CURSO “CONTAMINACION DE AGUAS”

CURSO “CONTAMINACION DE AGUAS”
Dra. Isel Cortés Nodarse

Tema 3: Contaminación de las aguas

La contaminación de las aguas da lugar a alteraciones físicas, químicas y biológicas de la calidad del agua.

Las alteraciones físicas más importantes que pueden sufrir las aguas, producto de la contaminación, se relacionan con los siguientes parámetros: Color Olor y sabor Temperatura pH Conductividad

COLOR El agua pura es incolora, pero las sustancias naturales presentes en ella le proporcionan ciertas tonalidades. La coloración de un agua natural no polucionada se debe fundamentalmente a la presencia de sustancias orgánicas y compuestos de hierro. El agua polucionada puede contener una gran variedad de compuestos colorantes orgánicos, minerales o ambos. Los desechos industriales dan a las aguas, algunas veces, colores característicos, pero generalmente es difícil relacionar directamente color y polución.

COLOR Presencia y origen de color en el agua
Las coloraciones del agua pueden clasificarse como sigue: Naturales de origen mineral ~ hierro Naturales de Origen Animal ~ urocromos Naturales de Origen Vegetal ~ ácidos húmicos Artificiales de origen aguas industrial ~ Aguas residuales

COLOR Una subdivisión ulterior resulta de la diferenciación entre coloración aparente (coloración total de solución y suspensión) y coloración efectivo (coloración de la solución solamente). Al contrario de la coloración natural que se limita casi exclusivamente a las tonalidades amarillas y pardas, la coloración artificial puede presentar prácticamente de todas las tonalidades. Sin embargo, debido a la dilución estas son generalmente apenas perceptibles como efecto de color, aunque se trate de aguas industriales fuertemente contaminadas.

COLOR Otro factor de color que no es de esperar en aguas normales es el de origen animal, resumido frecuentemente por el término colectivo de «urocromo» y cuyas causas (estiércol liquido, aguas residuales comunales brutas) se reconocen por el olor y por valores elevados de N, P, CI y SO4. La coloración «mineral» del agua, originada por hierro(lll) hidrolizado y sedimentos finos en general, suele presentarse en forma de coloides o suspensiones y por tanto como «coloración aparente del agua». También pueden separarse por filtración las algas flotantes, generalmente verdes, que pertenecen a los factores de color vegetales.

COLOR El factor de color «efectivo» más importante y que suele presentarse sin otros, lo constituyen los así llamados «ácidos de color» («color acids»), que son extractos del suelo y de fragmentos muertos de plantas, capaces de acidificar el agua hasta un pH 4 y característicos de aguas procedentes de regiones ricas en humus o en vegetación. Entre estas regiones se cuentan las zonas templadas frías y húmedas y la zona caliente y húmeda de vegetación cerca del ecuador. En las vecinas y mas secas zonas mediterráneas y sabaneras son mas raras las aguas coloreadas, mientras que faltan totalmente en la zona desértica situada en medio.

COLOR Son componentes de los «ácidos de color» gran numero de ácidos polihidroxi y metoxi-carboxílicos y quinonas macromoleculares, de peso molecular entre 1000 y Mediante ligandos potenciales, tales como grupos 0,0'- dihidroxi, éstos pueden también adicionar metales, de modo que en aguas coloreadas conteniendo hierro (numerosas «aguas negras» tropicales) puede haber hierro complejado. La alcalinización de las aguas coloreadas se acompaña generalmente de intensificación del color, que se debe a efectos de indicador de los colorantes y a veces también a la precipitación de hidróxidos de hierro. Por consiguiente, es indispensable conocer el valor del pH en todo análisis colorimétrico. Tratándose de aguas residuales, se tiende a efectuar una medida adicional al pH constante de 7,6.

COLOR El agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos, pardos, amarillentos o verdosos debido, principalmente, a los compuestos húmicos, férricos o los pigmentos verdes de las algas que contienen. Las aguas contaminadas pueden tener muy diversos colores pero, en general, no se pueden establecer relaciones claras entre el color y el tipo de contaminación.

Color Tipo de agua Incoloro Aguas frescas y dulces Grisáceo
Aguas residuales domésticas Amarillo sin turbidez Aguas subterráneas, de estuarios y de pantanos Amarillo turbio Aguas correntosas y/o cargadas de limos y arcillas Amarillo verdoso Humedales y aguas ricas en fitoplanton Cafés u oscuras Altas concentraciones de materia orgánica, lixiviados, de residuos sólidos o de plantas de tratamientos.

COLOR La determinación de color se realiza espectrofotométricamente por comparación con estándares de color formados por una mezcla de Cloruro de Cobalto, CoCl2 x 6 H2O y Cloroplatinato de potasio, K2PtCl6.

OLOR Y SABOR Desde el punto de vista fisiológico estos sentidos están íntimamente relacionados, ya que cuando se quiere gustar algo hay que olerlo, lo que no ocurre en sentido contrario. Por esta razón se prefieren las determinaciones de olor que las de sabor. El olor presente en las aguas puede deberse a la presencia de compuestos químicos como fenoles y cloro, a materias orgánicas en descomposición o a ciertos organismos.

OLOR Y SABOR Compuestos químicos presentes en el agua como los fenoles, diversos hidrocarburos, cloro, materias orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u hongos pueden dar olores y sabores muy fuertes al agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones. Las sales o los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún olor.

Olor Tipo de agua Inodoro Aguas frescas y dulces Metálico
Aguas subterráneas A sulfuro Aguas residuales urbanas, con materia orgánica, de sistemas anaerobios de tratamiento Vegetal Aguas poco profundas, de humedales y estuarios Pícrico Aguas procedentes de lixiviados de residuos sólidos o de plantas de tratamientos A Pescado Aguas oceánicas y de cultivos piscícolas.

OLOR Y SABOR Las aguas negras recientes son prácticamente inodoras pero cuando empieza su putrefacción huelen fuertemente a podrido. El sabor de las aguas potables puede verse alterado por la presencia de sales disueltas como los cloruros y sulfatos.

ASPECTO DEL AGUA Es una característica que puede resultar útil para complementar la información de campo de una muestra. El aspecto se refiere al grado de consistencia u homogeneidad que la muestra pueda poseer y a las características macro que pueden ser reconocidas a simple vista.

Aspecto Tipo de agua Uniforme y transparente Aguas frescas
Uniforme pero turbio Aguas residuales domésticas y algunos riles Sólidos sedimentables observables Cuerpos de agua en movimiento Presencia de materia vegetal Humedales y estuarios Biota viva visible Aguas estancadas, aguas residuales domésticas y residuales de criaderos Material antrópico visible Canales urbanos y cuerpos contaminados Presencia de gases o efervescencia Aguas subterráneas y superficiales profundas Espuma permanente Aguas residuales domésticas, canales urbanos y algunos estuarios

TEMPERATURA La polución térmica se define como cambios excesivos en la temperatura del agua debido a la actividad del hombre. Las consecuencias de esta alteración son la modificación de los equilibrios ecológicos, de las reacciones bioquímicas y de las características físico químicas del agua.

TEMPERATURA El aumento de temperatura disminuye la solubilidad de gases (oxígeno) y aumenta, en general, la de las sales. Aumenta la velocidad de las reacciones del metabolismo, acelerando la putrefacción. La temperatura óptima del agua para beber está entre 10 y 14ºC. Las centrales nucleares, térmicas y otras industrias contribuyen a la contaminación térmica de las aguas, a veces de forma importante.

TEMPERATURA Una variación de temperatura afecta parámetros como:
la solubilidad de los gases, densidad viscosidad tensión superficial presión de vapor.

TEMPERATURA Una temperatura elevada acelera la putrefacción, aumenta la demanda de oxígeno y paralelamente disminuye la solubilidad de oxígeno. Las reacciones biológicas en el agua son grandemente influenciadas por la temperatura. Temperaturas inferiores hacen que el metabolismo se reduzca.

