Contaminación del agua y el protocolo de monitoreo de calidad de agua

El agua

El agua es un componente de nuestra naturaleza que ha
estado presente en la Tierra desde hace más de 3.000
millones de años, ocupando tres cuartas partes de la
superficie del planeta. Su naturaleza se compone de tres
átomos, dos de oxígeno que unidos entre si forman
una molécula de agua, H2O, la unidad mínima en que
ésta se puede encontrar. La forma en que estas
moléculas se unen entre sí determinará la
forma en que encontramos el agua en nuestro entorno; como
líquidos, en lluvias, ríos, océanos, lagos,
etc., como sólidos en témpanos y nieves o como gas
en las nubes.

Gran parte del agua de nuestro planeta, alrededor del
98%, corresponde a agua salada que se encuentra en mares y
océanos, el agua dulce que poseemos en un 69% corresponde
a agua atrapada en glaciares y nieves eternas, un 30% está
constituido por aguas subterráneas y una cantidad no
superior al 0,7% se encuentra en forma de ríos y
lagos.

COMPONENTES DEL AGUA

Conductividad

Es la mediada de la capacidad del agua para conducir la
electricidad. Está relacionado con la cantidad total de
sales disueltas en el agua y nos permite tener una idea sobre la
calidad de la misma.

El valor máximo acosenjable por la Directiva es
de 2500 microsiemens/cm a 20ºC pH

La medida del pH permite determinar el carácter
ácido o alcalino del agua. Químicamente, es la
concentración de los iones Hidrógeno.

La corrección del pH se realiza por
neutralización mediante dosificación de productos
químicos, o el empleo de lechos neutralizantes. La
directiva comunitaria aconseja que el pH sea entre 6,5 y
9,5.

Dureza

Es la sumaà ¤e los iones Calcio y
Magnesio. Casualmente también intervienen los iones
Hierro, Aluminio, Manganeso…

La dureza se puede eliminar mediante
descalcificación, desmineralización u osmosis
inversa.

Alcalinidad

Es la medida de la capacidad del agua para neutralizar
ácidos. Químicamente es
la࣡ntidad de substancias alcalinas
(carbonatos, bicarbonatos y hidróxidos) que contiene el
agua.

Los componentes alcalinos que contiene el agua
actúan como reguladores del pH del agua. Esto significa
que una alcalinidad adecuada garantiza que el pH se pueda
mantener prácticamente constante cuando se añaden
pequeñas cantidades de ácido o de base.

Cloruros

Generalmente forma sales muy solubles. Es uno de los
iones que siempre está presente en el agua, conjuntamente
con los bicarbonatos y sulfatos, y es con ellos uno de los
responsables directos de la salinidad del agua.

El contenido de cloruros afecta la potabilidad del agua.
Su presencia aumenta la solubilidad de otras sales en el agua y
su disociación favoreciendo la
corrosión.

El tratamiento adecuado para su eliminación o
reducción es la osmosis inversa o desmineralización
con resinas de intercambio iónico.

Problemática de concentraciones elevadas de
Cloruros:

Nitratos

La presencia de Nitratos en el agua cada día es
mayor debido a la contaminación industrial y al uso
agrícola de fertilizantes. Su tratamiento y
eliminación es mediante osmosis inversa o resinas de
intercambio selectivas.

Su importancia desde el punto de vista sanitario radica
en los graves perjuicios que puede provocar a la salud humana,
especialmente en lactantes y ancianos.

La concentración máxima de Nitratos
admitida por la Directiva Comunitaria para aguas de uso humano es
de 50 mg/l.

La composición del agua de mar

(Salinidad aproximada
34.5%à  -à  pH
7.9-8.3)

Contaminación del
agua

De acuerdo con los datos del Primer Simposio sobre
Potabilización del agua de mar, en Washington D. C. en
1965, se calcula que existe en la Tierra unos 1 300 millones de
kilómetros cúbicos (km3) de agua, de los cuales el
97.2 % se encuentra en los océanos y el 2.8 % es de agua
dulce, de la cual 28.3 millones de
km3à ¥stá en los casquetes polares y en
las altas cordilleras, 8.1 millones de km3à ¤e
agua disponible en ríos, lagos, arroyos, manantiales y
depósitos subterráneos y el resto se encuentra en
la atmósfera.

De acuerdo con la definición de contaminante, se
considera que se genera contaminación en el agua por la
adición de cualquier sustancia en cantidad suficiente para
que cause efectos dañinos mensurables en la flora, la
fauna (incluido el humano) o en los materiales de utilidad u
ornamentales.

