contaminacion de las aguas

Contaminación de las aguas
Contaminación de lagos y ríos
• Los ríos arrastran los materiales aportados por
la erosión y la actividad humana.
• Las
aguas
fluviales
tienen
capacidad
autodepurativa, que se puede ver sobrepasada,
si se aportan demasiados materiales.
• Los lagos tienen son más sensibles a la
contaminación por tratarse de aguas estáticas.
• Los principales efectos son:
– Restricción del uso del agua.
– Alteraciones de la flora, fauna y organismos vivos.
– Apariencia y olor desagradables.
•
Los ríos, lagos y mares recogen,
desde
tiempos inmemoriales, las basuras
producidas por la actividad
humana.
•
El ciclo natural del agua tiene una
gran capacidad de purificación. Pero
esta misma facilidad de
regeneración del agua, y su
aparente abundancia, hace que sea
el vertedero habitual en el que
arrojamos los residuos producidos
por nuestras actividades.
Gran parte del agua de nuestro
planeta, alrededor del 98%,
corresponde a agua salada que se
encuentra en mares y océanos, el
agua dulce que poseemos en un
69% corresponde a agua atrapada
en glaciares y nieves eternas, un
30% está constituida por aguas
subterráneas y una cantidad no
superior al 0,7% se encuentra en
forma de ríos y lagos.
•
Contaminación del agua
La OMS:
“ El agua está contaminada
cuando su composición es
alterada de modo que no
conserva las propiedades
que le corresponden a su
estado natural.”
La ley de aguas:
“La acción y efecto de
introducir materias o
formas de energía o
inducir en el agua las
condiciones,
que de
modo directo o indirecto,
impliquen una alteración
perjudicial de su calidad,
en relación con sus usos
posteriores y con su
función ecológica.”
Contaminación del agua
Carta del agua del Consejo de Europa:
“La
contaminación
consiste
en
una
modificación, generalmente provocada por el
hombre, de la calidad del agua, haciendola
impropia o peligrosa para el consumo
humano, la agricultura, la pesca y las
actividades recreativas, así como para los
animales domésticos y la vida natural.”
Contaminación del agua
• Se debe al vertido de sustancias o formas de
energía, que alteran su composición natural y
por tanto, su calidad.
• El grado de contaminación viene dado por el
uso al que se destinen.
• Es ocasionada, generalmente por la acción
directa o indirecta del ser humano.
• Provoca daños en los seres vivos, la salud y los
ecosistemas
Clasificación de la contaminación
Difusa:
• afecta a un área amplia.
• Su origen no está
definido con claridad.
• No posee un foco
emisor concreto
(natural)
Clasificación de la contaminación
Puntual:
• Afecta
a
una
zona
concreta.
• Se genera por un foco
emisor concreto.
(vertidos
industriales
o
domésticos)
Contaminación natural
• No hay intervención humana.
• Los residuos naturales sufren procesos químicos y
biológicos que forman parte de la capacidad
autodepuradora del agua
Contaminación antropogénica
Contaminación física
Alteraciones físicas
Características y contaminación que indica
Color
El agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos, pardos, amarillentos o verdosos. debido,
principalmente, a los compuestos húmicos, férricos o los pigmentos verdes de las algas que contienen..
Olor y sabor
Compuestos químicos presentes en el agua como los fenoles, diversos hidrocarburos, cloro, materias
orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u hongos pueden dar olores y
sabores muy fuertes al agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones. Las sales o los minerales
dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún olor.
Temperatura
Aumenta la velocidad de las reacciones del metabolismo, acelerando la putrefacción.
Las centrales nucleares, térmicas y otras industrias contribuyen a la contaminación térmica de las
aguas, a veces de forma importante.
Materiales en
suspensión
Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar disueltas, son arrastradas por el agua
de dos maneras: en disoluciones coloidales; o en suspensión que sólo dura mientras el movimiento del
agua las arrastra.
