MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA INDICE SINTETICO 1. Introducción 2. Parámetros de Calidad de Agua. 3. Procedimientos Metodológicos (Técnicas Analíticas). 4. Formulario para el Monitoreo. 5. Guía para Evaluación e Interpretación de los Resultados. Página 1 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA 1. INTRODUCCION El deterioro del medio ambiente ha llegado a niveles tan altos que se impone la búsqueda de soluciones, no solo por parte de los gobiernos, sino también, por parte de todos los ciudadanos. Por eso el Programa Cultura del Agua ha concebido grupos comunitarios Vigilantes de la Calidad de Agua, con el fin de capacitar e integrar a la población civil en la vigilancia comunitaria enfocada en la Atención Primaria Ambiental y en la toma de decisiones, en cuanto al uso, conservación, protección, distribución y manejo del agua, lo que ayudaría a elevar la calidad de vida y a reducir, considerablemente, los niveles de pobreza. El Curso–Taller Vigilantes de la Calidad de Agua, es un curso de capacitación para voluntarios de las diferentes comunidades que desean preservar y conservar el recurso vida, a saber el agua. Los Vigilantes de la Calidad del Agua son los defensores del medio ambiente y de los recursos naturales en sus comunidades, monitorean las aguas para determinar su calidad, y denuncian ante las autoridades las actividades que pongan en peligro los ecosistemas y los recursos naturales. Estos cursos forman parte de un programa de concientización nacional que ha de llevarse a cabo en cada provincia y cuencas hidrográficas, como estrategia de crecimiento celular y de fortalecimiento comunitario. El propósito es la concientización de la población para la conservación y buen uso de este recurso. En este manual recopilamos un conjunto de informaciones y está organizada para facilitar a los participantes un material que amplíe de forma general los conocimientos expuestos en el curso. La información está en orden de exposición y contiene los detalles y aspectos más importantes de las mismas. Se incluyen los formularios que se utilizan en el programa para la toma de muestra de los diferentes parámetros físicos, químicos y bacteriológicos. Para facilitar la lectura se incluyen algunas ilustraciones. Es nuestro firme propósito lograr que la República Dominicana pueda gozar de verdaderos ríos limpios y para ello contamos con tu aporte. Creemos en ti y creemos firmemente en que “no hay más futuro que el que construyamos”. Página 2 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA 2. PARAMETROS DE CALIDAD DE AGUA Para detectar la contaminación usaremos parámetros cuya presencia en el agua o cuya variación en el tiempo indica la existencia de algunos de los tipos de contaminación antes mencionados. Dentro de los distintos parámetros que pueden ser utilizados para determinar la calidad del agua, tenemos las características organolépticas, físicoquímicas y microbiológicas. 1. Color: El color de un agua, es producido por la presencia de partículas finas (coloide) tales como materia orgánica del suelo o de origen vegetal disuelta en el agua, colorantes industriales, humus, disoluciones, óxidos, etc. Los colores más comunes son: amarillo y café. Es deseable que el color aparente del agua sea menor de 10 Unidades Hazen (cobalto-platino). 2. Sabor: El sabor del agua es la sensación que resulta de la interacción entre la saliva y las sustancias disueltas en el agua. El agua debería no tener sabor. El sabor del agua es el resultado del contacto del agua con otras sustancias. 