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TEMA 10
CONTAMINACIÓN DE AGUAS
1. INTRODUCCIÓN
El agua es un bien escaso que se gasta en exceso y se contamina, por ello es
importante un uso racional evitando su contaminación y tratar los residuos para su
reutilización.
La actividad antrópica interfiere en el ciclo del agua y como consecuencia puede
acarrear la pérdida de si calidad natural y por tanto la pérdida de agua como recurso.
• CONCEPTO- DEFINICIÓN CONTAMINACIÓN
LEY DE AGUAS: “ Acción o efecto de introducir materiales o formas de energía o inducir
condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto impliquen una alteración
perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores”
OMS: “El agua está contaminada cuando su composición es alterada a modo que no
conserva las propiedades que le corresponden en estado natural”
CARTA DEL AGUA-CONSEJO EUROPA 1968: “ La contaminación, consiste en una
modificación, generalmente provocada por el hombre, de la calidad del agua, haciéndola
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”
EN RESUMEN:
-La contaminación se debe al vertido de sustancias o formas de energía que alteran la
composición natural del agua.
-El grado de contaminación viene dado por el uso al que se destine
-Generalmente se origina por acción antrópica
-Puede provocar daños en los seres vivos, salud y ecosistemas.
TIPOS DE CONTAMINACIÓN
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SEGÚN EL MODO: Podemos encontrar 2 tipos de contaminación:
-CONTAMINACIÓN DIFUSA: su origen no está claramente definido, aparece en
zonas amplias y no tiene foco emisor concreto. ( se relaciona con la contaminación
natural)
-CONTAMINACIÓN PUNTUAL: Se produce por un foco emisor determinado y
afecta a una zona concreta ( vertido de aguas residuales, industriales o domesticas)
• ORIGEN DE LOS CONTAMINANTES
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CONTAMINACIÓN NATURAL
Se producen sin la intervención humana. Polen, hojas, excrementos, minerales de
escorrentía, esporas. Normalmente son eliminados por la capacidad
autodepuradora del agua.
CONTAMINACIÓN ANTRÓPICA .
Aguas residuales urbanas, aguas negras ricas en microorganismos, materia
orgánica( grasas, restos de alimentos) y productos químicos de origen domestico (
detergentes, lejías, cosméticos, hormonas, medicamentos).
Aguas de uso agrícola ( nitratos, fosfatos, plaguicidas, sales), pueden llevar
organoclorados e incluso contaminar aguas subterraneas,
Aguas de residuos ganaderos ( excrementos, microorganismos, antibióticos,
hormonas, materia orgánica).
Aguas procedentes de la industria ( productos químicos, petróleo y derivados, restos
mineros, contaminación radiactiva y térmica)
Otras fuentes antropogénicas:
-Vertederos de residuos
-Restos de combustibles, lubricantes, asfaltos..
- Fugas en conducciones de industrias
-Mareas negras
• FACTORES Y NIVELES DE CONTAMINACIÓN
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Existen una serie de factores que tienden a agravar o paliar el nivel de la
contaminación, entre ellos cabe destacar los siguientes:
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Tipo de receptor: Aguas superficiales o subterraneas.
Cantidad y calidad del receptor. Si el volumen de agua es alto se diluye más
facilmente el contaminante. Si la calidad del agua ya es baja es mas problemático.
Características de la biocenosis: Mayor o menor presencia de organismos que
pueden degradar el contaminante y mantenerse a pesar de él.
Características dinámicas: Las aguas en movimiento dispersan los contaminantes.(
rios caudalosos y en pendientes vs aguas estancadas)
Condiciones climatológicas: Si hay lluvias se dispersan los contaminante pues
aumentan el caudal del río.
Condiciones del relieve: Si hay pendiente hay movimiento del agua.
Usos previos del agua: Vertidos que ha soprtado, existencia de sistemas de
depuración
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2. CONTAMINANTES DEL AGUA
• CONTAMINANTES FÍSICOS.
- TEMPERATURA
Origen: son aguas procedentes de refrigeración de centrales térmicas y nucleares, el
agua de las turbinas de los embalses vertidas a los ríos.
Efectos: Descenso de la concentración de O2 disuelto. Desaparición de especies,
variación de los ciclos de crecimiento de algunas especies, reproducción anómala de
algunas especies (salmón, trucha) aumento de la velocidad de reacciones químicas y
toxicidad de algunos compuestos, descenso de la capacidad autodepuradora.
