Tema 5. Contaminacin de las aguas.Conceptos:1. El agua como recurso bsico. Concepto de calidad en funcin de los usos.2. Parmetros fsicos, qumicos y biolgicos para determinar la calidad de las aguas.3. Contaminacin del agua: tipos y principales contaminantes fsicos, qumicos y biolgicos.4. Contaminacin de ros y lagos: Eutrofizacin y autodepuracin.5. Contaminacin de aguas subterrneas: Salinizacin y sobreexplotacin.6. Contaminacin de los mares: vertidos, mareas rojas, contaminacin trmica.7. Sistemas de tratamiento y depuracin.8. La gestin del agua.9. Recursos hdricos en Espaa.Criterios de evaluacin mnimos:Conoce los usos del agua, los que la consumen y los que no.Conoce las principales medidas para la gestin del agua.

Sabe definir los principales parmetros que miden la contaminacin de las aguas.Utiliza los parmetros fsicos, qumicos y biolgicos para realizar una valoracin del grado de contaminacin del agua.Conoce formas de depuracin natural o artificial sencilla.Realiza esquemas del funcionamiento de una depuradora de aguas residuales urbanas.

Analiza de forma crtica noticias o informaciones sobre las reservas hdricas o contaminacin a laluz de los conocimientos adquiridos.1.- El agua como recurso bsico.Necesario para:

Beber, uso domstico (Espaa:126 l/hab*da)1, agrcola (1 kg arroz: 2000 l, un kg algodn 8000 l), ganadero (80 l/vaca*da), industrial (disolvente, refrigeracin, limpieza).

Recreativo, Mantenimiento de los ecosistemas, produccin de energa hidroelctrica.

En Espaa (de las aguas subterrneas se extrae agua para):

Regado: 24.200 Hm3 /ao (80%). Urbano: 4.300 Hm3 /ao (14%). Industrial : 1.900 Hm3 /ao (6%).

Actualmente se obtienen unos 200 Hm3 /ao a partir de desaladoras.

El 33% de los cauces estn severamente contaminados (25.000 Km).

1 Datos de la encuesta de consumo de agua domstica de 2012.escaso precio (generalmente se cobra en funcin del gasto de distribucin y 2ltimamente de depuracin, pero no como materia prima).

Sus fuentes:

Aguas superficiales: ros, lagos, glaciares. Aguas subterrneas: acuferos.

Localizacin del agua dulce en la Tierra:

79% hielo.

20% subterrnea.

1% superficial.

50% lagos.38% edfica (en suelos).

10% atmosfrica.2% ros y seres vivos.

La calidad del agua no es necesariamente la misma segn el uso que queramos hacer de ella.

La destinada al consumo directo ha de tener unos parmetros mineralgicos y bacteriolgicos de mxima pureza, sin embargo el uso agrcola tiene menos requerimientos en este sentido, igualmente la refrigeracin en la industria requiere que no haya residuos que puedan atascar los conductos. En muchos casos depende de la reutilizacin que de ella pueda hacerse.

2.- La calidad de agua: tipos y parmetros.Los parmetros necesarios para considerar un agua de la calidad estn en funcin del uso que se le vaya a dar. Las exigencias de calidad han ido evolucionando a lo largo del desarrollo.

Los parmetros a considerar son: fsicos, qumicos y biolgicos.

2.1 Parmetros fsicos. Caractersticas organolpticas (olor, color y sabor): incolora, inodora e inspida.

Todos tenemos experiencias de distintos sabores del agua de diferentes partes del pas e incluso del de diferentes aguas minerales. Indica la presencia de materiales en suspensin, sustancias disueltas o microorganismos.

Temperatura: a mayor temperatura mayor probabilidad de microorganismos, pero tambin menor cantidad de gases disueltos.

Turbidez: debido a partculas o microorganismos en suspensin. Impide el paso de la luz (se mide con el disco de Secchi).

