Contaminación del agua.

Contaminación del agua.     

En nuestro planeta, la cantidad de agua existente es siempre la misma. Esta se halla en continuo movimiento debido a la acción de la energía solar y la fuerza de la gravedad, es lo que llamamos ciclo del agua.

            El 70% de la superficie de la Tierra es agua, que se distribuye en 97,4% del total es la formada por los océanos, el 2,57% por el agua congelada que cubren los polos, así como los glaciares y el agua subterránea y menos de un 1% corresponde al agua dulce superficial que nos encontramos en los lagos, ríos y en la lluvia.

La degradación de las aguas viene de antiguo y en algunos lugares, como la desembocadura del Nilo, hay niveles altos de contaminación desde hace siglos; pero ha sido en este cuando se ha extendido este problema a ríos y mares de todo el mundo.

Pesticidas, desechos químicos, metales pesados, residuos radiactivos, etc., se encuentran, en cantidades mayores o menores, al analizar las aguas de los más remotos lugares del mundo. Muchas aguas están contaminadas hasta el punto de hacerlas peligrosas para la salud humana, y dañinas para la vida.

            Definición de contaminación del agua.

            Antes de definir la contaminación del agua, hay que tener en cuenta:

  • Se parte de la calidad o composición natural del agua, no de agua pura.
  • Se considera contaminación la provocada por la actividad humana.
  • Se mide la contaminación en función del uso al que el agua está destinada.

            Según la Carta del agua, Consejo de Europa, 1968, la contaminación del agua consiste en una modificación, generalmente provocada por el hombre, de la calidad del agua, haciéndola impropia o peligrosa para el consumo humano, la industria, la agricultura, la pesca y las actividades recreativas, así como para los animales domésticos y la vida natural.

            Siguiendo a la C.E.E. de las Naciones Unidas, el agua está contaminada cuando se ve alterada en su composición o estado, directa o indirectamente, como consecuencia de la actividad humana, de tal modo que quede menos apta para uno o todos los usos a que va destinada, para los que sería apta en su calidad natural.

            El estudio de los parámetros indicadores de contaminación de las aguas se puede realizar clasificándolos en:

  • Carácter microbiológico: Algas, virus, hongos y bacterias.

La contaminación de tipo bacteriológico es debida fundamentalmente a los desechos animales y humanos, ya que las bacterias y virus se encuentran en la orina, sangre y heces, siendo origen de muchas enfermedades y epidemias.

 Las algas pueden causar diversos olores y sabores de las aguas, principalmente en periodos de sequía y putrefacción.

Para determinar este tipo de contaminación, se utilizan unos organismos indicadores. Los más conocidos son las bacterias coniformes que habitan en el intestino grueso. Su presencia permite diagnosticar el tiempo transcurrido desde una contaminación fecal, ya que no son patógenos.

Otro indicador más secundario son los estreptococos fecales, cuya presencia es fácil de detectar en aguas recién contaminadas.

  • Carácter físico: Turbidez y materias en suspensión, características organolépticas, conductividad y temperatura.

La turbidez del agua es causada por la materia insoluble, en suspensión o dispersión coloidal. Es un fenómeno óptico que radica en una absorción de luz combinada con un proceso de difusión. Estas partículas pueden ser aportadas por procesos de arrastre, de remoción de tierras y por vertidos urbanos e industriales.

La cantidad de materias insolubles presentes en el agua está íntimamente ligada a la turbidez.

La materia en suspensión produce los siguientes efectos en el agua, ocasiona depósitos por sedimentación, que favorece la aparición de condiciones anaeróbicas y dificulta la alimentación de los seres vivos acuáticos, produce color aparente del agua, ocasiona depósitos sobre las plantas acuáticas y las branquias de los peces y por último disminuye el paso de energía solar, por lo que es responsable de una menor actividad fotosintética.

Entre las características organolépticas encontramos el color, sabor y olor.

En cuanto al color hay que distinguir entre el color verdadero, que es aquel que presenta el agua cuando se ha eliminado la materia en suspensión y el color aparente, que presenta el agua bruta.

La coloración de un agua no contaminada es causada por:

  • Fitoplancton o clorofíceas: color verde.
    • Sales de hierro: color rojizo o pardo.
    • Sustancias húmicas, ácidos tánicos, hojas, turba: color café amarillento o pardo.
    • Macizos no calcáreos: color verdoso.
    • Macizos calcáreos: color amarillento.

El color se mide en unidades de Pt-Co, por comparación con una solución patrón de ambos metales.

El olor y el sabor de las aguas están íntimamente relacionados.

Existen cuatro sabores fundamentales, ácidos, amargos, dulces y salados. Además se suele hablar de sabores a tierra, metálico a farmacia, moho… en estrecha relación con los olores. Los olores son mucho más específicos como aceitoso, balsámico, clorado, aromático… que son los más usuales.

