INTRODUCCIÓN

En la satisfacción de las necesidades básicas, el hombre modifica el ambiente en

diversos grados y formas. Alimento, agua, aire, techo y vestidos son necesidades esenciales

en la vida del hombre, luego aparece la comunicación en todas sus manifestaciones y la

búsqueda de más comodidad y disfrute de mejores condiciones o calidad de vida.

La insuficiencia de recursos hídricos se ha visto agudizada debido al incremento

incesante de la población mundial, al notable desarrollo de la producción industrial, y a la

elevación del nivel de vida, lo que ha conducido a una mayor apetencia por el “confort”, a

un desarrollo masivo del turismo y por ultimo a la necesidad imperiosa de ampliar y

extender las áreas de irrigación, a fin de aumentar la productividad de las tierras.

Los caudales de agua requeridos para satisfacer la demanda para la bebida, usos

domésticos, así como los destinados a la limpieza en las ciudades y la eliminación de

residuos son considerables, y proceden de los depósitos de suministro, municipales o no,

que han de atender también a las imperiosas necesidades de las industrias ubicadas en la

ciudades. A esto hay que añadir el aumento creciente de la demanda de agua destinada al

incremento de los regadíos, cada vez más necesarios a fin de producir alimentos para la

población creciente de la Tierra.

No es de extrañar, por tanto, que el hombre, a la vista de esta panorámica en el

consumo del agua, haga cálculos de lo que necesitara en un futuro próximo y que

extrapolando a tres o cuatro décadas, se aterrorice al ver que su desarrollo será frenado

debido a la falta de agua.

En el año 2000, según los cálculos realizados para todo el mundo, todavía quedaba

un margen de seguridad frente a los suministros disponible, prácticamente constantes, pero

cada vez el problema se hará mas agudo, como consecuencia que las aguas usadas son

devueltas sin transformación al ciclo de la Naturaleza. El problema podrá paliarse, a

condición de que estos recursos sean manejados racionalmente, evitando toda depilación de

las aguas no polucionadas.

OBJETIVOS

Definir el agua y su importancia.

Definir ecosistema y comparar ecosistema acuático con ecosistema terrestre.

Explicar el ciclo del agua. Clasificar las aguas naturales y residuales.

Definir los diferentes usos del agua.

Definir contaminación del agua y cuales son las principales fuentes de contaminación.

EL AGUA.

El agua es un elemento esencial para la vida, en el protoplasma de las células hay un

poco mas del 80 porciento de agua. El hombre necesita agua para consumo, riego de

cultivo, cría de animales, la industria y otros usos.

Un poco mas de las dos terceras partes de la superficie de la tierra están cubiertos

por agua que casi en su totalidad es agua salada. Esta es una evidencia más de que el agua

de calidad adecuada para usos benéficos es limitada y hace necesario el desarrollo y

establecimiento de métodos de manejo del recurso que optimicen su utilización. El agua

tiene propiedades que favorecen la disolución de materiales del suelo y las rocas por donde

fluye y el arrastre o transporte de particulas, además, las sustancias disueltas pueden

reaccionar entre si ocacionando cambios en las características del agua y por ende en la

calidad. Las sustancias en solución y suspensión en las aguas proveen el alimento y, los

nutrientes necesarios a los organismos que viven allí.

Propiedades fisicas del agua.

Las propiedades fisicas del agua pura son: la estructura moléculas, la densidad, la

viscosidad, la presión de vapor, el calor latente de fusión y la tensión superficial las cuales

son modificadas por impurezas del agua y algunas varia con la temperatura.

Estructura molecular: una molécula de agua esta formada por dos átomos de hidrógeno y

uno de oxigeno, la configuración de los átomos cambia según el estado físico del agua

como sólido, liquido o vapor. Es normal que se presenten configuraciones moleculares del

agua donde junto con las moléculas del agua, hay iones de hidrogeno (H3O-) e hidróxido

(OH-) en concentraciones bajas de isótopos de hidrogeno y oxigeno (deuterio y tritio) en las

moléculas de agua.

Las combinaciones de moléculas de agua y concentraciones de iones le dan

propiedades particulares del agua. Además, existe una fuerza de cohesión entre los

elementos que constituyen las moléculas. La distancia entre los centros de los átomos es

igual al radio de Van der Waals. El espacio entre las moléculas y la disposición cambia con

el estado físico del agua: gas, líquido, sólido.

Densidad: es la masa de agua en la unidad de volumen. La densidad de la masa es máxima

a 3,98ºC igual a un gramo por mililitro; esta propiedad hace que el hielo sea menos denso,

flote y no se congele toda la masa de agua. La densidad del agua a otras temperaturas se

consigue en muchas publicaciones.

Viscosidad: es una medida del esfuerzo cortante en un punto de un líquido en movimiento.

La viscosidad cambia con la temperatura del agua, es menor a medida que aumenta la

temperatura. Se expresa como viscosidad absoluta o poises (fuerza x tiempo/longitud2), o

viscosidad cinemática que es igual a la viscosidad absoluta dividida por la densidad del

agua y se mide en stokes (cm/seg2).

Presión de vapor: la presión de vapor de agua es igual a la presión del vapor de agua a una

atmósfera saturada de humedad.

Calor latente de fusión de agua: es la cantidad de calor necesario para fundir el hielo a

líquido. El calor latente de fusión del agua es alto. Esto hace que el agua tenga una

capacidad térmica muy alta y sea un elemento moderador del clima, se utiliza en sistemas

de enfriamiento por su elevada capacidad térmica. El calor de fusión del agua pura a 0ºC es

de 1436Kcal/mol.

Tensión superficial: es la energía superficial del agua que le da una capacidad para mojar

superficies. Es una propiedad muy importante en la solución de sustancias en el agua y la

transferencia de gases. La tensión superficial varía inversamente con la temperatura.

Importancia del agua.

La naturaleza físico-química del agua, así como su abundancia y distribución hacen

de esta especie química la más importante de todas las conocidas. En efecto, juega un papel

primordial en el desarrollo de los seres vivientes, siendo imprescindible para la higiene,

tanto de los individuos como de su hábitat. Así mismo es un factor fundamental para el

desarrollo de los vegetales, estando asociada a multitud de minerales y rocas. Es, por todo

lo anterior, una especie química determinante de muchas de las características físico-

quimicas y biológicas importantes en el globo terráqueo, pudiéndose afirmar que la misma

es la base de la vida, ya que sin su presencia y propiedades singulares, esta seria imposible

sobre la Tierra. Multitud de hechos avalan la afirmación anterior, algunos de los cuales se

exponen a continuación:

i. Debido a sus temperaturas de solidificación y de vaporización, es la única sustancia que se

encuentra naturalmente sobre la Tierra, en los tres estados.

ii. Juega un papel vital en el desarrollo de los seres vivientes.

iii. Es el componente mayoritario de los organismos vivos.

iv. Es el vehiculo utilizado por la naturaleza como portador de nutrientes.

v. Es el medio universal y único en el que se realizan las reacciones órgano

biológicas.

vi. Su calidad condiciona la calidad de los alimentos.

vii. En su seno se realizan muchos procesos geoquímicas.

viii. Ejerce una gran influencia en el desarrollo de la agricultura, de la industria,

de las fuentes de energía, etc.

ix. Gran número de compuestos toman el estado coloidal en su contacto.

Además de estos hechos generales hoy otros muchos, algunos de los cuales se

estudiaran más adelante, que afirman de una manera indudable el carácter singular del

agua.

ECOSISTEMAS

El ecosistema es la unidad básica fundamental con la cual se debe tratar, puesto que

incluye tanto a los organismos como al medio ambiente no viviente, cada uno influenciando

las propiedades del otro y ambos necesarios para el mantenimiento de la vida tal como se

tiene sobre la tierra. Considerando primero al ecosistema, se esta con sentido real

empezando con el estudio de la ecología con la anatomía y fisiología general de la

naturaleza, como el estudiante de medicina debe empezar su estudio con la anatomía y

fisiología general del cuerpo humano. Una vez que se ha obtenido una imagen clara del

conjunto de la estructura y la función, puede considerarse las partes componentes tales

como poblaciones de pájaros o poblaciones de hombres; o pueden ubicarse en perspectiva

un medio ambiente particular como es un océano o un desierto.

Las partes componentes de un Ecosistema.

Cuando se considera desde el punto de vista del ecosistema a un lago, un bosque u

otra unidad reconocible de la naturaleza, se observan dos componentes bióticos; un

componente autotrófico (autotrófico significa que se “auto-alimenta”), capaz de fijar la

energía de la luz y fabricar alimento a partir de sustancias inorgánicas simples, y en

segundo termino, un componente heterotrófico (heterotrófico significa “que se alimenta de

otros”), el cual utiliza, acondiciona y descompone los materiales complejos sintetizados por

los autótrofos. Como se muestra en la figura 1, estos componentes funcionales están

dispuestos en capas sobrepuestas, con el metabolismo autotrófico intenso presentándose en

el estrato de mas arriba donde esta disponible la energía de la luz, y teniendo lugar la

actividad heterotrófica mas intensa donde la materia orgánica se acumula en los suelos y

sedimentos.

Como también se muestra en la figura 1, el ecosistema, desde el punto de vista de su

estructura, esta compuesto por cuatro constituyentes que es conveniente reconocer: (1)

sustancias abióticas, elementos básicos y compuestos del medio ambiente; (2) productores,

los organismos autótrofos, en su mayoría las plantas verdes; (3) los grandes consumidores o

macro-consumidores, organismos heterótrofos principalmente animales, que ingieren otros

organismos o materia orgánica en forma de partículas; (4) los desintegradotes o micro-

consumidores (también llamados saprobios o saprofitos), organismos heterotróficos,

principalmente las bacterias y hongos que desdoblan los complejos compuestos del

protoplasma muerto, absorben algunos de los productos de descomposición, y liberan

sustancias simples usables por los productores.

Los ecosistemas ilustrados en la figura 1 son los tipos extremos encontrados en la

biosfera, y dan énfasis a las similitudes y diferencias básicas. Un ecosistema terrestre

(ilustrado por el terreno) y un sistema acuático abierto (ilustrado por un lago o un mar),

están poblados por tipos de organismos completamente diferentes, con las posibles

excepciones de unas cuantas bacterias que son capaces de vivir permanentemente en

cualquiera de los dos situaciones. Sin embargo, en ambos tipos de ecosistemas están

presentes los mismos componentes ecológicos básicos o funcionan en muchos de la misma

manera. En tierra, los autótrofos son generalmente plantas de raíces grandes, mientras que

en los sistemas de agua profundas los autótrofos son plantas microscópicas flotantes

denominadas fitoplancton (fito= planta; plancton= vida flotante). A pesar de eso, con una

misma cantidad de luz y minerales, las plantas pequeñitas son capaces de fabricar tanto

alimento en un periodo dado de tiempo como las plantas grandes. Ambos tipos de

productores sostienen una similar disposición de consumidores y desintegradotes.

CICLO DEL AGUA EN LA NATURALEZA

Las aguas forman parte de un ciclo continuo (figura 2). Este ciclo consta de cuatro

partes que son: precipitación, precolación, correntia o escurrimiento y evaporación. La

superficie de la tierra, así como el agua de los ríos, lagos y mares, emiten constantemente

vapor de agua a causa de la evaporación favorecida por el calor solar. Puesto que la

densidad del vapor de agua es 0,62 veces la del aire, el vapor de agua se eleva a las

regiones altas de la atmósfera saturando el aire de humedad. Los vientos desplazan este aire

húmedo y los levan sobre los continentes. Al enfriarse, el vapor de agua se condensa en

diminutas gotas de agua y constituye las nubles y la niebla y, si las gotitas se reúnen en

otras mayores, terminan precipitándose en forma de lluvia, rocío, nieve o granizo. Parte del

agua que se precipita, cae directamente sobre los cuerpos de agua superficiales, y la otra

cae sobre la superficie de la tierra. De ésta que cae sobre la tierra, parte corre en forma de

arroyos y ríos hacia las lagunas, lagos y represas o hacia los mares u océanos; otra parte es

usada por la vegetación, y la otra parte se percola a través del suelo.

Del agua que penetra en el suelo, parte es sostenida por capilaridad cerca de la

superficie, de la cual se evapora directamente desde el suelo hacia la atmósfera, y la otra es

absorbida por la vegetación, la cual la evapora luego en grandes cantidades a la atmósfera

mediante el proceso de transpiración. El resto del agua que se infiltra, pasa a través del

suelo, hasta que se encuentra y forma parte del agua subterránea. La mayoría de esta es

eventualmente descargada hacia la superficie de la tierra bajo la forma de manantiales, por

ejemplo, o, pasa a nivel de la línea de agua, o por debajo de ellas, a los cuerpos de agua

superficiales, tales como ríos, lagos, etc.

Se ha calculado que la cantidad de agua que cae sobre la superficie de la tierra en

doma de lluvia, nieve o granizo es del orden de 1500 billones de litros al año, lo que

corresponde a unos 50 millones de litros por segundo. Aproximadamente, un 30% de esta

agua, se infiltra en el suelo, se pone en contacto con diversos depósitos minerales,

disolviendo una cantidad mayor o meno de sustancias, y finalmente, emerge de nuevo al

exterior como manantial. Si el agua de estos contiene en disolución cantidades desusuales

de alguna sustancia determinada que le da un sabor característico o alguna propiedad

especial, se denominan agua mineral.

