Contaminacion de las aguas , tipos de contaminación

1. 9.1. CRITERIOS DE CALIDAD Y MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN ACUOSA
9.1.1. PARÁMETROS FÍSICOS
9.1.2. PARÁMETROS QUÍMICOS
9.1.3. PARÁMETROS BIOLÓGICOS
9.2. CONTAMINANTES ACUOSOS Y SUS EFECTOS
9.2.1. MATERIA ORGÁNICA BIODEGRADABLE
9.2.2. MATERIA ORGÁNICA NO BIODEGRADABLE
9.2.2.1. PESTICIDAS
9.2.2.2. FASES NO ACUOSAS
9.2.3. NUTRIENTES: EUTROFIZACIÓN
9.2.4. METALES PESADOS
TEMA 9. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS

2. OBJETIVOS DEL TEMA
• Conocer los principales parámetros empleados en el análisis de la calidad o grado de
contaminación de un agua
• Conocer los tipos de contaminantes acuosos más comunes y comprender los efectos
que supondría su vertido sin un tratamiento adecuado a un medio natural
• Comprender la diferencia entre los vertidos al dominio público marítimo terrestre, al
dominio público hidráulico y a redes de saneamiento y conocer las principales
normativas que los regulan

3. En la naturaleza es muy difícil encontrar agua pura
Las impurezas pueden tener un origen natural (gases atmosféricos, sales, microorganismos) o
antropogénico
EXISTEN DISTINTAS FUENTES DE CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS:
• Vertidos de aguas residuales urbanas
• Vertidos agrícolas y ganaderos
• Vertidos industriales
• Transporte marítimo
• Deposición de contaminantes atmosféricos
ANÁLISIS COMPLETO DEL AGUA:
 En la década de los sesenta ~ 12 parámetros
 Hoy en día ~ 60 parámetros
 Existen identificados aproximadamente 1500 contaminantes de sistemas acuáticos

4. Fig. 9.1. Ciclo hidrológico del agua (Kiely, 1999)

5. Fig. 9.2. Balance de materia sobre aspectos del ciclo hidrológico (Kiely, 1999)

6. Tabla 9.1. Comparación de calidad de agua superficial y subterránea (Kiely, 1999)

7. Tabla 9.2. Análisis típico de agua bruta (Kiely, 1999)

8. Tabla 9.3. Análisis típicos de calidad de agua bruta (Kiely, 1999)

9. 9.1. CRITERIOS DE CALIDAD Y
MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN ACUOSA
• Todo cambio en las propiedades físico-químicas de un agua natural implica contaminación y pérdida
de calidad
• Resulta difícil elaborar una definición simple de calidad del agua, ya que para cada proceso de
consumo específico existe una serie de requisitos que determinan si el agua es de buena calidad para
ese uso en concreto
• Para asegurar la calidad del agua, tanto la que va a ser consumida de manera directa como la de las
masas de agua naturales, existen normas, que fijan la calidad requerida para su uso o vertido (pueden
proceder de organismos muy diferentes: OMS, UE, normas nacionales, regionales e incluso locales)
• El objetivo último de la imposición de las normas es la protección de la salud publica y la protección de
ecosistemas naturales
• Que un agua sea de buena o mala calidad depende del uso específico que se le vaya a dar: agua
potable, agua industrial, riego, vertido a río

10. A la hora de realizar el análisis de un agua resulta de fundamental importancia realizar una adecuada toma
de muestra que sea representativa del agua a analizar, puede ser:
PUNTUAL:
Muestra tomada en un punto y en un instante determinado
COMPUESTA:
Consta de varias muestras puntuales. Puede ser una muestra compuesta en el tiempo o en el espacio
PONDERADA:
Muestra compuesta en el tiempo en la que el volumen de cada muestra puntual es proporcional al caudal
que fluye en el momento de la toma de muestra
Los parámetros medidos pueden ser de tipo físico, químico o microbiológico

