Disco 2.2

Carlos Villanueva Jiménez

Dureza

• Presencia de todos lo cationes multivalentes presentes en el agua siendo los más abundantes el Ca2+ y el Mg2+.

• La expresión más habitual es en mg/l de CaCO3.

• Unidades: (mg/L. CaCO3, ºF, etc.)• Dureza (mg/l de CaCO3): [Ca2+] (mg/l) x2,5 + [Mg2+] (mg/l) x 4,12

– 1 mg/L de Ca2+ = 0,25 ºF.

– 1 mg/L de Mg2+ = 0,41 ºF


Tipos de Dureza

• Dureza Total: Mide las concentraciones totales de Ca y Mg.

• Dureza Permanente o no carbonatada: Mide al contenido de sulfatos y cloruros de Ca y Mg

• Dureza Temporal o carbonatada: Mide el contenido de bicarbonatos y Carbonatos de Ca y Mg.

Dureza permanente = Dureza Total – Dureza no permanente


Clasificación según la Dureza

• Aguas blandas: 0 a 60 mg/L.

• Aguas ligeramente duras: 60-100 mg/L.

• Aguas duras: > 150 mg/L.


Problemática de la Dureza

• Mal sabor en las aguas de consumo.

• Incrustaciones en conducciones, tuberías, calderas, lavadoras, etc.

• Afecta a la formación de espumas.


Oxígeno Disuelto

• Importante en calidad del agua fluvial.• Aportes:

– Difusión desde la atmósfera.– Fotosíntesis.

• Sustracción:– Oxidación biológica.

• Su concentración en el agua varía en función de la Temperatura.


INDICADORES DE MATERIA ORGÁNICA

Materia orgánica: Enorme variedad de compuestos.

Indicadores globales:– DBO: Oxígeno consumido por los microorganismos para degradar la

M.O. biodegradable del agua.

– DBO5: En 5 días. No es totalmente representativa: Hay compuesto que tardan más tiempo.

– DQO: Demanda química total para oxidar la M.O. biodegradable y no biodegradable. Hay materia inorgánica que también puede oxidarse. P.ejemplo: NH4+

– COT: Carbono orgánico Total (Sólo miden el carbono orgánico): mg/ l de C.


Métodos de análisis de carbono

• DBO: A 20º Fuera en oscuridad, medir variación de O2 disuelto.

• DQO:– Dicromato: Cr2O7-– Permanganato: MnO4-

• Se mide la cantidad de ión necesario para oxidar toda la materia orgánca y después se calcula su equivalencia en O2.

• COT: Primero se mide el CIT (Añadiendo un ácido). Se detecta mediante infrarrojos de CO2. A continuación se detecta el COT (persulfato) y detección de CO2 por infrarrojos.


Clasificación de la materia orgánica

• Biodegradable:– Fácilmente biodegradable (normalmente soluble):

P.ejem: Glucosa. En A.R.U. Aprox 10-25%– Lentamente biodegradable (particulada): P.ejem:

Celulosa. En A.R.U. Arox 30-60%– Microorganismos. En A.R.U. Aprox 5-15%

• No Biodegradable:– Soluble: 5-10%– Particulada: 10-15%


Nutrientes: Nitrógeno

• Nitrificación: Oxidación biológica de amonio.– NH4+ ------- NO2- --------NO3-

• Desnitrificación: Reducción biológica del Nitrato a Nitrógeno gas.– NO3- ----------------N2 (Ausencia de O2)


Fósforo

• Normalmente de carácter mineral.

• Forma orgánica: Algas y Organismos superiores.

• Relación N/P = 16 Es una buena concentración para el desarrollo biológico.


Efectos medioambientales: Nutrientes

• Eutrofización: Crecimiento acelerado de algas y plantas acuaticas: Empobrecimiento en O2.

• Problemas de salud en las aguas potables:– Nitratos.– Cinosis infantil.


PESTICIDAS

• Son sustancias orgánicas sintéticas muy complejas. Se conocen por el nombre comercial. Altamente Tóxicas.– Organoclorados. Bioacumulativos. Afectan a la

cadena trófica. Son difíciles de eliminar.• Bioconcentración: Concentración Kg de

pez/conentración en el agua

– Organofosfatados. Más tóxicos para los humanos. Se degradan en el agua más fácilmente.

