Analisis Geoestadistico de La Calidad Del Agua

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

MAESTRA EN CIENCIAS DE LA TIERRA REA: GEOMTICA

AANNLLIISSIISS GGEEOOEESSTTAADDSSTTIICCOO DDEE LLOOSS NNDDIICCEESS DDEE CCAALLIIDDAADD DDEELL AAGGUUAA YY SSUU RREEPPRREESSEENNTTAACCIINN CCAARRTTOOGGRRFFIICCAA EENN EELL RROO

AARRMMEERRAA,, EENN EELL PPEERRIIOODDOO CCOOMMPPRREENNDDIIDDOO DDEESSDDEE EELL AAOO 22000000

AALL 22000066

TTEESSIISS

QQUUEE PPAARRAA OOBBTTEENNEERR EELL GGRRAADDOO DDEE MMAAEESSTTRROO EENN CCIIEENNCCIIAASS DDEE LLAA

TTIIEERRRRAA

PPRREESSEENNTTAA

IINNGG.. JJOOSS RRAALL CCAARRRRIILLLLOO GGUUTTIIRRRREEZZ

AASSEESSOORR::

MM..CC.. FFRRAANNCCIISSCCOO JJAAVVIIEERR GGUUZZMMAANN NNAAVVAA

COQUIMATLN, COL. MAYO DE 2013

AANNLLIISSIISS GGEEOOEESSTTAADDSSTTIICCOO DDEE LLOOSS NNDDIICCEESS DDEE CCAALLIIDDAADD DDEELL AAGGUUAA YY SSUU RREEPPRREESSEENNTTAACCIINN CCAARRTTOOGGRRFFIICCAA EENN EELL RRIIOO AARRMMEERRAA

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D E D I C A T O R I A

A mis hijos por ser mi fuerza, mi templanza y mi motivacin de cada da.

Y aquellas personas especiales que no necesito nombrar, porque tanto ellas

como yo sabemos que desde lo ms profundo de mi corazn les agradezco el

haberme brindado todo el apoyo, colaboracin, nimo, cario, amistad y

compaa en las diferentes etapas de mi vida. Algunas estn aqu conmigo y otras

en mis recuerdos y en el corazn; sin importar en donde estn o si alguna vez

llegan a leer esta dedicatoria quiero darles las gracias por formar parte de m, por

todo lo que me han brindado y sobre todo sus bendiciones.

A la Universidad de Colima por el apoyo otorgado con la beca Juan Garca

Ramos, durante el tiempo que estuve estudiando la maestra.

Todo mi esfuerzo es hacer un nuevo comienzo ()

Osho


12

NDICE GENERAL

NDICE DE FIGURAS ....................................................................................................... 14

NDICE DE TABLAS ........................................................................................................ 15 RESUMEN .......................................................................................................................... 17 ABSTRACT ........................................................................................................................ 17

I. INTRODUCCION........................................................................................................... 18 1.1 Hiptesis. ................................................................................................................... 20 1.2 Objetivo General........................................................................................................ 20 1.3 Objetivos Particulares ................................................................................................ 20

II. ANTECEDENTES ......................................................................................................... 21 2.1 Antecedentes de la variacin de la calidad del agua. ................................................ 22 2.2 Calidad del agua superficial. ..................................................................................... 24

2.2.1 Parmetros fsicos de calidad de agua.......................................................... 25 Color ........................................................................................................................ 25 Conductividad elctrica ........................................................................................... 25

Turbidez ................................................................................................................... 27 Temperatura ............................................................................................................ 28

La importancia de la temperatura ........................................................................... 28 2.2.2 Parmetros biolgicos de calidad de agua. .................................................. 29

Coliformes ............................................................................................................... 29

Coliformes fecales ................................................................................................... 30

2.2.3 Parmetros qumicos de calidad de agua. ......................................................... 30 Demanda bioqumica de oxgeno (en mg/l). ............................................................ 31

Oxgeno disuelto ...................................................................................................... 31 Cloruros. .................................................................................................................. 31 Alcalinidad .............................................................................................................. 32

Potencial de hidrogeno (pH) ................................................................................... 33 Sulfatos .................................................................................................................... 33

Dureza ..................................................................................................................... 34 2.3 Estudios de calidad de agua en cuencas urbanas. ................................................. 35 2.4 Criterios Normativos De Calidad del Agua .......................................................... 37

2.5 Uso y Calidad del Agua ............................................................................................. 40 Evaluacin del uso del agua ............................................................................................ 42

III. METODOLOGA .......................................................................................................... 45 3.1 Construccin de ndices de calidad de agua (ICAs) .................................................. 46

3.1.1 Procedimientos y frmulas de ICAs .................................................................. 47 3.1.2. Estimacin del ndice de calidad del agua ........................................................ 48 3.1.3. Evaluacin utilizando el ICA ............................................................................. 56

3.2 Sistemas de informacin geogrficos (S.I.G.) ........................................................... 58 3.2.1. Definicin .......................................................................................................... 59 3.2.2 Conceptos simples .............................................................................................. 59 3.2.3. Obstculos: ........................................................................................................ 59

3.2.4. El valor del SIG para la conservacin de cuencas ........................................... 60 3.2.5. El poder de comunicacin de los mapas ........................................................... 61 3.2.6. Anlisis sencillos ............................................................................................... 62

3.2.7. Anlisis de la distribucin. ................................................................................ 62 3.2.8. Representacin mediante modelos .................................................................... 62


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3.2.9. Planificacin ...................................................................................................... 62 3.2.10. Por qu utilizar un SIG asequible al usuario? .............................................. 63

3.3 Tcnicas Geoestadsticas ........................................................................................... 65 3.4 Clculos estadsticos o estadstica descriptiva........................................................... 65

3.4.1.- Nmero de casos .............................................................................................. 65 3.4.2.- Rango de la distribucin .................................................................................. 65 3.4.3.- Media ................................................................................................................ 65 3.4.4.- Moda ................................................................................................................ 66 3.4.5.- Mediana ............................................................................................................ 66

3.4.6.- Varianza ........................................................................................................... 66 3.4.7.- Desviacin estndar ......................................................................................... 67

3.4.8.- Coeficiente de asimetra ................................................................................... 67 3.4.9.- Curtosis ............................................................................................................ 67 3.4.10.- Error estndar ................................................................................................ 68 3.4.11.- Coeficiente de variacin ................................................................................ 68

3.5 Representacin cartogrfica .................................................................................. 69

3.6 Metodologa propuesta para la variacin de la calidad del agua en cuencas con

trayectos urbanos. ............................................................................................................ 69 3.6.1.- Delimitacin de la cuenca. ............................................................................... 69 3.6.2.- Determinacin del cauce principal y sus afluentes urbanos. .......................... 70

3.6.3.- Ubicacin de los puntos de Muestreo de la calidad del Agua ......................... 70 3.6.4.-Base de datos ..................................................................................................... 71

IV.- DESCRIPCIN DEL REA DE ESTUDIO ............................................................... 73 4.1 Caractersticas del rea de estudio ............................................................................. 74

4.1.1. Ubicacin .......................................................................................................... 74

4.1.2. Superficie ........................................................................................................... 74 4.1.3. Hidrografa ........................................................................................................ 74 4.1.4 Datos socioeconmicos ...................................................................................... 75

4.1.5. Fisiografa ......................................................................................................... 75 4.1.6. Uso de las aguas superficiales .......................................................................... 75

4.2 La calidad del agua en el Ro Armera. ..................................................................... 76 4.2.1. Antecedentes ...................................................................................................... 76

4.2.2. Objetivos y Alcances ......................................................................................... 76 4.2.3. Delimitacin de la Regin y Cuenca Hidrolgica............................................. 76

4.2.4. Red Nacional de Monitoreo de la Calidad del Agua ........................................ 78 4.2.5. ndice de Calidad del Agua en el Perodo 1994 a 2001 .................................... 79 4.2.6. ndice de Calidad del Agua y Criterios Ecolgicos de Calidad del Agua ........ 79 4.2.7. Caudales Ecolgicos ......................................................................................... 81

V. ANALISIS DE LA VARIACION ESTACIONAL DE LOS DATOS DE MUESTREO EN EL CAUCE DEL RIO ARMERIA ............................................................................... 82

VI. ANLISIS DE LOS RESULTADOS Y DISCUSIONES ............................................. 93 6.1 Anlisis de los resultados .......................................................................................... 94 6.2 Medidas de Mitigacin ............................................................................................ 102

VII. CONCLUSIONES. ..................................................................................................... 104

