tema: cambio climático y su nexo con calidad de aguas · encuenta los requerimientos de agua...
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Abril 2015
Por: Fernando Arturo Ledezma PerizzaDocente Investigador
Centro del Aguas y Saneamiento Ambiental FCYT-UMSSe-mail: [email protected]
Web: http://casa.fcyt.umss.edu.bo/
TEMA: Cambio climáticoy su nexo con calidad de aguas
SEMINARIOINTEGRACIÓN DE CAMBIO CLIMÁTICO EN EL SECTOR AGUA Y CUENCAS
DIRECCIÓN DE PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN INTEGRAL DEL AGUA Y SERVICIODEPARTAMENTAL DE CUENCAS DE COCHABAMBA
Temas de abordaje
I. Cambio climático y cantidad de aguaII. Nexo con calidad de aguas
Hydrologic Cycle
3
http://www.dnr.state.mn.us/watershed_tool/hydrology.html
El ciclo Hidrológico describeel movimiento continuo delagua: Evaporación a la atmósfera Precipitación a la superficie Infiltración a aguas subterráneas Descarga a un cuerpo hídrico
superficial
Cambios en el clima puedenalterar el ciclo hidrológico Debido a que la temperatura
afecta el vapor de agua el cualafecta la precipitación
I. Cambio climático y ciclo Hidrológico
Fuente: URLhttp://www.census.gov/ipc/www/idb/worldpopgraph.php
+50%
Estimaciones y proyecciones para lapoblación mundial 1950-2050
4
Cambio climático y cantidad de agua
Mapa de conflictos de agua
Fuente: URL:http://www.worldwater.org/conflict/map/
Los conflictos incluyen presiones yproblemas resultantes del cambio
climático
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Precipitación110.000 km3
Precipitación458.000 km3
Evaporación9000 km3
Evaporación502.800 km3
Evapotranspiraçión65.200 km3
Precipitación9.000 km3
Sol
Se estima que 4 billones de personas (la mitad de la población mundial) vivirán bajocondiciones severas de estrés de agua en el 2025
Estrés de agua como uso humano de fuentes de agua renovables, después de tomarencuenta los requerimientos de agua ambientales. (Fuente: Smakthin et al. 2004).
Fuente: URL: http://www.regional.org.au/au/asa/2004/plenary/1/1994_rijsbermanf.htm
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Inundaciones
Sequias
Source: Map, Fresh Water Availability, from Natural Resources – Fact Sheet 2009.Reprinted with permission from the Food and Agriculture Organization of the United Nations
DISPONIBILIDAD DE AGUA A NIVEL MUNDIAL (CANTIDAD)
Sitios de Escasez de Agua
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Fuente:. Waterfootprint Manual State of Art 2009
Huella hídrica(usos directo e indirecto)
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• Para el 2020, 60% de la población se espera que vivanen las ciudades
• De este 60%, 2/3 se espera que sean asentamientos sinplanificación territorial adecuada
• Lo cual dificulta la provisión de agua y su colección deaguas residuales
W2
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Cantidad de agua por habitante díaSurvival needs:water intake(drinking andfood)
2.5-3 litres perday
Depends on: climateand individualphysiology
Basic hygienepractices
2-6 litres per day Depends on: socialand cultural norms
Basic cookingneeds
3-6 litres per day Depends on: foodtype, social as well ascultural norms
Total basic waterneeds
7.5-15 litres perday
Av use = 15 l.p.d
Sphere 2004
Social•Empobrecimiento
•Inclusión / Consulta•Governanza
•Crecimiento•Eficiencia
•EstabilidadEconómico
Medio Ambiental•Medio Ambiental /
Resiliencia•Recursos Naturales•Contaminación
•Pobreza•Equidad
•Sustentabilidad•Cambio climático
•Equidad Intergeneracional•Valores / Cultura
Fuente: M. Munasigne (1993)
Elementos Clave del Desarrollo Sustentable:
Beneficios del Desarrollo Sustentable
•Fuentes de trabajo•Disposición económica para productos debajo impacto•Confianza en consumo de productosambientalmente sostenibles•Calidad en la salud por disminución decontaminantes• Reputación e imagen corporativa
•Calidad de agua•Aire limpio,•Aumento de áreas verdes,•Conciencia ambiental,•Medición Huella de Carbono•Reducción de impactos ambientales a lo largodel ciclo de vida del producto o servicio,•Reducción de contaminantes,•Conservación y uso racional de recursosnaturales
•Eficiencia en procesos industriales,•Incentivos económicos•Ahorro de recursos•Control de costos•Nichos de mercado•Desarrollo e investigación•Mejora de productos y servicios•Marketing ecológico•Créditos Verdes
Gestión del Riesgo NO Atención a emergencias
RIESGO= (PELIGROSIDAD X VULNERABILIDAD) – RESPUESTA
La peligrosidad: probabilidad de queun determinado fenómeno natural(AMENAZA), de una cierta extensión,intensidad y duración, conconsecuencias negativas seproduzca.
