CRITERIOS DE CALIDAD DE CUERPOS DE AGUA RECEPTORES. Ing. Carlos Falconí G. 1. ADMINISTRACIÓN DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS 1 1.1 La disponibilidad del agua en la naturaleza La utilización directa de los recursos naturales es normalmente regulada por legislación de carácter administrativa, la misma que establece el volumen y el período autorizado de explotación, la tasa a pagar y las acciones que son sujeto de penalización. El énfasis actual se orienta, cada vez más, hacia la protección y restauración de los recursos naturales, en virtud de la importancia de evitar su deterioro independientemente de su carácter de recursos naturales renovables o no. El agua ha sido considerada tradicionalmente un recurso renovable, a través del ciclo hidrológico. En países como el Ecuador, que experimentan un agresivo deterioro ambiental, son cada vez más evidentes las alteraciones climáticas que influyen sobre la disponibilidad del agua en términos de su magnitud estacional. Si a esto se agrega el efecto de las acciones que degradan la calidad del recurso, se configura el cuadro total: la disponibilidad del recurso depende de su cantidad y calidad relativas, variables en términos temporales. 1.2 Bases fundamentales para la protección de las aguas La protección de las aguas requiere del establecimiento de un conjunto de normas técnico jurídicas que garanticen la calidad de las aguas, ya que el deterioro de éstas afecta a la salud pública, perturba el equilibrio ecológico, dificulta el aprovechamiento ordenado de los recursos hidráulicos, y, disminuye la disponibilidad del recurso. Todos los factores enumerados, constituyen un obstáculo para el desarrollo económico y social del país. El género humano produce desechos a partir de las actividades agrícolas, mineras, industriales, urbanas, entre otras. Los desechos pueden ser de naturaleza sólida, líquida y gaseosa, e interactúan entre sí y con el medio ambiente. Al ingresar los contaminantes en el cuerpo de agua, aquellos pueden degradarse o no en el transcurso del tiempo, según la naturaleza de los compuestos, observándose una concentración resultante en el medio acuático. Dicha calidad ambiental tiene diversos efectos: • Económicos: pérdidas de vida acuática, productividad agrícola, potencial turístico y recreacional, uso navegacional, valor de la tierra, del recurso en sí (eutrofización); aumento en el costo del tratamiento de agua para potabilización. • De salud: una toma directa del agua o el consumo de productos cuya concentración de contaminantes se ha amplificado biológicamente a través de la cadena alimenticia, producirán diversos efectos dependiendo de la ingesta total. 1 Azpurúa, P., Gabaldón, A. RECURSOS HIDRAULICOS Y DESARROLLO. Editorial Tecnos. Madrid - España. 1976. 1 Los dos efectos repercuten, en su orden, sobre las actividades humanas y sobre el hombre en sí mismo. Por ello que en la legislación ambiental se incorporan, entre otras figuras de protección, las siguientes: • Prohibición del mal uso de las aguas (deterioro de su calidad). • Prohibición de efectuar vertidos sin tratamiento previo. • Establecimiento de una normativa de vertidos (tratamiento requerido, obras a ejecutar, puntos de vertido, usos permitidos aguas abajo), lo que debería señalarse en las autorizaciones de concesión de derechos de aprovechamiento de aguas. • Establecimiento de cuerpos de agua especialmente protegidos. • Imposición de sanciones civiles, pecuniarias, penales, ante el incumplimiento de las disposiciones (ocupación temporal -total o parcial- de las fuentes de contaminación, clausuras temporal o definitiva, revocatoria de la concesión de derechos de aprovechamiento, destitución de autoridades y funcionarios públicos responsables). • Incentivos para la sustitución de materias primas o para la modificación de procesos industriales, en los dos casos, contaminantes. • Establecimiento de criterios de salud para la reutilización del agua y para la autorización de vertidos. Es precisamente el último aspecto aquel que se abordará como tema de estas notas. 2. DETERMINACIÓN DE CRITERIOS DE CALIDAD DEL AGUA 2 . 2.1 Concepto de criterio de calidad: Los criterios de calidad de los cuerpos de agua se determinan en función de las características regionales (clima, topografía, hidrología, geología, etc.) y pueden ser de carácter descriptivo o numérico. En ambos casos, los criterios de calidad del agua constituyen un requerimiento científico sobre el cual puede basarse una decisión o juicio concerniente a la idoneidad de la calidad del agua para soportar un uso. 2.2 Concepto de estándar de calidad: El estándar de calidad proviene de un plan de la autoridad de gobierno para la prevención y abatimiento de la contaminación del agua, con el fin de mejorar la calidad del agua, proteger la salud pública, elevar el bienestar, en cuyo cometido se identifican necesidades y prioridades de investigación para recomendar criterios de calidad del agua. Es una necesidad urgente la vigilancia sistemática de los cuerpos de aguas naturales y de los vertidos de desechos, para garantizar la aplicación efectiva de los criterios de calidad. 