Índices fisicoquímicos de calidad de las aguas

Mediante estos índices se va a obtener un valor numérico adimensional que engloba las magnitudes de ciertos parámetros individuales, cuyo número y tipo varía según el índice. Se usan para evaluar la calidad de un agua y su evolución con el tiempo y tienen como inconveniente su poca robustez debido a que simplifican mucho la calidad al definirla mediante un único valor numérico. Los parámetros más comúnmente utilizados en los índices  se exponen en la siguiente tabla:

En las tablas que se muestran a continuación se muestran algunos valores típicos que toman estos parámetros y una comparación entre las aguas aguas subterráneas y superficiales relativa a los mismos:

Los índices fisicoquímicos más utilizados en la actualidad son: el índice de calidad general (ICG), el ídice simplificado de calidad de aguas (ISQA) y el índice automático de calidad de aguas (IAQA).

1. Índice de calidad general (ICG)

Es el índice más empleado en España. Es una adaptación del índice Lamontagne y Provencher del Servicio de Calidad de las Aguas del Ministerio de Riquezas Naturales del Estado de Quebec en Canadá. Es un valor adimensional obtenido a partir de 23 parámetros procesados mediante ecuaciones lineales, de los cuales 9 se utilizan siempre (básicos) y 14 según su influencia en la calidad (complementarios). Los  9 parámetros básicos son: coliformes totales, conductividad, DBO, DQO-Mn, fósforos totales, sólidos en suspensión, nitratos, oxígeno disuelto y pH.

El índice de calidad general se puede expresar como:

ICG = ∑ [F₁ · (K_i) · F₂ · (K_i)]

En donde:

• K_i: valor analítico de cada parámetro, siendo i = 1, 2, 3.... 23

• F₁: función que transforma el valor analítico de cada parámetro en un valor adimensional. Se obtiene de esta forma el nivel de calidad (Q_i).

• F₂: función que pondera la influencia de cada parámetro en el global del índice. Se obtiene así el peso específico de cada parámetro (P_i):

P_i = [(1 / a_i) / ∑ (1 / a_i)]; siendo a_i = 1 (muy importante) hasta a_i = 4 (poco importante)

Por tanto, el ICG se puede expresar finalmente como:

Índices biológicos de calidad de las aguas

Mediante los índices biológicos se obtiene un valor numérico que expresa el efecto de la contaminación sobre una comunidad biológica y se basan en la capacidad de los organismos de reflejar las características o condiciones ambientales del medio en el que se encuentran. La presencia o ausencia de una especie o familia, así como su densidad o abundancia es lo que se va a usar como indicador de la calidad. La mayor diferencia con los índices fisicoquímicos es que permiten indicar el estado del agua en un periodo prolongado de tiempo definido por la duración del ciclo vital de cada individuo, magnitud de colonias, etc., pero, por el contrario, es imposible identificar los agentes contaminantes existentes, por lo que su utilización es complementaria y no sustitutiva a los índices fisicoquímicos.

Los índices biológicos pueden ser de dos tipos:

• Índices bióticos: suelen ser específicos para un tipo de contaminación y/o región geográfica, y se basan en el concepto
  de organismo indicador. Permiten la valoración del estado ecológico de un ecosistema acuático afectado por un proceso de contaminación. Para ello a los grupos de invertebrados de una muestra se les asigna un valor numérico en función de su tolerancia a un tipo de contaminación, los más tolerantes reciben un valor numérico menor y los más sensibles un valor numérico mayor, la suma de todos estos valores nos indica la calidad de ese ecosistema.

• Índices de diversidad: miden la abundancia y biodiversidad de especies de un sitio, a mayor biodiversidad mayor puntuación. Reflejan alteraciones del número total de comunidades de organismos, . Como ventajas de estos índices respecto a los bióticos destacan que no es necesaria la identificación de especies o familias, que no se requiere información sobre la tolerancia a contaminación y que sirven para detectar episodios leves de contaminación. Por contra no existe un consenso claro sobre los valores de los índices.