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PARTÍCULAS RADIACTIVAS
Origen: Refrigeración de centrales nucleares, residuos radiactivos de hospitales y
centros de investigación, fuentes naturales como el radón del suelo.
Efectos: Acumulación en lodos y fondos oceánicos, mutaciones y cancer.
PARTÍCULAS GROSERAS.SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN.
Origen: Inorgánico (lodos, arenas, gravas) de la erosión del suelo, orgánico (restos
vegetales y animales).
Efectos: Dificulta la entrada de la luz y aumenta la turbidez, disminuye la flora
aerobia y altera las cadena alimenticias, dificulta la movilidad y respiración de seres
acuáticos, puede dañar las branquias, modifica las propiedades físicas del agua
(color,olor, sabor), pueden acumularse en el fondo y perjudicar a los seres vivos
asociados a el.
• CONTAMINANTES QUÍMICOS
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C. ORGÁNICOS
Origen: Aguas residuales (proteínas, azúcares), industria ( grasas y aceites,
pesticidas)
Efectos: Modifica el olor y color, altera las cadenas alimenticias.
C. INORGÁNICOS.
Origen: Aguas residuales (sales, bases, lejías, detergentes, nitratos y fosfatos),
Agricultura y ganadería ( nitratos y fosfatos) industria ( metales pesados,
modificadores del pH).
Efectos: Variaciones del pH, salinización, aumento de la dureza del agua,
bioacumulación, eutrofización, modificación de las características organolépticas.
• CONTAMINANTES BIOLÓGICOS
Origen: Aguas residuales domésticas y plantas de tratamiento que contienen
bacterias( cólera, salmonella, )virus ( hepatitis), protozoos( ameba) gusanos
parásitos(ascaris) algas
Efectos: Enfermedades, aguas contaminadas, insectos que viven cerca y sus
picaduras producen enfermedades( malaria, virus Zika), modifica las características
organolépticas.
3. EFECTOS GENERALES
• EUTROFIZACIÓN.
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CONCEPTO.
Aporte excesivo de nutrientes que supera la capacidad de autodepuración natural del
agua, que produce exceso de plantas acuáticas en la superficie que impide la
entrada de oxígeno al interior del lago y la calidad del agua se deteriora.
PROCESO
Se inicia con un aporte excesivo de nutrientes, sobre todo fosfatos procedentes de
abonos, fertilizantes, industrias agropecuarias, detergentes, los nitratos pueden
reciclarse por la fijación de bacterias.
Se produce una proliferación de organismos fotosintéticos superficiales, que forman
una película en la superficie. Se disminuye la zona fótica, se reduce la fotosíntesis,
disminuye la concentración de oxígeno, muriendo los organismos aerobios y los
vegetales fotosíntéticos que caen al fondo., donde las bacterias aerobias degradan
esta materia orgánica, agotando el oxígeno.
Esto favorece la proliferación de bacterias anaerobias que fermentan la materia
orgánica sobrante, liberando compuestos químicos como el metano, ácido sulfhídrico
y amoniaco que alteran el color, olor, la toxicidad del agua y se empobrece la vida
acuática
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FACTORES FAVORECEDORES
Menor movimiento del agua. ( lago y estuarios, mares cerrados)
Mayor aporte de nutrientes. Por eso el lugar más apropiado son los lagos.
EFECTOS
Alteración de las características organolépticas del agua, turbidez, color verdoso, olor
desagradable.
Falta de oxígeno. Anoxia.
Aumenta la vegetación cambiando el equilibrio biológico. Disminuye la vida acuática.
Disminuye el valor recreativo.
Problemas para la salud.
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SOLUCIONES
Reducir el aporte de nutrientes, moderando el uso de fertilizantes y detergentes con
fósforo.
Tratar previamente los residuos.
Limitar el crecimiento de algas.
Inyectar oxígeno puro al lago
Añadir nitrógeno al agua para evitar el crecimiento de algas cianofíceas
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Caso particular: las mareas rojas que comprenden un crecimiento exacervado de algas rojas
que muchas veces tienen toxinas que provocan perdidas millonarias en la industria pesquera.
Se soluciona parcialmente con las cetéreas
.
• CONTAMINACIÓN AGUAS SUBTERRANEAS
Las aguas subterraneas presentan una importancia alta ya que debido a sus condiciones
tienen una buena calidad para el consumo. En España el 30% de la población se
abastece de aguas subterraneas para el consumo y ¼ de la supeficie de regadío. Coo el
resto de aguas son susceptible de ser contaminadas.
- ORIGEN
La contaminación puede ser puntual o difusa.
