Plasma/Mass Spectrometry (ICP/MS) Method
Nitrito 4110 B. Ion Chromatography with Chemical Suppression of Eluent Conductivity. 4110 C. Single-Column Ion Chromatography with Electronic Suppression of Eluent Conductivity and Conductimetric Detection.
Oxígeno Disuelto 4500-O G. Membrane Electrode Method pH 4500-H+ B. Electrometric Method Plomo
3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method (AA) 3113 B Electrothermal Atomic Absorption Spectrometric Method 3125 B. Inductively Couple Plasma/Mass Spectrometry (ICP/MS) Method
Selenio 3114 B. Manual Hydride Generation/Atomic Absorption Spectrometric Method 3114 C. Continuos Hydride generation/Atomic Absorption Spectrometric Method 3113 B. Electrothermal Atomic Absorption Spectrometric Method
Sodio (necesario para el cálculo del RAS)
3111 B. Direct Air-Acetylene Flame Method (AA) 3500-Na B. Flame Emission Photometric Method 3120 B. Inductively Couple Plasma (ICP) Method 3125 B Inductively couple Plasma/Mass spectrometry (ICP/MS) Method
Sólidos Disueltos 2540 C Total dissolved Solids dried at 180ºC. Sólidos Suspendidos 2540 D. Total Suspended Solids Dried at 103-105ºC Sulfato 4500-SO42- Turbidimetric Method
4110 Determination of Anions by Ion Chromatography Zinc 3111B. Direct Air-Acetylene Flame Method
3111C. Extraction/air-acetylene Flame Method 3120 B. Inductively Couple Plasma (ICP) Method 3125 B. Inductively Couple Plasma/Mass Spectrometry (ICP/MS) Method
214
b) Norma Chilena Nº 1620 Of. 84 “Determinación de bacterias coliformes totales parte 1: Método de los tubos múltiples (NMP).
c) Otras metodologías descritas por la Agencia de Protección Ambiental de los EEUU. USEPA.
Parámetros
Metodologías
Calcio Method 200.7 Determination of metals and trace elements in water asn wastes by inductively couple plasma atomic emission spectrometry. Revision 4.4 1994
Demanda Química de Oxigeno Method 410.4 (colorimetric, automated) Elementos traza
Method 1638. Trace Elements in Ambient Waters by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry. (ICPMS)
Hidrocarburos alifáticos EPA 418.1 modificado Espectrometría de infrarrojo con transformada de Fourier Mercurio
Method 1631 Mercury in Water by, Oxidation, purge and Trap, and Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectrometry (CVAFS)
Metales traza Method 1669. Sampling Ambient Water for Trace Metals. Trace Metal Cleanroom. EPA 600/R/96/018
d) Otras metodologías descrtitas por ASTM (American Society for and Materials)
Parámetros
Metodologías
Hidrocarburos Aromáticos Políciclicos (HAP)
ASTM method D 5412 – 93 (reapproved 2000)
Artículo 14º Para los casos en que exista más de una metodología para determinar un parámetro, según lo establecido en el artículo anterior, corresponderá a la dirección General de Aguas y al Servicio Agrícola y Ganadero informar, en el Programa de Vigilancia, el método a utilizar teniendo en consideración la concentración regulada y la sensibilidad del método analítico.
TÍTULO VIII
VIGENCIA Artículo 15º Las normas secundarias de calidad ambiental para la protección de las aguas continentales superficiales de la cuenca del río Loa, entrarán en vigencia el día en que se publique en el Diario Oficial el decreto supremo que las establezca. Anótese, publíquese en extracto, comuníquese y arch ívese.
215
ANEXO CINCO MEDIANA DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS PARÁMETROS E
INDICES DE CALIDAD DEL AGUA
216
MEDIANA CONCENTRACION DE PARÁMETROS EN R ÍO LOA
# Estación Temperatura
(°C)
pH (unidades
de pH)
Conductividad (mS/cm)
Oxígeno Disuelto (mg/L)
DBO (mg/L)
DQO (mg/L)
Coliformes Fecales
(NMP/100mL)
Coliformes Totales
(NMP/100mL) Mediana observaciones en río Loa 11,3 7,99 7,05 7,9 2 16 52,5 675
# Estación Turbiedad
(UNT)
Sólidos Suspendidos
(mg/L)
Sólidos Disueltos Totales (mg/L)
Cloruros (mg/L)
Dureza como
CaCO3 (mg/L)
Fósforo Total
(mg/L)
Nitrato (mg/L)
Amonio (mg/L)
Mediana observaciones en río Loa 0,5 <1 3320 1661 673 0,299 2,95 0,132
# Estación Pb
(mg/L) Cd
(mg/L) Hg (µg/L)
Cr (mg/L)
As (µg/L) Cu (mg/L)
Mediana observaciones en río Loa <0,1 <0,008 <0,500 <0,014 67 <0,042
217
INDICES DE CALIDAD DEL AGUA APARTIR DE LAS MEDIANA DE LAS DETERMINACIONES
La siguiente es la clasificación según el NSF WQI de la mediana de las
determinaciones a lo largo del río Loa. la mediana de las observaciones señala
una calidad del agua buena de acuerdo al mencionado Índice. La ilustración
muestra un reporte del NSF WQI para la mediana.
