DISTURBIOS ANTRÓPICOS
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<strong>DISTURBIOS</strong> <strong>ANTRÓPICOS</strong><br />
MODULO IV
• Contaminar = infectar<br />
• Poluir = manchar<br />
• Adición de sustancias extrañas (o en<br />
cantidades excesivas) a un medio<br />
deteriorando su calidad.<br />
• Calidad = aptitud para los usos<br />
• Usos – término jurídico
TIPOS DE CONTAMINACION<br />
Física<br />
caudal<br />
térmica<br />
radiactiva<br />
turbidez<br />
color<br />
flotantes<br />
Química<br />
orgánica<br />
eutrofización<br />
metales pesados<br />
ácidos<br />
hidrocarburos<br />
derivados de<br />
hidrocarburos<br />
Biológica<br />
especies invasoras<br />
eliminación de<br />
especies<br />
predadores<br />
parásitos<br />
competidores<br />
infecciones
Sólidos<br />
Suspendidos:<br />
velocidad<br />
nutrientes<br />
respiración<br />
alimentación<br />
abrasión<br />
colmatación<br />
turbidez<br />
fotosíntesis<br />
visibilidad
Contaminación<br />
térmica<br />
solubilidad<br />
toxicidad<br />
metabolismo<br />
especies<br />
Central térmica
• Radiactividad<br />
– mutagénesis<br />
–cáncer<br />
• Flotantes<br />
–Grasas<br />
– espumas<br />
– transparencia<br />
– intercambio gaseoso<br />
– estética
Contaminación química<br />
INORGANICOS<br />
• fertilizantes -> nutrientes -><br />
eutrofización:<br />
– PP, OD, pH, sombra, MO<br />
• pH – lluvia ácida<br />
– SOx, NOx -> Al↑,<br />
• sales<br />
• M+ (ca. 40)<br />
– (d>5, PM>50, orbitales>3)<br />
– Micronutrientes esenciales:<br />
Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Va, Zn<br />
– + Cd, Cr, As, Hg, Pb, ...<br />
– ca. 1 µg/L (Zn 10)<br />
ORGANICOS<br />
• detergentes<br />
• biocidas:<br />
– organoclorados,<br />
– organofosforados<br />
– Carbámicos, Piretroides<br />
• Hidrocarburos<br />
– sustancias asociadas<br />
SO 2 , NO 2 , Pb<br />
– derivados<br />
polietileno,<br />
cloruro de polivinilo,<br />
poliuretano, poliestireno,<br />
bifenil policlorados (BPC)<br />
hexaclorobenceno (HCB)
Contaminación Biológica: especies invasoras<br />
Limnoperna fortunei<br />
(Neorbicula)<br />
Ficopomatus enigmaticus<br />
Corbicula fluminea
Contaminación Biológica: microbiológica<br />
Enfermedades de Transmisión Hídrica<br />
Disentería amebiana<br />
Cólera<br />
Diarrea por Escherichia coli<br />
Giardiasis<br />
Diarrea por rotavirus<br />
Salmonelosis<br />
Disentería bacilar<br />
Fiebre tifoidea<br />
Poliomielitis<br />
Hepatitis A<br />
Leptospirosis<br />
Ascaridiasis<br />
Trichuriasis<br />
Infecciones de piel y ojos<br />
Tifus o Fiebre recurrente<br />
(pulgas)<br />
Esquistosomiasis<br />
Difilobotriasis y otras<br />
(helmintos)<br />
Enfermedad del sueño<br />
Filiariasis<br />
Malaria<br />
Dengue<br />
Fiebre amarilla
Contaminación Orgánica<br />
MOPF, MOD<br />
oxidable<br />
degradación rápida<br />
vs. aporte<br />
orgánico natural<br />
MOPG<br />
DBO, DQO<br />
nutrientes - eutrofización<br />
refractaria<br />
anoxia<br />
descomposición anaeróbica<br />
otros aceptores de e-<br />
NO3 −> NO2 −> NH3, N2<br />
SO4 −> H2S<br />
C6(H2O)6 −> CH4<br />
1 g MO seca – 1 g O 2<br />
factores: temperatura, aireación, biota, corriente, luz
Evaluación de la calidad del agua<br />
• Monitoreo<br />
– Largo plazo<br />
– Estandarizado<br />
– Estado y tendencias<br />
• Investigación o<br />
estudio<br />
– Corta duración<br />
– Intensivo, específico<br />
• Vigilancia<br />
– Continua, especifica<br />
– Para manejo<br />
• Objetivos<br />
– Simples<br />