Residuos sólidos urbanos ya que sus líquidos se infiltran con los contaminantes.
Aguas residuales de fosas sépticas.
Actividades agrícolas: Fertilizantes y pesticidas.
Ganadería: Purines ( restos orgánicos) sobre todo de la ganadería porcina.
Actividades industriales que produzcan vertidos superficiales o a partir de escombros
o balsas que produzcan infiltración (lixiviados)
Actividades mineras en el tratamiento del mineral o en escombreras
- DETECCIÓN.
Es muy complicado y puede tardarse mucho tiempo.
- SOLUCIONES.
Una vez contaminado un acuífero es muy difícil restaurarlo, y se tarda mucho
tiempo, incluso a veces se quedan contaminadas las rocas del acuífero y cuando se
rellena se vuelve a contaminar.
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SOBREEXPLOTACIÓN DE ACUÍFEROS
El agua se extrae más rápidamente que se recarga lo que acaba agotando el
acuífero.
Esto provoca el encarecimiento de la extracción, conflictos entre usuarios, reducción
de los cursos de aguas superficiales, degradación de humedales.( ejemplo de Tablas
de Daimiel)
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SALINIZACIÓN DE ACUÍFEROS
Se produce al sobreexplotar un acuífero cercano al mar. Se producen filtraciones de
agua salada que destruye la calidad. Es muy difícil recuperarlo.
• CONTAMINACIÓN AGUAS MARINAS
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El mar es el vertedero natural ya que en el acaban muchos vertidos de los ríos,
siendo el más destacado el petróleo y sus derivados procedentes de refinerías,
plataformas, accidentes de petroleros y limpieza de barcos.
MAREAS NEGRAS
FACTORES CONDIONANTES DE LAS MAREAS NEGRAS
Cantidad de petróleo vertido.
Composición química del petroleo: El crudo sin refinar es denso y contiene
fracciones sólidas, el refinado es más ligero y contiene gases.
Distancia de la costa.
Dinámica del mar: Si hay movimiento se dispersa.
Morfología de la costa: Concentra o distribuye el crudo.
Condiciones meteorológicas que ocasionan viento y olas que dispersen el crudo.
Fragilidad de los ecosistemas marinos
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EFECTOS
La capa superficial impide la entrada de luz, dificulta la fotosíntesis y disminuye la
concentración de oxígeno.
Envenenamiento al ingerir los animales el crudo y asfixia por inhalación y obstrucción
de vías respiratorias.
Impregnación en el cuerpo de los seres vivos, perdiendo la capacidad aislante,
dificultando el vuelo
Altera las cadenas alimenticias y disminuye la biodiversidad.
El crudo denso cae al fondo alterando la flora y fauna bentónica.
Socioeconómicos: Disminuye la pesca y el marisqueo, así como altera las playas y
disminuye el turismo.
• Que puede ocurrir con el crudo vertido de
forma natural:
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TRATAMIENTO.
Aislarlo con barreras flotantes o geles para después retirarlo, quemarlo ( contamina
la atmósfera) o usar bombas de aspiración
Evaporación de los volátiles como el etano y metano.
Dispersión para repartirlo y que la capacidad autodepuradora del agua actúe.
Emulsionarlo en pequeñas gotas para luego recogerlo (chapapote) y se puede
reciclar.
Sedimentación en el fondo de los componentes pesados, usando materiales de
hundimiento (arcillas) para su degradación por bacterias
Biorremedación añadiendo bacterias (Pseudomonas y Methylbacterium)que utilizan
hidorcarburos en su metabolismo los degradan
Caso Prestige ( Noviembre 2002)
https://www.youtube.com/watch?v=ofJqBBIAQyQ
4. CALIDAD DEL AGUA
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Calidad de agua: es la capacidad intrínseca que tiene el agua para responder a los usos que
de ella se puede obtener. Condiciones del agua para mantener el ecosistema equilibrado.
• PARÁMETROS FÍSICOS
-Características organolépticas que se perciben por los órganos de los sentidos: Olor
que puede alterarse debido a sustancias orgánicas y bacterias del hierro y azufre,
sabor, debido a sustancias inorgánicas que producen sabor salado o metálico. Color.
Turbidez, transparencia..
- Conductividad por presencia de sales
- Temperatura: óptima entre 8 y 15ºC
-Sustancias flotantes y en suspensión que puede generar turbidez, pero que al
mismo tiempo puede ser un medio de camuflaje.
- Radiactividad procedentes de centrales nucleares y hospitales.
• PARÁMETROS QUÍMICOS
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OXÍGENO DISUELTO (OD).