Figura 2 Ciclo Hidrológico

CLASIFICACION DE LAS AGUAS NATURALES Y LIQUIDOS RESIDUALES.

Es costumbre en el campo del saneamiento ambiental hacer una especie de división

de las aguas, tal como se encuentra en la naturaleza, denominadas aguas blancas o no

servidas, y las aguas residuales, conocidas también como servidas o negra.

Aguas naturales.

Se denominan aguas naturales o blancas aquellas aguas que no han recibido uso

alguno, por lo que se consideran como disponibles en el ciclo hidrológico del agua, y las

cuales pueden clasificarse de la manera siguiente:

Lluvias y nieve: El vapor de agua condensada como nubes, puede precipitarse bajo la

forma de lluvias o nieve. El agua en estado de vapor condensado, es prácticamente pura,

pero en la precipitación, absorbe gases y vapores presentes en la atmósfera, además de que

arrastra partículas de polvo y humo, así como bacterias y esporas diminutas de las plantas

que se encuentran suspendidas en el aire. La cantidad de estas impurezas, es de todas

maneras pequeña, siendo mayor al principio de la precipitación que al final.

Superficiales: Cuando la lluvia cae sobre la tierra, parte corre hacia los arroyos, lagunas,

lagos y/o hacia el océano. La calidad del agua tomada de una fuente superficial depende:

del carácter de la hoya, de su geología y topografía, de la extensión de la naturaleza de los

desarrollados por el hombre, de la época del año y de las condiciones climatológicas en el

momento de la toma. La calidad del agua de los arroyos y ríos es generalmente más

variable y menos satisfactoria que la de los lagos. El agua superficial proveniente de áreas

densamente pobladas, esta afectada por las descargas de aguas residuales domesticas e

industriales.

Subterráneas: Parte del agua de lluvia que corre sobre la superficie de la tierra, se percola

en el suelo y se vuelve agua subterránea. Durante su paso por el suelo, el agua entra en

contacto con sustancias tanto inorgánicas como orgánicas. Algunas de estas sustancias son

disueltas rápidamente por el agua. Otras en cambio se disuelven en base a las sustancias

que haya disuelto previemante el agua durante su recorrido. Tal es el caso de las aguas que

al contener dióxido de carbono disuelto, disuelven a los materiales calcáreos, aumentando

así la alcalinidad y dureza del agua.

Tabla 1. Fuentes naturales de agua y método de captación Origen Fuente Captación Lluvia Precipitación Techos de vivienda y

cisternas Superficiales Lagos

Obras civiles de captación.

Embalses

Torres de toma

Ríos Obras civiles. Captaciones laterales y de fondo en riachuelos

Subterráneas Ríos (interflujo) Obras civiles. Captación lateral y de fondo

Manantiales Obras civiles. Cajas y galerías

Pozos Superficiales, excavación profunda, perforación

Agua Cruda.

Las aguas crudas son fundamentalmente aquellas aguas blancas que no han tenido

tratamiento alguno, por lo que la composición química de las mismas, es muy semejante a

la que poseen en el recurso natural. En algunos casos, como en las aguas subterráneas

profundas, cuando están llegan a la superficie de la tierra, pierden por disminución de la

presión a que están sometidas, parte de los gases que contenían disueltos, lo que altera en

cierto grado sus características físico-químicas.

Aguas tratadas.

Cuando las aguas crudas son tratadas con el fin de ser acondicionadas para un

determinado uso, son consideradas entonces como agua tratadas. El proceso de

potabilización, por ejemplo, es un proceso de tratamiento aplicado a las aguas blancas

crudas, para hacerlas aptas para el consumo humano.

Aguas residuales.

Las aguas denominadas residuales o servidas son aquellas cuya calidad o

composición desde el punto de vista físico, químico o microbiológico ha sido alterada, en

relación a su condición original, o sea, antes de su uso. En base a este criterio, las aguas

residuales han sido divididas en domesticas e industriales.

Domesticas: Aguas residuales domesticas son aquellas que provienen como aguas de

desechos de viviendas, en las cuales se mezclan aguas de lavado de todo tipo de enseres,

junto con los desechos del cuerpo humano, así como con todo tipo de líquidos que es

vertido en las cañerías sanitarias, para desembocar finalmente en la red de aguas cloacales.

Industriales: Aguas residuales industriales son las que han tenido algún uso en plantas de

procesos industriales, bien que forme parte de un ciclo propiamente dicho, que haya sido

utilizada como agua para lavado, o inclusive que haya sido utilizada como refrigerante

únicamente. Es lógico que dependiendo del uso que haya tenido, y la naturaleza de la planta

de la arroja como agua servida, así será su composición, y de ello dependerá la calidad

físico-química y microbiológica de la misma.

CLASIFICACION DE LAS AGUAS SEGÚN SU USO

Usos del agua

Los usos del agua se derivan de las funciones que desempeña ella en la naturaleza,

que aun cuando pueden ser discriminadas en un gran número, ella juega en si dos papeles

fundamentales, como material y como disolvente. En la mayoría de los casos es posible

señalar cual de las dos funciones esta ejerciendo, aunque en muchos cumple una función

dual, o sea, que hace las veces de material, y de disolvente al mismo tiempo.

Las diferentes clasificaciones que se hacen de los diferentes usos del agua, con el fin

de promover el bienestar de la humanidad. En la clasificación seguida es este curso la

división de “clases” se hace en el sentido del uso que le asigna al agua.

Clasificación de las aguas.

Clase 1. Aguas destinadas para el uso domestico, urbano o publico e industrial

primario:

Estas clase de aguas esta comprendida por aguas que pueden ser acondicionadas,

convertidas así en agua potable, que es un agua que posee una serie de cualidades

características físicas, organolépticas, químicas, microbiológicas y toxicológicas que la

hacen aptas para el consumo humano. Según las características naturales, las aguas de clase

1 pueden ser subdivididas en tres subclases que son:

Clase 1A: Aguas desde el punto de vista sanitario pueden ser acondicionadas para

los usos indicados, con la simple adición de un desinfectante.

Clase 1B: Aguas que pueden ser acondicionadas para el uso indicado, una vez

sometidas a los procesos de tratamiento convencionales de coagulación, floculación,

sedimentación, filtración y desinfección (generalmente cloración).

Clase 1C: Aguas que se someten al almacenamiento prolongado antes de

potabilizarlas por procesos convencionales, o son potabilizadas directamente por

medio de procesos no convencionales.

A continuación se indican aplicaciones específicas para cada uno de los usos

mencionados en los usos general de la Clase 1. Como podrá apreciarse, en esta clase de

agua, la calidad esta dada por las exigencias del agua para consumo humano, pero ella es

utilizadas en muchas operaciones en las cuales no se ameritan tal calidad. Sin embargo ello

ocurre por la facilidad de la toma de la red de distribución, lo cual da lugar a un gran

desperdicio, pero ello es prácticamente incontrolable.

Usos domésticos: En el uso se puede señalar la ingestión del agua para mitigar la

sed por parte del hombre y los animales, así como la utilizada en las diferentes

operaciones que se realizan en el ambiente domiciliario, entre las cuales se pueden

mencionar la preparación de alimentos, lavado de diferentes utensilios, aseo

personal, de piezas sanitarias, pisos, paredes, etc.

Uso urbano o público: En el uso urbano o público se puede mencionar el uso del

agua para extinguir incendios, en el lavado de calles, en el riego de los árboles de

parques públicos, etc.

Uso industrial primario: El agua destinada a usos industriales primario puede ser

considerada como que puede cumplir dos funciones: uno es el agua que llega a

formar parte integrante del proceso propiamente dicho, y el otro es el agua utilizada

en diferentes etapas del proceso, como son, por ejemplo, agua recirculada utilizada

en el proceso de refrigeración, agua para la producción de vapor en calderas, agua

para el lavado de equipos, envases, etc.

Con el fin de tratar de uniformar los requerimientos y que se puedan establecer criterios

de calidad del agua que forma parte del proceso, desde los puntos de vista físicos, químicos

y microbiológicos, es costumbre dividir a la industria de procesos en grandes grupos, que

son los siguientes:

i. Industrias que requieren agua de manera fundamental.

ii. Industrias de la fabricación de alimentos.

iii. Industrias de la fabricación de bebidas.

iv. Industrias de la fabricación de hielo.

v. Industrias de la fabricación de papel y tejidos.

vi. Industrias de la fabricación de productos farmacéuticos.

vii. Industrias de la fabricación de productos químicos.

viii. Industrias de la fabricación de materiales.

ix. Industrias de servicios (lavanderías, laboratorios fotográficos, etc.

x. Otras.

En cada uno de estos grupos, es así mismo posible, efectuar una subdivisión en

grupos, como es el caso de la industria de los alimentos, la cual se puede subdividir en:

productos lácteos, productos vegetales, enlatados de carne y embutidos, enlatados de

pescado, etc.

Clase 2. Aguas destinadas para fines agropecuarios.

El aspecto de la calidad del agua utilizada con fines agropecuarios es de gran

importancia, por cuanto de ello dependerá en alto grado la calidad de los productos finales

derivados del cultivo de la tierra y de la cría de animales. Se ha creído conveniente

subdividir el agua para fines agropecuarios en dos subgrupos.

Clase 2A. Aguas destinadas para el riego de hortalizas y frutas consumidas en

crudo.

Clase 2B. Aguas aptas para el riego de cualquier clase de cultivo, menos los

indicados en la subclase 2 A, así como, para abrevar y riego de pastos.

Clase 3. Aguas marítimas o e medios costeros, destinadas para la cría y explotación de

moluscos consumidos en crudo.

Clase 4, Aguas destinadas para balnearios, deportes acuáticos, y en general, para el

contacto humano directamente, así como para la pesca deportiva y comercial.

Esta clase de agua abarca las aguas marítimas o continentales, destinadas a

balnearios, y a la práctica de todo tipo de deportes acuáticos y usos recreacionales en

general, así como a la pesca deportiva o comercial.

Clase 5. Aguas destinadas para usos industriales secundarios, que en ningún caso sean

utilizadas como agua potable.

En esta clase de agua se ha excluido intencionalmente, las aguas utilizadas para el

lavado y enjuague de equipos y nevases de la industria de enlatados o procesadoras de

alimentos, así como también, el agua que interviene como ingrediente del proceso o que en

estado liquido, gaseoso o solidó entre en contacto con él, en esta misma clase de industria,

ya que, obviamente estos usos requieren agua potable.

Se excluye igualmente de esta clase, las aguas destinadas a la generación de energía

hidroeléctrica, ya que los volúmenes considerablemente grandes involucrados en ese uso,

no pueden ser sometidos a procesos de tratamiento.

Figura 3. Fuentes de agua, usos y calidad

Recursos naturales en lluvia: 6, 7, 9 Ríos y lagos: 1, 2,3, 4, 5,6, 7,8, 9, 10 Aguas subterráneas: 6, 7, 8, 9 Océanos: 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10

1 Propagación

de la vida acuática

2 Recreación

3 Navegación

4 Generación de energía

5 Enfriamiento

6 Riego

10 Transporte, dilución y dispersión

de desechos

9 Abastecimiento

8 Industria

7 Cría de

animales

Aguas con contaminantes que necesitan tratamiento antes de su vertimiento a cursos naturales de agua

Clase 6. Aguas destinadas para el transito y atracada de embarcaciones comerciales y

para la generación de energía hidroeléctrica.

En esta clase de aguas el contacto humano es muy limitado. Por lo tanto, las

características físicas (aspectos estéticos) y químicos tienen mayor importancia que las

microbiológicas (aspectos sanitarios).

Clase 7. Aguas destinadas para el transporte, dispersión y descomposición de los

contaminantes, sin interferencia con el medio adyacente.

La figura 3 muestra las distintas fuentes y usos del agua

POLUCION Y CONTAMINACION

La descarga de materiales de desecho al ambiente (suelo, agua, aire) degrada la

calidad de los recursos (suelo, agua, aire), es decir, los hace menos apropiados para usos

benéficos. Al deterioro de los recursos producido por el vertimiento de desechos se le

denomina contaminación o polución.

Polución del agua es la desmejora de la calidad de agua ocasionada por materiales u

objetos extraños (físicos, químicos o biológicos) que la hacen menos adecuada para usos

benéficos e incluso desagradables a los sentidos de la vista, el gusto y el olfato.

Contaminación es el deterioro de la calidad del agua, suelo o aire por el vertimiento

de aguas residuales domesticas, industriales, agropecuarias, gases o tóxicos hasta hacerla

inadecuada para consumo humano y ofrecer peligros a la salud del usuario. La

contaminación implica la existencia de compuestos tóxicos y organismos patógenos que

amenazan la salud.

De acuerdo con las definiciones anteriores, la polución implica la presencia de:

a. Materia en suspensión.

b. Compuestos que consumen oxigeno

c. Nutrientes.

d. Calor,

e. Compuestos inorgánicos.

f. Compuestos sintéticos no biodegradables.

g. Organismos que desmejoren la calidad del agua.

