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Historia de los indicadores
de calidad
Lucía I. López U., M.Sc., CZB Honduras
Aydeé Cornejo, M.Sc., ICGES Panamá
Calidad del agua
 Aptitud para los usos beneficiosos a que se ha venido
dedicando en el pasado
 Medio de sustento para el ser humano y los animales
 Riego, industria, uso doméstico
 Recreación
 Mantenimiento de las comunidades
acuáticas, plantas y animales silvestres
Calidad del agua
 Es una característica de vital
trascendencia
 En el consumo humano y
uso doméstico
 Su preservación y manejo
debe ser una constante
preocupación de usuarios y
autoridades
Uso del agua
 Crecimiento exponencial desde tiempos antiguos
 Elemento obligado en el desarrollo de las sociedades
humanas
 Con los consecuentes problemas de contaminación
 Las aguas dulces
 Descarga de materiales
 Efectos adversos en la calidad de vida animal y vegetal
presente en el sitio
…..millones de galones
Preocupación reciente
Degradación de los ecosistemas acuáticos
 Primeros esfuerzos en determinar el daño
ecológico en el agua
Siglo XIX
Causado por residuos domésticos e industriales
Kolkwitz & Marson (1902, 1908, 1909)
 Sistema saprobio
 Ampliamente utilizado hoy en día en Alemania y
algunos países europeos
 Adaptación de diversos organismos a las sucesivas
fases de descomposición de la materia orgánica
 Es una expresión de la DBO
Historia: Siglo XX
 Se proponen métodos biológicos para evaluar la
condición de las aguas
 A mediados de los años 50
 Comenzaron a utilizarse diferentes metodologías de evaluación
ecológica de la calidad del agua
 Mediante el uso de indicadores biológicos
 1960: Concepto de diversidad de especies
 Basado en índices matemáticos
Historia
1952
Se propone el uso de los
macroinvertebrados como
indicadores de la contaminación
Historia
 1994
 Revisión de varios índices con especial referencia a
los ecosistemas acuáticos
 18 índices de diversidad, 19 índices bióticos y 5
índices de similitud
 Analiza su aplicabilidad para los sistemas
biológicos
 No todos son totalmente sactisfactorios
Historia
 1995
 Barbour et al.
 Presentan un total de 63 tipos de mediciones para evaluación
rápida de los ecosistemas
 Medidas de riqueza
 Índices de diversidad
 Índices bióticos
Barbour et al.
 12 “índices bióticos”
 El BMWP y el índice de saprobiedad
 10 índices conocidos como “mediciones funcionales”
 Función que desempeñan los organismos en la comunidad
 Colectores, filtradores, depredadores, etc.
 3 “índices combinados”
 El índice de la comunidad de macroinvertebrados
 El promedio de puntaje biométrico
 El puntaje de la condición biológica
Historia
 80’s y 90’s
 Comienza a generalizarse el uso de los índices
bióticos
 Proponen otros nuevos
 Modificación de los existentes
 Introduce el concepto de Índice de Integridad
Biológica (IBI)
 Herramienta multiparámetrica para la evaluación de
las corrientes basada en la comunidad de peces
 Otros grupos
Historia
 En USA se desarrollan métodos rápidos de evaluación
 Macroinvertebrados acuáticos como bioindicadores
 En España se adoptan los macroinvertebrados acuáticos en
los programas de evaluación de la calidad del agua
 Se crea un índice de calidad que valora el estado de conservación
del bosque de ribera
 Se determina la calidad de las aguas en relación con las
características de las especies de macroinvertebrados y la
riqueza de dichas especies
Historia
 Forma parte de la legislación de muchos estados
 Unión Europea
 La indicación biológica es el núcleo del sistema de
monitoreo y evaluación de la calidad del agua
 27 países
 Nuevo concepto: el “Estado Ecológico”
 Los gobiernos europeos deben contemplar los
indicadores biológicos en la calidad del agua
Historia
Últimos 40 - 50 años
Desarrollo de al menos 100 diferentes
índices
60% biológicos
30% diversidad
10% sapróbicos

Diversas técnicas
› Para evaluar los efectos de las actividades
antropogénicas
 Presentan un impacto probable en la salud
humana
 En el ecosistema
→ Biomonitoreo
21
 El equilibrio del medio acuático
› Cambios en la estructura y funcionamiento de las
comunidades biológicas
 Amenaza aspectos fundamentales de la
seguridad humana
› La salud pública
› La calidad del agua
Deforestación
Construcción
de represas
Sensibles a la
perturbación
humana
Desechos
industriales
Uso
inadecuado
del suelo
Introducción
de especies
exóticas