• Tendencias<br />
• Básico, preliminar<br />
• Usos específicos,<br />
impacto, emergencia<br />
• Línea de base, modelos<br />
– Multipropósito<br />
• Duración<br />
• Frecuencia<br />
• Sitios<br />
• Variables<br />
Chapman D. 1996. Water Quality Assessments. UNESCO-WHO-UNEP
Factores y actividades involucradas<br />
• Naturaleza del área geográfica<br />
– Clima, topografía, geología, suelos<br />
– Usos del suelo, hidrología<br />
• Usos del agua (del sistema acuático)<br />
– Potable, recreación, riego, navegación<br />
– Energía, industrias, pesca, acuacultura<br />
• Actividades que afectan el agua (sistema)<br />
– Domésticas, industriales, agrícolas<br />
– Su control y tratamiento<br />
• Marco institucional<br />
– Leyes, normas. Instituciones. Políticas
Elementos clave de un programa de evaluación<br />
1. Objetivos<br />
2. Estudio preliminar<br />
3. Diseño de monitoreo<br />
4. Monitoreo de campo<br />
5. Monitoreo<br />
hidrológico<br />
6. Laboratorio<br />
7. Control de los datos<br />
8. Tratamiento de datos<br />
1. Almacenamiento<br />
2. Análisis<br />
3. Reportes<br />
9. Interpretación de<br />
datos<br />
10.Recomendaciones de<br />
manejo
VARIABLES POSIBLES (LABORATORIO DINAMA) Y USUALES<br />
Temp., OD, pH<br />
Conductividad, Dureza, Alcalinidad<br />
Turbidez, Color<br />
Sólidos disueltos totales, fijos y<br />
volátiles<br />
Sólidos suspendidos totales, fijos y<br />
volátiles<br />
Sólidos sedimentables<br />
N total, Nitrato, Nitrito, Amonio<br />
Fósforo total, Ortofosfato, Silicato<br />
Aceites y Grasas<br />
Demanda Bioquímica de Oxígeno<br />
Demanda Química de Oxígeno<br />
Clorofila<br />
Coliformes totales y<br />
termotolerantes<br />
Estreptococos fecales<br />
Heterótrofos<br />
Escherichia coli<br />
Enterococos<br />
Toxicidad por Microtox<br />
Cloruro<br />
Sulfato, Sulfuro<br />
Calcio, Magnesio<br />
Potasio, Sodio<br />
Hierro, Manganeso<br />
Cianuro (libre y total)<br />
Aluminio, Arsénico<br />
Cadmio, Cinc, Cobre<br />
Cromo total, Cromo VI<br />
Mercurio, Níquel, Plomo
Biomonitoreo<br />
uso sistemático de respuestas biológicas a<br />
diferente nivel para evaluar cambios ambientales<br />
(Kolkwitz & Marsson 1908, Sladecek 1973, Rosenberg & Resh 1993)<br />
Métodos químicos<br />
instantaneos<br />
locales<br />
específicos<br />
exactos<br />
causas<br />
usuales/estandarizados<br />
Estándares, umbrales<br />
Bioindicadores<br />
integran tiempo<br />
integran espacio<br />
integran factores<br />
comunicación público<br />
efectos – objetivos<br />
inusuales/diversos<br />
sitios de referencia
• organismos<br />
– Peces<br />
VARIOS ENFOQUES<br />
– Macroinvertebrados<br />
– Diatomeas<br />
– Macrófitas<br />
• nivel taxonómico<br />
– Orden<br />
– Familia<br />
– Género<br />
–Especie<br />
• análisis de datos<br />
–Métricas<br />
– Indices<br />
– estadística<br />
• descriptiva<br />
• univariada<br />
• multivariada
REQUISITOS<br />
i. Abundancia, distribución número muestras<br />
ii. Tamaño muestreo y separación<br />
iii. Poca movilidad. integración espacial<br />
iv. Vida larga. integración temporal<br />
v. Fácil identificación largo plazo y entre sitios<br />
vi. Cosmopolita o con análogos ecológicos (idem)<br />
vii. Tolerancia ambiental estrecha y específica<br />
viii. Poca variabilidad genética y ecológica<br />
ix. Ecología conocida<br />
x. Resistentes a manipulación<br />
Rosenberg DM & VH Resh (eds.) 1993 Freshwater Biomonitoring And Benthic<br />
Macroinvertebrates, Chapman & Hall, New York.