VIII RECOMENDACIONES ............................................................................................. 108

IX. BIBLIOGRAFA .......................................................................................................... 110

X. ANEXOS ....................................................................................................................... 115


14

NDICE DE FIGURAS

Figura 1, El ciclo Hidrolgico- Vital Vulnerable ............................................................ 40 Figura 2, Uso Global anual de agua, estimacin total y por sector 1900 - 2000 ... 41 Figura 3, Valoracin de la calidad de agua en funcin de Coliformes Fecales ...... 51 Figura 4, Valoracin de la calidad de agua en funcin del pH .................................. 52 Figura 5, Valoracin de la calidad de agua en funcin de la DBO5 ......................... 52 Figura 6, Valoracin de la calidad de agua en funcin del Nitrgeno ...................... 53 Figura 7, Valoracin de la calidad de agua en funcin del Fsforo.......................... 53 Figura 8, Valoracin de la calidad de agua en funcin de la Temperatura. ............ 54 Figura 9, Valoracin de la calidad de agua en funcin de la Turbidez .................... 54 Figura 10, Valoracin de la calidad de agua en funcin del Residuo Total ............ 55 Figura 11, Valoracin de la calidad de agua en funcin del % de Saturacin del Oxigeno Disuelto ............................................................................................................... 56 Figura 12, Criterios generales segn el ndice de calidad del agua ......................... 57 Figura 13, Delimitacin de la Cuenca Armera ............................................................ 69 Figura 14, Cauce Principal de la cuenca Armera ...................................................... 70 Figura 15, Puntos de Muestreo ...................................................................................... 70 Figura 16. Estaciones de Muestreo Hidrolgicas ........................................................ 72 Figura 17, Ubicacin de la Cuenca Armera ................................................................ 74 Figura 18, Rio Ayuquila Armera ................................................................................. 77 Figura 19, Lnea de Tendencia ao 2000 ..................................................................... 95 Figura 20, Lnea de tendencia ao 2001 ...................................................................... 96 Figura 21, Lnea de Tendencia ao 2002 ..................................................................... 97 Figura 22, Lnea de tendencia ao 2003 ...................................................................... 98 Figura 23, Lnea de tendencia ao 2004 .................................................................... 100 Figura 24, Lnea de Tendencia ao 2005 ................................................................... 101 Figura 25, Lnea de Tendencia ao 2006 ................................................................... 102 Figura 26, Mapa Final .................................................................................................... 103 Figura 27, Promedio Mensual de ICAs ....................................................................... 106 Figura 28, Lnea de Tendencia Global ........................................................................ 106


15

NDICE DE TABLAS Tabla 1, Valores de conductividad de algunas muestras tpicas .............................. 26 Tabla 2, Valores de Resistividad y Conductividad ...................................................... 28 Tabla 3, Valores de Resistividad y Conductividad ...................................................... 29 Tabla 4, Relacin de PH .................................................................................................. 33 Tabla 5, Interpretacin de la Dureza ............................................................................. 35 Tabla 6, Lmites Mximos Permisibles Para Contaminantes Bsicos ..................... 37 Tabla 7, Lmites Mximos permisibles para metales pesados y cianuros .............. 37 Tabla 8, Lmites permisibles segn la NOM-127-SSA1-1994 ................................... 38 Tabla 9, Limites permisibles de Coliformes .................................................................. 38 Tabla 10, Lmites Permisibles de Color, Turbiedad, olor y Sabor ............................ 39 Tabla 11, Lmites Permisibles en la Legislacin Europea.......................................... 39 Tabla 12, Estimacin de la tasa de consumo neto de diferentes sectores de uso de agua ............................................................................................................................... 43 Tabla 13, Frmula para determinar el ICA ................................................................... 48 Tabla 14 ndice de Calidad del Agua Utilizado en Mxico ......................................... 49 Tabla 15, Evaluacin de Contaminantes ...................................................................... 49 Tabla 16, Pesos relativos para cada parmetro del ICA ......................................... 51 Tabla 17, Solubilidad del Oxgeno en Agua Dulce ...................................................... 55 Tabla 18, Hoja para el clculo del ICAm .................................................................... 56 Tabla 19, Criterios Generales segn el ndice de calidad del agua ......................... 58 Tabla 20, Registro de la Estacin de Muestreo ........................................................... 71 Tabla 21, Estaciones de Muestreo Georeferenciadas ................................................ 71 Tabla 22, Uso de las aguas superficiales en la Cuenca del Ro Armera ............... 75 Tabla 23, Estaciones de Monitoreo y Periodo con informacin de ICAs ................. 78 Tabla 24, Criterio de Clasificacin ................................................................................. 78 Tabla 25, Aptitud respecto del ndice de Calidad del agua ........................................ 79 Tabla 26, ICA en las estaciones de Monitoreo del estado de Jalisco ...................... 79 Tabla 27, ICA en las estaciones de Monitoreo del Estado de Colima ..................... 79 Tabla 28, ndice de Calidad del Agua del Ro Armera y sus afluentes ................... 80 Tabla 29, Tabla con los registros de las nueve variables .......................................... 84 Tabla 30, clculo de Sub1 de la estacin peitas del ao 2000. .............................. 85 Tabla 31, rectas para interpolar el Sub1 ....................................................................... 85 Tabla 32, registros de pH de la estacin peitas ao 2000 ....................................... 85 Tabla 33, segmentos de recta para calcular el sub2 .................................................. 86 Tabla 34, determinacin del Sub2 correspondiente al pH ......................................... 86 Tabla 35, segmentos de recta para determinar el Sub3 correspondiente al DBO5. ............................................................................................................................................. 86

Tabla 36, clculo del Sub3 para el DBO5 ..................................................................... 87 Tabla 37, segmentos de recta para interpolar los valores de Sub4 ......................... 88 Tabla 38, Sub4 para cada valor de Sulfatos disueltos. .............................................. 88 Tabla 39, Diferencia de Temperaturas .......................................................................... 89 Tabla 40, Segmentos de recta para Calcular el Sub6 ................................................ 89 Tabla 41, Determinacin del Sub6 ................................................................................. 89 Tabla 42, segmentos de recta para calcular los Sub7 ................................................ 90 Tabla 43, clculo del Sub7 correspondiente a Turbiedad .......................................... 90 Tabla 44, Segmentos de Recta para interpolar los Sub8 .......................................... 90 Tabla 45, Sub8 correspondientes a los Slidos disueltos totales............................. 91


16

Tabla 46, Segmentos de recta para el Clculo del Sub9 ........................................... 91 Tabla 47, Calculo de Sub9 .............................................................................................. 91 Tabla 48, Calculo de Ica de la estacin Peitas Ao 2000........................................ 92 Tabla 49, Valores de ICAs ao 2000 ............................................................................. 94 Tabla 50, Valores de ICAs Ao 2001 ............................................................................ 96 Tabla 51, Valores de ICAs ao 2002 ............................................................................. 97 Tabla 52, Valores de ICAs ao 2003 ............................................................................. 98 Tabla 53, Valores de ICAs ao 2004 ............................................................................. 99 Tabla 54, Valores de ICAs ao 2005 ........................................................................... 100 Tabla 55, Valores de ICAs ao 2006 ........................................................................... 101 Tabla 56, Datos Globales ICAs .................................................................................... 105 Tabla 57, Promedio Mensual de ICAs ......................................................................... 105


17

RESUMEN

Esta investigacin determina la variacin de la calidad del agua, en la

cuenca del Ro Armera, debido a la contaminacin de los afluentes urbanos que

descargan en el mismo.

Para lograr el objetivo de la investigacin se utiliz la herramienta de los

sistemas de informacin geogrfica, as como tcnicas geoestadsticas para

poder representar cartogrficamente la variabilidad de la calidad a lo largo de su

cauce y determinar perodos de comportamiento anual, la finalidad de este trabajo

es establecer una base para formular medidas de saneamiento y mejorar o

prevenir la contaminacin del Ro Armera.

ABSTRACT

This investigation determines the variation of the quality of the water, in the

basin of Armera River, due to the contamination of the urban tributaries that

discharge in the same one.

To achieve the objective of the investigation geographical information

systems tool, as well as geostatistical technical were used to be able to model the

variability of the water quality along this river and to determine periods annual

behavior, the purpose of this work is to establish a base to formulate reparation

measures and to improve or to prevent the Armera River contamination.


18

I. INTRODUCCION


19

En la actualidad uno de los problemas ms grandes que se presenta en el

Estado, es el originado por las descargas de aguas residuales municipales,

mismas que se disponen principalmente en ros y arroyos sin ningn tratamiento,

deteriorando la calidad de los mismos.