3. Olor: El agua debería ser sin olor, pues éste se debe principalmente a las bacterias, a vegetación en descomposición, a desechos domésticos y/o desechos industriales. Para reducir o eliminar sabor y olor desagradable se recurre a procesos de aireación, aplicación de cloro y carbón activado, etc. 4. pH: Este parámetro, potencial de hidrógeno, mide el grado de acidez o alcalinidad del agua y se mide en una escala que va de 0 (ácido puro) a 14 (alcalinidad pura), siendo 7 su valor neutro. Las normas dominicana de agua potable exigen un rango de pH entre 6.5 y 8.5 (Nordom 1). Página 3 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA 5. Conductividad Eléctrica: Es una medida de la capacidad que tiene el agua de conducir la corriente eléctrica. Depende de la concentración total de las sustancias iónicas disueltas en el agua y debemos estar atentos a su variación en el tiempo. Se mide en micro Siemens por centímetro (µS/cm). De acuerdo con las normas dominicanas de consideran adecuadas aguas con concentraciones menores de 1,000 µS/cm. Como la temperatura modifica la conductividad de una solución, es necesaria la medición de la conductividad a una temperatura única, con el fin de que puedan ser comparables. 5.1 Valores de conductividad de algunas muestras típicas. Temperatura de la muestra 25 ° C Agua ultra pura Agua alimentación a calderas Agua potable Agua de mar 5 % NaOH 10 % HCl 31 % HNO3 Conductividad, µS/cm 0.05 1a5 50 a 100 53,000 223,000 700,000 865,000 6. Temperatura: La temperatura tiene una importancia en el desarrollo de los diversos fenómenos que se producen en el seno del agua como, por ejemplo: la solubilidad de los gases, las reacciones biológicas, las cuales tienen una temperatura optima para poder realizarse. La temperatura generalmente se expresa en ºC. Variaciones de temperatura en el agua pueden ocurrir con las estaciones del año, pero debemos estar atentos a cambios bruscos que puedan estar asociados a algún tipo de contaminación. 7. Oxigeno Disuelto: Es el nivel de oxigeno disuelto en agua, necesario para la vida de los peces y otros organismos acuáticos. Este parámetro se mide en miligramos por litro (mg/l) y oscila entre 0 y 14 mg/l, siendo su valor más probable alrededor de 8 mg/l. Página 4 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA Los niveles bajos de oxigeno disuelto usualmente indica contaminación grave por haber sido consumido por las bacterias. La diferencia del contenido de oxigeno en los distintos ríos es debido a que existen en los mismos distintos grados de contaminación. Por otra parte, influye en el contenido de oxigeno la temperatura a que se encuentra el agua. 8. Cloro Residual: El cloro residual se define como la cantidad de cloro que debería estar presente en el agua, después de clorada y de haber transcurrido un periodo de 30 minutos de contacto de la solución desinfectante con el agua a desinfectar, se expresa en mg/l. El valor recomendado oscila entre 0.2 y 1.0 mg/l. 9. Microbiología El estudio de las bacterias y los microbios es de suma importancia porque a través de este se conocen los cambios que tienen lugar en la naturaleza como son los fenómenos de putrefacción y fermentación. Características Microbiológicas de las Aguas En el agua pueden encontrarse numerosos microorganismos tales como: bacterias, virus y protozoarios, los cuales pueden producir enfermedades de origen bacteriano, viral o protozoarias. Muchos tipos de microbios proceden de la materia fecal de los animales y de los seres humanos. Estos microbios son depositados en el suelo siendo arrastrados por la lluvia a las corrientes de agua, transmitiendo enfermedades de origen hídrico, por tanto a pesar de ser el agua primordial para la salud, también es portadora de muchas enfermedades. Monitorearemos las de origen bacterial. Clasificación de las bacterias Las bacterias son vegetales unicelulares que se clasifican en patógenas (parásitas) y no patógenas (saprofitas cuando son inocuas y beneficiosas para la digestión). Las bacterias patógenas: son las productoras de enfermedades, tales como fiebre, tifoidea, disentería, cólera, gastroenteritis, etc., pudiendo estas originar la muerte. Página 5 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA Las bacterias no patógenas: son las que no causan