Ayuda
Ir al contenido

Dialnet


Noves tecnologies per a la determinació de la qualitat ecològica de l’aigua en embassaments

  • Autores: Xavier Sòria Perpinyà
  • Directores de la Tesis: Juan M. Soria (dir. tes.), Eduardo Vicente Pedrós (codir. tes.), Concha Duran (codir. tes.)
  • Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2017
  • Idioma: español
  • Tribunal Calificador de la Tesis: Gabriel Moyà Niell (presid.), Jesús Delegido (secret.), Gabriela Onandia Bieco (voc.)
  • Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biodiversidad y Biología Evolutiva por la Universitat de València (Estudi General)
  • Materias:
  • Enlaces
    • Tesis en acceso abierto en: TESEO
  • Resumen
    • La qualitat de les aigües superficials i subterrànies té un protagonisme creixent, ja que l’aigua és un element essencial per a la vida i, amb l’augment de la població, la contaminació, i les conseqüències del canvi global, està convertint-se en un be escàs. Especialment a l’Europa meridional, on els models climàtics preveuen un augment dels períodes de sequera i unes pluges més concentrades i torrencials. Aquesta situació provocarà que els embassaments de zones amb dèficit hídric, amb gran importància per a la provisió d’aigua potable, siguen encara més indispensables per a la població, i en conseqüència siga fonamental mantenir la qualitat ecològica dels embassaments en el millor estat possible a través d’estudis i seguiments de control de la qualitat de l’aigua. En aquest sentit és la Directiva Marc de l’Aigua (DMA) qui ha obligat als estats membres a establir programes de seguiment de l’estat de les aigües superficials, directiva transposada a la legislació espanyola mitjançant l’Ordre ARM/2656/2008, de 10 de setembre, que aprova la instrucció de planificació hidrològica (IPH), i el Reial Decret 817/2015, de 11 de setembre, per el que s’estableixen els criteris de seguiment i avaluació de l’estat de les aigües superficials i les normes de qualitat ambiental. Programes de seguiment i avaluació que s’han d’ajustar a les condicions regionals i locals millorant les tècniques de mostreig i seguiment per al control de la qualitat de les aigües, intentant ser el més eficients i eficaços possible en l’anàlisi.

      Partint d’aquest punt, el que es pretén és què per al seguiment de la qualitat de l’aigua dels embassaments per a l’acompliment de la legislació, les anàlisis es duguen a terme amb el menor nombre de mostres necessàries i mínim processat per a obtenir la màxima informació possible, que ens ajude tant en el propòsit de determinar l’estat ecològic de la massa d’aigua com en la presa de decisions en la seua gestió hídrica. Aquest estat ecològic s’anomena potencial ecològic (PE) quan es fa referència a les masses molt modificades assimilables a llacs, categoria en la que es classifiquen els embassaments i en la que el PE s’estableix mitjançant el càlcul d’indicadors fisicoquímics, biològics i hidromorfològics.

      Un dels paràmetres fisicoquímics es la transparència de l’aigua, que influència directament els indicadors biològics, i actua com a factor limitant en la producció primària i distribució dels organismes en una massa d’aigua. Per aquest motiu als anàlisis s’utilitza la mostra integrada de la zona fòtica (zona on es produeix en general la major part de la producció primària) per a determinar la qualitat de les masses d’aigua, seguint les indicacions de la “Metodología para el establecimiento del estado ecológico según la Directiva Marco del Agua en la Confederación Hidrográfica del Ebro” elaborat per Vicente et al. (2005). Mentre que un dels principals paràmetres biològics és la clorofil·la a, ja que la seua concentració a l’aigua ens dona una aproximació sobre la biomassa del fitoplàncton (productors primaris), l’augment del qual reflexa signes simptomàtics d’alteració dels cicles dels nutrients i l’estructura de la xarxa tròfica relacionats amb l’eutrofització, un dels principals problemes de les aigües superficials.

      Un altre paràmetre poc utilitzat per a la determinació de la qualitat de l’aigua, però relacionat amb el metabolisme dels ecosistemes, i que té una importància creixent per la seua influència en el canvi climàtic és la concentració de carboni orgànic dissolt (DOC), les fluctuacions del qual poden repercutir en l’estat ecològic de l’aigua. A més, la presència de DOC en l’aigua per a abastiment pot derivar en problemes greus, ja que de la cloració d’aigua rica en DOC es formen com a resultat subproductes clorats cancerígens. L’aspecte interesant és què la concentració de DOC podria determinar-se a través del seu component òpticament actiu, el CDOM (matèria orgànica dissolta acolorida).