TEMPERATURA Temperaturas superiores hacen que se sobreactiven los procesos de síntesis y catabolismo. La temperatura también afecta a las reacciones químicas que suceden en el tratamiento de potabilización del agua, disminuyendo la acción desinfectante del cloro.

pH El pH puede modificarse tanto por medios naturales como artificiales. En las aguas naturales la variación del pH ejerce una gran influencia sobre las distintas reacciones que se llevan a cabo en el agua; modifica la facilidad de precipitación de algunas especies químicas, etc.

Conductividad Eléctrica
El agua pura tiene muy poca conductividad, por lo que la medida de la conductividad de un agua nos da una idea de los sólidos disueltos en la misma.

Conductividad Eléctrica
El agua natural tiene iones en disolución y su conductividad es mayor y proporcional a la cantidad y características de esos electrolitos. Por esto se usan los valores de conductividad como índice aproximado de concentración de solutos. Como la temperatura modifica la conductividad las medidas se deben hacer a 20ºC

Conductividad Eléctrica y Sólidos Totales Disueltos
Los Sólidos Totales Disueltos (TDS) se atribuyen a la presencia de muchas sales solubles de naturaleza inorgánica que se encuentran normalmente presentes en aguas superficiales y subterráneas. Esto es: Cationes: Na+, K+, Mg2+ y Ca2+ Aniones: Cl-, F-, SO42-, CO32-, NO3- y SiO32-

Los Sólidos Totales Disueltos (STD) se determinan filtrando una alícuota de agua, y evaporando el filtrado a sequedad en un soporte previamente pesado, al que se mide su peso antes y después de la evaporación.

Materiales en suspensión
Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar disueltas, son arrastradas por el agua de dos maneras: en suspensión estable (disoluciones coloidales); o en suspensión que sólo dura mientras el movimiento del agua las arrastra. Las suspendidas coloidalmente sólo precipitarán después de haber sufrido coagulación o floculación (reunión de varias partículas)

Sólidos presentes en el agua
Sólidos sedimen-tables Cono Imhoff MUESTRA Evaporación Sólidos Totales Filtro Filtrado Residuo Sólidos Suspendidos Sólidos Filtrables

Materiales en suspensión

Sólidos sedimentables
Están formados por partículas más densas que el agua, que se mantienen dispersas dentro de ella en virtud de la fuerza de arrastre causada por el movimiento o turbulencia de la corriente. Por esta razón sedimentan rápidamente por acción de la gravedad, cuando la masa de agua se mantiene en reposo.

Se determinan por decantación en un cono Imhoff. Se coloca un litro de agua fresca y se deja en reposo durante dos horas. Transcurrido ese tiempo se lee directamente en la graduación del cono, los mL de sólidos sedimentables por litro de agua.

Sólidos en suspensión Están formados por partículas que se mantienen dispersas en el agua en virtud de su naturaleza coloidal. Estos sólidos no sedimentan por gravedad cuando el agua está en reposo, como ocurre con los sólidos sedimentables.

Sólidos en suspensión Determinan en gran parte el color aparente del agua y la profundidad hasta la cual penetra la luz del sol. Están estrechamente relacionados con la turbidez del agua. Una variante en terreno se realiza con el Disco Sechi que es una medición de la transparencia del agua (inverso de la turbidez).

Medición de transparencia
Uso del disco Secchi: se mete en el agua con una cuerda calibrada. Si desaparece a una profundidad < 30 cm, el agua está turbia.

Resumen de correlaciones aproximadas entre propiedades físicas y tipos esperados de aguas

Correlación aproximada
COLOR Tipo de color Correlación aproximada Incoloro Aguas dulces y frescas Grisáceo Aguas residuales domésticas Amarillo sin turbidez Aguas subterráneas y/o estuarios Amarillo con turbidez Cuerpos de agua en movimiento y/o arcillosas Amarillo verdoso Humedales y pantanos Café u oscuro Lixiviados de rellenos sanitarios y plantas de tratamiento

OLOR Tipo de olor Correlación aproximada Inodoro Aguas dulces y frescas Olor metálico Aguas subterráneas Olor a sulfuro Aguas residuales domésticas y aguas con abundante materia orgánica Olor vegetal Humedales y pantanos Olor pícrico Lixiviados de rellenos sanitarios y plantas de tratamiento Olor a pescado Aguas marinas y residuales de industria piscícola

ASPECTO Tipo de aspecto Correlación aproximada Uniforme y transparente Aguas dulces y frescas Uniforme y turbio Aguas arcillosas y residuales domésticos Agua con sólidos sedimentables Cuerpos de agua en movimiento Agua con materia vegetal Humedales y pantanos Presencia de biota viva o muerta Aguas estancadas, residuales domésticos y residuales de criaderos. Presencia de materiales antrópicos Canales urbanos y aguas contaminadas Espumado permanente Canales urbanos, residuales domésticos y algunos estuarios Presencia de gases o efervescencia Aguas residuales domésticas en estado anaeróbico y/o aguas subterráneas

TURBIDEZ Turbidez relativa Correlación aproximada Muy turbia Aguas residuales domésticas, industriales y corrientes de aguas arcillosas Turbia Aguas residuales domésticas, lixiviados y plantas de tratamiento de residuales Poco turbia Subterráneas y superficiales o afectadas por residuales domésticos Transparente Aguas frescas y dulces NOTAS: Estas correlaciones son aproximadas y empíricas. La subjetividad de estos análisis puede reducirse comparando con blancos de agua destilada.

CONTAMINACION QUIMICA
Los contaminantes químicos comprenden productos orgánicos e inorgánicos. El aspecto fundamental resultante de la contaminación por compuestos orgánicos es la disminución de oxígeno disuelto como consecuencia de su consumo para los procesos de degradación biológica de dichos compuestos. Esta disminución de oxígeno puede conducir a perturbaciones indeseables en el medio y en su biota.

CONTAMINACION QUIMICA
Los contaminantes químicos comprenden productos orgánicos e inorgánicos. En el caso de los compuestos inorgánicos, el resultado más importante depende de su efecto tóxico. Hay algunos compuestos inorgánicos que ejercen una gran demanda de oxígeno, tales como sulfitos y nitritos.

Los contaminantes químicos más comunes son los siguientes:
Oxígeno disuelto Demanda bioquímica de oxígeno (DBO) Demanda química de oxígeno (DQO) Nitrógeno total y amoniacal Fósforo total

Otros contaminantes químicos, considerados “especiales” incluyen los siguientes:
Aceites y grasas Detergentes Sulfuros Cianuros Fluoruros Fenoles Pesticidas Hidrocarburos Metales pesados

OXIGENO DISUELTO Fundamental para mantener la vida acuática y la calidad de las aguas. Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno. Existe una adecuada actividad biológica. La concentración de saturación varía en función de la temperatura y de la salinidad del agua.

OXIGENO DISUELTO Es sabido que la solubilidad del oxígeno en agua no es muy alta. Por ejemplo, a 25ºC y a una atmósfera de presión, el oxígeno del aire (que conforma alrededor de un 20% del aire) produce una concentración de oxígeno disuelto del orden de los 9 mg/L. Por otra parte, la tasa (velocidad) de transferencia depende del déficit de oxígeno disuelto (es decir, la concentración máxima posible menos la concentración de oxígeno disuelto en el agua); la constante de proporcionalidad depende del área de contacto entre el gas y el líquido y de las propiedades particulares del líquido y del gas (que, en cuanto al líquido, puede variar notablemente desde agua limpia hasta aguas industriales cargadas de compuestos diversos). Si no hubiese consumo de oxígeno en el líquido, la concentración de oxígeno disuelto sería la de equilibrio; pero, la presencia de aerobios consume el oxígeno y, por ende, se establece alguna concentración de oxígeno disuelto por debajo de la saturación.

