Módulo 2: Calidad del agua
Módulo 2: Calidad del agua
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<strong>Módulo</strong> 2: <strong>Calidad</strong> <strong>del</strong> <strong>agua</strong><br />
• Zona hiporreica<br />
• Sedimentos - sustrato<br />
• Propiedades <strong>del</strong> <strong>agua</strong>: Luz, T, OD, pH, K<br />
• Sólidos suspendidos<br />
• Composición iónica<br />
•Nutrientes<br />
• Materia orgánica
ZONA HIPORREICA<br />
sedimentos saturados bajo o a la orilla de los ríos
ECOTONOS:<br />
•Gradientes<br />
•Interacciones<br />
•Actividad biológica<br />
y química<br />
•Influencias<br />
•Velicidad y tiempo<br />
de residencia<br />
intermedios<br />
•Buffer térmico
ENERGIA<br />
poroso
Flujo hiporreico
La zona hiporreica es hábitat y refugio de organismos<br />
MATERIA<br />
ORGANICA<br />
biofilm - epiliton<br />
bacterias<br />
protozoos (amoebas y paramecium)<br />
meiofauna (
NO 3<br />
O 2<br />
NO 3<br />
NH 4<br />
NH 4<br />
O 2<br />
NH 4<br />
NO 3
Efectos ambientales en la ZH<br />
• canalización<br />
• Represas<br />
• caminos<br />
• diversión de <strong>agua</strong>s<br />
• Tala<br />
• Urbanizaciónn<br />
• Flujo de <strong>agua</strong><br />
• gradientes hidráulicos<br />
• Sedimentos<br />
• Nutrientes<br />
• Detritus<br />
• Reciclado<br />
• purificación
SEDIMENTO<br />
• Material acumulado sobre el fondo que limita<br />
inferiormente los ecosistemas acuáticos (Margalef,<br />
1983).<br />
• Material sólido depositado desde un estado de<br />
suspensión en un líquido (Quim.).<br />
• Agregado inconsolidado <strong>del</strong> producto de la<br />
meteorización, transporte y depositación (Geol.)
¿sedimento?<br />
• Marga o Greda<br />
• Detritus macroscópico<br />
• Roca desnuda
Sustrato<br />
• Todo sólido en el fondo de los cursos o<br />
proyectándose en el mismo, incluso artefactos<br />
humanos y desechos<br />
Incluye:<br />
•Fase sólida<br />
• Inorgánica<br />
• Orgánica (10-30 %)<br />
• Agua (20-80%)<br />
- porosidad
A) well-sorted clastic sediment of high primary porosity, B) poorly sorted clastic<br />
sediment of restricted primary porosity, C) well-sorted clastic sediment with<br />
extremely high primary porosity due to the porous character of the grains,<br />
D) well-sorted clastic sediment with cement infill of the primary porosity,<br />
E) secondary porosity due to solution, F) secondary porosity along fractures in a<br />
systematically fractured rock.
