Los estados ecológicos

VI CONGRESO IBÉRICO PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN DE AGUAS.
VITORIA, DICIEMBRE 2008
El Estado Ecológico de los
ríos españoles
Grup de investigació
investigación
F.E.M..
F.E.M
N. Prat
A. Munné
C. Durán
( Freshwater Ecology
and Management
Management))
Reto ambiental: Cumplir la DMA
Directiva Marco del Agua
Estándares de calidad
Control de la contaminación
Aguas prepotable Dva.1975/440 Mod.
Aguas de baño Dva. 2006/7
Aguas piscícolas Dva. 1978/659
Aguas molusqueras Dva. 1979/923
Aguas potables Dva. 1998/83
Sustancias peligrosas Dva. 1986/280 Mod.
Aguas Subterráneas Dva. 2006/118
Aguas residuales Dva. 1991/271 Mod.
Nitratos agrícolas Dva. 1991/676
Lodos depuradora Dva. 1986/278
Vertidos de residuos Dva. 1999/31
Normas de adaptación de los 27 Estados miembros
En España: Real Decreto Legislativo 1/2001, etc.
1
Ventaja: Tenemos un Calendario de trabajo
2000
2003
2004
2006
• Publicación de la Directiva
•Aprobado PHN con
trasvase del Ebro
• Transposición de la Directiva
• Delimitación D.H
• Caracterizaci ón D.H.
• Autoridades competentes
• Registro Z.P.
• Análisis presiones y
•Derogado trasvase Ebro
impacto, y riesgo de
• Programa de Seguimiento
incumplimiento
• Calendario trabajo P.H.
• Análisis económico
• Consulta pública
2009
• Publicación P.H.
• Programa de Medidas
2010
• Operatividad repercusión de costes
2012
• Operatividad Programa de Medidas
2015
• Buen Estado Ecológico y Químico
Revisión
cada 6 años
Una definici ón clave
ESTADO ECOLÓGICO: “Es una expresión
de la calidad, la estructura y el
funcionamiento de los ecosistemas
acuáticos asociados a las aguas
superficiales”
DEFINICIÓN BASADA: “En la condición de
los elementos biológicos del sistema”
MUY IMPORTANTE: Comparación con un
sistema de referencia.
2
Tipología Ríos España
29 tipos de ríos
3
Tipología Ríos España
29 tipos de ríos
PARA CADA TIPO DE RÍO DEBEMOS
COMPARAR EL ESTADO ACTUAL CON LA
REFERENCIA
Hay que definir las condiciones de
referencia para cada tipo de ecosistema
acuático.
TRABAJOS PREVIOS
Control de Vigilancia
4
Estaciones de referencia
(para cada ecotipo)
Definir:
-
Condiciones hidromorfológicas y fisicoquímicas características: 1.1 Anexo V
El Buen Estado Ecológico (Condiciones de referencia biológicas): 1.2 Anexo V
En masas de agua fuertemente modificadas: Potencial ecológico máximo: 1.2.5 Anexo V
¿Como definir estas condiciones?
1 – Base espacial (Identificar lugares de referencia para cada tipo)
2 – Modelos:
2.1 Predictivos
2.2 “A posteriori”
2.3 Si no es posible ni por 2.1 o 2.2, utilizar Expertos
Condiciones biológicas: Hay que establecer una Red de Referencia para cada tipo con un número
suficiente de puntos en cada país.
Atención: Se puede excluir un elemento de calidad en función de su variabilidad natural: los Estados
deberán indicarlo.
TRABAJOS PREVIOS
Condiciones de Referencia. Red de Referencia
5
Clasificación del Estado Ecológico
Desviación
?
Ligera ?
Moderada ?
Mínima
Valor observado
Valor de referencia
Estado
Muy Bueno
Bueno
Mediocre
Deficiente
Malo
Los estados ecol ógicos
MUY BUEN ESTADO: “No
o Escasa Importancia”
Escasa importancia
BUEN ESTADO:
Baja alteración,
Desvío ligero
ACEPTABLE (MODERATE)
Desvío moderado,
distorsi ón moderada pero
significativa respecto buen
estado
¿¿COMO FIJAR LOS LÍMITES ENTRE CLASES??
