MARCO GENERAL

Transporte de Contaminantes en el medio acuático Capítulo 2 – Marco General__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________A.N. Menéndez y P.A. Tarela página 2-1

CAPITULO 2

MARCO GENERAL

2.1 CONTAMINACION DE LAS AGUAS

La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha manifestado que “el goce del grado máximo desalud que se pueda lograr es uno de los derechos fundamentales de todo ser humano sin distinción deraza, religión, ideología política o condición económica y social”. Para la OMS la salud es un “estadode completo bienestar físico, mental y social”, quedando fijado el nivel de salud por el grado dearmonía que exista entre el hombre y el medio que sirve de escenario o de recurso de vida.

La contaminación de las aguas es uno de los factores importantes que rompe esa armonía entre elhombre y su medio ambiente. Contaminación es la acción y el efecto de introducir materias o formasde energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen unaalteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.

El crecimiento progresivo de los núcleos humanos, el aumento de la densidad poblacional, lasactividades artesanales y ganaderas, el cultivo intensivo de la tierra para satisfacer las exigencias deuna población que evoluciona y el desarrollo industrial son las causas principales del aporte deresiduos que contaminan las aguas subterráneas, los ríos, los lagos y los mares, destruyendo omodificando la fauna y la flora, rompiendo el equilibrio del ecosistema, así como la armonía entre elhombre y su medio.

Los procesos hidrológicos son factores decisivos que afectan el destino de contaminantes en lossistemas acuáticos. Ellos proveen los principales caminos de transporte y el medio para la mayoría delos procesos de transformación química y biológica. También proporcionan, a través de la erosión y lalixiviación, la base natural o geoquímica de materia particulada y disuelta contenida en las aguassuperficiales y subterráneas. En la sección 2.2 se presenta una descripción del ciclo hidrológico.

Para completar la presentación del marco dentro del cual se encuadra el problema de lacontaminación del agua, en la sección 2.3 se describen los principales ecosistemas acuáticoscontinentales, que son, a posteriori, el sustrato de los procesos que se estudian.

Para completar este capítulo introductorio, en la sección 2.4 se desarrollan los criteriosprincipales para juzgar la calidad de las aguas.

2.2 EL CICLO HIDROLOGICO

El ciclo hidrológico comprende la circulación continua de agua entre la atmósfera, la superficieterrestre, el subsuelo y los océanos, tal como se muestra esquemáticamente en las figuras 2.2.1 y 2.2.2.El agua aparece en estado líquido, sólido o gaseoso. Dado que el presente objetivo es describir eltransporte de sustancias contaminantes en los cuerpos de agua dulce, se dará énfasis a los procesos queocurren sobre o debajo de la superficie terrestre, dejando afuera los detalles de los mecanismos detransporte de agua que operan dentro de la atmósfera y el océano. Esto significa limitarse al campo deestudio de la Hidrología, dejando de lado los asociados a la Meteorología y la Oceanografía.

El ciclo hidrológico comienza con la precipitación, tanto en forma de lluvia como de nieve ohielo, que es el proceso de transporte desde la atmósfera a la superficie terrestre. La precipitaciónpuede ser interceptada por la vegetación o bien depositarse directamente sobre el terreno. Esta última(luego de la fusión, en el caso de nieve o hielo) se distribuye por la superficie del terreno en forma deescorrentía (flujo superficial), se infiltra hacia el suelo o vuelve a la atmósfera por evaporación(sublimación en el caso de nieve o hielo).



La escorrentía se concentra en flujo canalizado, constituyendo arroyos y ríos que desembocan,eventualmente, en lagos o en el océano. Desde estos cuerpos de agua superficiales también se produceevaporación.

Figura 2.2.1 Esquema del ciclo hidrológico

Figura 2.2.2 Diagrama del ciclo hidrológico



El agua infiltrada en el terreno encuentra suelo no saturado (donde los poros existentes entre laspartículas del suelo contienen tierra, humedad y aire). Allí puede permanecer en forma de humedadsuperficial, para volver a la superficie terrestre por difusión o por exfiltración (ligada a fuerzas detensión y de capilaridad), ser captada por la vegetación (o por acción animal), para ser a continuacióndevuelta a la atmósfera por transpiración, trasladarse como corriente subsuperficial, o interflujo, quese desarrolla hacia o desde los cuerpos superficiales de agua, o percolarse hacia los reservoriosprofundos de agua subterránea o acuíferos.

Parte del agua subterránea puede volver a la zona no saturada por elevación capilar. La mayorparte fluye desde áreas de alta carga a otras de baja carga hidráulica, para desembocar, eventualmente,en cuerpos superficiales, tales como arroyos o lagos, o en el mar.

La figura 2.2.3 muestra la magnitud y distribución de la precipitación media anual en la Tierra.Las cantidades están expresadas en volumen por unidad de área del terreno o de la superficie oceánica.Nótese que:

q Cae más agua directamente sobre los océanos que sobre la superficie terrestre.

q Algo más del 50% de la precipitación que cae sobre la superficie terrestre nunca alcanza elocéano.

q Es mayor el agua que se evapora desde el océano que la que recibe directamente en formade precipitación.

Figura 2.2.3 Precipitación media anual

La siguiente tabla presenta la distribución de agua a través de la Tierra. Se observa que losocéanos son claramente dominantes como fuentes de agua, con el 97%. Le siguen los hielos, con algomás del 2%. Luego continúa el agua subterránea, con un total de alrededor del 0,6%. El aguasuperficial no alcanza al 0,02%.



2.3 ECOSISTEMAS ACUATICOS

2.3.1 Características generales

Los ecosistemas acuáticos son sistemas donde los procesos están relacionados por el flujo deagua y el consiguiente transporte de energía, masa y biomasa. En ellos, el cambio en el sistema físico(abiótico) motoriza la reacción del sistema biótico.

La estructura principal de un ecosistema está constituida por la cadena alimenticia , que en el casode un ecosistema acuático puede ser esquematizada como sigue (figura 2.3.1):

q Comienza con la entrada de nutrientes (fósforo, nitrógeno, silicatos, dióxido de carbono) yenergía (radiación solar).

q Las algas (micrófitas) y plantas (macrófitas) producen materia orgánica (biomasa) yoxígeno por medio de la fotosíntesis, mientras consumen nutrientes y utilizan luz solar(productores primarios o primer nivel trófico).

q La biomasa es ingerida por el zooplancton, pequeños crustáceos y pequeños peces(consumidores primarios o segundo nivel trófico).

q Los consumidores primarios son consumidos por especies más grandes de peces que, a suvez, son presa de peces aún mayores, pájaros, mamíferos y el hombre (tercer y mayoresniveles tróficos).

q Los excrementos y los cuerpos muertos (detritos) caen al fondo del sistema acuático, dondeson ingeridos por las bacterias y digeridos como minerales que sirven nuevamente comonutrientes, cerrando el ciclo.

Los procesos internos de un ecosistema contribuyen a y culminan en un equilibrio dinámico.Cualquier shock en las variables, causado por componentes hidrometeorológicas estocásticas, esatenuado por el sistema ecológico (mediante procesos de filtrado, transformación, acumulación yadaptación).

