Presentación
El Presente trabajo monográfico sobre la
contaminación del agua. Lo presento a la Doctora
Elizabeth VAGAS ONOFRE y pongo a consideración de los
compañeros doctorandos de la Universidad Andina
Néstor Cáceres Velásquez de la ciudad de
Juliaca; para que esta información pueda nutrir y ampliar
vuestros conocimientos.
Es esencial para la supervivencia de todas las formas
conocidas de vida. El agua es el principal e
imprescindible componente para los seres vivos del mundo
globalizado.
Sólo muy poca agua es utilizada para el consumo
del hombre, ya que: el 90 % es agua de mar y tiene sal, el 2 % es
hielo y está en los polos, y sólo el 1 % de toda el
agua de la planeta es dulce, encontrándose en ríos,
lagos y mantos subterráneos. Además el agua tal
como se encuentra en la naturaleza, para ser utilizada sin riesgo
para el consumo humano requiere ser tratada, para eliminar las
partículas y organismos que pueden ser dañinos para
la salud. Y finalmente debe ser distribuida a través de
tuberías hasta tu casa, para que puedas consumirla sin
ningún problema ni riesgo alguno.
Introducción
Este problema que se nos presenta en la actualidad es un
tema que cada día ocupa más la atención de
científicos, técnicos, políticos y en
general, de muchos de los habitantes del mundo planeta
tierra.
La escasez de este vital líquido obliga a
reiterar nuevamente una llamada a la moderación de consumo
por parte de la población a nivel mundial, ya que sin su
colaboración los esfuerzos técnicos que llevan a
cabo algunas organizaciones resultarían
insuficientes.
Sólo muy poca agua es utilizada para el consumo
del hombre, ya que: el 90 % es agua de mar y tiene sal, el 2 % es
hielo y está en los polos, y sólo el 1 % de toda el
agua de la planeta es dulce, encontrándose en ríos,
lagos y mantos subterráneos. Además el agua tal
como se encuentra en la naturaleza, para ser utilizada sin riesgo
para el consumo humano requiere ser tratada, para eliminar las
partículas y organismos que pueden ser dañinos para
la salud. Y finalmente debe ser distribuida a través de
tuberías hasta tu casa, para que puedas consumirla sin
ningún problema ni riesgo alguno.
CAPITULO VI
El agua
El agua es el principal e imprescindible liquido
componente del cuerpo humano. El ser humano no puede estar sin
beberla más de cinco o seis días sin poner en
peligro su vida. El cuerpo humano tiene un 75 % de agua al nacer
y cerca del 60 % en la edad adulta. Aproximadamente el 60 % de
este agua se encuentra en el interior de las células (agua
intracelular). El resto (agua extracelular) es la que circula en
la sangre y baña los tejidos del ser humano.
En las reacciones de combustión de los nutrientes
que tiene lugar en el interior de las células para obtener
energía se producen pequeñas cantidades de agua.
Esta formación de agua es mayor al oxidar las grasas – 1
gr. de agua por cada gr. de grasa -, que los almidones -0,6 gr.
por gr., de almidón-. El agua producida en la
respiración celular se llama agua metabólica, y es
fundamental para los animales adaptados a condiciones
desérticas. Si los camellos pueden aguantar meses sin
beber es porque utilizan el agua producida al quemar la grasa
acumulada en sus jorobas. En los seres humanos, la
producción de agua metabólica con una dieta normal
no pasa de los 0,3 litros al día.
Como se muestra en la siguiente figura, el organismo
pierde agua por distintas vías. Éste agua ha de ser
recuperada compensando las pérdidas con la ingesta
evitando así la deshidratación
ESTRUCTURA DEL AGUA
La molécula de agua está formada por dos
átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos
enlaces covalentes. El ángulo entre los enlaces
H-O-H es de 104'5º. El oxígeno es
más electronegativo que el hidrógeno y atrae con
más fuerza a los electrones de cada enlace.
El resultado del agua, es que la molécula de agua
aunque tiene una carga total neutra (igual número de
protones que de electrones), presenta una distribución
asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una
molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra
una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos
de hidrógeno quedan parcialmente desprovistos de sus
electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga
positiva.
Por ello se dan interacciones dipolo-dipolo entre las
propias moléculas de agua, formándose enlaces por
puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del
oxígeno de una molécula ejerce atracción
electrostática sobre las cargas parciales positivas de los
átomos de hidrógeno de otras moléculas
adyacentes.