enfermedades. Las más importantes son las del grupo coliforme que son indicadores de contaminación fecal, y por tanto de la posibilidad de que existan en el agua bacterias patógenas. Las bacterias coliformes se encuentran en gran cantidad en el intestino del hombre y de los animales de sangre caliente. Los seres humanos y los animales descargan gran cantidad de coliformes por lo que la presencia en el agua nos indica que esta pudo estar en contacto con materia fecal. Las aguas tratadas impropiamente, o sin protección sanitaria pueden contener microorganismos patógenos. Los microbios coliformes sobreviven más tiempo en el agua que los patógenos y sirven como indicadores de posible contaminación patógena. Clasificación del Grupo Coliforme El grupo coliforme incluye a todas las bacterias que se producen con o sin presencia de oxigeno, que forman esporas y fermentan la lactosa con producción de gas a 35º C en 24-48 horas. Esto incluye a los siguientes géneros escherichiae coli, citrobacter, enterobacter y klebsiella. El grupo coliforme puede ser de origen fecal es decir, que proviene de materia fecal o no fecal a partir del suelo y la vegetación por tanto podemos dividir los coliformes en dos grupos coliformes totales (microbios fecales y no fecales) y los coliformes fecales. Se miden por el Número Más Probable de bacterias coliformes totales o fecales por mililitro (NMP/100 ml). Se recomienda que este valor sea menor de 2.2 NMP/100 ml. Con estos exámenes bacteriológicos no se busca determinar qué organismo patógeno específico contiene una muestra de agua, sino verificar si existe algún organismo indicador, aunque no sea patógeno, que sea característico de las evacuaciones intestinales de animales o humanos. El objetivo de los exámenes bacteriológicos es averiguar básicamente si existe contaminación por aguas servidas y en consecuencia posibilidad de que el agua pueda transmitir enfermedades al consumirla. 10. Nitrato. Es producto de la oxidación del nitrógeno por bacterias presentes en los suelos y en el agua, cuando el oxígeno es suficiente. El nitrato se usa como fertilizante, explosivo, agente oxidante en la industria química y como preservativo de Página 6 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA alimentos. Su presencia en el agua se debe al uso de fertilizantes, a materia orgánica descompuesta de origen vegetal o animal, a efluentes domésticos, a lodos cloacales, a descargas industriales y al arrastre pluvial. La cocción prolongada del agua puede incrementar los niveles de nitrato por evaporación. Se recomienda un valor guía de 10 mg/l, para evitar la meta hemoglobina en la sangre de los infantes y prevenir el cáncer en los adultos. 11. Nitrito. Se forman por oxidación bacteriana incompleta del nitrógeno orgánico. El nitrito se usa como preservativo de alimentos, generalmente bajo la forma de sal de sodio o de potasio. Con alto pH, o sea aguas alcalinas, se producen las nitrosaminas, algunas de las cuales son cancerígenas. Los efectos negativos del nitrato invariablemente implican su reducción a nitrito aumentando sus propiedades tóxicas. Se recomienda como nivel guía concentraciones inferiores a 1 mg/l. 12. Fosfato. Los fosfatos son compuestos esenciales para toda forma de vida acuática y en forma de sal de ácido fosfórico (H3PO4) está presente en los fertilizantes para terrenos de labranza. El fósforo se encuentra en los seres vivos bajo la forma de fosfato de calcio, en los huesos y dientes, y en el ácido desoxirribonucleico (ADN). También esta asociada con la eutrofización de las aguas. Problemas de desarrollo indeseable de plantas en depósitos estáticos, acumulación de sedimentos y desarrollo desmesurado de la vegetación acuática, etc. A manera de recomendación, la EPA estipula que no se puede establecer un límite debido a la complejidad entre la concentración de fosfatos en el agua, la productividad biológica y los problemas que se generan por olores y en el proceso de filtración. 