La medida de olores es estimativa, la realiza un grupo de 5 personas. Se hace una escala de intensidades de olor, por ejemplo se realizan diferentes diluciones de la muestra a medir y se determina el olor en frío (25º C) y en caliente (60º C). Se clasifican los frascos con olor y los inodoros, para deducir las diluciones intermedias que se necesitan. Los resultados se indican en números que expresen el valor límite de aparición de olor. Este valor corresponde a la cifra de mayor dilución que da un olor perceptible.

Para la medida de sabores, se parte de la finura del gusto de los operadores. El agua a examinar se diluye con agua sin gusto. La degustación se empieza por las disoluciones más grandes hasta la aparición del gusto, esta se lleva a cabo a 30º C por 3 operadores como mínimo.

La conductividad es una medida de la resistencia que opone el agua al paso de la corriente eléctrica entre dos electrodos impolarizables sumergidos en la misma. La conductividad del agua da una apreciación de la concentración de los iones en disolución. Valores de conductividad elevada, muestra una salinidad elevada o valores anómalos de pH.

 Tenemos que tener en cuenta que la temperatura modifica sensiblemente los valores de la conductividad.

La temperatura es una variable física que influye notablemente en la calidad del agua y afecta a características tales como; desarrollo de organismos presentes en el agua, los desplazamientos de equilibrios químicos, la cinética de las reacciones químicas y bioquímicas, la solubilidad de gases y sales y la tensión superficial.

La influencia más interesante es la disminución de la solubilidad del oxígeno al aumentar la temperatura y la aceleración de los procesos de putrefacción.

La contaminación por calor se debe, al uso del agua como medio de refrigeración en procesos industriales. Para que las aguas calientes no vuelvan al cauce receptor, deben aportarse soluciones como la aplicación de torres de refrigeración o la construcción de albercas o lagos de retención del agua caliente.

  • Carácter químico: pH: acidez y alcalinidad, oxígeno disuelto, salinidad y dureza y medidores de materia orgánica e inorgánica.

El pH del agua indica el comportamiento ácido o básico de la misma, es una propiedad de carácter químico de vital importancia para el desarrollo de la vida acuática. Es un parámetro de carácter general para medir la calidad del agua. Tiene influencia sobre determinados procesos biológicos y químicos como el potencial redox del agua, el poder desinfectante del cloro, la naturaleza de las especies iónicas, etc.

Las aguas naturales tienen valores de pH comprendidos entre 6 y 8,5. Los océanos, sin embargo, cuentan con un valor medio de 8.

Además del pH, se miden la alcalinidad y la acidez que son parámetros relacionados con él.

La alcalinidad es una medida de la capacidad del agua para absorber protones y nos sirve para el conocimiento de la agresividad o la tendencia a la incrustación de un agua. La agresividad hace referencia al deterioro en frío, ocasionado por algunas aguas naturales, de materiales como metales, cemento, calizas y productos derivados.

La alcalinidad depende de tres factores, interrelacionados entre sí: pH, alcalinidad y dióxido de carbono libre e intervienen otros como concentración de ácidos húmicos, temperatura, oxígeno suelto, sales disueltas, sulfuro de hidrógeno, microorganismos, etc.

La acidez es debida a la presencia de dióxido de carbono libre, ácidos minerales y orgánicos y sales con cationes que sufran hidrólisis ácida.

Se produce por una disminución del pH de un agua, ocasionada por la entrada de ácidos, más o menos fuertes, que pueden anular la capacidad de los pares amortiguadores en la misma.

Las fuentes naturales que ocasionan aumento de la acidez del agua, son principalmente, los ácidos orgánicos procedentes de la descomposición de la materia vegetal o animal, el contenido en ácidos húmicos y fúlvicos y el dióxido de carbono atmosférico disuelto.

Las fuentes antropogénicas que producen acidez son la lluvia ácida y las aguas procedentes del drenaje de minas que pueden aportar ácido sulfúrico y catión hierro (II), el cual puede sufrir un proceso de oxidación a hierro (III), liberando protones y dando lugar a un aumento mayor de la acidez.

La salinidad representa el contenido iónico total del agua. Se utiliza, normalmente, en las aguas salobres y se identifica con el parámetro total de sólidos o residuo seco.

Las causas del aumento de la salinidad en aguas no marinas, son: depósitos de aerosoles salinos oceánicos, escorrentía de aguas de regadío, aguas salobres de minas, utilización de sal en carreteras en países con fuertes nevadas y efluentes industriales.