0.2 g/l de carbonatos de calcio o magnesio llamamos a las aguas duras (producen 3 poca espuma con el jabn, dificultan la coccin de los alimentos y atascan conducciones y calderas).

Ruido: generado por industria y navegacin principalmente.

2.2 Parmetros qumicos: DBO. (Demanda Biolgica de Oxgeno).Cantidad de oxgeno que consumen los microorganismos para descomponer la materia orgnica (DBO5 se mide en ausencia de luz, a 22C durante cinco das). Cuanto mayor sea la cantidad de materia orgnica presente mayor ser el consumo de oxgeno. (no se utiliza en aguas limpias debido a las mnimas cantidades que se obtendran).

Parmetros admitidos:

Salida de depuradora: DBO5 < 20mg/lAgua potable: DBO5: < 3mg/l DQO (Demanda Qumica de Oxgeno). Cuantifica la materia oxidable. Es un mtodo ms rpido pero menos fiable pues oxida, con un oxidante fuerte como el permanganato potsico, tanto la materia orgnica como la inorgnica (se utiliza para aguas ms limpias).

COT (Carbono Orgnico Total). Se deseca y los residuos se queman midiendo la cantidad de CO2 que se produce, lo que nos da una idea de la cantidad de materia orgnica presente.

OD (Oxgeno en disolucin). Los descomponedores consumen oxgeno por lo que su concentracin nos informa de la actividad de los organismos descomponedores de materia orgnica. Por debajo de 4 mg/l se consideran aguas anxicas. Se desarrollan entonces microorganismos anaerobios que generan residuos como metano o cido sulfhdrico.

Fsforo: suele ser el factor limitante en el desarrollo de los microorganismos.

Generalmente atrapado en el fondo de lagos (u ocanos), cuando se aporta al agua (detergentes o abonos) produce el desarrollo de microorganismos y la eutrofizacin de las aguas.

Otros parmetros: concentracin de sales (dureza), pH.

2.3 Parmetros biolgicos (o indicadores biolgicos):aguas.

Cuantifican la cantidad y el tipo de microorganismos que habitan las

El agua potable no debera contener ningn microorganismo patgeno.

Escherichia coli es una bacteria indicador de la contaminacin por aguas fecales.

etc.) podemos hacer una estimacin del nmero de microorganismos presentes. 4Tambin se utilizan organismos superiores como bioindicadores indirectos: larvas de insectos, peces, etc.

3.- La contaminacin del agua. Tipos y contaminantes.Contaminacin del agua: la accin y el efecto de introducir materias o energa, de modo directo o indirecto, que impliquen una alteracin perjudicial para usos (humanos) posteriores o su funcin en el ecosistema.

En este apartado vamos a clasificar los contaminantes en funcin de diferentes criterios. En realidad se trata bsicamente de los mismos contaminantes ordenados de forma diferente en cada caso. Se trata de ser capaz de hacer referencia a los principales problemas segn cada punto de vista, pero, como vers se repiten.

3.1 Segn su origen:Natural: seres vivos, volcanes, escorrenta, etc. Antrpica: las ya citadas.

Urbano: aguas fecales, restos orgnicos (aceites, lejas, detergentes,

disolventes,)

Agrcola y ganadero: pesticidas, fertilizantes, purines, materia orgnica. Industrial: temperatura, metales pesados, productos qumicos, ruido,

3.2 Segn la naturaleza de los contaminantes:Fsica:

Materiales en suspensin: disminuye la penetracin de la luz, alterando la biocenosis y las cadenas trficas. Modifica las propiedades organolpticas.

ciclos de crecimiento y reproduccin (microorganismos, medusas,). 5Ruido: Barcos, sonar, turbinas, desorientacin de mamferos.Qumica.

Orgnicos:

Materia orgnica de tratamiento de alimentos y aguas residuales.

Pesticidas. Alteran drsticamente las biocenosis, se acumulan en las cadenas trficas: esterilidad, malformaciones, muerte.

Productos industriales. Txicos, venenosos,

Inorgnicos:

Detergentes: sulfatos y fosfatos. Produce Eutrofizacin. Metales pesados. Acumulacin en las cadenas trficas. pH. Txico para los organismos.

Biolgicos:

Microorganismos patgenos: Protozoos bacterias, virus. Transmisin de enfermedades. No patgenos en exceso, ya que tambin son parte del sistema de autorregeneracin de las aguas superficiales.

3.3 Segn su localizacin:Puntual: derrame en accidente, tubera que vierte, etc.

Difusa: plaguicidas, insecticidas, como sucede con las explotaciones agrcolas.

3.4 Segn su evolucin:Biodegradable: materiales utilizados por los seres vivos en el proceso de autodepuracin, el problema viene cuando los aportes superan esta capacidad.

No biodegradable: elementos txicos que se acumulan en la cadena alimenticia.

3.5 Segn el medio en el que se produce:Marino: (poder de autorregeneracin relacionado con su tamao).

Vertidos industriales, metales pesados, sustancias txicas. Acumulacin en cadenastrficas. 6Limpieza de tanques de buques cisterna. Accidentes con derrame de petroleros o plataformas petrolferas: (el crudo forma pelcula que impide el intercambio de gases, se adhiere a las superficies matando la flora y la fauna, aparte de los efectos sobre el paisaje y la economa).

Vertidos radiactivos en bidones. Efectos durante miles de aos.

Redes y artes de pesca inadecuados u abandonados. Agotamiento de recursos pesqueros.

Residuos flotantes que son ingeridos por los peces, aves y mamferos marinos. Muerte de los mismos.

Salida de aguas residuales de ciudades costeras.

Residuos salinos de las desaladoras. Alteracin de los ecosistemas, cambios en las biocenosis, cambios en los movimientos de las masas de agua por cambio de densidad.

Incremento de la disolucin de CO2 , con la consiguiente acidificacin del medio.Ros: (regeneracin relacionada con su movilidad, oxigenacin, renovacin).

Vertidos industriales. Acumulacin de toxinas y metales pesados en las cadenas trficas.

Aumento de temperatura afecta a la disolucin de gases y sales.

Residuos urbanos no depurados. Bacterias patgenas, eutrofizacin.

Residuos agrcolas. Alteracin de las cadenas trficas, pesticidas, y eutrofizacin.

Aguas subterrneas: (depuracin lenta y difcil, poca regeneracin, limpieza difcil de los estratos porosos).

Difcil de detectar.

Puede ser puntual o difusa: pesticidas, fertilizantes, lixiviados de aguas residuales. Acumulacin de metales pesados, toxinas.

Sobreexplotacin. Desecacin de lagunas, fuentes y pozos.Salinizacin de superficies y acuferos.

4.- Contaminacin de ros y lagos: eutrofizacin y autodepuracin. 74.1 Eutrofizacin.La eutrofizacin es uno de los principales problemas de contaminacin con los que vamos a encontrarnos en el futuro. Se produce en todo tipo de aguas pero fundamentalmente en aquellas con poco movimiento.

Los pasos que llevan a la eutrofizacin son los siguientes:

1. Exceso de nutrientes (principalmente fsforo que es el principal factor limitante), a travs de vertidos urbanos, industriales, agrcolas, etc.

2. Proliferacin de microorganismos (generalmente fitoplancton superficial), que crea una pelcula superficial verdosa. El oxgeno va escapando a la atmsfera.

3. Enturbia lo que corta la luz en capas inferiores donde disminuye la fotosntesis y acaba faltando oxgeno.

4. Los organismos muertos precipitan al fondo.

5. Lo cual genera ms consumo de oxgeno por las bacterias y hongos de la putrefaccin.6. Anoxia, proliferacin de anaerobios, que producen metano, NH3 y H2S responsables del mal olor y altamente txicos. Desaparicin de fauna y flora quedando bsicamente microorganismos.

