La complejidad de la calidad del agua como tema se refleja en los muchos tipos de mediciones de indicadores de calidad del agua. Algunas mediciones de la calidad del agua se realizan con mayor precisión in situ, porque el agua existe en equilibrio con su entorno. Las mediciones que suelen realizarse in situ y en contacto directo con la fuente de agua en cuestión incluyen la temperatura, el pH, el oxígeno disuelto, la conductividad, el potencial de reducción de oxígeno (ORP), la turbidez y la profundidad del disco de Secchi.
Recogida de muestrasEditar
A menudo se realizan mediciones más complejas en un laboratorio que requieren que la muestra de agua sea recogida, conservada, transportada y analizada en otro lugar. El proceso de toma de muestras de agua introduce dos problemas importantes:
- El primer problema es la medida en que la muestra puede ser representativa de la fuente de agua de interés. Las fuentes de agua varían con el tiempo y con la ubicación. La medida de interés puede variar estacionalmente o del día a la noche o en respuesta a alguna actividad del hombre o de las poblaciones naturales de plantas y animales acuáticos. La medición de interés puede variar con las distancias desde el límite del agua con la atmósfera suprayacente y el suelo subyacente o de confinamiento. El tomador de muestras debe determinar si un único momento y lugar satisfacen las necesidades de la investigación, o si el uso del agua de interés puede evaluarse satisfactoriamente mediante valores promediados de muestreo a lo largo del tiempo y del lugar, o si los máximos y mínimos críticos requieren mediciones individuales en una serie de momentos, lugares o eventos. El procedimiento de toma de muestras debe asegurar la correcta ponderación de los tiempos y lugares de muestreo individuales cuando el promedio sea apropiado.:39-40 Cuando existan valores máximos o mínimos críticos, deben aplicarse métodos estadísticos a la variación observada para determinar un número adecuado de muestras para evaluar la probabilidad de exceder esos valores críticos.
- El segundo problema se produce cuando la muestra se retira de la fuente de agua y comienza a establecer el equilibrio químico con su nuevo entorno: el recipiente de la muestra. Los contenedores de muestras deben estar hechos de materiales con una reactividad mínima con las sustancias que se van a medir; y la limpieza previa de los contenedores de muestras es importante. La muestra de agua puede disolver parte del recipiente de la muestra y cualquier residuo en ese recipiente, y los productos químicos disueltos en la muestra de agua pueden sorberse en el recipiente de la muestra y permanecer allí cuando el agua se vierte para el análisis:4 Pueden producirse interacciones físicas y químicas similares con cualquier bomba, tubería o dispositivo intermedio utilizado para transferir la muestra de agua al recipiente de la muestra. El agua recogida a profundidades inferiores a la superficie se mantendrá normalmente a la presión reducida de la atmósfera, por lo que el gas disuelto en el agua se acumulará en la parte superior del recipiente. El gas atmosférico por encima del agua también puede disolverse en la muestra de agua. Otros equilibrios de reacción química pueden cambiar si la muestra de agua cambia de temperatura. Las partículas sólidas finamente divididas que antes estaban suspendidas por la turbulencia del agua pueden depositarse en el fondo del recipiente de la muestra, o puede formarse una fase sólida por crecimiento biológico o precipitación química. Los microorganismos de la muestra de agua pueden alterar bioquímicamente las concentraciones de oxígeno, dióxido de carbono y compuestos orgánicos. El cambio de las concentraciones de dióxido de carbono puede alterar el pH y cambiar la solubilidad de los productos químicos de interés. Estos problemas son especialmente preocupantes durante la medición de sustancias químicas que se supone que son significativas a concentraciones muy bajas.