Actualmente existe un manual: “Boundary setting”
6
Análisis del Estado Ecológico (Anejo V de la DMA)
Anejo V de la DMA
Indicadores hidromorfológicos
Indicadores físico-químicos
Indicadores biológicos
Análisis del Estado Ecológico:”One out, all out”
Combinación de
elementos y
parámetros
Índices biológicos
Guia ECOSTAT
7
Análisis del Estado Ecológico:”Supporting elements”
Combinación
de indicadores
Guia ECOSTATS
Estudio presiones-impactos: Cualitativo
RIESGO
PR
IMPACTO
comprobado
probable
sin impacto
sin datos
significativa
E
no
S
significa
I
tiva
Ó
N sin datos
en estudio
seguro
en estudio
nulo
---
8
Mapa 5. Masas de agua superficiales en riesgo
Mapa 5. Masas de agua superficiales en riesgo
9
Indicadores Biológicos (273 MAS)
Estado ECOLÓGICO
Macroinvertebrados
(en 272 MAS)
Valor
Observado
IBMWP
EQR=
Diatomeas
(en 206 MAS)
IPS
Macrófitos
(en 241MAS)
En
desarrollo
Valor de
Referencia
El peor
de los
2
* En los tipos 115, 116 y 117 no se han establecido condiciones de referencia. A
nivel de aproximación y de forma provisional, se utilizan para el diagnóstico del
estado ecológico las mismas condiciones que las asignadas para el tipo 112. ** El
cálculo realizado es el promedio anual
Comparación de cada uno de los Indicadores con los UMBRALES
de la Instrucción de Planificación Hidrológica y la CHE
Estado ECOLÓGICO
Tipo *
Índice
Condición
de
referencia
EQR**
Límite
MB-B
EQR
Límite
B-Mo
EQR
Límite
Mo-Def
EQR
Límite
Def-Ma
109
Ríos mineralizados de
baja montaña
mediterránea
IBMWP
160
0,78
0,59
0,39
0,20
111
Ríos de montaña
mediterránea silícea
IBMWP
180
0,78
0,59
0,39
0,20
112
Ríos de montaña
mediterránea
calcárea
IBMWP
150
0,89
0,67
0,45
0,22
126
Ríos de montaña
húmeda calcárea
IBMWP
161
0,79
0,59
0,39
0,20
127
Ríos de alta montaña
IBMWP
158
0,86
0,65
0,43
0,22
* En los tipos 115, 116 y 117 no se han establecido condiciones de referencia. A nivel de
aproximación y de forma provisional, se utilizan para el diagnóstico del estado ecológico las mismas
condiciones que las asignadas para el tipo 112. ** El cálculo realizado es el promedio anual
10
Estado ECOLÓGICO
Índice
Condici ón
de
referencia
EQR**
Límite
MB-B
EQR
Límite
B-M o
EQR
Límite
M o-Def
EQR
Límite
Def-Ma
109
Ríos mineralizados de baja montaña
mediterránea
IPS
17,5
0,96
0,72
0,48
0,24
111
Ríos de montaña mediterránea
silícea
IPS
16,5
0,98
0,74
0,49
0,25
112
Ríos de montaña mediterránea
calcárea
IPS
17
0,94
0,70
0,47
0,23
126
Ríos de montaña húmeda calcárea
IPS
17,7
0,92
0,69
0,46
0,23
127
Ríos de alta montaña
IPS
18,7
0,93
0,70
0,47
0,23