Aunque son uniones débiles, el hecho de que
alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras
cuatro moléculas unidas por puentes de hidrógeno
permite que se forme en el agua (líquida o sólida)
una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su
comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus
propiedades fisicoquímicos
PROPIEDADES DEL AGUA
Acción disolvente
El agua es el líquido que más sustancias
disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. Esta
propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe
a su capacidad para formar puentes de hidrógeno.
En el caso de las disoluciones iónicas los iones
de las sales son atraídos por los dipolos del agua,
quedando "atrapados" y recubiertos de moléculas de agua en
forma de iones hidratados.
La capacidad disolvente es la responsable de que sea el
medio donde ocurren las reacciones del metabolismo.
Elevada fuerza de cohesión.
Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas
de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que
la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder
comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto
hidrostático.
Gran calor específico.
También esta propiedad está en relación
con los puentes de hidrógeno que se forman entre las
moléculas de agua. El agua puede absorber grandes
cantidades de "calor" que utiliza para romper los puentes de
hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy
lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de
protección ante los cambios de temperatura. Así se
mantiene la temperatura constante.
Elevado calor de vaporización.
Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de
hidrógeno son los responsables de esta propiedad. Para
evaporar el agua, primero hay que romper los puentes y
posteriormente dotar a las moléculas de agua de la
suficiente energía cinética para pasar de la fase
líquida a la gaseosa.
Para evaporar un gramo de agua se precisan 540
calorías, a una temperatura de 20º C y presión
de 1 atmósfera.
1.2. FUNCIONES DEL
AGUA
Íntimamente relacionadas con las propiedades
anteriormente descritas, se podrían resumir en los
siguientes
puntos:
En el agua de nuestro cuerpo tienen lugar las reacciones
que nos permiten estar vivos. Forma el medio acuoso donde se
desarrollan todos los procesos metabólicos que tienen
lugar en nuestro organismo. Esto se debe a que las enzimas
(agentes proteicos que intervienen en la transformación de
las sustancias que se utilizan para la obtención de
energía y síntesis de materia propia) necesitan de
un medio acuoso para que su estructura tridimensional adopte una
forma activa.
Gracias a la elevada capacidad de
evaporación del agua, podemos regular nuestra temperatura,
sudando o perdiéndola por las mucosas, cuando la
temperatura exterior es muy elevada es decir, contribuye a
regular la temperatura corporal mediante la evaporación de
agua a través de la piel.
Posibilita el transporte de nutrientes a las
células y de las sustancias de desecho desde las
células. El agua es el medio por el que se comunican las
células de nuestros órganos y por el que se
transporta el oxígeno y los nutrientes a nuestros tejidos.
Y el agua es también la encargada de retirar de nuestro
cuerpo los residuos y productos de desecho del metabolismo
celular.
Puede intervenir como reactivo en reacciones
del metabolismo, aportando hidrogeniones (H3O+) o hidroxilos (OH
-) al medio.
1.3. IONIZACIÓN DEL AGUA
El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones, por lo
que en realidad se puede considerar una mezcla de:
Agua molecular (H2O)
Protones hidratados (H3O+) e
Iones hidroxilo (OH-)
En realidad esta disociación es muy débil en el
agua pura, y así el producto iónico del agua a
25º es:
Este producto iónico es constante. Como en el agua pura
la concentración de hidrogeniones y de hidroxilos es la
misma, significa que la concentración de hidrogeniones es
de 1 x 10 -7. Para simplificar los cálculos Sörensen
ideó expresar dichas concentraciones utilizando
logaritmos, y así definió el pH como el logaritmo
decimal cambiado de signo de la concentración de
hidrogeniones.
Según esto:
Disolución neutra
pH = 7
Disolución
ácida pH < 7
Disolución
básica pH =7
En la figura se señala el pH de algunas soluciones. En
general hay que decir que la vida se desarrolla a valores de pH
próximos a la neutralidad.
