Exactitud y precisión en el muestreo de aguas

En el trabajo medioambiental se presta mucha atención para conseguir exactitud y precisión en los métodos de análisis de laboratorio, aunque usualmente no se presta igual atención en los métodos de muestreo. Esto es algo sorprendente si se considera que una pobre calidad de muestreo tira por la borda, los esfuerzos y los costos involucrados en el desarrollo y en la aplicación de métodos sofisticados de laboratorio.

Una metodología de muestreo sólida es particularmente importante en la calidad del trabajo ambiental, donde la variabilidad natural y antropogénica de los sistemas que se muestrean (ejemplo: estuarios de ríos y ecosistemas marinos) suele ser grande, y pueden surgir errores significativos en la estimación de la calidad sin importar cuán seguros y precisos sean los métodos de laboratorio utilizados para analizar muestras individuales de agua.

Por ejemplo, hay aproximadamente 30 millones de segundos en un año y es muy común evaluar la calidad anual de un sitio en un río a partir de los resultados de 12 muestras mensuales, cada una tomada en materia de segundos. Naturalmente esto está sujeto a un “efecto lotería”. Necesitamos entender las implicancias de este “efecto lotería” (generalmente llamado error de muestreo) en nuestra toma de decisiones, y proveer una guía de muestreo que lo tome esto en cuenta.

La toma de muestras para calidad de agua en el ambiente

Las normas y documentos guía para la evaluación de la calidad del agua tiene una larga tradición en ISO a través de su Comité Técnico ISO /TC 147, Calidad del agua, pero la mayor parte del trabajo se ha centrado en los métodos de laboratorio utilizados para medir los constituyentes químicos y microbiológicos presentes en las muestras de agua, además de ensayos biológicos de campo.

Solamente en los últimos 30 años, se han hecho serios esfuerzos para desarrollar metodologías diseñadas para guiar a todos aquellos involucrados en el importante proceso de toma de muestras, antes del envío de las muestras al laboratorio.

En el 2004, el subcomité SC6, Muestreo (Métodos generales) de ISO TC 147 celebró 30 años de trabajo y ha resaltado la importancia de una metodología de muestreo racional /criteriosa, particularmente en el campo del trabajo de la calidad del agua en el ambiente. Durante este período se desarrollaron y publicaron un total de 19 partes de la ISO 5667, Calidad del agua- Muestreo, incluyendo varias revisiones de algunas de las normas más establecidas. De estas 19 partes, no menos de 15 están asociadas con el muestreo de agua en el ambiente, directa o indirectamente.

Es alentador notar que la amplia aplicabilidad de las normas desarrolladas por el comité ha sido reconocida por el Comité Europeo para la Normalización (CEN), con dos de sus comités técnicos adoptando normas desde la serie ISO 5667.

En el área de la calidad ambiental, el CEN/TC 230, Análisis de agua, adoptó las primeras tres partes de la ISO 5667, cubriendo el diseño de los programas de muestreo, la elección de las técnicas de muestreo y los métodos para la preservación y la manipulación de muestras, y además la parte 16 de bioensayos de muestras de agua.

Tres tipos de guías de muestreo

La guía desarrollada en la serie ISO 5667 puede clasificarse en tres grandes tipos:

• Diseño de programas de muestreo y guía sobre técnicas generales de muestreo
• Control de la calidad del proceso de muestreo
• Guía de muestreo para situaciones ambientales individuales (ejemplo: ríos, aguas subterráneas, sedimentos pluviales y marinos).

Además, el SC6 se encuentra actualmente trabajando en un nuevo proyecto asociado con el diseño de programas de muestreo. Esto se relaciona con la provisión de directrices para el uso de los datos de muestreo que subsecuentemente son empleados en la toma de decisiones, que puede comprender el juicio de la conformidad total de un sitio con valores límites umbrales asociados con objetivos de calidad ambiental, y (para descargas de efluentes al ambiente) límites de descarga permitidos.

Se espera que esta guía sea el tema de una nueva parte de la serie ISO 5667 a publicarse dentro de los próximos dos años y se discute luego en este artículo.

