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,

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• 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


• 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



• 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.


• 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


• 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.


• 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 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 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.


• 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

-


• 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.


• 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.


• 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.


• 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


O2

cons

umid

o

tiempo

90-95%

60%

5 días 20 días


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

Oxígeno consumido

Tiempo

5 d

DBODBO5


• 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


• 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


• 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 biológicos de calidad.• Microorganismos patógenos en aguas:

– Portadores permanentes– Portadores temporales– Animales.

• Principales patógenos: Bacterias (Salmonella, Shigella) Virus (Hepatitis A) y protozoos (Giardia).


• 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.


• 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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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,