Los organismos vivos no soportan variaciones de los pH mayores
de unas décimas de unidad y por eso han desarrollado a lo
largo de la evolución sistemas de tampón o buffer,
que mantienen el pH constante. Los sistemas tampón
consisten en un par ácido-base conjugado que actúan
como dador y aceptor de protones respectivamente.El tampón
bicarbonato es común en los líquidos
intercelulares, mantiene el pH en valores próximos a 7,4,
gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el
ácido carbónico, que a su vez se disocia en
dióxido de carbono y agua:
Si aumenta la
concentración de hidrogeniones en el medio por cualquier
proceso químico, el equilibrio se desplaza a la derecha y
se elimina al exterior el exceso de CO2 producido. Si por el
contrario disminuye la concentración de hidrogeniones del
medio, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo cual se
toma CO2 del medio exterior.
1.4. NECESIDADES DIARIAS DEL
AGUA
El agua es imprescindible para el ser humano. Por ello,
las pérdidas que se producen por la orina, las heces, el
sudor y a través de los pulmones o de la piel, han de
recuperarse mediante el agua que bebemos y gracias a aquella
contenida en bebidas y alimentos.
Es muy importante consumir una cantidad suficiente de
agua cada día para el correcto funcionamiento de los
procesos de asimilación y, sobre todo, para los de
eliminación de residuos del metabolismo celular.
Necesitamos unos tres litros de agua al día como
mínimo, de los que la mitad aproximadamente los obtenemos
de los alimentos y la otra mitad debemos conseguirlos
bebiendo.
Por supuesto en las siguientes situaciones, esta
cantidad debe incrementarse:
Al practicar ejercicio físico.
Cuando la temperatura ambiente es elevada.
Cuando tenemos fiebre.
Cuando tenemos diarrea.
En situaciones normales nunca existe el peligro de tomar
más agua de la cuenta ya que la ingesta excesiva de agua
no se acumula, sino que se elimina.
Contaminación del
agua
Es una modificación generalmente, provocada por
el ser humano-hombre, 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.
Si bien la contaminación de las aguas puede
provenir de fuentes naturales (como por ejemplo la ceniza de un
volcán la mayor parte de la contaminación actual
proviene de actividades del ser humano. El desarrollo y la
industrialización suponen un mayor uso de agua, una gran
generación de residuos, muchos de los cuales van a parar
al agua y el uso de medios de transporte fluvial y
marítimo que en muchas ocasiones, son causa de
contaminación de las aguas. Las aguas superficiales son en
general más vulnerables a la contaminación de
origen antropogénico que las aguas subterráneas,
por su exposición directa a la actividad humana. Por otra
parte una fuente superficial puede restaurarse más
rápidamente que una fuente subterránea a
través de ciclos de escorrentía estacionales. Los
efectos sobre la calidad serán distintos para lagos y
embalses que para ríos, y diferentes para acuíferos
de roca o arena y grava.
Principales contaminantes de las aguas
Según la OMS (Organización Mundial de la
Salud) el agua está contaminada cuando su
composición se haya alterado de modo que no reúna
las condiciones necesarias para ser utilizada beneficiosamente en
el consumo del ser humano y de los animales en el mundo
globalizado. En los cursos de agua, los microorganismos
descomponedores mantienen siempre igual el nivel de
concentración de las diferentes sustancias que puedan
estar disueltas en el medio. Este proceso se denomina auto
depuración del agua. Cuando la cantidad de
contaminantes es excesiva, la autodepuración resulta
imposible.Los principales contaminantes del agua son los
siguientes:
Basuras, desechos químicos de las
fábricas, industrias, etc.Aguas residuales y otros residuos que demandan
oxígeno (en su mayor parte materia orgánica,
cuya descomposición produce la desoxigenación
del agua).Agentes infecciosos.
Nutrientes vegetales que pueden estimular el
crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a
su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua
y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y
producen olores desagradables.Productos químicos, incluyendo los
pesticidas, diversos productos industriales, las sustancias
tenso activas contenidas en los detergentes, y los productos
de la descomposición de otros compuestos
orgánicos.Petróleo, especialmente el procedente de los
vertidos accidentales.Minerales inorgánicos y compuestos
químicos.Sedimentos formados por partículas del suelo
y minerales arrastrados por las tormentas y
escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos
sin protección, las explotaciones mineras, las
carreteras y los derribos urbanos.Sustancias radioactivas procedentes de los residuos
producidos por la minería y el refinado del uranio y
el torio, las centrales nucleares y el uso industrial,
médico y científico de materiales
radiactivos.El calor también puede ser considerado un
contaminante cuando el vertido del agua empleada para la
refrigeración de las fábricas y las centrales
energéticas hace subir la temperatura del agua de la
que se abastecen.Vertimiento de aguas servidas. La mayor parte de los
centros urbanos vierten directamente los desagües (aguas
negras o servidas) a los ríos, a los lagos y al mar.
