Monitoreo de floraciones de cianobacterias

Monitoreo de floraciones de cianobacterias

Parámetros de calidad de agua en programas de Monitoreoen programas de Monitoreo

CALIDAD DE AGUA

Es la composición del agua, la cual está afectada por la

concentración de sustancias producidas por procesos producidas por procesos naturales y actividades

humanashumanas

Concepto relativo:Co cepto elat vo:Los criterios y los estándares de calidad de agua variarán dependiendo de su uso

Diferentes criterios y estándares según si se trata de agua para consumo humano (agua potable) para uso agrícola o industrial consumo humano (agua potable), para uso agrícola o industrial, para recreación, para mantener la vida acuática, etc.

CALIDAD DEL AGUA

ECOSISTEMA EN EQUILIBRIO

Por Decreto Ministerial (MVOTMA-2005), la calidad del agua de los sistemas acuáticos superficiales debe

permitir el desarrollo de la biota acuática Equivale a permitir el desarrollo de la biota acuática. Equivale a calidad tipo 3 del Código de Aguas.

Turbidez /ColorPARÁMETROS GENERALES de CALIDAD DE AGUA

Parámteros medibles in

Temperatura

pH

Sólidos Suspendidos

Sólidos Disueltosmedibles in situ

p

Oxígeno Disuelto

Conductividad específica

Alcalinidad y Dureza Total

Nutrientes (N y P, Si)Conductividad específica

Transparencia Clorofila a

ColiformesCo o es

Oxígeno Disuelto

Demanda Bioquímica de Oxígeno

Parámteros que se miden en el Demanda Bioquímica de Oxígeno

DBO5

Demanda Química de Oxígeno

miden en el laboratorio

gDQO

Carbono Orgánico Total (COT)

Carbono Inorgánico Total (CIT)

Grasas y aceites

PARÁMETROS ESPECÍFICOS DE CALIDAD DE AGUA: METALES

Arsénico (As)

Cadmio (Cd) Micronutrientes( )

Cobre (Cu)

C (C )

Bioacumulables

Tóxicos para la biotaCromo (Cr)

Plomo (Pb)

Tóxicos para la biota

Origen industrial, agrícola b

Mercurio (Hg)

Zinc (Zn)

y urbano

Zinc (Zn)

PARÁMETROS ESPECÍFICOS DE CALIDAD DE AGUA: SUSTANCIAS TÓXICAS (XENOBIÓTICAS)

Cianuro (CN), Fenoles, Fluoruro (F) , Bifenilos Policlorados, (PCBs) (dioxinas), Hidrocarburos Aromáticos,

Compuestos industriales

,Policíclicos (HAPs)

Aldrín y Dieldrín, Clordano,Muy tóxicos (aún en cantidades traza) Aldrín y Dieldrín, Clordano,

DDT, Endosulfán, Endrín, Heptacloro + Heptacloro, EPOXI Lindano

traza)

Persistentes (no biodegradables)

P t t i i téti EPOXI, Lindano , Metoxicloro, Mirex, Paratión, 2, 4 D; 2, 4, 5 T; 2, 4, 5, TP

Presentes en sustancias sintéticas y plaguicidas

Algunos están dentro de lasAlgunos están dentro de las sustancias más tóxicas conocidas

CALIDAD DE AGUA – SUSTANCIAS XENOBIÓTICAS

Sustancias extrañas, ajenas al ambiente. No forman parte del ecosistema y por tanto no tienen una utilidad en él.de ecos ste a y po ta to o t e e u a ut dad e é

Introducidas por el hombre, principalmente como producto (o residuo) de actividades industriales(o residuo) de actividades industriales.

Desde el punto de vista ambiental tienen gran poder contaminantecontaminante.

•Grasas y aceites

•Detergentes

•PesticidasPesticidas

•Compuestos orgánicos persistentes

TEMPERATURA

• En los cuerpos de agua superficiales la T puede oscilarEn los cuerpos de agua superficiales, la T puede oscilar entre 0 y 32 grados, según la época del año. Normalmente en los meses más fríos no es inferior a 10ºC d l l10ºC, y en verano puede alcanzar valores cercanos a los 30ºC.

• La temperatura afecta la solubilidad de variosLa temperatura afecta la solubilidad de varios compuestos como el oxígeno, o la actividad metabólica, lo que afecta a la vida acuática.

• La T puede variar según la profundidad y a lo largo del día (importante medir siempre a la misma profundidad y a la misma hora)a la misma hora)

• La T puede verse alterada por descarga de industrias (propias o por refrigeración), o por la actividad forestal.

CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO DISUELTO

E di lt l P i d l t ó f d l• Es un gas disuelto en el agua. Proviene de la atmósfera y de la fotosíntesis de las algas y plantas acuáticas. Se difunde en el agua por turbulencia.