La conservación de la muestra puede resolver parcialmente el segundo problema. Un procedimiento común es mantener las muestras frías para reducir la velocidad de las reacciones químicas y el cambio de fase, y analizar la muestra tan pronto como sea posible; pero esto simplemente minimiza los cambios en lugar de prevenirlos.:43-45 Un procedimiento útil para determinar la influencia de los contenedores de muestras durante el retraso entre la recogida de muestras y el análisis implica la preparación de dos muestras artificiales antes del evento de muestreo. Un recipiente de muestra se llena con agua que se sabe, por análisis anteriores, que no contiene ninguna cantidad detectable de la sustancia química de interés. Esta muestra, llamada «blanco», se abre para exponerla a la atmósfera cuando se recoge la muestra de interés, luego se vuelve a sellar y se transporta al laboratorio con la muestra para su análisis, a fin de determinar si la recogida de la muestra o los procedimientos de retención introdujeron alguna cantidad medible de la sustancia química de interés. La segunda muestra artificial se recoge con la muestra de interés, pero luego se «pincha» con una cantidad adicional medida de la sustancia química de interés en el momento de la recogida. El blanco (control negativo) y la muestra enriquecida (control positivo) se llevan con la muestra de interés y se analizan por los mismos métodos en los mismos momentos para determinar cualquier cambio que indique ganancias o pérdidas durante el tiempo transcurrido entre la recogida y el análisis.
Pruebas en respuesta a catástrofes naturales y otras emergenciasEditar
Después de sucesos como terremotos y tsunamis, hay una respuesta inmediata por parte de las agencias de ayuda, ya que las operaciones de socorro se ponen en marcha para tratar de restablecer la infraestructura básica y proporcionar los artículos básicos fundamentales que son necesarios para la supervivencia y la posterior recuperación. La amenaza de enfermedades aumenta enormemente debido al gran número de personas que viven juntas, a menudo en condiciones miserables, y sin un saneamiento adecuado.
Después de una catástrofe natural, en lo que respecta al análisis de la calidad del agua, hay opiniones generalizadas sobre la mejor forma de actuar y se pueden emplear diversos métodos. Los principales parámetros básicos de calidad del agua que hay que analizar en una emergencia son los indicadores bacteriológicos de contaminación fecal, el cloro libre residual, el pH, la turbidez y posiblemente la conductividad/sólidos disueltos totales. Hay muchos métodos de descontaminación.
Después de las grandes catástrofes naturales, puede pasar un tiempo considerable antes de que la calidad del agua vuelva a los niveles anteriores a la catástrofe. Por ejemplo, tras el tsunami del océano Índico de 2004, el Instituto Internacional de Gestión del Agua (IWMI), con sede en Colombo, supervisó los efectos del agua salada y concluyó que los pozos recuperaron la calidad del agua potable anterior al tsunami un año y medio después del suceso. El IWMI elaboró protocolos para la limpieza de los pozos contaminados por el agua salada, que posteriormente fueron aprobados oficialmente por la Organización Mundial de la Salud como parte de su serie de Directrices de Emergencia.
Análisis químicoEditar
espectrómetro de masas mide los pesticidas y otros contaminantes orgánicos
Los métodos más sencillos de análisis químico son los que miden los elementos químicos sin respetar su forma. El análisis elemental para el oxígeno, como ejemplo, indicaría una concentración de 890 g/L (gramos por litro) de muestra de agua porque el oxígeno (O) tiene el 89% de la masa de la molécula de agua (H2O). El método seleccionado para medir el oxígeno disuelto debe diferenciar entre el oxígeno diatómico y el oxígeno combinado con otros elementos. La simplicidad comparativa del análisis elemental ha producido una gran cantidad de datos de muestras y criterios de calidad del agua para elementos a veces identificados como metales pesados. El análisis del agua para los metales pesados debe considerar las partículas de suelo suspendidas en la muestra de agua. Estas partículas de suelo suspendidas pueden contener cantidades mensurables de metal. Aunque las partículas no están disueltas en el agua, pueden ser consumidas por las personas que beben el agua. La adición de ácido a una muestra de agua para evitar la pérdida de metales disueltos en el recipiente de la muestra puede disolver más metales de las partículas de suelo suspendidas. Sin embargo, la filtración de las partículas de suelo de la muestra de agua antes de la adición de ácido puede provocar la pérdida de metales disueltos en el filtro. La complejidad de diferenciar moléculas orgánicas similares es aún más difícil.
La realización de estas complejas mediciones puede ser costosa. Debido a que las mediciones directas de la calidad del agua pueden ser costosas, los organismos gubernamentales suelen llevar a cabo programas de vigilancia continua y publicar los resultados. Sin embargo, existen programas locales de voluntariado y recursos disponibles para algunas evaluaciones generales. Las herramientas disponibles para el público en general incluyen kits de pruebas in situ, comúnmente utilizados para peceras caseras, y procedimientos de evaluación biológica.