Contaminación del agua.

Es el deterioro de la calidad del agua intervienen: características físicas, químicas y

agentes biológicos. Posteriormente se estudiaran los contaminantes, su efecto y métodos

generales de control. La tabla 2 muestra una síntesis de los contaminantes.

Tabla 2. Tipos de contaminantes. Químicos Físicos Biológicos

Ácidos Álcalis Sales Metales pesados Biocida orgánicos

Calor Color Olor Sólidos suspendidos Radioactividad

Bacterias Algas Protozoarios Virus

Los contaminantes químicos se dividen en orgánicos e inorgánicos, el primer grupo

incluye: orgánicos biodegradables, detergentes, biocida, etc., entre sus efectos se puede

mencionar la demanda de oxigeno para su oxidación, y efectos tóxicos de diverso grado

sobre la biota. Los contaminantes inorgánicos incluyen sales minerales que se encuentran

normalmente en las aguas y llegan a deteriorar su calidad una vez que alcanzan

concentraciones que alteran propiedades del agua; ácidos y álcalis que modifican el

ambiente acuático hasta hacerlo desfavorable a especies acuáticas definidas; metales

pesados (mercurio, cadmio y plomo) que se acumulan en la cadena trófica, afectan la biota

y al hombre. Detergentes en ocasiones difíciles de degradar con un efecto toxico en la

biota. Tóxicos de la industria química con efectos muy diversos en la biota y el hombre.

Entre los contaminantes físicos, el calor modifica el ambiente acuático y afecta la

biota, estos efectos son irreversibles cuando el cambio de temperatura es mayor a 2ºC; los

sólidos suspendidos y el color disminuyen la penetración de la luz y la actividad

fotosintética de las algas y las plantas acuáticas. La radioactividad destruye tejidos, es el

contaminante mejor controlado en los lugares donde se produce, se han desarrollado

métodos de manejo, control y disposición rigurosos; la radiactividad del suelo, agua y aire

proviene de fuentes naturales, explosiones nucleares y accidentes en centrales de energía

atómica y lugares donde se usan compuestos radioactivos.

Los contaminantes biológicos que más preocupan al hombre son los

microorganismos patógenos. Estos pueden transmitir enfermedades a veces endémicas si no

se observan prácticas de saneamiento ambiental. Las algas presentan problemas de polución

cuando se producen crecimientos masivos como consecuencia e la acumulación de

nutrientes, esto sucede principalmente en lagos y estuarios cunado hay eutroficación.

Fuentes de contaminación del agua.

Como resultado del uso del agua, esta recibe impurezas que altera su características,

a su vez, las aguas servidas son descargadas al suelo o a cuerpos naturales de agua. El

vertimiento de aguas residuales de poblaciones e industrias, agua de retorno de riego,

desechos líquidos de explotaciones intensivas de animales y agua caliente se sistemas de

enfriamiento produce cambios en las características de las aguas receptoras que desmejoran

la calidad del agua. En las aguas residuales y de retorno existe materia orgánica, gérmenes

patógenos y virus, fertilizantes, biocida, tóxicos y calor.

Es necesario incluir aspectos de la contaminación del aire y el suelo, como punto de

referencia a causas de polución y contaminación del agua. Muchos contaminantes

descargados o dispuestos en el aire o el suelo son transportados por aguas, lluvias o la

infiltración a aguas superficiales y subterráneas, esto sucede cuando se observan prácticas

deficientes de manejo de contaminantes. Esta realidad invita a los profesionales encargados

del control de la contaminación a analizar con mayor detalle la implicaciones que pueda

tener la disposición inadecuada de un gas nocivo o partículas en la atmósfera, desechos

sólidos peligrosos en el suelo, sobre la calidad desagua, los ecosistemas y la salud del

hombre a corto y largo plazo.

INTRODUCCION

En las agua hay sustancias disueltas, material en suspensión, partículas coloidales,

iones, etc., que le dan características especiales a las aguas naturales. En la naturaleza no se

encuentran agua químicamente pura. Es importante conocer las características de las aguas

para entender la calidad de las mismas y los usos potenciales.

OBJETIVOS

Discutir las características físicas, químicas y biológicas de las aguas y la importancia de su

determinación. Establecer los criterios de los resultados de los análisis químicos.

Determinar la dosis optima de un coagulante.

COLOR

Es una característica física de las aguas. Se define como las diferentes tonalidades

que presentan las aguas. En las aguas naturales este puede ser de origen vegetal (humus,

hojas, ramas, musgo, etc.) o de origen mineral (iones metálicos, hierro y magnesio), aunque

también puede ser producido por la presencia de plantas acuáticas, algas y protozoarios. En

aguas contaminadas el color puede ser causado por una gran variedad de materiales

solubles, tanto orgánicos como inorgánicos, provenientes de distintos procesos industriales:

textiles, pulpa y papel, minería, etc.

Clasificación

Se conoce como color verdadero aquel debido únicamente a las sustancias en

solución, y es determinado luego de que la materia en suspensión ha sido eliminada bien

sea por filtración o centrifugación.

Se conoce como color aparente el producido no solo por la materia disuelta sino

también por la materia en suspensión. Se determina de la muestra original sin haberla

filtrado ni centrifugado; su determinación es difícil debido a la interferencia de la materia

en suspensión.

Determinación del color.

Los métodos utilizados están basados en una comparación visual de la muestra con

estándares de color, bien sea con colores reales o virtuales. Una unidad de color (UC) es la

magnitud de color originado por la disolución de 1mg de platino (Pt) bajo la forma de

Cloroplatinado de potasio (K2PtCl6) teñido con una solución de cloruro cobaltoso y diluido

a un litro con agua destilada.

Comparación con colores reales. Este método esta basado en la preparación de soluciones

de platino-cobalto (estándares de color) en el rango de 0 a 70 unidades, los estándares

preparados son colocados en tubos de Nessler y se efectúa la comparación calorimétrica

visual. Si la muestra posee un grado de color mayor a 70 UC, esta debe ser diluida hasta

que el color final sen encuentre dentro del rango de 0 a 70 UC; para determinar el color se

multiplicara el grado de color obtenido por su respectivo factor de dilución.

Comparación con colores virtuales. Se utiliza en el campo o donde la posibilidad de

manipulación se ve restringida. El color se determina por comparación de la muestra son

materiales de vidrio, plástico, etc., donde los colores reales originados por la mezcla

platino-cobalto se han reproducido.

Es de hacer notar que el color de un agua depende apreciablemente del pH,

encontrándose un aumento del mismo con un aumento de valor del pH; debido a esto es

necesario el momento de reportar el color de un agua, reportar el valor de pH.

Aplicaciones de la determinación del color.

1. Desde el punto de vista de potabilización de las aguas: sus aplicaciones serán:

Estética: la calidad de las aguas se deteriora siempre por la presencia de

color debido a la apariencia desagradable a la vista que le imparte, siendo

relacionado con una posible contaminación.

Usos industriales: Algunas empresas poseen regulaciones especiales en

cuanto al color de las aguas que utilizan para la elaboración y manufactura

de sus productos, variando su criterio de calidad su criterio de calidad según

la industria. Por ejemplo hielo: 5UC; plásticos: 2UC.

2. Control de contaminación de aguas superficiales: sus aplicaciones son

Estético: El uso de cuerpos de aguas utilizados como balnearios y otros usos

recreacionales podrían ser rechazado por la presencia de colores desagradables

diferentes al normal, asociando este color a una posible contaminación.

Penetración de la luz: La presencia de materiales que originan color como, tanto

sólidos disueltos, como suspendidos, causan restricción al paso de la luz,

trayendo como consecuencia que la profundidades de llegada sea casi nula,

alterando procesos biológicos como la fotosíntesis, o cualquier otro

desarrollado por organismos que poseen pigmentos fotosintéticos, causando una

disminución en los niveles de oxigeno en el agua.

El criterio de calidad para el color, en cuanto para consumo humano es <5UC

CLORUROS

Los cloruros corresponden a la forma iónica del cloro cuando su estado de

oxidación es -1, siendo uno de los más abundantes en el agua y líquidos residuales.

Origen de los cloruros.

La forma más común en que se encuentran los cloruros es como NaCl (sal común).

En aguas naturales se encuentran en una gran variedad de concentraciones pudiendo

alcanzar valores desde 12mg/L en aguas dulces (aguas de montaña, terrenos altos, ríos, etc.)

hasta valores de 40000mg/L (agua de mar).

Se puede considerar que no existe agua natural que no contenga cloruros. Estos

pueden ser de origen natural o de contaminaciones de fuentes subterráneas, sales regadas en

los campos con fines agrícolas, residuos humanos o animales, efluentes de industrias,

regeneración de resinas de intercambio iónico, pozos petrolíferos, etc.

La tolerancia de los cloruros en las personas varía de acuerdo con el clima y con la

región geográfica que habite. Es áreas calientes es mas tolerable un agua con un alto

contenido de cloruros que en los climas frío o templado.

Aplicaciones de la determinación de cloruros,

a. Evaluación de contenido de cloruros en fuentes de abastecimiento: esto se debe

principalmente a que las aguas utilizadas para el consumo humano no pueden exceder

límites recomendados por los organismos sanitarios. Normas de HIDROVEN fijan la

concentración máxima de cloruros a 250mg/L. concentraciones superiores le imparten al

agua un sabor detectable por el consumidor.

b. Infiltración de agua salada: según la procedencia de la muestra, la presencia de una

cierta concentración de cloruros puede indicar una filtración de agua salada, lo que seria

útil para detectar una intrusión salina a un cuerpo de agua natural. Un aumento de la

concentración en áreas controladas puede indicar contaminación por aguas residuales.

c. Problemas de corrosión: la presencia de cloruros no solo ocasiona perdidas económicas

al acelerar la corrosión de tuberías y artefactos metálicos, al igual que la dureza corta al

jabón aumentando la cantidad a emplear.

d. Interferencia en pruebas analíticas: como en el caso de la determinación de la demanda

química de oxigeno (DQO) y nitratos (NO3-), donde se hace necesario conocer el

contenido para proceder a eliminarlos cuantitativamente.

Los cloruros pueden presentar problemas especialmente en regiones costeras donde

el agua superficial es escasa y donde la fuente principal es la de pozos profundos. Su

eliminación, aunque posible, es demasiado costosa; puede ser eliminado por destilación,

por procesos electrolíticos en combinación con membranas selectivas o por resinas de

intercambio iónico.

El criterio de calidad para los cloruros es; deseable: 250mg/L; permisible: 500mg/L.

DUREZA

El termino dureza se aplica al poder neutralizante que sobre el jabón tiene un agua.

Cualquier sustancia que forme con el jabón un precipitado insoluble impidiéndole formar

espuma causa dureza. La dureza principalmente se le atribuye a sales de calcio (Ca+2) y

magnesio (Mg+2).

2 R-COONa + Ca+2 → (RCOO)2Ca ↓ + 2 Na Estearato (insoluble)

Clasificación de la dureza.

1. De acuerdo al ión metálico bivalente: Dureza Cálcica (DCA+2) y Dureza Magnésica

(DMn+2), donde se cumple que:

Dureza Total = DCa+2 + DMn+2

2. De acuerdo al ión unido o combinado con el ión metálico bivalente: Dureza Carbonática

(DC) o Dureza Temporal, y Dureza no carbonática (DNC) o Dureza Permanente. Se

cumple que:

Dureza Total = DC + DNC

Clasificación de las aguas de acuerdo a la dureza total.

La tabla 3 muestra la clasificación de las aguas de acuerdo a la dureza total.

Tabla 3. Clasificación de las aguas de acuerdo a la dureza total. Dureza Total (mg/L)

Clasificación de las aguas

0-50 Suave 50-100 Moderadamente suave 100-150 Ligeramente dura 150-200 Moderadamente dura 200-300 Dura > 300 Muy dura

Aspectos favorables de la dureza.

Un pequeño depósito de dureza en la pared interior de una tubería puede tener un

efecto favorable para la protección contra la acción corrosiva del agua sobre una superficie

metálica, practica que debe ser controlada ya que un aumento de estos depósitos o

incrustaciones disminuye el diámetro de los tubos pudiendo obstruir la tubería

completamente.

Aspectos desfavorables de la dureza.

Entre estas se tienen:

Exigencias de cantidad de jabón mayores.

Produce incrustaciones en rejillas de succión de pozos, tuberías de agua caliente,

sistemas de refrigeración de calderas, etc.

depósitos en utensilios de cocina impartiéndole a los alimentos un sabor

desagradable.

Aplicaciones de la determinación de la dureza.

Entre las aplicaciones se tiene:

Aguas destinadas a usos domésticos: la presencia de dureza en aguas destinadas a

usos domésticos ocasiona la pérdida de la eficiencia del jabón como agente de

limpieza en el lavado.

Aguas destinadas a usos industriales: podría tener una gran cantidad de limitaciones

y objeciones dependiendo de la naturaleza del proceso realizado. Esta limitación

esta relacionada con la formación de depósitos e incrustaciones en el interior de las

tuberías y otros equipos, especialmente en aquellos donde ocurren cambios de

temperaturas (por ejemplo en las calderas).

