TEMA 11

CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS

Algunos datos para comenzar a pensar sobre el tema del agua

• Cerca de 1.100 millones de personas no tienen acceso al agua potable.

• 2.400 millones de personas carecen de sistemas de saneamiento.

• Millones de habitantes de chabolas pagan el agua cinco o diez veces más cara que los que residen en zonas urbanizadas.

• 1,8 millones de niños y niñas mueren cada año de infecciones transmitidas por agua insalubre.

• Millones de mujeres dedican varias horas al día en ir a buscar agua.

• .

• Cerca de 450 millones de días de escolaridad se pierden anualmente.

• En 2000 la ONU se comprometió a reducir a la mitad, antes de 2015, el número de seres humanos que carecen de servicios vitales.

• Los objetivos del Milenio para el Desarrollo no se alcanzarán: el agua no es prioritaria en los gastos públicos.

Sobreexplotación de este recurso

• Usos del agua:– Agricultura 80%– Industria 12%– Uso público 8%

Desequilibrios• Escasez por un mal uso y un mal reparto. Una

mala gestión del recurso.• Desaparición de zonas húmedas.• Cambio climático.• Contaminación.• Agotamiento de aguas subterráneas por

sobreexplotación.• En todo el mundo las redes de distribución

pública acusan tasas de pérdida del 30 al 50%

Algunas ideas para equilibrar

• Utilizar el agua de lluvia.• Adaptar la producción agrícola a las

condiciones hidrológicas.• Promover variedades de cereales

adaptadas a las bajas cantidades de agua disponibles.

• Técnicas de irrigación más eficientes.• …

¿A qué afecta la contaminación de las aguas?

• Ríos, lagos, humedales, aguas subterráneas, mares y océanos.

11.1. INTRODUCCIÓN

• La tierra es “el planeta del agua”.• La hidrosfera ocupa más del 70% de la

superficie terrestre.• La vida depende del agua.• Ciclo del agua:

– Disponemos de una cantidad de agua prácticamente fija.

– El agua está en proceso de constante reciclado.

• Los humanos alteramos este ciclo, disminuyendo la potencial utilización de este recurso.

• Por las características que tiene el agua, se ha utilizado como el principal vehículo para la eliminación de residuos.

• Esta presión sobre el agua se ha incrementado por el desarrollo económico y por el crecimiento de la población.

11.2. CONTAMINACIÓN DEL AGUA

• Según la Ley de aguas la contaminación del agua es “la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica”.

• OMS “el aguas está contaminada cuando su composición es alterada de modo que no conserva las propiedades que corresponden a su estado natural”.

Origen y tipos de contaminación

• Según el modo en que se produce:– Contaminación difusa. No tiene foco emisor

concreto (ej contaminación natural)– Contaminación puntual. Afecta a una zona

concreta y tiene un foco emisor determinado (ej. vertido aguas residuales)

• Contaminación natural: no hay intervención humana. Puede estar formada por partículas sólidas y gases atmosféricos arrastrados por gotas de lluvia, pólenes, esporas, residuos vegetales, excrementos de peces y aves acuáticas. Son eliminados por la capacidad autodepuradora del agua.

• Contaminación producida por los humanos:– Urbana o doméstica. Residuos fecales,

desechos de alimentos, productos químicos de limpieza.

– Agrícola. (aguas superficiales y subterráneas)• Plaguicidas, pesticidas, biocidas (insecticidas,

herbicidas y fungicidas), fertilizantes y abonos. Contienen sales de nitrógeno, fósforo, azufre, elementos organoclorados.

• Ganadería. Restos orgánicos. • Industria agroalimentaria. Materia orgánica

• Industrial. Produce un gran impacto.– Materia orgánica, metales pesados,

incremento de pH y temperatura, radiactividad, aceites, grasas.

– Las más contaminantes: petroquímicas (convierte el petróleo en otros productos, como por ejemplo los plásticos), energéticas, papeleras, siderúrgicas, alimentarias, textiles y mineras.

• Otras fuentes de contaminación antrópica:– Vertederos.– Restos de combustibles (lubricantes,

asfalto).– Fugas en conducciones.– Mareas negras.

Factores y nivel de contaminación

• Según las características del receptor:– Tipo de receptor. Aguas superficiales o

subterráneas. ¿Cuáles son más fáciles de depurar?