13. Cloruros. Los compuestos que resultan de la combinación del cloro con sustancias simples o compuestas (excepto hidrógeno u oxígeno) se llaman cloruros. El cloruro más Página 7 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA conocido es el de sodio (sal común). Este y otros cloruros (de potasio, de calcio, etc.) son altamente solubles, por lo que contaminan fácilmente el agua al pasar por minas de evaporizas, por intrusión salina en pozos, por efecto de la pleamar, en estuarios, etc. El exceso de sales, más de 500 – 1,000 mg/l puede producir o facilitar enfermedades, por lo que su concentración en el agua es considerado un importante parámetro definitorio de la contaminación hídrica. En base a funciones de sabor, más que por razones fisiológicas, se ha establecido un límite de 250 mg/l de cloruros en aguas de consumo humano (límite máximo 600 mg/l). 14. Sedimentos en Suspensión. Este parámetro es un contaminante físico que muestra la situación del suelo. Es un indicador de la intensidad de la erosión y se mide en toneladas por metros cúbicos (to/m3). El impacto de la lluvia sobre el suelo desnudo arranca partículas de suelos que escurrirán sobre la superficie del terreno hacia el drenaje natural de la cuenca hidrográfica, donde son transportados por el agua en forma suspendida o por arrastre en el fondo del cauce. Un centímetro de suelo erosionado equivale, aproximadamente, a 150 toneladas por hectárea al año, o sea unas 10 toneladas por tarea, suelo que se pierde al mar y que no vuelve a producir árboles ni frutos. Debemos controlar la erosión por medio de prácticas de conservación de suelos, que incluye la reforestación. La tolerancia límite de perdida de suelo se ha establecido en 10 toneladas por hectárea por año (menor de un milímetro de espesor de suelo). La conservación de suelos es el arte y la ciencia es usar con sabiduría las tierras y el agua. 3. Procedimientos metodológicos (Técnicas analíticas Kit VCA) “Cuando no puede medirse ó expresarse en números aquello de que se habla, el conocimiento que se posee es pobre y defectuoso; puede ser un principio de Página 8 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA conocimiento, pero difícilmente podría decirse que han alcanzado la categoría científica, cualquiera que sea la materia de que se trate” (Lord Kelvin). Las técnicas analíticas son procedimientos para realizar los análisis de las muestras de agua y obtener resultados numéricos que permitan su interpretación. A continuación presentamos los procedimientos para realizar cada uno de los parámetros elegidos, con el fin de determinar la calidad del agua de la fuente seleccionada. Determinación de la Temperatura (T). Método: Instrumental. Fundamento: Las medidas de temperatura deben realizarse con cualquier termómetro Celsius de mercurio, con escala mínima de 0.1°C, sobre el tubo capilar y una capacidad térmica mínima que permita su rápido equilibrio. Procedimiento: Temperatura del aire. 1. Sacar el termómetro del estuche. 2. Sostener el termómetro en la sombra hasta que se estabilice la columna. 3. Lea el valor correspondiente al tope (menisco) del mercurio en grados centígrados (°C). 4. Guarde el termómetro en su estuche. Temperatura del agua. 1. Sacar el termómetro del estuche. 2. Lávelo con agua de la muestra. 3. Introduzca el termómetro en la fuente de agua ó en la muestra. 4. Espere hasta que se estabilice la columna de mercurio. 5. El valor de la temperatura será el valor observado en el tope (menisco) del mercurio, en grados centígrados (°C). 6. Enjuague, seque y guarde el termómetro con su protector. Página 9 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA Determinación del (pH). Método: Colorimétrico (Comparación de Color) Fundamento: Medida del pH a una solución acuosa que al agregarle colorantes orgánicos complejos o indicadores (rojo fenol) cambia de color de acuerdo al valor del pH. Procedimiento: 1. Quite el tapón rojo del Medidor de pH. 2. Lávelo con agua destilada o con el agua a medir (enjuague). 