Ablandamiento y suavización de las aguas: dependiendo del método a utilizar es

necesario conocer la forma como se encuentra presente la dureza. Para la aplicación

del método Cal-soda se hace necesario conocer la dureza carbonática como la no

carbnonatica para medir la cantidad de cal y soda a utilizar.

EL criterio de calidad con respecto a la dureza, para aguas destinadas al consumo humano

deseable es de 300mg/L; y el permisible es de 500mg/L.

FLUORUROS.

Los fluoruros, comúnmente no se encuentra en aguas superficiales en altas

concentraciones, no sobrepasan 1mg/L; pero en cambio en aguas subterráneas su

concentración puede llegar a límites considerables.

Se determina el contenido de fluor en las aguas crudas con el propósito de conocer

este valor y adicionarle, si es el caso, la cantidad necesaria para elevar este valore a un

límite que tenga efectos benéficos en programas controlados para la prevención de la caries

dental:

La dosis apropiada de fluor para prevenir la caries dental es de 0,6 a 1,5 ppm. El efecto

solo es positivo cuando se consume durante el periodo de formación del diente, desde

que el niño nace hasta los siete años de edad; y esta protección parece que dura toda la

vida.

Concentraciones mayores de 1,5ppm originan deterioro del esmalte dental y, en casos

muy severos, hasta la destrucción (fluorosis dental).

La determinación de floruros se hace necesaria en los siguientes casos:

Durante el establecimiento de una fuente de abastecimiento para poder predecir si la

concentración de fluoruros esta dentro de lo recomendado para producir una acción

protectora o si es el caso de que la concentración de este ión sea muy excesiva o muy

baja, implementar operaciones que permitan ajustarla ‘ara mantenerla dentro de los

limites deseados de acuerdo a la temperatura de la región.

Cuando se trata de agua potabilizada, el interés analítico se justifica ya que permite

controlar la dosis de fluoruros en aquellas plantas de tratamiento en las que se haya

implementado un programa de fluoración.

Los límites de calidad de agua para consumo en cuanto a la concentración de fluoruros,

para consumo humano es de 0,6 a 1,5ppm.

HIERRO

El hierro es un elemento que se encuentra de manera frecuente en aguas naturales,

especialmente en aguas subterráneas. Su presencia esta normalmente ligada al manganeso,

razón por la cual las normas comúnmente especifican el contenido de estos dos elementos

juntos. El hierro puede estar presente en forma de compuestos ferrosos (Fe+2), en cuyo caso

el agua mantiene su color cristalino, pero al oxidarse los compuestos pasan al estado férrico

(Fe+3) impartiendo al agua una tonalidad amarilla-rojiza.

Presencia de hierro en aguas naturales.

La presencia de hierro en el agua es objetable por razones estéticas, de sabor y olor.

Al oxidarse el hierro produce manchas sobre la ropa y artefactos de porcelana, además de

ocasionar en el agua un color, olor y sabor desagradable para el consumo humano.

Otro inconveniente de la presencia de hierro se presenta con relación a las plantas de

tratamiento durante el proceso de coloración. El hierro, en su forma ferrosa, consume cloro

para oxidarse según la ecuación:

2 Fe+2 + 3Cl2 → 2Fe+3 + 6Cl-

Esto se traduce en un gasto excesivo de este elemento (Cl2) durante el proceso de

desinfección, incrementando la demanda de cloro, resaltando el hecho de que mientras el

hierro ferroso se encuentra presente el cloro no ejercerá su acción bactericida.

Aplicaciones de la determinación del hierro.

a. En caso de agua cruda que se destina a ser tratada, permite conocer el tratamiento

mas adecuado para la misma.

b. En un agua tratada la determinación del hierro es importante en cuanto:

Un agua con un contenido mayor de hierro a 0,3 ppm le comunica a esta un

sabor metálico, dulzaino, astringente o medicinal, por lo que este es el límite

fijado por los organismos de salud publica.

El hierro al oxidarse y forma Fe(OH)3 le comunica al agua un color amarillo-

rojizo, incrementando el color y la turbidez, proporcionándole al agua un color

tostado que mancha la ropa, cerámica y porcelana.

c. En los programa de control de la corrosión de las tuberías en los sistemas de

distribución permite conocer la agresividad o corrosividad del agua frente a este

metal.

El criterio de calidad para agua destinada al consumo humano en cuanto al hierro es de

0,3ppm.

INDICE DE SATURACION

También llamado “Índice de Langelier”, es una indicación de la tendencia que

presente una agua a depositar o disolver carbonato de calcio (CaCO3) y por lo tanto su

capacidad protectora contra la corrosión.

Estabilidad química del agua.

La estabilidad química del agua consiste en el ajuste del pH, Ca+2, y la alcalinidad a

su equilibrio de saturación de carbonato de calcio; evitándose de esta forma que el agua

disuelva o precipite carbonato de calcio. Entonces, el agua no removerá las incrustaciones

de CaCO3 que puedan proteger las tuberías contra la corrosión, ni formar depósitos del

mismo que pueda obstruirlas.

Para proporcionar una medida sobre la estabilidad de un agua determinada,

Langelier propuso lo que se denomina “Índice de Langelier”, que no es más que la

diferencia entre el pH medido y el valor de pH de saturación calculado o determinado:

Is = pH - pHs

Entonces se pueden presentar los siguientes valores:

Is = 0 → Ni deposita, ni disuelve CaCO3 (agua estabilizada)

Is > 0 → Tendencia a precipitar CaCO3 (agua depositante).

Is < 0 → Tendencia a disolver el CaCO3 (agua agresiva), agua corrosiva.

Determinación del Índice de Saturación.

Método de Mármol; consiste en agregar a la muestra de agua, carbonato de calcio,

con el propósito de saturarla. Se agita la muestra a intervalos de 5 minutos durante una

hora. Se mide el pH original de la muestra (pH) y luego después de saturación (pHs).

Luego,

Is = pH - pHs

Aplicaciones.

Predecir el rendimiento de un agua ablandada en un sistema de distribución.

De utilidad en la técnica de balance de carbonatos para proteger las tuberías contra

la corrosión.

SULFATOS

El ión sulfato es uno de los iones que se encuentra en mayor proporción en las aguas

naturales. Los sulfatos provienen de los suelos que contienen cantidades apreciables de

yeso y minerales similares. También pueden provenir del último estado de oxidación de

sulfuros, sulfitos o tiosulfatos de los suelos. En las aguas industriales y en las aguas

residuales, el sulfato puede provenir de industrias de curtiembres, plantas eléctricas,

industrias textiles, y de todas aquellas industrias que utilicen acido sulfúrico, sulfatos o sus

derivados.

Aplicaciones de la determinación de sulfatos.

Desde el punto de vista de las aguas destinadas a consumo humano, los límites se

basan no solo en consideraciones del gusto desagradable que puede conferirle al

agua los sulfatos, sino también en los efectos laxantes que estos pueden tener. El

limite deseable aceptado por la OMS es sus normas internacionales para el agua

potable es de 200mg/L y como limite permisible mas alto de 400mg/L de SO4-2.

Las aguas destinadas a usos de calderas deben ser sometidas a análisis continuos de

sulfatos, por cuanto este ión es asociado a la dureza permanente.

Para aguas que van a ser utilizadas para fines de riego existen limites permisibles,

aun cuando parecen ser menos tóxicos que los cloruros.

La presencia de sulfatos esta asociada con problemas de corrosión del concreto

debido a la reducción del sulfato a sulfuro de hidrogeno en condiciones anaerobias.

Esta asociado a la formación de malos olores.

El criterio de calidad para este ión es como valor deseable 200mg/L, y como máximo

permisible de 400mg/L.

SULFUROS

Se encuentra en muchas aguas de pozo y algunas veces en aguas superficiales, como

consecuencia de la descarga de residuos domésticos e industriales.

La descomposición bacteriana de la materia orgánica en condiciones anaerobias,

origina la producción de sulfuros por la acción de las Bacterias Sulfato Reductoras (SBR).

Por condiciones de equilibrio, a medida que el pH disminuye, la concentración de

S-2 disuelto en el agua se hace menor.

La presencia del sulfuros en un cuerpo de agua superficial indica la presencia de

materia orgánica en descomposición anaerobia, es decir, es indicativo de un bajo nivel de

oxigeno disuelto en el agua. Tal carencia de oxigeno es perjudicial para la biota acuática.

El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un gas soluble en el agua, con olor a huevo

podrido y muy venenoso. El sulfuro disociado es toxico, pero en menor grado que el

sulfuro gaseoso. Por estas razones el agua de consumo humano no debe contener sulfuros

en solución.

Las aguas que contienen sulfuros son agresivas o corrosivas para los metales, por lo

que tales agentes deben ser eliminados, lo cual puede ser logrado con un proceso de

aireación o de coloración.

SÓLIDOS

Usualmente se define como sólidos a la materia que permanece como residuo

después de la evaporación del agua y secado a 103ºC – 105ºC.

Clasificación de los sólidos.

Los sólidos pueden clasificarse como siguen:

Los sólidos totales incluyen la materia suspendida (se obtiene por filtración) y la

disuelta (no filtrable).

El termino sólido sedimentable se aplica a aquellos sólidos en suspensión (en estado

no coloidal) que sedimentan en condiciones de reposo debido a la influencia de la

gravedad, por ejemplo los lodos.

Sólidos Totales

Fijos

Volátiles

Sólidos Suspendidos

Sólidos Disueltos

Fijos

Volátiles

Fijos

Volátiles

Sedimentables

No-Sedimentables

Aplicaciones de la determinación de sólidos.

Como criterio de calidad de agua para fines de consumo humano. En esta agua se

recomienda que el contenido de sólidos totales no sobrepase de 500mg/L, y en

aquellas zonas donde se dificulte conseguir este tipo de aguas (zonas rurales) se

establece como límite máximo 1000mg/L.

Los sólidos totales tienen especial significado en las aguas residuales industriales.

Muchas de esta agua contienen cantidades apreciables de sales orgánicas disueltas,

su concentración y naturaleza son factores de determinación de factibilidad de

tratamiento anaerobio de tales residuos.

La determinación de los sólidos suspendidos (y suspendidos volátiles) es usada par

evaluar el grado de contaminación de las aguas residuales domesticas e industriales.

Estas pruebas son particularmente empleadas para determinar la cantidad de sólidos

suspendidos remanentes después de que los sedimentables han sido removidos en

las unidades de sedimentación primaria.

Los sólidos totales (y totales volátiles) son indispensables en el diseño y operación

de las unidades de digestión de lodos, filtros de vacío y unidades de incineración.

Empleando en las plantas de tratamiento para la determinación de la eficiencia de

las unidades de sedimentación.

El criterio de calidad para consumo humano es de 500mg/l de sólidos suspendidos

totales, y para zonas rurales hasta 1000mg/L.

POTENCIAL E HIDROGENO, pH.

Un acido es una sustancia que al disolverse en el agua experimenta una disolución

con formaron de iones hidrógenos (H+). Una base es una sustancia que al disolverse en el

agua experimenta una disociación con formación de iones hidroxilos (OH-).

El pH de una solución (o de un agua) se refiere a la actividad del ión hidrogeno

(tomado usualmente como la concentración del ión hidrogeno). Es utilizado para designar

la condición acida o básica de una solución, o como una vía para expresar la concentraron

de iones hidrogeno.

pH = - log(H+)

Determinación del pH.

Método Calorimétrico: Es utilizado en aguas que no contengan interferencias de

color, turbidez, materia orgánica, cloruros y cloro residual. Esta basado en la

titilación con un álcali (generalmente NaOH) usando indicadores (como la

fenoltaleina) hasta la detección del cambio de color.

pH metro: Mediante la utilización de un potenciómetro. Posee la ventaja de ser

rápido y exacto, y sus resultados no se ven afectados por la presencia de color,

turbidez, materia orgánica, etc.

Aplicación de la determinaron del pH.

Su determinación es de suma importancia, entre otras razones por:

análisis de aguas y líquidos residuales. Cuando se lleva a cabo análisis de agua u

otros líquidos acuosos, ciertas técnicas analíticas requieren que el pH de estas se

encuentren dentro de un rango exigido, por lo que es necesario conocer su valor

para proceder a ajustarlo si es necesario.

Tratamiento de potabilización del agua. Durante el proceso de tratamiento de

potabilización del agua se cumple varios procesos o etapas, en los que ocurren

reacciones químicas, siendo el pH importante para obtener un proceso eficiente.

a. Proceso de coagulación. El valor del pH influirá sobre los productos de

la hidrólisis de los coagulantes empleados, así como la carga e partículas

0 7 14

Rango acido pH<7, [H+] > [OH-]

Rango básico pH>7, [H+] < [OH-]

de impurezas coloidales. Se nota que para logra una optima coagulación

es necesario ajustar previamente el valor del pH del agua al rango de

acción del coagulante.

b. Proceso de desinfección. Generalmente este proceso se lleva a cabo

mediante la aplicación de cloro (gaseoso) o sus derivados (hipoclorito).