– Cantidad y calidad del receptor.– Características dinámicas o estáticas.– Características de la biocenosis

• Según la zona donde se localiza el receptor. – Diferentes aportes de aguas contaminadas.– Condiciones climáticas.– Geomorfología.

• Según los usos previos del agua del receptor.– Tipos y cantidad de vertidos que esa agua

ha recibido con anterioridad, sistemas de depuración…

Contaminantes del agua y sus efectos

• Los contaminantes del agua son todas aquellas sustancias químicas, seres vivos o formas de energía que se encuentran en proporciones superiores a las consideradas normales.

• Se clasifican en (tabla libro pag 263). – Físicos: temperatura, part. Radiactivas, sólidos en

suspensión. – Químicos: orgánicos, inorgánicos y gases. – Biológicos: microorganismos. Actúan produciendo o

transmitiendo enfermedades.

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Efectos generales de la contaminación del agua

Contaminación en ríos y lagos.• Contaminación en aguas subterráneas.• Contaminación del agua del mar.

Contaminación de ríos y lagos: eutrofización

• Los ríos tienen un gran poder erosivo y arrastran muchos materiales.

• La contaminación impide la autodepuración que se da naturalmente en los ríos. – Restricciones en el uso del agua.– Alteraciones en la fauna y flora acuáticas.– Apariencia y olor desagradable.

• En los lagos, al producirse menos movimiento de agua que en los ríos, el problema de la contaminación es más grave.

• EUTROFIZACIÓN• Consiste en un aumento de la

productividad primaria (crecimiento excesivo de algas).

• Se produce porque los vertidos de origen agrícola o doméstico incorpornanbionutrientes.– Inorgánicos (compuestos con N y P)– Orgánicos (aminoácidos, proteínas,

organofosforados)• Los aportes de P y N hacen que el

fitoplancton crezca desmesuradamente formando una película sobre la superficie del agua.

• Debido a las condiciones que se crean se mueren los organismos aerobios y los vegetales fotosintéticos. Se van sedimentando en el fondo del lago.

• Proliferan algas cianofíceas (fijan el nitrógeno atmosférico y crecerán si hay fósforo).

• Se intensifica la acción de las bacterias aerobias por la acumulación de restos de seres vivos.

• Se produce una situación de anoxia y crecen las bacterias anaerobias y con ello los procesos de fermentación. Son los responsables del mal olor.

• La eutrofización puede darse de manera esporádica en algunas zonas costeras. Son las mareas rojas o floraciones algales nocivas.

• Presencia de fitoplancton que puede producir toxinas.

• Los principales causantes de la eutrofización son el uso de abonos y los detergentes con fosfatos.

• Medidas para minimizar la eutrofización:

La contaminación de las aguas subterráneas

• Son un recurso hídrico importante.

• En España un 30% de la población y un cuarto de la superficie agrícola de regadío se abastece de ellas.

• Gran valor ecológico.• Problemas:

– Contaminación.– Sobreexplotación.– Salinización.

• Contaminación.– Puntual. Un foco localizado (ej. vertedero).– Difusa. Zona más extensa (ej. fertilizantes

en zona de regadío).– Origen.

• Vertidos de residuos urbanos o industriales.• Fugas de aguas residuales e infiltraciones.• Lixiviado o arrastre de sustancias con el agua de

lluvia.• Uso de fertilizantes y pesticidas en regadíos y

secanos.• Vertidos de granjas ganaderas.

• Las aguas subterráneas tienen poca capacidad autodepurativa(pocos microorganismos y bajo contenido en O2).

• Medidas preventivas.

• Sobreexplotación de acuíferos. Se produce cuando se extrae agua en una cantidad superior a la capacidad de recarga. (Ej Tablas de Daimiel)

• Intrusión salina. Ocurre cuando la sobreexplotación se da en acuíferos costeros. – Este fenómeno es frecuente en la costa

mediterránea española.

La contaminación del agua del mar

• Poseen mayor capacidad de autodepuración.• Cada mar tiene características diferentes.• Problemas:

– Contaminación de los ríos.– Vertidos incontrolados.– Basuras flotantes.– Accidentes barcos petroleros.– Accidentes en barcos que transportan sustancias

tóxicas.– Actividades industriales. Plataformas petróliferas.

• Mareas negras. Otra consecuencia del modelo energético dependiente de los combustibles fósiles.– Muerte de organismos.– Muerte de algas (ruptura de la cadena

trófica).– Envenenamiento de diversos organismos de

la cadena trófica.– Alteración actividades pesqueras y

turísticas. Pérdidas económicas.– Destrucción de ecosistemas que pueden

tener un gran valor ecológico (arrecifes de coral, marismas).

• Los vertidos de petróleo o sus derivados sufren una serie de procesos naturales que permiten en parte su eliminación.

• Prevención de mareas negras:– Medidas de carácter preventivo.

• Medidas correctoras.– Barreras flotantes.– Barreras químicas.– Bombas de aspiración.– Agentes dispersantes.– Agentes de hundimiento.– Combustión del vertido.– Biorremediación.

11.3. LA CALIDAD DEL AGUA

• Libro Blanco del Agua en España. “La capacidad intrínseca que tiene el agua para responder a los usos que de ella se pueden obtener”.

• Directiva Marco del Agua de la UE. “Condicinoes que debendarse en el agua para que ésta mantenga un ecosistema equilibrado”.

• La calidad del agua se define según:– El uso a que va a ser destinada.– El establecimiento de una serie de

caracteres o cualidades (olor, sabor etc.)– La relación con su estado natural.

Parámetros• Son indicadores de las características y

de las propiedades que los diferentes contaminantes pueden proporcionar al agua.

• Sirven para determinar el grado y el origen de las alteraciones de su calidad.– Físicos.– Químicos.– Biológicos.

• Parámetros físicos.– Transparencia o turbidez.– Color, sabor, olor (materia orgánica)– Conductividad eléctrica (cantidad de sales

disueltas).

• Parámetros químicos. Los más útiles.– Presencia de iones (bicarbonato, sulfato,

cloruro).– Oxígeno disuelto (OD).– Demanda biológica de oxígeno (DBO).

Cantidad de oxigeno que los microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica.

– COT medida del contenido total de carbono de los compuestos orgánicos.

– Demanda química de oxígeno (DQO). Sirve para calcular la cantidad de oxígeno necesaria en la oxidación de compuestos presentes en el agua sin que participen los seres vivos.

– pH.– Alcalinidad (iones bicarbonato e hidroxilo).– Dureza (concentración de carbonato de

calcio, CaCO3).• Aguas duras (terrenos de rocas carbonatadas,

calizas)• Aguas blandas.

– Nitrógeno.

• Parámetros biológicos.– Indican la cantidad de microorganismos que

se encuentran en el agua (virus, bacterias, hongos, protozoos)

– Problemas: olor, sabor, turbidez, transmisión de enfermedades.

• Los parámetros más utilizados: OD, la DBO, la DQO, los sólidos disueltos y en suspensión, los compuestos de N, P, S, Cl, el pH, la dureza, la turbidez, los elementos tóxicos y los microorganismos patógenos.

• Indicadores biológicos de contaminación.– Son especies de invertebrados muy

sensibles a los cambios químicos que se producen en el agua.

– La presencia o no de estos seres vivos da información acerca de los niveles de contaminación. Con la pérdida de calidad del agua unos desaparecen y otros aparecen.

Índices compuestos• Para tener una valoración general de la calidad

del agua se han establecido fórmulas que contemplan varios parámetros.

• Los índices son valores numéricos (escala de 0 a 100) que engloban los valores de varios parámetros físicos y químicos, y en algunos casos biológicos, para expresar la calidad del agua.

• Tipos de índices:– Físicos y químicos.– Bióticos.

11.4. SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE LAS AGUAS

• La eliminación de las aguas residuales ha supuesto un problema para los humanos desde la antigüedad.

Tratamiento del agua para consumo.

• La potabilización se hace en Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP).

• Llevan a cabo dos tipos de procesos:– Tratamiento global. Procesos físicos y

químicos.– Tratamiento especial, como la desinfección.

• Cloración.• Ozono y radiaciones ultravioleta.

Autodepuración

• Se produce en las aguas naturales.– Sedimentación de partículas.– Degradación de la materia orgánica que

pasa a materia inorgánica, que sirve como nutriente para las algas, que aumentan su capacidad fotosintética y así el O2 del agua.

– Este proceso depende del tiempo, la temperatura y la cantidad de oxígeno disuelto.

Sistemas de depuración de aguas residuales

• Procedimientos que tratan de devolver al medio natural el agua, una vez empleada para diferentes usos, con unas características físicas, químicas y biológicas similares al estado natural.

