Water Quality Assessments in Streams of Varied Pollution Impacts and - PowerPoint PPT Presentation

Water Quality Assessments in Streams of Varied Pollution Impacts and the Comparison of BMWP-CR to BEI B Y : J A D E W O L L & D R . S H A H A D Y

AQUATIC BIOMONITORING • Aquatic biomonitoring is the science of inferring the ecological condition of rivers, lakes, streams, and wetlands by examining the organisms that live there.

AQUATIC BIOMONITORING THROUGHOUT THE WORLD https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/archive/b/b0/20140313181338!World_map_indicating_tropics_and_subtropics.png

WATER QUALITY INDEX • Aquatic biomonitoring use standardized indices of macroinvertebrate biodiversity to assess levels of pollution. • The legal water quality indices in Costa Rica are https://www.google.com/search?q=map+of+cosy+rica&espv=2&biw=1280&bih=601&site=webhp& BMWP-CR and WQI.

BMWP-CR Biological Monitoring Working Party modified to Costa Rica Water ¡Quality ¡ ¡ BMWP ¡ Excellent ¡ >120 ¡ No ¡contamina2on ¡ 101-­‑120 ¡ Medium ¡Contamina2on ¡ 61-­‑100 ¡ Contaminated ¡ 36-­‑60 ¡ Very ¡Contaminated ¡ 16-­‑35 ¡ Extremely ¡Contaminated ¡ <15 ¡ • Index that is calculated by adding the scores assigned to different taxa found in samples of macroinvertebrates • The score is assigned based on the degree of sensitivity to contamination.

WQI Water ¡Quality ¡ ¡ WQI ¡ No ¡contamina2on ¡ 3 ¡ Medium ¡Contamina2on ¡ 4-­‑6 ¡ Contaminated ¡ 7-­‑9 ¡ Very ¡Contaminated ¡ 10-­‑12 ¡ Extremely ¡Contaminated ¡ 13-­‑15 ¡ • The water quality index (WQI) is based upon the parameters set forth in MINEA • Score specific parameters such as BOD, Ammonia, and DO%.

PURPOSE OF THIS STUDY IS TWO–FOLD • First: to produce a water quality study of streams in the Monteverde-Santa Elena region of Costa Rica • Second: compare the BMWP-CR to the BEI index we created.

SAMPLING REGION http://friendsoftherainforest.org/wp-content/uploads/Mapa-Max-Villalobos-20001.jpg

SAMPLING SITES

REFERENCE SITE • Monteverde Reserve (RG-RMV): • Origins of the Guacimal River • 1450 meters elevation • North of the town of Monteverde. • Drains primary Premontane cloud forest • Minimal of impacts or disturbance.

SLIGHTLY DEVELOPED • Rio Shanti (RG-RS): • Continuation of Guacimal River • Elevation 1372 meters • Below the RMV reserve into the town of Monteverde. • Area is unique with up to 250,000 tourists visiting each year and a local cheese factory.

URBAN IMPACT • Los Llanos (RL-LL): https://www.google.com/search?q=water+quality+index&espv=2&biw=1280&bih=603&source=lnms&tbm=isch& • Tributary of upper Lagartos River • 1230 meters elevation • Below the town of Santa Elena (6700 residents). • The town contains considerable impervious surface from buildings and paved roads along with grey-water and straight pipe discharge into local streams.

HIGHLY CONTAMINATED • Quebrada Cambronero (RG-QC): • A tributary of Guacimal River • 1180 meters elevation • Draining below pig farm operated by Cheese Factory to treat whey byproduct. • Headwaters of stream contain two animal waste discharge ponds draining directly into stream.