A menudo las normas de calidad del agua se establecen de manera que se pueda

mantener una concentracin mnima de oxgeno disuelto tal que sea capaz de

proteger el ciclo natural en los cursos de agua, aprovechando su capacidad de

asimilacin natural.

Por esta razn los estudios de calidad del agua en cuencas con trayectos

urbanos, cobran cada vez mayor importancia debido principalmente al crculo

vicioso en que se ha convertido el proceso de uso y manejo del agua por los

usuarios de una cuenca. Esto es, que los pobladores ubicados aguas arriba se

abastecen de agua la cual la toman del cauce con una calidad aceptable pero

aguas abajo y luego de su utilizacin la vierten al mismo cauce con calidad inferior

a como la obtuvieron para su uso, provocando as dicho circulo vicioso.

Esta investigacin determina la variacin de la calidad del agua, en la

cuenca del Ro Armera, debido a la contaminacin de los afluentes urbanos que

descargan en el mismo, as mismo el presente trabajo es una contribucin al

monitoreo constante y al establecimiento de una red de control de la calidad de

los ros y con ello detectar las descargas adicionales as como de los afluentes

que provocan e inciden en el proceso de eutrofizacin de los cauces.

Para lograr el objetivo de la investigacin se utiliz la herramienta de los

sistemas de informacin geogrfica, as como tcnicas geoestadsticas para

poder representar cartogrficamente la variabilidad de la calidad a lo largo de su

cauce y determinar perodos de comportamiento anual.

Esta indagacin tiene como finalidad establecer una base para formular

medidas de saneamiento y mejorar o prevenir la contaminacin del Ro Armera.

De igual manera es conveniente tomar en cuenta que, para que se

establezca un proceso de gestin integral de la cuenca, es necesario contar con

la colaboracin de los usuarios de la misma y llevar a cabo acciones que permitan

un uso racional y sustentable del agua.


20

1.1 Hiptesis.

Existe una relacin espacial y temporal de la variabilidad de la calidad del agua a

lo largo del cauce del Ro Armera.

1.2 Objetivo General.

Determinar el grado de contaminacin del Ro Armera a travs de un estudio de

calidad del Agua desde el punto de vista fsico, qumico y biolgico que junto con

el desarrollo de los sistemas de informacin geogrfica se pueda representar

cartogrficamente los indicadores de calidad del agua, y que sirva de base para

disear una metodologa para la gestin integral de cuenca.

1.3 Objetivos Particulares

- Analizar el estado del conocimiento generado recientemente en

estudios relativos a la caracterizacin y variacin de la calidad del agua.

- Ubicar y georeferenciar los puntos de muestreo y establecer una base

para un sistema de informacin geogrfico para la gestin integral de

cuencas.

- Establecer y representar cartogrficamente el ndice de calidad de agua

del cauce principal de la cuenca del Ro Armera.

- Emitir una serie de recomendaciones y conclusiones sobre la utilidad de

realizar estudios de variacin temporal y espacial de la caracterizacin

de las aguas del cauce principal de una cuenca.


21

II. ANTECEDENTES


22

2.1 Antecedentes de la variacin de la calidad del agua.

En las corrientes de agua naturales existe un equilibrio entre la vida vegetal y

animal, habiendo una gran interaccin entre las diversas formas de vida. Las

aguas de buena calidad se caracterizan por una gran variedad de especies, sin

predominio de unas sobre otras. La materia orgnica vertida a un cauce es

descompuesta por las bacterias en nitrgeno amoniacal, nitratos, sulfatos, dixido

de carbono, etc., los cuales son utilizados por las plantas y algas para producir

carbohidratos y oxgeno. Las especies vegetales sirven de alimento a animales

microscpicos (protozoos, rotferos, entre otros), y estos a su vez son el alimento

de los crustceos, insectos, gusanos y peces. Algunos organismos se alimentan

de los residuos producidos por otros, ayudando de esta manera a la

desintegracin bacteriana.

La introduccin de cantidades excesivas de residuos en una corriente de agua,

altera el ciclo al promover el rpido crecimiento bacteriano, que puede producir

una disminucin del oxgeno disuelto en el agua. Las aguas contaminadas se

caracterizan por tener una gran cantidad de un nmero reducido de especies. Al

estabilizarse el exceso de materia orgnica se restablece el ciclo normal segn un

proceso conocido como auto depuracin.

A menudo las normas de calidad del agua se establecen de manera que se pueda

mantener una concentracin mnima de oxgeno disuelto tal que sea capaz de

proteger el ciclo natural en los cursos de agua, aprovechando su capacidad de

asimilacin natural.

Por esta razn los estudios de calidad del agua en cuencas con trayectos

urbanos, cobran cada vez mayor importancia debido principalmente al crculo

vicioso en que se ha convertido el proceso de uso y manejo del agua por los

usuarios de una cuenca. Esto es, que los pobladores ubicados aguas arriba se

abastecen de agua la cual la toman del cauce con una calidad aceptable pero

aguas abajo y luego de su utilizacin la vierten al mismo cauce con calidad inferior

a como la obtuvieron para su uso, provocando as dicho circulo vicioso.


23

En la actualidad uno de los problemas ms grandes que se presenta en el Estado,

es el originado por las descargas de aguas residuales municipales, mismas que

se disponen principalmente en ros y arroyos sin ningn tratamiento, deteriorando

la calidad de los mismos, y que a su vez vierten sus aguas al cauce principal de la

cuenca del Ro Armera, provocando con ello un proceso acelerado de

contaminacin.

El objeto de la presente investigacin es precisamente determinar el grado de

contaminacin de una cuenca con trayectos urbanos y representar

cartogrficamente los indicadores de calidad del agua en un sistema de

informacin geogrfico y con ello llevar a cabo el proceso de gestin integral de la

cuenca en este caso la del Ro Armera.

La investigacin consiste en el estudio de calidad del agua desde el punto de vista

fsico, qumico y biolgico que junto con el desarrollo de los sistemas de

informacin geogrfica se pueda representar cartogrficamente, conjugando la

informacin de campo obtenida a travs de una observacin continua y

estandarizada del flujo de agua con registros de la comisin nacional del agua de

los aos 2000 al 2006, y la obtenida con un proceso de integracin de informacin

cartogrfica, que nos ayuden a disear una metodologa para la gestin integral

de cuencas.

El presente trabajo es una contribucin al monitoreo constante y al

establecimiento de una red de control de la calidad de los ros y con ello detectar

las descargas adicionales as como de los afluentes que provocan e inciden en el

proceso de eutroficacin de los cauces. La deteccin oportuna de la calidad y

caractersticas del agua con el uso de muestreos estratgicamente ubicados y

georeferenciados, nos dar la pauta para establecer la base de un sistema de

informacin geogrfica que nos permita con ello disminuir, en gran medida los

efectos adversos, tanto al medio ambiente como a la sociedad. Es conveniente

tomar en cuenta que, para que se establezca un proceso de gestin integral de la

cuenca, es necesario contar con la colaboracin de los usuarios de la misma y

llevar a cabo acciones que permitan un uso racional y sustentable del agua.

La gestin del recurso hdrico requiere la integracin de un gran nmero de datos

referenciados en el espacio y en el tiempo. Para el manejo y anlisis de toda esta


24

informacin los Sistemas de Informacin Geogrfica (SIG) son en la actualidad

una herramienta imprescindible en la toma de decisiones respecto al manejo de

los recursos, siendo especialmente interesantes en la valoracin, seguimiento y

determinacin de variables en el manejo de los recursos (anlisis, modelacin y

predicciones para la toma de decisiones de gestin). Los recursos hdricos

constituyen un mbito cuya gestin requiere la integracin de datos referidos tanto

a la realidad presente como a las previsiones futuras y, en algunos casos, a las

existencias en el pasado. En esta tarea los SIG y las tcnicas geoestadsticas se

manifiestan como una herramienta de trabajo clave, ya que forman un sistema

nico capaz de combinar ambas necesidades.

2.2 Calidad del agua superficial.

La calidad del agua superficial es distinta segn la estacin. En verano, cuando

hace ms calor y hay ms horas de sol, el agua de entrada o producto puede

contener ms material orgnico. El pH es tambin diferente durante el ao, y

tambin la contaminacin por las industrias prximas y de carreteras puede ser

difcil de eliminar.1

Para saber en qu condiciones se encuentra un ro se analizan una serie de

parmetros de tipo fsico, otros de tipo qumico, biolgicos y despus comparar

estos datos con unos baremos aceptados internacionalmente que nos indicarn la

calidad de esa agua para los distintos usos: consumo, para la vida de los peces,

para bao y actividades recreativas, etc.