Comunidades bioindicadoras<br />
zoobentos<br />
fitobentos<br />
hidrófitas<br />
peces<br />
2<br />
3<br />
4<br />
1<br />
inmovilidad<br />
2<br />
1<br />
3<br />
3<br />
longevidad<br />
4<br />
1<br />
2<br />
3<br />
muestreo<br />
4<br />
2<br />
1<br />
3<br />
Ubicuidad<br />
3<br />
1<br />
2<br />
2<br />
clasificación
Métodos de Evaluación ecológica<br />
Condición de sitios problema vs. Condición de sitios de referencia<br />
(no control, no prístino)<br />
Importancia Relativa Factor de Alteración = (valor impacto / valor referencia)
PERIFITON<br />
• Kolkwitz & Marsson (1908)<br />
• Patrick et al. (1954): riqueza y divesidad<br />
• buenos indicadores<br />
– a) sus especies son muy sensibles a las condiciones<br />
ambientales (ej. nutientes),<br />
– b) tiene distinta sensibilidad específica a los distintos<br />
contaminantes y<br />
– c) integran temporalmente la variabilidad ambiental<br />
• diatomeas<br />
– Abundancia mayor<br />
– Taxonomía más fácil
Método básico<br />
• 3 sitios de referencia<br />
• Biomasa algal: análisis rápido de perifiton<br />
(RPS).<br />
• 5 transectas regulares del tramo (o más)<br />
• en rápidos o correderas<br />
• 10 puntos equidistantes (o menos)<br />
• se extrae su sustrato
1 2 1 4 √<br />
1 2 3 3 √<br />
1 1 2 5<br />
1 4 0 2 √
SUMA (No. de puntos de cada rango por rango)<br />
número de sustratos >2 cm (Sz)
Indice de Condición Biótica<br />
• Muestras de perifiton de<br />
– sustratos estables - cepillo<br />
– abundante perifiton<br />
– corrientes rápidas<br />
– u orillas con sedimento fino - Petri<br />
•Para<br />
– Clorofila<br />
–AFDM<br />
– Taxonomía<br />
• Especies, géneros o grupos<br />
• 300 valvas o 300 células<br />
• Biovolumen, BV relativo
SUMA1 SUMA 2<br />
OPTIMO AMBIENTAL Navicula = SUMA 2<br />
SUMA 1
valor inferido del factor para un sitio<br />
SUMA
• ¿Qué es más sensible al cambio ambiental: la<br />
composición específica o las propiedades comunitarias<br />
como la producción primaria? ¿Por qué?<br />
• ¿Cómo establecer criterios de calidad cuando no<br />
encontramos buenos sitios de referencia?<br />
• ¿En qué difiere la evaluación ambiental del enfoque<br />
experimental tradicional (se parece más a la<br />
epidemiología)? Pros y contras. ¿Cómo fortalecer sus<br />
inferencias? ¿Permite validad hipótesis?<br />
• En su caso ¿qué contaminantes son más importantes?<br />
¿Cómo afectan a otros organismos que usen estos<br />
cursos y los diversos usos humanos?<br />
• ¿Hay explicaciones alternativas a los patrones<br />
observados? ¿Cómo diseñar un estudio que determine<br />
qué explicación es la más probable?<br />
• ¿Qué medidas de manejo recomendaría?<br />
• ¿Cómo afecta el tamaño de muestra en la determinación<br />
de los criterios de calidad de agua?