Tipo *
* En los tipos 115, 116 y 117 no se han establecido condiciones de referencia. A nivel de
aproximación y de forma provisional, se utilizan para el diagn óstico del estado ecológico las mismas
condiciones que las asignadas para el tipo 112. ** El cálculo realizado es el promedio anual
Estado ECOLÓGICO
Macroinvertebrados IBMWP
Diatomeas IPS
(Peces IBI)
Se
selecciona
el peor
valor
(Macrófitos IVAM)
11
Indicadores Biológicos (273 MAS)
Estado ECOLÓGICO
Masas con diagnóstico de condiciones
biológicas
102
Muy bueno
78
40
23
Moderado Deficiente
Bueno
3
Malo
Estado ECOLÓGICO
Indicadores Físico Químicos
(392 MAS)
Condiciones térmicas
Tª
O2
Condiciones de oxigenación
Salinidad
1/O
pH
Estado acidificación
P
NO
Condiciones nutrientes
2
DQO
Otras sustancias
NH4
NH3
El peor
de los
10
12
Indicadores Físico Químicos
(392 MAS)
Estado ECOLÓGICO
Masas con diagnóstico de condiciones físicoquímicas
Muy bueno
Bueno
122 91
Moderado
89
Indicadores Hidromorfológicos (273 MAS)
Estado ECOLÓGICO
Régimen hidrológico
Condiciones
morfológicas
Continuidad fluvial
IHF
230 MAS
QBR
285 MAS
El peor
de los 2
Comparación de cada uno de los Indicadores con los UMBRALES de
la Instrucción de Planificación Hidrológica y la CHE
13
Indicadores Hidromorfológicos (273 MAS)
Estado ECOLÓGICO
Masas con diagnóstico de condiciones
hidromorfológicas
93 165
Muy bueno
Bueno
Estado ECOLÓGICO
14
Estado QUIMICO
643 MAS
?
35
Eq NO BUENO
Cumplen
No cumplen
15
Estado FINAL
643 MAS
?
122
MAL
Estado
16
Análisis del Estado Ecológico (en ríos): Un ejemplo
Indicadores biológicos
Elementos:
• Flora acuática
• Fauna bentónica
• Fauna ictiol ógica
Parámetros
• Índice IPS (diatomeas)
• Índice IBMWP
• Índice IBICAT (métricas)
Indicadores Hidromorfológicos
Elementos:
• Régimen hidrológico
• Continuidad del río
• Condiciones morfológicas
Indicadores Físico-Químicos
Elementos:
• Generales
• Contaminantes específicos
• Cumplimiento caudales
ambientales
• Índice de criticidad pasos
• Índice morfométrico
(métricas):
• Índice QBR
• Índice IHF
Cumplimiento de
umbrales de calidad
17
Ecological Status (in rivers)
Biological quality: macroinvertebrates, diatoms andEcological
fish (one-out, all-out)
Status
Ecological Status
Hydromorphological indices: riparian and flow regime
Chemical quality
Proceso complejo, Planes de medidas clave
Restauraci ón
A- S
Diagnosis
A- S
Objetivos
A- S
Actuaciones
A- S
Seguimento
A- S
Presupuesto
Prat, N.; Puértolas, L. & Rieradevall, M.
(2008) Els espais fluvials: Manual de
diagnosi ambiental. Publicaciones
Diputación de Barcelona.