Los parmetros fsicos, qumicos y microbiolgicos se suelen muestrear

mensualmente, mientras que el estudio biolgico de las riberas y el lecho del ro

se suele hacer ms espordicamente, por ejemplo, dos veces al ao, una en

primavera y otra en verano.2

baremo.(De B. F. Barrme, 1640-1703, matemtico francs). 1. m. Cuaderno o tabla de cuentas ajustadas. 2. m. Lista o repertorio de tarifas. 3. m. Cuadro gradual establecido convencionalmente para evaluar los mritos personales, la solvencia de empresas, etc., o los daos derivados de accidentes o enfermedades.

1 http://www.lenntech.com/espanol/agua-superficial.htm

2 http://www.tecnun.es/asignaturas/ecologia/Hipertexto/11CAgu/130RioLa.htm


25

2.2.1 Parmetros fsicos de calidad de agua.

No son ndices absolutos de contaminacin, por lo que en cada caso debe medirse la desviacin de la norma. Los parmetros fsicos ms importantes son: 3

Color Conductividad elctrica Turbidez Temperatura

Color

Usualmente cuando se examina el agua, las primeras propiedades que se suelen

considerar son las siguientes: color, sabor y olor, caractersticas inherentes a ella.

Considerando la primera de ellas, el color: el agua de uso domstico e industrial

tiene como parmetro de aceptacin la de ser incolora, pero en la actualidad,

gran cantidad del agua disponible se encuentra colorida y se tiene el problema de

que no puede ser utilizada hasta que no se le trata removiendo dicha coloracin.

Las aguas superficiales pueden estar coloridas debido a la presencia de iones

metlicos naturales (hierro y manganeso), humus, materia orgnica y

contaminantes domsticos e industriales como en el caso de las industrias de

papel, curtido y textil; esta ltima causa coloracin por medio de los desechos de

teido los cuales imparten colores en una amplia variedad y son fcilmente

reconocidos y rastreados.

Al color que en el agua produce la materia suspendida y disuelta, se le denomina

"Color aparente", una vez eliminado el material suspendido, el color remanente se

le conoce como "Color verdadero" siendo este ltimo el que se mide en esta

determinacin. 4

Conductividad elctrica

La conductividad elctrica, se define como la capacidad que tienen las sales

inorgnicas en solucin (electrolitos) para conducir la corriente elctrica. El agua

pura, prcticamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales

3 http://www.recursoshidricos.gov.ar/CalidadAgua.htm

4 http://members.tripod.com/Arturobola/color.htm


26

disueltas conduce la corriente elctrica. Los iones cargados positiva y

negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida

depender del nmero de iones presentes y de su movilidad.

En la mayora de las soluciones acuosas, entre mayor sea la cantidad de sales

disueltas, mayor ser la conductividad, este efecto contina hasta que la solucin

est tan llena de iones que se restringe la libertad de movimiento y la

conductividad puede disminuir en lugar de aumentar, dndose casos de dos

diferentes concentraciones con la misma conductividad. (Ver Tabla 1)

Todos los valores de conductividad estn referidos a una temperatura de

referencia de 25 C

Temperatura de la muestra 25 C

Conductividad, S/cm

Agua ultra pura 0.05

Agua de alimentacin a calderas

1 a 5

Agua potable 50 a 100

Agua de mar 53,000

5 % NaOH 223,000

50 % NaOH 150,000

10 % HCl 700,000

32 % de HCl 700,000

31 % HNO3 865,000

Tabla 1, Valores de conductividad de algunas muestras tpicas Fuente: http://members.tripod.com/Arturobola/conducti.htm

Algunas sustancias se ionizan en forma ms completa que otras y por lo mismo

conducen mejor la corriente. Cada cido, base o sal tienen su curva caracterstica

de concentracin contra conductividad.

Son buenos conductores: los cidos, bases y sales inorgnicas: HCl, NaOH,

NaCl, Na2CO3....etc. Son malos conductores: Las molculas de sustancias

orgnicas que por la naturaleza de sus enlaces son no inicas: como la sacarosa,

el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos.... etc., estas sustancias, no se

ionizan en el agua y por lo tanto no conducen la corriente elctrica.

Un aumento en la temperatura, disminuye la viscosidad del agua y permite que

los iones se muevan ms rpidamente, conduciendo ms electricidad. Este efecto

de la temperatura es diferente para cada ion, pero tpicamente para soluciones


27

acuosas diluidas, la conductividad vara de 1 a 4 % por cada C.

Conociendo estos factores, la medicin de la conductividad nos permite tener una

idea muy aproximada de la cantidad de sales disueltas.5

Turbidez

La turbidez es la expresin de la propiedad ptica de la muestra que causa que

los rayos de luz sean dispersados y absorbidos en lugar de ser transmitidos en

lnea recta a travs de la muestra. La turbiedad en el agua puede ser causada por

la presencia de partculas suspendidas y disueltas de gases, lquidos y slidos

tanto orgnicos como inorgnicos, con un mbito de tamaos desde el coloidal

hasta partculas macroscpicas, dependiendo del grado de turbulencia. En lagos

la turbiedad es debida a dispersiones extremadamente finas y coloidales, en los

ros, es debido a dispersiones normales. La eliminacin de la turbiedad, se lleva a

cabo mediante procesos de coagulacin, asentamiento y filtracin. La medicin de

la turbiedad, en una manera rpida que nos sirve para saber cundo, cmo y

hasta qu punto debemos tratar el agua para que cumpla con la especificacin

requerida. La turbiedad es de importante consideracin en las aguas para

abastecimiento pblico por tres razones:

Esttica: Cualquier turbiedad en el agua para beber, produce en el consumidor

un rechazo inmediato y pocos deseos de ingerirla y utilizarla en sus alimentos.

Filtrabilidad: La filtracin del agua se vuelve ms difcil y aumenta su costo al

aumentar la turbiedad.

Desinfeccin: Un valor alto de la turbidez, es una indicacin de la probable

presencia de materia orgnica y microrganismos que van a aumentar la cantidad

de cloro u ozono que se utilizan para la desinfeccin de las aguas para

abastecimiento de agua potable.

El lmite mximo permisible en el agua potable es de 10 NTU (unidades de

turbidez nefelomtricas)6

5 http://members.tripod.com/Arturobola/conducti.htm

6 http://members.tripod.com/Arturobola/turbi.htm


28

Temperatura

La temperatura del agua no es slo importante para los que se dedican a la

natacin o a la pesca, pero tambin para las industrias y an los peces y las

algas. Mucha agua se utiliza para enfriar las plantas generadoras de energa que

producen electricidad, estas plantas necesitan enfriar el agua y generalmente la

liberan posteriormente al ambiente ms caliente que en su estado normal. La

temperatura de esta agua que se regresa, puede daar la vida acutica. Tambin

puede afectar la habilidad del agua para retener oxgeno y la habilidad de los

organismos para resistir ciertos tipos de contaminantes.7

La importancia de la temperatura

La conductividad y la resistividad dependen de la temperatura. A 25C, un agua

totalmente pura tiene una resistividad de 18,2 M-cm (una conductividad de 0,055

S/cm) debido a los iones hidrgeno e hidrxilo presentes.

Un aumento en la temperatura del agua producir una mayor conductividad y una

menor resistividad. Esto no debe interpretarse como un deterioro de la calidad del

agua tratada. Si la temperatura aumenta un 1C, la conductividad del agua de

alimentacin se incrementar alrededor del 2%, mientras que la del agua ultra

pura aumentar hasta un 6%. La prctica normal es corregir todos los valores de

conductividad y resistividad a 25C. Esto se realiza automticamente en

medidores de conductividad ms sofisticados, y es fundamental para realizar un

trabajo preciso.8

Resistividad (M-cm) 0,1 1,0 10,0 18,2

Conductividad (S/cm) 10,0 1,0 0,1 0,055

Tabla 2, Valores de Resistividad y Conductividad Fuente: http://www.elgalabwater.com/?id=500&language=es

7 http://water.usgs.gov/gotita/characteristics.html

8 http://www.elgalabwater.com/?id=500&language=es


29

Conductivity (S/m) Resistivity (Ohm m)

Ultrapure Water 0.0000055 182,000.00

Distilled Water 0.0001 10,000.00

Drinking Water 0.005 200.00

Ocean Water 5.3 0.19

Great Salt Lake, USA 15.8 0.06

Tabla 3, Valores de Resistividad y Conductividad Fuente: http://www.seed.slb.com/qa2/FAQView.cfm?ID=873&Language=ES

2.2.2 Parmetros biolgicos de calidad de agua.

Se refiere a la presencia de microorganismos patgenos de diferentes tipos:

bacterias, virus, protozoos y otros organismos que transmiten enfermedades

como el clera, tifus, gastroenteritis diversas, hepatitis, etc. En los pases en vas

de desarrollo las enfermedades producidas por estos patgenos son uno de los

motivos ms importantes de muerte prematura, sobre todo de nios.