– Carbamatos: No son bioacumulativos pero sí tóxicos.


Metales pesados

• Se encuentran en trazas en las aguas naturales (ppm ó ppb). Y en algunos casos son imprescindibles en el ecosistema.

• Algunos son bioacumulativos.

• Difícilmente eliminables: Osmosis Inversa.

• Se determinan por espectofotrometría de absorción atómica.

• Vigilancia ambiental en especial en la contaminación de acuíferos: As, Cd, Cu, Zn, Pb, Hg, Ni.


INDICADORES BIOLÓGICOS

• Se basan en la evaluación de los diferentes organismos encontrados en el agua.

• Su presencia se puede ver alterada por la presencia de otras sustancias.:– Cambios en composición de especies.– Empobrecimiento de la diversidad.– Alta mortalidad en estados de vida sensibles.– Mortalidad.– Cambios en el comportamiento o morfología.

• P.ejemplo: Indicadores biológicos de toxicidad general.• P.ejemplo: Presencia de especies asociadas a algún

contaminante u otra especie tóxica.


Indicadores ecológicos

• Nos determinan la alteración de un medio por la presencia o afección a una especie biológica asociada a ese medio. Se utilizan para masas de agua naturales.

• Indices bióticos.– Bacterias : Presencia de materia orgánica.– Protozoos: Muy sensibles a los toxicos y a los cambios de las

condiciones ambientales.– Algas: Condiciones de eutrofia (alta presencia de nutrientes).– Macroinvertebrados: Muy empleados por su sensibiliodad a la

contaminación.– Peces: P.ejemplo: Trucha arco iris.:

• Indices bióticos: Basados en la presencia de un determinado nº de especies.


Indicadores microbiológicos

• E. coli: Determina la presencia de materia fecal en las aguas.Indica la presencia de otros microorganismos patógenos que pueden causar enfermedades graves.:

– Fácil de fácil de identificar.

– Resistente.

– Presente en la materia fecal siempre.

– Alto grado de relación con patógenos aunque él no lo es necesariamente.

– 1 u.f.c. E.coli en 100 ml.


Indicadores microbiológicos

• Otros microorganismosindicadores: – Giardia lambia: Es más resistente e Infeccioso que

el E.Coli.

– Crypotosporidium.


Métodos fisiológicos

• Determinan el la velocidad con que los microorganismos del agua pueden crecer, degradar o generar un producto.– La variación de esta velocidad puede ser indicadora de

la peresencia de una determinada sustancia.

– P.ejemp.: Potencial de producción de Oxígeno por productores primarios: Plancton, 24 horas con y sin luz.

– P.ejemp.: Respirometrías.: Velocidad de degradación de O2.

• El parámetro se medirá en contínuo para observar su variación temporal.


Métodos ecotoxicológicos• Potencial tóxico de una sustancia frente a una determinada

especie. Se emplean en agua residuales y en residuos.– Toxicidad aguda: Exposición al compuesto durante un breve periodo

de tiempo.• DL50: Concentración del compuesto en la que el 50% de los individuos

mueren.

– Toxicidad crónica: Causada por bajas dosis del compuesto en largos periodos de tiempo.

• Son métodos estandarizados en los que generalmente se utilizan especies cuyo comportamiento es bastante conocido: Daphnia magna y Microtox

• Otros métodos son los utilizados como indicadores en plantas de tratamiento de aguas potables.


SUSTANCIAS CONTAMINANTES DEL AGUA


Contaminación química: Orgánicos

• Detergentes:– Efectos: Espumas, perturban el intercambio de O2,

Eutrofización, Irritaciones en piel.

• Aceites y grasas (de carácter animal o sintético)– Efectos: Pueden ser tóxicos en ocasiones, dificultan la

difusión de O2 al agua, Contribuyen a la DQO y DBO.

• Pesticidas: – Efectos: Toxicidad y bioacumulación

• Fenoles y otros organoclorados:– Efectos: Toxicidad

• DBO, DQO: O2


Contaminación físico-química

• Metales: Toxicidad, bioacumulación.• No metales (Sulfuros, Fluoruros,

Cianuros, Conductividad).• pH.• Temperatura.• Conductividad.• Sólidos en suspensión.