Por otra parte, se entiende por contaminación: la
presencia en el medio ambiente de uno o más contaminantes,
o cualquiera combinación de ellos, que perjudiquen o
molesten la vida, salud y el bienestar humanos, flora y fauna, o
degraden la calidad del aire, del agua, de la tierra, de los
bienes, de los recursos de la nación en general o de
particulares.

El problema de la contaminación es
múltiple y se presenta en formas muy diversas, con
asociaciones y sinergismos difíciles de prever. Pero las
principales consecuencias biológicas de las
contaminaciones derivan de sus efectos ecológicos. En
general,à ³e habla de cuatro tipos
básicos de contaminación: contaminaciones
físicas (ruidos, infrasonidos, térmica y
radioisótopos), químicas (hidrocarburos,
detergentes, plásticos, pesticidas, metales pesados,
derivados del azufre y del nitrógeno), biológicas
(bacterias, hongos, virus, parásitos mayores,
introducción de animales y vegetales de otras zonas) y por
elementos que dañan la estética (degradación
del paisaje y la introducción de industrias).
También se habla de contaminación
atmosférica, del agua y del suelo o de la
biosfera.

Para comprender las razones por las cuales es muy
fácil contaminar el agua en fase líquida y vapor,
pero no tan fácil contaminarla en fase sólida
(hielo) , se necesita tener presentes tanto sus propiedades
físicas como sus propiedades químicas y
biológicas. Como el agua es el medio ambiente
líquido universal para la materia viva, resulta que es
propensa de manera excepcional a la contaminación por
organismos vivos, incluidos los que producen enfermedad en el
hombre y por materia orgánica e inorgánica
soluble.

Con frecuencia el sabor, el olor y el aspecto del agua
indican que está contaminada, pero la presencia de
contaminantes peligrosos sólo se puede detectar mediante
pruebas químicas y biológicas específicas y
precisas.

Entre los factores que generan contaminación y
caracterizan a la civilización industrial están: el
crecimiento de la producción y el consumo excesivo de
energía, el crecimiento de la industria
metalúrgica; el crecimiento de la circulación vial,
aérea y acuática, y el crecimiento de la cantidad
de basura y desechos que se tiran y/o se incineran.

El agua de los mares y de los ríos ha sido usada
tradicionalmente como medio de evacuación de los
desperdicios humanos y los ciclos biológicos del agua
aseguran la reabsorción de dichos desperdicios
orgánicos reciclables. Pero actualmente, ya no son
solamente estos desperdicios orgánicos los que son
arrojados a los ríos y a los mares sino cantidades mayores
y desperdicios de productos químicos nocivos que destruyen
la vida animal y vegetal acuática, y anulan o exceden la
acciónà ¤e las bacterias y las algas en
el proceso de biodegradación de los contaminantes
orgánicos y químicos de las aguas.

Los contaminantes más frecuentes de las aguas
son: materias orgánicas y bacterias, hidrocarburos,
desperdicios industriales, productos pesticidas y otros
utilizados en la agricultura, productos químicos
domésticos y desechos radioactivos. Lo más grave es
que una parte de los derivados del petróleo son arrojados
al mar por los barcos o por las industrias ribereñas y son
absorbidos por la fauna y flora marinas que los retransmiten a
los consumidores de peces, crustáceos, moluscos, algas,
etc.

`pesar de que se conocen las propiedades
cancerígenas de los hidrocarburos polibencénicos
del tipo 3-4 pireno que se ha encontrado en el cuerpo de diversos
tipos de organismos acuáticos que consume el
hombre.

Los contaminantes en forma líquida provienen de
las descargas de desechos domésticos, agrícolas e
industriales en las vías acuáticas, de terrenos de
alimentación de animales, de terrenos de relleno
sanitario, de drenajes de minas y de fugas de fosas
sépticas. Estos líquidos contienen minerales
disueltos, desechos humanos y de animales, compuestos
químicos sintéticos y materia coloidal y en
suspensión. Entre los contaminantes sólidos se
encuentran arena, arcillas, tierra, cenizas, materia vegetal
agrícola, grasas, brea, papel, hule, plásticos,
madera y metales.

Contaminantes físicos. Afectan el aspecto del
agua y cuando flotan o se sedimentan interfieren con la flora y
fauna acuáticas. Son líquidos insolubles o
sólidos de origen natural y diversos productos
sintéticos que son arrojados al agua como resultado de las
actividades del hombre, así como, espumas, residuos
oleaginosos y el calor (contaminación
térmica).