Radiactividad
Las aguas naturales tienen unos valores de radiactividad, debidos sobre todo a isótopos del K. Algunas
actividades humanas pueden contaminar el agua con isótopos radiactivos.
Espumas
Los detergentes producen espumas y añaden fosfato al agua (eutrofización). Disminuyen mucho el
poder autodepurador de los ríos al dificultar la actividad bacteriana. También interfieren en los
procesos de floculación y sedimentación en las estaciones depuradoras.
Conductividad
El agua pura tiene una conductividad eléctrica muy baja. El agua natural tiene iones en disolución y su
conductividad es mayor y proporcional a la cantidad y características de esos electrolitos. Por esto se
usan los valores de conductividad como índice aproximado de concentración de solutos.
Contaminación química
Alte racione s químicas
Contaminación que indica
pH
Las aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO 2 disuelto desde la atmósfera o
proveniente de los seres vivos; por ácido sulfúrico procedente de algunos minerales, por
ácidos húmicos disueltos del mantillo del suelo.
Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales pueden tener pH muy ácido.
El pH tiene una gran influencia en los procesos químicos que tienen lugar en el agua,
actuación de los floculantes, tratamientos de depuración, etc.
Oxígeno disuelto OD
Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno, lo que es fundamental
para la vida. Si el nivel de oxígeno disuelto es bajo indica contaminación con materia
orgánica.
Materia orgánica
biodegradable: Demanda
Bioquímica de Oxígeno
(DBO5 )
DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la
oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los
cinco días. Su valor da idea de la calidad del agua desde el punto de vista de la materia
orgánica presente y permite prever cuanto oxígeno será necesario para la depuración de
esas aguas e ir comprobando cual está siendo la eficacia del tratamiento depurador en una
planta.
Materiales oxidables:
Demanda Química de
Oxígeno (DQO)
Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua
con un oxidante químico (normalmente dicromato potásico en medio ácido). Se determina
en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena relación con la DBO por lo
que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO. Sin embargo la DQO no
diferencia entre materia biodegradable y el resto y no suministra información sobre la
velocidad de degradación en condiciones naturales.
Nitrógeno total
Varios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su presencia en las aguas en
exceso es causa de eutrofización.
El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas en las aguas naturales y
contaminadas.. El contenido en nitratos y nitritos se da por separado.
Fósforo total
El fósforo, como el nitrógenos, es nutriente esencial para la vida. Su exceso en el agua
provoca eutrofización.
Contaminación química
Aniones:
cloruros
nitratos
nitritos
fosfatos
sulfuros
cianuros
fluoruros
Cationes:
sodio
calcio y Mg
amonio
metales pesados
Compuestos orgánicos
indican salinidad
indican contaminación agrícola
indican actividad bacteriólogica
indican detergentes y fertilizantes
indican acción bacteriológica anaerobia (aguas negras, etc.)
indican contaminación de origen industrial
en algunos casos se añaden al agua para la prevención de las caries, aunque es una práctica
muy discutida.
indica salinidad
están relacionados con la dureza del agua
contaminación con fertilizantes y heces
de efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena trófica; (se estudian con detalle en el
capítulo correspondiente)
Los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o de procesos industriales
(automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles de metabolizar por las bacterias y flotan
formando películas en el agua que dañan a los seres vivos.
Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de contaminación industrial .
Contaminantes biológicos
Tipo de organismo
Bacterias
Escherichia coli
Vibrio cholearae
Salmonella tiphy
Enfermedad
Disentería
Fiebre tifoidea.
Cólera
Gastroenteritis, conjuntivitis
Virus
Hepatitis
Poliomielitis
Protozoos
Disentería amebiana
Gusanos parásitos
Esquistosomiasis
Eutrofización
•
•
•
•
•
•
Eutrofización
Es un tipo de contaminación química de las aguas. Se da cuando hay un aporte
excesivo de nutrientes (Principalmente P y N) a un ecosistema acuático.
Se produce un crecimiento excesivo de algas y otras plantas acuáticas, que forman
una película sobre la superficie, aumentando su turbidez e impidiendo el paso de
la luz hacia el interior.