SAMPLE SIZE Sampling Month Index Sample Size Chemistries Sample size March - dry season 1 1 May/June - beginning of wet 3 3 September –dry period in 3 2 between wet seasons November- end to second 2 2 wettest season Total 9 8 • Samples were collected from each site during four distinct time periods throughout the year • In an effort to encompass all possible changes due to seasonal effects

SAMPLING & METHODOLOGY

SAMPLING & METHODOLOGY

BEI (BOSQUETERNO INDEX) CREATION Criterion ¡ Description ¡ Score ¡ Criterion ¡ Description ¡ Score ¡ Criterion ¡ Description ¡ Score ¡ Criterion ¡ Description ¡ Score ¡ Criterion ¡ Description ¡ Score ¡ Percentage ¡that ¡one ¡ <25% ¡= ¡5 ¡ Percentage ¡that ¡one ¡ <25% ¡= ¡5 ¡ Percentage ¡that ¡one ¡ <25% ¡= ¡5 ¡ Percentage ¡that ¡one ¡ <25% ¡= ¡5 ¡ Percentage ¡that ¡one ¡ <25% ¡= ¡5 ¡ particular ¡family ¡is ¡ particular ¡family ¡is ¡ particular ¡family ¡is ¡ particular ¡family ¡is ¡ 26-­‑49% ¡= ¡3 ¡ particular ¡family ¡is ¡ 26-­‑49% ¡= ¡3 ¡ 26-­‑49% ¡= ¡3 ¡ 26-­‑49% ¡= ¡3 ¡ 26-­‑49% ¡= ¡3 ¡ predominate ¡ predominate ¡ predominate ¡ predominate ¡ predominate ¡ 1. ¡Degree ¡of ¡ >50% ¡= ¡1 ¡ 1. ¡Degree ¡of ¡ >50% ¡= ¡1 ¡ 1. ¡Degree ¡of ¡ >50% ¡= ¡1 ¡ 1. ¡Degree ¡of ¡ >50% ¡= ¡1 ¡ 1. ¡Degree ¡of ¡ >50% ¡= ¡1 ¡ throughout ¡the ¡sample. ¡ throughout ¡the ¡sample. ¡ throughout ¡the ¡sample. ¡ throughout ¡the ¡sample. ¡ throughout ¡the ¡sample. ¡ Dominance ¡ ¡ Dominance ¡ ¡ Dominance ¡ ¡ Dominance ¡ ¡ Dominance ¡ ¡ ¡ ¡ <51= ¡None ¡ ¡ ¡ <51= ¡None ¡ ¡ ¡ <51= ¡None ¡ ¡ ¡ <51= ¡None ¡ ¡ ¡ <51= ¡None ¡ Scoring ¡by ¡adding ¡all ¡ Scoring ¡by ¡adding ¡all ¡ Scoring ¡by ¡adding ¡all ¡ ¡ Scoring ¡by ¡adding ¡all ¡ 45-­‑50= ¡Slight ¡ ¡ Scoring ¡by ¡adding ¡all ¡ 45-­‑50= ¡Slight ¡ ¡ 45-­‑50= ¡Slight ¡ ¡ 45-­‑50= ¡Slight ¡ ¡ 45-­‑50= ¡Slight ¡ columns ¡and ¡ columns ¡and ¡ columns ¡and ¡ columns ¡and ¡ columns ¡and ¡ ¡ 39-­‑44= ¡Moderate ¡ ¡ 39-­‑44= ¡Moderate ¡ ¡ 39-­‑44= ¡Moderate ¡ ¡ 39-­‑44= ¡Moderate ¡ ¡ 39-­‑44= ¡Moderate ¡ determining ¡water ¡ determining ¡water ¡ determining ¡water ¡ determining ¡water ¡ determining ¡water ¡ ¡ 33-­‑38= ¡ ¡ 33-­‑38= ¡ ¡ 33-­‑38= ¡ ¡ 33-­‑38= ¡ ¡ 33-­‑38= ¡ quality ¡condition ¡of ¡ quality ¡condition ¡of ¡ quality ¡condition ¡of ¡ quality ¡condition ¡of ¡ quality ¡condition ¡of ¡ ¡ Contaminated ¡ ¡ Contaminated ¡ ¡ Contaminated ¡ ¡ Contaminated ¡ ¡ Contaminated ¡ tested ¡stream. ¡ tested ¡stream. ¡ tested ¡stream. ¡ tested ¡stream. ¡ tested ¡stream. ¡ Totals ¡ >33= ¡Severe ¡ Totals ¡ >33= ¡Severe ¡ Totals ¡ >33= ¡Severe ¡ Totals ¡ >33= ¡Severe ¡ Totals ¡ >33= ¡Severe ¡