18
Definition of river types
Type
R-M1
R-M2
R-M5
Mediterranean
streams
Small/Medium
lowland
Mediterranean
streams
Small/Medium
Mediterranean
mountain
streams
Small temporary
Mediterranean
streams
Drainage area
(km2)
10-100
10-1000
10-1000
10-100
Altitude (m)
200-800
<400
400-1500
<400
Geology
Mixed
Mixed
Non-silicious
Mixed
Flow type
Highly
seasonal
Highly
seasonal
Highly
seasonal
Temporary
Member States
involved
Spain (177
samples)
France
Greece
Italy
Portugal
Greece
Italy
Portugal
Spain (87
samples)
Cyprus
Greece
Italy
Spain (235
samples)
Italy
Portugal
Characteristics
Small midaltitude
R-M4
R-M3: Large rivers was not considered, due to the insufficient
number of reference sites and values
Definition of river types
As a result of this river type simplification, the classification
of some of the Spanish national types defined in more
detailed studies was ambiguous:
Geographic
group
Mediterranean
Type
IC
Nº
sites
R-M1
11
R-M2
12
R-M3
9
R-M4
9
R-M5
14
Spanish river types
1
X
7
9
X
X
X
10
X
11
12
13
X
X
X
X
15
16
X
21
22
25
26
27
30
31
X
X
X
6
X
2
X
X
Nº
Types
5
X
X
18
X
X
X
X
6
3
19
Selection of reference sites
The criteria used (41) for
selecting reference sites
were agreed upon by the
intercalibration group
(Med-GIG), on the basis
of suggestions made by
the European
Commission
A hierarchical procedure
was used to select
reference sites. The
pressures at basin level
(10), at river segment
level (23), and at
sampling site level (8)
were analysed
Type of human pressure
Criteria
Diffuse contamination
Human activity in the basin
Urban and industrial land uses
Superficial mining land uses
Intensive agriculture (vineyards and orchards)
Agriculture (Irrigated fields)
Intensive agriculture (cereal, etc.)
Non intensive agriculture (pastures, etc)
Forestry, tree plantations (non native species)
Landfill site
Cattle and pigs breeding (animal units / ha)
Natural areas
Increase of organic matter (COD) in the river (absolute va lues of
COD dumped (mg)/ river flow (L))
Increase of total phosphorus (P) in the river (absolute values of P
dumped (mg) / river flow (L))
Urban land uses
Extractive activities
Intensive agriculture (vineyards and orchards)
Irrigated fields
Non intensive agriculture
Fast-growth riparian forestry, tree plantations (non native species)
Point source pollution (sewage plants,
non treated waste water discharges,
etc.)
Morphological alteration: floodplain
occupation
Width of floodplain:(Q 500
occupation or 50m for small streams
(order 1-3), 150m for medium size
rivers (order 4 - 5) and 300 m for
larger rivers (order ? 6)
Morphological alteration: riparian
corridors occupation.
Width of riparian corridor: (Q50 (50
years flooding return) boundary
(when the information is available)
or: 30m for small streams (order 1 -3),
50m for medium size rivers (order 4 5) and 100 m for larger rivers (order ?
6)
Dams and weirs
Flow regime alteration
Artificial instream or bank structures
and river profiles
Wate r abstraction
Invasive species
Flow regime alteration
Physical and chemical conditions
(water quality)
Also biological
data was checked
Morphological alteration: riparian
habitat quality
Selection
threshold
< 0,4 %
< 0,4 %
<1%
< 10 %
< 20 %
< 30 %
< 30 %
< 0,4 %
< 1,25
> 70 %
< 5 mg/L
Exclusion
threshold
>2%
>2%
> 15 %
> 15 %
> 50 %
> 50 %
> 50 %
>2%
< 50%
< 1 mg/L
< 0,4 %
< 10 %
Inexistent
< 10 %
< 20 %
< 20 %
>2%
> 20 %
Urban land uses
Extractive activities
Intensive agriculture (vineyards and orchards)
Irrigated fields
Non intensive agriculture
Forestry, tree plantations (non native species)
Cattle breeding or farming
Natural areas
< 0,2 %
< 0,2 %
Inexistent
Inexistent
< 10 %
< 10 %
Inexistent
> 70 %
> 0.8 %
> 0.8 %
Number of dams or weirs per river length (Km)
Dams which significantly modify the natural hydrological flow
regime (flow regulation) located upstream
Artificial bank structures along the river segment
River profilesalong the river segment
Cumulative effect of water abstraction compared with the flow
discharge.