Contaminantes químicos. Incluyen compuestos
orgánicos e inorgánicos disueltos o dispersos en el
agua. Los contaminantes inorgánicos son diversos productos
disueltos o dispersos en el agua que provienen de descargas
domésticas, agrícolas e industriales o de la
erosión del suelo. Los principales son cloruros, sulfatos,
nitratos y carbonatos. También desechos ácidos,
alcalinos y gases tóxicos disueltos en el agua como los
óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco,
cloro y sulfuro de hidrógeno (ácido
sulfhídrico). Gran parte de estos contaminantes son
liberados directamente a la atmósfera y bajan arrastrados
por la lluvia. Esta lluvia ácida, tiene efectos nocivos
que pueden observarse tanto en la vegetación como en
edificios y monumentos de las ciudades
industrializadas.

Los contaminantes orgánicos también son
compuestos disueltos o dispersos en el agua que provienen de
desechos domésticos, agrícolas, industriales y de
la erosión del suelo. Son desechos humanos y animales, de
rastros o mataderos, de procesamiento de alimentos para humanos y
animales, diversos productos químicos industriales de
origen natural como aceites, grasas, breas y tinturas, y diversos
productos químicos sintéticos como pinturas,
herbicidas, insecticidas, etc. Los contaminantes orgánicos
consumen el oxígeno disuelto en el agua y afectan a la
vida acuática (eutrofización).

Las concentraciones anormales de compuestos de
nitrógeno en el agua, tales como el amoniaco o los
cloruros se utilizan como índice de la presencia de dichas
impurezas contaminantes en el agua.

Contaminantes biológicos. Incluyen hongos,
bacterias y virus que provocan enfermedades, algas y otras
plantas acuáticas. Algunas bacterias son inofensivas y
otras participan en la degradación de la materia
orgánica contenida en el agua.

Ciertas bacterias descomponen sustancias
inorgánicas. La eliminación de los virus que se
transportan en el agua es un trabajo muy difícil y
costoso.

La contaminación de los suelos afecta
principalmente a las zonas rurales agrícolas y es una
consecuencia de la expansión de ciertas técnicas
agrícolas. Los fertilizantes químicos aumentan el
rendimiento de las tierras de cultivo, pero su uso repetido
conduce a la contaminación de los suelos, aire y agua.
Además los fosfatos y nitratos son arrastrados por las
aguas superficiales a los lagos y ríos donde producen
eutrofización y también contaminan las corrientes
freáticas. Los pesticidas minerales u orgánicos
utilizados para proteger los cultivos generan
contaminación a los suelos y a la biomasa. También
los suelos están expuestos a ser contaminados a
través de las lluvias que arrastran metales pesados como
el plomo, cadmio, mercurio y molibdeno, así como, sulfatos
y nitratos producidos por la lluvia ácida.

Otros contaminantes como los metales pesados (plomo,
cadmio, mercurio), ciertos plaguicidas, los cianuros, los
hidrocarburos, el arsénico y el fenol provocan
prácticamente la destrucción de los ecosistemas
acuáticos y también serios daños a las
personas que consuman agua o sus productos contaminados por esta
clase de productos químicos.

La acumulación de contaminantes en los lagos,
ríos y mares provoca diferentes efectos en sus
características físicas, químicas y
biológicas de diferente manera, en casos como los de
algunas partículas sedimentables o de colores sus efectos
son limitados o de pocas consecuencias y en otros casos como el
cambio de temperatura o putrefacción de materia
orgánica causa efectos dañinos transitorios pero
severos.

La putrefacción de la materia orgánica en
el agua produce una disminución de la cantidad de
oxígeno (la cual es evaluada mediante la Demanda) que
causa graves daños a la flora y fauna acuática,
pero que desaparece al término del proceso de
putrefacción.

Según el origen se considera que la
contaminación es de dos tipos

a) La contaminación producida por
causas naturales o geoquímicas y que generalmente no
está influenciada por el hombre, y b) la
contaminación provocada por las actividades del hombre y
se le llama contaminación antropogénica.

Entre los efectos nocivos para organismos, poblaciones y
ecosistemas destacan los siguientes:

• perjuicios a la salud humana (intoxicaciones,
  enfermedades infecciosas y crónicas,
  muerte).

• daños a la flora y fauna
  (eutrofización, enfermedad y muerte).

• alteraciones de ecosistemas (erosión,
  eutrofización, acumulación de compuestos
  dañinos persistentes, destrucción).

• molestias estéticas (malos olores, sabores y
  apariencia desagradable).

Principales contaminantes del
agua.

• Contaminantes orgánicos demandantes de
  oxígeno. Aguas residuales domésticas,
  estiércol, residuos alimenticios y algunos residuos
  industriales.

• Compuestos orgánicos refractarios.