• Es un indicador de la cantidad de materia orgánica presente: a mayor• Es un indicador de la cantidad de materia orgánica presente: a mayor cantidad de materia orgánica, menor cantidad de O.D.

• Valores normales (aguas no contaminadas): 7 a 14 mg/L• Valores menores: aguas contaminadas con materia orgánica• Valores menores: aguas contaminadas con materia orgánica• Ambientes con alta concentración de algas o plantas acuáticas tienden

a presentar altos valores de O.D. durante el día (importante medir siempre a la misma hora) y muy bajos en la noche (consumo porsiempre a la misma hora) y muy bajos en la noche (consumo por respiración)

• El oxígeno es más soluble en agua cuanto más fría está ésta: a menor temperatura, mayor capacidad de disolver oxígeno (Medir también la p , y p g (temperatura del agua)

• Factores que incrementan la concentración de OD: baja temperatura, turbulencia, presencia de algas o plantas acuáticas

• Factores que disminuyen la concentración de OD: alta temperatura, materia orgánica, biota respirando

En los sistemas acuáticos el oxígeno es producido y consumido

O2 ATMOSFÉRICO

ProductoresPrimarios Consumidores

Consumo > Producción

OO2

Consumo < ProducciónProducción

D dDescomponedores

Medición del O.D.:

Laboratorio: Método de Winkler. Determinación del O D por titulaciónDeterminación del O.D. por titulación.

In situ: Uso de sensor (oxímetro).

Uso de kit de campoUso de kit de campo.

CONDUCTIVIDAD

• La conductividad del agua mide la concentración de iones a• La conductividad del agua mide la concentración de iones a través de su capacidad de transmitir un pulso eléctrico. A mayor concentración de iones, mayor conductividad;

• En el agua pura la conductividad eléctrica es O Los iones• En el agua pura la conductividad eléctrica es O. Los iones disueltos en el agua (Ca++,Mg++, Na+, K+; HCO3-, NO3-, SO4=, Cl-), le proporcionan cargas que la hacen conductora de la electricidadla electricidad.

• Dependiendo de la composición del suelo de la cuenca, la conductividad natural va de 50 µS/cm en aguas poco mineralizadas a 500 - 1500 µS/cm en cuencas sedimentariasmineralizadas, a 500 - 1500 µS/cm en cuencas sedimentarias

• Si se la multiplica por un factor entre 0,55 y 0,7 corresponde aproximadamente al valor de sólidos disueltos totales (mg/L)E bi t d l í l l d d ti id d• En ambientes dulceacuícolas, valores de conductividad mayores a 1500 µS/cm pueden estar indicando contaminación urbana, agrícola o industrial

Medición de la conductividad:Medición de la conductividad:

Se utilizan conductímetros

pHp

• Es una medida de la acidez o alcalinidad del agua• La escala de pH va de 0 a 14, siendo de 0 a 7 ácido, y de 7 a

14 bá i El l 7 t ( j H d l d til d )14 básico. El valor 7 es neutro (ej: pH del agua destilada)• Las aguas naturales tienen un valor de pH de 6 a 8,5, según

las características del suelo de la cuenca. Aguas “blandas” t l d 6 7 A “d ” ( i dpresentan valores de 6 a 7. Aguas “duras” (con presencia de

carbonatos) presentan valores mayores a 7. Está regulado por la relación de carbono-carbonato-bicarbonato

• Es un regulador importante de muchas reacciones químicas de nutrientes y minerales

• Valores anormales de pH permiten detectar contaminación en p pel agua. Aguas de escorrentía de basureros o actividades mineras tienen pH ácidos. Valores superiores a 9,5 o inferiores a 4,5 son letales para la mayoría de los organismos

Medición del pH:Medición del pH:

TRANSPARENCIA DEL AGUA y TURBIDEZ

• La medición de la transparencia del agua, permite conocer la profundidad de penetración de la luz en la columna de agua.

• Se mide la profundidad en que se deja de ver el Disco de Secchi (*2,5= profundidad iluminada) y se expresa en “m”

• La turbidez es una medida de la cantidad de material particulado que dificulta la visual en la columna de agua (como limo arcillaque dificulta la visual en la columna de agua (como limo, arcilla, partículas orgánicas o microorganismos).