Sistemas de depuración natural o blanda

• Se basan en reproducir los procesos de autodepuración bajo condiciones especiales.

• Sirven para aguas procedentes de pequeños núcleos de población.

• Lagunaje. Consiste en las construcción de lagunas artificiales poco profundas. Los sólidos se sedimentan y la materia orgánica se degrada por vía aerobia o anaerobia.

• Tipos de lagunas:– Aerobias. Poco profundas – Anaerobia. Muy profundas.– Facultativas. Combinan ambos procesos.

• Filtros verdes. Terrenos con vegetación arbórea de crecimiento rápido (chopos).

Sistemas de depuración tecnológica o dura

• Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR).

• Se utilizan procesos físicos, químicos y biológicos.

• Su función es concentrar o transformar los contaminantes presentes en el agua residual para devolver el agua al receptor con pocas alteraciones.

• Gran inversión económica (no todos los países los tienen).

• Son más rápidos y depuran mayor volumen de agua que los sistemas de depuración natural.

• Hay distintos tipos de EDAR, pero en una convencional se puede encontrar:– Línea de agua.– Línea de fangos, lodos o biosólidos.– Línea de gas. (dibujo libro)

1. Línea de agua.– Pretratamiento. Separación de sólidos en

suspensión o flotantes de gran tamaño y densidad que llegan al colector de entrada de la EDAR.• Desbaste o retención. Rejas.• Desarenado o sistema de circulación del agua

en cámaras. Depósito de arenas en el fondo.• Desengrasado. Eliminación de materiales

flotantes.

– Tratamiento primario. Separación de sólidos ensuspensión y material flotante que no se separaron en el pretratamiento.• Decantación. Decantadores primarios.• Floculación. Empleo de productos químicos.

– Tratamiento secundario. Procesos biológicos complementados un un sistema de decantación secundario.• Su finalidad es eliminar la materia orgánica

presente en el agua residual.• Fangos o lodos activos. Degradación aerobia de

la materia orgánica por medio de bacterias. Se forman lodos que se decantan (decantación secundaria).

• Es importante controlar la cantidad de oxígeno , la temperatura y el pH.

• Lechos o filtros bacterianos. Sobre ellos se adhieren los microorganismos descomponerdores.

– Tratamiento terciario. Sirven para extraer la materia orgánica no eliminada anteriormente o para reducir nutrientes como P y N.

– Desinfección. Es un tratamiento final que sirve para evitar problemas de salud debidos a la existencia de virus o bacterias patógenos. Ej. Cloración.

2. Línea de fangos o biosólidos.– Como resultado de los tratamientos

anteriores se producen una serie de contaminantes llamados fangos o lodos.

– Espesamiento de fangos. Reducir su volumen eliminando el agua.

– Estabilización de fangos. Eliminación de la materia orgánica presente en ellos. Oxidación de la materia orgánica.

– Estabilización anaerobia en los digestores. Reacciones de fermentación que generan biogás (metano y dióxido de carbono).

– Acondicionamiento químico. Coagulación de sólidos.

– Deshidratación. Eliminación de agua.

3. Línea de gas.• Puede ser utilizado para aportar energía a

la planta depuradora.

11.5. CONTROL Y PROTECCIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA.

• La vigilancia de la calidad del agua tiene como objetivo detectar las alteraciones sobre las aguas y su origen.

• Sistemas de redes de control.– Condiciones actuales de la calidad de las

aguas.– Tendencias a largo plazo.– Identificar factores que afectan a su

calidad.

• Órganos de control:– Comisarías de Aguas de las Cuencas

Hidrográficas.– COCA (Red de control de la calidad de las

aguas).– COAS (Control de aguas para el

abastecimiento).– ICTIOFAUNA (control calidad del agua

para la vida piscícola).– ICA (Red integrada de calidad de aguas).– SAI CA, red automática.– ROAS, calidad aguas subterráneas.

• Medidas preventivas en España:– Establecimiento de zonas de protección de

embalses.– Perímetros de protección de acuíferos.– Protección de humedales.– EIA.– Planificación hidrológica.

• Medidas activas:– Concesiones y autorizaciones de uso.– Autorizaciones de vertidos.– Canon de vertidos.– Limitación de la contaminación en origen.– Protección de acuíferos sobreexplotados.– Sanciones.