OXIGENO DISUELTO El modelo matemático de la tasa de transferencia de oxígeno (en un río por ejemplo, si bien la misma expresión es válida para un reactor) conformaría una expresión del tipo: donde O2 expresa la concentración de oxígeno, el subíndice "L" expresa la fase líquida, el superíndice "sat" expresa la concentración de saturación en el líquido, la constante de proporcionalidad de la tasa de transferencia global se expresó como "kLa" y el consumo de oxígeno se reflejó como una tasa de consumo celular de oxígeno, gX, que refleja el consumo por unidad de células, cuya densidad se expresa por la letra "X".

OXIGENO DISUELTO Se debe recordar que la solubilidad del oxígeno, cuyo valor de equilibrio es [O2]SAT, es una función tanto de la presión parcial del oxígeno (o del gas a transferir) como de la temperatura. Para conocer el valor de equilibrio de un gas en un líquido se suele recurrir a la constante de Henry, que establece que la concentración de una especie en fase líquida es directamente proporcional a su presión parcial en fase gas; pero, la constante de proporcionalidad es función de la temperatura. La concentración de equilibrio del oxígeno disuelto, a una misma presión parcial del gas, aumenta al reducirse la temperatura.

PORCENTAJE DE SATURACION DE OXIGENO
El Porcentaje de Saturación es la cantidad de oxígeno disuelto en la muestra de agua comparada con la cantidad máxima que podría estar presente a la misma temperatura. Por ejemplo, se dice que el agua está saturada en un 100% si contiene la cantidad máxima de oxígeno a esa temperatura. Una muestra de agua que está saturada en un 50% solamente tiene la mitad de la cantidad de oxígeno que potencialmente podría tener a esa temperatura. A veces, el agua se supersatura con oxígeno debido a que el agua de mueve rápidamente. Esto generalmente dura un período corto de tiempo, pero puede ser dañino para los peces y otros organismos acuáticos. Los valores del Porcentaje de Saturación del OD de % se consideran excelentes y los valores menores al 60% o superiores a 125% se consideran malos.

El Porcentaje de Saturación del Oxígeno Disuelto depende de la temperatura del agua y la elevación del sitio donde se toma la muestra de agua. Determine la altitud (elevación) o la presión atmosférica y use la tabla a continuación para determinar el factor de corrección. Multiplique el nivel de Oxígeno Disuelto (en ppm) por el factor de corrección.

Presión Atmosférica (mmHg) Altitud Equivalente (pies) Factor de Corrección ,

Use la tabla a continuación para convertir el nivel corregido de Oxígeno Disuelto en ppm a Porcentaje de Saturación del Oxígeno Disuelto (ppm es equivalente a mg/l). Para hacer esto, siga estas instrucciones: Marque el valor corregido del Oxígeno Disuelto en la línea inferior del Nivel de la Tabla de Saturación de Oxígeno a continuación. Luego, marque la temperatura del agua en la línea superior de la tabla. Dibuje una línea recta desde la marca del oxígeno en mg/L hasta la marca de la temperatura del agua. El valor convertido del Porcentaje de Saturación es aquel en que la línea recta que se ha dibujado pasa a través de la línea de % de saturación. NOTA: Los valores del Porcentaje de Saturación de % se consideran excelentes y los valores menores al 60% o superiores al 125% se consideran malos.

OXIGENO DISUELTO Un agua que contenga menos de 4 mg/L de oxígeno disuelto no es apta para el desarrollo de la vida en su seno. Esta carencia de oxígeno solo se da en aguas no contaminadas cuando procede de capas profundas de la tierra. En los demás casos, la ausencia de oxígeno se produce como consecuencia de una contaminación.

OXIGENO DISUELTO La concentración de oxígeno disuelto indica:
El estado de septización y potencialidad de las aguas residuales en producir malos olores. La calidad de las aguas para aceptar o no determinadas formas de vida acuática necesarias para mantener el equilibrio ecológico del sistema La estimación de la actividad fotosintética de las masas hídricas

DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO
Es el indicador de contaminación orgánica más utilizado. Suele determinarse la demanda bioquímica de oxígeno a los cinco días (DBO5) Se define como la cantidad de oxígeno requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua.

En la práctica, esta degradación es un proceso lento y teóricamente tarda un tiempo infinito en completarse. Al cabo de 20 días, la oxidación se ha completado en un 95-99% del total y en el plazo de 5 días, la oxidación se ha efectuado en un 60-70%.

Es resultado de la degradación de tres tipos de materiales: Materiales orgánicos carbónicos, utilizados por los microorganismos aerobios heterótrofos como fuente de alimentación. Nitrógeno oxidable, debido a la presencia de nitritos, amoniaco y en general compuestos orgánicos nitrogenados que sirven de alimentación a bacterias específicas (Nitrosomonas y Nitrobacter). Compuestos químicos reductores (ion ferroso, sulfitos, sulfuros) que se oxidan por el oxígeno disuelto.

La medida de DBO es importante en el tratamiento de aguas residuales porque se utiliza para: Determinar la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente. Determinar el tamaño de las instalaciones de tratamiento biológico o secundario de aguas residuales. Medir la eficacia de los tratamientos.

La DBO de una muestra de agua expresa la cantidad de miligramos de oxígeno disuelto por cada litro de agua, que se utiliza conforme se consumen los desechos orgánicos por la acción de las bacterias en el agua. La demanda bioquímica de oxígeno se expresa en mg/l de oxígeno y se determina midiendo el proceso de reducción del oxígeno disuelto en la muestra de agua manteniendo la temperatura a 20 ºC en un periodo de 5 días. Una DBO grande indica que se requiere una gran cantidad de oxígeno para descomponer la materia orgánica contenida en el agua.

El agua potable tiene una DBO de 0.75 a 1.5 mg/l de oxígeno y se considera que el agua está contaminada si la DBO es mayor de 5 mg/l. Las aguas negras municipales contienen entre 100 y 400 mg/l pero los desechos industriales y los agrícolas contienen niveles de DBO del orden de miles de mg/l.

Tipo de Tipo de agua DBO mg/l Agua potable Agua poco contaminada Agua negra municipal Riles

Tipo de

DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO
Corresponde a la cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica utilizando un potente oxidante químico, que suele ser el dicromato de potasio en medio ácido. La medición se hace a temperatura elevada y empleando un catalizador (sulfato de plata) para facilitar la oxidación de los compuestos orgánicos refractarios o resistentes a la oxidación como la celulosa, lignina, derivados aromáticos polinucleares, etc.

Debido a que algunos compuestos inorgánicos reductores pueden interferir en la determinación, debe tenerse cuidado de eliminarlos previamente. La DQO, en general, es mayor que la DBO ya que es mayor el número de compuestos que pueden oxidarse por vía química.

En muchos tipos de aguas residuales pueden relacionarse ambos parámetros, lo cual es de gran utilidad porque la DQO se determina en 3 horas frente a los 5 días que supone la medida de la DBO5. Sin embargo, la DQO no diferencia entre materia biodegradable y no biodegradable, y además no suministra información sobre la velocidad de degradación en condiciones naturales.

NITROGENO TOTAL Y AMONIACAL
Los compuestos de mayor interés son: Nitrógeno orgánico Amoníaco (NH3) Nitrito (NO2-) Nitrato (NO3-) Nitrógeno (N2)

En la naturaleza, las distintas formas de nitrógeno se encuentran relacionadas. Las bacterias y las plantas son las responsables de la producción de proteínas (nitrógeno orgánico) a partir de compuestos inorgánicos. Las proteínas son degradadas por las bacterias a amoníaco, que es oxidado a nitrito y nitrato. Ambos pueden convertirse nuevamente en nitrógeno por acción bacteriana, completándose el ciclo.

Teóricamente el nitrógeno total sería la suma del nitrógeno contenido en todos estos compuestos. Para el caso de aguas se considera como nitrógeno total a la suma del nitrógeno orgánico y el amoniacal, que se determina por el método Kjeldahl (NTK). Los nitritos y nitratos se reportan separadamente.

FOSFORO TOTAL El fósforo es esencial para el crecimiento de plantas y animales. Conjuntamente con el nitrógeno se denominan NUTRIENTES. Los derivados del fósforo se utilizan para el control de la corrosión en suministros de agua y en sistemas de agua de refrigeración.