La amplia diversidad de guías relacionadas con la calidad del muestreo en el ambiente se puede apreciar en el extracto de normas de la serie ISO 5667 que se detalla a continuación:

La toma de decisión a partir de datos de los muestreos

Normalmente el diseño y la ejecución de los programas de muestreo (incluyendo el uso de técnicas de muestreo apropiadas) son la preocupación principal de los responsables de las operaciones de muestreo. Esto ha sido primordial para el ISO /TC 147/ SC6 en su desarrollo de guías de muestreo durante estos últimos 30 años.

Sin embargo, el propósito de la toma de muestras de calidad del agua en el ambiente es estimar algún aspecto de la calidad real de ese agua a partir de una cantidad finita (usualmente pequeña) de muestras individuales que esencialmente son de poca calidad, “fotografías instantáneas” en el tiempo.

La efectividad de una operación particular de toma de muestras estará determinada por cuán cercanas son estas estimaciones a los valores reales de lo que se está buscando, y cuantificando y entendiendo los errores de todo el muestreo de modo que la toma de decisión sea posible.

Estos errores asociados con la estimación de una calidad estadística es una sumatoria de todos los errores asociados con:

• La toma de muestras individuales en sí mismas
• El análisis de estas muestras
• La variabilidad en la calidad de un muestreo particular de un ambiente bajo estudio (ejemplo: un río o un arroyo en una ubicación determinada)

Generalmente, el último componente nombrado es la parte más significativa que contribuye a los errores de muestreo. También es el que usualmente establece el orden de magnitud del conjunto de errores de muestreo asociados con la estimación de la calidad estadística, en especial cuando se toma una cantidad relativamente pequeña de muestras de sistemas acuáticos altamente variable (ejemplo: muestras mensuales de un sitio de un río).

Calculando el factor de error

En calidad del agua del ambiente, los errores analíticos (de precisión) típicamente son más o menos del 15 por ciento para una sola muestra. Para 12 muestras tomadas para estimar un promedio aritmético, este componente analítico del error se reduce a cerca del 4 por ciento. En contraste, el error del muestreo en su totalidad puede ser inmenso. El valor de con-fianza del 95 por ciento estimado de las 12 muestras de sistemas acuáticos de calidad variable típicamente es menos del 25 a más del 80 por ciento del estimado, hasta 20 veces la magnitud del componente analítico del error solo!

Aunque tradicionalmente se consagraron muchos esfuerzos para cuantificar y reducir los errores asociados con los muestreos y los procesos analíticos, se ha puesto poca atención al componente del error relacionado con la captura de información de sistemas ambientales altamente variables. Como se indicó anteriormente, este componente usualmente domina a todos los demás en el conjunto de errores de muestreo.

Problemas económicos, legales y ambientales

La no consideración del conjunto de errores de muestreo resulta en un riesgo alto de toma de decisiones pobre, incluyendo la incorrecta asignación de mala calidad del agua (cuando en realidad no existe), o la incapacidad para identificar apropiadamente la calidad del agua que se ha deteriorado más allá de los valores límites umbrales.

Más aún, esto luego puede conducir al desembolso incorrecto de dinero para trabajos de remediación destinados a mejorar la calidad del agua (la calidad futura del agua o mejorar su calidad en un lugar determinado como un sitio donde se descargan efluentes, etc.) ó el caso contrario, no destinar fondos suficientes en otros lugares.

Este aspecto será cada vez más importante por cuanto las reglamentaciones ambientales se vuelven objetivos internacionales, que se relacionan con la apertura general del comercio mundial y el interés creciente en la sustentabilidad, usando valores ambientales compartidos y normas.

Debido a que el monitoreo del ambiente es costoso y a las consecuencias de fallar en el alcance de la operación y calidad deseada, es imperativo que cada uno de los responsables del muestreo sean concientes de todos los errores inherentes al proceso de muestreo. Cuando ella se entienda, puede tener lugar una toma de decisión racional.

Actualmente, se está trabajando en el desarrollo de la guía para el uso de los datos de muestreo para la toma de decisiones, contemplando los límites y los sistemas de clasificación (ISO/CD 5667), con el fin de ayudar a aquellos interesados en entender esta compleja pero importante parte de la evaluación de la calidad del agua en ambientes naturales.

Por: David Walter
Chair of ISO/TC 147, Water quality
ISO Focus Vol. 3, Nº 6

Lic. Maria Aguiló
Gerencia de Energía y Asuntos Ambientales
Dirección de Normalización IRAM

Fuente: Boletín Iram – Marzo 2007

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