11. Tabla 9.4. Parámetros de la Directiva de agua potable en la Unión Europea (Kiely, 1999)

12. Tabla 9.5. Extracto de los estándares primarios de agua potable de EEUU (Kiely, 1999)

13. Tabla 9.6. Requisitos de la UE para las aguas residuales urbanas (Kiely, 1999)

14. Fig. 9.3. Formas de impurezas del agua (Kiely, 1999)

15. • Se debe a la deficiente transmisión de luz debida a la dispersión ocasionada por las partículas en
suspensión y por la materia coloidal
• Se mide en turbidímetros que miden la intensidad de la luz dispersada
• Fundamental para aguas de consumo
• Representa un condicionante estético de primer orden
• Puede ser indicativo de mala calidad
• En aguas naturales suele ser producido por minerales disueltos (Fe3+) y taninos procedentes de la
descomposición de la lignina
• Indicativo de mala calidad
• Compuestos típicos: fenoles, cloro, aminas (pescado), amoniaco, diaminas (carne en mal estado),
sulfuro de hidrógeno (huevos podridos), mercaptanos
9.1.1. PARÁMETROS FÍSICOS
COLOR
TURBIDEZ
OLOR Y SABOR

16. • Se mide directamente in situ
• Es importante por su influencia en la cantidad de OD en el agua, influye en las reacciones bioquímicas
y los equilibrios ecológicos
• Pueden existir contaminaciones térmicas (agua de refrigeración, de embalses)
• Indica la presencia de sales
• Medida rápida y sencilla (conductivímetro)
• Se mide in situ con electrodos de oxígeno (también por procedimientos químicos)
• Es fundamental para la vida acuática y depende de la temperatura (a 10ºC OD 11,3 mg/L; a 30ºC OD
7,6 mg/L)
TEMPERATURA
CONDUCTIVIDAD
OXIGENO DISUELTO

17. SÓLIDOS TOTALES:
Incluye todos los sólidos, tanto disueltos como en suspensión. Se determinan llevando una muestra a peso
seco tras evaporación de agua (105 ºC)
SÓLIDOS SUSPENDIDOS:
Sólidos que se pueden separar por filtración. Se determina filtrando un volumen de agua y llevando el filtro
a peso seco (105 ºC) (Se debe tarar antes el filtro, previamente seco en las mismas condiciones)
SÓLIDOS DISUELTOS:
Sólidos que no se pueden separar por filtración (SD = ST – SS)
SÓLIDOS FIJOS:
Residuo que queda después de la calcinación de la muestra a 550ºC. Corresponde aproximadamente a la
cantidad de materia inorgánica contenida en el agua
SÓLIDOS VOLÁTILES:
Aquella fracción de los sólidos que es eliminada cuando se calcina la muestra a 550ºC. Corresponde
aproximadamente a la cantidad de materia orgánica contenida en el agua (SV = ST – SF)
SOLIDOS

18. 9.1.2. PARÁMETROS QUÍMICOS
pH
• pH = - log[H+]
• Condiciona la mayoría de las reacciones químicas y bioquímicas
• Se mide fácilmente con un electrodo de pH
ALCALINIDAD
• Es la suma de todas las bases valorables hasta pH = 4,5
• Indica la capacidad tampón frente a ácidos
• Está constituida por hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos
• Se expresa como equivalentes de CaCO3 por litro
DUREZA
• Es la suma de las normalidades de todos los cationes multivalentes (es frecuente que se exprese
como la masa equivalente de CaCO3)
• Se mide por valoración con EDTA en presencia de indicador de ericromo negro T
0 – 75 mg/L CaCO3 agua blanda
75 – 150 mg/L CaCO3 agua semi-dura
150 – 300 mg/L CaCO3 agua dura
más de 300 mg/L CaCO3 agua muy dura