Uso exhaustivo de los ecosistemas
acuáticos
› Conocer sus características físicas, químicas y
biológicas
› Interacciones entre ellas
 Optimizar su gestión
 Minimizar el impacto derivado de su
aprovechamiento

Uso sistemático de respuestas biológicas
para evaluar cambios en el ambiente
con la intención de usar esta
información en un programa de control
de calidad
25

La comunidades biológicas en la
mayoría de los ecosistemas acuáticos
› Sirven de guía para conocer y determinar el
estado de estos
› Son el producto del medio ambiente donde
vive
 Puden ser Indicadores biológicos
26

Es un organismo o grupo de organismos
que pueden detectar de manera indirecta
aquello que no es susceptible de ser
percibido de forma directa

La presencia de bioindicadores señala
algún proceso o estado del sistema donde
se encuentran
28

Cualquier
cambio
que
perturbe
las
condiciones iniciales de un sistema acuático
provocará modificaciones en los organismos
Aquel que logre soportar esa perturbación se
puede considerar un indicador biológico

Indica
› Su presencia refleja las condiciones del
medio
 En un sinfín de variables
 Físicas
 Químicas
 Biológicas

Conocer aspectos de la especie bajo
condiciones normales
› Ciclo de vida
› Estacionalidad
› Variaciones naturales

Comparación de las condiciones antes y
después de la perturbación ambiental

Tolerancias ambientales estrechas

Gran abundancia

Relación entre la concentración del
contaminante en sus tejidos y en el
ambiente

Distribución amplia
› Facilita comparaciones

Permanencia larga

Baja variabilidad genética y ecológica

Características biológicas y ecológicas
conocidas

Adaptables a estudios de laboratorio
33

Requieren de equipos simples y relativamente
baratos

Metodologías sencillas

Rapidez en la obtención de los resultados y
una alta confiabilidad
› Dan información acerca de las variaciones a
través del tiempo
 Herramienta idónea para la vigilancia rutinaria de las
cuencas y ríos en general

Especie

Población

Ecosistema
› Ideal es aquel que tiene tolerancias
ambientales estrechas
Organismo
como
especie
Población de
esa especie
Alteraciones
en el medio
acuático
Comunidad:
grupos de
diferentes
especies
Ecosistema:
como un
todo, como
una unidad

No deben ser muy móviles

Deben ser fáciles de recolectar

Fáciles de identificar

Pocos ámbitos de variabilidad genética

Distribuidos ampliamente (No endémicos!)

Conocimiento auto-ecológico
37

No detectan impactos sutiles

Carecen de herramientas de diagnóstico
para determinar las causas del impacto
observado

No tienen una expresión numérica precisa
› Comparados con los análisis físicos y químicos
38

Se requiere personal con cierta experiencia

El muestreo consume mucho tiempo

Es difícil relacionar los efectos observados
con una contaminación en especial
› Método biológico no reemplaza los registros
físicos y químicos
39

Presencia / ausencia

Cambios en abundancias de las poblaciones,
composición de la comunidad o funcionamiento del
ecosistema

Cambios en la composición genética, molecular y
en la morfología (biomarcadores)

Bioacumulación de tóxicos

Ensayos de toxicidad en el laboratorio y en el campo
40
41

Bioacumulación de tóxicos y pruebas de
toxicidad en el laboratorio

Uso en estudios de impacto ambiental

Evidencia para denuncias

Creciente interés en muchos sectores
› Comunidades, escuelas
42
Métodos de evaluación:
Índices mulimétricos e
índices bióticos
Instrumentos de evaluación

Metodología del análisis de riesgo
ecológico y ambiental

El uso de indicadores biológicos

Para monitorear la salud o la integridad de los
ecosistemas acuáticos
Métodos de evaluación
Análisis Microbiológicos
Conjunto de operaciones encaminadas a
determinar los microorganismos
presentes en una muestra problema de
AGUA
Análisis Microbiológicos

Los parámetros
bacteriológicos tienen mayor
importancia para dictámenes
higiénicos