2 Federal Water Pollution Control Administration. WATER QUALITY CRITERIES. National Technical Advisory Report for Secretary of Interior. Washington. U.S.A. 2 3. REQUERIMIENTOS DE CALIDAD PARA USOS PRINCIPALES DE LOS CUERPOS DE AGUA 3 : En el siguiente cuadro, se resumen los criterios más usuales. Es conveniente profundizar en algunos usos, lo que permitirá relevar la conveniencia de utilizar criterios de carácter descriptivos o numéricos. 3.1 Criterios de calidad para uso estético: La planificación del uso del suelo y de las aguas superficiales, son factores determinantes en la administración de la calidad del agua para propósitos estéticos. Como requerimientos generales, todas las aguas superficiales deben ser capaces de soportar formas de vida con valor estético, y, estar libres de sustancias atribuibles a descargas de desechos, como son: • • • • Materiales que sedimenten y puedan formar depósitos. Detritos flotantes, aceites, espuma, otros. Substancias que produzcan color, olor, sabor o turbidez objetables. Materiales, incluyendo radionúclidos, que en combinaciones o concentraciones tóxicas produzcan efectos y respuestas fisiológicas indeseables en seres humanos, peces, otros animales y plantas. • Substancias en combinaciones o concentraciones tales que produzcan vida acuática indeseable. Como requerimientos adicionales, es importante destacar que los valores estéticos positivos del agua deben ser alcanzados a través de un continuo mejoramiento de la calidad del agua, y, aquellos valores sobresalientes o únicos deben ser reconocidos y protegidos. 3.2 Criterios de calidad para uso recreacional: Tienen como objetivo el mejorar el valor de las aguas para el uso en mención y proteger al usuario si un contacto significativo cuerpo - agua está involucrado. Como requerimientos generales, las aguas superficiales deben ser adecuadas para su uso en actividades humanas recreativas que puedan significar riesgos de ingestión. Además, las especies disponibles para pesca deben ser aptas para consumo humano. Existen criterios recomendables por factores obligatorios y deseables. Entre los factores obligatorios, es común utilizar criterios bacteriológicos como el contenido de coliformes fecales (NMP/100 ml), de acuerdo con los siguientes límites permisibles: Es importante destacar que la utilización de criterios de calidad bacteriológicos obedece a los límites a partir de los cuales se detectan efectos epidemiológicos. Esto se ha 3 James, A. & Evison, L., Editors. BIOLOGICAL INDICATORS OF WATER QUALITY. Division of Public Health Engineering. Civil Engineering Department. University of New Castle Upon Tyne. 3 constatado cuando la concentración de coliformes totales y fecales supera los 2400 y los 400 NMP/100 ml, respectivamente. Entre los factores obligatorios suele incorporarse el de potencial hidrógeno (pH), establecido como un rango que puede ampliarse si el agua no tiene concentraciones significativas de sólidos disueltos: • 6.5 ≤ pH < 8.3 aguas naturales normales. • 5.0 ≤ pH < 9.0 aguas con bajo contenido de sólidos disueltos. La explicación para estos límites tiene su razón de ser en el pH del fluido lagrimal, cuya capacidad amortiguadora es alta, y sin embargo desviaciones de 0.1 unidades provocan molestias en las personas. También enfocan a la necesidad de limitar las descargas que afecten desfavorablemente a la acidez o a la alcalinidad de las aguas. Entre los criterios por factores deseables, predominan aspectos descriptivos y cuantitativos relacionados con la apariencia visual, la seguridad física, el placer recreacional. Así, por ejemplo: • La transparencia del agua, medida como la profundidad del disco de Secchi, debe ser ≥ 1,20 m. • En áreas de aprendizaje de natación, el fondo del lecho debe ser visible. • La temperatura del agua debe ser ≤ 20 °C, excepto por causas naturales. Cuando la información disponible lo permite, es posible establecer criterios de calidad diferenciando aguas estuarinas y marinas, destacando que para éstas últimas los criterios pueden ser más flexibles en virtud de la menor probabilidad de ingesta por el sabor salado de las aguas. Un programa de administración de la calidad del agua con fines recreacionales, puede involucrar la regulación de usos afines de manera diaria o estacional. 3.3 Criterios de calidad de aguas para mantenimiento de vida acuática y silvestre Si la calidad del agua es apropiada para el mantenimiento de la biota acuática, también podrá sustentar otras formas de vida silvestre. Ver Tabla N° 6. 3.4 Criterios de calidad de aguas para mantenimiento de vida acuática y silvestre (organismos marinos y estuarinos) Al igual que con los usos recreacionales del agua, la disponibilidad de información permitirá diferenciar criterios para el mantenimiento de organismos acuáticos en ambientes marinos y estuarinos. La administración integral del uso del suelo en la cuenca hidrográfica (control de la erosión), posibilitará mantener invariable la relación de nutrientes y evitará la 4 hiperfertilización de las masas de agua 4 , contribuyendo a fomentar ecosistemas estables de productividad elevada. Además, la derivación de flujos de agua dulce (trasvases) hacia un estuario, no deben alterar el modelo isohalino 5 . También se aplican criterios de ausencia de película visible de aceites en el agua, turbiedad objetable o materias sedimentables y flotantes, y, substancias que puedan impartir al agua y a la biota acuática olores y sabores desagradables. 