Los desagües contienen excrementos, detergentes,
residuos industriales, petróleo, aceites y otras
sustancias que son tóxicas para las plantas y los
animales acuáticos. Con el vertimiento de
desagües, sin previo tratamiento, se dispersan agentes
productores de enfermedades (bacterias, virus, hongos, huevos
de parásitos, amebas, etc.).Vertimiento de basuras y desmontes en las aguas. Es
costumbre generalizada en el país el vertimiento de
basuras y desmontes en las orillas del mar, los ríos y
los lagos, sin ningún cuidado y en forma absolutamente
desordenada. Este problema se produce especialmente cerca de
las ciudades e industrias. La basura contiene
plásticos, vidrios, latas y restos orgánicos,
que o no se descomponen o al descomponerse producen
sustancias tóxicas (el fierro produce óxido de
fierro), de impacto negativo.Vertimiento de relaves mineros. Esta forma de
contaminación de las aguas es muy difundida y los
responsables son los centros mineros y las concentradoras.
Los relaves mineros contienen fierro, cobre, zinc, mercurio,
plomo, arsénico y otras sustancias sumamente
tóxicas para las plantas, los animales y el ser
humano. Otro caso es el de los lavaderos de oro, por el
vertimiento de mercurio en las aguas de ríos y
quebradas.Vertimiento de productos químicos y desechos
industriales. Consiste en la deposición de productos
diversos (abonos, petróleo, aceites, ácidos,
soda, aguas de formación o profundas, etc.)
provenientes de las actividades industriales.
Fuentes de contaminación naturales
del Agua
Algunas fuentes de contaminación del agua son
naturales. Por ejemplo, el mercurio que se encuentra naturalmente
en la corteza de la Tierra y en los océanos genera
contaminación de forma natural de éstos. Algo
similar pasa con los hidrocarburos y con muchos otros productos.
Normalmente las fuentes de contaminación natural son muy
dispersas y no provocan concentraciones altas de polución,
excepto en algunos lugares muy concretos. La contaminación
de origen del ser humano, en cambio, se concentra en zonas
concretas y, para la mayor parte de los contaminantes, es mucho
más peligrosa que la natural. Los factores naturales no
pueden controlarse fácilmente y pueden tener un impacto
significativo sobre la calidad de una fuente de agua. Los
factores que se deben considerar son los siguientes: el clima,
las características de la cuenca, la geología, el
crecimiento microbiológico y de los nutrientes, los
incendios, la intrusión salina y la estratificación
térmica.
Efectos de la contaminación del
agua
El agua que nos proporciona, en sus distintas formas, la
naturaleza, no reúne los requisitos para ser consumida de
forma directa por el ser humano, debido a la contaminación
que contiene. Para lograr la calidad satisfactoria en el agua, y
que ésta sea potable, se realizan destilaciones u otros
procesos de purificación. El agua puede contaminarse de
diferentes formas, aunque la más común en la
actualidad es mediante descarga de agua servida o cloacas de
áreas urbanas en ríos y arroyos. Otros focos de
contaminación de las aguas son los desechos
orgánicos provenientes de mataderos de ganado o de aves.
El procesamiento de frutas y vegetales requiere grandes
cantidades de agua para el lavado, el pelado y blanqueado, lo que
produce gran cantidad de agua servida con alto contenido
orgánico. Estas concentraciones de materia orgánica
originan un alto porcentaje de fosfatos en el agua de los
ríos o arroyos en que se descargan. Estos fosfatos
ocasionan un rápido crecimiento en la población de
algas. Las algas utilizan el oxígeno en gran cantidad, lo
que hace que disminuya en el agua la concentración
necesaria de éste para permitir la respiración de
los animales acuáticos, causando su muerte.
Clima
El efecto principal causado por efectos
climáticos que afecta a la calidad del agua es la
precipitación. Los climas húmedos o con
períodos de precipitación de régimen
considerable pueden dar lugar a velocidades de escorrentía
elevadas o favorecer condiciones de inundación que pueden
causar la resuspensión de los sedimentos, incrementando
los niveles de turbiedad, color, metales u otro tipo de
contaminantes. En condiciones de sequía prolongada, los
niveles bajos de drenaje pueden generar estancamiento,
incrementando en consecuencia la posibilidad de actividad
microbiológica y crecimiento de algas. Del mismo modo, se
incrementa el impacto de descargas de fuentes puntuales por la
reducción en el efecto de dilución y en la
capacidad asimilativa del cuerpo de agua. La temperatura
también es un factor climático importante que
afecta la velocidad de la actividad biológica, la
concentración de oxígeno y los coeficientes de
transferencia de masa.