Alien species (animals or plants) in stage of active colonisation,
which are quantitatively predominant
Non indigenous species (animals or p lants) recently introduced,
not known to present a risk of being invasive
Significant water abstraction or diversion in the reach (by-passed
section with small residual flow)
+
Ammonia: (N -NH4 ) mean of values
Ammonia: (N -NH4 +) maximum of values
Nitrate (N -NO3-) mean of values
Nitrate: (N-NO3 -), maximum of values
Phosphate: (P-PO4 -) mean of values
Phosphate: (P-PO4 ) maximum of values
Riparian quality index “QBR” (Munné et al., 2003)
Riparian quality index “QBR” (Section 4-Channel alteration)
< 0,5
Inexistent
> 20 %
> 30 %
> 40 %
> 20 %
> 20 %
< 50%
< 10 %
< 20 %
< 20 %
Inexistent
<3
Inexistent
< 0,2 mg/L
< 1 mg/L
< 10 mg/L
< 20 mg/L
< 0,1 mg/L
< 1 mg/L
> 75
> 20
Análisis del Estado Ecológico (Anejo V de la DMA)
Anejo V de la DMA
Indicadores hidromorfológicos
Indicadores físico-químicos
Indicadores biológicos
20
Calculation and analysis of indices
The IBMWP (Alba-Tercedor et al., 2004), and five multimetric
indices were used in the comparison of biological quality
indices and class boundaries
REF sites
Reference
H/G Limit
1/4
Good
Status
1/4
1/4
1/4
REFCOND guidance
Alba -Tercedor et al., (2004)
Calculation and analysis of indices
The ICM-Star was adopted as the reference index that
different member states should use to compare the proposed
quality indices
Normative definitions
• Taxonomic
composition and
abundance
• Diversity
• Sensitive taxa
• Major taxonomic
groups
ICM Star
METRIC
Definition
Nb Taxa
Total number of taxa (family level)
EPT Taxa
Number of Ephemera, Plecoptera
and Trichoptera families
Diversity
index
Shannon-Wiener diversity index,
or Pielou (evenness)
ASPT
Average Score Per Taxa (from
BMWP index)
GOLD%
1 – (relative abundance of
Gastropoda + Oligocheta + Diptera)
log 10
log 10 (number of individuals) from
selected families of Ephemeroptera,
Plecoptera, Trichoptera, and
Diptera *
Sel EPTD
* Heptageniidae, Ephemeridae. Leptophlebiidae (Ephemeroptera), Nemouridae (Plecoptera),
Brachycentridae, Goeridae, Polycentropodidae, Limnephilidae, Odosntoceridae (Trichoptera),
Dolichopodidae, Stratyomyidae, Dixidae, Empididae, Athericidae (Diptera)
21
Calculation and analysis of indices
New metrics for Spanish Mediterranean rivers
IMMi-T (cuant.)
IMMi-L (cual.)
Métrica
Defiici ón
Peso
Métrica
Defiici ón
Peso
Num. Fam
Número de familias
0.20
Número de familias
0.15
EPT Taxa
Número de
Ephemeroptera,
Plecoptera y Trichoptera
(familias)
0.20
Num.
Fam
EPT Taxa
Número de Ephemera,
Plecoptera y Trichoptera
(familias)
0.25
IASPT
Average Score Per taxa
(from IBMWP)
0.40
IASPT
Average Score Per taxa (from
IBMWP)
0.35
Log 10
Sel
EPTCD *
log 10 (num. ind.) de una
selecci ón de
Ephemeroptera,
Plecoptera, Trichoptera,
Coleoptera y Diptera
0.20
%Sel
EPTCD *
log 10 (num. ind.) de una
selecci ón de Ephemeroptera,
Plecoptera, Trichoptera,
Coleoptera y Diptera
0.25
* Chloroperlidae, Nemouridae, Leuctridae (Plecoptera), Leptophlebiidae,
Ephemerellidae (Ephemeroptera), Philopotamidae, Limnephilidae, Psychomyidae,
Sericostomatidae (Trichoptera), Elmidae, Dryopidae (Coleoptera), Athericidae
(Diptera)
Calculation and analysis of indices
To compare results from the different quality indices and
combine the metrics so that they are weighted for the
calculation of the multimetric indices, the values must first be
standardised by calculating the EQR
1,2
1,1
1
r2 > 0,6
High
Good
ICM-Med1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
1
1,1 1,2
EQR-IBGN
EQR-IBMWP
22
Calculation and analysis of indices
Indices based on qualitative data
ICM-Star: R2= 0.62
ICM-7: R2= 0.62
ICM-10: R2= 0.65
Indices based on quantitative data
IBMWP: R2= 0.63
ICM-9: R2= 0.61
ICM-11a: R2= 0.65
Calculation and analysis of indices
R2= 0.77
R2= 0.91
R2= 0.84
Relationship
between
indices with
the ICM
R2= 0.88
23
Calculation and analysis of indices
Regressions ICM-National Methods
The IBMWP-EQR was first transformed into an inverse variable to
linearize the relationship and then a linear regression was derived
between the transformed variable and the ICM.