Contaminación por gases

• Normalmente producto de las reacciones de otros compuesto del agua.

• SH4: Olor fétido, tóxico en altas concentraciones.

• CH4: Olor fétido. Tóxico en altas concentraciones.


Contaminantes microbiológicos

• Coliformes totales.• Coliformes fecales: En intestinos y materia fecal.• Esterptococos fecales: Provienen del tracto intestinal.• Salmonella: Habita en el tracto intestinal.• Estafilococos: Patógenos potenciales. Provocan intoxicaciones

alimentarias.Bacteriofagos fecales: Virus asociados a bacterias, para emplearlos en su reproducción.

• Enterovirus: Patógenos peligrosos. Se replican en el tracto intestinal.

• Protozoos: Unicelulares parásitos. En ocasiones son patógenos


ORÍGEN DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA


VERTIDOS URBANOS

• Aguas domésticas: Las generadas en los domicilios

• Aguas urbanas: Generadas en núcleos urbanos: domésticas,comerciales industriales, agrarias.

• Aguas de escorrentía urbana: Pluviales recogidas en superficies urbanas.


Aguas domésticas

• También llamadas aguas negras. Son propias de aquellas actividades domésticas: WC, duchas, lavabos, lavadoras, lavaplatos, fregado, etc.

• Contenido contaminante más importante más importante:– S.S.– DBO5– Alta biodegradabilidad (relación DBO/DQO >0,4).– Nitrógeno Total– Fósforo.– Grasas


Consumos domésticos del agua

• Cisterna de wc: 15-20 l/uso.• Lavabo: 5 l/uso.• Baño: 120 l/uso.• Ducha: 50-100 l/uso.• Lavadora: 100-200 l/carga.• Lavaplatos: 15-30 l/carga


Aguas urbanas• Son mayoritariamente aguas domésticas, pero incluyen

aquellas que se generan dentro de un municipio debido a otros usos: Industrias, Comerciales, Agrarias, Dotacionales, etc.

• Sus características son similares a las aguas domésticas, puesto que nos suponen un volumen muy escaso respecto a aquellas y además deben cumplir características de aguas domésticas antes de ser vertidas al colector urbano, generalmente.

• Por ello el nºhab-eq. no tiene porqué coincidir con el nº hab. reales.


Aguas de Escorrentía urbana

Las recogidas en las superficies y viales de los municipios:precipitación, limpieza de calles, etc.

• Muy cargadas en contaminación en los primeros 15-30 minutos. :

• Elementos de contaminación atmosférica.• Gruesos y residuos: Colillas,bolsas, botellas: Rejas

en alcantarillado.• Sólidos en suspensión: Arenas, polvos, etc• Residuos del tráfico: Metales pesados,

Hidrocarburos, Aceites minerales.• Residuos vegetales: Maderas, hojas, etc.


Concentración de algunos compuestos en aguas de escorrentía

– DBO5 : A partir de 25 mg/l.– DQO: A partir de 65 mg/L.– SS: Hasta 230 mg/l.


Ejercicio

• Calcular la proporción aproximada entre el caudal de escorrentía urbana y agua residual doméstica que fluyen por un colector unitario, en una urbanización sin jardines) de 2 Has y 50 viviendas, en el momento de máxima lluvia que se da durante 20 minutos y en los que se recogen 20 mm. de pluviometría. Calcular el factor de dilución.


Aguas Industriales• Aguas de procesos: P.ejemplo: Curtidos.

• Aguas de proceso que forman parte del producto P.ejemplo: Concentrados de zumo.

• Aguas de acabados de productos:P.ejemplo Baños ácidos.

• Aguas de refrigeración: P.ejemplo: C. Térmicas.

• Aguas de descontaminación: Tratamiento de gases.

• Aguas de calderas.

• Aguas de limpieza: Son las más importantes y frecuentes pues se emplean en cualquier proceso industrial. Como consecuencia tendremos residuos de limpieza, generalmente relacionados con el producto procesado


Composición de las aguas Industriales

• Composición variable. Existen muchos índices que reflejan la contaminación de una industria, pero se deberán contemplar aquellos que definan contenidos en:

– Acidos o básicos que puedan atacar el material o inhibir el proceso biológico.