La eficiencia de este proceso dependerá del valor del pH, por cuanto

tendrá lugar la formación de especies HClO (acido hipocloroso) y OCl-

(ión hipoclorito) en equilibrio:

HClO → H+ + ClO-

El acido hipocloroso es un bactericida poderoso, mientras que el ión

hipoclorito es mas pobre como bactericida. El desplazamiento de esta

reacción dependerá del pH.

c. Proceso de ablandamiento. En la mayoría de las plantas de tratamiento,

el método utilizado en el proceso de ablandamiento es el de Cal´-Soda.

La eficiencia de este proceso depende del valor del pH.

d. Control de corrosión. Este proceso consiste en disminuir la agresividad

del agua evitando el deterioro del sistema de distribución. Relacionando

el pH con la alcalinidad de un agua puede determinarse si esta posee

tendencias corrosivas o depositantes (índice de Langelier).

Tratamiento de aguas residuales. Es importante en varias etapas del proceso.

a. Tratamiento biológico. El valor del pH debe ser mantenido dentro de un

rango óptimo para conseguir una buena calidad de acción de los

microorganismos sobre la materia orgánica. En términos generales, el pH

debe estar comprendido entre 4,5 y 9,5.

b. Proceso de coagulación. Tal como se menciono anteriormente, el valor

del pH influye sobre la efectividad del proceso.

c. Control de contaminación. Es importante cuando se trata de evaluar el

grado de contaminación de un cuerpo de agua superficial por ácidos o

álcalis, y cuando se desea conocer el potencial contaminante de una

descarga industrial sobre un cuerpo de agua.

El criterio de calidad para aguas destinadas a consumo humano es de un pH

deseable en el rango de 7,5 a 8,5; y un permisible entre 6,5 a 9,2.

TURBIDEZ

Se define a la turbidez como el fenómeno óptico de opalescencia o luminiscencia

que se origina cuando los rayos luminosos el chocar con el material suspendido, son

absorbidos y dispersados en múltiples direcciones.

La turbidez en el agua es causada por la presencia de materiales en suspensión como

arcilla, limo, lodo, materia orgánica e inorgánica dividida finamente, algas, plancton y otros

microorganismos. No se consideran causantes de turbidez los materiales pesados que

sedimentan rápidamente.

Determinación de la turbidez.

La turbidez puede determinarse por:

Método por comparación: Como sustancia patrón se ha seleccionado al oxido de

silicio (SiO2). Se preparan varios tubos a distintas unidades de turbidez (UT), y

luego se compara la muestra. Este método es inexacto, por ser de carácter subjetivo.

Una unidad de turbidez (UT) es la magnitud de turbidez originada por la suspensión

de 1 mg de oxido de silicio en un litro de agua destilada.

Método turbidimétrico.

Aplicaciones de la medición de la turbidez.

Su importancia viene dada desde diferentes puntos de vista:

1. Potabilización de las aguas.

a. Estética. Un agua con un contenido de turbidez detectable podría ser

objetada y rechazada por el consumidor, ya que por lo general un alto grado

de turbidez es relacionado a contaminación con aguas residuales. Por esta

razón los organismos de salud pública fijan como máximo 5 UT para aguas

destinadas al consumo humano.

b. Proceso de desinfección. En un efectivo proceso de desinfección se debe

garantizar el contacto entre los microorganismos y el agente desinfectante.

Los microorganismos pueden quedar atrapados en las partículas suspendidas

que generan la turbidez y resistir o minimizar la acción del agente

desinfectante.

c. Proceso de filtración. El proceso de filtración se hace más difícil y costoso a

medida que el grado de turbidez del agua aumenta. La efectividad de un

proceso de filtración depende de un correcto proceso de coagulación y

floculación, por lo que se hace necesario la determinación de la turbidez del

agua antes y después de estos procesos para controlar la eficiencia del

proceso.

2. Control de contaminación de aguas superficiales.

a. Estética. Los cuerpos de aguas superficiales utilizados como balnearios y

otros usos recreacionales pueden ser objetados al presentar un alto grado de

turbidez, ya que por lo general esta turbidez esta relacionada a

contaminación.

b. Penetración de la luz. La presencia de materia suspendida disminuye la

penetración de la luz a un cuerpo de agua, alterando procesos biológicos

como la fotosíntesis, dando lugar a una disminución del oxigeno disuelto en

el agua.

c. Visibilidad. Los organismos que habiten un determinado cuerpo de agua

podrían enfrentar problemas de visibilidad, especialmente para la búsqueda

y captura de los alimentos.

El criterio de calidad en cuanto a la turbidez para las aguas destinadas al consumo

humano es de ser menor a 5UT.

NITRATOS.

Los nitratos se encuentran en las aguas superficiales en concentraciones muy

pequeñas, pero en las aguas subterráneas pueden estar en concentraciones en algunas

ocasiones superiores a los 60mg/L.

Los nitratos no son considerados como nocivos. Debido a la posibilidad de que sean

reducidos a nitritos, no se debe ingerir agua con un contenido alto de nitratos, y menos los

niños recién nacidos. En general, se recomienda no ingerir un agua con más de 45mg/L de

iones nitratos.

En agua superficiales, la presencia de nitratos indica que la materia orgánica ya se

ha estabilizado, no es un índice de contaminación reciente con aguas residuales domesticas.

NITRITOS

En las aguas superficiales los nitritos se encuentran en las aguas que están

contaminadas con residuos domésticos y/o industriales orgánicos, y que están en periodo de

auto purificación. En las aguas subterráneas, sobre todo la de origen profundo, pueden

encontrar a veces nitritos como consecuencia de la existencia de un medio reductor optimo

para la conservación y estabilización de iones; sin embargo, esto rara vez ocurre, ya que tal

medio reductor no se da frecuentemente.

La presencia de los nitritos en las aguas para consumo humano debe ser investigada,

pues ellos producen en el organismos una acción metahomoglobizante o cianótica (la

sangre se torna de roja a azul) e hipertensora.

La presencia de nitritos en las aguas naturales, es un indicio de contaminación con

aguas residuales domesticas, con una posible presencia de microorganismos patógenos, lo

que tales aguas no deberían ser utilizadas con fines recreacionales.

COAGULACION Y FLOCULACION

El objetivo del proceso de coagulación-floculación es la remover las partículas

coloidales que provocan color y turbidez. Las partículas gruesas sedimentan por su propio

peso, mientras las finas coloidales de un tamaño entre 1µm a 100µm, requieren de meses o

años para sedimentar, por lo cual se requiere de un proceso que acelere su sedimentación,

como el proceso de coagulación- floculación.

Propiedades de los coloides.

Las propiedades de interés son:

1. Electrocinética. La tendencia a atraer y concentrar cargas en su superficie.

2. Movimiento Browniano. Choque de las moléculas móviles del solvente con las

finísimas partículas de la fase coloidal.

3. Adsorción. Tendencia de los colindes de atraer materiales o sustancias alrededor de

su superficie (concentración, naturaleza, temperatura).

Fenómenos de repulsión

Coagulación.

Proceso en el cual ocurre una desestabilización de los coloides por la acción de un

producto químico, el cual reduce las fuerzas que tienden a separar estas partículas o

mantener el coloide.

Al+3 , Fe+3 + Alcalinidad (HCO3-) → Al(OH)2

+ , Fe(OH)2+

Óxidos hidratados

Floculación.

Proceso en el cual se forman partículas sedimentables a partir de las partículas

coloidales desestabilizadas. Se requiere de una mezcla lenta para la formación de los

flóculos.

Determinación.

Se utiliza un equipo de coagulación-floculación para realizar unas pruebas que se

llaman pruebas de jarra con el objeto de conseguir la dosis óptima de coagulante para

obtener una mayor economía y un mejor tratamiento.

Coloide

Óxidos hidratados

Requiere de una mezcla rápida y corto tiempo

A partir de una solución concentrada del coagulante 10g/L (10mg/mL),

1. Se agregan 0mL (control), 1mL (10mg/L), 2 mL (20mg/L), 3mL (30mg/L),

4mL (40mg/L), 5mL (50mg/L)

2. Mezcla rápida 100 rpm durante 1 minuto.

3. Mezcal lenta 215-30 rpm durante 20 minutos.

4. Sedimentación por 20 minutos

5. Lectura de turbidez.

Etapas

Agregado de producto químico.

Mezcla o difusión (mezcla rápida 100 rpm)

floculación (mezcla lente 25-30 rpm)

Sedimentación

Filtración (flóculos mas finos)

Tipos de coagulantes.

Sales de aluminio. Sulfato de aluminio o alumbre, alumbre de sodio y sulfatos

dobles de aluminio y amonio.

Equipo de prueba de jarra

Sales de hierro. Sulfato ferroso (pH 8,5 – 11), sulfato férrico (pH 4,0 – 11,0) y

cloruro férrico (pH 4,0 – 11,0).

Polielectrolitos p ayudantes de coagulación. Compuestos orgánicos (almidón,

gelatina, sintéticos, etc.).

Dosis optima.

Se refiere a la dosis mínima de coagulante agregado o requerido para obtener un

efluente con una calidad determinada.

Valores recomendados.

Turbidez

5UT ------------- más deseable

10UT ----------- permisible

Color

5UC ------------- más deseable

10UC ----------- permisible

Para conseguir la dosis óptima se realiza el grafico de color/turbidez contra la dosis

aplicada.

Color Turbidez

Dosis aplicada (mg/L) (ppm)

Aplicación.

Es conseguir la cantidad de coagulante, alcalinizante o auxiliares que deben

agregarse para obtener el máximo de eficiencia con el mínimo consumo de materiales.

INTRODUCCION

Las aguas residuales presentan característica físicas, químicas y biológicas

especiales sobre las demás aguas que es necesario comprender para optimizar su manejo,

recolección, transporte, tratamiento y disposición final y minimizar los efectos adversos de

su vertimiento a aguas naturales o al subsuelo obteniendo así un mejor manejo ambiental de

los desechos y la calidad del agua.

Las características de las aguas residuales o desechos domésticos son diferentes de

los desechos de las industrias y de los desechos de actividades agrícolas. Las diferencias en

las características de estos desechos son múltiples, no siendo posible utilizar los mismos

sistemas de tratamiento para todos los desechos con la misma eficiencia. En otras palabras,

un proceso eficiente para aguas residuales domesticas puede exigir modificaciones para

tratar desechos de actividades agrícolas o resultar ineficaz en el tratamiento de un desecho

industrial.

Es importante destacar, que en ocasiones, resulta mas practico reutilizar los

desechos como método de manejo que verterlos el ambiente; esta es una manera de hacer

una mejor utilización de los recursos. Los sistemas de manejo y tratamiento de los desechos

deben tomar ventaja de las características de esos desechos, especialmente del contenido de

materia orgánica, sólidos, nitrógenos y fósforo. Posteriormente se analizara la importancia

de los componentes de las aguas residuales. Se estudiara lo referente a la materia orgánica

constituyente a una fuente de carbono para la síntesis celular, energía de las reacciones

bioquímicas para los microorganismos responsables de la descomposición de la materia

orgánica y el nitrógeno y fósforo son nutrientes necesarios en el metabolismo celular.

La disposición de aguas residuales o desechos en cuerpos del agua contribuyen,

apreciablemente, a aumentar las concentraciones de nutrientes que fertilizan las aguas, y de

materia orgánica que demanda oxigeno para la oxidación. De esta manera, se degrada la

calidad de las aguas receptoras y resultan menos aptas para usos benéficos y en ocasiones

se producen efectos drásticos sobre los ecosistemas acuáticos especialmente sobre las

especies de valor comercial: los peces. Los cambios en las concentraciones de materia

orgánica por el vertimiento de desechos, modifican las concentraciones de oxigeno

disuelto, nutrientes y temperaturas en el medio acuático natural. Estas alteraciones

favorecen el crecimiento de unas especies Acosta de otras de menor valor, el resultado es

un cambio en los ecosistemas acuáticos.

OBJETIVOS

Diferenciar los desechos según su origen.

Discutir las características generales: físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales.

Señalar los métodos de valoración o medición de la materia orgánica.

DIFERENTES TIPOS DE DESECHOS

El origen de los desechos es un determinante de las características de cada desecho

o tipos de desechos. Se distinguen tres tipos de desechos:

a. Desechos líquidos municipales.

b. Desechos líquidos industriales.

c. Desechos líquidos agroindustriales.

DESECHOS MUNICIPALES

Se originan principalmente en la vivienda y el comercio, son las aguas residuales de

centros urbanos. La composición de las aguas cambia de un lugar a otro, es función de las

condiciones socioeconómicas de la población, el clima y otros factores típicos de cada

localidad. En las aguas residuales hay cloruros, sulfatos, nitrógeno, fósforo, sólidos y

materia orgánica. La materia orgánica se descompone u oxida por la acción de los

microorganismos en el agua, durante la oxidación se consume oxigeno disuelto; el

resultado es una depresión de la concentración de oxigeno disuelto que agota el gas. En las

aguas residuales se encuentran concentraciones muy baja de oxigeno disuelto (OD).

DESECHOS LIQUIDOS INDUSTRIALES.

La variabilidad en las características de los desechos líquidos industriales es

inmensa y corresponde con la multiplicidad de procesos y productos que elaboran en las

diferentes industrias.