La dureza mide la presencia de los cationes alcalinotérreos mayoritarios (Ca2+ y Mg2+), principalmente y otros menos abundantes como Fe2+ y Mn2+ y se relaciona, también, con los parámetros anteriores. Hoy día, algunas legislaciones, indican la cantidad de calcio y magnesio presentes en mg/L de cada elemento, en vez del término dureza. Pero si se utiliza los términos dureza total que es la suma total de las concentraciones de sales de calcio y magnesio, dureza temporal que es la que se corresponde a la proporcionada por los hidrogeno carbonatos de calcio y magnesio y desaparece por ebullición, pues precipitan los carbonatos y dureza permanente que es la que existe después de la ebullición del agua, corresponde a la diferencia de las dos anteriores.

Una dureza elevada del agua puede causar problemas, entre ellos, en procesos de lavado y en calderas de vapor o cambiadores de calor.

Los parámetros de materia orgánica y de oxígeno disuelto, lo estudiaremos en su conjunto, ya que están íntimamente relacionados.

La cantidad de oxígeno disuelto es un indicador importantísimo de la calidad del agua, ya que es un elemento indispensable para la vida de los seres que en ella habitan.

Las fuentes de oxígeno del agua son la reaireación por agitación, la disolución de oxígeno atmosférico y la fotosíntesis.

Las principales causas de desoxigenación de un agua son las actividades de oxidación biológicas y respiración de los seres vivos. El primer aspecto es el más importante y está relacionado con la presencia en el agua de los llamados residuos con requerimiento de oxígeno que, por un proceso de oxidación biológica, van a consumirlo, degradándose ellos a otras sustancias distintas. Los compuestos oxidables, la mayor parte son compuestos orgánicos biodegradables y también pueden ser sustancias inorgánicas como nitritos, cloruros, sulfuros…

Esta posibilidad de oxigenación biológica es lo que lleva a la distinción de materia orgánica biodegradable y no biodegradable, según sea susceptible o no de ser oxidada por microorganismos presentes en el agua.

Los indicadores de contaminación por materia orgánica se denominan, también, parámetros sustitutivos, pues abarcan muchos compuestos. Los más importantes que encontramos son:

Demanda Química de Oxígeno (DQO): mide la cantidad de materia susceptible de oxidación química contenida en el agua. En esta medida se sustituyen los microorganismos oxidantes por un poderoso agente químico como el bicromato potásico o el permanganato potásico en medio ácido. Es una oxidación rápida y da una idea de la cantidad de sustancias susceptibles de oxidación que existe en el agua, orgánicas o inorgánicas.

Demanda Bioquímica de Oxígeno en cinco días (DBO5): es el parámetro que se maneja para tener una idea de la concentración  en materia orgánica biodegradable. Se calcula midiendo la disminución en la concentración de oxígeno disuelto del agua después de incubar una muestra durante 5 días a 20ºC. Unos valores elevados de este parámetro, indica alta concentración de materia orgánica biodegradable.

Es un método con serias limitaciones y muy cuestionado, sin embargo es un parámetro muy utilizado en legislaciones, en tratamiento de aguas residuales, dimensionado de instalaciones de tratamiento y medida de los rendimientos de estos procesos.

  • Carácter radiactivo: elementos individuales y radiación alfa y beta totales.

Las aguas naturales contienen una determinada radiactividad como consecuencia de la presencia de isótopos radiactivos naturales de algunos elementos, en especial 40K y 87Rb. Hoy en día, a causa de las actividades nucleares de origen industrial y farmacológico, hay un incremento de la radiactividad de las aguas. Entre los isótopos más frecuentes, señalamos: 131I, 137Cs, 90Sr, 230Th, 226Ra.

Contaminación del agua dulce.

                        La contaminación del agua dulce se lleva a cabo por distintos tipos de contaminantes, entre ellos destacamos:

  • Sustancias químicas orgánicas: como el petróleo, plásticos, plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.
  • Sustancias químicas inorgánicas: ácidos y compuestos de metales tóxicos que envenenan el agua. Los nutrientes vegetales ocasionan el crecimiento masivo de plantas acuáticas que después mueren y se descomponen, agotando el oxígeno del agua, con lo cual provocan la muerte de las especies acuáticas.
  • Agentes patógenos: bacterias, virus protozoarios, parásitos que entran en las aguas provenientes de desechos orgánicos.
  • Calor: ingreso de agua caliente que disminuye el contenido de oxígeno.
  • Sedimentos o materia suspendida: partículas insolubles del suelo que enturbian el agua y que son la mayor fuente de contaminación.
  • Sustancias radiactivas: que pueden causar defectos congénitos y cánceres.

Contaminación del agua marina.

Los productos contaminantes llegan al mar por distintas vías, siendo la lluvia uno de los principales agentes de dispersión. La limpieza de los tanques en alta mar y las descargas involuntarias aportan el 47% de la contaminación difusa de hidrocarburos.

