Capítulo Dos

Fijar los objetivos de control del programa

2,1. Resumen Introducción

Cuando un equipo de monitoreo de los planes de una investigación de la calidad del agua o el programa de monitoreo, se debe indicar claramente sus objetivos, de lo contrario no será capaz de abordar plenamente las cuestiones más detalladas de cómo llevar a cabo la investigación. El objetivo de un programa de vigilancia eficaz consiste en proporcionar información y conocimientos sobre un tema, de preferencia al menor costo, para informar a los que se han encargado y utilizará los datos. Los buenos programas de monitoreo no son sólo ejercicios de recopilación de datos.

Antes de definir los objetivos y requisitos de información, el primer paso es identificar los asuntos que vayan a tratarse. Después de un análisis exhaustivo de las cuestiones, el equipo de monitoreo debe entender la información que se necesita, y ser capaz de formular los objetivos específicos para el programa de monitoreo.

Cuestiones de gestión de calidad de agua en Australia normalmente se dividen en cuatro categorías:

•La gestión a largo plazo, la protección y restauración de los ecosistemas acuáticos para que puedan cumplir con sus valores ambientales.

• Contaminantes, sus fuentes y destinos de los ecosistemas acuáticos, la magnitud del problema y las acciones que deben tomarse para proteger los valores ambientales.

• El desempeño de las estrategias de gestión.

• Conformidad con las directrices de calidad de agua.

Este tipo de cuestiones han llevado a muchos programas de monitoreo en el pasado. Muchos programas de monitoreo han establecido para recopilar información relevante a los valores ambientales (anteriormente llamado "usos beneficiosos ') de un cuerpo de agua. Los valores ambientales reflejan los usos que pueden darse a la columna de agua, tal vez por los ecosistemas acuáticos, o como suministro de agua para las industrias primarias (riego, agua potable de valores, la agricultura y la acuicultura), o para el uso recreativo y estético, o para beber agua. Las Directrices de Australia y Nueva Zelanda para la calidad del agua

dulce y marina, de ahora en adelante denominado las Guías de Calidad del Agua (ANZECC y ARMCANZ 2000) ha sido desarrollado de manera que estos valores pueden ser protegidos.

Monitoreo de las aguas es comúnmente comprometido a cumplir uno de los siguientes objetivos generales:

• Para medir la calidad del agua dulce o agua ambiente marino;

• Proporcionar la seguridad de que el agua cumple con las normas adecuadas para su uso previsto;

• Investigar por qué el agua no se puede cumplir con estas directrices;

• Evaluar las cargas de los materiales que entran en el cuerpo de agua de la cuenca (estudios de exportación);

• Evaluar las cargas de materiales transportados pasado varios puntos, las transformaciones de los materiales y las tasas de pérdida de la corriente o por el Banco, por lo que los saldos de caudales de comunicación pueden ser calculados;

• Caracterizar la biota en un río, estuario o cuerpo de agua costero marino;

• Evaluar la productividad biológica;

• Evaluar el estado de los recursos tal como se define por una serie de parámetros de medición o indicadores (Estado de la presentación de informes para el Medio Ambiente y los informes de Auditoría Nacional);

• Evaluar la eficacia de las medidas para el control de contaminantes, o la restauración o rehabilitación de las aguas;

• Identificar las tendencias en el estado de la masa de agua.

En este capítulo se describe el proceso de traducir las cuestiones de vigilancia a los objetivos del programa, como se ilustra en la Figura 2.1 y la Tabla 2.1.

Como parte del ejercicio de fijación de objetivos, es instructivo para hacer una evaluación preliminar de la cuestión y luego desarrollar un modelo conceptual que puede formar la base del estudio de seguimiento propuesto.

Definir el problema

Definir las necesidades de información

Compilar la información disponible

Desarrollar la comprensión del sistema y modelo de proceso conceptual

Establecer objetivos

Figura 2.1: Marco para el establecimiento de objetivos de control del programa

Tabla 2.1. Lista de verificación para determinar las necesidades de información y seguimiento de los objetivos del programa.