3.5 Criterios de calidad del agua para mantenimiento de vida silvestre: Ver tabla N° 4 3.6 Criterios de calidad del agua para uso agrícola: De una manera general, los criterios de calidad del agua para uso agrícola se relacionan con: • Los problemas comúnmente causados a los cultivos, en interacción con las características físico químicas del suelo; • La afectación de factores como la comerciabilidad de los productos o el aumento de costos de operación y mantenimiento de los equipos de regadío mecanizados; y, • Los riesgos de salud asociados con la utilización de aguas residuales en la irrigación de cultivos. Para los dos primeros grupos de aspectos, en la tabla N° 5A 6 se resumen los criterios de selección de un agua de calidad determinada para un tipo de cultivo en particular. Ciertas cualidades químicas y biológicas de las aguas pueden influir sobre la salud humana, por ejemplo la presencia de elementos tóxicos, la presencia de organismos patógenos, respectivamente. Para el primer caso, hay que tener en cuenta que las concentraciones máximas recomendadas de tóxicos consideran una tasa anual de aplicación de agua de riego de 10,000 m3/ha/año. Si la aplicación de agua excede este valor, las concentraciones máximas disminuyen correspondientemente. En el segundo caso, relacionado especialmente con la reutilización de aguas residuales en la irrigación, es útil la tabla 5B. 4. CRITERIOS DE CALIDAD DEL AGUA AUXILIARES. 4 El Anexo 1 del Libro VI de Calidad Ambiental expresa, seguramente por un error de transcripción mecanográfica, relación hidrógeno – fósforo, en lugar de relación nitrógeno – fósforo. 5 Existen referencias a concentraciones máximas de cloro residual, en aguas estuarinas, que pueden obedecer a una mala interpretación de este concepto: la no alteración del modelo isohalino (concentración de sales, ver tabla N° 4). 6 Kandiah, A. WATER QUALITY FOR PRODUCTION. Water Quality Bulletin Vol 12 N° 1. Water Recourses, Development and Management Service, Land and Water Development Division. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Rome. 1987. 5 Ausencia de película visible de aceites 7 4.1 A partir de observaciones de derrames de petróleo en alta mar, se ha podido establecer que se visualiza película de aceites en la superficie del agua con derrames equivalentes de 25 galones por milla cuadrada. Se puede demostrar, matemáticamente, que el límite propuesto en la reglamentación, 0.30 mg/l, supera estándares internacionales relacionados con la ausencia de película visible en el agua (< 25 galones por milla cuadrada – milla marina 8 ). La película de aceites interfiere en los procesos de difusión de oxígeno y de autodepuración de un cuerpo de agua. En función de la densidad del aceite y de las características hidráulicas de una corriente, se puede calcular un derrame equivalente de petróleo para diversas concentraciones de aceites de hidrocarburos: D = Q *C D Q C δ T V (δ * T * V ) derrame equivalente de aceite (galones/milla cuadrada), caudal del río, concentración de aceites en el agua (mg/l), densidad del aceite (g/ml), ancho del espejo de aguas (m), velocidad media de las aguas (m/s). El proceso de deducción de la fórmula es el siguiente: • • • • • Un río con caudal Q (m3/s) y concentración de aceites C (g/m3), tiene un ancho de espejo de agua T (m) y una velocidad de corriente V (m/s) La carga de aceite viene expresada por la multiplicación de Q y C (g/s). La densidad del aceite δ (g/ml) se incorpora para convertir a volumen (m/∂) El volumen de aceite se supone aplicado en la superficie desarrollada por el ancho de espejo de agua trasladado a la velocidad V (m2/s) Por transformación de unidades, considerando las equivalencias 1 galón = 3785 ml, 1 milla terrestre = 1609 m, y, 1 milla marina = 1852 m, se obtienen los coeficientes dimensionales K o 683.98 (milla terrestre) o 906.18 (milla marina) 7 INERHI. Impacto ambiental de las actividades hidrocarburíferas de CONOCO ECUADOR en el Parque Nacional Yasuní (Ing. Carlos Falconí G). Dirección de Administración de Aguas y Ordenación de Cuencas. Departamento de Ordenación de Usos y Control de Contaminación. Sección Laboratorio de Aguas. Quito, 1988. 8 Una milla marina al cuadrado, equivale a 3.27 Km2; una milla terrestre al cuadrado, 2.59 Km2. 6 • Por transformaciones numéricas e introduciendo equivalencias hidráulicas, se determina el derrame equivalente para una concentración determinada C de un aceite de densidad δ, en función de la profundidad hidráulica media del cauce 9 : D = K * y* y C δ 10 profundidad hidráulica media (m). En las tablas 8 y 9, se compara el efecto de un derrame entre crudos pesados y ligeros que reproduzca en un cauce una concentración de aceites y grasas solubles en etano (incluye hidrocarburos) de apenas 1/6 de la concentración permitida en el estándar nacional 11 : • • • 4.2 Para un crudo con densidad API <20 (pesado), el derrame equivalente es de 2.2 galones por milla cuadrada; Para un crudo con densidad API >20 (ligero), l derrame equivalente es de 2.4 galones por milla cuadrada. En conclusión: un crudo pesado ocasiona una mancha superficial equivalente con menor volumen de hidrocarburo, respecto a un crudo ligero (el 92% de volumen). Criterios de calidad de aguas. Factores de aplicación de tóxicos Es recomendable desarrollar pruebas de bioensayo, a fin de estudiar los efectos de pequeñas cantidades de sustancias tóxicas, en acción simple o sinérgica (combinada) 12 . Para el objeto, se selecciona a un conjunto de organismo acuático representativo de una calidad ambiental positiva y superior, y se les somete a la acción de una substancia cuya concentración en el agua es conocida. De esta manera se estima el nivel de tolerancia media (TLM), que no es sino la concentración del tóxico para la cual sobreviven el 50% de los organismos sometidos a la prueba en un período de tiempo determinado (24, 48, 96 horas) 13 . Los resultados dependen del organismo acuático ensayado, del tiempo de exposición y del conjunto de factores ambientales mantenidos en la prueba. Cuando se diluye el agua residual en un volumen de agua del cuerpo receptor, se determinan las unidades de toxicidad (UT) con la expresión: Equivalencias hidráulicas utilizadas: Q = A * V ; A = T * y . Se asimila la sección hidráulica mojada a un área rectangular equivalente. 10 Si se armoniza la expresión, conforme al criterio internacional (milla marina) del derrame superado el cual se observa película visible en el agua (25 galones por milla cuadrada), las concentraciones permisibles de aceite en el agua del cuerpo receptor son mucho más bajas que el estándar recogido en la normativa ecuatoriana. El criterio extractivista ha primado en la legislación ambiental ecuatoriana, sin valorar sus repercursiones sobre los ecosistemas. 11 La comparación se ha hecho para densidades API de 15 y 25. 12 Sinergismo: el efecto tóxico combinado es mayor que la sumatoria de los efectos tóxicos individuales de cada contaminante o tóxico. 13 Arceivala, S.J. WASTEWATER AND DISPOSAL. Engineering and Ecology in Pollution Control. Regional Office for Southeast Asis. World Health Organization. New Delhi, India. MARCEL DEKKER, INC. New York, 181. 9 7 100 UT = %C UT %C unidades de toxicidad, porcentaje de concentración del agua residual en el cuerpo de agua receptor para el cual sobreviven el 50% de las especies después de una exposición de 96 horas. Los valores obtenidos en el laboratorio son comúnmente reducidos por los denominados factores de aplicación, en función del carácter de los contaminantes: • Substancias no persistentes • Substancias persistentes 4.3 ≤ 1/10 TLM - 96 h (vida media inferior a 96 horas) 1/10 - 1/100 TLM - 96 horas. Criterios de calidad del agua. Mantenimiento de la relación de nutrientes 14 En una comunidad biológica estable, existe un balance entre la actividad de los organismos productores y consumidores (fotosíntesis versus degradación aeróbica de material orgánico). Relaciones estequiométricas observadas en aguas del océano Atlántico, confirman la observación de Odum 15 por la cual entre el carbono, nitrógeno y el fósforo se mantiene una relación de 106:16:1. Es muy importante identificar qué nutriente limita la productividad del medio, que para aguas continentales es generalmente el fósforo. De allí que se han propuesto límites de concentración de este elemento para aguas interiores, de la siguiente manera: • Corrientes que fluyen • Corrientes afluentes a un lago P P ≤ ≤ 100 50 μg/l μg/l Además, las recomendaciones incluyen la conveniencia de limitar descargas a los lagos de desechos con contenidos de sulfatos y óxidos de Mn, compuestos que en presencia de Fe en el agua natural pueden coadyuvar a la producción de P y a la alteración de la relación de nutrientes N/P. 4.4 Caudal ecológico La aproximación a un caudal ecológico en los ríos, es un estudio complejo que incluye aspectos hidrológicos, hidrogeomorfológicos y bióticos. Desde el punto de vista hidrológico, ciertos usos consuntivos y no consuntivos están vinculados a la probabilidad de garantizar caudales persistentes un cierto porcentaje de tiempo: 14 Ver nota de pie de página N° 4. Ulhmann, D. HIDROBIOLOGY FOR SCIENTIST AND Chichester. New York, Brisbane, Toronto. 1980. 15 ENGINEERS. Wiley Interscience 8 • • • Agua potable Riego Plantas eléctricas 90 – 97% 70 – 90% 75 – 95% Por definición, caudal ecológico es aquel que permite sustentar usos benéficos del agua del cauce y la vida de especies acuáticas y silvestres asociadas. Entre los usos benéficos del agua, se cuenta el abastecimiento humano, el regadío, el abrevadero de animales, la recreación primaria y secundaria y, también, la dilución de contaminantes. La realidad en Ecuador sobre este último tema es agobiante: muy pocas municipalidades cuentan con sistemas de tratamiento de aguas residuales, el Estado no ha previsto ejecutar un programa agresivo al respecto para revertir la situación, la ciudadanía generalmente se opone a la construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales o invade las áreas donde se prevé hacerlo o incluso funcionan. En tal virtud, siempre será necesario considerar entre los usos del agua la dilución de contaminantes. El Ministerio del Ambiente (MAE) y el Consejo Nacional de Electricidad (CONELEC), adoptaron una resolución conjunta 16 entre cuyas normas se establecen criterios para determinar el caudal ecológico aguas abajo de sectores hidrográficos regulados por embalses. La normativa refiere que el caudal ecológico debe ser al menos el 10% del caudal medio anual que circulaba por el río aguas debajo de las inmediaciones del cuerpo de la presa antes de su construcción, pudiendo sustentar cualquier caudal menor con la aplicación de la metodología para el cálculo del caudal ecológico descrita en el anexo normativo. Esta