SEASONAL VARIATION RG-QC- P(T<=t) one- RG-RMV- P(T<=t) one- t Stat t Stat Season tail Season tail df df DO 4 1.03885 0.17877 DO 4 0.31185 0.38537 TP 4 3.52126 0.01221 TP 4 0.04907 0.48161 DO% 4 0.80666 0.23254 DO% 4 0.54402 0.30767 pH 4 0.73297 0.25211 pH 4 0.02708 0.48985 Water ¡Temp 4 2.53628 0.03212 temp 4 2.28255 0.04227 Conduc2vity 4 0.55199 0.30527 cond 4 0.19987 0.42567 • In order to separate natural variation, such as seasonal change from wet dry, t-Test were run for each chemical parameter tested at every site. • The only parameters that showed a significant difference was water temperature at both RG-RMV and RG-QC, and TP at RG-QC.

INDEX COMPARISON Comparison of Index Scores 120 100 80 Index Score 60 WQI BEI 40 BMWP-CR 20 0 RG-RMV RG-RS (Slightly RG-LL (Urban RG-QC (Highly (Reference) Cont.) Impact) Cont.) Sample Site

REFERENCE VS. SLIGHT IMPACT RMV-­‑RS ¡ df ¡ t ¡Stat ¡ P(T<=t) ¡one-­‑tail ¡ RMV-­‑RS ¡ df ¡ t ¡Stat ¡ P(T<=t) ¡one-­‑tail ¡ Water ¡Temp ¡ 11 ¡ 3.17499 ¡ 0.00442 ¡ Water ¡Temp ¡ 11 ¡ 3.17499 ¡ 0.00442 ¡ DO ¡(mg/L) ¡ 11 ¡ 0.52478 ¡ 0.30508 ¡ DO ¡(mg/L) ¡ 11 ¡ 0.52478 ¡ 0.30508 ¡ DO% ¡ 11 ¡ 0.15132 ¡ 0.44123 ¡ DO% ¡ 11 ¡ 0.15132 ¡ 0.44123 ¡ Conduc2vity ¡(μs/cm) ¡ 11 ¡ 3.47805 ¡ 0.00258 ¡ Conduc2vity ¡(μs/cm) ¡ 11 ¡ 3.47805 ¡ 0.00258 ¡ pH ¡ 11 ¡ 0.02902 ¡ 0.48868 ¡ pH ¡ 11 ¡ 0.02902 ¡ 0.48868 ¡ TP ¡(mg/L) ¡ 8 ¡ 0.34102 ¡ 0.37093 ¡ TP ¡(mg/L) ¡ 8 ¡ 0.34102 ¡ 0.37093 ¡ Total ¡Families ¡ 14 ¡ 0.13756 ¡ 0.44627 ¡ Total ¡Families ¡ 14 ¡ 0.13756 ¡ 0.44627 ¡ WQI ¡ 40 ¡ 1.09863 ¡ 0.13925 ¡ WQI ¡ 40 ¡ 1.09863 ¡ 0.13925 ¡ BMWP-­‑CR ¡ 14 ¡ 0.61107 ¡ 0.27547 ¡ BMWP-­‑CR ¡ 14 ¡ 0.61107 ¡ 0.27547 ¡ BEI ¡ 14 ¡ 2.69374 ¡ 0.00873 ¡ BEI ¡ 14 ¡ 2.69374 ¡ 0.00873 ¡