Cualquier aporte de sustancias no naturales (es decir, antropogénicas) produce estrés (tensión)en el ecosistema. Un impacto humano no sustentable puede ser descripto como aquél que genera unaexplotación de recursos a un ritmo mayor que la capacidad de reproducción natural, o que vierteresiduos en cantidades mayores a las que pueden ser integradas al ciclo natural de nutrientes.



La forma como un ecosistema reacciona a un cambio limitado en la entrada puede ser descriptamediante el concepto de resistencia , basado en control interno (mecanismo de realimentación paraatenuar el ritmo de variación, generado por interacción y reemplazo entre organismos) y enatenuaciones redundantes (componente duplicado funcionalmente cuando la tensión excede lacapacidad biológica de un componente). En general, la simplicidad funcional de un ecosistema tiendea reducir su resistencia y viceversa.

Figura 2.3.1 La cadena alimenticia en un ecosistema acuático

La capacidad de un sistema para recuperarse de un shock se expresa a través de la resiliencia .Los ecosistemas regularmente expuestos a shocks intensos (como inundaciones extraordinarias,inviernos severos, aluviones) pueden recuperarse más fácilmente. Algunos de ellos, tales comobosques en planicies de inundación o estuarios, incluso requieren perturbaciones para mantener suresiliencia. El período de recuperación es relativamente corto en casos donde la captura de energía ynutrientes es alta, mientras que los ecosistemas con una alta capacidad de atenuación, que presentanuna gran resistencia, pueden requerir un largo período de recuperación.

En la figura 2.3.2 se muestra un diagrama esquemático describiendo la recuperación de un río enla dirección de flujo a partir del vertido de una descarga puntual. La existencia de cadenas alimenticiases la base para la restauración de la situación original aguas abajo. Este proceso puede ser estimuladopor el corrimiento de especies desde tramos aguas arriba y por la forma del fondo del río en el áreacontaminada.



En lo que sigue se describirán las principales características particulares de los cuatroecosistemas acuáticos asociados a la superficie terrestre: ríos, lagos, estuarios y agua subterránea.

Figura 2.3.2 Recuperación de las propiedades de un río luego de una descarga puntual

2.3.2 Ríos

2.3.2.1 Caracterización general

Los ríos transportan agua y sedimento desde las áreas de captación hasta el mar. El curso y laforma del fondo del río resultan de una interacción entre el agua y el sedimento. Las comunidades delrío se adaptan a las condiciones locales medias y a sus variaciones estacionales, constituyendosistemas abiertos más física que biológicamente controlados.

2.3.2.2 Características abióticas

En la dirección longitudinal del río se distinguen (figura 2.3.3):

q El curso alto (cabecera): Está caracterizado por erosión e incisiones verticales. El materialde fondo consiste de rocas y piedras. Se trata de pequeñas corrientes de agua con altasvelocidades de flujo.

q El curso medio: Puede presentar brazos entrelazados y tramos meandrosos. La aparición deentrelazamiento o meandros depende de la pendiente del río, el material de fondo y la



descarga a curso lleno. Generalmente, los brazos entrelazados tienen fondos de grava,mientras que los canales meandrosos presentan fondos de arena.

q El curso bajo: Puede formarse un delta por sedimentación de limos. Cerca de la boca del ríoel flujo está alterado por las mareas provenientes del mar.

Figura 2.3.3 Tramos característicos en el desarrollo de un río

Desde el punto de vista geomorfológico (figura 2.3.4), el curso alto es la cuenca imbrífera, dondese producen mayormente los sedimentos aportados al sistema fluvial, el curso medio es la zona detransferencia, donde la entrada y salida de sedimentos son similares, y el curso bajo es el sumidero, esdecir, el área de depositación de los sedimentos.

Las escalas de tiempo hidrológicas también varían desde el curso alto hacia el bajo. En regionesmontañosas el río reacciona muy rápidamente a las lluvias, que es la razón por la cual las ondas decrecida son relativamente impetuosas (períodos de onda de un orden de magnitud de horas) y ladescarga de base, determinada por el flujo subterráneo, bastante baja. Por su parte, en tierras bajas losflujos no reaccionan tan rápido (períodos de onda del orden de días) y el flujo de base y la descargaspico son mayores que en los cursos altos.

Las escalas de tiempo de los procesos geomorfológicos (erosión y sedimentación) son muchomayores que las hidrológicos. Las escalas geomorfológicas dependen de la escala espacial de análisis.En términos generales, pueden distinguirse tres niveles de escala espacial:

Escala espacial Escala de tiempo morfológica

Cuenca del río (100-1000 km) Escala geológica (siglos a millones de años)

Brazo del río (10-100 km) 10 a 100 años

Local (1-10 km) 1 mes a 10 años



Figura 2.3.4 Caracterización de tramos desde el punto de vista geomorfológico

2.3.2.3 Características bióticas

Los factores abióticos determinan, en gran medida, los componentes bióticos del ecosistema(figura 2.3.5):

q En el curso alto del río la vegetación ribereña afecta fuertemente a las comunidadesbiológicas del curso de agua. Los ríos, pequeños y de pendiente abrupta, estánensombrecidos por los bosques ribereños. En consecuencia, el aporte de energía solar eslimitado, por lo que la producción de biomasa es baja, mientras que el aporte de biomasadesde los bosques, como detritos, es alta. La comunidad biótica está dominada, entonces,por detritívoros y colectores. Los herbívoros raspadores, que utilizan primariamente laproducción de biomasa de las algas, son de menor importancia en el proceso de disipaciónde energía ecológico.

q En el curso medio del río se utilizan los aportes de biomasa y energía provenientes deaguas arriba, mientras que el aporte de detritos ribereños disminuye. Debido al crecienteaporte de energía solar, la productividad primaria crece y supera, a menudo, la respiraciónde la comunidad. La comunidad biótica está ahora dominada por hervíboros raspadores ycolectores que filtran las partículas de grano fino del agua. Debido al aporte de energía



solar, las fluctuaciones diarias y estacionales de la temperatura del agua aumentan, lo cualse refleja en un aumento de la diversidad biológica.

q En el curso bajo del río hay un alto aporte de materia orgánica de grano fino y sedimentosdesde aguas arriba, lo cual causa turbidez, reduciendo el aporte de energía solar. Lacomunidad biológica está dominada por hervíboros raspadores. Debido a la disminución delas variaciones de temperatura, se establece una comunidad bien adaptada, con menordiversidad.

Figura 2.3.5 Distribución de comunidades a lo largo de un río

2.3.3 Lagos y reservorios


Los lagos y los reservorios son cuerpos de agua dulce con un tiempo de retención promedio delagua de varios años. Constituyen ecosistemas relativamente cerrados. El determinante más importantede su evolución es el patrón interno de circulación.


El factor de control más importante es la estratificación térmica (figura 2.3.6). Una capa cálidasuperior, el epilimnio, que es calentada por el sol y homogeneizada por el viento y otras corrientes,flota sobre una capa inferior, el hipolimnio, que no es calentada por el sol y que resulta muy profundapara ser afectada directamente por el viento. La transición entre ambas es el metalimnio o termoclina.