El oxígeno producido por el fitoplancton escapa hacia el exterior, mientras que la
ausencia de luz en el interior impide a las plantas realizar la fotosíntesis, de este
modo disminuye la concentración de oxígeno disuelto.
Los cambios en las condiciones determinan la muerte de diversas especies, que se
acumulan en el fondo y cuyos restos son degradados por bacterias anaerobias que,
al consumir oxígeno en el proceso, empobrecen más el medio.
Al agotarse el N el fitoplancton muere, mientras proliferan las algas cianocífeas
(que pueden fijarlo de la atmósfera).
Todos los restos orgánicos caen al fondo, donde son degradados mediante
procesos anaerobios. En este proceso se producirán:
–
–
–
Ácido sulfúrico (olor a huevos podridos)
Amoniaco.
Metano.
Eutrofización
Causas de la eutrofización
a) Eutrofización natural.- La eutrofización es un proceso
que se va produciendo lentamente de forma natural en
todos los lagos del mundo, porque todos van
recibiendo nutrientes.
b) Eutrofización de origen humano.- Los vertidos
humanos aceleran el proceso hasta convertirlo, muchas
veces, en un grave problema de contaminación. Las
principales fuentes de eutrofización son:
– los vertidos urbanos, que llevan detergentes y desechos
orgánicos
– los vertidos ganaderos y agrícolas, que aportan
fertilizantes, desechos orgánicos y otros residuos ricos en
fosfatos y nitratos.
Nutrientes que causan la eutrofización
• Los Fosfatos y nitratos son nutrientes que más influyen en este proceso.
• En algunos ecosistemas el factor limitante es el fosfato, como sucede en la
mayoría de los lagos de agua dulce, pero en muchos mares el factor
limitante es el nitrógeno para la mayoría de las especies de plantas.
• En los últimos 20 o 30 años las concentraciones de nitrógeno y fósforo en
muchos mares y lagos casi se han duplicado: La mayor parte les llega por
los ríos.
– En el caso del nitrógeno, una elevada proporción (alrededor del 30%)
llega a través de la contaminación atmosférica. El nitrógeno es más
móvil que el fósforo y puede ser lavado a través del suelo o saltar al
aire por evaporación del amoniaco o por desnitrificación.
– El fósforo es absorbido con más facilidad por las partículas del suelo y
es arrastrado por la erosión o disuelto por las aguas de escorrentía
superficiales. Durante muchos años los jabones y detergentes fueron
los principales causantes de este problema
Medidas para evitar la eutrofización
Disminuir la cantidad de fosfatos y nitratos en los vertidos:
• Usando detergentes con baja proporción de fosfatos y empleando
menor cantidad de detergentes.
• No abonar en exceso los campos, usando los desechos agrícolas y
ganaderos como fertilizantes y usar los fertilizantes de modo más
eficaz.
• Tratar las aguas residuales en EDAR (estaciones depuradoras de aguas
residuales) que incluyan tratamientos biológicos y químicos que
eliminan el fósforo y el nitrógeno.
• Almacenar adecuadamente el estiércol que se usa en agricultura
• Cambiar las prácticas de cultivo a otras menos contaminantes: Así, por
ejemplo, retrasar el arado y la preparación de los campos para el
cultivo hasta la primavera y plantar los cultivos de cereal en otoño
asegura tener cubiertas las tierras con vegetación durante el invierno
con lo que se reduce la erosión.
• Reducir las emisiones de NOx y amoniaco
Marea roja
• Se produce de forma esporádica en zonas costeras.
• El fitoplancton libera toxinas que afectan a la
riqueza pesquera de la zona
Aguas subterráneas
• Las aguas subterráneas suponen un recurso
importante en nuestro país (Abastecen a un 30% de
la población y ¼ de la agricultura).
• Tienen poca capacidad autodepurativa: escasa
dinámica, poco microorganismos y bajo contenido en
oxígeno.