FOSFORO TOTAL

FOSFORO TOTAL El fósforo es esencial para el crecimiento de plantas y animales. Conjuntamente con el nitrógeno se denominan NUTRIENTES. Los derivados del fósforo se utilizan para el control de la corrosión en suministros de agua y en sistemas de agua de refrigeración.

FOSFORO TOTAL También son ampliamente utilizados como fertilizantes de suelos y en las formulaciones de detergentes (polifosfato sódico). Las aguas residuales domésticas contienen fósforo proveniente de restos de comida y de excrementos.

FOSFORO TOTAL Los compuestos de fósforo, de interés desde el punto de vista de calidad de las aguas son: Ortofosfatos (Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4, (NH4)2HPO4 Polifosfatos Na3(PO3)6, Na5P3O10, Na4P2O7 Fósforo orgánico El fósforo total es la suma de ortofosfatos, polifosfatos y fósforo orgánico.

FOSFORO TOTAL Analíticamente se determinan los ortofosfatos.
Por lo tanto, para conocer el fósforo total habrá que convertir los polifosfatos y el fósforo orgánico en ortofosfatos.

FOSFORO TOTAL

EUTROFICACION DE LAS AGUAS

En ecología el término eutrofización designa el enriquecimiento en nutrientes de un ecosistema. El uso más extendido se refiere específicamente al aporte más o menos masivo de nutrientes inorgánicos en un ecosistema acuático. Eutrofo se llama a un ecosistema o un ambiente caracterizado por una abundancia anormalmente alta de nutrientes. El desarrollo de la biomasa en un ecosistema viene limitado, las más de las veces, por la escasez de algunos elementos químicos, como el nitrógeno en los ambientes continentales y el fósforo en los marinos, que los productores primarios necesitan para desarrollarse y a los que llamamos por ello factores limitantes. La contaminación puntual de las aguas, por efluentes urbanos, o difusa, por la contaminación agraria o atmósférica, puede aportar cantidades importantes de esos elementos faltantes. El resultado es un aumento de la producción primaria (fotosíntesis) con importantes consecuencias sobre la composición, estructura y dinámica del ecosistema. La eutrofización produce de manera general un aumento de la biomasa y un empobrecimiento de la diversidad.

En ecosistemas terrestres, las plantas que pasan a dominar son especies herbáceas ecológicamente pioneras, frecuentemente cosmopolitas, con alta tasa de reproducción, incapaces de competir en ambientes oligotrofos (pobres en nutrientes) o mesotrofos. En ecosistemas acuáticos, con la eutrofización empiezan a proliferar algas unicelulares, lo más a menudo algas verdes. En los océanos, la eutrofización local, a veces por causas naturales, puede provocar una marea roja o marea blanca: la explosión demográfica de una sola especie algal, que en muchos casos provoca la intoxicación de la fauna mayor. La explosión de algas que acompaña a la primera fase de la eutrofización provoca un enturbiamiento que impide que la luz penetre hasta el fondo del ecosistema. Como consecuencia en el fondo se hace imposible la fotosíntesis, productora de oxígeno libre, a la vez que aumenta la actividad metabólica consumidora de oxígeno de los descomponedores, que empiezan a recibir los excedentes de materia orgánica producidos cerca de la superficie. De esta manera en el fondo se agota pronto el oxígeno por la actividad aerobia y el ambiente se vuelve pronto anóxico (=anaerobio). La radical alteración del ambiente que suponen estos cambios, hace inviable la existencia de la mayoría de las especies que previamente formaban el ecosistema.

CONTAMINACION QUIMICA Y EUTROFICACION DE LAS AGUAS
La contaminación agropecuaria, sobre todo la contaminación difusa de los suelos y de los acuíferos por fertilizantes inorgánicos de origen industrial o extractivo; o por excrementos animales, a causa de una producción masiva de ganado, aves, peces, etc. Estas causas aportan nitrógeno, en forma de nitrato y amonio, y fósforo, como fosfato, a la vez que cationes como potasio (K+) magnesio (Mg++), etc. Las contaminaciones forestales, por abandono en los ríos de residuos forestales y restos del aprovechamiento maderero, lo que aumenta la materia orgánica disuelta, favoreciendo la proliferación de flora eutrófica como berros y lenteja de agua, que a su vez remansa la corriente y disminuye el espejo del agua.

CONTAMINACION QUIMICA Y EUTROFICACION DE LAS AGUAS
La contaminación atmosférica por óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). Éstos reaccionan con el agua atmosférica para formar ión nitrato (NO3-) e ión sulfato (SO42-) que una vez que alcanzan el suelo forman sales solubles. De esta manera se solubilizan los cationes del suelo, provocando el empobrecimiento de éste en nutrientes. Esas sales son arrastradas fácilmente a los acuíferos y a los ríos, contaminándolos. En estos últimos la importante incorporación de nutrientes así producida, puede dar lugar a un proceso de eutrofización. Ésta afectará finalmente también a los embalses, así como a los lagos o mares donde los ríos desemboquen. La contaminación urbana. Los efluentes urbanos, si no hay depuración o ésta es sólo parcial, aportan nutrientes en dos formas: residuos orgánicos, que enriquecen en elementos previamente limitantes el ecosistema; como fosfato, empleado como emulgente en la fabricación de detergentes. Por esta razón las legislaciones modernas promueven la sustitución del fosfato en la fabricación de estos productos.

Otros contaminantes químicos, considerados “especiales” incluyen los siguientes:
Aceites y grasas Detergentes Sulfuros Cianuros Fluoruros Fenoles Pesticidas Hidrocarburos Metales pesados

ACEITES Y GRASAS Las grasas animales y aceites de origen orgánico están constituidos por ésteres de alcohol o glicerol y ácidos grasos. Los ésteres de ácidos grasos que son líquidos a temperatura ambiente se denominan aceites y los que son sólidos se denominan grasas. Químicamente son muy semejantes. Están compuestos de C, H y O.

ACEITES Y GRASAS Su presencia en las aguas proviene de restos de alimentos (mantecas, mantequillas, aceites vegetales, carnes, cereales, semillas, frutos secos, etc). Son compuestos estables que no se descomponen por la acción de las bacterias. Los ácidos minerales los atacan hidrolizándolos a glicerina y ácidos grasos.

ACEITES Y GRASAS En presencia de bases, se produce la saponificación de las grasas liberándose glicerina y sales alcalinas de los ácidos grasos o jabones. Las grasas y aceites también pueden tener una procedencia mineral como los aceites lubricantes, queroseno y materiales bituminosos que son derivados del petróleo y contienen básicamente C e H.

ACEITES Y GRASAS Estos aceites pueden llegar a las aguas procedentes de talleres, garajes, calles, etc. En su mayoría los aceites y grasas flotan sobre las aguas extendiéndose sobre la superficie creando películas que afectan la vida biológica de las aguas.

ACEITES Y GRASAS

DETERGENTES Los primeros detergentes sintéticos producidos en el siglo pasado, derivados del naftaleno, causaron una gran alarma en las autoridades medioambientales por su escasa biodegradabilidad y su elevada producción de espumas (detergentes “duros”). Actualmente se utilizan formulaciones “blandas” de fácil biodegradación y con menor generación de espumas.

DETERGENTES Un detergente contiene un conjunto de sustancias de propiedades físico químicas diversas, cada una de las cuales ejerce una función específica. Fundamentalmente contienen: Agentes tensioactivos, de superficie o surfactantes: productos orgánicos obtenidos a partir de compuestos petroquímicos, de aceites vegetales o grasas animales con propiedades humectantes, emulsificantes y dispersantes que provocan la separación de la suciedad. La estructura de la molécula está constituida por una cadena hidrófoba con grupos hidrófilos.

