CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS

TEMA 11

LOS CAMBIOS EN LA CALIDAD DEL AGUA

LAS ACTIVIDADES HUMANAS OCASIONAN TAL CANTIDAD DE ALTERACIONES EN LA CALIDAD DEL AGUA, QUE HAN PUESTO EN PELIGRO EL BIENESTAR DEL SER HUMANO Y EL FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS

SE HA HECHO NECESARIO VIGILAR Y CONTROLAR LOS VERTIDOS EN LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS Y ESTABLECER MEDIDAS LEGISLATIVAS Y APLICAR TECNOLOGÍAS CORRECTORAS, QUE MINIMICEN DETERIORO DE ESTE RECURSO.

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN NUESTRO PLANETA

Lac actividades humanas introducen graves modificaciones en el ciclo del agua, alterando su calidad y provocando la disminución del agua como recurso

CONTAMINACIÓN DEL AGUA

• La contaminación del agua se debe al vertido de sustancias o formas de energía que alteran su composición y su calidad.( Pag.264)

• El grado de contaminación viene dado por el uso al que se destine.

• La contaminación del agua viene dada por la acción directa o indirecta del ser humano.

• La contaminación del agua provoca daños en los seres vivos, la salud humana y los ecosistemas.

ORIGEN Y TIPOS DE CONTAMINACIÓN

EN FUNCIÓN DEL MODO EN QUE SE PRODUCE• DIFUSA• PUNTUAL

EN FUNCIÓN DE SU ORIGEN:• NATURAL• ANTRÓPICO

EN FUNCIÓN DEL MODO EN QUE SE PRODUCE

• DIFUSA: aparece en zonas amplias y no existe un foco emisor concreto, por ejemplo la de origen natural.

• PUNTUAL: afecta a una zona concreta y existe un foco emisor determinado, por ejemplo un vertido industrial.

ORIGEN Y TIPOS DE CONTAMINACIÓN

EN FUNCIÓN DE SU ORIGEN:

• NATURAL: determinadas sustancias o partículas aparecen en el agua sin que haya habido intervención humana, por ejemplo polen, hojas secas, residuos vegetales excrementos animales o gases procedentes de la atmósfera. La capacidad autodepuradora (def) del agua puede eliminar estos contaminantes.

• ANTRÓPICO: Urbana o doméstica: proceden del uso del agua en

las viviendas, comercios y servicios. Generalmente se trata de residuos fecales, desechos de alimentos o productos químicos destinados a la limpieza. Agricultura y ganadería: plaguicidas, biocidas,

pesticidas, fertilizantes, abonos materia orgánica en descomposición procedente de la ganadería. Pueden contaminar el suelo y las aguas por lixiviado.

Vocabulario pag. 265

Industrial: gran variedad de materiales y fuentes de energía. Materiales pesados, grasas, alteración del pH y de la Temperatura, radiactividad etc.

Las más contaminantes: • Petroquímicas• Energéticas• Papeleras• Siderúrgicas• Alimentarias• Textiles • Mineras (aznalcóllar)

Otras:• Mareas negras (prestige)• Vertederos• Residuos derivados de las infraestructuras y del uso del

automóvil• Fugas en conducciones y depósitos

FACTORES Y NIVEL DE CONTAMINACIÓN

1. CARÁCTERÍSTICAS DEL RECEPTOR• Tipo de receptor: si se trata de aguas superficiales o subterráneas• Cantidad y calidad del receptor(mucha agua o poca, que este

contaminada o no)• Características de la biocenosis (presencia de microorganismos

capaces de degradar la m.o.)• Características dinámicas o estáticas

2. CARÁCTERÍSTICAS DE LA ZONA DONDE SE LOCALIZA EL RECEPTOR• Climatología: la pluviosidad alta aumenta el caudal y la capacidad de

dispersión• Geomorfología: el relieve acusado aumenta la dinámica y la capacidad

de dispersión

3. USOS PREVIOS DEL AGUA DEL RECEPTOR: cantidad de vertidos y la presencia o no de sistemas de depuración• Tipo y cantidad de vertidos anteriores• La existencia de sistemas de depuración en el receptor