      L’estudi d’aquestes variables es va dur a terme durant els períodes estivals de l’any 2010 fins a l’any 2015 en 59 embassaments de la conca del riu Ebre, aprofitant els projectes de seguiment de les masses d’aigua molt modificades de la Confederació Hidrogràfica de l’Ebre (CHE). Aquests projectes tenen l’objectiu de determinar la qualitat ecològica dels embassaments i dur a terme la comparació de mètodes per poder traslladar avanços teòrics a marcs metodològics d’avaluació operatius.

      Respecte al primer paràmetre estudiat, la transparència, el protocol de mostreig de fitoplàncton en llacs i embassaments estableix l’obtenció de la profunditat de la zona fòtica com el resultat de la multiplicació d’una constant general (2,5), per la mesura de la profunditat de visió del disc de Secchi. Però, amb l’ús d’una constant única per a totes les masses d’aigua podríem estar distorsionant la profunditat real de la zona fòtica. Un mètode molt més exacte per a obtenir la profunditat de la capa fòtica és l’ús d’un luxòmetre per a mesurar la quantitat de llum que penetra a cada profunditat. Així, per a augmentar la fiabilitat en la determinació de la profunditat de la zona fòtica, es van calcular una relació d’equacions empíriques relacionades amb el càlcul de la profunditat de la zona fòtica per a un lloc i una època de l’any determinats, per a revisar el multiplicador actual i determinar si seria necessari l’ús d’un o diversos multiplicadors nous. Els resultats obtinguts van determinar que per millorar el càlcul de la profunditat de la zona fòtica a partir de la profunditat del disc de Secchi seria necessari utilitzar diversos multiplicadors, els calculats en funció de la tipologia dels embassaments elaborada per a determinar els rangs de cada classe de PE dels paràmetres de qualitat, recomanant per tant el seu ús en el seguiment estival a la demarcació de la CHE.

      En segon lloc, la concentració de clorofil·la a és un paràmetre que s’ha aplicat àmpliament a la majoria d’índexs per determinar l’estat dels ecosistemes d’aigua dolça, però generalment no s’especifica quin mètode utilitzar per al seu càlcul, tot i que hi ha mètodes més sensibles que altres. Per aquest motiu, es van comparar diversos mètodes d’obtenció de la concentració de la clorofil·la a, per a constatar si l’aplicació d’un o altre mètode per al càlcul de la concentració de la clorofil·la a influïa en el càlcul dels índexs de qualitat biològica, i poder determinar quin és el més eficaç i eficient en termes econòmics i laborals per a dur a terme treballs de control de qualitat en embassaments. Els resultats mostren que els mètodes de mesura de la concentració de clorofil·la a, espectrofotomètric, fluorimètric i cromatogràfic, ofereixen resultats comparables dins de la zona fòtica, que el mètode cromatogràfic és el que proporciona els valors més baixos i que els fluorímetres de camp sobreestimen les mostres de fons on les concentracions són molt baixes i hi ha major presència de productes de degradació. L’aplicació d’índexs de qualitat amb els valors dels tres mètodes emprats, indica que l’existència o absència de diferències es deu a la quantitat de paràmetres que es consideren als índexs. De manera que en la pràctica rutinària d’anàlisis de seguiment puntual per al control de la qualitat es recomana l’ús de la fluorimetria de camp per la seua eficiència i volum d’informació, ja que podem determinar on es troba el màxim de concentració de clorofil·la a del perfil vertical, el que ens serviria per a adaptar la gestió hídrica a les condicions de l’embassament i millorar la seua qualitat.

