Contaminacin del AguaBioqumicaM. Sc. Ronald Gutirrez Moreno

El problema de la contaminacin del aguaEl consumo de agua contaminada: causa de muertes humanas a lo largo de la historiaAntes de la segunda guerra mundial: infecciones microbianas.Despus de la segunda guerra: intoxicacin por sustancias qumicasSe estima que causa unas 5,1 millones de muertes al ao.

Contaminacin del aguaConsiste en una modificacin de sus componentes naturales, generalmente provocada por el hombre, hacindola impropia para el consumo humano, la industria, la agricultura, la pesca y actividades recreativa, as como para los animales domsticos y la vida natural(Carta del agua, Consejo de Europa, 1968)

Fuentes de contaminacin del aguaAguas servidas domsticasCarga orgnicaNutrientes: fosfatos, nitratos, potasioMicro-contaminantes: pesticidas, medicamentos, metales pesadosActividades industriales:Productos qumicosIndustria de los hidrocarburosSiderurgiasIndustria de alimentosExtraccin mineraAgriculturaPesticidasFertilizantes

Tipos de fuentes de contaminacinFuentes puntualesCuando la emisin se produce en un punto especfico, identificable: descarga de una industria, descarga de una planta de tratamientoFuentes DifusasCuando la emisin se produce en forma de un gran nmero de pequeas fuentes puntuales dispersas: emisin de actividades agrcolas, deposicin de contaminantes atmosfricos, etc

Tipos de contaminacinFsicaCambios en las condiciones termodinmicas del agua; temperatura, cambios de fase, presencia de radiacionesQumicaCambios en la composicin qumica del agua; sustancias orgnicas e inorgnicas, bio-nutrientes, sustancias txicasBiolgica Bacterias, virus, hongos, algas

Contaminantes ms frecuentesEnerga trmicaCompuestos inorgnicosSales disueltas: cationes, Ca2+ ,Mg2+, Na+, K+; aniones Cl-, SO42-, HS-, Br-Acidos y bases: H2SO4, HNO3, HCl; NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH3Metales pesados: Cd, Ni, Cr, Hg, Pb, Be, etc.Elementos txicos: As, Sb, Se, BGases: H2S, Cl2, O3Elementos radiactivos: 226Ra, 90Sr, 137Cs, 130Th

Contaminantes ms frecuentesCompuestos orgnicosResiduos orgnicos: hidratos de carbono, aminocidos, aceites y grasasHidrocarburosPesticidas, policlorobifenilosSolventes orgnicos industrialesDetergentes y jabonesMicroorganismos patgenos: bacterias, virus, hongos.

Parmetros Fsicos de calidad del aguaCaractersticas organolpticasColorOlorSaborTurbidez y materiales en suspensinTemperaturaConductividadRadioactividad

Parmetros Qumicos de calidad del aguaSalinidad y DurezapHAlcalinidad y acidezOxgeno disueltoPresencia de materia orgnicaDemanda biolgica de oxgeno (DBO)Demanda qumica de oxgeno (DQO)Concentracin de cationes y aniones disueltos

Parmetros Biolgicos de calidad del aguaPresencia de agentes patgenos: bacterias, virus, hongosAlgas: provocan color, olores y saboresIndicadores de riesgo de contaminacinColiformes totales y fecalesEstreptococos fecalesClostridium sulfitoreductoresSalmonelas, estafilococos, enterovirus

Contaminantes especficosMetales y elementos txicosBionutrientes: eutrofizacinContaminantes orgnicosPesticidasPCBs, dioxinas y furanosHidrocarburos

Contaminacin por Metales y elementos txicosSe los considera segn su toxicidadModificadores de caractersticas fisicoqumicas: Ca, Mg, Na, K y Al.Elementos no deseables: Fe, Mn, Cu, Zn, Co, Ba y Ag.Elementos txicos: As, Be, Cd, Cr, Hg, Ni, Pb, Sb, Se y VLa dosis hace al veneno (Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim: Paracelso) (1493 - 1541)

Efectos en la salud

MetalEfecto en la saludArsnico (As)Lesiones en la piel y afecciones al sistema nervioso; posible cancergenoCadmio (Cd)Afecciones renales, cardiovasculares, hipertensin, anemia. Afecta el tejido testicularCromo (Cr)Daos la sistema digestivo, rin e hgado. Posible cancergenoMercurio (Hg)Daos agudos y crnicos al sistema nervioso, riones y pielNquel (Ni)Dermatitis, nuseas, cancergeno en altas dosisPlomo (Pb)Daos al sistema nervioso, rin. Anemia. Daos al sistema reproductivoSelenio (Se)Afecciones al sistema nervioso. Hemorragias

Lmites admisibles en agua potableLegislacin Europea sobre el agua potable

MetalLmite Admisible [mg/l]OligoelementoZinc (Zn)5.000SCobre (Cu)2.000SHierro (Fe)200SManganeso (Mn)50SCromo (Cr)50SNquel (Ni)20NoPlomo (Pb)10NoSelenio (Se)10NoAntimonio (Sb)5NoCadmio (Cd)5NoMercurio (Hg)1No

Fuentes de emisinSe debe esencialmente a fuentes antropognicasErosin y lixiviado de rocas y suelo: Al, Ba, Fe, Mn, As, VMinera: As, Cd, Cu, Fe, Hg, Mn, PbTratamiento de superficies: Ag, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn.Vertidos industriales: Cd, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn.Aguas residuales urbanas: Al, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn

Contaminacin por CdFuentes: descargas industriales, procesos de tratamiento superficialAccin txica: reemplaza en Zn en muchas enzimas perturbando su funcinGeneralmente precipita en el fondo de los cuerpos de agua en forma de CdSPuede ser resuspendido por agitacin y ser adsorbido en material suspendido