normativa debe ser revisada, al igual que aquella relativa a la concentración máxima permisible de aceites y grasas. En un estudio de alcantarillado para la ciudad de Quevedo 17 , se determinó el impacto que la operación futura de la presa del Baba tendrá sobre el equilibrio hidrológico, hidrogeomorfológico y la capacidad para asimilar contaminantes del río Quevedo. Se simularon escenarios de aportes a partir de la presa, considerando la intercuenca hasta el sitio de la ciudad de Quevedo. Con la estadística disponible del INAMHI, se definieron caudales mínimos y se determinó que el caudal ecológico establecido para la operación de la presa del Baba es inferior al Q90 histórico y generado sintéticamente en el sitio: 11.1 respecto de 15.2 m3/s. El caudal ecológico tipificado para el desfogue de la presa del Baba en estiaje equivale al Q95. Un análisis de Gumbel para caudales mínimos, efectuado en los estudios de alcantarillado, estableció que el caudal mínimo probable que se registra (período de recurrencia 2 años) en el sitio de la presa es 12.4 m3/s. Este último valor, significa que a la altura de la ciudad de Quevedo podría no existir variación respecto al Q90 histórico, considerando el aporte de la intercuenca. Con el caudal “ecológico” establecido para la 16 Resolución Nº 155. Establece al CONELEC como Autoridad Ambiental de Aplicación Responsable al Consejo Nacional de Electricidad, para la prevención y control de la contaminación ambiental del recurso agua en centrales hidroeléctricas. Registro Oficial Nº 41, 14 de marzo de 2007. 17 Estudios de Factibilidad y Diseño Definitivo del sistema de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Quevedo, provincia de Los Ríos. Ing. Carlos Ramírez S. Subsecretaría de Agua Potable, Saneamiento Básico y Residuos Sólidos (SAPSByRS), Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda (MIDUVI). 2009. 9 presa del Baba, la disminución de la escorrentía podría representar hasta un 25% de la actual. Para esta última condición, el grado de tratamiento necesario para las aguas residuales de la ciudad de Quevedo sería del 98%, considerando exclusivamente carga orgánica y para un estándar ambiental de demanda de oxígeno de 2 g/m3 en las aguas del río. La simulación de oxígeno – DBO simplificada que se realizó, determinó que el porcentaje de remoción de DBO debe ser mayor que el 97%, con lo cual se reproduciría en el río aguas abajo de la descarga de aguas residuales tratadas contenidos de DBO ligeramente inferiores al estándar asumido y una concentración de oxígeno disuelto inferior a 4 g/m3, siendo el estándar ambiental recomendado 6 g/m3. Para el caso de la ciudad de Quevedo, con una población futura al año 2034 de 211.402 personas, la construcción de los emisarios principales y el tratamiento de las aguas residuales previstos en dicho estudio, significa valores presentes netos (a precios económicos) de inversión de $11`952.210 y de operación y mantenimiento de $1`109.239. Solo resta mencionar que la operación de la presa del río Baba, que hace prever disminuciones en la escorrentía anual del río Quevedo cercanas al 25%, también ocasionará a futuro la desestabilización de las orillas del río (si estas no son protegidas aguas abajo) por cuanto la presa significa también la disminución de la carga natural de sólidos en suspensión hacia el río, el cual compensará el desequilibrio socavando el cauce principal y de los afluentes hasta encontrar un punto de control (geológico o artificial). El análisis efectuado permite anticipar que el trazado del río experimentará variaciones derivadas de la operación de la presa en el Baba, aumentando la sinuosidad del río e induciendo cambios de curso. En conclusión, el establecimiento de un criterio como el caudal ecológico, debe hacérselo no por resolución ministerial sino con base a estudios serios que consideren entre otras las variables mencionadas al inicio de este apartado. 5. EL MONITOREO DE LOS CUERPOS DE AGUA Y EL DESARROLLO DE CRITERIOS DE CALIDAD. En la tabla N° 7, se registran los datos correspondientes a la estación del río Daule La Capilla que, como parte del programa de Monitoreo Mundial (GEMS WATER), el Ecuador reportaba al Canadá 18 . Los objetivos de un programa de un monitoreo son, entre otros 19 : • Evaluar la situación inmediata de la calidad del agua en una cuenca hidrográfica. • Establecer guías y tendencias de la calidad del agua. • Mejorar los estándares de calidad del agua, identificar a los infractores e evaluar las mejoras debidas a las medidas de control. • Predecir la calidad futura de la calidad del agua resultante del desarrollo en una región y la adopción de varias medidas de control. 18 FUENTE: Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias, actualmente Subsecretaría de Agua Potable, Saneamiento Básico y Residuos Sólidos, Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda MIDUVI. 