      Al mateix temps que s’agafaven les mostres que marca el protocol de mostreig, es va analitzar la concentració de matèria orgànica a través del DOC i el CDOM per a buscar una relació entre ambdues concentracions per a una regió (conca hidrogràfica del riu Ebre) i una estació (període estival) determinades, ja que l’aproximació només es pot fer si existeix una relació constant de CDOM i DOC, i és coneix per a unes regions i estacions determinades. A més de la relació directa entre les dos variables, per a definir les condicions en les que aquesta relació és més significativa, es van usar quatre paràmetres que condicionen les concentracions de la matèria orgànica dissolta i per tant, estan relacionades amb l’impuls del cicle del carboni dins dels ecosistemes. Així, també es van classificar els embassaments en funció de la mida de la seua conca drenant, el temps de residència hidràulica (TRH), la concentració de sòlids en suspensió i la concentració de clorofil·la a, i així poder observar i determinar com la relació entre el DOC i el CDOM es veia influenciada per aquests paràmetres. Els resultats indiquen que els perfils verticals de DOC i CDOM són contraris, el DOC disminueix mentre que el CDOM augmenta en profunditat, de manera que si es vol estudiar una relació entre les dues variables s’ha de buscar amb mostres de superfície o de la zona fòtica. La concentració de clorofil·la a, com a font de matèria orgànica autòctona, i el TRH, com a determinant de la matèria orgànica al·lòctona, són les variables que influeixen més fortament en la relació entre el DOC i el CDOM per a l’estació i àmbit d’estudi, relació que es veu minvada en augmentar tant la concentració de clorofil·la a com el TRH.

      Aquests tres paràmetres estan relacionats amb les propietats òptiques inherents a l’aigua, que són: les propietats òptiques de l’aigua (transparència), el fitoplàncton (clorofil·la a), el CDOM i el trípton. I, per tant, són paràmetres que afecten a l’espectre de reflectància de l’aigua, podent ser determinats a través de sensors remots, la qual cosa pot proporcionar major informació de manera contínua amb un menor esforç de mostreig en camp i d’aquesta manera augmentar la resolució espacial i temporal de les variables estudiades (profunditat del disc de Secchi, concentració de clorofil·la a i CDOM). Així, mitjançant l’ús de sensors satel·litaris es podria calcular l’estat de la qualitat de totes les masses d’aigua de la CHE en només uns dies, la qual cosa ajudaria a complementar els programes de mostreig in situ sense necessitat d’elevades despeses econòmiques. I, com demostren els resultats, els algoritmes obtinguts són adequats per a augmentar la resolució espacial dels paràmetres estudiats mitjançant l’ús de sensors satel·litaris, per al període i àmbit d’estudi. A més, la variabilitat espacial de les variables observades als mapes temàtics ha demostrat la asimetria característica dels embassaments entre la presa i la cua. Per tant, la determinació de la qualitat de l’aigua limitada a una mostra prop de la presa ens dona informació de l’aigua que extraurem de l’embassament, important per a la gestió hídrica, però no de l’estat ecològic al llarg d’aquest.

      En síntesi, tenint en compte la finalitat i les exigències dels anàlisis de seguiment de masses d’aigua molt modificades, el protocol dels mostreigs periòdics es veuria modificat en primer lloc en la determinació de la profunditat de la zona fòtica, on es seguiria fent servir el disc de Secchi però utilitzant els nous multiplicadors per tipus d’embassament. I en segon lloc, l’obtenció de la concentració de clorofil·la a es duria a terme amb fluorímetres de camp, recomanant un sensor conduït i amb sensor de profunditat, i utilitzant per al calibratge mostres puntuals de zones on el perfil és constant. Obtenint així, a més de la concentració de la zona fòtica, la situació de la concentració màxima dins del perfil vertical, element indispensable per a dur a terme una adequada gestió hídrica dels embassaments, essencial per a mantenir un adequat estat ecològic de les masses d’aigua. I utilitzar la teledetecció per augmentar la resolució espacial i temporal de la informació.

      Juntament amb aquests canvis metodològics, pensem que s’hauria d’afegir el seguiment de la matèria orgànica amb la realització de perfils verticals i l’elaboració de mapes temàtics, ja que el seguiment del CDOM ens podria ajudar a prevenir i reduir la presència de matèria orgànica als embassaments, la qual cosa repercutiria en l’estalvi de costos en la potabilització d’aigües per a abastiment i en la reducció d’emissions de gasos d’efecte hivernacle a l’atmosfera.

      En definitiva, la següent tesi pretén contribuir en l’estudi i la millora de la metodologia emprada en l’anàlisi de la qualitat d’un recurs tan important com és l’aigua. Fent servir les tecnologies més avançades bé siga per a millorar altres mètodes més fàcils i econòmics d’utilitzar, com per a introduir-ne de nous que faciliten i milloren els protocols de seguiment. Amb la finalitat d’utilitzar el menor nombre de mostres necessàries i mínim processat, i obtenir el major nombre d’informació possible per a determinar tant l’estat ecològic de la massa d’aigua com per a prendre decisions sobre la gestió hídrica.


Fundación Dialnet

Dialnet Plus

  • Más información sobre Dialnet Plus

Opciones de compartir

Opciones de entorno