• Los principales problemas que les afectan son:
– Contaminación. (puntual o difusa)
– Sobreexplotación.
– Salinización.
Origen:
• Vertidos industriales o urbanos.
• Fugas de aguas residuales e infiltraciones.
• Por lixiviado de aguas de lluvia.
• Por infiltración de aguas agrícolas y ganaderas.
Prevención:
• Limitación de usos.
• Instalación de infraestructuras próximos a acuíferos.
• Control de los vertidos existentes.
• Instalación de depuradoras.
Salinización de un acuífero
Contaminación del mar
Debido al gran volumen de agua, el mar posee
gran capacidad autodepurativa, pero ésta va a
depender de su volumen, movilidad de las
agua y diversidad biológica.
En general, la contaminación natural es muy
pequeña y puede ser eliminada por
autodepuración.
Causas de la contaminación
Los materiales contaminantes arrastrados por
los ríos terminan en los mares. Pueden ser:
– Microorganismos.
– Materia orgánica.
– Metales pesados.
– Basuras flotantes.
– Sustancias radioactivas.
– Vertidos de petroleo.
Vertidos de petróleo- Mareas negras
Los compuestos vertidos son: hidrocarburos
(Ch4), hidrocarburos aromáticos policíclicos
(PAHS), benceno, compuestos organoclorados,
metales pesados…
Se generan en:
– Transporte de crudo: accidentes, fugas, vertidos
ilegales, limpieza en alta mar, bunkering..
– Extracciones en alta mar.
Consecuencia de las mareas negras
Eliminación natural de los vertidos de
petróleo
Lucha contra las mareas negras
• Legislativas:
reglamentación
del
transporte de crudo.
• Medidas correctoras:
•
•
•
•
•
•
•
Barreras flotantes.
Barreras químicas.
Bombas de aspiración.
Agentes dispersantes.
Agentes de hundimiento.
Combustión del vertido.
Biorremediación.
La calidad del agua
Capacidad intrínseca que tiene el agua para
responder a los usos que de ella se pueden
obtener. (Libro Blanco del Agua en España)
Condiciones que deben darse en el agua para
que mantenga un ecosistema equilibrado.
(Directiva Marco del Agua de la UE)
Parámetros: Indicadores de la calidad del agua:
• Físicos
• Químicos
• Biológicos
Parámetros físicos
• Transparencia o turbidez.
• Propiedades organolépticas.
• Conductividad.
Parámetros químicos
• (OD) Oxígeno disuelto: Disminuye con
vertidos de materia orgánica.
• (DBO) Demanda biológica de oxígeno:
Cantidad necesaria de oxígeno para que los
microorganismos degraden la materia
orgánica, en 5 días a una temperatura de 30º.
• (DQO) Demanda química de oxígeno:
Cantidad de O2 necesaria para degradar la
materia orgánica en ausencia de seres vivos
(se utiliza el dicromato o permanganato
potásico).
Parámetros químicos
• COT Contenido total de carbono de los compuestos
orgánicos.
• pH mide la acidez del medio. Las reacciones
biológicas se producen con valores entre 6 y 8,5.
• Alcalinidad: Presencia de iones bicarbonato e
hidroxilo.
• Nitrógeno: en los diferentes compuestos: orgánico,
amoniacal, nitritos, nitratos…
Parámetros químicos
• Dureza: Concentración de
carbonato cálcico.
Al aumentar su valor
produce:
– Riesgo de cálculo renal.
– Mayor gasto de energía en
procesos industriales.
– Mayor gasto de jabón
Parámetros biológicos
Indican la cantidad de los distintos tipos de
microorganismos presentes en el agua.
Los indicadores biológicos de contaminación
son determinadas especies cuya presencia
orienta sobre el tipo de contaminación y las
variaciones
en
su
número,
indican
modificaciones en la calidad del agua.
Parámetros biológicos del agua
Parámetros biológicos
Índices compuestos
Son valores numéricos (0 y 100) que engloban diversos
parámetros: físicos y químicos y algunos biológicos que
informan sobre la calidad del agua.