19 Arceivala, S.J., op. cit. 10 • Proveer un sistema de advertencia temprana, para los usuarios ubicados aguas abajo, acerca de las condiciones adversas de calidad del agua que se aproximan a sus bocatomas de agua. • Determinar la oportunidad de aumentar caudales (caudales de dilución) o “tratar” a la corriente o cuerpo de agua, cuando dichos métodos de control están disponibles. El análisis de los datos de calidad obtenidos, a base de una densidad de muestreo adecuada y suficiente, permitirá evaluar las tendencias en la calidad del agua de un cuerpo de agua e identificar en él tramos que cumplen determinados estándares y se aproximan a cierto criterio de calidad. En combinación con sistemas de modelación matemático, es posible evaluar técnica y económicamente las consecuencias de una medida de control o del desarrollo industrial, en una región determinada, sobre los estándares y criterios de calidad de un cuerpo de agua. 11 TABLA 1.- REQUERIMIENTOS DE CALIDAD PARA USOS DE AGUA CATEGORIA DE USO 1. Navegación 2. Generación de energía REQUERIMIENTOS DE CALIDAD BIOLOGICO QUIMICO/FISICO Libre de grandes objetos flotantes. Ver navegación. Límite de sólidos en suspensión (SS). 3. Estético. Límite de algas. 4. Pesquerías. COMENTARIO(S) Daño a los impulsores. Daño a las estructuras de captación. Erosión de turbinas. Taponamiento de los sistemas de ventilación. Libre de olor a sulfihídrico (H2S). Oxígeno disuelto (OD) mínimo. Transparencia (turbiedad Amenidad visual. máxima), sin película visible de aceites y grasas. Mantenimiento de Ver Estético. OD mínimo. Daño o organismos acuáticos. Impide la fotosíntesis. estructura biótica (algas, SS máximo. invertebrados, peces, etc.) 5. Recreación. Límite de contaminación fecal (estándar de calidad bacteriológica). 6. Irrigación. Límite de tóxicos. Límite de nutrientes. Daño a organismos acuáticos. Desbalance de comunidades bióticas. Límite de temperatura. Ver estético. Límite de tóxicos. Daño a organismos acuáticos. Límite de tóxicos. Límite de salinidad. Daños a cultivos. Daños a cultivos. Riesgo de enfermedades. Límite de tóxicos. Daños a la salud humana. Límite de sustancias que causen olor y sabor. Límites de color y turbiedad. Palatibilidad. Límite de contaminación fecal 7. Suministro doméstico, industrial. Límite de contaminación fecal. Daño a salud humana, riesgo de enfermedades. Aceptabilidad. Daños a la salud humana. 12 TABLA 2. CRITERIOS DE CALIDAD PARA USO RECREACIONAL. TIPO DE USO CONTENIDO DE COLIFECAL (NMP/100 ml) ≤ 2000, máximo 4000 excepto en áreas cercanas a descargas. ≤ 1000, no más del 10% de las muestras excederán los 2000. ≤ 200, no más del 10% de las muestras excederán los 400. Uso recreacional general Uso recreativo sin contacto primario Uso recreacional con contacto primario TABLA 3. CRITERIOS DE CALIDAD DE AGUA PARA MANTENIMIENTO DE VIDA ACUATICA Y SILVESTRE (ORGANISMOS MARINOS Y ESTUARINOS). INDICADOR DE CALIDAD LIMITE(S) pH Temperatura COMENTARIO(S) 6.5 - 8.5 En la costa ecuatoriana, la temperatura de verano es más baja que en invierno. Verano Invierno T. amb +/- 4 °C T. amb +/- 1.5 °C Oxígeno disuelto > 5 mg/l > 4 mg/l Aguas marinas Aguas estuarinas TABLA 4. DE VIDA CRITERIOS DE CALIDAD DEL AGUA PARA MANTENIMIENTO SILVESTRE. INDICADOR DE CALIDAD O.D. pH Alcalinidad 20 Salinidad 20 LIMITE(S) 7.0 - 9.2 30 - 130 mg/l CaCO3 COMENTARIO(S) Mantenimiento condiciones aeróbicas. Condiciones naturales +/- 50 mg/l. Variaciones permitidas en 24 horas: Salinidad natural (%o): Variación permitida %o: 0 - 3.5 1 3.5 - 13.5 2 13.5 - 35 4 Los estándares ambientales, no criterios, que constan en el TULSMA, no hacen referencia a un parámetro de calidad tan importante como la alcalinidad del agua. 14 TABLA 5A. CRITERIOS DE SELECCION DEL AGUA PARA AGRICULTURA. Salinidad. Las sales en el suelo o en el agua, reducen la disponibilidad del agua para el cultivo a tal grado que la producción puede verse afectada. Tasa de infiltración del agua. Contenidos relativamente alto de sodio o bajo de calcio, en el suelo o en el agua, disminuyen la velocidad a la cual el agua se infiltra en el suelo, de tal modo que el suministro para el cultivo es insuficiente de una irrigación a otra. Toxicidad a ión específico. Ciertos iones (sodio, cloruros o boro) se acumulan en cultivos sensibles, a concentraciones tan altas que pueden provocar daños a la cosecha y reducir la producción. Misceláneos. Una excesiva carga de nutrientes reduce la producción de calidad; los depósitos desagradables en las frutas o el follaje, reducen su comerciabilidad; la excesiva corrosión de los equipos incrementa las necesidades de mantenimiento y reparaciones. TABLA 5B. CRITERIOS DE SALUD PARA LA REUTILIZACION DE AGUAS RESIDUALES PROCESOS DE TRATAMIENTO SUGERIDOS. IRRIGACION Cosechas que no son Cosechas cocidas antes Cosechas consumidas para consumo humano del consumo. Pesquerías. crudas directo CRITERIO DE SALUD Tratamiento primario Tratamiento secundario Filtración por arena o equivalente A+F ••• Desinfección CRITERIO DE SALUD B+FoD+F ••• ••• • D+F ••• ••• • • ••• A Libre de sólidos gruesos. Significativa remoción de huevos de parásitos. B Como en A, más una significativa remoción de bacterias. D No más de 100 coliformes por 100 ml en el 80% de las muestras. F Sin químicos que produzcan residuos indeseables en las cosechas. PROCESOS DE TRATAMIENTO ••• Esencial •• Puede ser también esencial • Ocasional . Adaptado de Kandiah, A., op. Cit. 14 15 TABLA 6 CRITERIOS DE CALIDAD PARA MANTENIMIENTO DE VIDA ACUATICA Y SILVESTRE. INDICE DE CALIDAD pH Alcalinidad total Temperatura LIMITE(S) COMENTARIO(S) 6 < pH < 9 Los ácidos y bases que se disocian débilmente, son tóxicos a pH 6 y 9. La toxicidad es debida al anión o al catión. ≥ 20 mg/l Mantenimiento de la capacidad amortiguadora de las aguas. El equilibrio químico del carbonato es fuente