La vulnerabilidad: situación social yeconómica de la sociedad ante elfenómeno. Depende del uso delterritorio hasta la estructura de losedificios y construcciones, y de larespuesta de la población frente alriesgo.
Cambio Climático• El cambio climático es uno de los mayores RIESGOS
AMBIENTALES que afecta la economía, lainfraestructura, los recursos naturales y los modos devida en el planeta.
Definición / alcanceCambio y Variabilidad Climáticos. / Sectores. Participantes
Evaluación delImpactos
+Aplicación de modelos+Análisis de Sensibilidad,
Evaluación de laAdaptación
+Opciones / limitaciones+Evaluar la capacidad
adaptativa
Evaluación Integrada de la VulnerabilidadActual / Futura
Información para Reducir Vulnerabilidad,Aumentar Capacidad de Adaptación
Actual / Futura
Marco de Políticas para la Adaptación (MPA)In
volu
crar
act
ores
clav
eAum
entar capacidad adaptativa
Lim, B., E. Spanger-Siegfried (ed.). 2006. Marcos de Políticas de Adaptación. Desarrollando Estrategias, Políticas y Medidas.PNUD, GEF. Cambridge Univ. Press. 258 pp.
I. Estimación en cantidad de agua
Área de estudio11 Macro-Cuencas
Fuentes: Superficie y altitud, de cálculos propios de la modelación. Población del Instituto Nacional de Estadísticas (INE)
Cambio Climático y Modelación hidrológica realizadaen SWAT
Estaciones Consideradas
Línea base original -1989-2008 (93)Línea base final-1996-2008 (82)
127 estaciones (Tmax, Tmin,P)inicialesSENAMHI = 82, NOAA = 33NASA = 12
Datos para calibrar - Estaciones de Aforo
Fuente: Informe Vol. I - Banco Mundial Diciembre 2010, Estado Plurinacional de Bolivia - Construyendo Herramientas paraEvaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio Climático en el Sector de Recursos Hídricos de Bolivia
Datos de entrada al modelo Soil and WaterAssesment Tool (SWAT) desarrollado en
Universidad de Texas A&M
Uso de Suelos – 336usosSuper IntendenciaAgraria 2000
Tipo de SuelosFAO Soil – 70 classes
Mapa de Elevacióndigital (DEM)NASA (90 mResolución)
Mapa dePendientes
Metodología - Procesamiento de cursos de aguas ydelimitación de sub-cuencas hidrográficas
Mapa de Pendientes Mapa de Límites deMacro-cuencas
Mapa de Cursos deAgua y Delimitaciónde las sub-cuencas
Metodología - Desarrollo del modelohidrológico y calibración del modelo
Balance Hídrico1997 - 2008
Registros de aforo1998 - 2008
FFCB, Manning coeficiente, GWQmn.ESCO, REVAPMN, … etc
Impactos en el Balance Hídrico 2050sPara el Escenario Seco
Impactos en el Balance Hídrico 2050sPara el Escenario Húmedo
Índice de estrés hídrico percápita bajo cambio climático
Línea Base
LegendBolivia_CC_MergeWSI base
lagos y salares (ET>P)
Sin Población
0 - 600
601 - 1000
1001 - 1700
1701 - 3000
3001 - 6000
6001 - 10000
10001 - 50000
> 50000
Futuro con CC - SecoFuturo sin CC
Cambios de Precipitación Bajo CambioClimático al 2050s
Escenario Húmedo LegendBolivia_CC_Merge% Cambio en Precipitación
-13 - -10
-9 - -8
-7 - -6
-5 - -3
-2 - 0
1 - 2
3 - 4
5 - 6
7 - 10
11 - 14
Escenario Seco