CONTAMINANTES DEL AGUA Y SUS EFECTOS

CONTAMINANTES: SON TODAS AQUELLAS SUSTANCIAS QUÍMICAS, SERES VIVOS O FORMAS DE ENERGÍA QUE SE ENCUENTRAN EN PROPORCIONES SUPERIORES A LAS NORMALES

SEGÚN SU NATURALEZA:• FÍSICOS• QUÍMICOS• BIOLÓGICOS

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Físicos:

Pueden ser:

1. Radiactivos mutagénicos, normalmente antrópicos.

2. Térmicos, debido a refrigeraciones industriales, que provocan disminuciónde la concentración de oxígeno en las aguas, alteración de los ciclos vitalesy de la migración de muchos organismos. Tabla 11.2

3. Partículas gruesas que pueden enturbiar dificultando la fotosíntesis laautodepuración y la potabilización.

Tabla 11.1

Contaminantes del agua

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Contaminantes del agua

Químicos:

Sustancias de dos tipos:

1. Biodegradables: cuando pueden ser eliminadas por los microorganismos u otros seres. P.ej. las sales minerales que son captadas por los seres autótrofos para la fotosíntesis, o las moléculas orgánicas que son respiradas por bacterias u otros organismos.

2. No biodegradables: ningún ser vivo tiene enzimas que los eliminen y por tanto se acumulan. Son los metales pesados como el plomo o el mercurio y también ciertas moléculas orgánicas de síntesis compleja como pesticidas, detergentes, etc.

CONTAMINANTES QUÍMICOS (tabla 11.3)

ORGÁNICOSa. Carbohidratos y proteinasb. Grasas animales y aceitesc. Pesticidas y fenoles

INORGÁNICOSa. Álcalisb. Salesc. Metales pesadosd. Compuestos nitrogenadose. Fósforo y derivadosf. Azufre g. pH

GASESa. Sulfuro de hidrógeno b. metano

CONTAMINANTES BIOLÓGICOS Cuadro pag 268

Alteraciones biológicas del agua Contaminación que indican

Bacterias coliformes Desechos fecales

Virus Desechos fecales y restos orgánicos

Animales, plantas, microorganismos diversos

Eutrofización

EFECTOS GENERALES DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA

CONTAMINACIÓN DE RÍOS Y LAGOS

Cuando se supera la capacidad de autodepuración de los ríos, se producen los siguientes efectos:

• Restricciones del uso del agua( no se puede consumir)

• Alteraciones en los ecosistemas acuáticos.

• Modificaciones en los caracteres organolépticos del agua.

EUTROFIZACIÓN en lagos y estuarios

Los aportes de nitrógeno y fósforo procedente de las actividades humanas, son utilizados por las algas, que crecen exponencialmente formando una película densa y verde sobre la superficie del agua.

EUTROFIZACIÓNLa actividad fotosintética de esta capa superficial de algas genera gran cantidad de oxígeno que escapa a la atmósfera, mientras que en el interior del lago disminuye la luz, la actividad fotosintética y la cantidad de oxígeno disuelto, provocando la muerte de muchos de los seres vivos de este ecosistema, que van a formar parte de los sedimentos del fondo del lago.

Se produce un aumento de la actividad bacteriana, que consumen estos restos de seres vivos, en primer lugar las aerobias, que consumen el poco oxígeno disuelto en el agua y posteriormente las anaerobias, que realizan procesos de fermentación, generando sustancias del tipo de NH3, SH2 y CH4 responsables del mal olor que caracteriza a las aguas que sufren este proceso.

MAREAS ROJASUn caso especial que se produce en algunas zonas costeras es el de las mareas rojas ,floraciones algales nocivas, que dan una tonalidad roja al agua y produce toxinas que afectan a los moluscos y peces de la zona, provocando pérdidas económicas en algunas regiones. Los Metabolitos de los Dinoflagelados (Pyrrhophyta)) producen toxinas causantes de estas pérdidas económicas, como por ejemplo la saxitoxina y la gonyatoxinas

PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN DE LA EUTROFIZACIÓN

• Limitar o prohibir los vertidos en ecosistemas acuáticos reducidos o de escasa dinámica.