de carbono para la fotosíntesis, y, está vinculado con la productividad del cuerpo de agua. Mantenimiento de las variaciones diarias y estacionales. Ríos Lagos Tamb +/- 3 °C Criterio referido al caudal mínimo esperado en el mes. Tamb +/- 1 °C Prohibición de descargar aguas de refrigeración en el hipolimnium. Oxígeno disuelto La combinación hemoglobina - oxígeno está en relación inversa con la temperatura. La falta de oxígeno ocasiona en los peces mayor velocidad de ventilación de las agallas, aumento en la frecuencia del movimiento opercular. Biota agua caliente > 5 mg/l Admisible 4 mg/l, cortos períodos en el día. Biota agua fría ≅ O. saturación Trucha: 6 mg/l, no inferior a 5; en rutas de paso hasta 4mg/l en períodos no superiores a 6 horas. La presión parcial de oxígeno tiene importante influencia. Hipolimnium lagos >6 mg/l Anhídrido carbónico ≤ 25 mg/l Disminuye el pH de la sangre. Dificulta la combinación libre hemoglobina - oxígeno. Hace necesarias concentraciones mayores de O.D. Aceites Ausencia de película visible (impide difusión del oxígeno en el agua). Agua y biota acuática no deben tener olor o sabor a aceite. Bancos de biota y fondo del río no deben estar cubiertos de aceite. Concentraciones de aceite no deben ser tóxicas. 15 16 INDICE DE CALIDAD Materiales disueltos LIMITE(S) COMENTARIO(S) Concentraciones mayores aumentan la presión ≤ 50 miliosmoles osmótica. (1500 mg/l ClNa) Materiales flotantes y sedimentables Concentraciones que no afecten a la biota. Exclusión de materias y substancias que provoquen olor y sabor en animales acuáticos. Turbidez Obstrucción del sistema respiratorio de los animales acuáticos. La densidad de los organismos de fondo Agua caliente < 50 U.J disminuye por los sedimentos. Agua fría < 10 U.J Substancias tóxicas Ver factores de aplicación 16 MUNICIPALIDAD DE ESMERALDAS PLAN DE MANEJO AMBIENTAL DE LAS ORILLAS DEL RÍO TEAONE Y ESTUARIO DEL RÍO ESMERALDAS FECHA 13/02/1980 26/02/1980 20/03/1980 17/04/1980 26/05/1980 26/06/1980 21/08/1980 15/10/1980 08/01/1981 29/01/1981 05/03/1981 30/03/1981 22/04/1981 21/05/1981 18/06/1981 18/12/1981 15/01/1982 15/02/1982 16/03/1982 14/04/1982 17/05/1982 15/06/1982 19/07/1982 16/08/1982 21/09/1982 26/10/1982 24/04/1982 13/03/1983 02/03/1983 16/11/1983 20/12/1983 16/05/1984 13/06/1984 16/07/1984 14/08/1984 17/09/1984 18/10/1984 19/11/1984 10/12/1984 25/03/1985 HORA 12:15 11:00 10:30 9:15 10:30 12:00 10:00 9:45 10:20 9:40 10:45 11:45 13:45 11:00 11:20 11:40 11:30 11:40 15:30 11:30 11:30 11:30 T(°C) TABLA N° 7: DATOS CALIDAD DE AGUA RIO DAULE LA CAPILLA FUENTE: SISTEMA MUNDIAL DE VIGILANCIA DE CALIDAD DEL AGUA (IEOS) pH 29 29 29 25 28 26 8,00 7,85 7,80 7,55 8,00 7,90 7,75 8,00 8,10 7,85 7,55 7,60 7,55 8,00 7,80 7,21 7,40 7,40 7,00 7,15 7,13 7,30 6,90 CE uS/m 17,00 13,67 13,00 13,20 16,97 16,00 188,60 169,00 117,80 150,00 122,00 165,00 169,70 200,00 13:00 11:30 14:00 11:00 27,20 17:00 12:15 10:00 10:30 11:15 11:00 12:30 12:30 14:20 27,50 28,50 26,00 26,80 28,00 28,00 30,00 29,00 29,00 EJECUTOR: INTERNATIONAL SOLUTIONS VINAIRE S.A. MONITOREO, SEGUIMIENTO, FISCALIZACIÓN: SDS CIA. LTDA. 8,00 7,70 8,20 8,15 8,10 7,80 6,85 7,90 7,20 7,95 7,25 8,4 5,2 140,5 92,0 99,4 23,5 14,5 26,0 74,0 10,0 13,0 50,0 4,2 29,5 7,50 6,70 6,95 7,21 S.S mg/l 12,6 131,00 120,00 280,00 300,00 280,00 260,00 250,00 240,00 158,00 5,0 4,0 88,0 93,0 427,0 540,0 33,0 28,0 56,0 36,4 20,0 30,0 102,0 46,0 20,0 48,0 74,0 N.NH3 N.NO2 + N.NO3 mg/l mg/l 0,8400 0,7900 0,9000 1,1000 2,4000 2,0000 1,1400 2,5000 1,9000 1,6400 0,4390 0,1200 0,3000 0,1400 0,5240 0,2400 0,6700 1,0300 0,3900 0,7000 0,7200 0,4000 6,5000 6,0000 6,6100 2,0000 1,2000 0,7000 0,0700 0,0120 0,0040 0,0030 9,0000 0,0010 0,0100 0,1000 0,1500 0,1800 0,2780 0,3100 0,1900 1-2 1,8000 2,8300 1,3600 1,1800 0,6990 1,4100 0,5800 PO4 mg/l 0,360 0,300 0,300 0,400 0,390 0,460 0,390 0,540 0,400 0,660 0,320 0,340 3,400 0,250 0,500 0,3600 1,7200 0,1900 2,400 2,320 2,210 0,5100 1,3100 0,5300 0,2750 0,0640 0,220 0,320 0,020 1,500 1,037 0,240 0,215 0,121 0,147 0,152 0,130 0,030 0,131 0,082 0,095 0,120 0,0040 0,1060 0,0650 0,0610 0,0410 0,0270 0,0420 0,0270 0,0230 0,0220 OD mg/l PROYECTO DE REPARACIÓN AMBIENTAL Y SOCIAL MINISTERIO DEL AMBIENTE DBO5 mg/l 1,30 7,25 6,40 6,30 7,40 7,71 7,00 7,90 7,50 8,20 0,94 0,70 0,30 0,64 0,40 1,00 0,45 2,24 2,15 1,23 1,78 1,18 1,50 1,32 0,65 1,20 6,02 7,00 1,95 1,10 5,00 11,00 6,00 6,80 10,30 8,80 9,00 8,00 8,15 8,10 8,65 7,40 2,15 3,77 1,12 0,10 2,10 1,40 1,40 2,05 1,20 2,70 1,40 1,05 Col.fecal* NMP/100ml 490 260 540 540 230 540 3 1300 2400 5400 1700 460 80 460 230 2400 5400 490 3500 800 930 900 7500 430 930 110000 17000 530 4300 900 430 430 930 2300 930 930 Q m3/s 80,50 99,70 169,10 336,80 285,80 55,30 15,20 13,70 12,29 12,57 351,30 904,50 467,00 74,04 40,83 9,77 62,88 289,77 138,30 149,58 110,64 37,06 17,69 9,60 7,34 54,34 467,34 1528,22 1395,61 4600,00 245,00 138,30 82,20 60,00 46,60 35,80 28,40 42,60 243,58 DAULE 20/01/2010 MUNICIPALIDAD DE ESMERALDAS PLAN DE MANEJO AMBIENTAL DE LAS ORILLAS DEL RÍO TEAONE Y ESTUARIO DEL RÍO ESMERALDAS FECHA 11/06/1985 15/07/1985 21/08/1985 19/09/1985 22/11/1985 PROMEDIO DESV.STANDAR C.VARIACION MEDIANA C.ASIMETRIA NUM.DATOS E.STANDAR FACTOR t L. INFERIOR L. SUPERIOR HORA T(°C) 13:55 10:30 14:15 12:00 13:15 * TABLA N° 7: DATOS CALIDAD DE AGUA RIO DAULE LA CAPILLA FUENTE: SISTEMA MUNDIAL DE VIGILANCIA DE CALIDAD