1. ¿El problema o la pregunta se define?

2. ¿Tener la identidad de todos los usuarios de la información sido comprobada, de manera que se obtenga información que permita abordar todas las necesidades de las partes interesadas?

3. ¿Tiene toda la información disponible sobre la cuestión o el problema ha recogido, revisado y puesto en una forma común?

4. ¿Tener conocimiento de las brechas ha identificado y obtenido la información, o que tengan las limitaciones y restricciones de no haber sido evaluado esa información?

5. ¿Hay un modelo compartido proceso conceptual del sistema se han desarrollado y hecho explícito?

6. ¿Haga que los supuestos subyacentes del modelo se hace explícito?

7. ¿Se ha llevado a cabo un análisis para identificar la información esencial que se requiere?

8. Son objetivos específicos

(a) ¿Aclarar y definir de forma concisa?(b) ¿suficiente para especificar lo que se quiere lograr?(c) ¿Lo suficientemente específicos como para indicar que cada etapa está completa?

2,2. Definición del Problema

Para definir el asunto, problema o pregunta para ser respondida por el programa de monitoreo, su equipo de monitoreo debe interactuar con los usuarios finales de la información y de las partes interesadas para esa área. Las partes interesadas pueden ser personas físicas residentes, un grupo de la comunidad, un grupo de la

industria, una jurisdicción gobierno, y pueden ser encontrados en el área local o aguas abajo o aguas arriba.

La definición de la cuestión o el problema surja durante o después de las discusiones entre los actores y el equipo de monitoreo. Será el resultado de los valores que sostienen a ser importante, sus conocimientos previos y su experiencia. La manera en la cual se ve el problema puede ser un factor importante en la determinación de su resultado (Miller et al. 1960), pero la declaración inicial del problema o cuestión puede ser el único factor más importante en la determinación de si una solución se puede encontrar. Bardwell (1991) identificó algunos errores que hay que evitar cuando se especifica un problema:

• Resolver el problema equivocado al no comprender los problemas subyacentes;

• Indicando el problema de una manera que no será posible solución;

• La aceptación prematura de una posible solución ante el problema está bien entendida;

• El uso de información incorrecta o irrelevante.

Si un problema puede ser redefinida o reformulado, y exploró conceptualmente, el equipo de supervisión puede ver una gama más amplia de alternativas y soluciones para ser examinados o la obtención de información y el programa de monitoreo final se pueden beneficiar.

Algunos problemas típicos de los programas de vigilancia nuevas podrían incluir:

• Exceso de nutrientes, dando lugar a la proliferación de algas;

• Salinidad, lo que es inaceptable agua para beber o para uso agrícola, y que tienen efectos sobre la ecología acuática;

• Contaminantes, con efectos agudos o crónicos sobre los organismos acuáticos o que limitan el uso del agua;

• Contaminantes, acumulándose por la biota con posibles efectos posteriores sobre la salud de los consumidores humanos;

• La contaminación microbiana de los desechos humanos o animales, por lo que el agua no apta para beber o el uso recreativo;

• Mantenimiento de oxígeno disuelto;

• Los efectos de partículas en suspensión;

• Los efectos de los cambios de temperatura;

• Los efectos de los cambios de pH.

Algunos de éstos se discuten en más detalle en las Directrices de la Calidad del Agua (ANZECC y ARMCANZ 2000).

2,3. Recopilación de Información Disponible

El siguiente paso en esta fase preliminar de diseño de un programa de monitoreo es recopilar la información disponible sobre el tema en cuestión. Dependiendo del número de esta medida podría implicar una revisión de la literatura de la comprensión internacional actual, o una revisión de la información pertinente recogida de supervisión anterior, ya sea para el lugar de interés o de otros lugares, o las entrevistas y el registro de las observaciones y las pruebas recogidas por los miembros de la comunidad local. Es importante que los escasos fondos no se gastan más que repetir los estudios en el tema o en el sitio de interés. Sin embargo, la información obtenida en investigaciones anteriores le ayudará a refinar los requisitos de información y los objetivos del programa de monitoreo actual.