ICG: índice de calidad general del agua.
Usos del agua.
Índice de saprobios: Analiza la presencia de
microorganismos que se desarrollan en la zona de
descomposición de materia orgánica: bacterias,
hongos, cianocífeas, protozoos.
Tratamiento del agua para consumo
Tratamiento de agua para consumo: Agua natural
que se somete a tratamiento para convertirla en
agua potable. En ETAP.
Tratamiento global: Se aplican métodos físicos y
químicos que permiten separar las partículas
presentes en el agua y su sedimentación.
Tratamiento especial : Permite eliminar los
microorganismos hasta niveles no nocivos.
Tratamientos de afine: Mejoran las condiciones
naturales del agua, como su acidez, dureza…
Potabilización
Potabilización
• Tratamiento global:
– Decantación.
– Filtrado.
– Tamizado.
– Coagulación.
– Floculación.
• Tratamiento especial:
– Cloración.
– Tratamiento con ozono.
– Radiaciones ultravioleta.
• Tratamiento de afine:
– Neutralización.
– Ablandamiento
Autodepuración de aguas naturales
Serie de sedimentación de partículas presentes
en el agua y procesos físicos, químicos y
biológicos que producen la degradación de la
materia orgánica, se genera materia inorgánica
que nutre a los productores fotosintéticos que
enriquecen el medio en O2.
Depende de: oxígeno disuelto, el tiempo y la
temperatura.
Sistemas de depuración de aguas
residuales
Procedimientos: físicos, químicos y biológicos
que tratan de aportar al agua residual unas
características lo más parecidas a su estado
natural, o que puedan autodepurarse en el
receptor.
Pueden ser:
• Natural o blanda.
• Tecnológica o dura.
Depuración natural o blanda
• Se reproducen los procesos naturales de
depuración de aguas.
• Aptos para pequeños núcleos de población.
• Tienen un bajo mantenimiento económico.
• Pueden ser:
– Lagunaje:
• Aerobio. (laguna poco profunda y mucha superficie)
• Anaerobio. (laguna muy profunda y poca superficie)
• Facultativo. (combina los dos procesos)
– Filtro verde. (recubrir los suelos de vegetación de
crecimiento rápido)
Estación de aguas residuales (EDAR)
En ella se pueden distinguir:
– Línea de aguas: Camino que recorre el agua.
– Línea de fangos: Resulta al concentrar los
contaminantes presentes en el agua residual y su
tratamiento.
– Línea de gas. Tratamiento del biogas generado en
el tratamiento de fangos.
Línea de aguas
Línea de aguas
• Pretratamiento: Separación de sólidos en
suspensión de tamaño grande.
Desbaste o reténción. Rejas.
Desarenado o circulación de aguas. Decantación
de arenas. (se inyecta aire)
Desengrasado. Con el mismo procedimiento.
• Tratamiento primario. Separación de sólidos en
suspensión de menor tamaño:
Decantación
Floculación.
Línea de aguas
Tratamiento secundario: procesos biológicos
complementados por decantación secundaria.
Fangos o lodos activos. Tanques aerobios con
inyección de O2, y formación de lodos de
microorganismos y materia Orgánica.
Lecho o filtro bacteriano. Depósito de materia
inerte con microorganismos descomponedores, a
través del que pasa el agua residual pulverizada.
Tratamiento Terciario. Extraen la materia orgánica o
reducen los nutrientes.
Desinfección. Eliminación de microorganismos con:
Cloro, ozono, luz uv.
Línea de fangos
Línea de fangos
• Espesamiento de fangos. Reducir volumen
eliminando H2O.
• Estabilización de fangos. Eliminación de
materia orgánica.
– Vía aerobia o
– Vía anaerobia: Digestores o fermentadores.
• Acondicionamiento químico. Adición
compuestos o calor y coagulación.
• Deshidratación.
Secado,
filtros
centrifugación
de
o
Línea de gas
Se genera por digestión de fangos y se utiliza en el
funcionamiento de la depuradora.