Importantes en salud humana

Menor importancia ecológica

No identifican contaminación
industrial
Índices multimétricos
 Mediciones de la estructura y función de la
comunidad:
1.
Riqueza (nivel de familia, género, especie)
2.
Abundancias (totales, relativas)
3.
Índices de Diversidad de la comunidad
4.
Índices de similitud
5.
Proporciones de grupos funcionales de alimentación
Métodos de evaluación
 Físico-químicos
› Resultados puntuales
› Muestran el estado general de las aguas
› Tienden a ser heterogéneos
Características fisicoquímicas del agua
pH
Temperatura del agua
Oxígeno
% de materia orgánica
Cambian las comunidades
de macroinvertebrados
acuáticos
Físico-químicos
Alta capacidad de análisis
Necesita usar muchas
sustancias
Costoso
No identifica alteraciones
Índices físico-químicos
 Para evaluar los diferentes grados de
contaminación
 Ante sustancias químicas específicas
Índices físico-químicos
Varios
Índice de Calidad General (ICG)
Ampliamente utilizado en España
DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno)
Índice Simplificado de la Calidad del Agua
(ISQA)
 Estos índices son de gran precisión
 Presentan el problema de ser testigos, tan sólo, de las condiciones
instantáneas de las aguas
Métodos de evaluación
› Índices de diversidad
› Como métodos de bioindicación han
perdido importancia en las últimas
décadas
 Incapacidad para diferenciar las interacciones
biológicas y taxonómicas que existen entre las
especies
› Importantes en la descripción numérica
de las comunidades
Índices de diversidad
 Expresiones matemáticas con tres componentes
 Riqueza, equitatividad y abundancia
Estructura de la comunidad
 Ambiente contaminado
 Descenso de diversidad
 Aumento de abundancia de tolerantes
 Descenso de la equitatividad
Índices de diversidad
 Varios
 Shannon
 Simpson
 Margalef
 Pieolu
 Son mejores con la determinacion al nivel de
especies
 No son ideales para biomonitoreo
Clasificación de la calidad del agua
según el índice de Shannon (H´)
Esquema de Wilhm y
Dorris (1968)
H´
Condición
Esquema de Staub et
al. (1970)
H´
Condición
Ramírez y Roldán (2008)
H´
Condición
>3
Agua limpia
3.0 - 4.5
Contaminación
débil
3.0-3.5 Aguas muy limpias
1 -3
Contaminación
moderada
2.0 -3.0
Contaminación
ligera
1.5-3.0
Aguas medianamente
contaminadas
1.0 - 2.0
Contaminación
moderada
0.0-1.5
Aguas muy
contaminadas
0.0 - 1.0
Contaminación
severa
Índice saprobio
 Organismos pueden vivir en determinados
niveles de contaminación
 Desde ambientes altamente contaminados hasta
los que están en ambientes sin contaminación
 Se utilizan todos los organismos del agua a nivel de
especies
 Solo ve contaminación orgánica
 Combina la presencia, la abundancia y el
grado de intolerancia a la contaminación
Métodos de evaluación
Índices bióticos
Uso de especies o conjuntos de
especies indicadoras
Reflejo de las condiciones del medio
Requerimientos específicos
 En relación a un conjunto de variables
físicas, químicas y biológicas
Índices bióticos
 Diferentes niveles
 individuo, poblaciones,
comunidades, ecosistemas
 Índices bióticos basados en la
premisa que los niveles de
tolerancia difieren entre los
diferentes organismos
Índices bióticos
 Se basan en la aparición y desaparición de especies
con diferentes grados de sensibilidad
 Son indicadores del efecto de la contaminación
orgánica e inorgánica, de la toxicidad aguda, de los
cambios físicos y del proceso de auto purificación
 Integran el concepto de diversidad con la composición
y la adaptabilidad de los taxa
Índices bióticos
 Son un reflejo de las condiciones físicoquímicas
 Dan información de lo que esta
sucediendo en los ambientes acuáticos
 Tanto del presente como de cierto tiempo antes
de la toma de las muestras
Aplicación de índices bióticos
Índices bióticos
 Pueden ser utilizados a diferente nivel
taxonómico
 Para varios de ellos no es necesario
cuantificar la abundancia de los grupos
 Sólo se registra su ausencia o presencia
 A cada taxón se le asigna un puntaje de acuerdo
a su tolerancia a la contaminación orgánica
Estimación de los índices
 Valores de tolerancia son para un solo tipo de