3. Llene la columna con la muestra de agua hasta la marca de la rayita. 4. Eche cinco gotas de la solución roja. 5. Tape y agite suavemente. 6. Compare con los colores que están al lado de la columna. 7. El valor del pH será el que tiene el color que más se parezca al nuevo color del agua. 8. Vuelva a lavar y secar el Medidor de pH y guárdelo en su lugar. Determinación del Cloro Residual Método: Colorimétrico (Comparación de Color) Fundamento: Por comparación con escala de colores. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Procedimiento: Quite el tapón amarillo del medidor para Cloro Residual. Lave el medidor con agua destilada o con el agua a medir (enjuague). Llene la columna con la muestra de agua hasta la marca de la rayita. Eche cinco gotas de la solución amarilla. Tape y agite suavemente. Compare con los colores que están al lado de la columna. El contenido de cloro residual será el que tiene el color que más se parezca al del agua. 8. Vuelva a lavar y secar el medidor. Guárdelo en su lugar. Página 10 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA Determinación de la Conductividad Eléctrica (CE) Método: potenciométrico. Fundamento: Esta medida da una indicación de la concentración total de los iones existentes en el agua objeto de análisis. La conductividad eléctrica es función de la temperatura, siendo la temperatura de referencia 25°C. Procedimiento: 1. Presione el botón que está en la parte superior del conductivimetro. 2. Quite el protector de la parte inferior del equipo. 3. Lávelo con agua destilada o con la de la misma muestra. 4. Introduzca el medidor en la muestra y agite suavemente por un segundo. 5. Espere a que se estabilice y luego proceda a leer. 6. El valor observado es la Conductividad Eléctrica y está expresado en µS/cm. 7. Vuelva a lavar el equipo y guárdelo con su protector. Determinación del Oxígeno Disuelto Método: Titulométrico de Winkler, rango de 0.2-4 mg/l y de 1-20 mg/l. Fundamento: Por oxidación de la materia orgánica con un oxidante fuerte y su valoración con una solución patrón de tiosulfato. Procedimiento: 1. Lave la botella con agua destilada o con la de la muestra. 2. Incline y llene la botella con agua de la muestra, suavemente, sin que se formen burbujas. En tal caso descarte la muestra e inicie el proceso. 3. Destape o agregue el reactivo # 1 y # 2. 4. Tape y agite suavemente. Si se forma un sedimento Naranja Marrón, que indica la existencia de oxígeno disuelto en la muestra de agua. 5. Espere que el sedimento se asiente, por unos 4 ó 5 minutos. 6. Vuelva a agitar suavemente la botella. 7. Espere nuevamente que se asiente en sedimento, por 4 ó 5 minutos. Página 11 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA 8. Destape la botella y añada el reactivo # 3. 9. Tape y agite suavemente. Si contiene oxígeno, el sedimento se disolverá y la muestra se tornará amarilla. 10.Llene el tubito plástico con el contenido de la botella, previo lavado. 11.Vierta el contenido del tubito plástico, en la botella para mezclar, que está vacía. 12.Añada, gota a gota, y cuéntelas, la solución patrón (tiosulfato sódico) del frasco marrón hasta que desaparezca el color amarillo. 13.La cantidad de oxígeno disuelto en la muestra será igual al número de gotas empleadas, en mg/l. (cada gota gastada equivale a 1 mg/l de oxígeno disuelto). Ejemplo: Si se gastaron 3 gotas, el resultado será 3 mg/l de oxígeno disuelto. Precipitado blanco, Oxigeno Disuelto (OD) es cero. Precipitado marrón, hay Oxigeno Disuelto (OD). Página 12 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA Tomando la muestra para la titulación Titulando la cantidad de OD Determinación por Paletas Reactivas del Grado de Contaminación por Coliformes Totales. Método: Fermentación de Paletas Reactivas. Fundamento: Fermentación usando Paletas Reactivas como medio de cultivo, para determinar la presencia de microorganismos (coliformes totales) que indican la presencia de materia fecal y la posibilidad de organismos patógenos intestinales. Procedimiento: 1. Quite la paleta del frasco, sin tocar el medio de cultivo. 