DETERGENTES Fundamentalmente contienen también:
Agentes coadyuvantes: mejoran la acción detersiva de los agentes tensoactivos y ablandan el agua mediante la formación de complejos solubles con los iones calcio y magnesio. Cargas: permiten el ajuste de la sustancia activa en el detergente a las dosis utilizadas. Los productos de carga incluyen sulfatos sódicos en polvos y disolventes líquidos. Su proporción en el detergente es muy variada. Otros aditivos: agentes de antirredeposición, blanqueadores, enzimas, antiespumantes, perfumes, inhibidores de corrosión.

DETERGENTES Componentes Productos más comunes Proporción (%)
Tensoactivos Alquilbencenosulfonato, alcohol graso etoxilado 10-20 Coadyuvantes Tripolifosfato, policarboxilato, EDTA, citratos 25-40 Agentes de antirredeposición Carboximetilcelulosa 1-2 Inhibidores de corrosión Silicato sódico 5-10 Enzimas Proteasas, amilasas 0.1-1 Blanqueantes Perborato, persulfato <1 Antiespumantes Silicona 0-5 Perfumes Carga Sulfato sódico 5-45

SUSTANCIAS ACTIVAS AL AZUL DE METILENO = DETERGENTES
El azul de metileno es un colorante catiónico que reacciona con aniones orgánicos para formar sales hidrofóbicas de color azul intenso, que pueden extraerse fácilmente con un solvente orgánico y cuantificarse posteriormente por espectrofotometría. Puesto que la mayoría de los jabones y detergentes son de naturaleza aniónica, se utiliza esta propiedad del azul de metileno para estimar el contenido de surfactantes aniónicos en aguas limpias y residuales.

Los surfactantes aniónicos se encuentran entre las más destacadas de muchas sustancias naturales y sintéticas que muestran actividad frente al azul de metileno.

Aún cuando el método es útil para medir el contenido de surfactantes aniónicos en muestras de aguas, debe tenerse siempre en cuenta la posibilidad de que existan en la muestra otros tipos de sustancias activas al azul de metileno, diferentes de jabones y detergentes.

Otras sustancias surfactantes como los detergentes catiónicos dan resultados negativos en la prueba. Puesto que el método carece de especificidad los materiales determinados se designan conjuntamente como “Sustancias Activas al Azul de Metileno” (SAAM).

Las principales interferencias son: Sulfonatos Sulfatos orgánicos Carboxilatos Fenoles Reaccionan con el azul de metileno!! Aminas que compiten con el azul de metileno en la reacción con el surfactante.

SULFUROS Se encuentran en aguas de la industria papelera y de refinerías de petróleo. Pueden encontrarse de distintas formas H2S, HS-, S2- La concentración de sulfuros en aguas negras nos da idea de su mayor o menor grado de septización.

CIANUROS La presencia de cianuros en aguas indica siempre una contaminación de origen industrial. Puede proceder de efluentes de galvanoplastia, aguas de lavado de gases de altos hornos y coquerías, etc.

FLUORUROS Los fluoruros se encuentran como componentes de suelos y por tanto su presencia en las aguas en pequeñas proporciones es bastante habitual. En mayores concentraciones puede encontrarse en vertidos industriales: industria del aluminio, industria de abonos fosfatados.

FLUORUROS En algunas poblaciones se procede a la fluoración de las aguas ( mg/L) para la prevención de las caries. No obstante, esta práctica es cuestionable en sus resultados.

FENOLES Los fenoles no se encuentran en concentraciones apreciables en las aguas residuales urbanas de origen doméstico pero pueden encontrarse en las aguas residuales de origen industrial como efluentes de refinerías de petróleo, siderurgias, industrias farmacéuticas y de cosméticos, etc.

FENOLES Los fenoles pueden ser biológicamente oxidados en concentraciones de hasta 500 mg/l. Un problema más serio lo constituyen los derivados clorados de los fenoles, que en las aguas potables pueden formarse por reacción entre el fenol y sus derivados con el cloro que se añade para la desinfección. Los derivados que se forman son los mono, di y triclorados del fenol. Estos derivados clorofenólicos confieren al agua unas características organolépticas no deseables (olor y sabor característicos).

FENOLES Se determinan analíticamente bajo el rubro “índice de fenol” que agrupa a compuestos aromáticos que bajo condiciones específicas de reacción forman compuestos coloreados de condensación, medidos espectrofométricamente.

PESTICIDAS Son sustancias químicas de origen natural o sintético que se utilizan para eliminar o controlar plagas tanto agrícolas como domésticas. La principal fuente de estas sustancias en las aguas la constituyen las aguas de escorrentía de zonas agrícolas, zonas residenciales y parques.

CLASIFICACION DE LOS PESTICIDAS
INORGANICOS: compuestos de arsénico, flúor, cobre, azufre, etc. ORGANICOS DE ORIGEN VEGETAL: nicotina, piretrinas o cinerinas. ORGANICOS DE SINTESIS (mayoría): organoclorados, organofosforados, carbamatos, nitrofenoles, triazinas, fenoxiácidos, tioéteres, piretroides, etc

CLASIFICACION DE LOS PESTICIDAS SEGÚN SU APLICACION
INVERTEBRADOS: Insecticidas: molusquicidas, nematicidas. VERTEBRADOS: Rodenticidas, avicidas, repelentes. PLANTAS: Herbicidas, reguladores del crecimiento, defoliantes, desecantes. MICROORGANISMOS: Fungicidas y bactericidas, alguicidas, desinfectantes.

PESTICIDAS Los pesticidas más ampliamente utilizados son poco biodegradable. Además de su elevada toxicidad presentan problemas de bioacumulación.

HIDROCARBUROS DEL PETROLEO
HIDROCARBUROS: Compuestos químicos formados por carbono e hidrógeno que se encuentran en la naturaleza en grandes cantidades en el petróleo y en el gas natural. Dependiendo de su estructura molecular se clasifican en alcanos o parafinas, alquenos, naftenos y aromáticos.

El petróleo crudo es un producto natural que se encuentra en determinas zonas bajo la corteza terrestre. Está compuesto por una mezcla de hidrocarburos que representan aproximadamente el 95% de su composición.

El 5% restante corresponde a cantidades variables de oxígeno, nitrógeno, azufre, vanadio, níquel, sales minerales y residuos diversos. La composición del petróleo es muy compleja y depende de su origen.

No parece que es muy importante la amenaza de bioacumulación del petróleo y los productos relacionados en la cadena alimenticia, aunque en algunas ocasiones, en localidades concretas, puede resultar una amenaza para la salud, incluso humana.

Hay diferencias notables en el comportamiento de diferentes organismos ante la contaminación con petróleo. Los moluscos bivalvos (almejas, mejillones, etc.) por ejemplo, muestran muy baja capacidad de eliminación del contaminante y, aunque muchos organismos (algunos peces, por ejemplo) no sufren daños importantes con concentraciones del producto de hasta 1000 ppm, algunas larvas de peces se ven afectadas por niveles tan bajos como 1 ppm.

Las aves y los mamíferos se ven afectados por la impregnación de sus plumas y piel por el crudo, lo que supone su muerte en muchas ocasiones porque altera su capacidad de aislamiento o les impermeabiliza. Los daños no sólo dependen de la cantidad vertida, sino también del lugar, momento del año, tipo de petróleo, etc. Un simple vertido de limpieza de tanques de un barco -el Stylis- mató en Noruega a aves marinas en 1981, porque fue arrastrado directamente a la zona donde estas aves tenían sus colonias.

La mayoría de las poblaciones de organismos marinos se recuperan de exposiciones a grandes cantidades de petróleo crudo en unos tres años, aunque si el petróleo es refinado o la contaminación se ha producido en un mar frío, los efectos pueden durar el doble o el triple.

Propiedades y comportamiento de un vertido en el mar
El petróleo es una compleja mezcla de cientos de componentes, la mayoría de ellos hidrocarburos. Cuando se produce un vertido de hidrocarburo liquido al mar, este es expande por la superficie para formar una delgada capa, que normalmente no supera el 0,1 mm de espesor. Esta capa oleosa, suele desplazarse siguiendo la dirección del viento, a una velocidad aproximada de entre 3 ó 4% de la del viento. Tanto la velocidad con la que la capa se expande, como el espesor de la misma, dependen de la temperatura del mar y de las características del hidrocarburo. Así, los hidrocarburos ligeros se extienden mas rápido formando una capa mas fina que los hidrocarburos pesados. De esta forma se ha comprobado que 1 m3 de petróleo puede llegar a formar, en hora y media, una mancha de 100 m de diámetro y 0,1 mm de espesor.