A medida que el lago se enfría, los gradientes de densidad desaparecen, permitiendo el mezclado de lacolumna completa de agua a través de la acción del viento. En climas fríos, los lagos tienenusualmente un ciclo anual de estratificación térmica. Durante el verano la capa superior flota sobre ladel cuerpo principal frío inferior. Esta fase de calentamiento es continuada por un enfriamiento de lacapa superficial durante el otoño y un volcado antes que la superficie vuelva a congelarse. En climasmás cálidos el volcado completo puede no ocurrir nunca. En regiones tropicales, la termoclina sueleser estable todo el año.

Figura 2.3.6 Estratificación térmica en un lago

Los lagos pueden también estratificarse debido a cambios de densidad producidos por gradientesquímicos resultantes de aportes de aguas.

La circulación interna es un fenómeno muy complejo, influenciado por una cantidad de procesosde intercambio con el ambiente, que son los responsables de las variaciones de la energía potencial dellago:

q La fuerza de arrastre del viento sobre la superficie: La energía del viento crea circulacionesde gran escala y turbulencia de pequeña escala debido a la acción de las olas.

q El proceso de intercambio de calor a través de la superficie: Tiene influencia decisivasobre el desarrollo de la termoclina y los procesos subsecuentes de intercambio vertical.Estos procesos son la causa, en primer lugar, de la expansión y contracción de los cuerposde agua y, en segundo lugar, de las pérdidas de masa por evaporación.

q La radiación solar: Penetra por la superficie libre y causa el calentamiento de capasinteriores de agua, afectando la circulación por medio de, por ejemplo, la creación debarreras térmicas.

q Estructuras hidráulicas: Si el lago se utiliza como un reservorio de agua, existe algunaestructura de control en su salida. El control artificial de los niveles de agua puede afectarsignificativamente el ambiente biótico.

Muchos procesos físicos están influenciados por la batimetría del lago y sus costas: apilamientopor el viento, distribución de velocidades, intercambio de calor. La circulación interna puede serreducida si la batimetría del lago lo separa en subsistemas relativamente independientes.



Los procesos de mezcla vertical y horizontal en el epilimnio y el hipolimnio tienen escalastemporales desde las horas a varios años.

Otro aspecto importante es la distribución del tiempo de residencia o de la edad de salida delagua. Evidentemente, distintos elementos de fluído, que recorren rutas diferentes a través del lago,pueden requerir tiempos distintos para atravesarlo completamente. Esta distribución da una indicacióndel tiempo necesario para establecerse nuevas condiciones de equilibrio ante un cambio en la calidaddel agua ingresante al lago. Existe un tiempo de residencia mínimo, que puede ser denominado tiempode penetración e interpretado como el tiempo necesario para que un cambio en las condiciones deentrada afecten a la composición de la salida.


Aunque un lago constituye un ecosistema relativamente cerrado, su composición química y, enconsecuencia, su composición biológica dependen fuertemente del área de captura o cuenca dedrenaje, que es la que aporta agua, materia inorgánica y biomasa. Estas características son obtenidasdirectamente por el lago, a través de la interacción entre la geología, la geografía y el desarrollocultural del área, o indirectamente, por medio de los ríos tributarios.

La zona de aguas abiertas del lago se conoce como zona pelágica, mientras que la parte menosprofunda, colonizada por macrófitas (plantas) acuáticas, se denomina zona litoral (figura 2.3.7). Lazona pelágica, a su vez, se subdivide en zona limnética, que es hasta donde puede penetrar la luz(pudiendo producir, entonces, procesos de fotosíntesis) y la zona profunda (o eufótica), cuyo fondo nosoporta poblaciones de macrófitas. Varios grupos de organismos viven en cada una de estas zonas.

Figura 2.3.7 Zonificación de un lago

Plancton es un término general que incluye bacterias, plantas y animales, e indica organismosque están suspendidos en el agua y tienen habilidades motrices limitadas o ausentes. Los organismosplanctónicos están sujetos a dispersión vertical y horizontal por la turbulencia y otros movimientos delagua. El plancton de plantas es conocido como algas o fitoplancton, mientras que el de animales serefiere como zooplancton.



El fitoplancton es el productor primario en lagos, convirtiendo radiación solar y carbonoinorgánico en carbono orgánico a través del proceso de fotosíntesis. En lagos salinos, o en lagos deagua dulce con una interfase aeróbica-anaeróbica a una profundidad donde aún está disponible la luzsolar, pueden encontrarse grandes poblaciones de macrófitas flotantes o enraizadas que llegan aconstituírse en los productores primarios dominantes a través de bacterias fotosintéticas.

Los productores primarios son ingeridos por el zooplancton. En los lagos, los agentes primariosde descomposición de materia orgánica tienden a ser las bacterias que, a su vez, se constituyen enalimento del zooplancton. Aunque el proceso no está totalmente comprendido, está ampliamenteaceptado que las bacterias juegan un rol principal en los ciclos biogeoquímicos de los nutrientesinorgánicos y orgánicos y en la transferencia de energía en lagos.

El epilimnio, dependiendo de la transparencia del agua, está iluminado y constituye la región deproducción fotosintética. Los procesos fotosintéticos y de crecimiento pueden reducir lasconcentraciones de nutrientes de crecimiento esenciales, al punto donde pueden convertirse en loslimitadores de las poblaciones de algas. Los nutrientes son reabastecidos desde el hipolimnio, rico ennutrientes (por procesos tales como el volcado, la difusión vertical turbulenta o la profundizaciónepisódica del epilimnio), o desde los ríos.

El fitoplancton tiende a hundirse a medida que sus principales constituyentes macromolecularesdevienen más densos que el agua. De todos modos, la mayoría de estos organismos tienen preferenciasmetabólicas de permanecer en el epilimnio, más iluminado. La formación de capas de mezcla diurnas,que tienden a ser menos profundas que la zona eufótica, provee ventajas ecológicas al fitoplancton,que es capaz de seguirlas por medio de mecanismos de flotación. El grupo más prominente deorganismos asociados con este proceso son las ciano-bacterias, o algas verde-azuladas, que son lascaracterísticas algas capaces de florecimientos explosivos en lagos enriquecidos de nutrientes, procesoconocido como eutroficación.

La productividad del lago depende, además de las fuentes de nutrientes (nitrógeno y fósforo), dela cantidad de oxígeno y el tiempo de retención del agua.

El zooplancton, como el fitoplancton, es usualmente más denso que el agua y tiende a hundirse.La turbulencia, y otros procesos del agua, lo mueven en planos verticales y horizontales y producen sudispersión no aleatoria a través de la zona pelágica. No obstante, aunque sujetos a estos mecanismosfísicos en aguas abiertas, muchos miembros de este grupo pueden moverse extensivamente en partesquietas y generar migraciones verticales diarias. El zooplancton tiene tiempos de generación de entre 1hora y 10 días (los tiempos de generación de los peces están en el rango 10 días a varios años).

Algunos fenómenos hidráulicos tienen impacto sobre los organismos planctónicos. Estosimpactos pueden ser positivos o negativos, dependiendo de la habilidad de un organismo particular deadaptarse o tomar ventaja de la situación ambiental. Por ejemplo, las seiches (oscilaciones libres)pueden mover organismos que viven en la termoclina (y que, entonces, están adaptados a bajascantidades de luz) a ambientes más luminosos que pueden exceder su capacidad fisiológica desobrevivir.