Monitoreo en tiempo realEditar
Aunque la calidad del agua suele ser muestreada y analizada en laboratorios, desde finales del siglo XX ha habido un creciente interés público en la calidad del agua potable proporcionada por los sistemas municipales. Muchas empresas de suministro de agua han desarrollado sistemas para recoger datos en tiempo real sobre la calidad del agua de origen. A principios del siglo XXI, se han desplegado diversos sensores y sistemas de control remoto para medir el pH del agua, la turbidez, el oxígeno disuelto y otros parámetros. También se han desarrollado algunos sistemas de teledetección para vigilar la calidad del agua ambiente en masas de agua fluviales, estuariales y costeras.
Indicadores de agua potableEditar
La siguiente es una lista de indicadores que se miden a menudo por categoría de situación:
- Alcalinidad
- Color del agua
- pH
- Sabor y olor (geosmina, 2-metilisoborneol (MIB), etc.)
- Metales y sales disueltos (sodio, cloruro, potasio, calcio, manganeso, magnesio)
- Microorganismos como bacterias coliformes fecales (Escherichia coli), Cryptosporidium y Giardia lamblia; véase Análisis bacteriológico del agua
- Metales y metaloides disueltos (plomo, mercurio, arsénico, etc.)
- Orgánicos disueltos: materia orgánica disuelta coloreada (CDOM), carbono orgánico disuelto (DOC)
- Radón
- Metales pesados
- Fármacos
- Análogos hormonales
Indicadores ambientalesEditar
Indicadores físicosEditar
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Indicadores químicosEditar
Indicadores biológicosEditar
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Se han desarrollado métricas de monitorización biológica en muchos lugares, y una familia de mediciones ampliamente utilizada para el agua dulce es la presencia y la abundancia de miembros de los órdenes de insectos Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera (EPT) (de macroinvertebrados bentónicos cuyos nombres comunes son, respectivamente, mosca de mayo, mosca de piedra y mosca de cadera). Los índices EPT varían naturalmente de una región a otra, pero en general, dentro de una región, cuanto mayor sea el número de taxones de estos órdenes, mejor será la calidad del agua. Las organizaciones de Estados Unidos, como la EPA, ofrecen orientación para desarrollar un programa de seguimiento e identificar a los miembros de estos y otros órdenes de insectos acuáticos. Muchos emisores de aguas residuales de EE.UU. (por ejemplo, fábricas, centrales eléctricas, refinerías, minas, plantas municipales de tratamiento de aguas residuales) están obligados a realizar pruebas periódicas de toxicidad de todo el efluente (WET).
Las personas interesadas en controlar la calidad del agua que no pueden permitirse o gestionar análisis a escala de laboratorio también pueden utilizar indicadores biológicos para obtener una lectura general de la calidad del agua. Un ejemplo es el programa de vigilancia voluntaria del agua IOWATER de Iowa, que incluye una clave de indicadores EPT.
Los moluscos bivalvos se utilizan en gran medida como bioindicadores para vigilar la salud de los entornos acuáticos, tanto en agua dulce como en el medio marino. Su estado o estructura poblacional, fisiología, comportamiento o el nivel de contaminación con elementos o compuestos pueden indicar el estado de contaminación del ecosistema. Son especialmente útiles porque son sésiles, por lo que son representativos del medio en el que se muestrean o colocan. Un proyecto típico es el Programa de Vigilancia de Mejillones de Estados Unidos, pero hoy en día se utilizan en todo el mundo.
El método SASS (Southern African Scoring System) es un sistema de control biológico de la calidad del agua basado en la presencia de macroinvertebrados bentónicos (EPT). La herramienta de biomonitorización acuática SASS se ha ido perfeccionando a lo largo de los últimos 30 años y actualmente se encuentra en la quinta versión (SASS5), que ha sido modificada específicamente de acuerdo con las normas internacionales, concretamente el protocolo ISO/IEC 17025. El método SASS5 es utilizado por el Departamento de Asuntos Hídricos de Sudáfrica como método estándar para la evaluación de la salud de los ríos, que alimenta el programa nacional de salud de los ríos y la base de datos nacional de ríos.