Normalmente estos microorganismos llegan al agua en las heces y otros restos

orgnicos que producen las personas y animales. Por esto, un buen ndice para

medir la salubridad de las aguas, en lo que se refiere a estos microorganismos, es

el nmero de bacterias coliformes presentes en el agua.

Los parmetros microbiolgicos ms comunes son:

Coliformes totales

Estreptococos fecales

Coliformes fecales

Coliformes

Bacterias gram negativas de forma alargada capaces de fermentar lactosa con

produccin de gas a la temperatura de 35 o 37 C (coliformes totales) aquellas

que tienen las mismas propiedades a la temperatura de 44 o 44.5 C se

denominan coliformes fecales.

Se utilizan como indicadores de contaminacin biolgica aquellas que tienen las

mismas propiedades a 44,5 0,2 C, en 24 horas, se denominan coliformes

fecales (ahora tambin denominados coliformes termo tolerantes).9

9 http://www.aguamarket.com/diccionario/terminos.asp?Id=2995


30

Coliformes fecales

Bacterias aerobias gram-negativas, no formadoras de esporas, de forma bacilar y

que, incubadas 44.5 C, fermentan la lactosa en un trmino de 48 horas, con

produccin de gas, pudiendo ser residentes del tracto digestivo humano y de

animales de sangre caliente.

Coliformes fecales son bacterias cuya presencia indica que el agua podra estar

contaminada con heces fecales humanas o de animales. Los microbios que

provocan enfermedades (patgenos) y que estn presentes en las heces, causan

diarrea, retortijones, nuseas, cefaleas u otros sntomas. Estos patgenos podran

representar un riesgo de salud muy importante para bebs, nios pequeos y

personas con sistemas inmunolgicos gravemente comprometidos.

2.2.3 Parmetros qumicos de calidad de agua.

Son los ms importantes para definir la calidad del agua. Si el agua en estudio no

ha recibido vertidos urbanos o industriales, la prospeccin debe comprender la

determinacin de los siguientes parmetros:

Iones ms importantes (bicarbonatos, cloruros, sulfatos, calcio, magnesio

y sodio)

Oxgeno disuelto, demanda bioqumica de oxgeno, Carbono orgnico

Si es necesario realizar un estudio ms detallado pueden irse incorporando otros

grupos de parmetros qumicos:

Compuestos de nitrgenos, fosfatos, hierro, demanda bioqumica de

oxigeno

Fenoles, derivados del petrleo, detergentes, pesticidas

Fsforo orgnico e inorgnico, metales pesados, fluoruros


31

Demanda bioqumica de oxgeno (en mg/l).

Es la cantidad de oxgeno necesaria para descomponer biolgicamente la materia

orgnica carboncea. Se determina en laboratorio a una temperatura de 20 C y

en 5 das.10

Oxgeno disuelto

El Oxgeno Disuelto (OD) es la cantidad de oxgeno que est disuelta en el agua y

que es esencial para los riachuelos y lagos saludables. El nivel de oxgeno

disuelto puede ser un indicador de cun contaminada est el agua y cun bien

puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. La cantidad de oxgeno

que puede disolverse en el agua (OD) depende de la temperatura.11

Cloruros.

Los cloruros son una de las sales que estn presentes en mayor cantidad en

todas las fuentes de abastecimiento de agua y de drenaje.

El sabor salado del agua, producido por los cloruros, es variable y dependiente

de la composicin qumica del agua, cuando el cloruro est en forma de cloruro

de sodio, el sabor salado es detectable a una concentracin de 250 ppm de NaCl.

Cuando el cloruro est presente como una sal de calcio de magnesio, el tpico

sabor salado de los cloruros puede estar ausente an a concentraciones de 1000

ppm. El cloruro es esencial en la dieta y pasa a travs del sistema digestivo,

inalterado. Un alto contenido de cloruros en el agua para uso industrial, puede

causar corrosin en las tuberas metlicas y en las estructuras. La mxima

concentracin permisible de cloruros en el agua potable es de 250 ppm, este valor

se estableci ms por razones de sabor, que por razones sanitarias. 12

10

http://www.aguamarket.com/diccionario/terminos.asp?Id=3232 11

http://www.k12science.org/curriculum/dipproj2/es/docs/actividad_practica.shtml 12

http://members.tripod.com/Arturobola/cloru.htm


32

Alcalinidad

La alcalinidad en el agua tanto natural como tratada, usualmente es causada por

la presencia de iones carbonatos (CO3=) y bicarbonatos (HCO3

-), asociados con

los cationes Na+, K+ Ca+2 y Mg+2.

La alcalinidad se determina por titulacin de la muestra con una solucin

valorada de un cido fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de

equivalencia, indicados ya sea por medios potenciomtricos o por medio del

cambio de color utilizando dos indicadores cido-base adecuado.


33

Potencial de hidrogeno (pH)

En 1909, el qumico dans Sorensen defini el potencial hidrgeno (pH) como el

logaritmo negativo de la concentracin molar (ms exactamente de la actividad

molar) de los iones hidrgeno. Esto es: pH = - log [H +]

Desde entonces, el trmino pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de

su uso, evitando as el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una

concentracin de [H+] = 1x10-8 M (0.00000001)

es simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10-8] = 8 La relacin entre pH y

concentracin de iones H se puede ver en la Figura 1, en la que se incluyen

valores tpicos de algunas sustancias conocidas: 13

Ms Bsico

PH Conc. H+ Conc. H- pOH

NaOH, 0.1M 14 1 x 1014 1 x 100 0

Blanqueador Casero 13 1 x 1013 1 x 101 1

Amoniaco Casero 12 1 x 1012 1 x 102 2

Agua de Cal 11 1 x 1011 1 x 103 3

Leche de Magnesia 10 1 x 1010 1 x 104 4

Borax, Clara de huevo, Agua de Mar 9 1 x 109 1 x 105 5

Sangre Humana, Lagrimas 8 1 x 108 1 x 106 6

Punto de Neutro 7 1 x 107 1 x 107 7

Lluvia 6 1 x 106 1 x 108 8

Caf Negro; Pltanos, Tomates 5 1 x 105 1 x 109 9

Vino 4 1 x 104 1 x 1010 10

Coca Cola, Vinagre 3 1 x 103 1 x 1011 11

Jugo de Limn 2 1 x 102 1 x 1012 12

Jugo Gstrico 1 1 x 101 1 x 1013 13

0 1 x 100 1 x 1014 14

Ms cido

Tabla 4, Relacin de PH Fuente: http://members.tripod.com/Arturobola/ph.htm

Sulfatos

Los sulfatos se encuentran en las aguas naturales en un amplio intervalo de

concentraciones. Las aguas de minas y los efluentes industriales contienen

grandes cantidades de sulfatos provenientes de la oxidacin de la pirita y del uso

del cido sulfrico.

13

http://members.tripod.com/Arturobola/ph.htm


34

Los estndares para agua potable del servicio de salud pblica tienen un lmite

mximo de 250 ppm de sulfatos, ya que a valores superiores tiene una accin

"purgante. Los lmites de concentracin, arriba de los cuales se percibe un sabor

amargo en el agua son: Para el sulfato de magnesio 400 a 600 ppm y para el

sulfato de calcio son de 250 a 400 ppm. La presencia de sulfatos es ventajosa en

la industria cervecera, ya que le confiere un sabor deseable al producto.

En los sistemas de agua para uso domstico, los sulfatos no producen un

incremento en la corrosin de los accesorios metlicos, pero cuando las

concentraciones son superiores a 200 ppm, se incrementa la cantidad de plomo

disuelto proveniente de las tuberas de plomo.14

Dureza

La Dureza es una caracterstica qumica del agua que est determinada por el

contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente

nitratos de calcio y magnesio. La dureza es indeseable en algunos procesos, tales

como el lavado domstico e industrial, provocando que se consuma ms jabn, al

producirse sales insolubles. En calderas y sistemas enfriados por agua, se

producen incrustaciones en las tuberas y una prdida en la eficiencia de la

transferencia de calor. Adems le da un sabor indeseable al agua potable.

Grandes cantidades de dureza son indeseables por razones antes expuestas y

debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias

de bebidas, lavanderas, acabados metlicos, teido y textiles.

La mayora de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l de

dureza. Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso domestico.15 La

dureza es caracterizada comnmente por el contenido de calcio y magnesio y

expresada como carbonato de calcio equivalente.

Existen dos tipos de DUREZA:

Dureza Temporal: Est determinada por el contenido de carbonatos y

bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullicin del agua y

14

http://members.tripod.com/Arturobola/sulfat.htm 15

http://members.tripod.com/Arturobola/dureza.htm


35

posterior eliminacin de precipitados formados por filtracin, tambin se le conoce

como "Dureza de Carbonatos".

Dureza Permanente: est determinada por todas las sales de calcio y magnesio

excepto carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullicin del

agua y tambin se le conoce como "Dureza de No carbonatos".

Interpretacin de la Dureza:

Dureza como CaCO3 Interpretacin

0-75 agua suave

75-150 agua poco dura

150-300 agua dura

>300 agua muy dura

En agua potable El Lmite mximo permisible es de 300 mg/l de dureza

En agua para calderas El lmite es de 0 mg/l de dureza

Tabla 5, Interpretacin de la Dureza Fuente: http://members.tripod.com/Arturobola/dureza.htm

2.3 Estudios de calidad de agua en cuencas urbanas.

En varias cuencas hidrolgicas del pas, a travs de estudios de calidad de agua

en cuencas, basado en monitoreo constante y la realizacin de estudios fsicos,

qumicos y biolgicos se ha observado que los sistemas acuticos se encuentran

contaminados. Mediante anlisis y caracterizaciones de agua de los cauces

principales se han detectado las causas de contaminacin as como los efectos al

medio ambiente que stas originan, y en consecuencia los riesgos tanto a la salud

pblica como a los desequilibrios al ecosistema.

Dentro de los estudios realizados se pueden mencionar el Estero en Mazatln

cuyas causas de contaminacin es por descargas industriales y domesticas

provocando afectacin en poblaciones de peces. En el Ro Zahuapan en Tlaxcala

contaminado por lo antes sealado y con un proceso de eutroficacin importante,

y como este cauce se encuentra el Ro Blanco y Papaloapan, Ro Bravo, Ro

Santiago en Jalisco. As como los estudios realizados al Lerma-Santiago y al lago

de Chapala. 16

16

Citado por Ortiz L. en Tesis de Licenciatura de (Fernndez, 1995)


36

De acuerdo con los resultados de la Red Nacional de Monitoreo, la cual cuenta

con una red primaria de aproximadamente 460 estaciones de monitoreo de

calidad del agua, de las cuales 230 son para aguas superficiales, 130 para aguas

subterrneas y 100 para aguas costeras, las sub-regiones hidrolgicas con el

mayor grado de contaminacin son (con un ndice de calidad del agua (ICA) entre

0 y 40%): Lerma, Alto Balsas y Alto Pnuco. De igual forma, se tienen datos de

que en 20 cuencas se genera el 89% de la carga orgnica total del pas medida

en trminos de Demanda Bioqumica de Oxgeno (DBO), entre las que destacan:

Valle de Mxico, Lerma, San Juan y Pnuco.

En Chile en el Ro Biobo existe un modelo de calidad del agua que ser

desarrollado como un programa computacional con una interface apropiada para

permitir la evaluacin de distintos escenarios hidrolgicos y de descargas urbanas

e industriales. La interface permitir adems visualizar de un modo dinmico los

resultados de la modelacin. Las ecuaciones matemticas sern resueltas con

mtodos numricos que garanticen la estabilidad de las soluciones y un mnimo

error. Adems, se implementar una metodologa para la estimacin de

parmetros a travs de valores de literatura, experiencias de laboratorio y

calibracin-validacin del modelo con datos in situ.


37

2.4 Criterios Normativos De Calidad del Agua

En Mxico existe la norma oficial mexicana NOM-001-ECOL-1996, que establece

los lmites mximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas

residuales en aguas y bienes nacionales

LMITES MXIMOS PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BSICOS

PARMETROS

ROS EMBALSES NATURALES

Y ARTIFICIALES AGUAS COSTERAS SUELO

( m

iligra

mo

s p

or

litro

, e

xce

pto

cu

an

do

se

esp

ecifiq

ue

)

Uso e

n R

ieg

o

Ag

rco

la (

A)

Uso P

b

lico

Urb

an

o (

B)

Pro

tecci

n d

e

vid

a a

cu

tica

( C

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Uso e

n R

ieg

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B)

Uso P

b

lico

Urb

an

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C)

Exp

lota

ci

n

pe

sq

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ra,

na

ve

ga

ci

n y

otr

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so

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A)

Recre

aci

n (

B)

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B)

Uso e

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ieg

o

Ag

rco

la (

A)

Hum

ed

ale

s

Natu

rale

s (

B)

P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D.

Temperatura C (1)

NA NA 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 NA NA 40 40

Grasas y Aceites (2)

15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25

Materia Flotante (3)

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

ausente

Slidos Sedimentables ml/l

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 NA NA 1 2

Slidos Suspendidos Totales

150 200 75 125 40 60 75 125 40 60 150 200 75 125 75 125 NA NA 75 125

Demanda Bioqumica de Oxigeno

150 200 75 150 30 60 75 150 30 60 150 200 75 150 75 150 NA NA 75 150

Nitrgeno Total

40 60 40 60 15 25 40 60 15 25 NA NA NA NA 15 25 NA NA NA NA

Fosforo Total

20 30 20 30 5 10 20 30 5 10 NA NA NA NA 5 10 NA NA NA NA

Tabla 6, Lmites Mximos Permisibles Para Contaminantes Bsicos Fuente: http://www.economia.gob.mx/work/normas/noms/1997/001-ecol.pdf

LMITES MXIMOS PERMISIBLES PARA METALES PESADOS Y CIANUROS

PARMETROS ROS EMBALSES

NATURALES Y ARTIFICIALES

AGUAS COSTERAS SUELO

(*) ( miligramos por litro) U

so e

n R

iego

Agr

cola

(A

)

Uso P

blic

o

Urb

ano

(B

)

Pro

tecci

n d

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vid

a a

cu

tica

(C)

Uso e

n R

iego

Agr

cola

(B

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Uso P

blic

o

Urb

ano

(C

)

Explo

taci

n

pesque

ra,

navega

ci

n y

otr

os u

sos (

A)

Recre

aci

n

(B)

Estu

arios (

B)

Uso e

n R

iego

Agr

cola

(A

)

Hum

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ale

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Natu

rale

s (

B)

P.M

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P.D

.

P.M

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P.M

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.

P.M

.

P.D

.

P.M

.

P.D

.

Arsnico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2

Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05

0.1 0.1 0.2

Cianuros 1 3 1 2 1 2 2 3 1 2 1 2 2 3 1 2 2 3 1 2

Cobre 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6

Cromo 1 1.5 0.5 1 0.5 1 1 1.5 0.5 1 0.5 1 1 1.5 0.5 1 0.5 1 0.5 1

Mercurio 0.01

0.02 0.005 0.01 0.005

0.01 0.01 0.02

0.005

0.01

0.01

0.02

0.01

0.02

0.01

0.02

0.005

0.01

0.005

0.01

Niquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4

Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 0.4

Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20

(*) Medios de manera total

P.D.= Promedio Diario

P.M.= Promedio Mensual

N.A.= No es Aplicable

(A), (B) y ( C): Tipo de cuerpo receptor segn la Ley.

Tabla 7, Lmites Mximos permisibles para metales pesados y cianuros Fuente: http://www.economia.gob.mx/work/normas/noms/1997/001-ecol.pdf


38

Parmetro NOM-127-SSA1-1994.

Valor

Lmite Permisible

Organismos coliformes totales (NMP/100ml)* 2 1,146.50

Organismos coliformes fecales (NMP/100ml)* No detectable 113

Color ( U. Pt. Co.)** 20 164.6

Turbiedad. (UTN)*** 5 32.05

Aluminio(mg/l) 0.2 4.58

Fierro(mg/l) 0.3 2.29

Arsnico(mg/l) 0.05


39

CARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLE.