Fase sólida – composición elemental<br />
Elementos principales Si*, Al*, K, Na, Mg, K 80 %<br />
Elementos de los<br />
carbonatos<br />
Ca*, Mg, CO3-C* 15 %<br />
Elementos móviles Mn, Fe, S, P 5 %<br />
Elementos traza Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, Sr, Ni,<br />
Cr, Ag<br />
(*Principales componentes de la corteza terrestre)<br />
• d > 5 g/cm3<br />
METALES PESADOS<br />
• proceden de la erosión<br />
y contaminación<br />
• en óxidos y sulfuros<br />
poco solubles<br />
• en complejos orgánicos<br />
y arcillosos<br />
• más abundantes en<br />
suelos arcillosos que<br />
carbonatados<br />
• inmovilizados en el<br />
sedimento<br />
• se liberan a bajos<br />
pH y altos Eh<br />
• altamente tóxicos<br />
• en anaerobiosis<br />
HgS → Hg 0 ,CH 3 Hg + ,<br />
móvil y peligroso
MATERIA ORGANICA<br />
• pérdida de peso por ignición (aprox. el doble <strong>del</strong> C)<br />
• carbohidratos > proteínas > lípidos<br />
Descomposición:<br />
• bacterias <strong>del</strong> sedimento (
Tamaño de grano:<br />
• Permite identificar procesos hidrodinámicos<br />
• Determina la capacidad de atrapar elementos<br />
• Influye en la composición <strong>del</strong> bentos<br />
• Se relaciona inversamente con la materia orgánica,<br />
consumo de oxígeno, número de bacterias
grava<br />
Φ = - log 2 mm
Por encima de la grava (16 mm)<br />
Bloques?<br />
Canto rodado?<br />
Guijarro?<br />
500-1000 mm<br />
250-500<br />
125-250<br />
64-125<br />
32-64<br />
16-32
desvío estándar<br />
y selección<br />
asimetría<br />
media<br />
asimetría<br />
modas<br />
moda<br />
curtosis<br />
mediana
100<br />
%<br />
75<br />
50<br />
25<br />
m<br />
φ
Media<br />
Mediana<br />
Desvío estándar<br />
Selección<br />
Asimetría<br />
Curtosis<br />
x<br />
m<br />
σ<br />
s<br />
sk<br />
k<br />
(Q 16 + Q 50 + Q 84 ) / 3<br />
Q 50<br />
(Q 84 -Q 16 ) / 4 + (Q 95 -Q 5 ) / 6.6<br />
(Q 95 -Q 5 ) / 2<br />
(Q 16 + Q 84 -2Q 50 )/2(Q 84 -Q 16 ) +<br />
(Q 95 + Q 5 -2Q 50 )/2(Q 95 -Q 5 )<br />
(Q 95 -Q 5 )/(2.44(Q 75 -Q 25 )
TRIANGULO DE<br />
SHEPARD<br />
Arena<br />
Arena<br />
gravosa<br />
Grava<br />
arenosa<br />
Arena<br />
limosa<br />
Grava<br />
Grava<br />
areno<br />
limosa<br />
Grava<br />
limosa<br />
Limo<br />
arenoso<br />
Limo<br />
gravoso<br />
Limo
La granulometría refleja la energía externa disponible<br />
Las corrientes más rápidas pueden transportar partículas mayores<br />
Relación entre velocidad de corriente y composición <strong>del</strong> sedimento<br />
Rango de velocidad Composición <strong>del</strong> fondo Diámetro<br />
(mm)<br />
3 – 20 cm/s limo, arcilla (mat.org.) < 0.02<br />
20 – 40 arena fina 0.1 - 0.3<br />
40 – 60 arena gruesa - grava fina 0.5 - 8<br />
60 – 120 grava 8 – 64<br />
120 - 200 guijarros > 128
DIAGRAMA DE HJULSTROM<br />
2<br />
1<br />
3<br />
La velocidad mínima determina el tamaño de grano<br />
que sedimenta. la máxima el tamaño que se desplaza
Variaciones de la granulometría<br />
• Longitudinal<br />
– Disminuye río abajo<br />
– Tributarios ¿aumenta?<br />
• Lateral<br />
– Canal - orillas<br />
• Vertical<br />
– ¿Compactación?<br />
• Local<br />
– Rápidos y remansos<br />
• Temporal<br />
– Crecientes y estiajes<br />
• Selección<br />
– Peor entre granos mayores
La mayoría de los organismos bentónicos tienen cierta preferencia<br />