2. Sumerja la paleta en la muestra de agua de manera que cubra todo el medio de cultivo. 3. Saque la paleta de la muestra y deje escurrir el exceso de líquido, sin sacudir. Colocar en el frasco y tapar sin apretar. 4. Incubar para Coliformes Totales de 35 a 37 oC, durante 24 a 48 horas. 5. Comparar las colonias de la paleta con las colonias del gráfico y anotar el resultado en la ficha. Página 13 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA GRADO DE CONTAMINACION POR BACTERIAS COLIFORMES TOTALES 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 10,000,000 Preparar la ficha de Identificación de la siguiente manera: Fecha: Hora: Tipo de Muestra: Tomada en: Grado de Contaminación por Coliformes Totales: Página 14 MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA PROGRAMA CULTURA DEL AGUA FORMULARIO PARA EL MONITOREO Identificación del grupo Fecha ________ _ Identificación de la estación Ubicación del Sitio: Desembocadura Hora Sitio Muestreo Río Pozo Otro __ _ Parámetros y Mediciones Conductividad (µS/cm) Temperatura de aire(°C) Temperatura del Agua (°C) Oxigeno Disuelto (mg/l) pH(Unidades Standard) Cloro Residual(mg/l) Nitrato (mg/l) Nitrito (mg/l) Fosfato (mg/l) Cloruros (mg/l) Sedimentación (mg/l) Análisis Bacteriológico Coliformes Totales________ NMP/100ml Coliformes Fecales ________NMP /100ml Escherichia coli Presentes Ausentes OBSERVACIONES DE CAMPO Flujo del agua Sin flujo Lento Normal Rápido Zona Inundada Cubierta de Algas Ausente Rara (25%) Común Abundante Color del Agua Incoloro Azuloso Verdoso Rojizo Dominante (>75%) Marrón Transparencia del Agua Clara Semiturbia Turbia Superficie del Agua Clara Espumosa Basura Brillosa Aceitosa Condiciones del Agua Calmada Ondulada Olas Capas Blancas Olor del Agua Ninguno Aceite Acre Alcantarilla Estado del Tiempo Medio nublado Despejado Nublado Lluvia Intensidad del viento Calma Débil Moderado Fuerte Dirección del viento Norte Sur Este Oeste Marea Alta Baja Normal Ascendente Negro Huevos Podridos Descendente Días desde la última precipitación significante_______ Determinación del Caudal Tiempo promedio para que el flotador recorra 10 m: ______ seg. 3 Ancho del río _______m Profundidad promedio _______m Caudal___________m /s Nombre del Muestreador ________________________________ Firma___________________________ Página 15 Pescado MANUAL VIGILANTES DE LA CALIDAD DEL AGUA 5. GUIA PARA EVALUACION E INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS. Las características mínimas que debe reunir el agua para ser considerada segura, son las siguientes: PARAMETRO Color Sabor Olor pH Conductividad Eléctrica Temperatura Oxígeno Disuelto SIGNIFICADO Y SINTOMAS Posible presencia de sustancias orgánicas e inorgánicas. Posible presencia de sustancias orgánicas Posible presencia de sustancias orgánicas Bajo: (<6.5) Efecto corrosivo. Alto: (>8.5) Sabor, textura jabonosa Presencia de sales disueltas UNIDAD ucp Alta: Facilita reacciones biológicas y la corrosión Baja: aumenta supervivencia microbiológica Alta: Oxidación, la vida acuática Baja: indica contaminación orgánica < 0.2: Posible contaminación microbiológica 0.2 a 1.0: agua segura. > 1.0: sabor, olor, tóxico Posible contaminación microbiológica °C LIMITE 10 aceptable aceptable 6.5 a 8.5 µS/cm 1,000 mg/l >5 mg/l 0.2 a 1.0 NMP/100ml < 2.2 mg/l 10 mg/l 1 Fosfato Causa la meta-hemoglobinemia, vómito, diarrea y cianosis Causa la meta-hemoglobinemia, produce nitrosaminas (cancerigeno) Crecimiento indeseable de plantas Cloruro Sedimentación Afecta el gusto Contaminación física, erosión mg/l mg/l Cloro Residual Coliformes Totales Nitrato Nitrito mg/l 250 Página 16