Los compuestos que se pueden encontrar en los desechos líquidos industriales le

imparten características indeseables, a continuación se indican algunos componentes, las

características que imparten y los tipos de industrias que los entregan en sus desechos:

Materia orgánica biodegradable. Necesita oxigeno para la oxidación y procede de

mataderos, curtiembres, centrales azucareros, fabrica de cerveza, destilados,

alimentos enlatados, pastas alimenticias, etc.

Materia en suspensión. Se deposita en el lecho de ríos, lagos, estuarios, altera el

ecosistema y se origina en fábricas de jabones, aceites, grasas vegetales, cervezas,

destilados, hilados y tejidos, curtiembres y laboratorios de productos farmacéuticas.

Compuestos orgánicos que persisten en el ambiente (refractarios) tales como:

fenoles:

o Fenoles, se combinan con el cloro y dan sabor al agua.

o Orgánicos sintéticos, resisten la acción biológica, se acumulan en la cadena

trófica y proceden de la industria química, refinerías de petróleo, plantas de

coque y productos sintéticos.

Sustancias toxicas y metales pesados: cianuros, biocida, ácidos, álcalis, cobre,

cromo, níquel, zinc, plomo, cadmio, mercurio, etc. En concentraciones bajas afectan

a la biota y al hombre, se acumula en el organismo y producen afecciones crónicas

difíciles de reconocer. Provienen de la industria química y farmacéutica en general.

Agentes reductores inorgánicos. Sulfitos, sulfuros y sales ferrosas. Consumen

oxigeno al oxidarse. Provienen de la industria de pulpa y papel, y residuos de

explotaciones mineras principalmente.

Grasas, aceites, combustibles y materia flotante. Dan apariencia desagradable al

agua, interfieren la transferencia de oxigeno, se volatilizan o depositan sobre las

paredes de los conductos. Se originan en fabricas de grasas, aceites vegetales y

jabones, productos lácteos, lacado de metales y estaciones de servicio automotor

principalmente.

nitrógeno y fósforo. Son nutrientes esenciales al crecimiento de seres vivos,

fertilizan las aguas y favorecen el crecimiento masivo de algas en lagos.

Color y turbidez. Afectan la apariencia estética del agua y pueden llegar a interferir

pruebas de laboratorio.

Calor. Aumenta la temperatura del agua, afectan la biota acuática y se agregan en

sistemas de enfriamiento, plantas termoeléctricas, caldera de vapor y reactores

nucleares.

DESECHOS LIQUIDOS AGROINDUSTIRLAES

Se producen en explotaciones pecuarias y procesados de cosechas de cultivos.

Aportan cantidades apreciables de materia orgánica biodegradable, materia en suspensión,

nitrógeno, fósforo. El estiércol de animales y algunas industrias de alimento contribuyen en

cantidades apreciables de nitrógeno y fósforo.

CARACTERISTICAS IMPORTANTES DE LAS AGUAAS INDUSTRIALES

De la misma manera que las aguas naturales se miden características físicas,

químicas y biológicas de aguas residuales para establecer principalmente, las cargas

orgánicas y de sólidos que transportan, determinar efectos del vertimiento a cuerpos de

agua y seleccionar las operaciones y procesos de tratamiento que resultan más eficaces y

económicas.

CARACTERISTICAS FISICAS.

En las características de aguas residuales es importante conocer la temperatura la

concentración y la clase de solidos principalmente. El color, el olor y el sabor no son

significativos en la caracterización de desechos líquidos.

a. Temperatura. Varía de un lugar a otro y durante las horas del día y época del

año. En el trópico puede variar entre 12ºC y 26ºC para desechos domésticos.

El aumento de temperatura acelera la descomposición de la materia orgánica,

aumenta el consumo de oxigeno para la oxidación y disminuye la solubilidad del

oxigeno y otros gases.

La densidad, viscosidad y tensión superficial disminuye al aumentar la

temperatura, o al contrario cuando esta disminuye, estos cambios modifican la

velocidad de sedimentación de partículas en suspensión y la transferencia de

oxigeno en procesos biológicos de tratamiento.

b. sólidos. Se encuentran en suspensión, coloidales y disueltos. En los análisis de

laboratorio solo se hace la distinción entre sólidos en suspensión que retiene el

papel del filtro No.40, y disueltos. Además se determinan los sólidos totales por

evaporación, la fracción inorgánica por la calcinación durante 15 minutos a

600ºC y la fracción volátil u orgánica.

Los olidos contenidos en aguas residuales se oxidan consumiendo oxigeno

disuelto en el agua, sedimentan al fondo de los cuerpos receptores donde

modifican el habitad natural y afectan la biota acuática.

CARACTERISTICAS QUIMICAS.

A diferencia de las aguas naturales, las aguas residuales han recibido sales

inorgánicas y materia orgánica de la preparación de alimentos y metabolismo humano

principalmente, y toda clase de materiales que se descartan por los desagues e imparten

propiedades especiales a las aguas servidas; además, es necesario incluir biocida,

detergentes y desinfectantes.

Las aguas residuales de la industrias reciben materiales orgánicos o inorgánicos,

inclusive tóxicos, cada tipo de industria tiene características químicas diferentes. Es

recomendable caracterizar cada desecho industrial en estudios especiales sobre sus

características. Un estudio de la materia prima utilizada, los procesos de transformación y

los productos finales de una industria, permite seleccionar los parámetros químicos a ser

medidos en los desechos líquidos de una industria; este estudio puede ser complementado

por información bibliográfica donde se recomiendan los parámetros a evaluar a cada tipo de

efluente.

1. compuestos inorgánicos. Los compuestos inorgánicos agregados a las aguas

durante su uso son principalmente: sales, nutrientes, trazas de elementos y

tóxicos.

a. Sales. Generalmente están en solución y contribuyen a aumentar la

salinidad del agua. El aumento de sales disueltas durante cada uso del

agua puede alcanzar a 300-350mg/L.

b. Nutrientes. El nitrógeno agregado es las proteínas principalmente y el

fósforo en compuestos orgánicos y los detergentes, son nutrientes que

promueven el crecimiento de organismos productores autótrofos en

aguas receptoras de desechos. Las aguas residuales domesticas, algunos

desechos industriales y de actividad pecuarias son ricos en nutrientes.

c. Trazas de elementos. Minerales como hierro, calcio, cobre, potasio,

sodio, magnesio, manganeso, etc., son esenciales en la actividad

microbiana. En ocasiones, especialmente en desechos industriales, hay

deficiencia de uno o más de estos elementos, y la actividad

microbiológicas es inhibida. En el tratamiento de desechos de industrias

es importante conocer cual o cuales microelementos son deficientes,

ejemplo en los desechos de procesamiento de papas son pobres en

nutrientes y hierro.

d. tóxicos. Afectan a los microorganismos y a los procesos de tratamiento y

provienen de productos farmacéuticos, químicas y biocida. Algunos

tóxicos comunes son plomo, cromo, zinc, mercurio, cianuro, ácidos y

bases fuertes, derivados del petróleo y biocida.

2. gases. En aguas residuales los gases son producto de la descomposición

biológica de la materia orgánica y de la transferencia desde la atmósfera. Los

gases en aguas residuales son: oxigeno disuelto, dióxido de carbono, metano,

amoniaco y acido sulfhídrico.

a. Oxigeno disuelto. El oxigeno se disuelve desde la atmósfera y la

actividad fotosintética de algas. Hay muy poco oxigeno disuelto en el

producto cloacal fresco y ninguno en aguas residuales sépticas.

b. dióxido de carbono. La concentración del dióxido de carbono es función

del pH y el equilibrio químico del agua; también se encuentra monóxido

de carbono. El dióxido de carbono es producido durante la respiración de

microorganismos en aguas residuales y como producto de la

descomposición biológica.

c. Metano. El metano es producto de la descomposición anaerobia de la

materia orgánica. Se encuentra en condiciones anaerobias donde hay

descomposición en condiciones de ausencia de oxigeno.

d. Amoniaco (NH3, NH4). Su distribución depende del pH de las aguas.

Valores altos de pH favorece la presencia del gas NH3, especialmente

por encima de 9. es el resultado de la descomposición biológica de

compuestos nitrogenados.

e. Sulfuro de hidrogeno (H2S). Alteran el pH de las aguas y produce

corrosión de las alcantarillas. El H2S se produce en condiciones

anaerobias cuando predomina la formación de ácidos y no hay

producción de metano.

3. Compuestos orgánicos. La materia orgánica en aguas residuales esta

representada por hidratos de carbono (azucares, almidones, etc.), proteínas,

grasas, celulosa, lignina, orgánicos sintéticos, etc. La identificación y medida de

cada compuesto resulta dispendiosa y no es necesario este grado de detalle. Se

han ideado métodos para medir la materia orgánica en conjunto en base a la

demanda de oxigeno para su oxidación o el contenido total de carbono.

CARACTERISTICAS BIOLOGICAS

En aguas residuales se encuentran microorganismo saprofitos que degradan la

materia orgánica en compuestos simples utilizando o no oxigeno disuelto y

microorganismos patógenos agregados a las aguas que mueren rápidamente al encontrarse

en un medio o hábitat extraño. Los patógenos, sin embargo, sobreviven un tiempo

suficientemente prolongado para infectar a otros usuarios del agua.

El agua contaminada podrá ser sucia, maloliente, corrosiva, poca apta para lavar en

ella la ropa, o desagradable al gusto. Sin embargo, el efecto mas perjudicial del agua

contaminada para el hombre ha sido ciertamente el de la transmisión de enfermedades. La

fiebre tifoidea, en el hemisferio occidental, y el cólera, han sido las causas del mayor

numero de defunciones producidas por el agua. Otras enfermedades humanas transmitidas

al hombre por microorganismos del agua son la disentería, la hepatitis infecciosa y la

gastroenteritis. Es posible que algunas otras enfermedades virales tales como la

poliomielitis sean también transmitidas por el agua.

El hombre vive en relación intima con microorganismos sobre su piel y en su

sistema digestivo. El total de la población microbiana en un humano normales tal vez de 10

millones (1013), lo que en volumen apenas representa el de una tasa. En estado de salud, los

humanos y los microbios viven juntos para beneficio mutuo. No todos los seres humanos (o

animales) están sanos, y la presencia en el agua en el agua de cualquiera de los

microorganismos que acompañan alas aguas negras o los excrementos, significa que el

agua puede contener también organismos portadores de enfermedades. Ha de suponerse,

por consiguiente, que dicha agua no es sana. Sin embargo, es ilusorio pedir que el agua

potable este absolutamente libre de bacterias intestinales. En efecto, semejante norma haría

que el agua potable resultaría demasiado cara, y además esto tampoco es indispensable para

la salud. En Estados Unidos de Norteamérica, se considera por regla general, que el agua es

aceptable de beber si:

a. Contiene menos de 10 bacterias intestinales por litro.

b. Si no contiene impurezas químicas en concentraciones que puedan ser

peligrosas para la salud del consumidor o corrosiva con respecto al

sistema de conducción del agua.

c. Si no presentan un gusto, olor, color o turbiedad objetable.

Existen agentes infecciosos derivados de los desechos del individuo enfermo y

generalmente medios de manera indirecta a través de la determinación de bacterias

coniformes.

Hay gran variedad de infecciones humanas que pueden caer entre uno de los

siguientes grupos:

1. Infecciones en animales que constituyen un problema de salud publica

por ser transmisibles a humanos (tétano, peste bubónica, rabia,

tuberculosis bovina, fiebre amarilla, varios tipos de encefalitis y

triquinosis).

2. Infecciones humanas en las cuales el agente infeccioso posee periodos de

residencia extrahumanos ante de la transmisión (tifus, malaria, fiebre

amarilla)

3. infecciones que persisten o se multiplica en el ambiente y son

transmitida entre humanos (cólera, fiebre tifoidea, poliomielitis,

disentería, hepatitis, enfermedades estafilococales y estreptococales, etc.)

La identificación de patógenos en agua requiere de grandes muestreos y técnicas

sofisticadas con alto consumo de tiempo y dinero. El método estándar envuelve la

determinación del número mas probable (NMP), organismos coniformes en la muestra de

agua; su existencia y densidad han probado ser un buen indicador del tratamiento adecuado

para la reducción de patógenos.

Varios estándares han sido sugeridos para diversos usos del agua para los niveles

máximo para coniformes fecales y son aproximadamente<.

2000/100mL para uso recreacional

200/100mL para uso de contacto primario (natación).

1/100mL para agua potable.

VALORACION DE LA CARGA CONTAMINANTE.

El hombre, cuando ha requerido reducir el daño que las aguas residuales producen

en el medio que las recibe, se ha encontrado como primera medida a tomar, la de medir la

cantidad de polución que las mismas llevan t así poder valorar el daño, mayor o menor, que

pueda producir. De esta manera se podrán tomar medidas más o menos drásticas, en

relación con su tratamiento.

Ahora bien, es muy difícil por no decir imposible, establecer una medida común

para todas las variedades de polución que se pueden presentar, o mejor dicho, es imposible

someter a una escala las distintas alteraciones que pueden sufrir las aguas, y por ende, el

medio que las recibe como consecuencia de la polución de las mismas.

Pero esta dificultad no es la misma de un tipo de aguas a otras, ya que si las aguas

residuales industriales pueden ser de muy variada procedencia y calidad, las aguas negras

tienen una composición más constante. Para estas últimas se usa la medida de la capacidad

reductora o la cantidad de carbono presente en las mismas.