Abundante en aguas superficiales limpias y disminuye según el grado de
contaminación. ( eutrofización)
DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO (DBO).
Cantidad de oxígeno que necesitan los microorganismos del agua para oxidar y
degradar la materia orgánica
El valor más usado es el DBO5: Oxígeno que necesitan los microorganismos para
degradar la materia orgánica en un volumen de agua, en 5 días y a30º de
temperatura.
El valor recomendado es menor de 3mg de Oxigeno/l
Por encima de 30 mg oxígeno/l indica contaminación.
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DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO)
Cantidad de oxígeno necesario para que los agentes químicos oxiden y degraden la
materia orgánica ( en ausencia de microorganismos)
Valor recomendado menor de 20 mg oxígeno/l.
Si la relación DBO5/DQO es menor de 0,2 dominan los vertidos químicos.
Si la relación DBO5/DQO es mayor de 0,5 dominan los vertidos orgánicos
CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT): Es la media de contenido de carbono total de
todos los compuestos orgánicos
Se mide obteniendo el dióxido de carbono producido por una muestra en un horno a
altas temperaturas.
pH
Acidez o basicidad del medio. La actividad biológica del agua se realiza entre 6 y 8,5.
DUREZA. (mineralización)
Concentración de Ca y Mg en forma de carbonatos.
Las aguas blandas tienen menos de 50 mg de Ca/l. Las duras mas de 200mg/l
La OMS recomienda límites entre 100 a 500 mg/L de CaCO3
PRESENCIA DE CLORUROS Y SULFATOS.
Sabor desagradable, Sulfatos(corrosión) fluor( protección de caries)
METALES PESADOS (bioacumulación)
NITRÓGENO
En forma de nitritos, nitratos y amoniaco indica contaminación reciente.
• PARÁMETROS BIOLÓGICOS
Engloba a un grupo de seres vivos, que por su presencia nos indican las
características del agua
Se utiliza el termino de indicadores biológicos ( bioindicadores) . Unos organismos
desaparecen cuando se pierde la calidad del agua y otros se desarrollan mejor.
La presencia de coliformes y estreptococos fecales indica contaminación humana.
La presencia de hongos origina malos olores.
Algunos protozoos pueden causar enfermedades.
La presencia de determinados tipos de larvas de insectos y crustaceos nos indican
unas veces agua contaminadas y otras aguas limpias.
La presencia de algunos vertebrados también nos indica la calidad, como la trucha y
el salmón
5. AUTODEPURACIÓN DE C. FLUVIALES
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Consiste en la capacidad de las aguas en movimiento de depurarse a si misma, que
depende de la cantidad de vertido, tiempo, temperatura y cantidad de oxígeno
disuelto..Se basa en la actividad de los seres vivos que se alimentan de restos
orgánicos que descomponen.
En un río se aprecian distintos tramos con diferente grado de contaminación.
- Zona de degradación: Cerca del vertido, con aspecto sucio y olor. Descomposición
de materia orgánica por bacterias que consumen el oxígeno y desprenden gases que
provocan mal olor. Permanecen seres vivos que se alimentan de desechos, peces y
aves.
- Zona de descomposición activa: Agua oscura y putrefacta. El contenido en oxígeno
es bajo y la DBO muy alta. Sólo viven seres muy adaptados, hongos, gusanos,
larvas de insectos, bacterias.
- Zona de recuperación: Aumenta el oxígeno por el aire y la fotosíntesis de
cianobacterias. Las bacterias terminan de descomponer la materia orgánica. Las
aguas se vuelven claras y aumentan los seres vivos.
- Zona limpia: Se vuelve a las condiciones iniciales
6.TRATAMIENTO A. RESIDUALES NATURAL
Consiste en reproducir los procesos naturales de autodepuración, sin necesidad de
grandes instalaciones, pero sólo útil para pequeñas cantidades de agua.
- Lagunaje: que son lagunas artificiales poco profundas que se llenan de agua,
permaneciendo varios meses, donde se produce la sedimentación de materiales en
suspensión, la degradación de la materia orgánica por parte de microorganismos
anaerobios y aerobios.
- Filtros verdes: Terrenos cubiertos de vegetación que filtran el agua ( cañas, chopos)
7. E.T.A.P.
El ETAP( estaciones de tratamiento de agua potable) es una estación de tratamiento
de agua para el consumo. Se suele situar antes de los núcleos urbanos , para
conseguir que el agua se encuentre apta par el consumo
• ETAPAS
1ª) Acumulación del agua en estanques, pasando previamente por tamices, para eliminar
los materiales en suspensión. En estos se realiza una primera cloración para eliminar
microorganismos.