El equipo de monitoreo deberá identificar las lagunas en el conocimiento reunido, y rellenar si es posible. Si no puede encontrar la información, deben evaluar las limitaciones y restricciones causadas por no tener esa información.

Los datos existentes es probable que consisten en mediciones de calidad del agua, los registros de caudales fluviales y algunos datos biológicos. Algunos de estos datos pueden haber sido publicados, mientras que otros pueden estar en los registros de varias agencias o proveedores de investigación. Tendrán colección, control y estandarización en una forma común utilizando prácticas adecuadas de almacenamiento de datos (véase la sección 5.4.1).

2,4. Comprensión del sistema y la formulación de modelos conceptuales de procesos.

Una vez que el problema para la vigilancia se ha definido y la información disponible al respecto ha sido montado, es hora de decidir sobre las cuestiones que el programa de monitoreo debe abordar --- sus objetivos. Esto sólo es realmente posible si el equipo de supervisión tiene algún conocimiento preliminar del ecosistema para el que se diseñó el programa de monitoreo. Esta comprensión

puede inicialmente ser derivada de la información que han recogido apenas, y lo mejor es formalizado en un modelo de proceso conceptual del sistema que se examina. El modelo sólo necesita ser una simple caja diagrama que ilustra los componentes y las relaciones en el sistema a supervisar. Presenta los factores que se perciben a conducir los cambios en el sistema y las consecuencias de los cambios en estos factores. Por ejemplo, en estudios de eutrofización, los nutrientes son comúnmente mostrados como los factores de conducción, mientras que las células de clorofila o de algas son las consecuencias. Ejemplos de modelos conceptuales se muestran en las Figuras 2.2-2.5.

Los modelos conceptuales de procesos son importantes en la definición de los "por qué". Después de que hayan sido compartidos con los colegas y discutieron sobre los modelos conceptuales que se especifica el equipo de monitoreo del conocimiento colectivo, experiencia y perspectivas del ecosistema que es la base del estudio. El modelo final ilustra suposiciones del equipo acerca de cómo funciona el sistema y lo que a su juicio son los procesos importantes o dominantes. Es conveniente que todos los miembros del equipo para desarrollar sus propios conceptos del sistema, y luego de discutir e integrar estos modelos conceptuales. No se debe dejar a un miembro del equipo, sin embargo experimentado, porque las diferencias entre los distintos modelos pueden ser importantes en el esclarecimiento de los verdaderos problemas y preguntas y en la fijación de objetivos.

A menudo, el modelo conceptual se basa en la sabiduría acumulada en contraposición a los datos duros. El equipo de monitoreo debe articular los supuestos subyacentes al modelo e identificar las lagunas de información que apoye estos supuestos. Las hipótesis deben ser revisados críticamente por supuestos incorrectos puede llevar a conclusiones erróneas están elaborando sobre las necesidades de información. Uno de los objetivos del programa de monitoreo será entonces para recopilar datos para validar estas hipótesis. Sin embargo, todos los modelos son una simplificación de la realidad e implican juicio personal. Los modelos no deben ser globales y abarcar todos los componentes del sistema, sino que sólo tiene que ser adecuada para el problema o la cuestión se está investigando.

Durante la formulación de un modelo, las decisiones se deben hacer varios o el modelo será demasiado complejo:

• ¿Cuál es el problema o tema de interés (por ejemplo nutrientes, las cargas de metal, metales biodisponibles)?

• ¿Qué subsistema (incluyendo el tipo de ecosistema) debe describir el modelo (por ejemplo, agua dulce, agua de mar, aguas estuarinas, humedales, lechos de pasto marino, manglares)?

• ¿Qué estado debe describir el modelo (flujo de base, por ejemplo, inundación)?