• Se mide con el Turbidímetro y se expresan en Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU)Nefelométricas de Turbidez (NTU)

• El viento, la velocidad de la corriente y la turbulencia, la desforestación, la agricultura y extracción de áridos (agentes de erosión), los efluentes urbanos e industriales aumentan la ),turbidez

SÓLIDOS SUSPENDIDOS

• Es una medida de la cantidad de partículas (mayores a 0,45 µm) que se encuentran en suspensión en el agua

• Provienen principalmente del arrastre erosivo de partículas de arcilla del suelo

• Aumentan la turbidez• Aumentan la turbidez• Adsorben sustancias tóxicas (contaminantes orgánicos y

metales))• Actividades de extracción de áridos, agrícolas y

desforestación pueden aumentar la cantidad de sólidos did lsuspendidos en el agua

• Se expresan en mg/L

SÓLIDOS DISUELTOS

Comprenden partículas menores a 0,45 µm que van del tamaño de los iones a las partículas coloidales del limo

Aumentan la turbidez, con los efectos que esto trae (disminuyen la penetración de la luz, la fotosíntesis y como consecuencia la cantidad de oxígeno en el agua)

Actividades de extracción de Actividades de extracción de áridos, agrícolas y desforestación pueden aumentar la cantidad de sólidos suspendidos en el agua

COLOR

Color verdadero: causado por las sustancias disueltas (se obtienesustancias disueltas (se obtiene luego de filtrar la muestra a través de una membrana de 0,45 µm) µ )

Color apartente: partículas en suspensión

Coloraciones oscuras de tonos rojizos, pardos o amarillentos se deben a pigmentos como lignina, taninos, ácidos fúlvicos o húmicos o también a óxidos de hierro (rojos)también a óxidos de hierro (rojos)

Coloraciones verdosas se deben alos pigmentos de las algaslos pigmentos de las algas

PARÁMETROS que requieren ÁANÁLISIS de LABORATORIO

Entre los más frecuentes para evaluar lid d d licalidad de agua se analizan:

• ALCALINIDAD • NUTRIENTES (Nitrógeno y Fósforo, Sílice)• CLOROFILA• CLOROFILA• COLIFORMES (Totales y termotolerantes)• DBO5 y DQO

STANDARIZACIÓN ANALÍTICASTANDARIZACIÓN ANALÍTICA

www.dinama.gub.uy/publicaciones/manuales y documentos técnicos

P blicación de las metodologías analíticas aplicadas Publicación de las metodologías analíticas aplicadas y recomendadas por el Dpto. de Normalización de DINAMA (Laboratorio)DINAMA (Laboratorio)

ALCALINIDAD

• Es una medida de la cantidad de carbonatos bicarbonatos o carbonatos, bicarbonatos o hidróxidos (sustancias básicas).

• Las aguas con gran alcalinidad Las aguas con gran alcalinidad tienen pH básico (mayor a 7)

• Las aguas naturales presentan valores generalmente inferiores a 500 mg/L

• Aguas sobre suelos basálticos son • Aguas sobre suelos basálticos son más alcalinas

• Cuanto más alcalinidad presenta el agua, más “dureza” tiene, y p g , , yno es recomendable para su potabilización, puesto que tiene gran concentración de sales de sodio• Las actividades mineras o ciertas actividades industriales pueden • Las actividades mineras o ciertas actividades industriales pueden aumentar la alcalinidad del agua

NUTRIENTES

• Sustancias químicas presentes en el ecosistema (organismos, agua y sustrato) que son esenciales para el desarrollo de la vida.

• Macronutrientes: son nutrientes principales, por ser parte estructural de las moléculas (proteínas, ácidos grasos, carbohidratos, ácidos nucleicos). Macronutrientes (mg/L):) ( g )

• Relación de Redfield: 106C/16N/1P• Compuestos de Nitrógeno: Amoníaco Total (N-NH3), Nitritos

(NO2), Nitratos (NO3-), Nitrógeno Orgánico Total (NOT), Nitrógeno(NO2), Nitratos (NO3 ), Nitrógeno Orgánico Total (NOT), Nitrógeno Total Kjeldahl (NTK), Nitrógeno Total (NT);

• Compuestos de Fósforo: Fósforo Total (PT), Ortofosfato (PO4-)• Micronutrientes: son sustancias fundamentales para la vida• Micronutrientes: son sustancias fundamentales para la vida,

porque forman parte de moléculas orgánicas, pero se requieren en concentraciones muy bajas. Micronutrientes (µg/L): Sílice, magnesio potasio hierro azufremagnesio, potasio, hierro, azufre

Macronutrientes:

Su exceso provoca eutrofización en los cuerpos de agua

Origen agrícola, industrial y urbano

NITRÓGENOEl nitrógeno (N) es un macronutriente, esencial para los organismos porque forma parte estructural de las proteínas

Su fuente principal es la atmósfera

En el ambiente se puede encontrar en varias formas segúnEn el ambiente, se puede encontrar en varias formas, según la cantidad de oxígeno presente (potencial redox)

En ambientes con poco oxígeno podemos encontrar lasEn ambientes con poco oxígeno, podemos encontrar las formas más reducidas, como el NH3 o NH4

+ (sedimentos y aguas contaminadas por materia orgánica)g p g )

En ambientes con buena concentración oxígeno, podemos encontrarlo en formas más oxidadas como el NO2 o NO3