Estas condiciones se mantienen mientras persista el aporte excesivo de nutrientes, de otro modo se entra en una fase de autodepuracin.

4.2 La capacidad de autodepuracin del agua depende de:1. El medio que recibe el agua contaminada: somero, profundo, subterrneo.

2. Capacidad de dilucin del receptor, es dicir, del volumen relativo de agua lmpia y contaminada. Cuanta contaminacin se diluye en cuanta agua limpia.

3. Dinmica del receptor: velocidad y pendiente. Se ve favorecida por la agitacin y mezcla, que produce aireacin (cantidad de oxgeno disponible).

4. Presencia de microorganismos capaces de degradar. Las condiciones que genera la contaminacin pueden acabar con las especies capaces de eliminar los contaminantes y pueden aparecer otros.

Medidas que permiten prevenir y/o evitar, o al menos, disminuir los efectos:

Agitacin de las aguas por medios mecnicos o creando saltos de agua, 8etc. para mejorar la oxigenacin.

Disminucin del aporte de fosfatos, nitratos o sulfatos a las aguas. Las fuentes de contaminacin son el uso de los abonos, pesticidas, y puntualmente los vertidos de industrias, explotaciones ganaderas, vertidos urbanos.

Depuracin de las aguas de los ncleos urbanos independientemente del tamao de estos ncleos. Los municipios pequeos no suelen tener capacidad econmica para depurar pero muchos municipios pequeos pueden sumar una cantidad apreciable de contaminantes.

Evitar la disminucin del caudal de los cauces para permitir una mayor dilucin, limitando la captacin de aguas superficiales o pozos que bajen el nivel fretico.

5.- Contaminacin de las aguas subterrneas.Los mayores problemas de contaminacin de aguas subterrneas son:

sobreexplotacin, contaminacin y salinizacin.

Casi un tercio del agua que se consume en Espaa tiene origen en extraccin de acuferos. La limpieza de estos acuferos cuando se contaminan es labor harto difcil dada su naturaleza porosa (imagina limpiar una inmensa esponja enterrada).

Se entiende por sobreexplotacin de un acufero a la extraccin de mayor cantidad de agua de la que entra en el mismo provocando la disminucin del nivel fretico. Sus efectos van desde el secado de humedales, pozos, fuentes, etc. a veces a grandes distancias de las zonas de extraccin.

Salinizacin En las ocasiones en que la extraccin de agua se produce cerca del litoral la sobeexplotacin da lugar a la entrada de agua salada proveniente de los acuferos bajo el mar. Esto la inutiliza para casi todos los usos. Urbano, agrcola, ganadero, industrial, etc.

6.- Contaminacin de los mares:Vertidos, mareas negras , mares rojas, contaminacin trmica. VERTIDOS.

Los vertidos incontrolados al mar acaban convirtiendo algunos de ellosen inmensas cloacas cerca de las costas:

o Plsticos que flotan y son ingeridos por peces o mamferos de gran tamao 9provocando obstrucciones intestinales y la muerte. En algunos ocanos comoel Pacfico se ha localizado la denominada sopa de plstico o vrtice del basura con una extensin de 1.400.00 km2 (tres veces la superficie de Espaa).

o Redes abandonadas que atrapan y matan indiscriminadamente.

oPesticidas y metales pesados arrastrados por los ros o vertidos directamente por la industria costera y que pasan a formar parte de las redes trficas en un proceso denominado bioacumulacin.

oLimpieza de tanques de barcos (de forma ilegal) que vierten hidrocarburos, detergentes, disolventes, etc.

MAREAS NEGRAS

Mareas negras por vertidos de petrleo: El petrleo flota y se va evaporando (a la vez que lo que queda se densifica y se hunde contaminando los fondos).