por un tipo general de sustrato<br />
Piedras<br />
grandes<br />
Grava Arena Limo Madera Plantas<br />
Musgos<br />
Leptophlebidae Plec. vermiformes Odonatos - oligoquetos dípteros Plecop.<br />
Simulidae<br />
anfípodos<br />
planarias<br />
gasterópodos<br />
tricópteros<br />
c/casa<br />
Chironomidae<br />
Tipulidae Elmidae<br />
Chironominae<br />
c/tubos<br />
Chironomidae<br />
efemerópteros Caenis Sialis Tricoptera<br />
Coleoptera<br />
S, H, N, B<br />
estabilidad<br />
Coleoptera<br />
Baetis<br />
Ephemerella
CALIDAD DEL AGUA<br />
(PROPIEDADES AMBIENTALES)<br />
• Temperatura<br />
• Luz<br />
• Oxígeno<br />
• pH<br />
• Conductividad
Temperatura<br />
• principal fuente de calor: radiación solar<br />
• cursos sombreados son más fríos (vegetación, geología)<br />
• en ríos que nacen en tierras altas aumenta <strong>agua</strong>s abajo<br />
• puede variar mucho entre hábitats en pocos metros<br />
• estratificación térmica sólo local por <strong>agua</strong> subterránea<br />
• Aumenta con la tala <strong>del</strong> monte ripario, los embalses y las<br />
<strong>agua</strong>s residuales (urbanas, domésticas, industriales)<br />
• también importa para la biota su variación temporal<br />
• la <strong>del</strong> <strong>agua</strong> subterránea es la media anual <strong>del</strong> aire ± 1 ºC
Imagen en infrarojo detectando temperatura
FLUCTUACIONES DIARIAS<br />
RANGO DIARIO DE<br />
TEMPERATURA<br />
manantiales reciben<br />
<strong>agua</strong> subterránea<br />
pequeños arroyos<br />
no sombreados<br />
ORDEN DE LOS CURSOS<br />
los órdenes intermedios son los más variables<br />
los grandes ríos son<br />
menos variables
La variación temporal<br />
es menor a la <strong>del</strong> aire<br />
Temperatura media<br />
diaria <strong>del</strong> aire y el <strong>agua</strong><br />
a lo largo de un año en<br />
un arroyo glaciar<br />
los ríos siguen las<br />
variaciones<br />
estacionales de la<br />
media mensual <strong>del</strong> aire<br />
Temperatura media<br />
horaria <strong>del</strong> aire y el<br />
<strong>agua</strong> a lo largo de un<br />
mes en un arroyo<br />
glaciar
ESTRATIFICACIÓN<br />
Temperature Profiles<br />
at Snake River<br />
June, July August,<br />
and September of<br />
1975, 1977, 1994, and<br />
1997
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
TEMPERATURA DEL AGUA SUPERFICIAL EN ARROYOS DE LA<br />
CUENCA DEL SANTA LUCIA EN DICIEMBRE 2006<br />
Minas<br />
Florida NE<br />
P1<br />
P1<br />
P3<br />
P3<br />
P5<br />
P5<br />
O1<br />
O1<br />
O3<br />
O3<br />
Florida SW<br />
Q3<br />
Q3<br />
N3<br />
N3<br />
Florida SE<br />
Canelones N<br />
A2<br />
A2<br />
A4<br />
A4<br />
B2<br />
B2<br />
B4<br />
B4<br />
Canelones S<br />
abajo<br />
medio<br />
arriba<br />
S José<br />
C2<br />
C2<br />
C4<br />
C4
LUZ<br />
• Depende de elementos terrestres vecinos y <strong>del</strong> ancho<br />
– vegetación riparia<br />
– geología<br />
• gran variabilidad local<br />
• El RCC describe su variación longitudinal e<br />
implicancias ecológicas<br />
• su penetración depende de<br />
– turbidez causada por partículas suspendidas<br />
– color por solutos, principalmente orgánicos
SOMBRA
OXIGENO DISUELO<br />
• cerca de la saturación (>80%)<br />
• distribución no totalmente uniforme<br />