Cambios en la estructura hidráulica pueden conducir a variaciones significativas en lacomposición de especies y en las productividad de estas poblaciones, lo cual afecta a nivelessuperiores de la cadena trófica. Por ejemplo, el zooplancton se ve afectado por cambios en lapenetración de la luz y en el patrón de estratificación, los cuales ocurren, especialmente en reservorios,por la descarga brusca de agua.

2.3.4 Estuarios


Los estuarios proveen la conexión entre el agua de origen continental y el medio marino, es decir,son zonas de transición donde se encuentran las aguas dulces y las saladas. De hecho, el patrón demezcla de las aguas dulces y saladas es el proceso dominante en sistemas estuarinos, ya que ejerce unainfluencia controladora sobre todos los otros procesos. En efecto, la distribución de salinidad afecta



procesos físicos (circulación gravitacional, mezclado vertical, floculación y subsecuente deposición yresuspensión de partículas de sedimento fino), procesos químicos (especiación y movilidad desustancias químicas) y procesos biológicos (distribución de la biota acuática). Más aún, dado que ladispersión y/o atenuación de la concentración de contaminantes están gobernados por el régimenfísico, químico y biológico del ambiente dentro del cual son introducidos, el patrón de mezcla deaguas controla, eventualmente, también estos fenómenos.

La morfología de un estuario es el resultado de una fuerte interacción entre el agua y lossedimentos. Las interacciones hidráulicas entre el agua dulce y la salada varían de acuerdo a latopografía del estuario. Los organismos de agua dulce desaparecen rápidamente y se mineralizanparcialmente. Los sedimentos que trae el río se depositan. Las especies de fauna y flora viven en uncuerpo de agua rico en nutrientes, pero están sujetas a tensiones continuas debibo a las cambiantescondiciones físico-químicas.


Uno de los parámetros más importantes que controla el mezclado de aguas es la topografía delestuario. Existen tres tipos básicos de topografía estuarina, que exhiben patrones de circulacióndiferenciales:

1. Estuarios costeros planos

2. Estuarios de barras

3. Fiordos

Los estuarios costeros planos son valles de ríos ahogados que han sido formados por unaelevación del nivel del mar. Es el tipo más común, especialmente en aguas templadas del hemisferionorte. Su forma, en planta, generalmente retiene la forma característica en V del valle original, ya quela sedimentación es comparativamente baja. Típicamente, están caracterizados por extensos bancos debarro y salinas, cortados por extendidos sistemas de canales con altas relaciones profundidad/ancho.Se ensanchan progresivamente a medida que se aproximan al mar y tienden a mezclarse gradualmentecon el ambiente marino. Esta característica torna dificultoso el considerarlos en aislamiento respectode las aguas marinas del entorno.

En aquellos en los cuales la descarga de los ríos es alta y la excursión de mareas pequeña, sedesarrolla una cuña salina pobremente mezclada (figura 2.3.8). Es decir, una capa de agua salada, enforma de cuña, se extiende hacia el territorio por debajo del agua dulce, menos densa, que fluye haciael mar. Las fuerzas de fricción que operan entre las diferentes masas de agua y con el fondo delestuario proveen la fuerza primaria de mezclado. Hay, típicamente, una marcada discontinuidadvertical en salinidad (haloclina) entre las dos masas de agua. En estuarios con relativamente altasexcursiones de mareas la interfase entre las aguas dulce y salada se degrada, a variados niveles,resultando una condición de mezcla parcial. La haloclina vertical está, entonces, menos definida. Enlos casos en que las corrientes de marea son los suficientemente intensas como para mezclarcompletamente la columna de agua, el estuario es verticalmente homogéneo, aunque el gradiente desalinidad longitudinal aún ejerce una influencia importante sobre la circulación de las aguas.



Figura 2.3.8 Estratificación salina en un estuario (Río de la Plata)

Los estuarios de barras ocurren más frecuentemente en los trópicos, pero pueden encontrarsetambién en zonas costeras de deposición activa, donde pueden formarse barras de ripio o arenaparalelas a la línea de costa. Si esas barras atraviesan totalmente la boca del estuario resultan en laconformación de un gran cuerpo de agua relativamente poco profundo (laguna), semi-cerrado ycaracterizado por procesos de mezcla inducidos por el viento. Más aún, dado que la barra puederestringir severamente el intercambio de agua con el mar adyacente, la salinidad del estuario puede amenudo ser mucho mayor o menor que la del agua de mar circundante, dependiendo de factores talescomo el aporte de agua dulce y la tasa de evaporación.

Los fiordos son valles profundizados por la acción de los glaciares, en los cuales penetran lasaguas del mar. Están generalmente caracterizados por la presencia de un umbral en su boca, que puedellegar hasta cerca de la superficie libre, aunque el fiordo mismo puede ser extremadamente profundo.Consecuentemente, el intercambio de agua con el mar adyacente está frecuentemente confinado alvolumen contenido por sobre el nivel del umbral. El volumen restante puede estar efectivamenteaislado y convertirse, en ocasiones, en estanco. Los fiordos están también sujetos a intercambiosrepentinos de agua causados por perturbaciones meteorológicas.

Aunque pueden identificarse fácilmente ejemplos de estos tres tipos de estuarios en la naturaleza,no todos los estuarios pueden ser convenientemente encajados en una de estas categorías. En lapráctica, los tipos de estuarios que ocurren naturalmente forman un continuo de una categoría a otra ylos patrones de mezclado de agua también forman un continuo desde mezcla completa aocasionalmente estanco.



Todos los procesos de mezcla significativos (mareas, vientos, descargas por aportes de ríos) sondinámicos, y oscilan de acuerdo a varias escalas de tiempo. Entonces, en cualquier estuario dado elpatrón de mezclado exhibirá cambios temporales y espaciales en extensión y magnitud. Por ejemplo,los procesos de mezcla inducidos por la marea operan sobre una escala de tiempo de corto plazo con elciclo semidiurno, de mediano plazo con el ciclo cuadratura/sicigia y de largo plazo con el ciclo anualde mareas. Más aún, los ciclos meteorológicos, actuando sobre escalas de tiempo comparables,influencian y modifican los procesos de mezclado por marea. Por ejemplo, durante la estación húmedatropical, regiones de baja salinidad y turbidez máxima tienden a ser desplazadas hacia el mar, desdesus posiciones durante la estación seca, debido al incremento dramático de descarga de agua dulce.Consecuentemente, en estados diferentes de marea durante un día y en diferentes tiempos del añocualquier punto dado en un estuario estará sujeto a diferentes regímenes de salinidad. Dado que elrégimen gobierna la naturaleza de los otros procesos físicos, químicos y biológicos, se concluye queestos parámetros también fluctuarán, en escalas de tiempo similares, en una dada localización.

La característica esencial de un ambiente estuarino es, entonces, que se trata de un hábitat decondiciones físico-químicas rápidamente fluctuantes que varían sobre escalas de tiempo de corto,mediano y largo plazo.