Características de la
cuenca
Las diferentes características naturales de una
cuenca de drenaje pueden tener un efecto significativo en la
calidad del agua. Así, por ejemplo, la topografía
afecta la velocidad de flujo. Las pendientes pronunciadas pueden
erosionar la capa superficial de suelo o las márgenes de
ríos o arroyos, introduciendo residuos, sedimentos y
nutrientes que pueden incrementar el contenido de algas, color y
turbidez. El tiempo de residencia en lagos y reservorios
también es función de la topografía y afecta
la calidad del agua, influyendo en la sedimentación y la
actividad biológica. Otro aspecto de importancia es la
descomposición de la cubierta vegetal que produce color y
es una fuente de compuestos húmicos y fúlvicos,
frecuentemente asociados con la formación de subproductos
de desinfección.
La cubierta vegetal, sin embargo, actúa como
filtro natural frente a la acción de la escorrentía
de contaminantes provenientes de fuentes no puntuales, ejerciendo
un mecanismo de protección a la actividad
humana.
Geología
La geología local impacta en forma directa sobre
la calidad de fuentes superficiales y subterráneas. Un
agua subterránea que por ejemplo presenta dureza elevada,
deriva de una formación geológica
subterránea con un contenido de calcio y magnesio
considerable. Los suelos juegan un rol importante por su
capacidad amortiguadora en la escorrentía de la
precipitación ácida. La presencia de
radionúclidos en aguas subterráneas, tales como el
radón, o la presencia de cenizas generadas en erupciones
volcánicas, constituyen ejemplos del efecto significativo
que ejerce la geología sobre la calidad del
agua.
Crecimiento microbiológico y de los
nutrientes
El estado de un cuerpo de agua depende de los niveles de
nutrientes y actividad microbiológica. El ciclo de vida
natural de un cuerpo de agua involucra tres estados conocidos
como niveles tróficos: oligotrófico
(concentración de nutrientes y actividad
microbiológica bajas), mesotrófico
(concentración de nutrientes y actividad
microbiológica moderadas) y eutrófico
(concentración de nutrientes y actividad
microbiológica altas).
En la mayoría de lagos, ríos y corrientes
de agua, la producción de plantas está
principalmente regulada por la disponibilidad de fósforo.
Se verifica que los lagos que presentan un contenido de
fósforo elevado sufren un gran crecimiento de algas
generando turbiedad en el agua y produciéndose
acumulaciones de algas sobre sus costas. De igual forma, en el
largo plazo también se favorece el crecimiento de
vegetación con raíces. Por estos motivos es que el
estado trófico de los lagos y cursos de agua generalmente
se expresa en función de su concentración de
fósforo. Sin embargo, en algunos casos particulares, como
por ejemplo cuerpos de agua que se encuentran muy eutroficados,
los niveles de fósforo pueden ser tan altos que el
suministro de nitrógeno puede llegar a ser el limitante de
la producción vegetal.
El indicador de eutrofización más
común es la presencia de algas, en especial las del tipo
azul-verdosas. Suelen producirse crecimientos desmedidos de la
población de algas, causando problemas
antiestéticos y sobre la calidad del cuerpo de agua. Es
muy común que durante los meses de invierno en que la
temperatura del agua es baja y se tienen períodos de luz
más cortos, se produzca una disminución de la
actividad fotosintética. Durante este tiempo los
nutrientes permanecen disponibles y se van acumulando.
Cuando los días se alargan y la temperatura
aumenta, se produce un incremento de la actividad
microbiológica con un crecimiento desmedido de la
población de algas. Este incremento continúa hasta
que se agotan los nutrientes del medio, produciéndose
entonces la disminución de la población de
microorganismos. La deficiencia de oxígeno causada por la
actividad microbiológica, desarrolla un ambiente reductor
que produce la solubilización de minerales y nutrientes
que se encuentran presentes en los sedimentos.