Color 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto

Olor y Sabor Agradable ( se aceptaran aquellos que sean tolerables para la mayora de los

consumidores, siempre que no sean resultado de condiciones objetables desde el punto de

Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelomtricas (UTN) o su equivalencia en otro mtodo.

Tabla 10, Lmites Permisibles de Color, Turbiedad, olor y Sabor Fuente: http://www.salud.gob.mx/unidades/cdi/nom/m127ssa14.html

Lmites mximos permisibles en la Legislacin Europea para aguas cuyo fin sea el

consumo humano.

PARAMETRO UNIDAD TIPO A1 TIPO A2 TIPO A3

pH 6.5 - 8.5 5.5 - 9 5.5 - 9

Color (O) Escala Pt 20 100 200

Solidos en suspensin mg/l 25 Temperatura C 25 25 25

Conductividad a 20C uS/cm 1,000 1,000 1,000

Nitratos mg/l NO3 50 50 50

Fluoruros mg/l F 1.5 0.7 - 1.7 0.7 - 1.7

Hierro disuelto mg/l Fe 0.3 2 1

Manganeso mg/l Mn 0.05 0.1 1

Cobre mg/l Cu 0.5 0.05 1

Zinc mg/l Zn 0.5 5 5

Boro mg/l B 3 1 1

Arsnico mg/l As 1 0.05 0.1

Cadmio mg/l Cd 0.05 0.005 0.005

Cromo Total mg/l Cr 0.005 0.05 0.05

Plomo mg/l 0.05 0.05 0.05

Selenio mg/l Se 0.01 0.01 0.01

Mercurio mg/l Hg 0.001 0.001 0.001

Bario mg/l Ba 0.1 1 1

Cianuros mg/l CN 0.05 0.05 0.05

Sulfatos mg/l SO4 250 250 250

Cloruros mg/l Cl 200 200 200

Detergentes mg/l (lauril-sulfato) 0.2 0.2 0.5

Fosfatos mg/l P2O5 0.4 0.7 0.7

Fenoles mg/l C6H5OH 0.001 0.005 0.1

Hidrocarburos disueltos o emulsionados (tras extraccin en ter de petrleo)

mg/l 0.05 0.2 1

Carburos aromticos poli cclicos mg/l 0.0002 0.0002 0.001

plaguicidas totales mg/l 0.001 0.0025 0.005

DQO mg/l O2 30

Oxigeno Disuelto % saturacin 70 50 30

DBO5 mg/l O2 3 5 7

Nitrgeno Kjedahi mg/l N 1 2 3

Amoniaco mg/l NH4 0.05 1.5 4

Sustancias extrables con cloroformo mg/l SEC 0.1 0.2 0.5

Coliformes Totales 37C 50 5,000 50,000

Coliformes Fecales 100 ml 20 2,000 20,000

estreptococos Fecales 100 ml 20 1,000 10,000

Salmonellas

Ausente en 50,000 ml

Ausente en 1,000 ml

Tabla 11, Lmites Permisibles en la Legislacin Europea Modificado de: http://www.unizar.es/fnca/varios/panel/15.pdf


40

2.5 Uso y Calidad del Agua

Es comn considerar los recursos hdricos como aquella parte del ciclo del agua

que corre hacia los ros y se infiltra en los acuferos (Figura 1). Esto corresponde

a la parte de la lluvia que cae sobre las regiones extraocenicas y que no se

evapora. Segn esta definicin, los recursos hdricos son renovables y su valor es

computado en base anual. Los recursos globales de agua sobre estas regiones se

estiman en cerca de 40 000 km/ao. De este volumen, slo una pequea parte, 9

000 km/ao se considera que est disponible para su uso y el resto se pierde en

inundaciones. En 1990, esto represent cerca de 1 800 m3/persona/ao de agua

disponible; desde el momento que el uso estimado promedio de agua fue de 800

m3/persona/ao, se podra concluir que habr suficiente cantidad de agua

disponible en el futuro.

Figura 1, El ciclo Hidrolgico- Vital Vulnerable Fuente: http://www.fao.org/DOCREP/004/W4745S/w4745s11.htm

Sin embargo, tal conclusin no toma en consideracin las grandes variaciones

regionales de los recursos hdricos y de su uso, los cuales ya han llevado a su

escasez en varias partes del mundo, mientras que otras regiones reciben mucha

ms de la que podran usar. Por ejemplo, frica central que representa el 18% del

rea del continente recibe el 49% del agua mientras frica del Norte, con un rea

similar, recibe solo el 1,2% del agua que recibe el continente.18

18 J-M. Faurs, Direccin de Fomento de Tierras y Aguas,

FAO, Roma, Italia


41

La agricultura es el mayor usuario de agua con un promedio mundial de 69%,

seguida por la industria con 23% y el uso domstico ciudadano con 8%. Pero la

agricultura tambin es el sector que presenta el ms bajo retorno de la inversin y

el ms alto nivel de malgasto y, en condiciones competitivas, disminuye su

participacin a nivel de las satisfacciones de la industria y de las ciudades. La

Figura 2 muestra la evolucin del uso del agua durante el siglo XX con

estimaciones hasta el ao 2000 y el dramtico incremento que ha acompaado el

crecimiento de la poblacin y el desarrollo durante la segunda parte de ese siglo.

Figura 2, Uso Global anual de agua, estimacin total y por sector 1900 - 2000 Fuente: http://www.fao.org/DOCREP/004/W4745S/w4745s11.htm

Qu es la vulnerabilidad? La vulnerabilidad es aquello que puede ser herido o recibir lesin, fsica o moral

(Garca Pelayo, 1991). Para que haya dao debe ocurrir: a) un evento

potencialmente adverso (un riesgo endgeno o exgeno); b) una incapacidad de


42

respuesta frente a esa contingencia; y c) una inhabilidad para adaptarse al nuevo

escenario generado por la materializacin del riesgo.

La vulnerabilidad representa la interface de la exposicin a amenazas para el

bienestar humano y la capacidad de las personas y comunidades para

controlarlas. Las amenazas pueden surgir de una combinacin de procesos

biofsicos y sociales. As, en la vulnerabilidad humana se integran muchos

problemas ambientales que tienen una dimensin social, econmica y ecolgica

(SEI, 2004). Por tal razn, la vulnerabilidad la defino como el proceso a travs del

cual la poblacin humana y los ecosistemas estn sujetos a un riesgo por daos o

amenazas ocasionadas por factores biofsicos y sociales. Esto conduce a una

situacin de limitada o nula capacidad de respuesta frente a tal contingencia y

grandes dificultades para adaptarse al nuevo escenario generado por la

materializacin del riesgo.19

VULNERABILIDAD Y SEGURIDAD HIDRICA EN MEXICO Vulnerabilidad y seguridad hdrica son dos conceptos estrechamente

relacionados. La vulnerabilidad mide el riesgo y dao que los procesos biofsicos

y sociales pueden tener sobre la poblacin y ecosistemas; y la seguridad hdrica

muestra la capacidad de una sociedad para satisfacer sus necesidades bsicas

de agua; la conservacin y uso sostenible de los ecosistemas acuticos y

terrestres; la capacidad para producir alimentos, sin atentar con la calidad y

cantidad de los recursos hdricos disponibles; y los mecanismos y regulaciones

sociales para reducir y manejar los conflictos o disputas por el agua. Como una

forma de evaluar la vulnerabilidad por el agua propongo un mtodo de anlisis, de

tipo cualitativo y exploratorio, que muestra la diversidad de procesos que

conducen a una situacin de riesgo. Para ello analizo el caso de Mxico y las

diferentes regiones que lo conforman, con el fin de conocer la diversidad de

situaciones y problemticas que afectan la seguridad hdrica.

Evaluacin del uso del agua

Se debe distinguir entre el uso del agua y su retiro. Los datos presentados

anteriormente se refieren al retiro fsico de una fuente de agua, ya sea un ro, un 19

http://www.ine.gob.mx/dgioece/cuencas/descargas/cambio_global_y_rec_hdricos_mex.pdf


43

lago o un acufero y corresponden al retiro bruto. De hecho, solo una parte del

agua que se retira es realmente usada y el resto se pierde en los sistemas de

conduccin o vuelve al ciclo del agua despus de su uso o flujo de retorno. El uso

consuntivo es esa parte del agua que se pierde y que no vuelve al sistema o sea

que es evaporada o transpirada en la produccin de biomasa. La figura 3 ofrece

estimaciones de la tasa de consumo neto de los mayores sectores usuarios del

agua 20

La figura 3 muestra que se debe hacer una distincin entre los sectores que

tienen una cierta tasa de consumo: agricultura, industrias, ciudades y los sectores

que usan el agua sin un consumo fsico vida acutica y ambiente, recreacin,

navegacin. Aunque generalmente se reconoce que esos sectores pueden ser de

importancia en el balance total del agua de una regin, por razones prcticas no

son tomados en consideracin en el clculo del uso fsico del agua. Cuando se

trabaja a un nivel detallado, estos requerimientos pueden ser considerados para

determinar, por ejemplo, el flujo mnimo del nivel del agua que debe ser

mantenido en los ros. Sin embargo, a nivel de pas o de continente este enfoque

no es posible. Esta restriccin representa una seria limitacin del valor de las

cifras del agua agregadas a nivel de pas.