19. NITRÓGENO
• Se encuentra en las aguas como nitrógeno orgánico, amoniaco, nitritos y nitratos
• El N total se determina mediante el método Kjeldahl
• El amoniaco se puede determinar empleando el método de Nessler (colorimétrico)
• Los nitratos y nitritos se pueden determinar mediante cromatografía de intercambio iónico (CII) o
métodos colorimétricos
FÓSFORO
• Se encuentra como fósforo orgánico, polifosfatos y ortofosfatos
• Los ortofosfatos se pueden determinar por CII o métodos colorimétricos
• El fósforo orgánico y los polifosfatos se transforman en ortofosfatos por digestión ácida y pueden ser
determinados por colorimetría
METALES PESADOS
• Por ejemplo Hg, Cr, Ni, Pb, Zn, As, Fe
• Se miden principalmente por espectrofotometría de absorción atómica

20. ANIONES
 Por ejemplo sulfatos, cloruros, bromuros, fluoruros
 Se miden por CII, métodos colorimétricos
ACEITES Y GRASAS
 Se mide por extracción en un disolvente orgánico y gravimetría tras evaporación del disolvente
COMPUESTOS ORGÁNICOS
 Cuando se trata de hacer una determinación de un compuesto específico se utilizan métodos
cromatográficos
MATERIA ORGÁNICA
 Se puede medir como DBO5, DQO, COT

21. Fig. 9.4. Demanda de oxígeno por los microorganismos (Kiely, 1999)
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO)
Cantidad de oxígeno requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica
biodegradable presente en el agua
• Sólo mide la materia orgánica biodegradable
• Lo que más se utiliza es la DBO5 (5 días, 20ºC)
• La descomposición de la materia orgánica por parte de los microorganismos sigue una cinética de
primer orden, con lo que la DBO medida a un tiempo t:
 
t
k
0
t e
1
L
DBO 


O
H
CO
ismos
microorgan
nuevos
O
orgánica
materia 2
2
2 




22. EXISTEN DOS MÉTODOS PARA MEDIR LA DBO5 DE UNA MUESTRA DE AGUA
MÉTODO WINKLER:
La muestra se diluye adecuadamente con el agua de dilución y con la muestra diluida se llenan las botellas
que se ponen a incubar. La DBO5 será la diferencia entre el OD inicial y después de 5 días (hay que
corregir la dilución)
MÉTODO WARBURG:
Se basa en medir la variación de la presión que se produce en las botellas, que han sido llenadas
parcialmente con la muestra, debido al consumo de oxígeno por parte de los microorganismos durante el
periodo de incubación; la interferencia del CO2 formado se elimina con hidróxido

23. Cr2O7
2- Cr3+
H2SO4, Ag2SO4, HgSO4
(150º C)
O
H
CO
Cr
H
O
Cr
O
H
C 2
2
3
2
7
2
z
y
x 



 


DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO):
 Cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica presente en el agua, utilizando un
potente oxidante químico, dicromato potásico, en medio ácido y en caliente
 Mide tanto la materia orgánica biodegradable como la no biodegradable

24. CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT):
Cantidad de carbono de la materia orgánica presente en el agua
• Técnica instrumental que consiste en la oxidación del carbono total a dióxido de carbono en presencia
de catalizador y a alta temperatura
• El CO2 producido se transporta en corriente de aire y se mide en un analizador de infrarrojos
• El carbono inorgánico se mide acidificando la muestra de manera que todo en carbono inorgánico se
convierte en dióxido de carbono que se mide en le analizador de infrarrojos y se resta del carbono total
para obtener el carbono orgánico
• Se mide tanto la materia orgánica biodegradable como la no biodegradable

25. • Interesa conocer la posible presencia de patógenos (bacterias, virus o protozoos capaces de transmitir
enfermedades como salmonelosis, fiebres tifoideas, diarreas, disentería, hepatitis A)
• Existen métodos específicos pero resulta inviable analizar individualmente todos los patógenos
potenciales
• La presencia de coliformes (Escherichia coli) se usa como indicador de materia fecal (potenciales
patógenos)
9.1.3. PARÁMETROS BIOLÓGICOS
Fig. 9.5. Escherichia coli (publicada en Wikipedia con licencia CC BY-SA 3.0)