Incendios
Aunque los incendios forestales pueden ocurrir como
resultado de la actividad humana, el fuego se considera como un
factor natural puesto que este tipo de desastres suele producirse
por la combinación de sequía y luz. La
destrucción de bosques puede producir efectos adversos
sobre la calidad del agua, ya que al eliminarse su función
de filtro natural, aumenta la velocidad de drenaje superficial,
incrementándose la probabilidad de erosión. Por
otra parte las cenizas pueden lixiviar nitratos, mientras que la
madera carbonizada contribuye a incrementar el contenido de fenol
que al combinarse con el cloro produce problemas de olor y sabor.
Sin embargo, los incendios forestales tienen también un
efecto positivo, ya que son un medio natural de rejuvenecimiento
de los bosques.
Intrusión salina
Es una fuente de contaminación debida al
movimiento permanente o temporal del agua salada que desplaza al
agua dulce. La intrusión salina puede ocurrir tanto en
fuentes superficiales como subterráneas que se encuentren
ubicadas en regiones costeras. En el caso de aguas
subterráneas, la explotación del acuífero
puede producir un abatimiento del nivel estático tal que
genere un movimiento de la inter fase salina, con lo cual
ingresará el agua salada.
En un acuífero costero sin explotación el
agua dulce se vierte al mar, ya sea a través de cursos de
aguas superficiales o bien subterráneas. Esta fuga de agua
subterránea mantiene una cierta posición de la
interfaz agua dulce-salada. Si se ubican bombeos para recuperar
esta agua, es en detrimento de este flujo y, por lo tanto, debe
establecerse un nuevo equilibrio con el agua del mar.
Si se quiere mantener limitada la intrusión
marina debe dejarse un cierto flujo de agua de mar, que es el
tributo que hay que pagar para mantener un cierto equilibrio. Si,
como consecuencia de una reducción de flujo de agua al
mar, existe una recirculación del agua dulce que deje las
sales en el terreno, como en los regadíos con agua
subterránea, se tiene un cierto incremento de la salinidad
del agua dulce de origen diferente a la contaminación por
el agua del mar. Los acuíferos cautivos y los
acuíferos libres con un nivel impermeable superior
están protegidos naturalmente contra la
contaminación, la cual en principio solo puede producirse
donde el acuífero cautivo pasa a ser libre o falta el
nivel impermeable superior. En la realidad, un acuífero
cautivo puede ser contaminado a través de pozos mal
construidos o con corrosiones.
Estratificación
térmica
La mayoría de los lagos y reservorios con una
profundidad de más de 5 metros se estratifican durante
gran parte del año. Este fenómeno se desarrolla
durante la primavera debido a que la superficie se calienta por
la radiación atmosférica y solar. Como la densidad
del agua disminuye con el aumento de la temperatura se produce
una situación de equilibrio hidrodinámico, en donde
la capa más liviana sobrenada a la más pesada. Como
consecuencia, se desarrolla una estructura térmica
vertical con una capa superior bien mezclada llamada epilimnio,
seguida por una región de rápido descenso de
temperatura llamada termoclina, y una tercera capa de agua
más densa y fría llamada hipolimnio.
Fuentes de contaminación
antropogénica
Los factores antropogénicos que afectan la
calidad de las fuentes de agua suelen categorizarse en dos tipos:
puntuales y no puntuales. Las puntuales son aquellas fuentes de
contaminación caracterizadas por descargas únicas o
discretas, en las que los contaminantes se vuelcan desde una
única área geográfica aislada o confinada.
Por otra parte las no puntuales involucran fuentes de
contaminación difusas y comprenden actividades que abarcan
un área mayor, pudiendo causar la contaminación
general del agua subterránea, razón por la cual son
más difíciles de controlar que las fuentes
puntuales. Entre las fuentes puntuales podemos mencionar:
Descargas de efluentes domésticos, descargas de efluentes
industriales, operaciones con residuos peligrosos, drenaje en
minas, derrames y descargas accidentales. Las fuentes no
puntuales se pueden clasificar en las provenientes de: la
agricultura y la ganadería, del drenaje urbano, de la
explotación del suelo, de los rellenos sanitarios, de la
deposición atmosférica y de distintas actividades
recreativas.
A continuación se mencionan algunas
características de aguas residuales de las distintas
actividades humanas.