• Plaguicidas, plásticos, detergentes, residuos
  industriales y aceites.

• Iones inorgánicos. Ácidos, sales,
  metales tóxicos y nutrientes vegetales.

• Sedimentos. Cenizas, arenas, gravillas y otros
  sólidos provenientes de la erosión de los
  suelos.

• Material radiactivo. Residuos de
  nucleoeléctricas y medicina nuclear.

• Organismos patógenos. Bacterias y
  virus.

• Maleza acuática. Lirios, algas y otros
  vegetales.

lteraciones físicas del agua

Alteraciones químicas del agua

Alteraciones biológicas del
agua

Cuadro de enfermedades por patógenos
contaminantes de las aguas

Contaminación por
metales

Ì¡s aguas procedentes de las industrias
como laà ­inera, la de recubrimientos
metálicos, las fundidoras y otras más contaminan el
agua con diversos metales. Por ejemplo, las sales de metales como
el plomo, el zinc, el mercurio, la plata, el níquel, el
cadmio y el arsénico son muy tóxicas para la flora
y la fauna terrestres y acuáticas.

Ì¡s normas oficiales mexicanas contra la
contaminación ambiental (publicadas en el Diario Oficial
del 18 de octubre de 1993) consideran metales contaminantes del
agua (en orden de importancia por su abundancia) a:

Otros contaminantes:

• Contaminación
  por೦oacute;lidos

• Contaminación por detergentes

• Contaminación por materia orgánica y
  microorganismo

• Contaminación por petróleo

• Contaminación por plaguicidas

Contaminación del
agua por metales pesados: plomo, mercurio o cadmio

Las sales solubles en agua de los metales pesados como
el plomo, cadmio y mercurio son muy tóxicos y acumulables
por los organismos que los absorben, los cuales a su vez son
fuente de contaminación de las cadenas alimenticias al ser
ingeridos por alguno de sus eslabones. Al ser ingeridos por el
hombre en el agua y alimentos contaminados por los compuestos de
mercurio, plomo o cadmio le provocan ceguera, amnesia,
raquitismo, miastenia o hasta la muerte.

Ŭ plomo es un metal escaso, se calcula en un
0.00002 % de la corteza terrestre, tiene un punto normal de
fusión de 327.4 ºC, un punto normal de
ebullición de 1770 ºC y una densidad de 11.35 g/mL.
Forma compuestos con los estados de oxidación de +2 y +4,
siendo los más comunes los del estado de oxidación
+2. El plomo es anfótero por lo que forma sales plumbosas
y plúmbicas, así como plumbitos y plumbatos. Se
encuentra en minerales como la galena (sulfuro de plomo, PbS) que
se utiliza como fuente de obtención del plomo, la
anglosita (sulfato de plomo II, PbSO4) y la cerusita (carbonato
de plomo, PbCO3). Gran parte del plomo se obtiene por reciclado
de chatarras como las placas de baterias y de las escorias
industriales como soldaduras, metal para cojinetes,
recubrimientos de cables, etc.

Ì¡ contaminación del agua por plomo
no se origina directamente por el plomo sino por sus sales
solubles en agua que son generadas por las fábricas de
pinturas, de acumuladores, por alfarerías con esmaltado,
en fototermografía, en pirotécnia, en la
coloración a vidrios o por industrias químicas
productoras de tetraetilo de plomoà ¨se usa como
antidetonante en gasolinas) y por algunas actividades mineras,
etc.

Las dos principales vías de acceso de los
compuestos de plomo al organismo son el tracto gastrointestinal y
los pulmones. Cerca del 10 % del plomo ingerido es excretado en
la orina y en menor cantidad en el sudor, en el pelo y en las
uñas. El 90 % del plomo que se encuentra en el cuerpo
humano se deposita en el esqueleto óseo y es relativamente
inerte, y el que pasa a través del torrente
sanguíneo puede depositarse en los tejidos.

̯s signos más comunes de
intoxicación por plomo son los gastrointestinales y sus
síntomas comprenden anorexia, náusea,
vómito, diarrea y constipación, seguida de
cólicos. El plomo puede afectar la síntesis de la
hemoglobina y el tiempo de vida media de los glóbulos
rojos, así como, al sistema nervioso central y
periférico. La contaminación por el plomo en los
riñones produce cambios en las mitocondrias e
inflamación de las células del epitelio del
túbulo proximal y alteraciones funcionales que provocan
aminoaciduria, glucosuria e hiperfosfaturia (síndrome de
Fanconi).

Todos los compuestos de plomo son tóxicos en
diferente grado, dependiendo de su naturaleza química y
grado de solubilidad de cada compuesto, los más
tóxicos son los compuestos orgánicos.