La cantidad de materia orgánica putrescibles, presente en una agua contaminada, se

pueden determinar por varios procedimientos. Los más importantes son:

1. Perdida de peso al rojo.

2. Demanda química de oxigeno (DQO)

3. Demanda bioquímica de oxigeno (DBO).

4. Carbono orgánico total (COT).

La primera y la cuarta se realizan por combustión, la segunda por vía química, y la

tercera por vía bioquímica.

Las cuatro tienen sus ventajas e inconvenientes, no existiendo ninguna relación

entre los resultados de las mismas, ya que los efectos varían de una muestra de agua

polucionada a otra.

PERDIDA DE PESO AL ROJO

Se realiza por evaporación de un volumen determinado de agua y la posterior

calcinación del residuo seco hallado, al rojo, en crisol de platino. La diferencia entre el

residuo seco hallado a 110ºC y el residuo a calcinación (materias minerales más orgánicas

en el primer caso y materias minerales solamente en el segundo) dará el peso de las

materias orgánicas presentes.

Para una valoración real del ensayo, se debe tener en cuenta la estabilidad de las

sales en el residuo seco a distintas temperaturas.

DEMANDA DE OXIGENO

La demanda de oxigeno de un agua residual es la cantidad de oxigeno en mg/L, que

es consumido por las sustancias contaminantes (inorgánicas u orgánicas) presentes en la

misma, durante un cierto tiempo. Los conceptos de demanda a manejar son:

1. Déficit de oxigeno (Def. O).

2. Oxigeno disuelto (OD).

3. Demanda inmediata de oxigeno (DIO).

4. Demanda teórica de oxigeno (DTeO).

5. Demanda total de oxigeno (DTO).

6. Demanda química de oxigeno (DQO).

7. Demanda bioquímica de oxigeno (DBO).

Déficit de oxigeno (Def.O): La cantidad de oxigeno, en mg/L que se necesita para alcanzar

la concentración de saturación de oxigeno en el agua.

Oxigeno disuelto (OD): Es el oxigeno presente en una muestra de agua.

Demanda inmediata de oxigeno (DIO): Es el oxigeno consumido por un agua residual en

un tiempo determinado, usualmente ese tiempo es de 15 minutos.

Demanda teórica de oxigeno (DTeO): Es la cantidad de oxigeno que se necesita para

oxidar totalmente la materia orgánica presente en un agua residual a anhídrido de carbono,

agua, acido nítrico, acido fosforito, etc.

Demanda total de oxigeno (DTO): Es la cantidad de oxigeno consumido en la oxidación

catalítica sobre platino a 900ºC.

Demanda química de oxigeno (DQO): Es la cantidad de oxigeno consumido en la

oxidación de las sustancias reductoras presentes en un agua contaminada, mediante

oxidantes químicos. Usualmente se utilizan el dicromato de potasio y el permanganato de

potasio.

Demanda bioquímica de oxigeno (DBO): Es la cantidad de oxigeno en mg/L, necesario

para descomponer la materia orgánica presente, por acción bioquímica aerobia. Se

distinguen la demanda bioquímica de oxigeno en 5 días, la demanda bioquímica de oxigeno

en 20 días, y la demanda bioquímica de oxigeno ultima.

Demanda bioquímica de oxigeno 5 días (DBO5) es el oxigeno consumido por los

microorganismos en cinco días para oxidar la materia orgánica biodegradable de un agua

residual.

Demanda bioquímica de oxigeno 20 días (DBO20) es el oxigeno consumido por los

microorganismos en veinte días para oxidar la materia orgánica biodegradable de un agua

residual.

Demanda bioquímica ultima de oxigeno (DBOu) es la cantidad de oxigeno consumido

por los microorganismos para oxidar toda la materia orgánica biodegradable presente en un

agua residual.

DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO

Es una medida de la cantidad de oxigeno en mg/L, consumido por los cuerpos

reductores presentes en un agua, mediante oxidantes químicos, sin la intervención de los

organismos vivos. Se ideo a fin de superar la dificultad que representa la determinación de

la DBO, fundamentalmente en lo que refiere al tiempo, a la constante K de velocidad de

reacción y a la demanda total de oxigeno en la primera fase de oxidación, L.

La medida de esta magnitud se ha utilizado como un procedimiento para determinar

la cantidad total de materia orgánica. Sin embargo de este dato es difícil obtener un valor

cuantitativo del contenido de materia orgánica, debido a que las sustancias presente tienen

diverso grado de oxidabilidad.

Esta técnica se suele hacer con dicromato de potasio. Para ello se añade una

determinada cantidad de oxidante al agua y se determina el que se ha consumido, siendo

esta determinación muy reproducible. Se utiliza dicromato de potasio 0,1 N, en presencia

de acido sulfúrico. Además, se añade sulfato de plata como catalizador y sales de mercurio

para evitar las interferencias debidas a los halogenuros.

Como ya se menciono, no todos los compuestos orgánicos que tienen la posibilidad

de estar presentes en las aguas residuales pueden ser oxidados químicamente por este

compuestos, ya que si los azucares, los compuestos sustituidos de benceno y las cadenas

alifáticas, son oxidados totalmente, el sulfato de plata cataliza la oxidación de otros

compuestos como los alcoholes, aminoácidos, etc. Por ultimo, existen compuestos como el

benceno, urea, piridina, tolueno, etc., que no son oxidados por el dicromato de potasio en

estas condiciones.

Por otra parte, esta magnitud se estudia para aguas negras que no tienen reductores

inorgánicos, no siendo aplicable en el caso de pequeños valores de materia orgánica o en

presencia de reductores inorgánicos, entre ellos la de cantidades apreciables de cloruros, ya

que estos son reductores.

La determinación del oxigeno consumido con permanganato de potasio puede

considerarse como una forma de la determinación de la demanda química de oxigeno. Esta

determinación puede hacerse en medio acido o en medio alcalino, en ambos casos a

diferentes temperaturas. El resultado se suele expresar en mg/L de permanganato

consumido o de oxigeno. En general, los valores de la oxidabilidad en medio acido son

superiores a los obtenidos e medio alcalino.

Cuando la determinación se hace con permanganato potásico 0,01 N a 27ºC de

temperatura y un tiempo de tres minutos, lo que en realidad se mide es la demanda

inmediata de oxigeno (DIO). El consumote oxigeno en este caso se realiza

fundamentalmente por la materia inorgánica reductora, así como por la materia orgánica

fácilmente oxidable.

DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO

El consumo de oxigeno realizado en una corriente de agua por los microorganismos

aerobios, se llama demanda bioquímica de oxigeno. Esta capacidad de consumir oxigeno

con la participación de los microorganismos, se utiliza para medir el potencial polucionante

de un agua, realizándose por medio del ensayo de la DBO. La DBO en las aguas

polucionadas es la cantidad de oxigeno en mg/L, necesarios para descomponer la materia

orgánica presente, por la acción bioquímica aerobia.

Esta demanda de oxigeno la ejercen tres clases de materiales: carbonados,

nitrogenados, y ciertos compuestos químicos reductores.

La transformación biológica de la materia orgánica se realiza en dos etapas. En la

primera, se oxidan principalmente los compuestos carbonados, y en la segunda los

nitrogenados. La oxidación de los compuestos carbonados empieza inmediatamente y

termina aproximadamente a los 20 días a 20ºC. La segunda o la oxidación de los

compuestos nitrogenados, no comienza antes de los 10 días a 20ºC, y se prolonga por un

periodo mas largo.

No se debe confundir el consumo de oxigeno que se realiza en una corriente de

agua, por los organismos aerobios (oxidación biológica) y el ensayo de la DBO5, ya que

ambos procesos se realizan en condiciones diferentes debido a que la corriente de agua

(llámese rió) es un sistema dinámico abierto, mientras que la botella de DBO se ha creado

como un sistema estático cerrado. Además, en el ensayo normalizado de la DBO5 se

mantienen constantes una serie de parámetros que no lo están en un rió, como por ejemplo,

la turbulencia, la temperatura, la luz solar, el medio aerobio, etc. Se observa en efecto, que

en un rió se produce turbulencia, lo cual no ocurre en el frasco de la DBO. Igualmente la

temperatura del rió es variable, mientras que en el fresco de DBO se fija a 20ºC. El frasco

de DBO se mantiene en la oscuridad, mientras que el rió recibe radiación solar. En el

frasco de DBO el medio de crecimiento es muy reducido y por lo tanto la fuente de carbono

es muy limitada, lo que no ocurre usualmente en el rió. En el frasco de DBO, las

condiciones son permanentemente aerobios, mientras que en el rió pueden mantenerse

condiciones anaerobias en muchos tramos o zonas del mismo. De los anterior se puede

deducir que la DBO5 proporciona muy poca información de los fenómenos que se realizan

en las aguas de un rió contaminado

Por otra parte, en el frasco de DBO que es un sistema cerrado, se desarrolla una

competitividad entre los microorganismos presentes en el mismo, determinando una

dinámica y un modelo distinto a aquel que se realiza en el rió, siendo la curva de consumo

de oxigeno en el frasco, semejante a la curva de crecimiento de los microorganismos.

Aun teniendo en cuenta los hechos ya mencionados, la demanda bioquímica de

oxigeno es la prueba mas importante que se emplea para determinar una polución. Es una

prueba que reduce a números un fenómeno natural sencillo en teoría, pero complejo en la

realidad.

El calculo se efectúa determinando el contenido de oxigeno de una muestra dada y

lo que queda después de cinco días, de otra muestra semejante, conservada durante los

cinco días en un frasco cerrado, fuera del contacto del aire a 20ºC. La diferencia entre los

dos contenidos representa la DBO5.

CARBONO ORGANICO TOTAL

El carbono orgánico total es otro procedimiento utilizado para medir la materia

orgánica presente en un agua residual.

Tiene la ventaja de que, así como en la DQO y en la DBO5 muchos de los

compuestos orgánicos no pueden ser valorados, en este método se determinan todas las

sustancias que son capaces de unirse al oxigeno, especialmente los compuestos orgánicos

bioestables que no se determinan con la DBO5, resistiendo esta oxidación los compuestos

químicos inorgánicos.

Existen en el comercio aparatos que miden el carbono orgánico total utilizando la

oxidación en fase gaseosa. En la mayoría de ellos se inyecta con una jeringuilla, una

cantidad conocida de muestra en un horno de alta temperatura, oxidándose el carbono a

anhídrido carbónico en presencia de un catalizador. El anhídrido carbónico obtenido es

arrastrado por medio de un gas portador a un analizador de infrarrojo no dispersivo, donde

se mide.

Este procedimiento es aplicable principalmente a muestras con pequeñas

concentraciones de materia orgánica, teniendo la ventaja entre otras, de su rapidez y que

mide todos los compuestos carbonados presentes. Sin embargo, puede cometerse graves

errores, entre otros, el debido a la existencia de partículas carbonadas en suspensión, por lo

que en la actualidad se tiende a filtrar la muestra para obtener el carbono orgánico total

disuelto. De todas formas, se filtre o no la muestra, se debe tener la precaución de

homogenizar previamente la misma por agitación por unos minutos.

DEMANDA TOAL DE OXIGENO (DTO)

Las sustancias orgánicas se determinan también por este procedimiento que consiste

en transformar en productos oxidados estables dentro de una cámara de combustión, con el

concurso de un catalizador de platino. La demanda total de oxigeno se determina valorando

el oxigeno presente en el gas portador.

Calculo de la DTO para varios compuestos orgánicos.

Proteína: La proteína constituye del 40% al 60% de los residuos, y contiene 16% de

nitrógeno en todos los casos. La demanda total se obtiene del calculo estequiometrico de

demanda carbonacea y la demanda nitrogenosa por separado, y sumar las demandas

parciales.

La demanda carbonasea se obtiene de la oxidación del compuesto a CO2, y la

demanda nitrogenosa de la nitrificación. Como se menciono, el nitrógeno es característico

de los compuestos proteicos. La oxidación será del NH3, que no aparece en su estado mas

alto de oxidación, se realiza la oxidación a nitritos y luego a nitratos como sigue:

OHHNONH asNitrosomon223 222

322 22 NHOOHNO riasNitrobacte

___________________________________________________

OHHNOONH 2323 2

Ejemplo: Determinar la DTO para el CH2NH2COOH (glicina).

Demanda Carbonasea:

OHNHCOOCOOHNHCH 232222 22

3

1mol 3/2 mol

75 g/gmol 3/2 x 32 g/g/mol = 48 g/gmol

glicinag

oxigenog

glicinagmolg

oxigenogmolgDCO 64,0

/75

/48

Demanda nitrogenosa:

OHHNOONH 2323 2

2x 32 g/gmol = 64 g/gmol

glicinag

oxigenog

glicinagmolg

oxigenogmolgDNO 88,0

/75

/64

La DTO será entonces

DTO = DCO + DNO = 0,64 + 0,88 = 1,52 g oxigeno/ g glicina

Carbohidratos. Los carbohidratos o hidratos de carbonos, constituyen entre el 255 Y EL

50% de los residuos.

Ejemplo: Determinar la DTO para la glucosa.