• Depurar las aguas residuales antes de su devolución al receptor.

• Disminuir el contenido en fosfatos de los detergentes.

• Inyectar O2 puro en lagos y embalses afectados.

• Añadir nitrógeno al agua para evitar la proliferación de cianofíceas

AGUAS SUBTERRÁNEAS

Abastece al 30% de la población y Cubre el 25 % de la agricultura

CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

Las aguas subterráneas se encuentran confinadas en los acuíferos y presentan unas características que las hacen aptas para el consumo humano pero cada vez es más frecuente que se vean afectadas por problemas como la contaminación, la sobreexplotación y la salinización.

1. LA CONTAMINACIÓN Puede ser puntual o difusa, dependiendo del área afectada, pero en general es debida a los vertidos derivados de las actividades antrópicas.

Dada su escasa dinámica y su baja capacidad autodepuradora, lo ideal es la prevención, pues la corrección es compleja.

Algunas medidas preventivas son las siguientes:

• Limitación o prohibición de actividades, obras de infraestructuras o instalación de industrias próximas a los acuíferos.

• Control de vertidos en las ya existentes.• Instalación de depuradoras en procesos de producción

industrial.

Problemas de contaminación en los acuíferos

2. SOBREEXPLOTACIÓN DE LOS ACUÍFEROS

La extracción de agua de un acuífero en cantidades superiores a la capacidad de recarga,puede provocar el descenso del nivel freático, disminuyendo su utilidad como recurso.(Acuifero 23)

3. SALINIZACIÓNCuando tiene lugar en los acuíferos costeros, se origina el fenómeno de la intrusión salina. El agua del mar invade el espacio libre del acuífero produciendo la salinización del agua subterránea, lo que la hace inútil para usos domésticos y agrícolas.

LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA DEL MAR

El volumen, la dinámica y la diversidad biológica de una masa de agua, son factores que influyen en la dilución, dispersión y asimilación de los contaminantes. El agua de mares y océanos presenta por tanto una capacidad muy superior a la de ríos y lagos.

LAS PRINCIPALES CAUSAS DE CONTAMINACIÓN SON:• Aguas contaminadas procedentes de los ríos.• Las basuras flotantes.• Los vertidos incontrolados.• Los vertidos de petróleo que ocasionan las mareas negras

• Transporte marítimo.• Fugas.• Operaciones de limpieza de petroleros.• Transferencia de combustible de un barco a otro.• Extracciones de crudo en alta mar.

https://www.youtube.com/watch?v=qDuQ7bDz_yQ

EFECTOS DE LAS MAREAS NEGRAS

• Muerte de organismos.• Cese de la actividad fotosintética de las algas.• Intoxicación por la ingestión del petróleo.• Alteración de los ecosistemas.• Pérdidas económicas por alteración de las actividades pesqueras y turísticas.

PROCESOS NATURALES QUE PERMITEN SU ELIMINACIÓN

• Evaporación de hidrocarburos ligeros como el metano.

• Fotooxidación en superficie por la acción del O2, la luz y el aire.

• Dispersión de los componentes pesados en forma de gotas, por acción del oleaje.

• Emulsión que da lugar a una mezcla viscosa, chapapote, que dificulta la recogida.

• Disolución de pequeñas cantidades.

• Sedimentación de las fracciones más pesadas en los fondos oceánicos.

• Degradación bacteriana de moléculas dispersas, sedimentadas o disueltas

MEDIDAS DE PREVENCIÓN

• Normativa que regule las condiciones de extracción del crudo, transporte y limpieza de buques destinados a este fin.

• Transporte de crudo y sustancias peligrosas en buques de doble casco.