Hay datos sobre la liberación de sustancias tóxicas al mar provenientes de fenómenos naturales como los movimientos sísmicos o afloramientos geológicos. El efecto de la acumulación de sustancias tóxicas en el mar se detecta por la presencia de estas en la carne de los peces.

Otro indicador de la contaminación marítima litoral es la eutrofización o aumento de la concentración de materia orgánica disuelta aportada por las aguas residuales urbanas. En condiciones, tales como la quietud del agua y temperaturas elevadas, la abundancia de nutrientes puede propiciar casos graves de polución orgánica, que se manifiesta con explosiones de algas marinas que pueden alterar la calidad de las aguas litorales.

La polución orgánica en las áreas litorales también afecta a la calidad sanitaria para el baño debido a la gran concentración de bacterias colifecales que pueden ser perjudiciales para la salud humana.

En las últimas décadas, el mar se ha convertido en diluyente de elementos radiactivos procedentes de las fugas en centrales nucleares, de los ensayos de bombas atómicas o de la lluvia radiactiva.

Entre los tipos de contaminantes de las aguas marinas encontramos, en la zona costera aguas residuales urbanas, que pueden llevar compuestos orgánicos, microorganismos, nutrientes, etc., en el mar abierto nos podemos encontrar incineración en el mar, plásticos y residuos flotantes y por último en la plataforma continental extracción de crudo y gas natural, explotación de otros recursos minerales, vertido de residuos sólidos, lodos de depuradora, material de dragado, lodos industriales…

Contaminación del agua subterránea.

Los principales contaminantes de aguas subterráneas se clasifican en:

  • Aguas residuales: las aguas de los núcleo urbanos se viertan a causes superficiales o en fosas sépticas. En ocasiones se depuran y se esparcen en superficies  para aprovechar el poder filtrante del suelo. Los lodos resultantes de la depuración pueden representar después una segunda fase del mismo problema Estas aguas aportan contaminantes como son detergentes, nitratos, bacterias, virus, materia orgánica disuelta, etc.
  • Residuos sólidos urbanos: se depositan en la superficie, generalmente, alcanzando la superficie freática los líquidos procedentes de los propios residuos o del agua de lluvia infiltrada, que arrastra todo tipo de contaminantes inorgánicos y orgánicos.
  • Ganadería: los residuos de los animales contienen compuestos nitrogenados, fosfatos, bacterias, cloruros y algunas veces metales pesados. No ocasionan problemas, salvo en grandes instalaciones y son especialmente graves las granjas porcinas.
  • Actividades agrícolas: los principales contaminantes son los fertilizantes que aportan al agua compuestos de N, K y P. Se calcula que hasta el 50% de los nitratos usados como fertilizantes llegan al acuífero por infiltración y los plaguicidas en los que se incluye fungicidas, insecticidas, acaricidas, ordencitas, nematocidas, herbicidas, bactericidas, molusquicidas, etc.  La persistencia de estos compuestos oscila de una semana a varios años, ya que se ha estudiado los distintos coeficientes de absorción, de degradación y la vida media de diversos pesticidas orgánicos. Las sustancias resultantes de la degradación del producto son más peligrosas que el producto original en algunas ocasiones. Otras veces las impurezas que conllevan los productos comerciales, y que no son recogidos en los controles por no aparecer en la composición del producto, las verdaderamente tóxicas.
  • Actividades industriales y mineras: en las minas, las vías de contaminación pueden producirse por las labores de tratamiento del mineral o por la infiltración de la lluvia a través de escombreras. Las industrias pueden llevar a cabo inyección en pozos o vertidos superficiales, provocar infiltración desde bolsas de líquidos o escombreras o accidentes de todos tipos. Los derivados del petróleo llegan a la superficie freática por infiltración desde vertidos accidentales o por roturas de depósitos o conducciones. Estos son inmiscibles y menos densos que el agua, con lo que se mantienen en la superficie del acuífero.

En la contaminación del agua subterránea se distinguen dos tipos de procesos, los puntuales que afectan a zonas localizadas y los difusos que provocan contaminación dispersa en zonas amplias.

Las actividades que suelen provocar contaminación puntual son los pozos sépticos y acumulaciones de purines procedentes de las granjas, lixiviados de vertederos de residuos urbanos y fugas de aguas residuales que se infiltran en el terreno y lixiviados de vertederos industriales, derrubios de minas, depósitos de residuos radiactivos o tóxicos mal aislados, gasolineras con fugas en sus depósitos, etc.

La contaminación difusa suele estar provocada por explotaciones excesivas de los acuíferos que facilita el que las aguas salinas invadan la zona de agua dulce por desplazamiento de la interfase entre dos tipos de agua y el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas en la agricultura o en las prácticas forestales.

Eliomario

Bibliografía

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