Una vez formuladas, el modelo de proceso se puede utilizar para ayudar a definir:

• Los componentes importantes del sistema y los vínculos importantes;

• Los procesos clave;

• Las relaciones causa-efecto;

• Las preguntas importantes que deben abordarse;

• Los límites espaciales;

• Parámetros de medida válidos para los procesos de preocupación, qué medir y con qué precisión;

• Selección del sitio;

• El tiempo y las consideraciones estacionales.

2.4.1. Reconociendo los Procesos Clave

El equipo de supervisión debe tener como objetivo identificar los procesos clave que definen la "causa y efecto" del sistema, y "cómo funciona el sistema", ya que estos son fundamentales para el modelo de proceso conceptual.

Los principales procesos que afectan la calidad del agua se clasifica como hidrodinámica, físicos, químicos y biológicos, e incluyen:

• El transporte, el flujo, la turbulencia, el lavado, la mezcla y estratificación;

• Precipitación, evaporación, deposición húmeda y seca;

• Transporte de contaminantes, la sedimentación, el entierro, la resuspensión y difusión;

• Transformación de contaminantes, la degradación, adsorción, desorción, precipitación, disolución;

• La reducción de sulfato, metanogénesis, diagénesis orgánica;

• Bioturbación, bioirrigation;

• Organismo crecimiento, la productividad primaria, el pastoreo, la sucesión;

• Reciclaje de nutrientes, pérdida, transformación, reciclaje, amonificación, nitrificación, desnitrificación.

En la escala más amplia, el equipo de supervisión podría ser refiere a las fuentes y el transporte de contaminantes, desde una cuenca de los arroyos, ríos y estuarios. Estos forman la base de los modelos de transporte, como se muestra por los nutrientes y metales en las figuras 2.2 y 2.3.

El modelo de la Figura 2.2 muestra las posibles fuentes y el transporte de nutrientes en el paisaje. Un modelo más específico podría centrarse en un solo cuerpo de agua, y el tema de preocupación en esa agua. La figura 2.4 ilustra un modelo simplificado para el ciclismo de fósforo en un lago estratificado en relación con el crecimiento de algas. La pregunta que surge inmediatamente es: ¿si usted quiere determinar el alcance de una floración de algas se mide la clorofila-a, el recuento de células de algas en la columna de agua, o algún aspecto de la escoria? Además, ¿si se desea medir la concentración de fósforo en la columna de agua, no se toman las muestras de la epilimnion o hipolimnion o ambos? (Para este ejemplo, clorofila-a probablemente sería medida debido a que es una medida más fiable de la biomasa de algas, y las muestras que se obtendrían de la epilimnion porque aquí es donde se produce el crecimiento de algas.)

Los modelos también pueden incluir procesos de transformación - químicos, físicos o biológicos. Por ejemplo, la Figura 2,5 ilustra los procesos de transformación que están asociados con cobre en un cuerpo de agua. Estos modelos suelen describir las concentraciones químicas en equilibrio termodinámico, y no tienen en cuenta la cinética.

Los modelos cinéticos se basa en la cinética de reacciones o de crecimiento, y son aplicables cuando es la velocidad de las reacciones químicas o crecimiento biológico que es importante, más bien que el equilibrio termodinámico. Estos modelos se pueden utilizar en la descripción de las reacciones de metales con partículas, o de procesos biológicos de crecimiento tales como el crecimiento de algas u otros organismos. Los modelos se utilizan normalmente para la utilización comprensión oxígeno, muerte organismo y la respiración, la descomposición de las poblaciones de patógenos, la degradación química y biológica de sustancias tóxicas, la biodegradación de la materia orgánica, la oxidación de compuestos orgánicos e inorgánicos, y la excreción de compuestos tóxicos y no tóxicos, por organismos.