MEDIDAS DE CORRECCIÓN• Barreras flotantes para cercar el vertido.• Barreras químicas para recoger el crudo.• Bombas de aspiración.• Agentes dispersantes que formen emulsiones que puedan ser degradadas.• Agentes de hundimiento (sustancias q los depositen al fondo)• Combustión del vertido• Biorremedación: siembra de microorganismos específicos que degradan el vertido

(Methylbacterium, Pseudomónas putida o Pseudomonas oleovorans)

LA CALIDAD DEL AGUA

Libro Blanco del Agua en España: la calidad del agua es la capacidad intrínseca que tiene el agua para responder a los usos que de ella se pueden obtener.

Directrices marco del agua en la UE: establece como calidad del agua aquellas condiciones que deben darse en el agua para esta mantenga un ecosistema equilibrado

Para determinar la calidad del agua, es decir, el grado de alteración en función del uso se utilizan una serie de parámetros e índices

PARÁMETROS PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AGUA

PARÁMETROS FÍSICOS:• Turbidez: determina la presencia de partículas o microorganismos en

suspensión.• Caracteres organolépticos: color, olor, sabor, determinan la presencia de

diferentes sustancias en el agua.• Conductividad eléctrica: depende de la cantidad de sales disueltas.

PARÁMETROS PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AGUA

PARÁMETROS QUÍMICOS:• Presencia de iones bicarbonato, cloruro, sulfato, fosfatos..• Oxígeno disuelto (OD)• Demanda biológica de oxígeno (DBO): cantidad de oxígeno que los microorganismos

necesitan para oxidar la materia orgánica (en cinco días)• Demanda química de oxígeno (DQO): cantidad de oxígeno necesaria para oxidar la

materia orgánica presente en el agua, sin intervención de seres vivos (utilizando oxidantes inorgánicos)

• Contenido total de carbono (COT).• pH• Dureza: expresada en cantidad de CaCO3, se debe a la presencia de Ca2+ y Mg2+

podemos distinguir entre aguas blandas y duras.• Nitrógeno: en sus diferentes formas: orgánico, amoniacal, nitritos y nitratos.

PARÁMETROS PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AGUA

PARÁMETROS BIOLÓGICOS:• Indicadores biológicos de contaminación: especies de seres vivos que son

indicativas de los niveles de contaminación.• Indicadores de buena calidad:

• Blefarocéridos, • Perlas• Efímera• Frigáneas• Gammarus

• Indicadores de mala calidad:• Colas de rata• Gusanos Tubifex• Asellus• Gusanos tubifex• Asellus.

ÍNDICES COMPUESTOS

Son valores numéricos que engloban valores de parámetros físicos, químicos y biológicos que sirven para expresar la calidad del agua

• Índice de calidad general del agua (ICG) es de tipo físico químico.

• Índice de saprobios: es de tipo biológico

SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE LAS AGUAS

TRATAMIENTO DEL AGUA PARA EL CONSUMOLa potabilización del agua para el consumo humano se lleva a cabo en las ETAP(Estaciones de Tratamiento de Agua Potable) y los procesos son los siguientes:• Tratamiento Global: eliminación de partículas por su tamaño.

• Procesos Físicos: decantado, filtrado y tamización.• Procesos Químicos: coagulación y floculación.

• Tratamiento Especial: eliminación de microorganismos• Cloración• Tratamiento con ozono• Tratamiento con radiaciones ultravioleta

• Tratamientos de Afine:• Neutralización• Ablandamiento

Para actuar sobre la materia en suspensión que lleva el agua en forma de dispersioncoloidal:

La coagulación es la desestabilización de las partículas coloidales causadas por la adición de un reactivo químico llamado coagulante el cual, neutralizando sus cargas electrostáticas, hace que las partículas tiendan a unirse entre sí.

La floculación es la aglomeración de partículas desestabilizadas en microflóculos y después en los flóculos más grandes que tienden a depositarse en el fondo de los recipientes construidos para este fin, denominados sedimentadores.