Pocos organismos vivientes se adaptan para dar abasto con las tensiones impuestas por unambiente tan dinámico. Consecuentemente, los estuarios están caracterizados por una biodiversidadcomparativamente baja, es decir, sólo están presentes unas pocas especies. Este efecto se combina conla comparativa uniformidad de hábitats estuarinos (primariamente bancos de barro y arena) y surelativamente corto tiempo de existencia en términos geológicos, que ha provisto sólo un período decolonización por organismos vivientes comparativamente pequeño.

A pesar de esta relativamente baja diversidad, aquellas especies que pueden existir en hábitatsestuarinos usualmente aparecen en cantidades extremadamente altas. Esto se debe, parcialmente, alreducido nivel de competitividad, pero, principalmente, a la profusión de abastecimiento de alimento(generalmente en la forma de detritos). El aporte de los ríos y las mareas juegan un rol importante enel mantenimiento de niveles de alimento disponible, ya que importan continuamente nutrientes ydetritos desde el territorio y el mar circundante. Este aporte constante de alimento sirve para soportarmuy altos niveles de productividad. Justamente, los sistemas estuarinos están catalogados entre losmás productivos de los sistemas acuáticos. Para el no experto, esta productividad es más fácilmenteapreciable a través de la gran cantidad de aves zancudas, permanentes o migratorias, y aves silvestresque utilizan los bancos de marea como terrenos de alimentación. Muchas especies de peces einvertebrados también se benefician de esta productividad de los estuarios. Justamente, se ha estimadoque especies responsables del 66% de las pesquerías mundiales dependen de los estuarios para susupervivencia en uno u otro estado de su ciclo vital.

2.3.5 Aguas subterráneas


Grandes cuencas subterráneas se localizan en los sedimentos aluviales de redes fluviales, yconstituyen un recurso de agua importante para servir las demandas municipales e industriales.

Estos cuerpos de agua están fuertemente conectados con el sistema de agua superficial. De unamanera general, un sistema de aguas subterráneas puede definirse como un subsistema abierto queestá interrelacionado con otros subsistemas acuáticos y terrestres y con compartimientos adyacentes deagua subterránea, tal como se muestra en la figura 2.3.9. A través de las fronteras abiertas del sistemafluye agua, materia (nutrientes, contaminantes) y energía en ambas direcciones o, a veces, sólo en unadirección.



Figura 2.3.9 Sistema de agua subterránea

El reconocimiento del medio subterráneo como un ecosistema es relativamente reciente y estálejos de ser entendido en su totalidad, ya que resulta difícil concebir un ecosistema sin luz (y, enconsecuencia, sin fotosíntesis), basado en la producción a través de bacterias autotróficas y/o enmateria orgánica importada o de fósiles autóctonos. De hecho, formas vivientes han sido observadasen todas partes de un medio subterráneo, desde gusanos en el suelo a insectos, crustáceos, moluscos ypeces altamente adaptados en cavernas y galerías. Se hallan bacterias aún en los sedimentos y cuerposde agua más remotos. Precisamente, las bacterias son la forma significativa de vida en aguassubterráneas.


Las aguas subterráneas constituyen el recurso de agua dulce más importante de la tierra. Es dosórdenes de magnitud más grande que el volumen de agua total de los ríos y los lagos (ver sección 2.2).Es un recurso renovable, caracterizado por la estabilidad de su composición química y de sutemperatura. La percolación de agua a través de la subsuperficie tiene un buen efecto purificadordebido a la acción combinada de filtración, sorción, reacciones químicas y procesos microbiológicos.

Los sistemas de aguas subterráneas muestran una enorme variedad, dependiendo de la formacióngeológica de los acuíferos. Los sistemas de circulación de aguas subterráneas en acuíferos porosos (dearena y grava), en roca fracturada o en galerías (karsts) exhiben características de flujo y transportemuy distintas. Además, dependiendo de las condiciones hidrológicas e hidráulicas, deben distinguirsela región de agua saturada y la de suelo no saturado. Aunque estas distinciones son hechas sobre unabase puramente física, ellas tienen también un gran significado ecológico, dado que definen el marcofísico del ecosistema subterráneo.

La característica hidráulica principal de los sistemas de circulación de aguas subterráneas es queson enormes cuerpos de agua con velocidades de flujo muy bajas (metros por día a metros por año) y,en consecuencia, tiempos de intercambio extremadamente largos. La circulación de aguas subterráneases extremadamente lenta, con tiempos de residencia en el rango de unos pocos años a miles de añospara acuíferos naturales. Las aguas subterráneas son recargadas por el agua de lluvia (menos laevaporación y la escorrentía superficial), por percolación a través de la zona no saturada y porinfiltración desde las aguas superficiales durante los estados de crecida (períodos húmedos). Las tasasde recarga son bajas comparadas a los grandes volúmenes de los acuíferos. En el ciclo hidrológico, las



aguas subterráneas alimentan las aguas superficiales durante los estiajes (períodos secos), proveyendoentonces el flujo de base en los ríos. Las cuencas de agua subterránea tienen un efecto deamortiguación sobre los extremos de las variaciones hidrológicas de lluvia (reducción de picos deflujo, mantenimiento de estiajes en los ríos). Entre los compartimientos superior e inferior de aguasubterránea el intercambio es siempre estable y, usualmente, limitado, a menos que sea perturbado porlas actividades humanas.

Dentro de un rango de poros de distintos tamaños se observa un espectro de diferentes reaccionesquímicas. De hecho, la transición sobre una microescala, desde un distribución de tamaños de poro aotra, puede causar un cambio dramático en las reacciones químicas.

Una interrelación particularmente íntima existe entre los cuerpos de agua superficiales y lasaguas subterráneas asociadas. La dirección del intercambio varía, usualmente, con las condicioneshidrológicas. Las fluctuaciones en los niveles de agua superficial causan correspondientes variacionesde niveles de aguas subterráneas. De particular significación para estas interacciones es el rol del lechodel río o el fondo del lago, que puede tener efectos cuantitativos sobre el intercambio (atascamientopor filtrado, crecimiento biológico o reacciones químicas, aclaramiento por el transporte desedimentos por el río) así como fuertes efectos sobre la calidad del agua debido a procesosbiogeoquímicos. De una significación similar son los procesos de transformación en la zona defluctuación de la tabla de agua, con frecuentes cambios entre condiciones saturadas y no saturadas,particularmente en áreas como planicies de inundación o humedales.


Para establecer las características ecológicas de los sistemas de aguas subterráneas, deberedefinirse la noción de un ecosistema en este contexto: un ecosistema es una comunidad de especiesbiológicas viviendo y muriendo en un marco físico sujeto a estimulaciones externas que gobiernan losflujos de masa y energía. Los karsts, que pueden ser visitados y tienen también poblacionesmacroscópicas, fueron los primeros en ser reconocidos como ecosistemas genuinos. No obstante, debeefectuarse un salto conceptual para concebir a los acuíferos, especialmente los profundos, comoecosistemas: la luz no penetra, el medio es cuasi-isotérmico y el cuerpo está totalmente saturado.

Las bacterias son la forma significativa de vida en aguas subterráneas, en tanto el aumento delcalor geotérmico con la profundidad permita vida bacterial. Si bien aún se está en un estadodescriptivo temprano de estos medios, vistos como ecosistemas bacteriales, se sabe que la naturaleza yabundancia de las bacterias depende de la temperatura, el movimiento del agua, la distribución demateria orgánica, la composición química y las propiedades físicas del acuífero. Inversamente, losmicroorganismos pueden causar importantes efectos químicos.