Fuente: Presentación Resultados Preliminares – Taller Banco Mundial Mayo 2010
Cambios de Evapotranspiración BajoCambio Climático al 2050s
Escenario Húmedo Escenario SecoLegendBolivia_CC_Merge% Cambio ET
-22 - -30
-29 - -20
-19 - -10
-9 - 0
1 - 10
11 - 20
21 - 30
31 - 40
41 - 50
51 - 60
Fuente: Presentación de Resultados Preliminares – Taller Banco Mundial Mayo 2010
Cambios de Rendimiento Hídrico BajoCambio Climático al 2050s
Escenario Húmedo Escenario SecoLegendBolivia_CC_Merge% Cambio Caudal Especifico
-100 - -80
-79 - -60
-59 - -40
-39 - -20
-19 - 0
1 - 20
21 - 40
41 - 60
61 - 80
81 - 100
Fuente: Presentación de Resultados Preliminares – Taller Banco Mundial Mayo 2010
Índice de Humedad Climáticapara las 11 cuencas
30Fuente: Presentación de Resultados Preliminares – Taller Banco Mundial Mayo 2010
Metodología - Estimación de la cantidad deAgua a través de datos satelitales
DATOS EMPLEADOS
TRMM CRU WORLDClim
MODELO DIGITAL DE ELEVACION ASTER GDEMResolución espacial 15x15m
Resultados – Caudal (m3/seg)
II. Nexo con calidad de aguas
II. Nexo con calidad de aguas• La calidad del agua, al igual que la belleza, son términos
difíciles de definir, imposibles de medir en términosabsolutos, y como un concepto abstracto, es muy subjetivo
• Agua destilada. Alta o baja calidad?Instintivamente “alta” ---------> claramente no contiene tóxicos ni
contaminantes.
• SPHERE Standard define : ‘Water is palatable,and of sufficient quality to be drunk and used forpersonal and domestic hygiene without causingsignificant risk to health’
W2 37
Water Quality Assessment– Medium / Longer Term
Microbiological:• Faecal coliformsPhysical:• pH• Turbidity• Taste• Total dissolved solids /
conductivityChemical:• Arsenic• Fluoride• Nitrate• Nitrite• Iron• Manganese
As soon as there is an adequatequantity of water of reasonablemicrobiological quality and tasteParticularly if remaining for themedium or longer termIt is good practice to:
– Undertake full water qualitytest - microbiological,physical and chemical
– Routine monitoring
W2 38
Assessing Quality• Sanitary survey
– Observingcontamination risks
• Observation & smell– Smell, froth, coloured
film, excessive refuse,lack of small insects,dead fish (Uso debioindicadores)
• Water quality testing– Most important = pool-
tester - pH and chlorineresidual
EthiopiaS House / WEDC
WEDC
WHO
W2 39
Water QualityFocus on quantity and microbiological contaminantsWHO Guidelines for drinking water quality, Vol 3, 2004,
p109
‘Many chemicals in drinking-water are of concern only after extendedperiods of exposure. Thus, to reduce the risk of outbreaks ofwaterborne and water-washed (e.g. trachoma, scabies, skin
infections) disease, it is preferable to supply water in an emergency,even if it significantly exceeds the guideline values for some
chemical parameters, rather than restrict access to water, providedwater can be treated to kill pathogens and can be supplied rapidly to
the affected population’.