Los componentes de bajo peso molecular, más tóxicos que el crudo (entre uno y dos tercios del vertido) se evaporan. El petróleo evaporado es descompuesto por fotooxidación en la atmósfera. Del crudo que queda en el agua: • parte sufre fotooxidación; • otra parte se disuelve en la columna de agua por debajo de la capa del vertido, siendo esta la más peligrosa desde el punto de vista de la contaminación, y

lo que queda forma el "mousse": emulsión gelatinosa de agua y aceite que se convierte en bolas de alquitrán densas, semisólidas, con aspecto asfáltico. Se ha calculado que en el centro del Atlántico hay unas toneladas de este material, principalmente en el mar de los Sargazos que tiene mucha capacidad de recoger este tipo de material porque las algas, muy abundantes en esa zona, quedan enganchadas al alquitrán.

Los hidrocarburos vertidos en mar abierto u océanos suelen causar menos daño que aquellos que alcanzan la costa, o son vertidos cerca de ella. Es por esto que los factores meteorológicos son determinantes tras la aparición de un vertido, ya que el viento puede bien acercar un vertido a la costa, causando graves daños al ecosistema costero, o bien alejarlo de ella, o bien transformar el vertido en un “mousse” que puede durar semanas.

Efectos de un vertido en el medioambiente marino
- El impacto de un vertido de hidrocarburos en el medioambiente marino depende en gran manera de si el vertido alcanza ecosistemas frágiles o a poblaciones de animales sensibles, o de si alcanza la costa*. Es probable que un vertido grande en el océano tenga un impacto menor que un vertido pequeño cerca de la costa o de poblaciones de aves.

Los estudios científicos realizados sobre los impactos de vertidos de hidrocarburos a causa de accidentes, muestran que dichos vertidos pueden causar grandes pérdidas medioambientales en el área directamente afectado por las altas concentraciones de hidrocarburos.

La completa recuperación natural del área tras este tipo de vertidos puede tardar entre 10 y 20 años. Es decir, que un gran vertido no suele causar, por lo general, pérdidas medioambientales irreversibles. Sin embargo, el impacto de la acumulación de vertidos ilegales de hidrocarburos puede suponer un riesgo medioambiental mayor ya que las consecuencias de estos en el largo plazo son todavía desconocidas. Además, según los estudios científicos realizados, la mortandad de aves marinas por exposición crónica a hidrocarburos puede en algunos casos superar las muertes producidas por un vertido procedente de un accidente.

Estudios llevados a cabo en el mar Báltico muestran que los vertidos por operaciones de buques matan alrededor de y aves marinas, aunque en las poblaciones de aves más comunes, estas pérdidas no suelen representar un peligro en el largo plazo. Sin embargo, para las poblaciones de aves menos comunes y que normalmente viven en un espacio restringido, estos vertidos sí pueden llevar a graves problemas para su supervivencia en el largo plazo.

Otros estudios, también llevados a cabo en el mar Báltico, muestran que el efecto combinado de vertidos por operaciones de buques y vertidos por hidrocarburos procedentes de operaciones en tierra puede constituir un factor determinante en la aparición de infecciones de piel y malformaciones de los peces.

Generalmente, un vertido de hidrocarburos afecta más a los animales más expuestos, pero el impacto varía de especie a especie y también depende de otras condiciones. Uno de los impactos medioambientales de los vertidos mas documentados es la pérdida de aves marinas, que son dañadas por las propiedades físicas del hidrocarburo flotante. La razón es que muchas aves marinas pasan la mayor parte del tiempo en la superficie del mar, por lo que la probabilidad de encontrarse con capas oleosas es bastante alta. Además, en invierno, una cantidad correspondiente a media cucharada de hidrocarburo es suficiente para matar a un ave, ya que las plumas absorben el hidrocarburo y pierden su impermeabilidad, lo que conlleva a que las aves mueran por hipotermia o bien que las deje demasiado débiles como para buscar alimento y volar a otro sitio. A esto hay que añadir que las aves de ciertas especies tienen a concentrarse en grandes poblaciones en un lugar determinado.

El efecto inmediato de la exposición de petróleo en aves es la ruptura de la estructura de sus plumas. Esto reduce su habilidad de vuelo y su capacidad de impermeabilización al agua, lo que puede ocasionar hipotermia y deshidratación, limitar su habilidad para alimentarse y escapar de los predadores. La contaminación y la ruptura del plumaje también reducen las propiedades aislantes y termorreguladores de sus plumas, aumentando la vulnerabilidad de pájaro a las temperaturas extremas. Además, el contacto directo de un pájaro con componentes del petróleo, puede producir quemaduras y absorción de elementos químicos tóxicos a través de su piel.

Los principales efectos internos como resultado de la ingestión de petróleo son, aspiración pulmonar o absorción de componentes tóxicos. Aunque visualmente son menos claros que los efectos externos, resultan igualmente peligrosos para la vida de las aves y a menudo son más difíciles de tratar. Estas alteraciones incluyen daños al riñón, alteración de las funciones hepáticas, pulmonías por aspiración e irritación del intestino. Los pájaros ingieren el petróleo al intentar limpiar su plumaje manchado. Como resultado se produce una irritación intestinal que aumenta la deshidratación y los desequilibrios metabólicos. También se produce anemia debido a la oxidación de la hemoglobina que produce el crudo ingerido.

Tanto los vertidos de hidrocarburos como la contaminación marina, tienen un efecto directo en la reproducción de las aves marinas, bien afectando el comportamiento de las aves o su hábitat, bien afectando sus condiciones físicas que dejan al ave en unas condiciones poco adecuadas para la reproducción. Estos efectos varían entre las diferentes especies.

Es por esta sensibilidad de las aves marinas a los vertidos por hidrocarburos, que éstas se han convertido en el principal bio-indicador de contaminación por hidrocarburos. El bio-indicador se obtiene obteniendo la proporción de aves marinas encontradas muertas en las playas contaminadas con hidrocarburos del total de aves muertas encontradas en la playa.

Los huevos de peces y las larvas, debido a que se desarrollan cerca de la superficie, también son muy vulnerables a los componentes de hidrocarburos disueltos en la columna de agua. Sin embargo, las poblaciones de peces adultas no suelen resultar muy afectadas por los vertidos, incluso en los casos de grandes accidentes. Esto es así porque los peces adultos son capaces de detectar hidrocarburos incluso en concentraciones muy pequeñas, lo que les permite evitarlos. Sin embargo, las diferencias cuantitativas en los bancos pesqueros (debidas bien a causas naturales bien a actividades humanas como la pesca), complican el estudio de los efectos derivados de la contaminación marina por hidrocarburos.

Otro grupo afectado por los vertidos de hidrocarburos son las aves migratorias. Se ha demostrado que este tipo de aves pasa menos tiempo buscando alimentos en áreas afectada por vertidos que en playas limpias.

Finalmente, los vertidos por hidrocarburos pueden afectar a los ecosistemas marinos y costeros de otras maneras: Mortalidad e impactos a largo plazo en mamíferos y hábitats marinos Daños físicos a los hábitats marinos Daños a las reservas de acuacultura Asfixia y daños a la vegetación y biota intermareal

Es difícil predecir las consecuencias exactas de los vertidos ilegales de hidrocarburos por varias razones: Dificultad en calcular las cantidades de hidrocarburos vertidas al mar ilegalmente Rápida expansión de los hidrocarburos y su rápido alejamiento de las fuentes del vertido Cambios en la composición del hidrocarburo desde que es vertido al mar por procesos físicos, químicos y biológicos, como la biodegradación, evaporación, dispersión o emulsificacion Facilidad de disolución de los hidrocarburos

Sistemas de limpieza de los vertidos de petróleo
Para la limpieza de los hidrocarburos en el agua existen diferentes técnicas. Algunas de ellas más aplaudidas por los ecologistas que otras. Esto es debido a que el uso de componentes químicos, aunque consigue contener y eliminar el crudo, pueden provocar daños secundarios, en ocasiones más graves que el propio hidrocarburo.

