Seguimiento de la calidad de aguas embalsadas

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Fotografía aérea de embalse en castril

Autor: Javier Hernández Gallardo

Las características espectrales del agua hacen que ciertas propiedades de la misma sean fácilmente identificables mediante teledetección.

El agua clara tiene unas excelentes propiedades en cuanto a transmisión de la radiación electromagnética en el espectro visible y de absorción en el infrarrojo. Cuando hay presencia de turbidez, la respuesta espectral obtenida por el sensor difiere de la del agua clara. Dependiendo del tipo de componente que provoque esta turbidez, la respuesta espectral se verá modificada en una u otra región del espectro.

Teniendo en cuenta estas características y con el objeto de disponer de un diagnóstico rápido ante estados de contaminación se lleva a cabo un estudio piloto sobre el seguimiento de la calidad de aguas embalsadas para los meses que abarcan de abril 2011 a marzo 2012, de forma que permita dar una respuesta a las necesidades de gestión de aguas

Objetivo

Emplear la teledetección como complemento al seguimiento de las redes de control puntual de la calidad del agua en los embalses

Metodología

Para cubrir el objetivo es necesario una rápida cobertura regional y una elevada cadencia temporal. Estas características se aúnan en el sensor multiespectral MERIS (Medium Resolution Imaging Spectrometer) a bordo del satélite ENVISAT (de la Agencia Espacial Europea) que puede cubrir toda la superficie regional de Andalucía en una sola pasada, con un tamaño de píxel de 300 m y una cadencia temporal de una vez a la semana.

Estos trabajos de análisis de calidad de aguas, se han llevado a cabo sobre imágenes de este sensor, correspondientes a 12 fechas, una cada mes del periodo de estudio. De entre todos los embalses existentes en Andalucía se han seleccionado 72, en los que se ha realizado previamente un análisis para garantizar una superficie de agua suficiente que permita realizar el seguimiento de los mismos y obtener resultados adecuados para el conjunto de embalses seleccionados.

El presente estudio se ha basado tanto en el seguimiento de la eutrofización como en el seguimiento de la toxicidad en los embalses seleccionados para caracterizar la calidad de sus aguas.

Para determinar los grados de eutrofia mediante teledetección se ha utilizado la concentración de clorofila-a, entendiéndose por eutrofización una presencia excesiva de nutrientes que provocan un crecimiento rápido de algas que cubren la superficie del agua impidiendo el paso de la luz solar a capas más profundas. Por tanto, analizando este parámetro es posible identificar anomalías en el estado trófico de las masas de agua, en función de si las concentraciones resultantes superan o no los umbrales establecidos por la Organización de Cooperación Económica y Desarrollo para la caracterización del grado de eutrofia en lagos y embalses.

Para estimar la toxicidad de las aguas embalsadas se ha medido la concentración de ficocianina, pigmento presente en las cianobacterias, que pueden presentar una amenaza tanto para la vida acuática como para el ser humano, poniéndose  en marcha con este seguimiento un sistema de alerta temprana.

Embalses seleccionados para realizar el seguimiento de la calidad de sus aguas 

La clorofila puede ser detectada fácilmente mediante teledetección gracias a su comportamiento frente a la luz (absorbe en las regiones azul y roja del espectro solar), su determinación es uno de los índices claves de monitoreo de la población de fitoplancton y de la salud de nuestro sistema natural, pudiendo ser utilizada como instrumento de vigilancia de los procesos de eutrofización.

La concentración de este parámetro en mg/m3 se estimará a través de un índice normalizado elaborado con la banda 5 (560 nm) y la banda 2 (442 nm) del sensor MERIS. Posteriormente, una ecuación exponencial calculada empíricamente permitirá inferir la concentración de clorofila a partir de dicho índice.

La ecuación para calcular la concentración de clorofila estará compuesta por dos algoritmos distintos en función de los valores que alcanzan el índice de las bandas 5-2 y 9-7.

La ficocianina es un pigmento auxiliar que permite la estimación de la concentración de cianobacterias, cuya proliferación puede dar lugar a la toxicidad del agua, pudiendo ser también utilizado como instrumento de vigilancia de los procesos de eutrofización en el seguimiento de la calidad de las aguas embalsadas.

El comportamiento medio de la ficocianina (mg/cm3), de los principales embalses de la región (se estudian 72 embalses), se obtiene a partir de la relación existente entre la banda 9 (705 nm) y la banda 6 (620 nm) del sensor MERIS.

Al igual que para la clorofila-a, el valor de este índice se introducirá en una ecuación que permitirá obtener la concentración de ficocianina.