Desde hace mucho tiempo se sabe que el plomo es
venenoso, tiene efectos tóxicos para las plantas, el
plancton y demás organismos acuáticos. Los
compuestos de plomo en los peces les originan la formación
de una película coagulante y les provoca alteraciones
hematológicas. En el hombre provoca saturnismo, enfermedad
que engloba trastornos nerviosos, digestivos y renales.
Ì¡ Organización Mundial de la Salud
recomienda que para los niños el nivel de plomo en sangre
no debe rebasar los 30 mg/100 mL de sangre y tomar medidas
drásticas cuando el nivel de plomo en la sangre
deà ¬os adultos alcanza los 40 mg/100 mL de
sangre. Limitan la exposición a compuestos
inorgánicos de plomo a 50 mg/m3 de aire durante un tiempo
promedio de 8 horas para un trabajador sin mascarilla para
respirar. Las medidas sanitarias para controlar la
exposición a compuestos de plomo recomiendan el uso de
ventilación, de mascarillas para respirar y ropa
apropiada.

El mercurio (azogue) se ha visto siempre con
fascinación y asombre porque es el único metal
líquido en condiciones ambientales. El mercurio
líquido no es venenoso pero sus vapores y sus compuestos
son muy tóxicos, por lo que en la Edad Media se utilizaban
como agentes de asesinato y de suicidio. Como el mercurio y sus
compuestos son casi insolubles en agua no eran considerados,
durante mucho tiempo, como contaminantes y mucho menos como
contaminantes potenciales. El mercurio se utilizaba como
componente de las amalgamas dentales.

Å® 1967 el reporte del envenenamiento de 111
personas y la muerte de otras 45 en la Bahía de Minamato,
en la región costera de Japón, hizo que se pusiera
atención a los compuestos de mercurio. Los pescadores, sus
familias y sus gatos fueron afectados por una misteriosa
enfermedad que les debilitaba los músculos, les afectaba
la visión, les producía retraso mental y en
ocasiones parálisis y hasta la muerte. Encontraron que las
aguas que recibía de las industrias (como la que fabricaba
el cloruro de polivinilo, PVC) la Bahía, contenía
compuestos de mercurioà £omo el metilmercurio,
H3C-Hg-CH3 , que también era usado en pesticidas y
fungicidas. Encontraron concentraciones de hasta 2000 ppm de
mercurio en los sedimentos y de 1.6 a 3.6 ppb en el
agua.

Posteriormente, los investigadores encontraron que el
mercurio y algunos compuestos inorgánicos de mercurio
pueden ser metilados (formar metilmercurio, H3C-Hg-CH3, es muy
venenoso) por bacterias anaerobias en el lodo del fondo de los
lagos y también por los peces y los mamíferos. Por
lo que, los desechos que contienen mercurio o sus derivados que
se han ido acumulando en los fondos fangosos de los lagos
constituyen fuentes potenciales de contaminación y por
procesos bioquímicos pueden incorporarse a las diversas
cadenas alimenticias. Además los compuestos de mercurio
son del tipo de sustancias acumulables en los organismos y pueden
llegar a alcanzar concentraciones lo suficientemente altas para
ser venenosos.

Ì¡ contaminación del agua por
mercurio es producido por industrias químicas que producen
cloro, fábricas de fungicidas y de pinturas contra hongos,
de plásticos, por minas de cinabrio (sulfuro de mercurio,
HgS), en la extracción de oro y de plata por el
método de amalgamación y por las refinerías
del petróleo. Se considera que la mitad del mercurio
extraído es arrojado al medio ambiente, una parte en forma
de vapor a la atmósfera y otra en los desechos
industriales al suelo y al agua. Por ejemplo, en la
electrólisis del cloruro de sodio en solución se
utiliza el mercurio como electrodo y cuando en la sal muera
(solución concentrada de cloruro de sodio) disminuye su
concentración, es desechada a las alcantarillas. Estos
desechos contienen mercurio y siguen el curso del agua hasta
llegar a los lagos, ríos y hasta el mar, donde pueden
incorporarse a las diferentes cadenas alimenticias, reaccionar y
transformarse en metilmercurio. Luego el hidróxido de
sodio obtenido que está contaminado por mercurio se
utiliza como materia prima de otros procesos.

En la agricultura se usan fungicidas de compuestos
organomercuriales como el 2-cloro-4-hidroxifenilmercurio y el
acetato de 2-(fenil-mercuriamino) etanol, y fungicidas de follaje
como el acetato de 2-(fenil-mercuriamino) etanol.