Tema III
El agua
El agua. Características generales
•
El agua en la tierra:
– Aguas atmosféricas: representadas por la humedad o vapor de agua, nubes,
lluvia, etc.
– Aguas superficiales: representadas por los océanos, mares, ríos lagos, etc., y
estudiadas por la hidrología de superficie y la oceanografía.
– Aguas subterráneas: estudiadas por la hidrología subterránea y la hidrogeología.
•
únicamente sólo un 0,004 % es accesible para cubrir las necesidades del
hombre.
Volumen ( km3 x 10,000,000)
%
Océanos
1370
97.25
Glaciares
29
2.05
Aguas subterráneas
9.5
0.68
Lagos
0.125
0.01
Humedad del suelo
0.065
0.005
Atmósfera
0.013
0.001
Ríos y canales
0.0017
0.0001
El agua. Características generales
El agua. Características generales
• Usos del agua:
– Uso consuntivo: en el que el agua es usada y devuelta al medio
con unas características que impiden su uso posterior.
– Uso no consuntivo: el agua es usada y devuelta al medio de
forma que sus características iniciales no se ven alteradas.
País
Consumo (m3/pers y año)
Estados Unidos
1688
Japón
718
Alemania
712
España
837
India
377
China
360
Perú
238
Camboya
46
Angola
38
Etiopía
31
Congo
13
El agua. Características generales
• Puntos de consumo:
– Doméstico y abastecimiento
– Industrial: El uso del agua por las industrias
suele ser consuntivo. El consumo de agua en
diferentes sectores es variado.
– El regadío: es uno de los sectores más
relevantes en cuanto a consumo de agua
El agua. Características generales
El agua. Características generales
• Recursos renovables de aguas a la suma de las
escorrentías superficiales y subterráneas.
• Opciones de captación de aguas:
– captación de agua :realización de proyectos de
ingeniería que tienden a interceptar el agua antes de
que llegue a los océanos para su utilización.
– Opciones:
• Presas y embalses: Puntos favorables:
– la posibilidad de regular los cursos de agua de forma que el
suministro de agua sea independiente del caudal del río.
– Control sobre inundaciones y sequías.
– Generación de energía hidroeléctrica.
El agua. Características generales
– Opciones de captación:
• Inconvenientes (Presas y embalses)
– capacidad es limitada
– alta evaporación de agua
– alteración el curso posterior de los ríos.
• Transvases de agua de unas cuencas a otras:
• Puntos favorables:
– Suministro de agua procedente de zonas húmedas a otras áridas o
semiáridas.
• Incovenientes:
– el coste económico.
– coste social.
• Captación de agua subterránea:
• Puntos Favorables:
– calidades mejores que las de aguas superficiales.
• Inconvenientes:
– el control de la recarga de los acuíferos para impedir su
sobreexplotación y agotamiento.
El agua. Características generales
• Sobreexpltación de acuíferos: intrusión salina.
Parámetros de Calidad de las
aguas
• Concepto de calidad de aguas y contaminación de las aguas.
• Parámetros físicos de calidad de las aguas: reflejo de presencia de
determinados componentes en las aguas.
– Color, olor y sabor: presencia de sustancias químicas. Evaluación a
través de medidas semicuantitativas.
– Temperatura: influencia en reacciones químicas y biológicas.
– Oxígeno disuelto (y otros gases) necesario para muchas reacciones
biológicas. Transferencia función de Temperatura y grado de mezcla.
dO
 Kla ·( Osat  O )
dt
– Conductividad: Capacidad de la solución para conducir la electricidad.
Dependencia de la presencia de sales en disolución. Existencia de
relaciones empíricas (TDS = cond (mohms/cm) * 0,55-0,9).
Parámetros de Calidad de las
aguas
• Turbidez: causada por presencia de
materia en suspensión.
– Evaluada a través del grado de dispersión de
la luz.
– Dificultad para establecer una relación
sólidos-turbidez.
Parámetros de Calidad de las
aguas
• Sólidos: Distinción entre sólidos totales suspendidos y
disueltos. Sólidos orgánicos e inorgánicos.
• Métodos estándar para la determinación de cada una de
las fracciones.
Sólidos totales
Orgánicos
Inorgánicos
Filtrables
Orgánicos
Inorgánicos
SDT
No filtrables
Orgánicos SSV
SST Inorgánicos
SSi
Parámetros de Calidad de las
aguas
• Parámetros químicos: Parámetros agregados y
componentes individuales.
• Parámetros agregados inorgánicos: alcalinidad y acidez.
Capacidad amortiguadora de un agua. Contribución de
numerosas sales, pero normalmente, la mayor parte se
debe al sistema carbónico- carbonato.
• Dureza: capacidad del agua para precipitar jabones. Es
debida principalmente a la presencia de Ca++ y Mg++.
Relación entre dureza, alcalinidad, pH y tendencia a la
precipitación de Ca CO3.
Parámetros de Calidad de las
aguas
• Parámetros químicos inorgánicos: metales pesados. Importancia de
la forma en la que se encuentran los metales (partículas orgánicas o
inorgánicas, iónica, complejos coloidales).
• toxicidad de los metales pesados:
– No tóxicos (Fe, Mn, Al).
– Tóxicos pero insolubles o muy raros (Ti, Os, W)
– Muy tóxicos y accesibles (Co,Cr,Pb, Hg, Cd)
• Hierro y Manganeso: color, olor y sabor; no tóxicos.
• Zn : industria de galvanizado. Problema de sabor.