-encontrarlo en formas más oxidadas, como el NO2 o NO3

Ambientes con más de 5 mg/L de N total, pueden estar indicando contaminación con materia orgánica fertilizantes oindicando contaminación con materia orgánica, fertilizantes o aguas servidas

Ciclo BIOGEOQUIMICO del nitrógeno

Fuente: platea.pntic.mec.es

FÓSFORO •El fósforo (P), al igual que el nitrógeno (N), es un macronutriente. Es parte de numerosas moléculas estructurales de los seres vivosSu fuente principal es el suelo En el agua se utiliza como indicador•Su fuente principal es el suelo. En el agua, se utiliza como indicador

de estado trófico: < 10 µg/L – ambientes oligotróficos, entre 10 y 25 µg/L – ambientes mesotróficos, >25 µg/L – ambientes eutróficosµg µg• Generalmente es el nutriente limitante• Los organismos acuáticos tienen una relación de N/P de 16/1. G l t l h á d 16 N d P l lGeneralmente en el agua hay más de 16 N por cada P, por lo que el P es el nutriente limitante del desarrollo de la vida acuática•Cuando hay un aumento del P se tiende a la eutrofización, ya queCuando hay un aumento del P se tiende a la eutrofización, ya que generalmente habrá más N disponible. Cuando hay tanto P que la relación N/P< 16, habrá limitación por nitrógeno. En este escenario, l i b t i á f id d bid d tlas cianobacterias se verán favorecidas debido a que pueden captar N de la atmósferaOtras fuentes: efluentes urbanos, agropecuarios e industriales, yOtras fuentes: efluentes urbanos, agropecuarios e industriales, y escorrentía difusa de suelos agrícolas

CICLO BIOGEOQUÍMICO DEL FÓSFORO

Rocas fosfatadas

COLIFORMES

• Grupo de especies bacterianas (E h i hi Kl b i ll E t b t(Escherichia, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter) que tienen importancia como indicadores de contaminacióncomo indicadores de contaminación del agua y los alimentos• Coliformes totales: bacterias entéricas que se encuentran q

en el intestino de los humanos y de los animales de sangre caliente, pero también en los suelos

• Coliformes termotolerantes o fecales: presentes enColiformes termotolerantes o fecales: presentes en gran número en las heces y por tanto su presencia en el ambiente es indicador de contaminación con materia fecal . Son indicadores de contaminación fecal en el control deSon indicadores de contaminación fecal en el control de calidad del agua

• Su número en el agua es proporcional al grado de contaminación fecalcontaminación fecal

DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO - DBO5

Es un indicador de contaminación orgánica

Los microorganismos consumen Oxígeno (O2) para descomponer la materia orgánica (respiración microbiana). A mayor cantidad de materia orgánica, mayor consumo de O2. La DBO5 mide el O2consumido por los microorganismos de una muestra de agua,consumido por los microorganismos de una muestra de agua, durante 5 días, lo que indirectamente indica la cantidad de materia orgánica presente en la misma.

A mayor DBO5, mayor cantidad de materia orgánica

Agua limpia con poca materia orgánica< 2 mg/L g p p g

Agua moderadamente limpia con alguna materia orgánica

2 mg/L

3 – 5 mg/L

Grandes cantidades de materia orgánica y muchas bacterias6 – 9 mg/L

Muy pobre calidad de agua. Grandes cantidades de materia orgánica en el agua >10 mg/L

CLOROFILA

• Es la molécula de pigmento presente en

ABUNDANCIA RIESGO SANITARIO

3 1pigmento presente en todos los vegetales (organismos fotoautótrofos)

20.103 cél.ml-1 de cianobacterias o 10 ug l-1 clorofila a con

Efectos y molestias de corta duración, si las fotoautótrofos)

• Se utiliza como una medida de la biomasa de

dominancia de cianobacterias

hay.

105 cél ml-1 de Efectos de cortaproductores primarios en el agua, principalmente microalgas

105 cél.ml 1 de cianobacterias o 50 ug l-1 clorofila a con d i i d

Efectos de corta duración, molestias o í t ág

• Su concentración es indicadora de estado trófico o de riesgo de

dominancia de cianobacterias

síntomas más severos de larga duración

trófico o de riesgo de floración Formación de

espumas de cianobacterias

Riesgo de intoxicación aguda y/o letalcianobacterias

(blooms) o 50 ug l-1de clorofila

y/o letal

OLIGOTROFICO MESOTROFICO EUTROFICOHIPEREUTROFICO

CALIDAD DE AGUA – Niveles guía de estado trófico

ESTADO TROFICO

TRANSPARENCIA (m)

CLOROFILA a (ppb)(ppb)

P TOTAL

<0,025 mg/L > 1,0 mg/L

(mg/L)