Contaminacin por PbFuentes:Operaciones de extraccin mineraContaminacin natural por minerales; PbSEmisiones de gasolina con PbInstalaciones con tubera de PbProductos que contienen PbEn medios acuticos el Pb2+ precipita fcilmente en forma de sulfatos y sulfuros.Puede ser redisuelto formando complejosPuede ser biocacumulado, compite con el Ca2+ en el organismo

Contaminacin por HgFuentes:Procesos industriales: produccin de soda y cloroAplicaciones en equipos y usos industrialesPesticidas y productos mdicosCombustin e incineracinEfecto txico por bioacumulacin: caso de la Baha de Minamata, Japn 1953.Las sales de Hg+ y Hg2+ son muy insolubles, pero pueden ser solubilizadas por microorganismos en medio anaerobioHgCl2 CH3Hg+ / (CH3)2Hg bioacumulacin en peces Humano

Contaminacin por AsFuentes:Contaminacin natural de aguas subterrneasPesticidas en base arseniatosColas de minasCombustibles fsiles y carbn mineral que contienen AsHa provocado muchos casos de intoxicacin por aguas naturalmente contaminadasPuede ser movilizado por la formacin de compuestos metilados gracias a la mediacin de microorganismos en un medio anaerobio.

Contaminacin por Bionutrientes: EutrofizacinEutrofizacin: se produce cuando en un cuerpo de agua se hallan bionutrientes en exceso que facilitan un crecimiento acelerado de plantas, algas y otros organismos fotosintticosLos elementos limitantes del crecimiento son: P, N y K. Los dems elementos estn presentes en las aguasFuentes: aguas servidas, drenaje de terrenos agrcolas, detergentes, residuos industrialesEstos nutrientes son movilizados por la accin del hombre

Eejemplos de eutrofizacinGolfo de Mxico

Contaminantes orgnicosAguas servidas:Domsticas, comerciales, procesamiento de alimentos.Contienen una serie de cotaminantes: materia orgnica, bacterias, virus, detergentes, fosfatos, grasas, agentes quelantes, slidos suspendidos, metales pesados etc.Las aguas domsticas generan un 70% de la carga contaminante en las aguas urbanas

Contaminacin por detergentesSustancias utilizadas en los procesos de lavado y limpieza, se usan grandes cantidades al aoComposicin:Principios activos: jabones y surfactantesCoadyuvantes: polifosfatos, zeolitas, carbonatos, silicatos, citratosReforzadores: amidas y aminasAditivos: agentes blanqueadores (perboratos), inhibidores de corrosin, colorantes, perfumes, bactericidasCargas: sulfato sdico, agua, alcoholEnzimas

Contaminacin por detergentesProblemas causadosJabones: precipitan en forma de sales de Ca o Mg, se biodegradan con facilidad, generan demanda de oxgenoSurfactantes: alquil sulfatos y alquilbenceno sulfonatos (ABS, LAS); permanecen en solucin se degradan lentamente, generan demanda de oxgenoCoadyuvantes: secuestran cationes en solucin, elevan el pH. Los polifosfatos provocan problemas de eutrofizacin. Complejantes pueden disolver metales pesados

Contaminacin por pesticidasSe utilizan para combatir la plagas en los cultivos y el ganadoSe comenzaron a utilizar en los aos 30 y en forma masiva despus de la segunda guerra mundial (revolucin verde)Se aplican grandes cantidades de pesticidas en los campos de cultivos y en la cra de ganado

Naturaleza de los pesticidasInorgnicos:Compuestos de As: Cu(AcOH)2.3Cu(AsO2)2, PbHAsO4Compuestos fluorados: Na3AlF6, Na2SiF6Azufre, sulfato de cobre, hidroxicloruro de cobreOrgnicosHidrocarburos clorados: DDT y anlogosClorofenoxicidos: 2,4-DOrganofosforados: ParatinCarbamatos: Carbaril, baygon

Problemas de Contaminacin por PesticidasToxicidad directa: la concentracin puede alcanzar niveles txicos para ser humano y animalesPersistencia en el ambiente: algunos pesticidas tiene una degradacin muy lenta en el ambiente (varios aos)Bioacumulacin en la cadena trficaDesequilibrios ecolgicos

Bioacumulacin del DDT

Contaminacin por PCBsPCBs policlorobifenilosEmpleado como dielctrico y agente ignfugoSe producen regularmente derrames que contaminan el suelo y las aguas superficiales y subterrneasSustancia txica y persistente: causa problemas similares a los organocloradosBioacumulacin y toxicidad crnica

Dioxinas y furanosFuentes de emisinFugas en la industria qumicaProcesos de combustin de compuestos organocloradosSustancias extremadamente txicas y persistentes en el medio ambientePuede bioacumularse

Contaminacin por HidrocarburosFuentes:Exploracin y explotacin de reservasDerrames en el transporte y distribucinAccidentesVarios millones de toneladas ingresan al ambiente cada aoEl petrleo y sus derivados contienen una mezcla compleja de: alcanos, cicloalcanos, aromticos, compuestos orgnicos de O, N y S

Derrame de petrleo

Efectos de la contaminacin por hidrocarburosGeneran una fuerte carga orgnica y demanda de oxgeno.Algunos de sus componentes son txicosForma una capa en la superficie de los cuerpos de agua que disminuye la transmisin de la luz solar.Afecta fuertemente las caractersticas organolpticas del agua

FUENTES DE CONTAMINACIN DE LAS AGUAS SUBTERRNEAS

Cuadro de enfermedades por patgenos contaminantes de las aguas