Índices bióticos

1. Biological Monitoring Working Party (BMWP)

Se basa en la asignación a las familias de macroinvertebrados acuáticos de valores de tolerancia a la contaminación comprendidos entre 1 (familias muy tolerantes) y 10 (familias intolerantes). La suma de los valores obtenidos para cada familia detectada en un punto nos dará el grado de contaminación del punto estudiado.

Se consideran macroinvertebrados bentónicos a aquellos organismos invertebrados que desarrollan alguna fase de su ciclo vital en el medio acuático, y cuyo tamaño es superior a los 2 mm. Abarca insectos, moluscos, crustáceos, turbelarios y anélidos principalmente. Matcalfe (1989) enumera las principales razones para su uso como indicadores biológicos:

• Sensibilidad y rapidez en la reacción ante distintos contaminantes con una amplia gradación en la respuesta frente a un variado espectro de clases y grados de estrés.

• Ubicuidad, abundancia y facilidad de muestreo. Tamaño adecuado para su determinación en laboratorio.

• Carácter relativamente sedentario, reflejando las condiciones locales de un tramo fluvial.

• Fases del ciclo de vida suficientemente largas como para ofrecer un registro de la calidad medioambiental.

• Gran diversidad de grupos faunísticos con numerosas especies, entre las cuales siempre habrá alguna que reaccione ante un cambio ambiental.

Existen multitud de adaptaciones mundiales de este índice creado en primer lugar por Hellawell (1978) para los ríos de Gran Bretaña. Alba-Tercedor y Sánchez-Ortega (1988) crearon la adaptación para la Península Ibérica que se denota por BMWP'. Una de las últimas adaptaciones para la Península Ibérica es la Iberian Biological Monitoring Working Party(IBMWP), de Alba-Tercedor et al. (2002), creada tras acuerdo obtenido en el III Congreso Ibérico de Limnología debido a actualizaciones taxonómicas y modificación de alguna de las puntuaciones de las familias de macroinvertebrados.

Las puntuaciones asignadas a cada familia de macroinvertebrados según el BMWP' se resumen en la siguiente tabla:

Finalmente, tras la suma de los valores correspondientes a cada una de las familias presentes en la zona de estudio, se obtiene la calidad del agua, que se puede encuadrar en una de las 5 categorías siguientes:

2. Índice biótico de Trent (TBI)

El índice biótico de Trent (Woodiwiss, 1964) se utiliza para indicar el grado de tensión producido por las aguas residuales en comunidades animales de río, a partir de las cantidades de taxones y la presencia de especies o grupos claves. Utiliza 6 taxones y la valoración final del agua varía entre 0 (mala) y 15 (buena). A partir de él se han desarrollado multitud de adaptaciones. En España el BILL (Prat et al., 1983).

3. Índice Chandler

Utiliza 6 grupos, los mismos que Trent, y además emplea un factor de abundancia, en el que cada especie tiene una puntuación que varía según el número de individuos. Es necesario una identificación taxonómica de los macroinvertebrados hasta el nivel de género o especie. La puntuación final del agua varía entre 0 (mala) y un límite superior no definido, aunque se puede decir que si el índice es menor de 300 el agua está contaminada y si está comprendido entre 300 y 3000 el agua está poco contaminada.

Índices DE DIVERSIDAD

1. Índice de diversidad de Shannon-Wiener (H)

En un primer momento se usó para medir la diversidad de los peces sometidos a la contaminación del agua durante la década de 1960 (Davis 1995). Este índice relaciona el número de especies con la proporción de individuos pertenecientes a cada especie presente en la muestra. Sin embargo, ha sido criticado debido a que no considera aspectos importantes como la periodicidad y el tipo de muestreo, el nivel de la resolución taxonómica y porque responde de manera irregular a los cambios naturales del medio acuático (Davis 1995, Karr 1998). Se calcula mediante la siguiente expresión: