Quimica Del Agua Fundetec

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QUIMICA DEL AGUA

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Conceptos básicos

El agua es el principal e imprescindible

componente del cuerpo humano.

• El ser humano no puede estar sin

beberla más de cinco o seis días sin

poner en peligro su vida.

• El cuerpo humano tiene un 75 % de

agua al nacer y cerca del 60 % en la

edad adulta. Aproximadamente el 60 %

de este agua se encuentra en el interior

de las células (agua intracelular). El

resto (agua extracelular) es la que

circula en la sangre y baña los tejidos.

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Estructura y propiedades

del agua

La molécula de agua está

formada por dos átomos de H

unidos a un átomo de O por

medio de dos enlaces

covalentes. El ángulo entre

los enlaces H-O-H es de

104'5º. El oxígeno es más

electronegativo que el

hidrógeno y atrae con más

fuerza a los electrones de

cada enlace.

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Propiedades del agua

Acción disolvente:

• El agua es el líquido que más

sustancias disuelve, por eso

decimos que es el disolvente

universal. Esta propiedad, tal

vez la más importante para la

vida, se debe a su capacidad

para formar puentes de

hidrógeno.

• El agua pura es neutra, su pH

es de 7

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PROPIEDADES DEL AGUA VIDEO

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CICLO DEL AGUA

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CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE AGUA

SEGÚN SUS PROPIEDADES PARA SU CONSUMO

SEGÚN LA CANTIDAD DE MINERALES DISUELTOS.

SEGÚN SU PROCEDENCIA U ORIGEN

• POTABLES • NO POTABLES

• DURAS • BLANDAS

• SUPERFICIALES • SUBTERRANEAS

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AGUA POTABLE

Llamamos agua potable al agua que podemos consumir o beber sin que exista peligro para nuestra salud. El agua potable no debe contener sustancias o microorganismos que puedan provocar enfermedades o perjudicar nuestra salud. Por eso, antes de que el agua llegue a nuestras casas, es necesario que sea tratado en una planta potabilizadora. En estos lugares se limpia el agua y se trata hasta que está en condiciones adecuadas para el consumo humano. Desde las plantas potabilizadoras, el agua es enviada hacia nuestras casas a través de una red de tuberías que llamamos red de abastecimiento o red de distribución de agua.

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AGUA NO POTABLE: Es aquella que no es apta para consumo humano porque no ha pasado por un proceso de potabilización.

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AGUAS SUPERFICIALES:

Las aguas superficiales son las aguas continentales que se encuentran en la superficie de la Tierra. Pueden ser corrientes que se mueven en una misma dirección y circulan continuamente, como los ríos y arroyos; o bien estancadas como los lagos, lagunas, charcas y pantanos.

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AGUA SUBTERRANEA:

El agua subterránea se encuentra debajo del suelo entre grietas y espacios que hay en la tierra, incluyendo arena y piedras. El área donde se acumula el agua en las grietas se llama la zona saturada. La parte de arriba de esta área se le conoce como el nivel freático. El nivel freático puede encontrarse a un pie del suelo como a cientos de pies debajo de la superficie.

El agua subterránea se acumula en capas de tierra, arena y rocas conocidas como acuíferos. La velocidad a la que el agua se mueve depende del tamaño de los espacios en las capas y de la conexión entre éstos. Los acuíferos consisten típicamente de gravilla, arena, arenilla y piedra caliza. Estos materiales son permeables porque tienen poros grandes que permiten que el agua fluya con mayor rapidez.

AGUAS DURAS:

Aguas duras son aquellas que poseen

una dureza superior a 120 mg de CaCO3

por litro, o lo que es lo mismo, que

contiene una gran cantidad de minerales,

particularmente sales de magnesio y

calcio. A esta agua también se las conoce

con el nombre de calcáreas.

El agua dura es fácilmente reconocible, ya

que no producen espuma en los jabones,

formando incluso un residuo gris con el

uso del jabón, que en muchas ocasiones

puede llegar a alterar los COLORES de

ropas, calderos, grifos, y a la hora de

beber, también puede detectarse un cierto

sabor desagradable.

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Existen dos tipos de dureza

Dureza temporal: Está determinada por el contenido de carbonatos de calcio y magnesio. Puede eliminarse por ebullición del agua y posterior separación de los precipitados por filtración. Se le conoce también como dureza de carbonatos.

Dureza permanente: Está determinada por el contenido de otras sales de calcio y/o magnesio y no se puede eliminar por ebullición. El agua que posee esta dureza puede ablandarse haciéndola pasar a través de un cilindro que contiene una resina capaz de absorber los iones metálicos que producen la dureza (Ca2+ y Mg2+) y liberar iones sodio (Na+). El método se denomina intercambio iónico y consiste en reemplazar los iones indeseables por iones sodio.

También se puede eliminar esta dureza, añadiendo carbonato de sodio Na2CO3 en una cantidad adecuada para precipitar los iones calcio como carbonato de calcio y luego separar este precipitado por filtración. La dureza permanente también se denomina dureza de no carbonatos o no carbónica. En general el grado de dureza del agua corresponde a los mg/L de sales de calcio o de magnesio aunque se expresa como mg/L de carbonato de calcio. Así, el agua potable tiene, en promedio, una dureza de 250 mg/L de carbonatos de calcio y el límite máximo permisible es de 300 mg/L de dureza. El agua destinada al uso en calderas debe ser blanda.

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AGUAS BLANDAS: Las aguas blandas, o también conocidas como suaves, son aquellas que poseen mínimas cantidades de sales disueltas en el agua. Su principal ventaja es que fomenta y potencia la acción de los jabones y detergentes y otros químicos usados en limpieza. El agua dulce se puede definir como un agua con menos de 0.5 partes por mil de sal en disolución. Suele encontrarse en ríos, lagos, glaciares, y algunas aguas subterráneas. Se caracteriza por tener una concentración mínima de cloruro sódico, e iones de calcio y magnesio. En todo caso, son aguas de carácter potable.

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METODOS DE EXPRESION DE CONCENTRACIONES

Existen dos formas básicas de expresar la concentración en masa de las especies disueltas (solutos) en solución: • La primera es especificar la concentración en unidades de masa de soluto en un

volumen unitario de solución. PESO soluto

VOLUMEN solvente

• La segunda es una relación masa/masa , ósea el peso o masa del soluto en una peso o masa determinada de solución

PESO soluto PESO solvente

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mg/litro = Masa de la sustancia en miligramos Volumen de la solución en litros

Partes por millón = Masa de la sustancia en miligramos (ppm) Masa de la solución (soluto + solvente) en Kg

EJEMPLO: Una muestra de agua contiene 3.5 mg de iones fluoruro (F-) en 825 mL de solución. Calcule las partes por millón del ion fluoruro en la muestra.

1 miligramo = 1000 mg

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Ejemplo: Calcule los mg de fluoruro (F-) que hay en una muestra de 1.25 L de solución que tiene 4.0 ppm de ion fluoruro.

EJERCICIOS

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CONTAMINACION DEL AGUA

La contaminación hídrica o contaminación del agua es una modificación de esta, generalmente provocada por el ser humano, que la vuelve impropia o peligrosa para el consumo humano, la industria, la agricultura, la pesca y las actividades recreativas, así como para los animales y la vida natural y cotidiana.

Si bien la contaminación de las aguas puede provenir de fuentes naturales (como, por ejemplo, la ceniza de un volcán) la mayor parte de la contaminación actual proviene de actividades humanas. El desarrollo y la industrialización suponen un mayor uso de agua, una gran generación de residuos, muchos de los cuales van a parar al agua y el uso de medios de transporte fluvial y marítimo que en muchas ocasiones, son causa de contaminación de las aguas. Las aguas superficiales son en general más vulnerables a la contaminación de origen antropogénico que las aguas subterráneas, por su exposición directa a la actividad humana. Por otra parte una fuente superficial puede restaurarse más rápidamente que una fuente subterránea a través de ciclos de escorrentía estacionales

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PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AGUA

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el agua está contaminada cuando su composición se haya alterado de modo que no reúna las condiciones necesarias para ser utilizada beneficiosamente en el consumo del hombre y de los animales. En los cursos de agua, los microorganismos descomponedores mantienen siempre igual el nivel de concentración de las diferentes sustancias que puedan estar disueltas en el medio. Este proceso se denomina auto depuración del agua. Cuando la cantidad de contaminantes es excesiva, la autodepuración resulta imposible.

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Los principales contaminantes del agua son:

• Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables.

• Basuras, desechos químicos de las fábricas, industrias, etc.

• Aguas residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor parte materia orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua).

• Agentes patógenos, tales como bacterias, virus, protozoarios, parásitos que entran al agua provenientes de desechos orgánicos, que incluyen heces y otros materiales que pueden ser descompuestos por bacterias aerobias.

• Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables.

• Petróleo, especialmente el procedente de los vertidos accidentales.

• Minerales inorgánicos y compuestos químicos.

CONTAMINACION ORGÁNICA

FUENTES DE CONTAMINACION ORGANICA

CONTAMINACIÓN URBANA Causada por los efluentes cloacales. Son las aguas residuales de los hogares y de los establecimientos comerciales., (contaminación bacteriana)

CONTAMINACIÓN INDUSTRIAL Causadas por efluentes industriales (compuestos organoclorados y organofosforados de pesticidas,fenoles,etc.) Las características de las aguas residuales industriales pueden diferir mucho. El impacto de los vertidos industriales depende no sólo de sus características comunes, como la demanda bioquímica de oxígeno, sino también de su contenido en sustancias orgánicas específicas.

CONTAMINACIÓN AGRICOLA La agricultura, la ganadería comercial y las granjas avícolas, son fuentes de contaminantes orgánicos de las aguas superficiales y subterráneas Estos contaminantes incluyen tanto sedimentos procedentes de la erosión de las tierras de cultivo como compuestos de fósforo y nitrógeno que, en parte, proceden de los residuos animales y de los fertilizantes comerciales.

COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA

Los principales compuestos inorgánicos no metálicos que se determinan en el

agua son : Fósforo, Nitrógeno, Cianuro, Fluoruro, Sílice, Azufre y Oxigeno

FOSFORO

El fósforo se transforma en sus diferentes formas mediante el ciclo del

fósforo.

El fósforo disuelto en el agua en forma de fosfatos procede de ciertas rocas,

como el apatito, del lavado de los suelos y de los detergentes polifosfatados.

Se encuentra en el agua como fósforo inorgánico u orgánico, disuelto o en

suspensión.

Una acción muy importante de los fosfatos es la que ejercen en el transporte

y retención, por complejación, de metales en el agua.

COMPUESTOS DE NITRÓGENO

Las formas de nitrógeno de mayor interés en las aguas naturales y residuales

son : NO2-, NO3

-, NH3 y nitrógeno orgánico

El nitrógeno oxidado total es la suma de nitrito y nitrato.

El NO2- , se presenta generalmente como trazas en el agua de superficies,

pero puede alcanzar niveles elevados en las subterráneas

El NO3- , se encuentra sólo en pequeñas cantidades en las aguas residuales

domésticas .

El NH3 se encuentra de forma natural en las aguas superficiales y residuales.

El nitrógeno orgánico es el nitrógeno ligado orgánicamente en el estado de

oxidación trinegativo incluye productos naturales, como las proteínas y

péptidos, ácidos nucleicos y urea, y numerosos materiales orgánicos sintéticos.


CIANUROS

El ácido cianhídrico, los cianuros y los cianuros complejos (ferrocianuros,

tiocianatos, etc.) son muy tóxicos.

Los cianuros alcalinos disueltos, por oxidación, se transforman en

carbonatos alcalinos disminuyendo sus propiedades tóxicas.

Su papel en el agua es importante, por ser un fuerte agente complejante,

estando la toxicidad de los complejos en relación inversa a su estabilidad.

.


FLUORURO

Se encuentra en las aguas superficiales y subterráneas, como ion fluoruro.

Procede de minerales fluorados como fluorita, criolita, fluorapatito, etc.

Algunos alimentos y bebidas contienen flúor en concentraciones traza,

como el te, en el que se encuentran concentraciones de 1.0 a 1.5 mg/L.

La concentración óptima de fluoruro en un agua de abastecimiento depende

de las condiciones climáticas .


SÍLICE

La degradación de las rocas que contienen sílice explica su presencia en las

aguas naturales como partículas en suspensión, en estado coloidal o

polimérico, y como ácidos silícicos o iones silicato.

El contenido de sílice en el agua natural suele oscilar entre 1.0 y 30 mg/L,

aunque no son raras concentraciones de 100 mg/L e incluso 1000 mg/L en

algunas aguas salobres y piélagos.


SULFUROS

Los sulfuros se encuentran a menudo en el agua subterránea. Su presencia común en las aguas residuales se debe en parte a la descomposición de la materia orgánica, presente a veces en los residuos industriales, pero procedente casi siempre de la reducción bacteriana de los sulfatos. - El sulfuro de hidrógeno que escapa al aire a partir de las aguas residuales que contienen sulfuros produce olores molestos. La concentración umbral de olor para el ácido sulfhídrico en agua está comprendido entre 0.025 y 0.25 μg/L. El ácido sulfhídrico es muy tóxico y ha motivado la muerte de numerosos trabajadores en las alcantarillas o fosas sépticas. Ataca directa o indirectamente a los metales y ha producido corrosiones graves en las conducciones de cemento por oxidarse biológicamente a ácido sulfúrico en las paredes de las tuberías.


OXÍGENO DISUELTO Las aguas superficiales no contaminadas, están saturadas de oxígeno, y su contenido depende de la aireación, de las plantas verdes y de la temperatura. El contenido varía, en relación con la temperatura, desde 14.6 mg/L a 0 ºC hasta 7.6 mg/L a 30 ºC. Las diferencias del contenido de O2 dependen del grado de contaminación. Existe una estrecha relación entre la distribución de oxígeno y la materia orgánica, viva o muerta. La cantidad de oxígeno disuelto nos da una información sobre la capacidad de autodepuración, así como la importancia que tiene con relación a la respiración de los peces. Todo esto explica la importancia que tiene el estudio del reparto del oxígeno en las aguas.


Parámetro Valores límites Parámetro Valores

límites

PH

Sólidos en suspensión (mg/L)

DBO5 (mg/L)

DQO (mg/L)

Temperatura

Aluminio (mg/L)

Arsénico (mg/L)

Cadmio (mg/L)

Cromo II (mg/L)

Cromo VI (mg/L)

Hierro (mg/L)

Manganeso (mg/L)

Níquel (mg/L)

Mercurio (mg/L)

5,5-9,5

300

300

500

3°C

2,0

1,0

0,5

4,0

0,5

10

10

10

0,1

Plomo (mg/L)

Cobre (mg/L)

Zinc (mg/L)

Cianuros (mg/L)

Cloruros (mg/L)

Sulfuros (mg/L)

Sulfatos (mg/L)

Fluoruros (mg/L)

Fósforo total (mg/L)

Amoniaco (mg/L)

Nitrógeno nítrico (mg/L)

Aceites y grasas (mg/L)

Fenoles (mg/L)

Detergentes (mg/L)

0,5

10

20

1.0

2000

2,0

2000

12

20

50

20

40

1,0

6,0

Los parámetros inorgánicos y orgánicos característicos que deben considerarse como mínimo en la estimación del tratamiento aguas de vertido se recogen en la tabla, junto con los límites máximos para autorizar dicho vertido.

CONTAMINANTES DEL AGUA

Parámetros considerados para el tratamiento de vertidos y niveles máximos permitidos

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Características físico-químicas de las aguas

Las aguas naturales, al estar en contacto con diferentes agentes (aire, suelo, vegetación, subsuelo, etc.), incorporan parte de los mismos por disolución o arrastre.

Esto hace que las aguas dulces presenten un elevado número de sustancias en su composición química natural.

Entre los compuestos más comunes que se pueden encontrar en las aguas dulces están:

• como constituyentes mayoritarios: los carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, cloruros y nitratos.

• como constituyentes minoritarios: los fosfatos y silicatos, metales como elementos traza y gases disueltos como oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono.

El agua de lluvia presenta • los cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+

• los aniones: HCO3−, Cl−, Br−, I−, SO4

2−, NO3−, PO4

3−

• y dióxido de carbono, oxígeno, ozono, nitrógeno, argón, etc.

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Alteración de la composición química

La composición química natural de las aguas puede verse alterada por actividades humanas: agrícolas, ganaderas e industriales, etc., incorporando sustancias de diferente naturaleza a través de vertidos de aguas residuales o debido al paso de las aguas por terrenos tratados con productos agroquímicos o contaminados.

Estas incorporaciones ocasionan la degradación de la calidad del agua provocando

diferentes efectos negativos como • la modificación de los ecosistemas acuáticos • la destrucción de los recursos hidráulicos • riesgos para la salud • incremento del coste del tratamiento del agua para su uso • daño en instalaciones (incrustaciones, corrosiones, etc.) • destrucción de zonas de recreo. Las aguas contaminadas presentan diversos compuestos en función de su

procedencia: pesticidas, tensoactivos, fenoles, aceites y grasas, metales pesados, etc. La composición específica de un agua determinada influye en propiedades físicas

tales como densidad, tensión de vapor, viscosidad, conductividad, etc.

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Parámetros de control

Las aguas naturales presentan unas características que han sido compatibles con la vida vegetal y animal a lo largo de los siglos. La progresiva contaminación ha cambiado sustancialmente sus propiedades.

Las filtraciones, los vertidos y la contaminación atmosférica han

dado lugar a que, a veces, el agua natural no sea agua potable. Esto ha originado la necesidad de utilizar parámetros de control.

Estos parámetros dependen de la procedencia del agua y de su uso

(consumo humano, uso industrial, vertidos, etc.) y se pueden agrupar de la siguiente manera: físicos, químicos, biológicos y gases disueltos.

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Físicos

• Color • Olor • Turbidez • Sólidos en suspensión • Temperatura • Densidad • Sólidos • Conductividad • Radioactividad

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Químicos • pH • Materia Orgánica (Carbono orgánico total ,COT) • DBO • DQO • Nutrientes • Nitrógeno y compuestos derivados (amoníaco, nitratos, nitritos, etc.) • Fósforo y compuestos derivados (fosfatos) • Aceites y grasas • Hidrocarburos • Detergentes • Cloro y cloruros • Fluoruros • Sulfatos y sulfuros • Fenoles • Cianuros • Haloformos • Metales • Pesticidas

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Biológicos

• Coliformes totales y fecales

• Estreptococos fecales

• Salmonellas

• Enterovirus

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Gases disueltos

• Oxígeno

• Nitrógeno

• Dióxido de carbono

• Metano

• Ácido sulfhídrico

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Parámetros físicos (I)

• Color Es el resultado de la presencia de materiales de origen vegetal tales como

ácidos húmicos, turba, plancton, y de ciertos metales como hierro, manganeso, cobre y cromo, disueltos o en suspensión.

Constituye un aspecto importante en términos de consideraciones estéticas. Los efectos del color en la vida acuática se centran en la disminución de la

transparencia, que provoca un efecto barrera a la luz solar, traducido en la reducción de los procesos fotosintéticos.

• Olor Es debido a cloro, fenoles, ácido sulfhídrico, etc. La percepción del olor no constituye una medida, sino una apreciación y tiene,

por tanto, un carácter subjetivo. El olor raramente es indicativo de la presencia de sustancias peligrosas en el

agua, pero sí puede indicar la existencia de una elevada actividad biológica. Por ello, en el caso de aguas potable, no debería apreciarse olor alguno, no sólo en el momento de tomar la muestra sino a posteriori (10 días en recipiente cerrado y a 20ºC).

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Parámetros físicos (II)

• Turbidez Es una medida de la dispersión de la luz por el agua por la presencia de

materiales suspendidos coloidales y/o particulados. La materia suspendida puede indicar un cambio en la calidad del agua y/o la

presencia de sustancias inorgánicas finamente divididas o de materiales orgánicos.

La turbidez es un factor ambiental importante ya que la actividad fotosintética depende en gran medida de la penetración de la luz.

La turbidez interfiere con los usos recreativos y el aspecto estético del agua. La turbidez constituye un obstáculo para la eficacia de los tratamientos de

desinfección. La transparencia del agua es muy importante en las de aguas potables y en

el caso de industrias que producen materiales destinados al consumo humano.

• Sólidos en suspensión Comprenden a todas aquellas sustancias que están suspendidas en el seno

del agua y no decantan de forma natural.

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Parámetros físicos (III)

• Temperatura La temperatura de las aguas residuales es importante a causa de sus efectos

sobre la solubilidad del oxígeno y, en consecuencia, sobre la velocidad en el metabolismo, difusión y reacciones químicas y bioquímicas.

El empleo de agua para refrigeración (por ejemplo en las centrales nucleares) conlleva un efecto de calentamiento sobre el medio receptor que se denomina contaminación térmica.

Temperaturas elevadas implican la aceleración de la putrefacción, con lo que aumenta la DBO y disminuye el oxígeno disuelto.

• Densidad Las medidas de densidad son necesarias en aguas de alta salinidad para

convertir medidas de volumen en peso. Es práctica común medir volumétricamente la cantidad de muestra usada

para un análisis y expresar los resultados como peso/volumen (por ejemplo, mg/L). Aunque ppm y mg/L sólo son medidas idénticas cuando la densidad de la muestra es 1, para muchas muestras se acepta el pequeño error que se introduce al considerar que 1 ppm es 1 mg/L.

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Parámetros físicos (IV)

• Sólidos Se denominan así a todos aquellos elementos o compuestos presentes en el

agua que no son agua ni gases. Atendiendo a esta definición se pueden clasificar en disueltos y en suspensión. En cada uno de ellos, a su vez, se pueden diferenciar los sólidos volátiles y los no volátiles.

La medida de sólidos totales disueltos (TDS) es un índice de la cantidad de sustancias disueltas en el agua que proporciona una indicación de la calidad química. Analíticamente se define como residuo filtrable total (en mg/L).

El término sólidos en suspensión describe a la materia orgánica e inorgánica particulada existente en el agua. Su presencia participa en el desarrollo de la turbidez y el color del agua, mientras que la de sólidos disueltos determina la salinidad del medio, y en consecuencia la conductividad del mismo.

• Conductividad Es la medida de la capacidad del agua para transportar la corriente eléctrica y

permite conocer la concentración de especies iónicas presentes en ella. La contribución de cada especie iónica a la conductividad es diferente por lo

que su medida da un valor que no está relacionado con el número total de iones en solución. Depende también de la temperatura.

Está relacionada con el residuo fijo por la expresión conductividad (S/cm) x f = residuo fijo (mg/L)

El valor de f varía entre 0.55 y 0.9.

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Parámetros químicos (I)

• pH Se define como

pH = log 1/[H+] = −log [H+]

Su medida tiene amplia aplicación en el campo de las aguas naturales y residuales. Es una propiedad que afecta a muchas reacciones químicas y biológicas.

El valor del pH compatible con la vida piscícola está comprendido entre 5 y 9. Para la mayoría de las especies acuáticas, la zona de pH favorable se sitúa entre 6.0 y 7.2. Fuera de este rango no es posible la vida como consecuencia de la desnaturalización de las proteínas.

La alcalinidad es la suma total de los componentes en el agua que tienden a elevar el pH (bases fuertes y sales de bases fuertes y ácidos débiles).

La acidez es la suma de componentes que implican un descenso de pH (dióxido de carbono, ácidos minerales, ácidos poco disociados, sales de ácidos fuertes y bases débiles).

Ambas, controlan la capacidad de tamponamiento del agua (para neutralizar variaciones de pH provocadas por la adición de ácidos o bases).

El principal sistema regulador del pH en aguas naturales es el sistema carbonato (dióxido de carbono, ion bicarbonato y ácido carbónico).

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Parámetros químicos (II)

• Materia orgánica La materia orgánica existente en el agua, tanto la disuelta como la particulada, se

valora mediante el parámetro carbono orgánico total (TOC, total organic carbon). Los compuestos orgánicos existentes en el medio acuático se pueden clasificar

atendiendo a su biodegradabilidad (posibilidad de ser utilizados por microorganismos como fuente de alimentación) y para su medida se utilizan los parámetros DQO y DBO.

• Demanda química de oxígeno DQO Es la cantidad de oxígeno consumido por los cuerpos reductores presentes en el

agua sin la intervención de los organismos vivos. Efectúa la determinación del contenido total de materia orgánica oxidable, sea biodegradable o no.

• Demanda bioquímica de oxígeno DBO Permite determinar la materia orgánica biodegradable. Es la cantidad de oxígeno

necesaria para descomponer la materia orgánica por la acción bioquímica aerobia. Esta transformación biológica precisa un tiempo superior a los 20 días, por lo que

se ha aceptado, como norma, realizar una incubación durante 5 días, a 20ºC, en la oscuridad y fuera del contacto del aire, a un pH de 7-7.5 y en presencia de nutrientes y oligoelementos que permitan el crecimiento de los microorganismos. A este parámetro se le denomina DBO5.

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Parámetros químicos (III)

• Nutrientes Los nutrientes promueven respuestas biológicas como el florecimiento del plancton y un excesivo

desarrollo de ciertas algas que pueden impedir el empleo del agua con algunos fines. Los más importantes son los compuestos de nitrógeno y fósforo, contaminantes comunes en

residuos industriales y municipales y en las aguas de lavado de campos. • Nitrógeno y derivados Las formas inorgánicas del nitrógeno incluyen nitratos (NO3

−) y nitritos (NO2−), amoníaco (NH3) y

nitrógeno molecular (N2). El amoníaco es un gas incoloro a presión y temperatura ambiente altamente soluble en agua.

Cuando se disuelve en agua se forman iones amonio (NH4+), estableciéndose un equilibrio químico

entre ambas formas. La presencia de nitratos proviene de la disolución de rocas y minerales, de la descomposición de

materias vegetales y animales y de efluentes industriales. También hay contaminación proveniente de su uso como abonos y fertilizante.

En aguas residuales, su presencia es mínima debido al estado reductor de este medio. En depuradoras de aguas residuales la producción de NO3

− debe tenerse en cuenta pues se convierte en factor limitante del crecimiento en sistemas hídricos en presencia de fósforo: eutrofización.

El nitrógeno Kjeldahl (NTK) mide la cantidad de nitrógeno amoniacal y de nitrógeno orgánico. Indica el contenido proteínico del agua.

• Fósforo y derivados El fósforo elemental no se encuentra habitualmente en el medio natural, pero los ortofosfatos,

pirofosfatos, metafosfatos, polifosfatos y fosfatos orgánicamente unidos sí se detectan en aguas naturales y residuales.

Se le considera un macronutriente esencial, siendo acumulado por una gran variedad de organismos vivos.

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Parámetros químicos (IV) • Aceites y grasas En este grupo se incluyen los aceites y las grasas que se encuentren en estado

libre, ya sean de origen animal, vegetal o mineral (fundamentalmente, los derivados del petróleo).

La mayoría de estos productos son insolubles en el agua, pero pueden existir en forma emulsionada o saponificada.

• Hidrocarburos Bajo esta denominación se encuentran agrupados una serie de compuestos

cuya característica común es presentar en su estructura átomos de carbono y de hidrógeno.

Se pueden diferenciar dos grupos: los hidrocarburos derivados del petróleo y los hidrocarburos aromáticos policíclicos. Estos últimos son cancerígenos.

• Detergentes Son las sustancias que poseen unas importantes propiedades limpiadoras. Son productos complejos constituidos por uno o varios agentes surfactantes y

compuestos minerales. Los más característicos son los surfactantes, productos químicos orgánicos que

reducen la tensión superficial del agua.

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Parámetros químicos (V)

• Cloro y cloruros El cloro elemental es un gas amarillo-verdoso altamente soluble en agua que

dismuta hidrolizándose a ácido hipocloroso (HOCl) y ácido clorhídrico (HCl). A su vez, el ácido clorhídrico se disocia a iones hidrógeno y cloruro, mientras que el ácido hipocloroso, que es un ácido débil, se disocia parcialmente en iones hidrógeno e iones hipoclorito (OCl−). Las proporciones relativas de Cl2, HOCl y OCl− en equilibrio (cloro libre disponible) se encuentran controladas por el pH, la temperatura y la fuerza iónica.

El cloro en agua reacciona fácilmente con las sustancias nitrogenadas para producir compuestos clorados (cloro disponible combinado).

El cloro que permanece en agua después de un tratamiento se denomina cloro residual. El conjunto de cloro libre y cloro combinado se nombra como cloro residual total (TRC, total residual chlorine). La medida de TRC se considera suficiente para definir las toxicidad sobre los organismos acuáticos de agua dulce.

El ión cloruro se encuentra ampliamente distribuido en forma de cloruro sódico, potásico o cálcico. El gran inconveniente es el sabor desagradable que comunica al agua. Es también susceptible de ocasionar corrosión en las canalizaciones y en los depósitos.

• Fluoruros La mayoría de los fluoruros asociados con cationes monovalentes son solubles

en agua y los formados con cationes divalentes son insolubles normalmente.

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Parámetros químicos (VI)

• Sulfatos El ión sulfato (SO4

2−), muy soluble en agua, es la forma oxidada estable del azufre. Los sulfatos de plomo, bario y estroncio son insolubles.

El sulfato disuelto puede: a) ser reducido a sulfito y volatilizado a la atmósfera como H2S b) precipitado como sales insolubles c) incorporado a organismos vivos. Los sulfatos, en condiciones anaeróbicas, son fuente de oxígeno para las

bacterias, convirtiéndose en H2S. Se pueden producir por oxidación bacteriana de los compuestos azufrados

reducidos. • Cianuros Como cianuros se incluyen una serie de diversos compuestos orgánicos

caracterizados por el grupo −C≡N. Los gérmenes aerobios responsables de la depuración y los peces son sensibles a un contenido de 0.1 mg/L de HCN.

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Parámetros químicos (VII)

• Fenoles Los compuestos fenólicos afectan a las especies

piscícolas de diversas formas: por toxicidad directa tanto a los peces como a los organismos que les sirven como alimento y por disminución de la cantidad de oxígeno disponible por la elevada demanda de oxígeno de estos compuestos.

• Haloformos Son derivados orgánicos de los halógenos (F, C1,

Br, I). Los más abundantes en el agua son los trihalometanos, el tetracloruro de carbono y el dicloroetano.

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Parámetros químicos (VIII) • Metales Compuestos constituidos por los diferentes elementos metálicos. Sus características dependen, entre otros factores, del metal que esté

incorporado. Desde la perspectiva de los potenciales efectos perjudiciales que puedan generar

los metales más importantes son mercurio y cadmio. El mercurio puede formar numerosas especies, unas bastante solubles y otras

muy insolubles. La concentración de mercurio en medios acuosos es relativamente pequeña pero de una elevada toxicidad potencial como consecuencia de los procesos de bioacumulación.

El cadmio se encuentra en las aguas como ion divalente, formando compuestos orgánicos e inorgánicos, principalmente cloruros y carbonatos.

Los carbonatos, sulfuros, e hidróxidos presentan una baja solubilidad en agua. La solubilidad del ion cadmio disminuye con el incremento de pH (se favorece la

formación del hidróxido). El cadmio presenta una toxicidad elevada con efecto acumulativo.

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Parámetros químicos (IX)

• Pesticidas Según sus usos, se clasifican en insecticidas, fungicidas, herbicidas,

acaricidas, nematocidas, rodenticidas, etc. También pueden clasificarse atendiendo a sus características químicas: se

usan sustancias minerales como azufre, sulfato de cobre, arseniato de plomo y, sobre todo, compuestos orgánicos clorados como son los insecticidas (DDT, lindano, aldrín, dieldrín, etc.) y los herbicidas derivados de fenoxiácidos.

Hay también ésteres fosforados (insecticidas: paratión, malatión, etc) y compuestos orgánicos u organometálicos, cuyas moléculas llevan incorporadas grupos funcionales muy variados: derivados de la urea, de las triacinas, carbamatos y ditiocarbamatos, etc.

En el medio acuático, la toxicidad de los pesticidas varía en función de su naturaleza y según las especies y su estado de desarrollo (huevo, alevín, adulto).

Para los peces, los insecticidas clorados son 100 veces más tóxicos que los derivados organofosforados. Los herbicidas son mucho menos tóxicos que los insecticidas (2000 a 3000 veces menos).

Los pesticidas fosforados son mucho más tóxicos para el hombre y los mamíferos que los pesticidas clorados.

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Parámetros químicos (X)

• Oxígeno disuelto

Es necesario para la vida de los peces y otros organismos acuáticos. El oxígeno es moderadamente soluble en agua. Su solubilidad depende de la temperatura, salinidad, turbulencia del agua y presión atmosférica

La solubilidad disminuye cuando aumenta la temperatura y la salinidad y cuando disminuye la presión atmosférica.

La solubilidad del oxígeno atmosférico en aguas dulces, a saturación y al nivel del mar, oscila aproximadamente entre 15 mg/L a 0ºC y 8 mg/L a 25ºC.

Quimica Del Agua Fundetec

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