26. Tabla 9.7. Patógenos víricos, basterianos y protozoarios en residuos con contaminación fecal (Kiely, 1999)

27. 9.2. CONTAMINANTES ACUOSOS Y SUS EFECTOS
9.2.1. MATERIA ORGÁNICA BIODEGRADABLE
Fuentes: vertidos urbanos, agrícolas y
ganaderos e industriales
Degradación aerobia
Consumo de oxígeno>reoxigenación
Degradación anaerobia
CH4, NH3, SH2
Materia orgánica biodegradable
Reducción del OD
(< 3 mg/L zona no apta para la vida)
Zona putrefacta

28. Fig. 9.6. Curvas de oxígeno disuelto en un río aguas debajo de un punto de vertido localizado en x (Kiely, 1999)
I. Zona de degradación:
Es la zona donde se incorpora el vertido y donde pueden aparecer sólidos flotantes, turbidez, reducción de
oxígeno (tasa degradación > tasa reaireación)
II. Zona de descomposición activa:
El oxígeno llega al mínimo y puede bajar a cero; no viven los peces y pueden darse procesos anaerobios
con desprendimiento de gases
III. Zona de recuperación:
Aumento de oxígeno, agua más
clara y reaparición de la vida
acuática (tasa degradación < tasa
reaireación)
IV. Zona de agua limpia:
Se restauran las condiciones de
la corriente natural

29. ECUACIÓN DE STREETER-PHELPS:
Supuestos:
• Canal de sección transversal uniforme y flujo de pistón (no hay mezcla en la dirección longitudinal)
• La variación de el oxígeno disuelto (OD) sólo se debe a la degradación biológica del residuo y a la
reaireación atmosférica (los efectos de las algas y depósitos de fango son despreciables)
  t
2
K
0
t
2
K
t
1
K
1
2
0
1
t e
D
e
e
K
K
L
K
D 






Dt = déficit de OD respecto al OD de saturación en el tiempo t, mg/l
D0 = déficit inicial de OD en el punto de descarga
K1 = constante de desoxigenación, día-1
K2 = constante de reaireación, día-1
L0 = DBO inicial (en el punto de descarga)
Derivando e igualando a cero se obtiene el tiempo crítico en el que el déficit es máximo
 















 



0
1
1
2
0
1
2
1
2
c
L
K
K
K
D
1
K
K
ln
K
K
1
t
c
t
1
K
0
2
1
c e
L
K
K
D 


30. Tabla 9.8. Características de los compuestos contaminantes más típicos en un agua residual doméstica bruta (Kiely, 1999)

31. 9.2.2. MATERIA ORGÁNICA NO BIODEGRADABLE
9.2.2.1. PESTICIDAS
Son sustancias químicas que se utilizan para eliminar o controlar plagas tanto agrícolas como domésticas
EXISTEN DISTINTOS TIPOS:
• Insecticidas
• Herbicidas
• Fungicidas
• Raticidas
FUENTES:
aguas de escorrentía de zonas agrícolas, zonas residenciales y parques
Los primeros en utilizarse eran de tipo inorgánico: compuestos de As, Hg, S, Cu
Problema: No biodegradables y requerían altas dósis
En los años 50 empezaron a ser sustituidos por compuestos orgánicos sintéticos

32. INSECTICIDAS:
 Organoclorados (DDT, lindano, aldrin): tóxicos, bioacumulables y muy persistentes (tiempos de vida
media 4-10 años)
 Organofosforados (paration, diazinon, demeton)
 Carbamatos (ardicab)
HERBICIDAS:
 Acidos fenoxiacéticos, toluidinas, triazinas, fenilureas, bipiridilos y glicinas (algunos muy persistentes
suponen un importante riesgo de contaminación para las aguas subterráneas)