Origen doméstico
Las aguas domésticas son las que provienen de
núcleos urbanos. Contienen sustancias procedentes de la
actividad humana (alimentos, deyecciones, basuras, productos de
limpieza, jabones, etc.). La contaminación de un agua
usada urbana se estima en función de su caudal, de su
concentración en materias en suspensión y de su
demanda biológica. Se admite que un habitante de una
comunidad concreta, en un país o región
determinados, y según las condiciones de abastecimiento de
agua, nivel de vida y sistemas de alcantarillado disponible,
vierte una cantidad media de contaminación fija, bien
determinada, base del equivalente-habitante. En general, se ha
fijado un valor de 60 g /día de DBO y 70 g /día de
sólidos en suspensión por habitante-equivalente. La
dotación de agua se sitúa en torno a los 100-300
l/Hb/día. En las grandes ciudades se incrementa por su uso
en jardines y limpieza pública viaria. El caudal de aguas
residuales domésticas presenta una variación diaria
de tipo sinusoidal. El máximo se presenta al
mediodía, los valores medios a las 9 de la mañana y
a la 7 de la noche y el valor mínimo hacia las 6 de la
mañana. Físicamente presentan color gris y diversas
materias flotantes. Químicamente contienen gran cantidad
de materia orgánica. Biológicamente contienen gran
cantidad de microorganismos, algunos de los cuales pueden
transmitir enfermedades. Una de las características
principales de un agua residual urbana es su biodegradabilidad,
es decir, la posibilidad de depuración mediante
tratamientos biológicos, siempre que pueda darse una
alimentación equilibrada de las bacterias en
nitrógeno y fósforo. Es conveniente que las aguas
residuales lleguen a la estación de tratamiento en un
estado suficientemente fresco, ya que un agua nauseabunda es
tóxica para el tratamiento, por lo que, si se quisiera
conseguir una buena depuración, habría de someterse
a una preaereación o a una precoloración antes de
la decantación.
Origen agrícola –
ganadero
Son el resultado del riego y de otras labores como las
actividades de limpieza ganadera, que pueden aportar al agua
grandes cantidades de estiércol y orines, es decir, mucha
materia orgánica, nutrientes y microorganismos.
Quizá uno de los mayores problemas que origina la
agricultura sea la contaminación difusa, siendo la
más importante la provocada por nitratos. Se tratan de
actividades extendidas en grandes áreas, por lo que
resulta prácticamente imposible su depuración. Se
deben tomar las medidas precisas para atajar y reducir en la
medida de lo posible la contaminación por nitratos, tanto
en aguas subterráneas, porque su efecto es acumulativo,
como en las superficies en las que favorecen el proceso de
eutrofización.
Origen pluvial
Al llover, el agua arrastra toda la suciedad que
encuentra a su paso, presentándose más turbia que
la que se deriva del consumo doméstico. En las ciudades
esta agua arrastra aceites, materia orgánica y diferentes
contaminantes de la atmósfera, en el campo arrastran
pesticidas, abonos, etc. En la industria las aguas pluviales
arrastran las sustancias que se han caído sobre el
terreno, pudiendo presentar un gran problema si son sustancias
tóxicas. Además, si existe acumulación de
residuos en zonas no preparadas para ello, los lixiviados de los
residuos serán arrastrados. Es conveniente tener una red
de pluviales, aunque según la composición que
tenga, se decidirá su unión al colector que
desemboca en la depuradora o se realizará una
desviación vertiendo directamente a las aguas
superficiales.
Origen en la navegación
Produce diferentes tipos de contaminación,
especialmente con hidrocarburos. Los vertidos de petróleo,
accidentales o no, provocan importantes daños
ecológicos. Según el estudio realizado por el
Consejo Nacional de Investigación de los EEUU, en 1985 se
vertieron al mar unas 3.200.000 toneladas de hidrocarburos. A lo
largo de la década de los ochenta se tomaron diversas
medidas para disminuir la contaminación de los mares y la
Academia de las Ciencias de EEUU estimaba que se habían
reducido en un 60% los vertidos durante estos años. Se
puede calcular que en 1989 se vertieron al océano algo
más de 2.000.000 de de esta cifra el mayor porcentaje
corresponde a las aguas residuales urbanas y a las descargas
industriales (en total más del 35%). Otro tercio
correspondería a vertidos procedentes de buques
(más por operaciones de limpieza y similares, aunque su
valor va disminuyendo en los últimos años, que por
accidentes) y el resto a filtraciones naturales e hidrocarburos
que llegan a través de la atmósfera. Convenios como
el Marpol (Disminución de la polución marina
procedente de tierra) de 1974 y actualizado en 1986 y otros, han
impulsado una serie de medidas para frenar este tipo de
contaminación.