Nombre estación Período de muestreo
NSF WQI
Clasificación
Mediana estaciones de muestreo río Loa
Seco 73,21 Buena
218
De acuerdo al reporte del cálculo del índice de calidad del agua de México (del
autor Luis F. león), la mediana de las estaciones de muestreo en el río Loa
presenta una calidad del agua contaminada; dentro de un rango que la clasifica
en un nivel de contaminación tal que la vida acuática está limitada a especies
muy resistentes y se requiere tratamiento para la mayoría de los cultivos.
219
Se estimaron los índices de contaminación de Colombia para la mediana de los
parámetros cuyos valores se encuentran a continuación.
Nombre estación Período de muestreo
ICOMI ICOMO ICOSUS ICOpH
Mediana estaciones de muestreo río Loa
Seco 1 0,164 0,0 0,029
Muy alta
Ninguna
Tal como lo revelasen los ICOS para las estaciones de muestreo, la mediana
del río Loa presenta un alto Índice de contaminación por mineralización reflejo
de las altas conductividades y dureza en el tramo de estudio; por otro lado, no
se identificó contaminación por otros parámetros. La siguiente ilustración
muestra uno de los reportes (índice de contaminación por mineralización).
220
A continuación se observa el índice CCME WQI calculado a partir de la
mediana de las observaciones a lo largo del río Loa, con la sustentabilidad de la
vida acuática asociada como uso del recurso [NSCA- mediana de los niveles de
calidad en río Loa], el cual describe una calidad buena para este; de acuerdo
con la categorización, la mediana presenta grado menor de deterioro y las
condiciones rara vez se alejan de los niveles deseables.
En la primera tabla se halla la lista de parámetros evaluados y se resalta con
gris el parámetro sólidos disueltos que excede la normatividad; en la tabla
seguida se observa el índice hallado y otros datos de interés.
Nombre Estación Fecha de MuestreoAs
(mg/L)Cd (mg/L)
Cu (mg/L)
Hg (mg/L)Pb
(mg/L)
Coliformes Fecales
(NMP/100 mL)
Coliformes Totales
(NMP/100 mL)
Conductividad eléctrica (µS/cm)
DBO5
(mg/L)
Oxígeno Disuelto (mg/L)
pH (Unidades)
Sólidos Disueltos
(mg/L)
Sólidos Suspendidos
(mg/L)
Mediana de las
determinaciones
Río Loa
Mayo-Junio 0,067 <0,008 <0,042 <0,0005 <0,01 40 715 7200 2 7,9 7,99 3320 <1
Estación Período
del Índice
F1 F2 F3CCME WQI
Suma de análisis
fuera del rango
Suma Normalizada
de las Excursiones
(nse)
Número de
análisis fuera del
rango
Número de
análisis dentro
del rango
Número de
análisis bajo el
límite de detección
Mediana de las determinaciones Río Loa Otoño 7,7 7,7 0,0 93,7 0,01 0,00 1 12 5
221
A continuación se observa el índice CCME WQI calculado a partir de la
mediana de las observaciones a lo largo del río Loa, con la aptitud para
actividades de riego asociada como uso del recurso (NCh 1333 of 78), el cual
describe una calidad aceptable para este; según la categorización, la mediana
presenta deterioro ocasional y algunas veces las condiciones se alejan de los
niveles deseables.
En la primera tabla se halla la lista de parámetros evaluados y se resalta con
gris los parámetros conductividad eléctrica y sólidos disueltos que exceden la
normatividad; en la tabla seguida se observa el índice hallado y otros datos de
interés
Nombre EstaciónFecha de Muestreo
Período del Índice
pH (Unidades)
Conductividad
Eléctrica
(µS/cm)
Sólidos
Disueltos
(mg/L)
As (mg/L)
Cd (mg/L)
Cu (mg/L)
Cr
(mg/L)Hg (mg/L)
Pb (mg/L)
Mediana
muestras Río Loa
Mayo-Junio-
2009Seco 7,99
7050 33200,067 <0,008 <0,042 <0,014 <0,0005 <0,01
Estación F 1 F2 F3CCME WQI
Suma de
análisis fuera del
rango
Suma Normalizada
de las Excursiones
(nse)
Número de
muestras
Número total de
variables
Número real de variables incorporadas
Número de
análisis
Número de
análisis fuera del
rango
Número de
análisis dentro
del rango
Número de
análisis bajo el
límite de detección
Mediana muestras Río Loa 22,2 22,2 18,3 79,0 2,01 0,22 1 9 9 9 2 7 5