Efectos.

o Falta de luz.

o Bloquea el intercambio de gases.o Impregna plumajes, pieles, etc.o Envenenamiento de las cadenas trficas.o Altera las actividades econmicas: pesqueras, tursticas, transporte,tomas de agua de industrias, etc.La depuracin de as mareas negras se hace:.

oOxidacin y descomposicin de los productos de forma natural pero muy lenta.

oBiorremediacin con el concurso de bacterias que degraden hidrocarburos.

o Barreras flotantes y bombas de aspersin, para retirarlo.

o Quema del vertido que traslada la contaminacin al aire.

oLimpieza a mano de las costas. Retirada de la arena y las rocas y posteriormente de las llamadas galletas de chapapote (bolas ms o menos grandes de petrleo y arena que acaban en la playa o semienterradas en el fondo).

MAREAS ROJAS.

Las mareas rojas: Se deben a la proliferacin de algas y fitoplancton (alguno de sus componentes dinoflagelados- produce sustancias txicas) debido a la eutrofizacin de zonas prximas a las costas. En Espaa se produce ocasionalmente en las ras gallegas afectando seriamente a los cultivos de mariscos (mejilln, etc.) que al ser organismos filtradores retienen las toxinas.

CONTAMINACIN TRMICA.

La contaminacin trmica es quiz la ms grave dada la ingente cantidad de calor que es necesario para calentar una masa de agua tan grande. Calor que es transportado por las corrientes y liberado finalmente. Gran parte del calentamiento global se est produciendo en el ocano. Cuando finalmente seamos capaces de frenar el calentamiento de la atmsfera el mar seguir devolviendo calor durante mucho mucho tiempo.

Un mar ms caliente da lugar a mayor evaporacin y al cambio de los patrones de distribucin de lluvias con precipitaciones ms intensas y, ms intensidad de los huracanes y tormentas produciendo inundaciones, etc.

Los gases disueltos (como el xgeno) disminuyen en agua caliente afectando a la fauna, etc.

7.- Sistemas de tratamiento y depuracin.El agua en el medio urbano.

7.1 Captacin de aguas limpias:Generalmente la captacin se efecta de acuferos cercanos al ncleo urbano. Cuando el tamao del asentamiento lo requiere, mediante presas o embalses.

Se requiere la creacin de estaciones de tratamiento de aguas potables donde se realizan una serie de procesos:

o Decantacin: reposo con la adicin de floculantes compuestos

que aglutinan partculas y facilitan su deposicin.o Filtrado: a travs de lechos de arena, aireacin.

oDesinfeccin: generalmente con hipoclorito, cloracin, (lejas, que le dan sabor) o bien con tratamientos ms caros como ozono o radiaciones UV.

110Distribucin: redes generalmente anastomosadas que aseguren la presin y el caudal requerido. Los excesos de presin son fuente de roturas y fugas. Un porcentaje importante del agua ya tratada se pierde por este concepto.

7.2 Depuracin de aguas residuales:Dos tipos bsicos: natural o blanda y dura o tecnolgica.

Natural: lagunaje (para poca cantidad) se extienden las aguas sobre lagunas extensas y poco profundas con objeto de facilitar la accin de microorganismos.

Tecnolgica: (superada la capacidad de autodepuracin del sistema natural son necesarias las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales).Depuradoras convencionales: generan tres lneas de productos: aguas, fangos y gases:

A.- Lnea de aguasPretratamiento: rejas y tamices eliminan los materiales gruesos que arrastran las aguas residuales: materiales voluminosos y arenas.

Tratamiento primario: Sedimentacin en grandes basas de reposo, aportando floculantes en muchos casos. Los depsitos requieren limpieza peridica.