– Productos petrolíferos o grasas poco degradables.– Detergentes: Impiden la aireación.– Metales pesados: Inhiben el proceso biológico.– Fenoles, cianuros, inhibidores (sales) y tóxicos.– Productos radiactivos.


EJERCICIO AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

• Industria lactea: Con el fin de conocer los datos de entrada de las aguas para una EDAR, se va a hacer un muestreo.– Tipo de muestreo.– Parámetros a determinar.– Qué parámetros se determinarían.


Agricultura y Ganadería• Fertilizantes: Exceso de los mismos, que

provoca contaminación difusa por nutrientes de los acuíferos y las aguas superficiales: Sulfatos, Nitratos y Fosfatos.

• Pesticidas: Sustancias muy peligrosas de contaminacón potencial de acuíferos: Lista de sustancias prioritarias.

• Abonos: Enmiendas orgánicas. Las dosificaciones deben ser adecuadas.

• Aguas de limpieza: De los animales e instalaciones.

• Excrementos contaminanes: Los purines.


Necesidades de agua en granjas

• Caballería de trabajo: 45 l/día• Vacas:

– Sin producción de leche: 40 l/día.– Con producción de leche: 40-90 l/día

• Cerdos: 4-23 l/día.• Ganado Lanar: 2-7 l/día.• Pollo y pavos: 1-15 l/día.• Estabulación de ganado para limpieza: 50-70

l/día.


R.D. 261/1996 de protección de las aguas contra la contaminación de las aguas producidas por nitratos de

fuentes agrarias

• Fertilizante: Sustancia que contenga compuestos nitrogenados: : Compost, estiercol, lodos de depuradoras, fertilizantes sintéticos, etc.

• En esta Ley destacan las siguientes actuaciones:

• 1. Admones. competentes (C.Hidrográficas y C. Autónomas): Determinarán masas de agua afectadas por contaminación por nitratos , según la legislación aplicable para aguas superficiales, serán aguas subterráneas afectadas aquellas que superen 50 mg/L

• 2. Zonas vulnerables: Las C. Aut, determinarán aquellas superficies cuya escoreentía o filtración pueda afectar a las aguas del Art. 1.


R.D. 261/1996 de protección de las aguas contra la contaminación de las aguas producidas por nitratos

de fuentes agrarias

• 3. Códigos de buenas prácticas: Serán puestos en práctica por los agricultores de forma voluntaria y las c. Aut fomentarán su práctica.

• 4. Programas de actuación para cada Z. Vulnerable: – Periodos prohibición de aplicación de fertilizantes.

– Determinación de la capacidad necesaria para almacenar estiercol.

– Limitación de la aplicación de fertilizanes en función de: Terreno, pendiente, climatología, necesiades de riego, usos de la tierra, rotaciones, etc.. Nunca se superarán los 170 Kg de N/ año. Ha

• 5. Control y seguimiento cada dos años.


Otros Focos puntales de contaminación del agua

• Residuos– Vertederos.– Abandono de residuos.– Escombreras.

• Minería y extracción de áridos: Provocadas por la existencia de mineral a cielo abierto en cuya superficie llega agua pluvial. Lluvias torrenciales que en zonas erosionadas arrastran gran cantidad de materiales.


Vertederos

• Los vertederos almacenan residuos con un alto porcentaje de humedad. Al ir descomponiendose esta humedad es liberada.

• Por otra parte el agua de lluvia que incide en la superficie de un vertedero percola a través de él disolviendo y arrastrando sustancias a su paso.

• A esta agua contaminadas se les denomina lixiviados.


Vertederos 2.• Se prohibe en general el almacenamiento y

depósito e residuos en terrenos de Dominio Público Hidráulico.

• El agua lixiviada de un vertedero se extiende en forma de pluma de contaminación en los acuíferos debido a fenómenos:– De dispersión.– De traslación por el agua

• Deben tomarse medidas de protección como ubicar los vertederos en terrenos impermeables, impermeabilizar por capas mediante geomembranas, facilitar una red de drenaje que evacue el lixiviado a una balsa de lixiviados.


Características de las aguas lixiviadas

• 1. Alta conductividad: Cloruros, etc.• 2.Alta concentración en materia orgánica.• 3. Alta concentración en fenoles y organoclorados• Así mismo es frecuente encontrar:

– Metales pesados: Hg, Cu, Pb.– Disolventes.– pH básicos.