POTABILIZACIÓN

AUTODEPURACIÓN

Proceso natural mediante el cual, las masas de agua eliminan la materia extraña y se restablece el equilibrio natural.

• Sedimentación• Procesos químicos y biológicos de degradación de la materia

orgánica que se transforma en inorgánica aumentando así la actividad fotosintética de las algas y el oxígeno disuelto.

SISTEMAS DE DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

Son sistemas de depuración que permiten devolver el agua al medio con las características físicas, químicas y biológicas lo más parecidas posibles a su estado natural, o que al menos pueda recuperarse mediante los sistemas de autodepuración natural del aceptor.

DEPURACIÓN NATURAL O BLANDA: Son sistemas que pretenden reproducir los sistemas de depuración naturales, por lo que requieren poco gasto de instalación y mantenimiento.Métodos empleados

LAGUNAJE FILTROS VERDES

LAGUNAJE: consiste en la construcción de lagunas artificiales de poca profundidad que se llenan con el agua residual y se dejan reposar durante varios meses. Durante este tiempo tienen lugar procesos de sedimentación de sólidos y degradación aerobia y anaerobia de la materia orgánica.

TIPOS: LAGUNAS AEROBIAS: mucha superficie y poca profundidad LAGUNAS ANAEROBIAS: poca superficie y mucha

profundidad LAGUNAS FACULTATIVAS: sistema combinado.

FILTROS VERDES: el sustrato sobre el que se vierte el agua residual es el suelo de una zona arbolada, donde la vegetación es de crecimiento rápido, ejemplo chopos. La depuración se lleva a cabo mediante procesos físicos, químicos y biológicos que tienen lugar en el suelo.

SISTEMAS DE DEPURACIÓN TECNOLÓGICA O DURA

• Se realiza en unas instalaciones especiales denominadas EDAR.• Son sistemas más caros, por el tipo de instalación y por la energía que necesitan pero

son más eficaces que los de depuración blanda.• Las instalaciones varían en función del origen del agua que se vaya a depurar (uso

doméstico, agrícola, ganadero etc..)

ESTRUCTURA GENERAL: LÍNEA DE AGUA: es el camino que recorre el agua desde que llega a la

instalación, pasando por distintos tratamientos, hasta su vertido en el receptor final

LÍNEA DE FANGOS, LODOS O BIOSÓLIDOS: Se concentran los contaminantes y se les hace pasar por un recorrido diferente en el que sufren otros tratamientos.

LINEA DE GAS: Durante el tratamiento de lodos y fangos se produce biogás que será sometido a otro proceso específico.

TRATAMIENTO EN UNA EDAR

LÍNEA DE AGUA:

PRETRATAMIENTO: separación de sólidos en suspensión y

flotantes de gran tamaño (palos, trapos, ramas, piedras, grasas)

DESBASTE O RETENCIÓN: Eliminación mediante rejas de los materiales más voluminosos que mediante cintas transportadoras se depositan en contenedores para llevarlos a los vertederos municipales o incineradoras.

DESARENADO : sistema de circulación del agua en cámaras a velocidades controladas para favorecer la sedimentación de arenas, para evitar malos olores se inyecta aire durante el proceso.

DESENGRASADO: proceso que se realiza conjunto con el de desarenado para eliminar grasas, pelos y fibras flotantes que quedan en superficie y se eliminan por recogida superficial.

TRATAMIENTO PRIMARIO: consiste en la eliminación de

materiales flotantes que no hayan sido eliminados en el tratamiento anterior.

DECANTACIÓN EN TANQUES: se favorece la sedimentación y se utilizan mecanismos de arrastre de grasas y fangos.

COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN: mediante la utilización de determinados compuestos inorgánicos que se combinan con los sólidos en suspensión, se forman agregados de gran tamaño que sedimentan para después ser eliminados

NEUTRALIZACIÓN: ajuste de pH.

TRATAMIENTO SECUNDARIO: Se utilizan procesos biológicos con

posterior decantación para eliminar la materia orgánica.