Guías de la Organización Mundial de la Salud(OMS) para calidad de aguas de consumo
• Since 1958• 4th edition published in 2011• Strict focus on public health
protection• Based on best available
evidencein science and practice
• Advisory in nature• International scientific point
of reference• Need for adaptation to
national priorities• Incremental improvement
2011
2004
1995
1984
¿Porqué calidad de aguas y cambio climático?Las variables climáticas tienen efecto en la
cantidad y calidad de aguasOportunidad de investigaciónEl CASA tiene que guiar en calidad de aguas y
apoyo en las desiciones dentro los grupos detrabajo
Planeamiento y Proyectos del CASA enCambio Climático
Aguas de consumo (AC)
Planificacióna corto, mediano
y largo plazode
calidad de aguas
Planificacióna corto, mediano
y largo plazode
calidad de aguas
PlanificaciónEstratégica
PlanificaciónEstratégica
Proyectos
ACAC ARAR AdaptaciónAdaptación
Nuevas necesidades de InvestigaciónNuevas necesidades de InvestigaciónInsights Insights
Aguas residuales (AR)
Cambio Climático y Calidad de Agua
• El camblio Climático afectará lahidrología de las cuencas
- Incrementando la carga de contaminantesy patógenos
- Modificando la Calidad de aguas a travésde la recepción del flujo superficial
Clima &Variabilidad del
Clima
Calidad deAguas
Alternativas deUso de Suelo
*** * *
¿Será posible que el cambio climaticoaún pueda proveer agua limpia ysegura?
La meta es:“Proveer de información científica para realizaruna adecuada toma de decisiones para protejerla calidad de agua en adaptación al cambioclimático”
¿Cómo trabajar en nuestros proyectos?Criteria
• Que encaje dentro de nuestras líneas deinvestigación que son: Contaminación de cuerpos de agua Tratamiento de aguas para consumo
humano, industrial, recreacional,agropecuario y otros.
Minimización y reutilización de aguasresiduales
Cambio climatico y calidad de aguas
• Trabajar en forma coordinada coninstituciones relacionadas tales como:
Universidades o centros deinvestigación
Gobierno y Municipios Cooperación Internacional y otros
Panorama de la investigación
Calidad de Aguas
Cambio Climático
MAPA DE CALIDAD DE AGUA DE CONSUMO
GW
ESQUEMA DE PLANIFICACION SOSTENIBLE
Contaminantes en el agua
CONTAMINANTES EMERGENTESPRODUCTOS FACMACEUTICOS Y DE CUIDADO PERSONAL (PPCPs)
Contaminantes de agua emergentes
USGS-EPA contaminant groups:1. Antibiotics (veterinary and human)2. Human drugs3. Sex and steroidal hormones4. Industrial and household products (insecticides, detergents, fire retardants, fuels)
PPCPs
• Son muy solubles y persistentes• Son paroximadamente ~3000 substances empleadas en su
fabricación• Los procesos de tratamiento convencionales de agua
residual/agua de consumo son ineficientes– WWTPs requires 2nd treatment options– WTPs requires nanofiltration, ultrafiltration, or powdered activated
carbon (PAC)(Lead to additional transformation products)
• Concerns:– “Super Bugs” (bacterial resistance)– Decrease biodegradation of leaf and other plant materials– Infertility, delayed reproductive development, disrupt hormones,
kidney and liver damage
PPCPsRiesgo potencial a humanos y ecosistemas
Marco estructural decambio climático y calidad de aguas
Metas basadas en calidad deaguas
Planes de Vigilancia yMonitoreo
Plan de seguridad del Agua
Planta de Tratamiento de Aguas residuales
Contaminar(Es muy fácil)
El tratamiento(muy difícil)
Tratamiento de aguasresiduales involucra:
• Tiempo• Espacio• Energía• Químicos
= costo!!!