• Por esta razón el tratamiento de lixiviados de vertederos es complejo, siendo difícil aplicar tratamientos biológicos.


CONTAMINACIÓN DE RÍOS, LAGOS Y EMBLASES


EUTROFIZACIÓN DE LAS AGUAS

• Es el enriquecimiento en nutrientes de una masa de agua. Como consecuencia de este aporte excesivo, se desarrollan gran número de algas y plantas acuáticas asociadas a una aumento de poblaciones animales, que al morir contribuyen a incrementar el contenido en materia orgánica:– Disminuye la concentración de O2.– Forman depósitos en el fondo produciendose

fermentación: SH2, CH4, etc.– Se generan gran cantidad de sólidos en suspensión y

aumenta la turbidez


Eutrofización

• Como consecuencia de lo anterior:

– Mortandad de especies animales.

– Empobrecimiento de la biodiversidad.

– Se generan depósitos en el fondo disminuyendo la profundidad del lago.

– Dificulta el aprovechamiento humano de esa agua.



Lagos oligotróficos

• Son lagos con escasez de nutrientes, se caracterizan por:– Se lagos de agua con muy poca turbidez.– Poblaciones de especies relativamente bajas.– Aguas frías.– Alta biodiversidad.– Ricos en Oxígeno.



Contaminación por Nutrientes

• Fundamentalmente es un fenómeno que se da en aguas lénticas: lagos y embalses.

• Los nutrientes principales son: Fosfatos y Nitratos.

• Fuentes:– Agricultura: Carácter difuso. Es más complejo

intervenir sobre ella.– Aguas residuales (Detergentes)– Erosión


Medidas contra la Eutrofización• Limitar las concentraciones de P y N en vertidos de aguas residuales.• Medidas de buenas prácticas agrícolas:

• aplicar las dosis de fertilizante necesarias ara el suelo, nunca en exceso.

• Fertilizantes de lenta disponibilidad. (se disuelven lentamente)..• Fraccionar los aportes.• Rotaciones de suelo

• Erosión:– Labrado correcto: según las curvas de nivel.– Cubierta vegetal.

• Evitar vertidos indiscriminados de estiercol (purines)


Autodepuración en ríos• Los ríos contribuyen a la descontaminación de

sustancias vertidos en ellos, mediante mecanismos de:– Dilución y dispersión

– Adsorción y absorción.

– Acido-base, redox

– Degradación biológica de materia orgánica.

– Transporte y Sedimentación.

– Intercambio de gases con la atmósfera (P.ejemp: VOC´s)

• En el caso de algunos contaminates vertidos en un punto, estos desaparecen aguas abajo del punto


Autodepuración

• Un estudio de autodepuración pretende conocer los cambios que se producen entre las sustancias contaminantes en el agua, la cantidad de sustancias que cambian y la velocidad con que realizan este cambio.


Procesos físico-químicos

• Sedimentación: De S.S. Que a su vez producen fenómenos de adsorción de otras sustancias.

• Sorción: Adsorción a superficies, en los que el compuesto puede ser degradado lentamente, pero la ventaja es que queda fijado. Absorción de sustancias por organismos vivos: Nutrientes, etc.

• pH: Los compuestos se neutralizan al reccionar con otras sustancias presentes en el agua.

• Transferencia de gases: Al haber en general una superficie de contacto amplia con la atmósfera, esta se ve facilitada.


Procesos biológicos de autodepuración

• Tramos de un río en función de su respuesta a un episodio de contaminación:– Zona polisaprobia: Falta de O2. Ambiente reductor.

– Zona alfa y betasaprobia: La mineralización de M.O. va progresando rápidamente. La concentración de O2 es mayor durante ql día que durante la noche.

– Zona oligosaprobia: Ha concluido prácticamente la mineralización de la materia orgánica. La concentración de O2 es grande, por el día y por la noche


Fases de degradación de la DBO

• La DBO está formada por:– Materia carbonosa (orgánica): Es la primera en

degradarse en un río.– Compuestos Nitrogenados: Es la que se

degrada en una segunda fase.– Compuestos reductores (Fosforados): En una

tercera fase.

Documents

Disco 2.2