Macroinvertebrados del zoobentos<br />
Otras ventajas y desventajas<br />
• Longevidad<br />
• Sedentarismo<br />
• Espectro de respuestas<br />
específicas<br />
• Métodos de análisis<br />
• Respuestas conocidas<br />
• Estudios experimentales<br />
• Métodos bioquímicos<br />
• Muchas muestras<br />
• Otros factores<br />
• Variación estacional<br />
• Deriva<br />
• Muchos métodos de análisis<br />
• Grupos no bien conocidos<br />
• Insensibles a ciertas<br />
perturbaciones<br />
• Desconocidas relaciones entre<br />
contaminantes y métricas<br />
usuales
SISTEMA DE LOS SAPROBIOS<br />
1908 KOLKWITZ & MARSSON<br />
S = Σ si Ai Gi / Σ Ai Gi<br />
Si valor sapróbico de c/taxón i, Ai abundancia, Gi valor indicador.<br />
EUROPA - USA<br />
· limitada distribución geográfica especies<br />
toxicidad vs. contaminación orgánica<br />
· teoría insular: probabilística de especies: diversidad
Fuentes puntuales<br />
• BACI<br />
– ANOVA<br />
–MANOVA<br />
• Estudios regionales<br />
– Sitios de referencia<br />
– variabilidad<br />
– Voluntarios<br />
– protocolos<br />
– taxonomía<br />
• Métricas<br />
– riqueza<br />
– composición porcentual<br />
– diversidad<br />
– índices bióticos<br />
• Métodos multivariados<br />
– presencia o abundancia<br />
– similitudes<br />
– clasificación<br />
– ordenación
Parámetros comunidad<br />
Diversidad<br />
H´ Shannon (S y E, análisis estadístico)<br />
Nivel taxonómico: ¿especies? - sensibilidad<br />
Logaritmo<br />
contaminado < 1.0 > moderadamente cont. < 3.0 > limpias<br />
Riqueza, Abundancia, Biomasa<br />
Similitud (o distancia)<br />
presencia/ausencia (Jaccard)<br />
abundancia (Bray Curtis, distancia euclidiana)<br />
entre comunidades problema y de referencia.<br />
Grupos funcionales (del RCC y balances energéticos)
Benthic Metrics And Predicted Direction Of Metric<br />
Response To Increasing Perturbation http://www.epa.gov/owow/<br />
Category<br />
Richness measures<br />
Composition<br />
measures<br />
Tolerance/Intolerance<br />
measures<br />
Feeding measures<br />
Habit measures<br />
Metric<br />
Total No. taxa<br />
No. EPT taxa<br />
No. Ephemeroptera Taxa<br />
No. Plecoptera Taxa<br />
No. Trichoptera Taxa<br />
% EPT<br />
% Ephemeroptera<br />
No. of Intolerant Taxa<br />
% Tolerant Organisms<br />
% Dominant Taxon<br />
% Filterers<br />
% Grazers and Scrapers<br />
Number of Clinger Taxa<br />
% Clingers<br />
response to<br />
perturbation<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Increase<br />
Increase<br />
Variable<br />
Decrease<br />
Decrease<br />
Decrease
Indices bióticos<br />
Trent Biotic Index TBI<br />
Chandler Biotic Index CBI<br />
CBI normalizado<br />
Indice Biotique<br />
Belgian Biotic Index BBI<br />
Biological Biomonitoring Working<br />
Party BBWP<br />
Average Score Per Taxon ASPT<br />
River Prediction And Classification System<br />
RIVPACS<br />
Invertebrate Community Index ICI<br />
Index of Biotic Integrity<br />
IBI<br />
Benthic Quality Index BQI<br />
Woodwiss 1964<br />
Chandler 1970<br />
Balloch et al. 1976<br />
Karr et al. 1986<br />
Wiederholm 1976<br />
Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera EPT<br />
Inglaterra<br />
Escocia<br />
Tuffery & Vernaux 1968<br />
De Pauw & Vanhooren 1983<br />
Armitage et al 1983<br />
Wright et al. 1989<br />
(multivariado)<br />
Ohio<br />
Ohio<br />
+ abund.<br />
relativa<br />
/S<br />
Francia<br />
6taxaxs i<br />
familias (+/-) x s i<br />
= BBWP/S<br />
0-10<br />