Decentralización y nuevos conceptos enIngeniería Sanitaria
Red representsalong stream flow
Green representsland to channel flow
PREDICCION DE CARGA DE CONTAMINANTE
Plantas de tratamientoCentralizada vs decentralizada
Centralizada:- Economía de Escala- El personal de operación solo es necesario enun solo punto
Decentralizado:- Flexible!! En caso de temas de desarramesO&M;-to treat waste streams separately; to produceeffluent for different criteria; etc.- Shorter transport distances cheaper (esp.hilly areas) and less polluting
D=6”L=1,000 [m]Q=3 [l/s]
D=8”L=1,000 [m]Q=7 [l/s]
D=10”L=1,000mQ=12 [l/s]
Cost of pipes = 114,000 [USD]Excavation volume = 15,000 [m3]Pumping: h=14 [m] , Q=12 [l/s] -> 1200 [Kw-h]
Plantas de tratamientoCentralizada
D=6”L=1,000 [m]Q=4 [l/s]
Cost of pipes= 63,000 [USD]Excavation volume = 7,500 [m3]Pumping: h=5 [m] , Q=4 [l/s] -> 600 [Kw-h]
D=6”L=1,000 [m]Q=4 [l/s]
D=6”L=1,000 [m]Q=4 [l/s]
Plantas de tratamientoDescentralizadas
Tecnología Descentralizada puede ser implementada en variasescalas: desde una vivienda, comunidades pequeñas y vecindarios
completos.
Proyecto Piloto ECOSAN
compost
ww
w.b
eefg
onzo
.de
http
://w
ww
.alis
onto
on.c
om
<dung greywater (pre-treated)
Biogasplant
urine storage
biogas
ornamental garden
sourceseparating
toilet
vegetable gardensludge drying beds
Situación actual de las plantas de tratamiento
Las lagunas estan saturadas y su capacidad ha sido sobrepasada.
El efluente de la planta de tratamiento no cumple con las normas decalidad sanitaria.
Los efluentes de la planta se utilizan como fuente alternativa deriego.
Falta de legislación apropiada y clara respecto al uso de aguasresiduales en agricultura.
En ninguna de las plantas de tratamiento de aguas residuales se haprevisto la operacion y mantenimiento de las mismas.
Situación Inicial en Noviembre del 2012 en elSistema de Arani
Punto de muestreo 1: Entrada a la Planta deTratamiento
Laguna Anaerobia 2 seca, lista para la limpieza delodos
Situación Inicial y Actual de la Laguna Anaerobiay Facultativa Arani
Situacion Inicial en Noviembre del 2012 en elSistema de Arani
Medición de Lodos en el Sistema de Arani
Fotos de la situación actual en Punata
Río Rocha
Resultados de Monitoreo - 2013
1.00E+00
1.00E+01
1.00E+02
1.00E+03
1.00E+04
1.00E+05
1.00E+06
1.00E+07
1.00E+08
ufc/
100
ml
Fecha
Coli fecal
Servicio caminos
Huayllani
0100200300400500600700800900
1000
DBO
mg/
l
Fecha
DBO
Servicio caminos
Huayllani
Source Water AssessmentIdentificationControlElimination
Proper TreatmentTechniquesEquipmentSkilled Operations
Quality ControlScheduleAnalysisInterpretation
Public EducationAwarenessAssistance
Padilla
Uturunquillo
PucaraniKirusillar
YakuchinkaChaquisantiagoMamalacocha
CaminoaSucre
Planta
118 ufc/100 ml 38 ufc/100 ml
0 ufc/100 ml19 ufc/100 ml
40 ufc/100 ml
58 ufc/100 ml
49 ufc/100 ml
Se debe realizar:Más énfasis en la prevensiónEnfocar en monitoreo de ingreso decontaminantesEnfocar en los procesos de control
1. ¿Hay estrés hídrico en el país? Si es así, ¿se trata de lacantidad de agua o de la calidad?
2. El futuro que queremos, surgió de la conferencia de Río + 20.¿Cómo afecta la calidad del agua?
3. Pensando en el cambio climático, ¿cómo afecta a la calidad deagua? y ¿Cómo podría la gestión sustentable contribuir aresolverlo?
4. Se están desarrollando los Objetivos del DesarrolloSustentable (ODS) para la Agenda Post-2015. ¿Por qué creeusted que se debe considerar la calidad de agua?
5. ¿Estaría su Institución en integrar el equipo de investigacióncon el Centro de aguas y Saneamiento Ambiental en laTemática Cabio Climático y calidad de Aguas?
PREGUNTAS
Gracias por su atención!!!Fernando Arturo Ledezma Perizza
MSc. in GeoinformaticsDocente Investigador Centro del Aguas y Saneamiento Ambiental FCYT-UMSS
e-mail: [email protected]:. http://casa.fcyt.umss.edu.bo/