• Cromo (industrias de cromado, aguas de refrigeración): la forma de
mayor toxicidad Cr6+.
• Cd: pigmentos, PVC, fertilizantes.
• Mercurio: industria papelera, industria química Peligrosidad de
derivados orgánicos.
Parámetros de Calidad de las
aguas
• pH: medida de la intensidad ácida o básica de
una solución. Equivalencia con [H+].
• Nitrógeno: las distintas formas en las que se
encuentra el nitrógeno en las aguas:
• Nitrato  nitrito amonio nitrógeno orgánico.
• Interrelación de estas formas a través del ciclo
del nitrógeno.
Parámetros de calidad de las
aguas
Fijación biológica
N2
Desnitrificación
N orgánico
NO3NO2Nitrificación
Descomposición, amonificación
NH4+
Parámetros de calidad de las
aguas
• Nitrógeno:
– Nitrógeno orgánico (asociado a materia orgánica:
proteinas, urea, ácidos nucleicos, etc)
– Medidas del nitrógeno:
•
•
•
•
•
N-NH4
NTO (N-NO3 + N-NO2)
N-NO2
TN (N-NH4+ N-NO2+N-NO3+ N orgánico) Total o Filtrado
NTK: (N-NH4 + N. ORGÁNICO) Total o Filtrado.
Parámetros de calidad de las
aguas
• Fósforo:en aguas normalmente encontramos ortofosfatos y fósforo
orgánico.
• Asociación del fósforo orgánico a las distintas fracciones de materia
orgánica (en suspensión o filtrable).
• Relación del nitrógeno y fósforo con Eutrofización de las aguas:
– Ciclo de sistemas semiencerrados de aguas: oligotrófico, mesotrófico,
eutrófico.
Parámetros de calidad de las
aguas
• Otros compuestos inorgánicos específicos de
industrias:
– Sulfuros ( aguas fecales, industriales de papeleras,
refinerías e industria química)
– Cianuros (industriales: galvanoplastia, altos
hornos…)
– Fluoruros: procedentes de industrias (aluminio,
abonos) o de fluoración de las aguas.
– Cloruros: zonas costeras, industria conservera del
pescado, etc.
Parámetros de calidad de las
aguas
• Compuestos orgánicos: distinción entre medidas
agregadas (evalúan características comunes de
compuestos de formulaciones muy diversas) de
compuestos y compuestos individuales (evalúan
compuestos similares).
• Medidas agregadas: Concepto de Demanda Bioquímica
de Oxígeno (DBO): cantidad de oxígeno requerido por
los microorganismos presentes en el agua para oxidar la
materia orgánica biodegradable presente en la misma:
M. Orgánica biodegradable + microorganismos + oxígeno
 CO2 + microorganismos + H2O
Parámetros de calidad de las
aguas
O2 consumido
90-95%
60%
5 días
tiempo
20 días
Parámetros de calidad de las
aguas
• Evolución en el tiempo: Concepto de DBO y DBO5.
DBO
DBO5
Oxígeno
consumido
5d
Tiempo
Parámetros de calidad de las
aguas
• Compuestos orgánicos: medidas agregadas:
Demanda Química de Oxígeno (DQO). Cantidad
de oxígeno para la oxidación química de la
materia orgánica.
M. Orgánica +oxidante químico  CO2 + H2O
DBO
DQO
Medida materia orgánica
biodegradable
Medida de toda la materia orgánica
Medida de larga duración
Medida de corta duración
Parámetros de calidad de las
aguas
• Otros componentes orgánicos agregados:
– aceites y grasas: restos alimentarios u origen mineral.
formación de películas que afectan a la vida
biológica.
– Detergentes. Efectos perjudiciales:
•
•
•
•
formación de espumas
formación de películas
contenido en fosfatos
incremento del contenido en boro
Parámetros de calidad de las
aguas
• Componentes orgánicos individuales: en
muchas casos existen regulaciones específicas
para compuestos individuales o para grupos de
compuestos.
– Fenoles y clorofenoles (contaminación industrial).
– Pesticidas y herbicidas (producto de la escorrentía o
en la industria agroalimentaria del lavado de la
materia prima).
– PCBs utilizados en industria desde 1930. Elevada
estabilidad.
Parámetros de calidad de las
aguas
• Parámetros biológicos de calidad.
• Microorganismos patógenos en aguas:
– Portadores permanentes
– Portadores temporales
– Animales.
• Principales patógenos: Bacterias
(Salmonella, Shigella) Virus (Hepatitis A) y
protozoos (Giardia).
Parámetros de calidad de las
aguas
• Determinación de la presencia o ausencia de patógenos:
Problemática:
– Demasiados microorganismos para ser determinados.
– Algunas determinaciones son muy costosas.
– La supervivencia de los microorganismos no es similar.
• Necesidad de indicar un organismo indicador:
– Proporcional a la abundancia de patógenos en el agua
– Supervivencia, al menos similar a la de cualquier patógeno
– Fácilmente detectable y presente en mayores concentraciones
que cualquier patógeno
– Ausente del agua a menos que esta esté contaminada.
Parámetros de calidad de las
aguas
• Organismos indicadores:
– Coliformes totales (CT): microorganismos del
tracto intestinal humano (crecimiento a 35 ºC
en un medio determinado)
– Coliformes fecales (CF) microorganismos del
tracto intestinal humano (crecimiento a 44.5
ºC en un medio determinado)
– Problemática asociada a estos indicadores.
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