LODOS O FANGOS ACTIVOS se vierte el agua en depósitos de grandes dimensiones con condiciones aerobias para que los microorganismos existentes en el agua, o los que se añaden, eliminen la materia orgánica por oxidación ( se suministra oxígeno mediante difusores) formando todo el conjunto lodos o fangos que se eliminan por decantación.

FILTROS BACTERIANOS: Masa de piedras o fragmentos sintéticos que tienen adheridos microorganismos, el agua se hace pasar en forma de lluvía

DECANTACIÓN SECUNDARIA: Eliminación de los lodos y control de la temperatura, pH y sustancias tóxicas que se producen durante el proceso.

TRATAMIENTO TERCIARIO: son tratamientos complementarios,

caros, que se utilizan para eliminar la materia orgánica y las sales inorgánicas de N y P principalmente, que van a permitir obtener una mejor calidad del agua que le permitirá ser reutilizada.

DESINFECCIÓN: Este proceso encarece el tratamiento y consiste en la

eliminación de microorganismos o virus patógenos mediante cloración, ozonización y tratamiento con luz ultravioleta.

https://www.youtube.com/watch?v=f1T_C61zkWA

ESQUEMA DE UNA EDAR

LÍNEA DE FANGOS O BIOSÓLIDOS:

ESPESAMIENTO DE FANGOS: reducir el volumen de los mismos eliminando la mayor parte del agua. Se basan en mecanismos de gravedad o flotación.

ESTABILIZACIÓNDE FANGOS: consiste en eliminar la materia orgánica mediante la degradación aerobia o anaerobia de la misma:

ESTABILIZACIÓN AEROBIA: Se airean los fangos y los microorganismos presenten realizan la oxidación de la materia orgánica, aunque es un proceso caro.

ESTABILIZACIÓN ANAEROBIA: Se lleva a cabo en tanques cerrados o digestores, donde tienen lugar reacciones de fermentación en las que la materia orgánica se tranforma en ácidos y gases como el metano. Como resultado se obtiene Biogás, que será utilizado como combustible.

ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO: se realiza una coagulación de los sólidos mediante la adición de compuestos, calor o presión.

DESHIDRATACIÓN: eliminación del agua mediante secado, filtros prensa y centrifugación. Posteriormente estos fangos se trasladan a vertederos, se incineran o se utilizan para la fabricación de compost y su aplicación en agricultura.

LÍNEA DE GAS:El biogás se utilizará como combustible o se quema en las propias instalaciones de tratamiento.

EL CONTROL Y LA PROTECCIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

Se llevan a cabo mediante Sistemas de Redes de control.

Sus objetivos:• Describir las condiciones actuales de la calidad de las aguas.• Analizar las tendencias a largo plazo.• Identificar los factores que afectan a su calidad.

Los órganos encargados del control y vigilancia de las aguas públicas: Comisarías de aguas de las diferentes Cuencas Hidrográficas.

En España se crea la RED COCA formada por 456 estaciones en las que se analizan hasta 40 parámetros diferentes

OTRAS REDES• COAS: control de aguas para el abastecimiento.• ICTIOFAUNA: control de la calidad del agua para la vida piscícola.• RED DE CALIDAD DE AGUAS SUBTERRÁNEAS• RED ICAS: red integrada de calidad de aguas, que cuenta con

• EMP: estaciones de muestreo periódico.• EMO: estaciones de muestreo ocasional.• EAA: estaciones automáticas de alerta

• RED DE OBSERVACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS• RED DE OBSERVACIÓN DE LA EVOLUCIÓN DE LA INTRUSIÓN MARINA.

NORMATIVA:• PREVENCIÓN:

• Establecimiento de protección de embalses.• Perímetros de protección de acuíferos.• Protección de humedales.• Estudio de impacto ambiental.• Planificación hidrológica

• MEDIDAS ACTIVAS• Concesión y autorización de uso.• Autorización de vertido.• Canon de vertido.• Estructuras de depuración.• Limitación de contaminación en origen.• Protección de acuíferos sobreexplotados.• Sanciones