2.4 CALIDAD DE LAS AGUAS

2.4.1 Clases de aguas

Las aguas de los lagos, mares y ríos libres de contaminación antrópica tienen, de todos modos,impurezas, las que no están incluidas dentro del concepto de contaminación. Estos elementos opartículas se incorporan al agua al atravesar, como precipitación, las nubes y la atmósfera y al discurrirpor el suelo o a través de él. En la siguiente tabla se describen esas impurezas.



Ahora bien, el hombre no sólo ha utilizado las aguas para su consumo sino también para suactividad y confort, convirtiendo las aguas usadas en vehículo de desechos (figura 2.4.1). De aquíproviene la denominación de aguas residuales. Pueden distinguirse dos clases de aguas residuales:

1) Aguas blancas o de lluvia: Proceden de drenajes o de escorrentía superficial, estandocaracterizadas por grandes aportes intermitentes y escasa contaminación. Las cargascontaminantes se incorporan al agua cuando la lluvia atraviesa la atmósfera o por el lavado desuperficies y terrenos.

2) Aguas negras o urbanas: Proceden de los vertidos de la actividad humana doméstica, agrícola,industrial, etc. Sus volúmenes son menores, sus caudales más continuos y su contaminaciónmucho mayor.

Figura 2.4.1 Aguas residuales



2.4.2 Parámetros de calidad

En lo que sigue se definen una serie de parámetros básicos indicadores de la calidad del agua.

El contenido total de materia sólida contenida en el agua se define como sólidos totales (ST),comprendiendo tanto los orgánicos o volátiles (V) como los inorgánicos o fijos (F). Estos puedenencontrarse como:

q Sólidos disueltos (SD), que no sedimentan, estando en estado iónico o molecular.

q Sólidos en suspensión (SS), que pueden ser sedimentables (Ss), los que por su pesosedimentan fácilmente en un período de tiempo (2 horas en cono Imhoff), y nosedimentables (Sc), que no sedimentan tan fácilmente porque su peso específico es próximoal del líquido o por encontrarse en estado coloidal.

La turbidez se relaciona con la transmisión de la luz a través de un medio líquido. Existe unainterrelación entre la turbidez y los sólidos en suspensión, pero sólo puede establecerse una relaciónempírica para cada sitio específico, que puede resultar de utilidad dado que la medición de turbidez esmás rápida.

El pH y la temperatura determinan condiciones de base fundamentales para muchas reaccionesquímicas y procesos biológicos.

Siendo el oxígeno la fuente energética de los seres vivos, se convierte en índice fundamental parala definición y control de las aguas residuales. Se utiliza la concentración de oxígeno disuelto (OD). Lacantidad de oxígeno en el agua puede ser incrementada por captación a través de la superficie deinterfase agua-aire o por acción fotosintética debida, principalmente, a las algas verdes. La cantidadde oxígeno puede disminuir por la respiración de los microorganismos, por la elevación de latemperatura, por reacciones químicas y por el metabolismo de microorganismos regidos por la acciónenzimática.

En general, las materias de tipo orgánico absorben, de forma natural hasta su mineralización, unacierta cantidad de oxígeno debido a los procesos químicos o biológicos de oxidación que se producenen el seno del agua. Entonces, una forma indirecta de medir el contenido de materia orgánica es através de dos parámetros que registran este fenómeno, a saber, la demanda bioquímica de oxígeno(DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO).

La DBO es la cantidad de oxígeno (expresada en mg/l) consumida, en condiciones de ensayo(20ºC, presión atmosférica y oscuridad) y en un tiempo dado, como consecuencia de la oxidación “porvía biológica” de las materias biodegradables presentes en el agua residual (es decir, involucra lamateria orgánica fácilmente oxidable). Este índice depende fuertemente de la temperatura ydébilmente de la presión. Si se sigue su evolución temporal, la curva de DBO muestra dos etapas(figura 2.4.2): tiende primero a alcanzar un valor asintótico para luego aumentar bruscamente. Laprimera etapa se debe a la demanda del ciclo del carbono (ver más abajo), en tanto que la segundacorresponde al ciclo del nitrógeno (ver más abajo). Para el control de los procesos de depuración oautodepuración suele adoptarse como índice la DBO a 5 días (DBO5), cuyo valor se aproximasuficientemente al valor asintótico de la DBO correspondiente al ciclo del carbono.

La DQO involucra la oxidación de toda la materia orgánica oxidable presente (incluso alguna queusualmente no contribuye a la demanda de oxígeno). En principio, no existe relación entre ambosparámetros. No obstante, es posible, en puntos específicos, obtener curvas de correlación válidas paracontrol. En estos casos, el uso de la DQO tiene la ventaja relativa de su rapidez.

El contenido de nutrientes determina el estado trófico del sistema. Concentraciones excesivas delos principales nutrientes, a saber, el nitrógeno (N) y el fósforo (P), puede dar lugar a florecimientosalgales descontrolados (eutroficación). El N inorgánico se presenta en las distintas especies quecomponen su ciclo: ión amonio NH3 (primera etapa), nitritos NO2 (segunda etapa) y nitratos NO3

(tercera etapa). El N también se encuentra en estado orgánico. Análogamente, el fósforo aparece ensus formas inorgánicas (fosfatos) y orgánica.



Figura 2.4.2 Curva de evolución de la DBO

La materia orgánica es un medio óptimo para el desarrollo de las bacterias. Como índices delcontenido de bacterias se utilizan normalmente microorganismos de origen humano y fácil detección,mediante colimetría, estreptometría, colonias en agar y colonias de anaerobios. Estos índicesrepresentan un indicador indirecto, y a menudo impreciso, de la presencia de organismos patógenos yvirus más potentes.

En la siguiente tabla se indican valores típicos de algunos parámetros de calidad en aguas blancasy negras, expresados en mg/l:

Indice Aguas blancas Aguas negras

SS 230 100/600

SSV 40 60/450

DBO5 25 100/450

DQO 65 150/1100

N-NH3 0,2 7/50

N-NO2 0,05 0/0,20

N-NO3 0,05 0,10/0,60

N orgánico 1,4 8/40

PO4 total 1,15 -

PO soluble 0,46 -



2.4.3 Aguas residuales

Las principales fuentes contaminantes tienen tres orígenes distintos, a saber, doméstico, industrialy agrícola. Cada una de ellas se analiza en las secciones siguientes.

2.4.3.1 Agua residual urbana de origen doméstico

Las sustancias incorporadas en las aguas residuales domésticas proceden de alimentos,deyecciones, limpieza casera, limpieza vial, etc. Hay productos orgánicos, inorgánicos ymicroorganismos. Entre los productos orgánicos pueden señalarse residuos de origen vegetal, origenanimal, deyecciones humanas, grasas, etc. Las deyecciones humanas tienen un contenido de 30% deN, 3% de ácido fosfórico (PO4H3) y 6% de K2O. El vertido por habitante de orina puede estimarse de1,2 a 2,4 litros/día, constituyendo la urea el 50% de dicha cantidad. Los productos inorgánicosconsisten en elementos disueltos (sales) e inertes (residuos de materiales, tierras, arena, papel, etc.).