Sector

Tasa de

consumo (%)

Agricultura 60-90

Uso domstico 50 - 10

Industrias 5

Pesqueras 0

Recreacin 0

Ambiente 0

Navegacin 0

Tabla 12, Estimacin de la tasa de consumo neto de diferentes sectores de uso de agua Fuente: http://www.fao.org/DOCREP/004/W4745S/w4745s11.htm

Aun cuando se use el retiro bruto del agua como medida del uso de la misma

agua, existen aun grandes limitaciones. El retiro del agua agrcola raramente se

mide, y la mayora de las veces es estimada con base a las reas irrigadas y a los

requerimientos de los cultivos, con una prdida estimada de las prdidas de

20

(Margat, 1996)


44

conduccin. En algunos casos se han observado errores de hasta 100%, a nivel

de pas, en el sector agrcola. 21

En el caso de algunas industrias importantes y de ciudades grandes, los valores

ms seguros, por lo general se obtienen a partir de los datos de la red de

distribucin si bien en muchos casos el retiro del agua puede ser evaluado

indirectamente con base a la poblacin o al tipo de industrias.

Otro factor limitante que es difcil de tomar en consideracin a nivel de pas es la

calidad del flujo de retorno. Las industrias, las ciudades y la agricultura no

preservan la calidad del agua en el flujo de retorno y esto tiene importantes

consecuencias en lo que hace a la disponibilidad de la calidad del agua (aguas

abajo). Aun as, la variedad de situaciones hace imposible cuantificar

adecuadamente este aspecto del desarrollo del agua.22

21

http://www.fao.org/docrep/004/W4745S/w4745s11.htm 22

http://www.fao.org/docrep/004/W4745S/w4745s11.htm


45

III. METODOLOGA


46

El aumento en los niveles de contaminacin de las aguas superficiales y

subterrneas ha generado la necesidad de cuantificar y evaluar la calidad de los

cuerpos de agua. Por otra parte, debido a las diferencias de interpretacin entre

los encargados de tomar decisiones, los expertos en el tema y del pblico en

general, existe un esfuerzo creciente para desarrollar un sistema indicador que

agrupe los parmetros contaminantes ms representativos dentro de un marco de

referencia unificado.

El ndice de Calidad del Agua (ICA), como forma de agrupacin simplificada de

algunos parmetros, indicadores de un deterioro en calidad del agua, es una

manera de comunicar y evaluar la calidad de los cuerpos de agua. Sin embargo,

para que dicho ndice sea prctico debe de reducir la enorme cantidad de

parmetros a una forma ms simple, y durante el proceso de simplificacin algo

de informacin se sacrifica. Por otro lado si el diseo del ICA es adecuado, el

valor arrojado puede ser representativo e indicativo del nivel de contaminacin y

comparable con otros para enmarcar rangos y detectar tendencias.

Se presenta en el siguiente captulo una recopilacin de los mtodos para el

clculo de los ICA, y se adopta, con ciertas modificaciones, La tcnica

multiplicativa utilizando 9 variables.

3.1 Construccin de ndices de calidad de agua (ICAs)

El monitoreo de un cuerpo de agua para detectar su grado de contaminacin,

conduce a obtener una inmensa cantidad de datos de varios parmetros, incluso

dimensionalmente distintos, que hace difcil detectar patrones de contaminacin.

Horton (1965) y Liebman (1969) son los pioneros en el intento de generar una

metodologa unificada para el clculo del ICA. Posteriormente con trabajos de

mayor envergadura, la Fundacin Nacional de Saneamiento (NSF por sus siglas

en ingls), realiz un estudio para evaluar el ICA con base en nueve parmetros.

Pratti (1971), presenta un trabajo con trece parmetros y Dinius (1972) realiza

otro similar con once parmetros.

La descripcin de los sistemas arriba mencionados se puede encontrar en la

recopilacin hecha por Landwehr (1974). En Mxico, durante el estudio

limnolgico del lago de Chapala, realizado por el Instituto de Ingeniera de la


47

UNAM (1974), se adoptaron los resultados del NSF y se modificaron para doce

parmetros medidos en el lago.

Para la agrupacin de los parmetros existen dos tcnicas bsicas; las

denominadas aritmticas y las multiplicativas, Brown (1970). A su vez pueden o

no ponderarse con pesos especficos para cada parmetro. Landwehr y

Denninger (1976), demostraron la superioridad del clculo a travs de tcnicas

Multiplicativas, que son mucho ms sensibles que las aritmticas a la variacin de

los parmetros, por lo que reflejan con mayor precisin un cambio de calidad. En

cuanto a la ponderacin, Otto (1978) indica que el asignar pesos especficos a los

parmetros tiene el riesgo de introducir cierto grado de subjetividad en la

evaluacin, pero por otro lado sugiere que es importante una asignacin racional

y unificada de dichos pesos de acuerdo al uso del agua y de la importancia de los

parmetros en relacin al riesgo que implique el aumento o disminucin de su

concentracin.

El intento ms reciente para el diseo del ICA es el de Dinius (1987). En dicho

trabajo y usando el mtodo Delphi de encuestas (creado con el objeto de integrar

efectivamente las opiniones de expertos y eliminar las desventajas colaterales de

un proceso de comit), agrup a un panel de expertos en cuestiones ambientales

y dise, a partir de la evaluacin e interaccin de ellos, un ICA de tipo

multiplicativo y con asignacin de pesos especficos por parmetro.

3.1.1 Procedimientos y frmulas de ICAs

Para conocer el grado de calidad de las aguas, independientemente del posible

uso al que vayan a ser destinadas, se parte de la toma de muestras para la

obtencin de una serie de parmetros como pueden ser la concentracin de

diversos elementos, temperaturas, turbiedad, aspectos microbiolgicos, etc.

Estos datos, analizados y procesados posteriormente se convierten en un valor

numrico, que permite obtener una serie de ndices que determinan el estado

general de las aguas en funcin de unos rangos de calidades establecidos.

Existen dos tipos bsicos de ndices para la determinacin de la calidad; los que

miden parmetros concretos como sales, nitratos, determinados contaminantes,

etc., que pueden constatarse en las tablas de calidades exigidas por la legislacin


48

vigente o, los que a partir de frmulas algebraicas que combinan distintas

variables fsicas y/o qumicas, ofrecen unos valores abstractos que nicamente

tienen sentido s son introducidos en la correspondiente tabla de rango de

calidades.

En general, la calidad de un agua se valora por sus caractersticas fsico-qumicas

y biolgicas, en funcin de estos parmetros se establece una clasificacin en la

que el ICA vara entre 0 y 100. .23

DESARROLLADO POR BROWN, et al 1987 (NSF)

FORMULA O PROCEDIMIENTO

Medicin de los parmetros

Obtencin de los valores de calidad (Q vales)

Multiplicar los Q-vales por un factor de peso

Sumar los resultados de cada parmetro

PARAMETROS

Oxigeno Disuelto (% saturacin)

Coliformes Fecales ( #/ 100ml)

pH ( unidades estndar)

Demanda Bioqumica de Oxigeno a 5 das ( mg/l)

Temperatura (C)

Fosfatos Totales ( mg/l de PO4-P )

Nitratos ( mg/l de NO3 )

Turbiedad (NTU)

Solidos Totales (mg/l)

INTERPRETACION DE RESULTADOS

91 - 100 Excelente calidad de agua

71 - 90 Buena calidad de agua

51 - 70 Calidad de agua promedio

26 - 50 Mala calidad de agua

0 - 25 Pobre calidad de agua

Tabla 13, Frmula para determinar el ICA Fuente: BROWN, 1987

3.1.2. Estimacin del ndice de calidad del agua

Analisis Geoestadistico de La Calidad Del Agua

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