En cada catástrofe medio ambiental en el que se produzca una marea negra se suelen "probar" nuevas técnicas de limpieza. Los errores cometidos en un accidente marino en el que se haya vertido petróleo o alguno de sus derivados, sirven como sabiduría futura. En algunas ocasiones este "prueba y error" ha traído consigo daños mayores. La inexperiencia y la falta de conocimiento sobre el medio ambiente han hecho que se cometan errores graves difíciles de subsanar.

Se utilizan unas técnicas de limpieza u otras, dependiendo de varios factores, como son: el lugar donde se haya producido el vertido, las condiciones climatológicas, las áreas afectadas, el hidrocarburo derramado (cantidad y calidad), etc. Por lo general se utilizan varias técnicas conjuntamente. A continuación detallaremos algunas de las técnicas utilizadas en las operaciones de limpieza de las mareas negras:

Contención y recogida Siempre que sea posible, la contención de crudo en el agua será una de las primeras operaciones que se realizarán, por su inocuidad, puesto que no causan daños, y porque impiden que la marea negra se propague a otras zonas. La contención consiste en rodear la marea negra, por lo general con barreras flotantes o cercos. Más tarde se procede a la recogida del petróleo mediante sistemas de succión (raseras o espumaderas). Después de esta recogida se separa el hidrocarburo del agua por diferentes procesos: centrifugación, bombeo por aspiración, adherencia a tambor o discos giratorios, fibras absorbentes, etc.).

Existen tres tipos diferentes de barreras según sus flotadores, estos pueden ser planos, cilíndricos o cilíndricos hinchables. Para la recogida y trasvase del hidrocarburo se utilizan los denominados “Skimmers” y bombas de succión

Dispersantes Los dispersantes químicos rompen los hidrocarburos en partículas más pequeñas. Son mezclas que contienen tensioactivos (como los detergentes), para reducir la tensión entre las superficies de las láminas de hidrocarburo y de agua. Estos agentes dispersantes, lo que producen es que la concentración de hidrocarburos en la columna de agua vuelva a estar en unos niveles aceptables.

El tipo de dispersante y la concentración del mismo, dependerá de la tipología del hidrocarburo derramado. En el desastre del buque tanque Torrey Canyon en 1967, los daños producidos por los dispersantes utilizados fueron mayores que los provocados por el vertido en sí.

Antes de la utilización de estos compuestos químicos, es necesario saber que no son aptos para todo tipo de petróleo ni emulsiones del mismo. No son efectivos para emulsiones espesas o petróleos con punto de fluidez próximos a la temperatura ambiente, es decir, no sirven para aceites, combustibles pesados, ni tampoco para vertidos de crudo en los que el petróleo haya estado expuesto a los procesos naturales 24 horas o más, porque habrá sido transformado en una emulsión viscosa.

En términos generales hay dos tipos de dispersantes: Los que están basados en disolventes de hidrocarburos y contienen una mezcla de emulsificadores. Estos se suelen aplicar sin diluir Los dispersantes concentrados que contiene más agentes activos que los dispersantes anteriores, lo que produce que la dispersión sea más rápida. Estos dispersantes contienen emulsificadores, ingredientes humectantes y disolventes oxigenados.

Los dispersantes pueden aplicarse desde buques o desde el aire mediante avionetas. El uso de estos compuestos está restringido a áreas donde se prevé que la dilución de los dispersantes va a ser rápida y la fauna marina no va a sufrir daños. Para saber esto se realizan estudios sobre el movimiento del agua en esa zona y el comportamiento del dispersante.

Incineración La incineración del petróleo es otra de las formas de eliminación del crudo. Se puede eliminar hasta un 95% del vertido total. Los efectos que tiene esta técnica es el humo negro que se produce. En muchos de los accidentes que han ocurrido en la historia de las mareas negras, se ha producido el incendio accidental del buque por alguna explosión interna, como ocurrió con el Urquiola, Mega Borg y Mar Egeo.

Biodegradación Existen microorganismos petroleolíticos capaces de utilizar los hidrocarburos como fuente de carbono, es decir los utilizan para alimentarse. Como subproductos de estas reacciones se sueltan al medio otros compuestos no tóxicos. Otros en presencia de hidrocarburos pueden producir sustancias tensioactivas. Las técnicas de limpieza aceleran estos procesos naturales generando las condiciones óptimas para el crecimiento de estos microorganismos. Aportan nutrientes, oxígeno, condiciones de pH y temperatura a los que los microorganismos "trabajan" mejor, etc.

Este método es lento y bastante complejo, todavía se sigue experimentando con él. En general se suele utilizar junto con acciones amplificadoras o complementarias, como puede ser la adición de tensioactivos naturales o sintéticos. Existen dos opciones a la hora de utilizar esta técnica, una es la inoculación de bacterias petroleolíticas preparados de forma industrial o bien mediante la potenciación de las poblaciones autóctonas. Esta última opción es la más aconsejable, puesto que esas poblaciones están mejor adaptadas a ese medio.

Limpieza de playas y costas Las imágenes de las playas negras afectadas por los vertidos de hidrocarburos, son el resultado de la llegada de la marea negra a las costas. La limpieza de las playas y costas requiere el esfuerzo de muchos puesto que a veces las zonas son de difícil acceso. En las operaciones de limpieza de estas zonas se procura no utilizar maquinaria pesada para no causar daños físicos al área afectada.

Para la limpieza de las costas se pueden utilizar chorros a presión de agua caliente para separar el hidrocarburo. Este método es criticado porque aunque a simple vista parece que la playa a quedado limpia, esto no es cierto, porque el hidrocarburo es enterrado a más profundidad y provoca la muerte de la fauna intersticial que se encuentra en las playas. Estos hechos se comprobaron en el accidente del Exxon Valdez, donde se vio que las playas en las que no se actuó se recuperaron mejor que las que se trataron con estos métodos mecánicos.

La limpieza de las playas por lo general se suele hacer con palas y/o pequeños recogedores, y una gran cantidad e efectivos que recogen el vertido de las playas afectadas. Para la limpieza de las rocas se pueden utilizar otros métodos, como el lanzamiento de arena a gran presión sobre la superficie de la roca, esto provoca la separación del hidrocarburo de la roca, quedando la superficie de esta limpia. Después se recoge ese hidrocarburo que ha quedado esparcido.

No hacer nada En los vertidos que se producen en alta mar, o en aquellos donde las operaciones de limpieza son ineficaz o difíciles, se suele dejar que actúen los procesos naturales (olas, la fotooxidación, etc.) y el hidrocarburo se degrade de forma natural. Este método o mejor dicho no actuación, se realiza en zonas donde la vegetación ha sido contaminada. En costas pantanosas es el mejor método porque las otras tareas de limpieza han producido más daños medio ambientales.

Una de las mayores causas de la contaminación oceánica son los derrames de petróleo. El 46% del petróleo y sus derivados industriales que se vierten en el mar son residuos que vuelcan las ciudades costeras. El mar es empleado como un muy accesible y barato depósito de sustancias contaminantes, y la situación no cambiará mientras no existan controles estrictos, con severas sanciones para los infractores. El 13% de los derrames se debe a accidentes que sufren los grandes barcos contenedores de petróleo, que por negligencia de las autoridades y desinterés de las empresas petroleras transportan el combustible en condiciones inadecuadas. En los últimos 50 años, algunos de los más espectaculares accidentes fueron el del buque-tanque Valdés de la Exxon, ocurrido frente a las costas de Alaska el 24 de marzo de 1989, y el del petrolero Mar Egeo, el 3 de diciembre de 1992, frente a la entrada del puerto de La Coruña, en España. Otro 32% de los derrames proviene del lavado de los tanques de los grandes buques que transportan este combustible.