33. 9.2.2.2. FASES NO ACUOSAS
PCBs (bifenilos policlorados):
Líquidos muy estables con baja inflamabilidad y excelentes aislantes
 Usos: como fluidos de refrigeración en transformadores eléctricos y condensadores, como fluidos
transportadores de calor en maquinaria industrial, agentes limpiadores de tinta
 Se transporta por los cauces de agua adsorbido sobre partículas de polvo (también por el aire
mediante aves migratorias y volatilización)
 Muy persistente, bioacumulable, tóxicos y muchos cancerígenos
ACEITES Y GRASAS:
 Fuentes: restos de alimentos, aceites de freír y derivados del petróleo
 Forman películas flotantes que impiden la entrada de oxígeno y afectan a la vida

34. VERTIDOS DE PETRÓLEO EN EL MAR:
 Experimentan una serie de procesos
 Fuentes: operaciones de carga y descarga, accidentes y plataformas
 Impacto ecológico:
Especies marinas (peces, nutrias, moluscos, fitoplancton, zooplancton) y aves
Daños comerciales: pesca y turismo
Salud pública: en el petróleo se encuentran hidrocarburos aromáticos policíclicos, algunos de ellos
cancerígenos

35. 9.2.2.3. NUTRIENTES: EUTROFIZACIÓN
La eutrofización se puede definir como el enriquecimiento de las aguas en nutrientes inorgánicos que
provoca una proliferación excesiva de plantas acuáticas, especialmente algas y cianobacterias, en
detrimento del crecimiento de otras especies
 Causas: Aporte de nutrientes (N y P)
 Fuentes: vertidos urbanos, agrícolas y ganaderos e industriales
 Afecta a ríos, lagos y embalses y también algunas zonas de la costa
EFECTOS:
 Las algas cubren la superficie e impiden el paso de la luz solar
 Cuando mueren se dan procesos de degradación aerobia (se reduce el OD) y después anaerobia
 Muerte de otras especies y zona putrefacta
 Las cianobacterias pueden ser tóxicas (irritaciones en la piel, oculares y gastroenteritis)
 Mareas rojas (tóxicas)
CONSECUENCIAS:
 Perdida de zonas de valor ecológico (desaparición de ecosistemas naturales y reducción en la
biodiversidad)
 Pérdida de zonas de recreo y pesca

36. Fig. 9.7. Eutrofización de la parte norte del Mar Caspio (publicada en Wikipedia con licencia CC BY-SA 3.0)

37. 9.2.2.4. METALES PESADOS
Se consideran metales pesados aquellos que tienen una densidad superior a 5 g/mL
• Algunos son esenciales para la vida: Fe, Mn, Mo, Co, Cu y Zn
• La mayoría de los no esenciales presentan efectos tóxicos sobre los seres vivos (e incluso algunos
esenciales cuando están en altas concentraciones)
• Mayor peligro ambiental debido a su uso extensivo, toxicidad y amplia distribución: Hg, Pb, Cd y (As)
MERCURIO:
• Aplicaciones: tubos fluorescentes, lámparas de mercurio, interruptores eléctricos, procesos industriales,
tratamiento de piel, fieltro, pilas, baterías
• Mayor riesgo: Formación de metilmercurio en los sedimentos fangosos de ríos y lagos 
bioacumulable (en el músculo de un pez puede haber concentraciones de 1 a 10 millones de veces
superiores que en el agua). Es muy tóxico, afecta al sistema nervioso y los fetos

38. PLOMO:
• Aplicaciones: tuberías, construcción, balas, soldaduras, baterías, cerámica vitrificada, pinturas,
gasolinas
• Mayor riesgo: Gasolinas con plomo
• El Pb es bioacumulable, afecta la reprodución y al sistema nervioso, especialmente fetos y niños
CADMIO:
• La mayor parte del Cd procede de la fundición de Zn, se utiliza como electrodo en baterías, en pinturas
• Si residuos con Cd se incineran pasan a la atmósfera y luego al suelo y al agua (la mayor parte del Cd
que recibimos procede de los alimentos que lo toman del suelo o el agua)
• Efectos: Afecta a los riñones y los huesos
ARSÉNICO:
• Las fuentes principales proviene de su uso como pesticida y de la extracción y fundición de Au, Pb, Cu
y Ni
• El principal aporte procede del agua de bebida y de alimentos como el marisco
• Es tóxico y cancerígeno