Los modelos de las distintas regiones climáticas y geográficas de Australia pueden ser diferentes. Por ejemplo, los modelos conceptuales de procesos será significativamente diferente entre el trópico húmedo, el tropical monzónico estacionalmente seco, el interior árido, el templado húmedo y las regiones mediterráneas templadas. Estos factores pueden afectar significativamente el diseño del estudio, las estrategias de muestreo especial.

Una de las limitaciones del uso de modelos es la suposición de continuidad. En la práctica, los procesos dominantes pueden cambiar a medida que el estado anterior alcanza una condición limitante. Regímenes de flujo diferentes, químicos de mezcla, y redox se convertirá procesos alternativos dentro y fuera.

Es importante tener en cuenta que el modelo conceptual que se utiliza podría estar equivocado. Los datos que parecen inconsistentes pueden ser importantes, dando lugar a importantes avances científicos de los modelos conceptuales nuevos y más potentes puede evolucionar. Los modelos de procesos conceptuales deben ser modificados como se recoge información y opinión. Los supuestos subyacentes al modelo conceptual teórico debe ser validado y, en su caso, el modelo debe ser cambiado para reflejar los puntos de vista nuevos.

2.4.2. Hipótesis comprobables y modelos conceptuales

Uno de los objetivos de vigilancia se formula a menudo como una hipótesis comprobable y se basa en un modelo de proceso conceptual. Esto se aplica en particular a los estudios de causa y efecto, sino una hipótesis puede apoyar el seguimiento para la comparación con los estándares regulatorios e incluso el estado de la vigilancia del Medio Ambiente. La prueba de hipótesis es en realidad una prueba del modelo conceptual.

Las hipótesis suelen tomar la forma de declaraciones o suposiciones, como las siguientes:

• Variable A en un área específica o en un momento dado no se diferencia de una línea base dada por más de una cierta diferencia predefinida;

• Variable A en un área especificada no se cambia en más de una cierta cantidad predefinida por unidad de tiempo;

• Una variable (causa) es el control de la variable B (efecto).

Algunas hipótesis relacionadas con el muestreo de nutrientes pueden incluir los siguientes:

• La concentración de fósforo se encuentra por debajo (o por encima) de la directriz especifica la calidad del agua;

• La carga de fósforo es el control de la biomasa de algas;

• Fósforo biodisponible y nitrógeno están limitando el crecimiento de algas;

• Fósforo y nitrógeno son liberados de los sedimentos bentónicos en la columna de agua;

• En que fluye el fósforo es absorbido por las partículas que se depositan en el lecho del lago;

• Las actividades de captación han conducido a un aumento de la carga de fósforo anual de un lago.

Una hipótesis estadística es una suposición basada en los datos disponibles que pueden ser sometidos a una evaluación estadística, después de datos adicionales se han obtenido, para determinar si se puede aceptar (o rechazar). Este tipo de hipótesis está escrito de tal manera que dos resultados posibles: o bien el rechazo o la aceptación. La hipótesis nula (que no hay una diferencia significativa) no puede ser demostrado ser correcto, pero puede ser rechazada, con riesgos conocidos de este modo, mediante el uso de análisis de poder estadístico (Fairweather 1991). Cualquier hipótesis hora de establecer hipótesis hay que señalar, ya que su validez debe ser examinado como parte del diseño de muestreo. Si la hipótesis es rechazada, el modelo conceptual debe ser refinado.

Existe cierto debate sobre la necesidad de formular una hipótesis. El seguimiento no siempre se efectúa para probar abiertamente algunas hipótesis estadísticas, a pesar de que casi siempre tiene un objetivo declarado. A menudo, como Pratt (1976) ha señalado,

Qué hipótesis se encuentra en overridingly (Una y) es tratado como más importante que dónde usted está en él. Esto es a menudo una visión inapropiada.

El requisito de que el seguimiento se reduce a una hipótesis nula y una hipótesis alternativa es un artefacto de la inferencia estadística clásica. Por lo tanto, las pruebas de hipótesis a menudo obliga al investigador a tratar de establecer una diferencia significativa entre localidades, por ejemplo, en lugar de intentar describir las tendencias espaciales interesantes sobre un tramo de río.