Metales Pesados La expresión Metales Pesados se usa para aludir de un modo no muy preciso a ciertos elementos metálicos, y también a algunos de sus compuestos, a los que se atribuyen determinados efectos de contaminación ambiental, toxicidad y eco toxicidad. Algunos elementos que suelen citarse bajo esta denominación, en orden alfabético: Aluminio, arsénico*, bario, berilio, cadmio, cobalto, cobre, cromo, estaño, hierro, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, plata, plomo, selenio**, talio, vanadio, zinc. Nota: *As es un semimetal; **Se es un no metal; los restantes son metales.

Mecanismos de toxicidad de los metales:
Bloqueo de un grupo funcional esencial de alguna biomolécula, incluyendo enzimas o polinucleótidos. Desplazamiento de un metal esencial de una biomolécula. Modificación estructural de algún sitio activo importante. Ruptura de biomembranas.

Particularidades de la contaminación por metales

1. Su toxicidad: A determinadas concentraciones pueden provocar la muerte por envenenamiento de algunas especies que habitan el medio. Las dosis letales varían según las especies, el estadío de desarrollo de los individuos y la presencia de agentes quelatantes que contribuyen a aumentar su solubilidad.

2. Su persistencia: No son biodegradables por lo que permanecen en el medio ambiente durante largos períodos de tiempo, pasando sucesivamente de un componente a otro.

3. Su potencial bioacumulación en distintos organismos:
Se conoce que algunos organismos (plantas, algas, erizos, mejillones) son acumuladores de metales pesados, y a partir de su ingestión éstos contaminantes podrían introducirse en las redes tróficas.

Los metales son elementos químicos importantes para la vida, por su papel en las funciones biológicas y por su uso. Concentraciones elevadas de metales en el ambiente pueden ser perjudiciales para la mayoría de las especies. No es posible aislar el efecto de los metales dentro de la contaminación ambiental total.

Efectos ambientales y sanitarios de algunos metales pesados

Tóxico para plantas, animales y humanos, por inhalación o en forma de vapor
Cadmio (Cd) En el cuerpo existe un mecanismo que controla el nivel de Zn pero no el de Cd, que es uno de los cinco metales más tóxicos Se acumula en riñones, hígado y vasos sanguíneos En humanos tiene una vida media biológica de 10 a 30 años Puede desplazar al Zn de algunos sitios activos y competir con el Ca ocupando sitios en las hidroxiapatitas biológicas El hombre puede recibirlo por vía respiratoria (humo de cigarrillos) o por los alimentos. “itai-itai” asociada a exposiciones prolongadas a excesos de Cd. Incorporación a los tejidos duros, fragilidad y dolorosas deformaciones del material óseo Fácil de asimilar por plantas terrestres y acuáticas

Cromo (Cr) Puede encontrarse como Cr (III) y Cr (VI)
El Cr (III) es esencial para el mantenimiento del metabolismo de la glucosa, lípidos y proteínas. El Cr (VI) es tóxico debido a su potencial oxidante y a su facilidad de penetración en las membranas biológicas. Compuestos carcinogénicos y corrosivos para los tejidos. Los invertebrados y los peces son los más sensibles al Cr. La toxicidad en el medio marino varía con las especies, el estado de oxidación y el pH. La disolución de Cr de los aceros utilizados en la industria alimenticia es probablemente la principal fuente de contaminación en alimentos.

Tóxico por ingestión e inhalación.
Plomo (Pb) Toxicidad señalada por los griegos, los árabes y los romanos en la antigüedad. Largas exposiciones producen daños en el cerebro, los riñones y defectos de nacimiento. El uso de tetraetilplomo como antidetonante de la gasolina ha incrementado significativamente las cantidades de Pb en la atmósfera. Interfiere prácticamente todas las etapas de la síntesis de ferroporfirinas. Afecta la deshidratación del ácido -aminolevolínico que controla una de las etapas claves de la formación del anillo porfirínico y a la ferroquelatasa que estabiliza la incorporación del Fe(II) a la porfirina. Toxicidad aguda produce vómitos y falta de apetito, mal funcionamiento renal y desórdenes nerviosos. Estos efectos se ven potenciados en pacientes con deficiencias de Ca y Fe.

Mercurio (Hg) Altamente tóxico por adsorción e inhalación.
Efectos varían con la forma química y el modo de penetración al organismo, dosis letal oral entre 20 mg y 3 g. Desastres humanos por residuales líquidos de fábrica de papel y de una fábrica de pinturas. El efecto tóxico se atribuye al ion metilmercurio que induce perturbaciones irreversibles en el sistema nervioso central. El Hg que se libera al ambiente como metal, se convierte en CH3Hg+ por metilación biológica o microbiana. El ion metilmercurio puede tener hasta cuatro enlaces de coordinación. Se enlaza muy fuertemente al S y al Se. Tales reacciones con proteínas y péptidos deben estar implicadas en su comportamiento tóxico.

Los animales y el hombre poseen mecanismos homeostáticos para la adsorción, transporte, utilización y eliminación de Cu. Cobre (Cu) En las plantas existen proteínas de un átomo de Cu cuya función es ser agente de transferencia de un solo electrón. Concentraciones de Cu normalmente presentes en el agua no presentan efectos adversos para el hombre. Toxicidad para la vida acuática en dependencia del pH, presencia de compuestos orgánicos y la alcalinidad. Las formas juveniles de peces son las más sensibles.

El As y la mayoría de sus compuestos son tóxicos para el hombre.
Arsénico (As) El As3+ se altamente tóxico para los invertebrados marinos, en especial ostras y otros moluscos. Los cabellos de Napoleón contenían 13 veces más arsénico de lo normal. El As se acumula paulatinamente en los cabellos.

Aluminio (Al) No se cree que tenga función biológica conocida.
Metal más abundante de la corteza terrestre. Aluminio (Al) Elevado consumo por el hombre (22 millones de toneladas en 1986). Concentración baja en aguas naturales, debido a su solubilidad limitada a valores neutros de pH. La movilidad se incrementa en los suelos acidificados. Una vez disuelto puede ser transportado a ríos y lagos donde se vuelve disponible para los organismos. No se cree que tenga función biológica conocida. La toxicidad en animales y plantas fue descubierta recientemente. 1960: síntomas detectados en trabajadores de una fábrica de Al en polvo con intoxicación. 1970: elevados niveles de Al en aguas de diálisis renal y acumulación en el tejido cerebral.

1980: formas inorgánicas del Al más tóxicas a los peces que cuando se encontraba acomplejado con ligandos orgánicos, fluoruros o citratos. Aluminio (Al) Afecta las raíces de las plantas inhibiendo su crecimiento. Larga historia como medicamento, antiácido y antitranspirante. Se cree que el Al absorbido en la sangre de los mamíferos se enlaza a las proteínas del plasma, preferiblemente a la transferrina y a la albúmina. Las mismas pueden servir de portadores biológicos para su transporte. Los aditivos para alimentos son una fuente importante de Al en la dieta.

Vigilar estrictamente su presencia en el ambiente, por su persistencia ambiental, su bioacumulación y su capacidad de reaccionar o acumularse en diferentes matrices. Racionalidad de su uso : disminuir niveles de emisión. Opciones de ingeniería sanitaria para su transformación son un reclamo urgente para preservar la sociedad moderna.

CURSO “CONTAMINACION DE AGUAS”

Presentaciones similares

Presentación del tema: "CURSO “CONTAMINACION DE AGUAS”"— Transcripción de la presentación:

Presentaciones similares

Sobre el proyecto

Feedback

Iniciar la sesión

Autorizarse a través de una red social:

CURSO “CONTAMINACION DE AGUAS”

Presentaciones similares

Presentación del tema: "CURSO “CONTAMINACION DE AGUAS”"— Transcripción de la presentación:

Presentaciones similares

Sobre el proyecto

Feedback