DEL AGUA (IEOS) pH PROYECTO DE REPARACIÓN AMBIENTAL Y SOCIAL MINISTERIO DEL AMBIENTE CE S.S N.NH3 N.NO2 + N.NO3 PO4 OD DBO5 Col.fecal* uS/m mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l NMP/100ml 28,50 8,55 170,00 32,0 0,0300 0,0220 0,070 8,89 1,55 9300 25,00 7,25 175,00 162,0 0,0200 0,1000 0,084 8,34 1,40 430 27,50 6,73 170,00 60,0 0,1110 0,1510 0,075 8,69 1,20 930 29,00 7,10 200,00 4,0 0,1020 0,0610 0,130 7,92 1,44 23000 30,00 6,75 220,00 92,0 0,1290 0,0670 0,093 8,20 2,70 2300 28,0 7,55 154,50 69,56 1,03 0,61 0,54 7,8 1,4 1073 1,5 0,5 88,7 108,9 2,0 0,8 0,8 1,3 0,7 5 5% 6% 57% 157% 197% 125% 143% 16% 53% 24% 28,25 7,55 17 26 0,18 0,151 0,22 6,8 1,2 930 -0,6 0,0 4,7 1,2 1,3 1,8 1,2 2,3 0,8 0,3 22 43 28 37 44 41 39 28 36 41 0,31 0,07 16,76 17,91 0,31 0,12 0,12 0,24 0,12 0,78 2,08 2,02 2,05 2,03 2,02 2,02 2,03 2,05 2,03 2,02 28,7 7,7 189 105,9 1,65 0,85 0,79 8,3 1,7 1075 27,4 7,5 121 33,3 0,42 0,37 0,29 7,3 1,2 1072 Para parámetros microbiológicos y bacteriológicos, se recomienda utilizar la media geométrica (cálculos con logaritmos) EJECUTOR: INTERNATIONAL SOLUTIONS VINAIRE S.A. MONITOREO, SEGUIMIENTO, FISCALIZACIÓN: SDS CIA. LTDA. 2-2 Q m3/s 49,60 29,25 21,09 49,07 299,26 748,5 250% 60 1,0 43 114,14 2,02 529,71 68,83 DAULE 20/01/2010 TABLA Nº 8 DERRAME DE CRUDO PESADO MUNICIPALIDAD DE ESMERALDAS PLAN DE MANEJO AMBIENTAL DE LAS ORILLAS DEL RÍO TEAONE Y ESTUARIO DEL RÍO ESMERALDAS PROYECTO DE REPARACIÓN AMBIENTAL Y SOCIAL MINISTERIO DEL AMBIENTE 15 Grados API Crudo Cambie valor Grados API 0,965 Gravidez específica 25 Para un derrame equivalente de Características del cauce Cambie valor gal/milla 2 Se aprecia película visible de 2m Profundidad media 0,300 g/m3 Concentración permisible (máxima) 0,05 g/m3 Concentración observada Cambie valor 93,91 gal/milla2 Se aprecia película visible de aceite Derrame equivalente CONCLUSION 2,2 barriles/milla2 GRADOS API 15 PROFUNDIDAD 3 g/m 2,00 4 20 gal/milla 2 0,013 0,007 3 g/m 94 188 Factor dimensional 1 milla marina 25 gal/milla 2 0,013 0,006 3 g/m 73 146 30 gal/milla 2 0,012 0,006 3 g/m 76 151 gal/milla 2 0,012 0,006 78 156 906,18 Ponga 1 o 0 GRADOS API 15 PROFUNDIDAD 2,00 4 g/m3 20 gal/milla2 0,018 0,009 Factor dimensional milla terrestre g/m3 94 188 25 gal/milla2 0,017 0,009 g/m3 73 146 30 gal/milla2 0,017 0,008 g/m3 76 151 gal/milla2 0,016 0,008 683,98 Ponga 1 o 0 Crítica sobre el estándar ambiental que figura en el Libro VI de la Legislación Ambiental Secundaria, Ecuador, con relación al límite máximo permisible de aceites y grasas en aguas naturales para diferentes usos. La hoja de cálculo es la demostración matemática que el límite establecido legitimiza la contaminación. Han sucedido eventos de derrames, por ejemplo, en el Parque Nacional Yasuní y en la Reserva Faunística Cuyabeno, en el río Teaone. 78 156 δ (15°C) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 1,000 0,993 0,986 0,979 0,972 0,965 0,959 0,952 0,946 0,940 0,934 0,927 0,921 0,915 0,910 0,904 0,898 0,892 0,887 0,881 0,876 0,870 0,865 0,860 0,855 0,849 0,844 0,839 0,834 0,829 0,825 0,820 0,815 0,810 0,806 0,801 0,797 0,792 0,788 0,783 0,779 www.cbh.org.bo/Medida.PDF δ, Gravidez Específica EJECUTOR: INTERNATIONAL SOLUTIONS VINAIRE S.A. MONITOREO, SEGUIMIENTO, FISCALIZACIÓN: SDS CIA. LTDA. Hoja1-Aceites_Grasas Crudo Pesado 20/01/2010 TABLA Nº 9 DERRAME DE CRUDO LIGERO MUNICIPALIDAD DE ESMERALDAS PLAN DE MANEJO AMBIENTAL DE LAS ORILLAS DEL RÍO TEAONE Y ESTUARIO DEL RÍO ESMERALDAS PROYECTO DE REPARACIÓN AMBIENTAL Y SOCIAL MINISTERIO DEL AMBIENTE 25 Grados API Crudo Cambie valor Grados API 0,904 Gravidez específica 25 Para un derrame equivalente de Características del cauce Cambie valor gal/milla 2 Se aprecia película visible de 2m Profundidad media 0,300 g/m3 Concentración permisible (máxima) 0,05 g/m3 Concentración observada Cambie valor 100,24 gal/milla2 Se aprecia película visible de aceite Derrame equivalente CONCLUSION 2,4 barriles/milla2 GRADOS API 15 PROFUNDIDAD 3 g/m 2,00 4 20 gal/milla 2 0,013 0,007 3 g/m 94 188 Factor dimensional 1 milla marina 25 gal/milla 2 0,013 0,006 3 g/m 73 146 30 gal/milla 2 0,012 0,006 3 g/m 76 151 gal/milla 2 0,012 0,006 78 156 906,18 Ponga 1 o 0 GRADOS API 15 PROFUNDIDAD 2,00 4 g/m3 20 gal/milla2 0,018 0,009 Factor dimensional milla terrestre g/m3 94 188 25 gal/milla2 0,017 0,009 g/m3 73 146 30 gal/milla2 0,017 0,008 g/m3 76 151 gal/milla2 0,016 0,008 683,98 Ponga 1 o 0 Crítica sobre el estándar ambiental que figura en el Libro VI de la Legislación Ambiental Secundaria, Ecuador, con relación al límite máximo permisible de aceites y grasas en aguas naturales para diferentes usos. La hoja de cálculo es la demostración matemática que el límite establecido legitimiza la contaminación. Han sucedido eventos de derrames, por ejemplo, en el Parque Nacional Yasuní y en la Reserva Faunística Cuyabeno, en el río Teaone. 78 156 δ (15°C) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 1,000 0,993 0,986 0,979 0,972 0,965 0,959 0,952 0,946 0,940 0,934 0,927 0,921 0,915 0,910 0,904 0,898 0,892 0,887 0,881 0,876 0,870 0,865 0,860 0,855 0,849 0,844 0,839 0,834 0,829 0,825 0,820 0,815 0,810 0,806 0,801 0,797 0,792 0,788 0,783 0,779 www.cbh.org.bo/Medida.PDF δ, Gravidez Específica EJECUTOR: INTERNATIONAL SOLUTIONS VINAIRE S.A. MONITOREO, SEGUIMIENTO, FISCALIZACIÓN: SDS CIA. LTDA. Hoja1-Aceites_Grasas Crudo Ligero 20/01/2010