Tema III El agua. El agua. Características generales El agua en la tierra: –Aguas atmosféricas:...

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.

– Conductividad: Capacidad de la solución para conducir la electricidad. Dependencia de la presencia de sales en disolución. Existencia de relaciones empíricas (TDS = cond (ohms/cm) * 0,55-0,9).

)·( OOsatKladt

dO

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

Orgánicos

Inorgánicos

Orgánicos

Inorgánicos

Filtrables No filtrables

SDT SSTSSV

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

NO3-

N2

Fijación biológica

N orgánico

Descomposición, amonificación

NH4+

Desnitrificación

NitrificaciónNO2

-

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

cons

umid

o

tiempo

90-95%

60%

5 días 20 días

Parámetros de calidad de las aguas

• Evolución en el tiempo: Concepto de DBO y DBO5.

Oxígeno consumido

Tiempo

5 d

DBODBO5

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.