– <strong>agua</strong> subterránea<br />
– acumulación de MO en descomposición<br />
• variación diaria (fotosíntesis y respiración)<br />
• determina tasa de respiración:<br />
– biota fluvial con tasas metabólicas más altas<br />
– temperatura disminuye solubilidad de oxígeno y<br />
aumenta consumo<br />
• contaminación orgánica: DBO, DQO (K 2 Cr 2 O 7 )
C3<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
12<br />
14<br />
A2<br />
A4<br />
B2<br />
B4<br />
C2<br />
C4<br />
N2<br />
N5<br />
O1<br />
O3<br />
P2<br />
P4<br />
Q3<br />
OXIGENO (mg/L)<br />
Abajo<br />
Medio<br />
Arriba<br />
DICIEMBRE 2006<br />
MARZO 2007<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
12<br />
14<br />
A1<br />
A3<br />
A5<br />
B1<br />
B3<br />
B5<br />
C1<br />
C3<br />
N3<br />
O2<br />
O4<br />
P1<br />
P3<br />
P5<br />
Q1<br />
Q5<br />
OXIGENO (mg/L)<br />
abajo<br />
medio<br />
arriba
pH y conductividad<br />
• pH lluvia 5.64 (H 2 CO 3 )<br />
• pH lluvia ácida 2.1 (H 2 SO 4 , H 2 NO 3 )<br />
• pH disminuye por intercepción vegetal y raíces<br />
• con macrófitas varía entre noche y día (7.4 - 9.0)<br />
• riqueza aumenta con pH<br />
• muchas familias faltan a bajos pH<br />
• salinidad global media 0.1 g/L (0.01 - 0.5)<br />
• varían según composición lluvia, cuenca y en el tiempo<br />
• tienden a aumentar <strong>agua</strong>s abajo<br />
• fuerte relación a gran escala con la distribución de la biota<br />
Giller & Malmqvist 1998
Propiedades <strong>del</strong> <strong>agua</strong> de las nacientes<br />
ROCA<br />
DOMINANTE<br />
Granito e ígnea ácida,<br />
gneiss, arenisca cuárcica<br />
Arenisca, pizarra, carbón,<br />
ígnea intermedia<br />
Levemente calcárea,<br />
ígnea básica, silicato<br />
Caliza, yeso, sedimentos<br />
fosilíferos<br />
CAPACIDAD<br />
BUFFER<br />
Baja o nula<br />
Baja a media<br />
Media a alta<br />
Infinita<br />
carbonato ferroso, suelos lixiviados,<br />
forestados, pantanosas o hidrofmórficos<br />
pH<br />
Ácida<br />
3.5-5.5<br />
Levemente<br />
ácida<br />
Neutra<br />
Alcalina<br />
7.5-8.5<br />
pH ácido y muy<br />
cambiante<br />
CONDUCT.<br />
baja<br />
baja<br />
alta<br />
<strong>agua</strong>s duras
pH<br />
9<br />
8<br />
7<br />
A2<br />
DICIEMBRE 2006<br />
A4<br />
B2<br />
B4<br />
C2<br />
C3<br />
C4<br />
N2<br />
N5<br />
O1<br />
O3<br />
Abajo<br />
Medio<br />
Arriba<br />
P2<br />
P4<br />
Q3
C3<br />
P5<br />
A5<br />
Q5<br />
0<br />
200<br />
400<br />
600<br />
800<br />
1000<br />
1200<br />
1400<br />
A2<br />
A4<br />
B2<br />
B4<br />
C2<br />
C4<br />
N2<br />
N5<br />
O1<br />
O3<br />
P2<br />
P4<br />
Q3<br />
CONDUCTIVIDAD (uS/cm)<br />
abajo<br />
medio<br />
arriba<br />
DICIEMBRE 2006<br />
C3<br />
B2<br />
Q5<br />
0<br />
200<br />
400<br />
600<br />
800<br />
1000<br />
1200<br />
1400<br />
A1<br />
A3<br />
A5<br />
B1<br />
B3<br />
B5<br />
C1<br />
C3<br />
N3<br />
O2<br />
O4<br />
P1<br />
P3<br />
P5<br />
Q1<br />
Q5<br />
CONDUCTIVIDAD (uS/cm)<br />
abajo<br />
medio<br />
arriba<br />
MARZO 2007
Cambios<br />
episódicos en la<br />
química <strong>del</strong> <strong>agua</strong><br />
de un río<br />
asociados a una<br />
fuerte crecida<br />
flow<br />
flow<br />
flow<br />
pulso ácido<br />
dilución<br />
erosión<br />
Giller & Malmqvist 1998
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