El equipo de monitoreo debe decidir cuál de estos enfoques que adoptará en estos casos, ya que esto afecta a los datos que deben ser recogidos.

2,5. Establecer Objetivos

Una vez que el equipo de seguimiento ha definido el número de seguimiento, y se expresa en términos generales, la información necesaria del programa de monitoreo, y se ha acordado un modelo de proceso conceptual y, como resultado, ha seguido perfeccionando su comprensión de la información que necesita que se recojan y por qué, finalmente puede escribir una serie de objetivos de control.

Los buenos objetivos de supervisión deben ser específicos y precisos, medibles, orientados a los resultados, realistas y alcanzables, significativa y concisa y clara y comprensible. Objetivos claros que sea posible diseñar un programa de muestreo para obtener la información requerida, pero las revisiones de los programas de monitoreo de la calidad del agua en Australia muestran que los objetivos inadecuados son un problema común. El desarrollo de objetivos útiles requiere práctica y experiencia.

Los objetivos típicos relacionados con la dinámica de los nutrientes y los efectos en los sistemas acuáticos podrían ser los siguientes:

• Determinar las cargas anuales de fósforo al lago especificado de entradas superficiales, las aguas subterráneas y la liberación de sedimentos (donde el modelo conceptual ha decidido que todas estas fuentes son importantes);

• Determinar la frecuencia de azul-verde de algas en un número de masas de agua especificadas durante un período determinado;

• Determinar las exportaciones anuales de nutrientes de una cuenca especifica a un sistema fluvial especificado.

Un objetivo típico con respecto a los contaminantes puede ser esta:

• Determinar si las concentraciones de contaminantes que son lanzados a un río bajo flujo base de una actividad industrial específica se supere el ANZECC ARMCANZ y la calidad del agua valores mínimos de referencia para la protección de los ecosistemas acuáticos en las aguas receptoras más allá de la zona de mezcla.

Tenga en cuenta que los objetivos no se especifican detalles como la época de muestreo o la frecuencia de muestreo. Esos son asuntos para la siguiente etapa, el diseño del estudio, descrito en el capítulo 3.

Algunos ejemplos de problemas reales y objetivos resultantes se dan en los cuatro estudios de caso en el Apéndice 4. Por ejemplo, una investigación sobre el acuífero que abastece de agua subterránea a la parte del sudeste de Queensland se inició debido a que la captación Logan-Albert está siendo sometido a una presión cada vez mayor como resultado directo del crecimiento de la población. Los objetivos fueron establecer las condiciones de referencia de calidad de las aguas subterráneas para su uso en posteriores controles, para identificar y comprender los procesos degradantes calidad del agua subterránea en el acuífero, y la integración de la información obtenida y asesorar a los administradores de recursos naturales responsables (véase la sección A4.2.1) . Como otro ejemplo, el objetivo principal de un programa de monitoreo a largo plazo establecido por la Gran Barrera de Coral Autoridad del Parque Marino en 1992 fue investigar las tendencias a largo plazo y las diferencias regionales en el estado de los nutrientes de las aguas que forman la mayor ecosistema de arrecifes . En los últimos 140 años el ingreso nutricional total se ha incrementado en un 30% y este exceso de nutrientes tiene el potencial a largo plazo para dañar el frágil ecosistema que existe dentro de la Gran Barrera de Coral (véase la sección A4.4.1).

El establecimiento de objetivos comúnmente irá más allá de las cuestiones científicas al abordar las cuestiones de gestión también. Esto significa que el gestor de recursos debe participar en la negociación de los objetivos de control del programa. El administrador de recursos debe entender cómo la información que debe recopilarse será utilizada en el proceso de decisión. Si los únicos recursos que el administrador puede poner a disposición son insuficientes para satisfacer los objetivos fijados por el programa de monitoreo, el programa no es vale la pena emprender. Los objetivos pueden ser repensados y es más establecer objetivos realistas.