contaminación (usualmente contaminación
orgánica)
 Necesidad de adaptarlo a condiciones
 locales / regionales
 Cuba, Costa Rica, Colombia, El Salvador
Índice
País
Año
Trent Biological Index (BI)
Inglaterra
1964
Índice Biotique (IB)
Francia
1968
Chandler Biotic Store (BS)
Escocia
1970
Índice Biologique de Qualite Biol. Generale (IQBG)
Francia
1976
Índice Biótico de Familias (IBF)
Estados Unidos 1977
Extended Biotic Index (EBI)
Reino Unido
1978
Biological Monitoring Working Party Score (BMWP)
Reino Unido
1978
Belgian Biotic Index (BBI)
Bélgica
1983
Besos y Llobregat (BILL y FBILL)
España
1983
Danish Stream Fauna Index (BBI)
Dinamarca
1984
Indice Biological Global (IBG)
Francia
1985
Biological Monitoring Working Party Score (BMWP’)
España
1986
Índices bióticos
 Puntuaciones
 Menos tolerantes
 Más tolerantes
 10
2
 Índice: suma de todas las puntuaciones
 Ejm: 2+2+2+2 = 8
malo
 Ejm: 10+2+2+8+8+10+10 = 50
bueno
BMWP
 Método de puntaje simple para todos los
grupos de macroinvertebrados encontrados
 Solamente requiere la identificación hasta el
nivel taxonómico de familia y datos de
presencia
 El puntaje está en escala del 1 al 10
 De acuerdo al grado de tolerancia a la
contaminación orgánica
BMWP (Biological Monitoring Working Party) Hellawell, 1978
FAMILIAS
PUNTUACION
Heptageniidae, Goeridae, Perlidae,
Ephemeridae, y otras……………
10
Astacidae, Lestidae, y otras……
8
Ephemerellidae, Nemouridae y otras….
7
Gammaridae y otras…….
6
Dryopidae, Elmidae y otras….
5
Baetidae, Caenidae y otras…
4
Nepidae, Asellidae y otras…
3
Chironomdae y otras…
2
Oligochaeta
1
Clases de calidad de las
aguas según el índice BMWP
Clase
Calidad
Valor
>150
I
Buena
Significado
Color
Aguas muy limpias
101-120 Aguas no contaminadas o no alteradas de modo
Azul
sensible
II
Aceptable
61-100
Son evidentes algunos efectos de contaminación
III
Dudosa
36-60
Aguas contaminadas
Amarillo
IV
Crítica
16-35
Aguas muy contaminadas
Naranja
V
Muy
<15
Aguas fuertemente contaminadas
Crítica
Verde
Rojo
EPT
 EPT se refiere a la presencia de individuos de los órdenes
 Ephemeroptera
 Plecoptera
 Trichoptera
 Se obtiene sumando todos los individuos diferentes de
estos órdenes
 Se divide por el número total de individuos y se multiplica por
cien
 El valor obtenido se compara con los porcentajes de calidad de
agua establecidos para este índice
Calidad de agua según el
índice EPT
Porcentaje EPT
Calidad del agua
75 – 100 %
Muy buena
50 – 74 %
Buena
25 – 49 %
Regular
0 – 24 %
Mala
Principales grupos usados en la
determinación de la calidad del agua
Varios grupos
• Peces
– Para evaluar la integridad biótica
– Buenos indicadores de la calidad
del medio
– Principal problema
• Alta movilidad
Peces
Ventajas
Inconvenientes
• Reflejan directa e
• Pueden escapar de la
indirectamente los efectos de la
contaminación
• Metodologías de muestreo
avanzadas
• Amplia variedad de especies
• Son los mas conocidos en el
medio acuático
contaminación y volver
cuando esta haya pasado
• Gran capacidad de
desplazamiento
Varios grupos
• Protozoos
– Muy dificiles de identificar
– Alta variabilidad genetica
– Dificultad de obtener muestras representativas
Varios grupos
• Bacterias
– Para análisis de aguas de consumo humano
– Muy dificiles de identificar
– Ambientes controlados para reproducirlas
– Alta variabilidad genetica
Bacterias
Ventajas
Inconvenientes
• Fácil muestreo
• Largo tiempo en obtener
• Metodología desarrollada
• Métodos automáticos de
conteo celular
resultados
• Los resultados son difíciles de
interpretar
Varios grupos
• Algas
– Microscópicas
• Difíciles de identificar
– Expertos
– Es difícil obtener muestras representativas
– Para investigar el enriquecimiento
orgánico por su relación con la
eutrofización
Varios grupos
• Macrofitos
– No están distribuidos ampliamente
– Tienden a ser abundantes con el enriquecimiento
organico del medio acuático
– Están condicionadas por el clima, la geología y el
tipo de sustrato
Varios grupos
• Macroinvertebrados acuáticos
– Son considerados entre los mejores indicadores
de la calidad del agua
– Se encuentran en casi todo tipo de hábitat