Tratamiento secundario: Se pasa a los depsitos de digestin donde se utilizan de forma controlada organismos aerobios (con inyeccin forzada de oxgeno) para que metabolicen la materia orgnica presente. En ocasiones pulverizando el agua sobre un lecho de ridos (fragmentos de roca triturados) sobre los que crece una pelcula de microorganismos.

Los lodos obtenidos de esta fase y de la anterior pasan generalmente a

formar parte de un lnea de fangos (ver ms abajo).

Tratamiento terciario: cuando el agua va a ser utilizada de nuevo como agua de alta calidad, se pasan a zonas de tratamiento ms avanzados para la eliminacin de toxinas, nitratos, desinfeccin etc. (este tratamiento es muy costoso y generalmente no se realiza).

B.- Lnea de fangos:

Los lodos obtenidos en la fase secundaria son tratados en cmaras anaerobias de fermentacin (que a su vez libera gas metano, utilizado para alimentar la propia depuradora), y que finalmente se pueden utilizar como compost o abono o se llevan al vertedero si no son aptos para la agricultura. (Los anlisis y controles pertinentes permiten conocer la composicin y el contenido en posibles metales pesados o sustancias txicas de estos fangos y

111darle el uso ms adecuado que puede incluir su depsito en vertederos apropiados).

C.- Lnea de gases:

Uso del gas metano desprendido en las fermentaciones generalmente para el propio funcionamiento de la planta de tratamiento.

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8.- La gestin del agua.De carcter general:Ciudades:Ahorro domstico.

Reciclado de agua para jardines. Jardines xerofticos. Precios del agua (distribucin, depuracin).

Recogida de agua de escorrenta para riego. Educacin ambiental.

Agricultura:Goteo o similares.

Adaptacin de cultivos a las disponibilidades hdricas del lugar.

Industria:Reutilizacin cuando sea posible, Depuracin in situ,

Vertido aguas arriba (vuelven a recibir la que ellos mismos desechan).Medidas tcnicas: (ver ventajas y desventajas).Reforestacin. Canales y trasvases. Pozos.

Desaladoras, trmicas o de smosis inversa. Presas y embalses.

Medidas polticas:

113Legislacin.

Precios e impuestos al derroche.

Control de las cuencas hidrogrficas por sus usuarios.

Distribucin de recursos adecuada entre consumidores con intereses contrapuestos o con territorios con desarrollos diferentes o desequilibrados.

III Foro mundial del agua (Japn 2003).9.- Recursos hdricos en Espaa.Principales problemas:Elevado consumo per capita.Zonas muy diversas en cuanto a disponibilidad de agua: norte- centro- cuenca mediterrnea.

Irregularidad de precipitaciones y caudales.

Polticas agrarias poco realistas en funcin de los recursos y segn las zonas. Sobreexplotacin de los acuferos y dificultades para su recarga. Contaminacin del agua por la industria sin la debida depuracin y control.

Contaminacin de aguas superficiales que la inhabilitan par su uso de todo tipo, incluido el recreativo.

Posibles soluciones:Control poltico y administrativo sobre el uso y consumo de agua. Planificacin del territorio de acuerdo a los recursos hdricos disponibles. Soluciones tcnicas: embalses, trasvases, desaladoras. Ventajas e

inconvenientes.

La Administracin Central (el Estado) responsable de los problemas de cantidad y calidad del agua, elabora el Plan Hidrolgico Nacional.

El Consejo Nacional del Agua: asesora al ejecutivo.

Las confederaciones Hidrogrficas de cada Cuenca son los organismos gestores (hay 10 en toda Espaa).. Responsables de dar permisos de agua, regado, mantenimiento y seguridad de los embalses, etc.

PRECIO DEL AGUA

PARA UN CONSUMO MEDIO DE 175 m3/ao (datos de 2011)LocalidadPrecioGuadalajara0,78Ciudad Real1,02Cuenca1,06Albacete1,44Madrid1,77Barcelona2,02Murcia2,60Bruselas2,4Pars3,0Copenague6,4