0->3000<br />
0-100<br />
exubias de quironómidos
TENDENCIAS ACTUALES<br />
• métodos de evaluación rápida<br />
• estadística multivariada<br />
• técnicas experimentales de campo y laboratorio<br />
• grupos funcionales<br />
• regionalización (geología, suelos, vegetación):<br />
Ccuenca –SIG – sitios de referencia
Métodos rápidos<br />
• 1er. reconocimiento<br />
• urgencia<br />
• muchos sitios en<br />
áreas grandes<br />
• monitoreo voluntario o<br />
estudiantil<br />
• países en desarrollo<br />
• diferentes épocas el mismo<br />
lugar o diferentes lugares al<br />
mismo tiempo, antes y<br />
después del impacto (BACI)<br />
• muestreo bimensual a<br />
estacional.<br />
en Uruguay invierno y<br />
verano.<br />
• 3 – 5 muestras por sitio<br />
(estadística)<br />
• en ríos en diferentes<br />
ambientes (red de mano) o<br />
en rápidos<br />
• Arroyos vadeables
Regionalización<br />
SIG cuenca
T<br />
E<br />
R<br />
Especies:<br />
a<br />
b<br />
c<br />
d<br />
T<br />
O<br />
K<br />
P<br />
1<br />
A<br />
2<br />
Análisis multivariados<br />
3<br />
1<br />
Verano<br />
B<br />
2<br />
3<br />
1<br />
C<br />
2<br />
3<br />
1<br />
D<br />
2<br />
3<br />
Invierno<br />
1<br />
E<br />
2<br />
3<br />
1<br />
F<br />
2<br />
3
Family Biotic Index = SUM (individuos flia x tolerancia flia)<br />
SUM (individuos flia)<br />
Comparar con: escala, entre sí (t-Student, similitud), sitios de referencia
EVALUACION DEL HABITAT FISICO
Parámetro Optimo:<br />
20<br />
% de suelo<br />
natural<br />
Ancho zona<br />
riparia<br />
Estructura<br />
zona riparia<br />
Subóptimo:<br />
15<br />
Marginal: 10 Pobre: 5<br />
75-100% 50-75% 25-50% 0-25%<br />
> 18 m 12 – 18 m 6 – 12 m < 6 m<br />
natural mucha veg.<br />
alóctona<br />
Modificada,<br />
predomina alóctona<br />
Sombra > 75% 50 – 75% 20 – 50% < 20%<br />
Canalización ninguna poca o rastros<br />
históricos<br />
Relleno de<br />
Sedimento<br />
Limo<br />
bentónico<br />
Apariencia<br />
del agua<br />
intersticios<br />
abiertos<br />
Sin<br />
depósitos<br />
Clara,<br />
limpia,<br />
inodora<br />
< 25%<br />
intersticios con<br />
arena<br />
Depósitos en<br />
los márgenes<br />
Poco turbia,<br />
fondo visible<br />
40 – 80% > 80%<br />
25 – 50% intersticios<br />
con arena y limo<br />
Intersticial extensivo<br />
en el medio del canal<br />
Turbia, fondo visible<br />
en rápidos<br />
Muy alterada<br />
> 50% intersticios<br />
con arena y limo<br />
Superficie del<br />
sustrato cubierta<br />
Muy turbia, oliente<br />
oacietosa
PECES
INDICE BIOTICO DE INTEGRIDAD Ranqueo de las métricas<br />
Métrica 5 3 1<br />
Riqueza y composición de especies<br />
No. spp. peces nativas<br />
No. e identidad spp. darter (bénticas)<br />
No. e identidad spp. pez sol (pelágicas)<br />
No. e identidad spp. chupadoras (longevas)<br />
No. e identidad spp. intolerantes<br />
Varían con el tamaño del curso y la<br />
región<br />
No. e identidad spp. tolerantes < 5 5 - 20 > 20<br />
Composición trófica<br />
Porcentaje de individuos omnívoros < 20 20 - 45 > 45<br />
Porcentaje de individuos insectívoros ciprínidos > 45 45 - 20 < 20<br />
Porcentaje de individuos piscívoros (carnívoros) > 5 5 - 1 < 1<br />
Abundancia y condición<br />
Número de individuos en una muestra<br />
Varían con el tamaño del curso y la región<br />
Porcentaje de individuos híbridos o exóticos 0 0 - 1 > 1<br />
Porcentaje de individuos enfermos o deformes 0 - 2 2 - 5 > 5
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