Los compuestos químicos que se hallan presentes son muy variados: urea, albúminas, proteínas,ácidos acético y láctico, bases jabonosas y almidones, aceites (animales, vegetales y minerales),hidrocarburos, gases (sulfhídrico, metano, etc.), sales, bicarbonatos, sulfatos, fostatos, nitritos, nitratos,etc. La incorporación de sales por el uso del agua en una ciudad puede estimarse en un incremento de35-80 ppm.

Los sólidos orgánicos proceden de la actividad humana, siendo de origen animal y/o vegetal.Contienen principalmente C, H, O, así como N, S, P y K. Es el caso de las proteínas, los hidratos decarbono y las grasas. Su característica es la posibilidad de degradación y descomposición porreacciones químicas o acciones enzimáticas de los microorganismos. Los sólidos inorgánicos sonsustancias inertes y no degradables, tales como minerales, arenas, tierras, etc.

Entre la materia viva incorporada a las aguas, contemplada bajo la denominación demicroorganismos, pueden citarse: virus, algas, protozoos, bacterias, hongos, insectos, rotíferos, etc.Los microorganismos pueden ser parásitos (benignos o patógenos) o saprofitos (consumen materiaorgánica muerta, descomponiéndola). En relación a la captación de oxígeno, los microorganismospueden clasificarse en:

q Aerobios: Captan de forma directa el oxígeno disuelto en el agua. Constituyen el 60-66% demicroorganismos existentes en el agua residual.

q Anaerobios: Obtienen el oxígeno por descomposición de la materia orgánica constituida portres o más elementos (C, H, O, N, S, P, K). Constituyen el 10-25% del total demicroorganismos.

q Facultativos: Pueden adaptarse a las condiciones aerobias o anaerobias, dependiendo de laexistencia o no de oxígeno disuelto en las aguas. Constituyen el 9-30%.

Conviene aclarar que, si bien existen microorganismos patógenos, que pueden originar seriosproblemas sanitarios al hombre, por otro lado existen inmensas legiones de microorganismos quecolaboran con la naturaleza, ayudando a un continuo reciclado y reutilización de la materia, cerrandociclos tan importantes como los del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre.

También existen organismos macroscópicos, que son visibles, como gusanos, insectos y otrasformas que ayudan a la descomposición biológica de la materia orgánica.

La cantidad de microorganismos en los vertidos de una ciudad es elevada: pueden detectarse, porcada 100 ml, 300 x 106 aerobios, 25 x 106 coliformes y 5 x 106 estreptococos.

2.4.3.2 Agua residual de origen industrial

Las sustancias de las aguas residuales industriales provienen de las actividades industriales(materias primas utilizadas, productos de transformación y acabados, transmisión de calor y frío). Conindependencia del posible contenido de sustancias similares a los vertidos de origen doméstico,pueden aparecer elementos propios de cada actividad industrial, entre los que pueden citarse tóxicos,



iones metálicos, productos químicos, hidrocarburos, detergentes, pesticidas, productos radioactivos,etc.

Las aguas de origen industrial incorporan tanto la estrictamente proveniente de la actividadindustrial como las aguas negras de la población laboral.

La gran variedad y cantidad de productos que se vierten obliga a una investigación propia paracada tipo de industria. La composición es muy variable, pudiendo definirse por compuestos orgánicos(mataderos, industrias del petróleo, químicas, alimenticias, celulosa, papel, textil, etc.), inorgánicos(cementos, siderurgia, etc.), radioactivos, etc.

No es posible, entonces, hablar de índices concretos y normalizados. Son numerosísimos(decenas de miles) los índices orgánicos e inorgánicos procedentes de la actividad industrial. De formaresumida, deben definir el contenido de:

q Acidos que puedan atacar al material o inhibir los procesos

q Básicos que puedan inhibir los procesos biológicos

q Productos petrolíferos y grasas poco degradables

q Detergentes que retardan la sedimentación, forman espumas e impiden la reaireación

q Metales pesados (Cu, Cr, As, Cd, Pb, Hg, B, etc.), tóxicos para los microorganismos queintervienen en los procesos biológicos

q Fenoles o cianuros inhibidores y tóxicos

q Productos radioactivos

2.4.3.3 Agua residual de origen agrícola

Las sustancias de las aguas residuales agrícolas proceden de las actividades agrícolas yganaderas: pesticidas, herbicidas, residuos varios, estiércol, etc. Otras sustancias son los fertilizantes,que antes eran de origen orgánico y, actualmente, han sido casi sustituidos por abonos de origeninorgánico, tales como sulfatos, nitratos, fosfatos, etc.

El suelo representa un soporte de contaminantes, cuyo arrastre y eliminación depende de laintensidad de la lluvia, de la escorrentía, de las partículas del suelo, de la protección de la superficie yde la absorción por las plantas.

Casi la totalidad de los productos utilizados, salvo los productos biológicos que paulatinamentevan sustituyendo a los químicos, son tóxicos con peligrosidad para el hombre, el ganado, así comopara la fauna y flora terrestre y acuática.

2.4.4 Autodepuración

Los cuerpos de agua atacan la contaminación por varias vías. En el caso de cuerpos superficialesactúan mecanismos físicos, particularmente eficientes en el caso de ríos, a saber:

q Los elementos flotantes o productos tensoactivos van quedando retenidos por las plantas yel propio terreno de las orillas. Los remansos colaboran en esta acción. Poco a poco lasuperficie del agua va quedando liberada de elementos extraños.

q Los elementos pesados, dependiendo de su densidad y de la corriente del agua, vanquedando depositados en el fondo, más en las zonas remansadas y menos en la zona decorriente, por lo que las aguas van quedando libres de partículas sedimentables.

En todos los casos, también se activan mecanismos químicos biológicos:

q Los componentes ácidos y bases de los vertidos tienden a neutralizarse

q Los microorganismos existentes en el agua, o incorporados en los vertidos, (bacterias, algas,protozoos, hongos, rotíferos, insectos, etc.) utilizan la materia orgánica existente en las



aguas metabolizándola y transformándola en materia viva, o coagulando las partículas másgruesas por los exofermentos, pudiendo de esta forma sedimentarse parte de la materia ensuspensión. En esta acción metabólica de los microorganismos son tambien utilizadasmaterias disueltas.

Los principales elementos que forman parte de los microorganismos, y que están presentes en lamateria orgánica de los vertidos, son el C, H, O, N, P, S, Na, K y otros. La acción de losmicroorganismos aerobios, anaerobios y facultativos sobre los compuestos orgánicos dan origen afermentaciones que transforman la materia orgánica, tendiendo a su mineralización. Las principalestransformaciones se sintetizan en los ciclos de los cuatro principales nutrientes, que se describen acontinuación.

2.4.4.1 Ciclo del carbono

La materia orgánica carbonácea contenida en el agua proviene de los restos de animales y plantesmuertos, de los vertidos urbanos e industriales y del arrastre de los suelos.