This procedure ensures that ICM – IBMWP-EQR relationship is
derived from a linear regression and only one ICM value
corresponds to each national EQR value.
River type
Translation from National Method into ICM
R-M1
R-M4
R-M5
ICM = 2 – (1.94 / IBMWP-EQR + 1)
R2= 0.88
ICM =1.76 – (1.58 / IBMWP-EQR + 1) R2= 0.63
ICM = 1.93– (1.87 / IBMWP-EQR + 1) R2= 0.83
Calculation and analysis of indices
We compare the boundaries of the national classification
systems and we set the boundaries to each IC type
through averaging of national boundaries;
• Acceptability band: mean value of national boundaries
(in ICM) ± 0.05 band
• National boundaries not lower than the minimum value
of this band are accepted
Original class boundaries
for the quality indexes
R-M1
R-M4
R-M5
Quality class
boundaries
High-Good
Good-Moderate
High-Good
Good-Moderate
High-Good
Good-Moderate
Conversion values to ICM-Star
IBMWP
ICM-10
ICM-11a
IBMWP
ICM-10
ICM-11a
0.78
0.48
0.83
0.51
0.81
0.49
0.93
0.70
0.90
0.68
0.84
0.63
0.89
0.66
0.89
0.67
0.88
0.66
0.91
0.69
0.90
0.71
0.90
0.68
0.92
0.70
0.90
0.73
0.84
0.64
0.90
0.70
0.89
0.72
0.90
0.69
Original class
boundaries for the ICMStar index and the
confidence intervals for
acceptance
ICM Star
? 5%
0.94
0.70
0.92
0.69
0.83
0.62
0.89
0.66
0.87
0.65
0.79
0.59
– 0.99
– 0.73
– 0.97
– 0.72
– 0.87
– 0.65
24
¿Que podemos concluir?
• Evaluación estado ecológico en España incompleto, no
tenemos visión de conjunto
• Diatomeas: Índice IPS.
• Macroinvertebrados: Varios sistemas con metodologías
diferentes. Es necesaria una intercalibración. En los tres
Grupos de intercalibración europea España no ha tenido
una voz única
• Peces y macrófitos: estamos en ello.
• Hidromorfología: Tampoco visión de conjunto ni
metodologías comparadas. IHF, QBR muy usados
• FQ: Aqui si que no hay problema en metodologías,
problemas de límites entre clases según tipologías.
• Referencia: También necesita una comparibilidad.
• Tipología: Reflexión sobre los tipos actuales. ¿Hay
necesidad de tantos tipos?
• Programas de seguimiento: ¿Cada maestrillo tiene su
librillo?.
• Planificación versus calidad: ¿Coordinación?
Grupo de Investigación F.E.M,
Dept. Ecología, Univ. Barcelona
Web: www.ecostrimed.net
Diputació de Barcelona
Web: http://ecobill.diba.cat
Agencia Catalana de l’Aigua. Generalitat de Catalunya.
Àrea de Planificació. www.gencat/aca.
Confederación hidrogràfica del Ebro www.chebro.es
www.projecterius.org/
http://www.ub.es/ecologiaimediambient/
25