Origen industrial
Los procesos industriales generan una gran variedad de
aguas residuales, que pueden tener orígenes muy distintos,
en función de los usos más frecuentes a los que se
destine:
Producción de energía por
vaporización, en centrales clásicas o
nucleares.Transporte de calorías para
condensación de vapor, refrigeración de fluidos
de aparatos.Transporte de materias primas o de desechos como en
la industria conservera, carbón en los lavaderos,
fibras en papeleras, etc.Fabricación de productos en papeleras,
industrias textiles y alimentarías.Transporte de iones en
galvanoplastía.Aclarado de piezas o lavado de productos en
tratamientos de superficies, semiconductores, industrias
agrícolas, etc.Lavado de gases utilizado en la industria
metalúrgica y en las industrias
químicas.Preparación de baños en
electrofóresis, aceites solubles, etc.
Por lo tanto, los tipos de aguas residuales obtenidas
serán las utilizadas como medio de transporte de
sustancias y calor en lavado y enjuague, en las transformaciones
químicas, como disolvente y subproducto de procesos
físicos de filtración o destilación, etc.
Con independencia del posible contenido de sustancias similares a
los vertidos de origen doméstico, pueden aparecer
elementos propios de cada actividad industrial, entre los que
cabe citar: tóxicos, iones metálicos, productos
químicos, hidrocarburos, detergentes, pesticidas, etc. Los
residuos orgánicos de algunas industrias, por ejemplo las
de pasta de papel, pueden ser iguales o más importantes
que los de una comunidad media de habitantes.
Los contaminantes pueden encontrarse en forma disuelta o
en suspensión, y ser orgánicos e inorgánicos
por su naturaleza química.
Tipos de contaminantes del agua
Los contaminantes del agua se pueden clasificar de
diferentes maneras. Una posibilidad bastante usada es agruparlos
en los siguientes cuatro grupos:
Microorganismos patógenos: son los
diferentes tipos de microorganismos (bacterias, virus,
protozoos y otros organismos microscópicos) que
transmiten enfermedades como el cólera, tifus,
gastroenteritis diversas, hepatitis, etc. En los
países en vías de desarrollo las enfermedades
producidas por estos patógenos son uno de los motivos
más importantes de muerte prematura, sobre todo de
niños. Normalmente estos microbios llegan al agua en
las heces y otros restos orgánicos que producen las
personas infectadas. Por esto, un buen índice para
medir la salubridad de las aguas, en lo que se refiere a
estos microorganismos, es el número de bacterias
coliformes presentes en el agua. La OMS (Organización
Mundial de la Salud) recomienda que en el agua para beber
haya 0 colonias de coliformes por 100 ml de agua.Desechos orgánicos: son el conjunto de
residuos orgánicos producidos por los seres humanos,
ganado, etc. Incluyen heces y otros materiales que pueden ser
descompuestos por bacterias aeróbicas, es decir en
procesos con consumo de oxígeno. Cuando este tipo de
desechos se encuentran en exceso, la proliferación de
bacterias agota el oxígeno, y ya no pueden vivir en
esta agua peces y otros seres vivos que necesitan
oxígeno. Buenos índices para medir la
contaminación por desechos orgánicos son la
cantidad de oxígeno disuelto, OD, en agua, o la DBO
(Demanda biológica de oxígeno).Sustancias químicas
inorgánicas: en este grupo están incluidos
ácidos, sales y metales tóxicos como el
mercurio y el plomo. Si están en cantidades altas
pueden causar graves daños a los seres vivos,
disminuir los rendimientos agrícolas y corroer los
equipos que se usan para trabajar con el agua.Nutrientes vegetales inorgánicos:
Nitratos y fosfatos son sustancias solubles en agua que las
plantas necesitan para su desarrollo, pero si se encuentran
en cantidad excesiva inducen el crecimiento desmesurado de
algas y otros organismos provocando la eutrofización
de las aguas. Cuando estas algas y otros vegetales mueren, al
ser descompuestos por los microorganismos, se agota el
oxígeno y se hace imposible la vida de otros seres
vivos. El resultado es un agua maloliente e
inutilizable.
Efectos de la contaminación de las
aguas
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