Los procesos del ciclo del carbono son los siguientes:

q Las bacterias aerobias pueden oxidar la materia orgánica, dando origen a anhídridocarbónico gaseoso y, en parte por la presencia de elementos básicos como sodio, calcio omagnesio, en carbonatos y bicarbonatos. El proceso es similar al de la respiración deanimales y plantas.

q También se puede dar el fenómeno contrario, denominado fotosíntesis. En presencia de luzsolar, las plantas verdes, que contienen clorofila, y principalmente las algas verdestransforman el anhídrido carbónico en oxígeno y en complejos compuestos orgánicos delcarbono, como los carbohidratos. Este fenómeno es uno de los recursos principales de lascorrientes de agua para incrementar su contenido de oxígeno.

q En caso de no existir oxígeno disuelto en las aguas, las bacterias anaerobias transforman lamateria orgánica en metano y otros compuestos gaseosos. Los efectos son de burbujeo degas y olores.

2.4.4.2 Ciclo del nitrógeno

En las primeras etapas de la fermentación de la materia orgánica nitrogenada, por vía aerobia oanaerobia, se produce amoniaco y compuestos amoniacales. El ciclo anaeróbico da origen acompuestos orgánicos olorosos.

Por vía aerobia, el amoníaco se nitrifica pasando a nitritos y nitratos en dos etapas sucesivas:

q Por la acción de bacterias Nitrosomonas y Nitrosococcus pasa el amoníaco a nitritos.

q Por la acción de bacterias Nitrobácter pasan los nitritos a nitratos.

Estas bacterias requieren oxígeno, fósforo, existencia de productos básicos de sodio y calcio y bajaconcentración de tóxicos, a los que son muy sensibles. Los nitratos así obtenidos pueden serasimilados por las plantas para formar proteínas.

Puede suceder el efecto contrario, es decir, la eliminación de nitratos o desnitrificación, conpresencia de materia orgánica carbonatada y pequeñas concentraciones de oxígeno, por la acción debacterias reductoras. Se puede pasar así de nitratos a nitritos y de nitritos a amoniaco, óxido nitroso ynitrógeno.

2.4.4.3 Ciclo del fósforo

El fósforo se encuentra en las aguas como materia orgánica o como productos totalmenteoxidados como los ortofosfatos (M3PO4, M3(PO4)2, MPO4).

La acción de microorganismos aerobios transforma la materia orgánica fosfatada en fosfatos.



La acción anaerobia puede reducir los fosfatos a fosfitos, hipofosfitos e, incluso, fosfhídrico(PH3).

2.4.4.4 Ciclo del azufre

En condiciones anaeróbicas, la materia orgánica sulfurada da origen a compuestos altamenteolorosos como el sulfhídrico, por la acción de bacterias anaerobias como la Escherichia coli. Enausencia de oxígeno y nitratos, la materia sulfurada genera productos como el metil-mercaptano(CH3SH), fuertemente oloroso. Estos son altamente corrosivos del hormigón.

Por la vía aerobia, y con presencia de nitratos, la materia orgánica se oxida rápidamente asulfatos.

2.4.5 Niveles de calidad

A título ilustrativo, en la siguiente tabla se presentan algunos de los niveles guía de calidad deagua establecidos para la Cuenca del Plata, en función de los distintos usos, a saber:

Uso I : Agua para consumo humano con tratamiento convencional.

Uso II : Agua para actividades recreativas con contacto directo.

Uso III : Agua para actividades agropecuarias.

Uso IV: Protección de vida acuática.

Usos

ElementoI II III IV

pH 6,5/8,5 6,5/8,5 6,5/8,5 6,5/8,5

Oxígeno disuelto (mg/l) > 5 > 5 > 4 > 5

DBO5 (mg/l) 3 3 3 3

Cloruros (mg/l) 250 - 250 -

Nitrógeno amoniacal (mg N/l) 0,5 - - 0,02

Nitrógeno de nitratos (mg N/l) 10 - - -

Nitrógeno de nitritos (mg N/l) 0,1 - - -

Coliformes totales (NMP/100 ml) 5000 - 1000 -

Coliformes fecales (NMP/100 ml) 1000 200 - -

Cadmio (mg/l) 0,005 0,005 0,005 0,0002

Plomo (mg/l) 0,05 - 0,05 0,001

Cromo total (mg/l) 0,05 0,05 0,05 0,002

Aldrín/Dieldrín (ng/l) 30 - - 4

DDT (ng/l) 1000 - - 1

Como complemento, en la siguiente tabla se muestran los niveles de calidad (obligatorios O yguía G) para las aguas superficiales destinadas a la producción de agua para la alimentación en losestados miembros de la Unión Europea (Instrucciones del Consejo del 16/junio/1975), dependiendodel tratamiento, a saber:

Categoría A1: Tratamiento simple y desinfección

Categoría A2: Tratamiento normal físico, químico y desinfección



Categoría A3: Tratamiento avanzado físico, químico, refino y desinfección

A1 A1 A2 A2 A3 A3Tipo Sustancia o elemento Unidad

O G O G O G

Inorgánico Conductividad eléctrica(20º)

mS/m 100 100 100

Cloruro (Cl-) mg/l 200 200 200Sulfato (SO4

2-) mg/l 250 150 250 150 250 150Amonio

(N-NH4+)

mg/l 0,04 1,2 0,8 3,1 1,6

Nitrógeno Kjeldahl mg/l 1 2 3Nitrato (N-NO3

-) mg/l 11 5,5 11 11Fosfato total

(P-PO43-)

mg/l 0,17 0,31 0,31

Fluoruro (F) mg/l 1,5 0,7/1 0,7/1 0,7/1Hierro disuelto (Fe) mg/l 0,3 0,1 2 1 1

Cobre (Cu) mg/l 0,05 0,02 0,05 1Zinc (Zn) mg/l 3 0,5 5 1 5 1

Orgánico DBO5 (20º) mg/l < 3 5 < 7DQO mg/l 30

Detergentes aniónicos(manaxol)

µg/l 200 200 500

Pesticidasorganoclorados totales

µg/l 1 2,5 5

Hidrocarburospolicíclicos aromáticos

µg/l 0,2 0,2 1

Fenoles µg/l 1 5 1 100 10Aceite µg/l 50 200 1000 500

Metalpesado

Plomo (Pb) µg/l 50 50 50

Cadmio (Cd) µg/l 5 1 5 1 5 1Cromo (Cr) µg/l 50 50 50

Mercurio (Hg) µg/l 1 0,5 1 0,5 1 0,5Arsénico (As) µg/l 50 10 50 100 50

Manganeso (Mn) µg/l 50 100 1000Selenio (Se) µg/l 10 10 10

Cianuro (CN-) µg/l 50 50 50Bario (Ba) µg/l 100 1000 1000Boro (B) µg/l 1000 1000 1000

Físico pH 6,5/8,5 5,5/9 5,5/9Temperatura ºC 25 22 25 22 25 22

Saturación de oxígeno % > 70 > 50 > 30Material suspendido mg/l 25

Biológico Coliformes totales (37ºC) NMP/100ml

50 5000 50000

Coliformes fecales NMP/100ml

20 2000 20000

Estreptococos fecales NMP/100ml

20 1000 10000

Salmonelas NMP/100ml

Ausencia en5000 ml

Ausencia en1000 ml

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