2ª) Se traslada el agua a otros estanques para realizar una decantación. Los materiales
de mayor tamaño se depositan en el fondo directamente. Para los más pequeños se
añaden sustancias floculantes, que aglutinan a las partículas pequeñas y las hacen
decantar
3ª) Una vez terminada la decantación, se pasa el agua a otros estanques, pasando por
unos filtros para terminar con la eliminación de partículas. En estos tanques se
realiza una desinfección. Para ello normalmente se realiza una cloración, que
destruye compuestos que dan mal olor y sabor y elimina los microorganismos.
También se puede realizar una ozonización y rayos UV( actúa sobre virus y
bacterias), que realiza su efecto más rápido, desaparece a los 30 minutos, sin dejar
sabor ni olor, pero es más caro.
8. E.D.A.R.( estaciones depuradoras de aguas
residuales)
Las estaciones depuradoras de agua residuales se encargan de reducir y eliminar los
contaminantes vertidos al agua después de su utilización, devolviéndola a la cuenca
receptora con el mínimo de alteración, que permitan su reutilización.
Se sitúan alas salidas de las ciudades.
No todas las depuradoras son iguales, dependerá de las condiciones de la zona y las
aguas a tratar. Las aguas residuales de hospitales, industrias, requieren un
tratamiento previo.
• ETAPAS
LINEA DE AGUAS
- PRETRATAMIENTO.
Elimina materiales sólidos gruesos que podrían atascar la maquinaria. ( palos,ramas,
trapos…)
Desbaste o retención: Se utilizan enrejados y tamices cada vez más pequeños ,
para eliminar las grandes partículas.
Posteriormente se realiza un desarenado y un desengrasado, por medio de
bombas de aire que inyectan aire en el agua , que hace que las arenas caigan al
fondo y las grasas y otras partículas flotantes suban a la superficie, para poder
retirarlas.
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TRATAMIENTO PRIMARIO.
Eliminar sólidos en suspensión por procesos fisicoquímicos
Decantación primaria: Se acumula el agua en piscinas redondas ( decantadores
primarios y por gravedad se depositan en el fondo algunos solidos que no han
desaparecido en el pretratamiento y sobrenadante en la superficie, y que son
retirados
Decantación secundaria: Se añaden sustancias floculantes ( sulfato de aluminio,
cloruro férrico) , que provocan la aglutinación de las partículas pequeñas y las
ayudan a depositarse en el fondo. Es importante en la eliminación de la materia
orgánica.
Flotación: Se hace entrar aire a gran presión. El ascenso de burbujas hace subir
sustancias en suspensión y flotan, retirándose desde la superficie.
Neutralización: Mediante productos químicos se modifica el pH
Estos procesos se pueden realizar en diferentes etapas del EDAR
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TRATAMIENTO SECUNDARIO.
Consiste en eliminar la materia orgánica biodegradable y restos en suspensión que
aún quedan utilizando procesos microbianos
Filtros de goteo: Se hace pasar el agua por una columna de un medio poroso que
contiene una película gelatinosa de microorganismos, que degradan la materia
orgánica y liberan dióxido de carbono y agua,
Fango activo: Un fango que contiene millones de bacterias que se acumulan en su
superficie y degradan la materia orgánica.
Lechos bacterianos: Estanques estabilizadores que combinan bacterias aerobias en
superficie y anaerobias en el fondo.
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TRATAMIENTO TERCIARIO.
Consiste en eliminar los contaminantes más difíciles como materia orgánica que
permanece disuelta, sales disueltas, metales pesados , virus.
Los mecanismos son complejos y caros. Centrifugación para eliminar materiales en
suspensión, osmosis inversa para eliminar sales, desnitrificación
Pueden devolverse al río, reutilizarlas en agricultura , recargar acuíferos o
desinfectarlas y desviarlas para el consumo.
• LINEA DE LODOS Y GASES
Los lodos recogidos tienen su tratamiento.
Primeramente se produce una reducción de volumen o espesamiento.
Se estabiliza la materia orgánica por parte de microorganismos, produciendo biogas
que se utiliza como combustible en la industria.
Se deshidrata y se prepara para su utilización como abono (compost) o pienso para
piscifactorías. También se puede acumular en vertederos o incinerarlo para obtener
biocombustible.
Los gases que se liberan pueden utilizarse como fuente de energía o para secar los
lodos y para el funcionamiento de la propia depuradora.