OHCOOOHC 2226126 666

180 g/gmol 6 x 32 g/gmol= 192 g/gmol

aglug

oxigenog

aglugmolg

oxigenogmolgDCO

cos07,1

cos/180

/192

Entonces, DTO = DCO = 1,07 g oxigeno/g glucosa

Grasas. Las grasas constituyen el 10 % de los residuos.

Ejemplo: Determinar la DTO para el ácido esteárico.

OHCOOCOOHHC 2223517 181826

248 g/gmol 26 x 32g/gmol= 832 g/gmol

estearicoacidog

oxigenog

acidogmolg

oxigenogmolgDTO 93,2

/248

/832

También en este caso la DTO = DCO.

La demanda teórica de oxigeno es útil para tener términos de referencias. La

diversidad de compuestos orgánicos que pueden estar presentes en un líquido residual, hace

inaplicable el cálculo de la DTO, obligando a la utilización de pruebas generales como la

DQO y la DBO.

REFERENCIAS

Rivas Mijares, Gustavo. “Tratamiento de aguas residuales”. Segunda edición. 1978.

Eckenfelder, W. “Trickling, filtration, design and performance”. 1961.

Parker, Homer W.”Wastewater system engineering” Mc. Graw Hill.1972.

Metcalf & Eddy. “Ingeniería de aguas residual” Ingramex. 1996.

Drostee, Ronald “Theory and practice of water and wastewater treatment” Wiley and

Sons.1997.

APHA, AWWA, WPCF. “Standard methods for examination of water and wastewater”

1998.

CAPACIDAD DE AUTOPURIFICACION DE LOS RIOS BIODEGRADABILIDAD. Todas las sustancias orgánicas son capaces de oxidarse (biodegradarse) con el concurso de determinados organismos, realizándose la misma a distintas velocidades de unas sustancias a otras, dependiendo fundamentalmente de su composición y de su estructura, así como de la concentración, temperatura, etc. El conocimiento de la velocidad de biodegradabilidad es imprescindible para poder prever el comportamiento que se puede tener, y el daño que se puede realizar, un determinado vertido de aguas residuales, con materia orgánica, en un río. Frakland descubrió que la cantidad de oxigeno consumido por un agua residual almacenada, conteniendo materia orgánica, depende del tiempo de almacenamiento, habiéndose establecido que este consumo de oxigeno era realizado biológicamente, dependiendo no solo de la cantidad de oxigeno utilizado, sino también de la velocidad con que se utiliza. Basándose en lo anterior, se ha demostrado que es adecuado y correcto determinar el potencial polucionante de un agua residual, que contiene materia orgánica biodegradable, rinde la mayor energía a partir de un peso dado de elementos nutritivos. Por ejemplo, la aerobiosis completa de la glucosa (C6H12O6), puede representarse por la ecuación:

aglugramoporcalOHCOOOHC cos3600666 2226126

Las proteínas contienen tanto azufre y nitrógeno como carbono, hidrogeno y oxigeno. La descomposición aeróbica de la proteína esta representada por la siguiente ecuación no equilibrada, en la que la molécula muy compleja de proteína seta solo representada por una formula general CXHYOZN2S. 2

442222 SONHOHCOOSNOHC ZYX

Ion amonio Ion sulfato + 5090 calorías por gramo de proteína Las reacciones representadas son típicas de la primera etapa de la acción bacteriana en la desoxigenación de las aguas contaminadas. Cuando el elemento nutritivo orgánico esta agotado, cabe obtener energía suplementaria mediante la oxigenación de sales de amonio:

3224 22 NOOHHONH Ion amonio Ion Hidrogeno Ion Nitrato

+ 4350 calorías por gramo de Ion amonio El proceso se conoce como nitrificación. Lo mas significativo en conexión con estas reacciones es, desde el punto de vista de la contaminación del agua, que agotan el contenido de oxigeno del agua. Sin embargo, la acción bacteriana no se detiene cuando el oxigeno molecular ha desaparecido, en lugar de ello, se produce una nueva serie de descomposición a través del proceso llamado anaerobiosis. La descomposición anaerobia de los azucares y otros carbohidratos se designan como fermentaciones y la descomposición anaerobia de las proteínas se llama putrefacción. El proceso de putrefacción se puede representar por la ecuación no equilibrada simplificada siguiente:

SHCHCONHOHSNOHC ZYX 242422 Metano Sulfuro Hidrogeno

+ 368 calorías por gramo de proteína Obsérvese que la putrefacción rinde mucho menos energía (calorías) que la oxidación, pero sigue siendo energéticamente aprovechable. El metano es muy insoluble en agua y es despedido prácticamente en su totalidad, en forma de gas. El sulfuro de hidrogeno es altamente oloroso y huele a huevo podrido. Por consiguiente la putrefacción hace que el agua burbujee con olores fétidos y que los peces u otros animales que respiren oxigeno no puedan vivir en ella. Se le puede considerar como la forma peor de la contaminación bacteriana. OXIDACIÓN BIOLOGICA. La oxidación biológica o digestión aerobia se realiza en la célula mediante reacciones catalizadas por encimas y consiste en la combinación del oxigeno con los distintos materiales orgánicos, produciendo energía. Una parte de esta energía se transforma en calor y la otra la utiliza la célula para su respiración. En este proceso, el hidrogeno se oxida a agua y el carbono a anhídrido carbónico. Como ya se ha mencionado, la oxidación de una sustancia supone la presencia de otra que se reduce:

QOHOorganicoH bacteria 22 La deshidrogenación inicial de la materia orgánica esta catalizada por encimas y la transferencia del hidrogeno se realiza mediante coenzimas que forman los llamados fermentos respiratorios, cuya misión es captar y almacenar energía química para usarla en funciones posteriores. En el agua existen microorganismos, los cuales necesitan para su nutrición sustancias que se pueden agrupar en cuatro categorías: 1era categoría: Compuestos que proporcionan carbono y nitrógeno. 2da categoría: Sustancias que se usan como fuente de energía. 3ra categoría: Compuestos inorgánicos. 4ta categoría: Oligoelementos. En general todas las sustancias orgánicas, algunas inorgánicas y muchas sintéticas, son atacadas por lo menos por una especie de microorganismos. Algunos organismos pueden utilizar como fuente de alimentación primaria

gran variedad de sustancias orgánicas, aunque todos necesitan los elementos básicos C, N, P y S, junto con determinados oligoelementos como K, Ca, Zn, Mg, Mn, Co y Cu. La utilización del oxigeno en la oxidación biológica esta íntimamente relacionada con el mantenimiento y crecimiento de los organismos vivos. En efecto, las fuentes de alimento orgánico no solo suministran los elementos necesarios para la nutrición, sino también la energía que precisan, la cual se libera, por la oxidación biológica. Cuando se oxidan los hidratos de carbono se realizan las reacciones siguientes: Oxidación de los hidratos de carbono

QOHCOOOHC bacteriaZYX 222

Síntesis celular

QsbacterianaCélulasOHCOONHOHC bacteriaZYX 2223

Oxidación del material celular:

QNHOHCOOsbacterianaCélulas bacterias 3222 Todas estas reacciones son exotérmicas y ∆Q representa el calor de reacción. Cuando están presentes N, P, y S en la materia orgánica, se realizan las reacciones siguientes:

32 NOOorgánicoN BACTERIAS

342 POOorgánicoP BACTERUAS

2

42 SOOorgánicoS BACTERISS

La velocidad con que se produce la oxidación biológica de la materia orgánica es proporcional a la materia orgánica presente no oxidada, medida en términos de oxidabilidad.

CAPACIDAD DE AUTOPURIFICACION DE LOS RIOS: Cuando en una corriente de disuelve pequeñas cantidades de desechos, se inicia el proceso de autopurificación natural del agua llevado a cabo por bacterias y otros microorganismos que degradan la materia orgánica convirtiéndola en compuestos mas simples (dióxido de carbono, agua y otros productos estables). Dichos microorganismos para llevar a cabo este proceso requieren consumir oxigeno, el cual toman en forma disuelta del agua, por trasferencia del aire atmosférico o debido a la acción fotosintética de la flora acuática. Si solo pequeñas cantidades de desechos son descargadas en una corriente, el oxigeno utilizado para tales transformaciones es rápidamente recuperado. El problema se crea cuando las concentraciones de desechos vertidos en la corriente son grandes y el oxigeno requerido para llevar a cabo dichos procesos es insuficiente, dando lugar a un creciente déficit de oxigeno, indispensable para la subsistencia de la flora y fauna acuática. Entonces cuando la velocidad de utilización de oxigeno sobrepasa la velocidad a la cual el oxigeno puede ser suplido, el río se convierte en anaerobio. Un río anaerobio es fácilmente identificable. Cuando ya no queda oxigeno para actuar como aceptor de hidrogeno, el amonio y el acido sulfhídrico se forman entre otros gases. Algunos de estos gases pueden disolverse rápidamente, pero otros forman burbujas que sostienen un material solidó de color negro o lodo que flota a la superficie. Así los ríos anaerobios, son reconocidos por el material solidó flotante (lodo) y la formación de gas que burbujea hacia la superficie (depósitos bénticos). Además, el H2S emitido puede alertar acerca de condiciones anaerobias a distancias considerables. Es lógico suponer que estos cambios externos pueden también ser trazados por el efecto de la polución sobre la vida acuática. Realmente, los tipos y números de especies cambian drásticamente aguas abajo del punto de polución neta. El incremento de turbidez, material solido sedimentado, y bajo oxigeno disuelto (OD), todo contribuye en el decrecimiento de la vida de los peces. Cada vez menos especies de peces pueden sobrevivir, pero los tipos de peces que sobreviven encuentran alimento abundante y su número se multiplica. La variación de ambos, número de especies y el número total de organismos agua debajo de la fuente de polución, se ilustra en la Figura 1.

Ya se ha mencionado que los compuestos de nitrógeno pueden utilizarse como indicadores de polución. La primera transformación tanto en la degradación aerobia como en la degradación anaerobia, es la formación de amonio (NH4

+), la concentración de amonio aumenta a la vez que el nitrógeno orgánico decrece. Similarmente, la concentración de nitrato (NO3) puede finalmente aumentar para llegar a ser la forma dominante del nitrógeno. Es importante recordar que las reacciones de un río ante una polución ocurren cuando se descarga materia orgánica de fácil descomposición. El río puede reaccionar de forma muy diferente ante un desecho inorgánico, por ejemplo, de una planta de galvanizado. Si el desecho es toxico a la vida acuática, ambos, la clase y numero total de organismos pueden disminuir aguas abajo del punto de descarga, el oxigeno disuelto no disminuirá y mas bien puede aumentar o elevarse. BALANCE DE OXIGENO. El balance de oxigeno de un cuerpo de agua es de gran importancia en el control de los efectos de la polución y debido a la variación de las características de oxigenación de los cuerpos de agua, cada caso debe ser considerado separadamente. Es imposible decir que dada una carga de DBO descargada, resultara en un grado particular de desoxigenación. Cuando se consideran descargas de efluentes, los constituyentes que afectan el balance de

Organismos

Especies

Fuente de contaminación

Tiempo o distancia aguas abajo

Núm

ero

Figura 1. Comportamiento de organismos y especies en un río después del punto de polución.

oxigeno del agua receptora son usualmente de la mayor importancia. A parte de los materiales que obviamente son consumidores de oxigeno (compuestos orgánicos y agentes reductores inorgánicos) y que son oxidados en el agua, la presencia de ciertas sustancias como aceites y detergentes pueden impedir la transferencia de oxigeno de la atmósfera, formando películas protectoras superficiales. Adicionalmente, las descargas de agua caliente pueden afectar significativamente al balance de oxigeno debido a que el nivel de saturación de oxigeno disuelto se reduce en la medida que aumenta la temperatura. Cuando un material orgánico de alta energía (como desechos de aguas negras) es descargado en una corriente, un número de cambios ocurren aguas abajo del punto de descarga. En la medida en que los organismos son descompuestos, el oxigeno se usa a una velocidad mayor y así el nivel de oxigeno disuelto cae, la velocidad de aireación (o solución del oxigeno del aire) también se incrementa, pero a menudo no es suficiente para prevenir el agotamiento del oxigeno en la corriente originando una condición anaerobia. En otras circunstancias, sin embargo, el oxigeno disuelto no cae a cero y la corriente puede recobrarse sin experimentar un periodo de anaerobiosis. El efecto de un cierto desecho sobre le nivel de oxigeno disuelto de una corriente puede ser estimado matemáticamente bajo suposición básica de que existe un balance de oxigeno en cada punto en la corriente y que ese nivel es influenciado por: a) cuanto oxigeno esta siendo utilizado por los microorganismos y b) cuanto oxigeno es suministrado al agua a través de reaereación. Si el consumo de oxigeno es grande (como ocurre inmediatamente después del punto de descarga), el nivel de oxigeno disuelto cae debido a que la velocidad de suministro no puede ir a la misma velocidad. En la medida que el uso del oxigeno decrece (porque existen menos compuestos orgánicos con alta energía que puedan ser descompuestos), comienza un balance entre el suministro y el uso del oxigeno, y así el oxigeno disuelto alcanzara nuevamente los niveles de saturación.