INGENIERÍA AMBIENTALCalidad de las aguas
Tema 9. El agua natural
David Sánchez Ramos
a) Conceptos generales
b) Residuos Sólidos y contaminación atmosférica
c) Calidad de las aguas8. Gestión del agua
9. El agua natural
10. Contaminación de las aguas
11. Calidad del agua y su control
12. Calidad del agua en ríos
13. Contaminación de lagos, embalses y acuíferos
d) Potabilización de aguas
e) Tratamiento de aguas residuales
INGENIERÍA AMBIENTAL
1. Características del agua
1. Composición
2. Características asociadas a los puentes de hidrógeno
3. Características asociadas a su carácter bipolar
2. Propiedades físico-químicas del agua
1. Sustancias presentes en el agua
2. Índices para su caracterización
EL AGUA NATURAL
Bibliografía principal utilizada:
Tejero et al., 2006. Introducción a la Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Universidad de La Coruña
1. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA� Definición de agua
� RAE: “Sustancia cuyas moléculas están formadas por la combinación de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, líquida, inodora, insípida e incolora. Es el componente más abundante de la superficie terrestre y, más o menos puro, forma la lluvia, las fuentes, los ríos y los mares; es parte constituyente de todos los organismos vivos y aparece en compuestos naturales”
9. El agua natural
SUBLIMACIÓN
1.1. COMPOSICIÓN DEL AGUA
� Varias formas isotópicas de hidrógeno y oxígeno:
� Hidrógeno: 1H, 2H (deuterio, D), 3H (tritio, T)
� Oxígeno: 14O, 15O, 16O, 17O, 18O, 19O
� Formas isotópicas más abundantes: 1H (99,985%) y 16O (99,759%)
� Formas moleculares más abundantes: H2O (agua), D2O (agua pesada), HDO (agua hiperpesada)
9. El agua natural
Múltiples combinaciones de 2 átomos de H y 1 de O
1.1. COMPOSICIÓN DEL AGUA
� Molécula del agua
� Los átomos de H están separados entre sí 105o, unidos al átomo de O mediante enlaces covalentes → molécula asimétrica, cargada positivamente del lado del H y negativamente del lado del O
� La distribución asimétrica de cargas determina el carácter bipolar
del agua, produciendo una atracción de cargas entre compuestos próximos → los bipolos se atraen y forman agregados
9. El agua natural
1.1. COMPOSICIÓN DEL AGUA
� Puentes de hidrógeno: enlace que se establece entre moléculas de agua por su carácter bipolar
9. El agua natural
� Los puentes de hidrógeno y el carácter bipolar son responsables de muchas de las propiedades peculiares del agua
� Densidad máxima a los 4 oC, por encima de la Tª de congelación (0 oC) → parDcularidad del agua
� Al congelarse el agua, los puentes
de H producen un reordenamiento
cristalino expansivo
� La menor densidad del hielo hace
que flote → si no fuese así, los
cuerpos de agua se congelarían
por el fondo, y la vida acuática
sería muy distinta
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Densidad (φ)
� Relación entre la masa y el volumen de un cuerpo → φ = m/V
� φ ≈ 1 g/cm3 = 1 kg/l
� Variable con la temperatura y con la salinidad
9. El agua natural
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Densidad (φ)
� Relación entre la masa y el volumen de un cuerpo → φ = m/V
� φ ≈ 1 g/cm3 = 1 kg/l
� Variable con la temperatura y con la salinidad
9. El agua natural
� Salinidad del agua marina ≈ 35 g/l→ densidad ≈ 1,03 kg/l
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Densidad (φ)� Termoclina: capa dentro de un cuerpo de agua donde la Tª cambia
bruscamente con la profundidad� Picnoclina: capa de la columna de agua en la que la densidad cambia
bruscamente con la profundidad, relacionado con el cambio de Tª
9. El agua natural
� Haloclina: capa de la columna de agua en la que la salinidad cambia bruscamente con la profundidad
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Viscosidad
� Propiedad de un líquido de oponer resistencia a todo movimiento, ya sea interno o global de flujo (opuesto a la fluidez del líquido)
� Viscosidad dinámica (µ): relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad
f = µ·S·dv/dx
Siendo f: fuerza que se opone al movimiento
S: superficie de contacto
dv/dx: gradiente de velocidad
� Viscosidad cinemática (ν): relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del fluido → ν = µ/φ
� Unidades:
� µ → 1 Poise = 1 P = 1 g·cm-1·s-1 = 10-1 kg·m-1·s-1 = 10-1 Pa·s
� ν → 1 Stokes = 1 St = 1 cm²·s−1
9. El agua natural
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Viscosidad
� Disminuye con el aumento de la temperatura
� Aumenta con el aumento de la salinidad, porque está relacionada directamente con las fuerzas de atracción entre las moléculas del líquido
� Agua dulce (salinidad nula, Tª = 20 oC) → µ = 0,010087 P = 1,0087·10-3
kg·m-1·s-1 ; ν = 1,0105·10-2 St = 1,0105·10-6 m2·s-1
9. El agua natural
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Tensión superficial
� Fuerza de tracción que se ejerce sobre la superficie del líquido
� Representa la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área → el líquido presenta una resistencia para aumentar su superficie
9. El agua natural
� Depende de las fuerzas de atracción intermoleculares → el agua Dene una tensión superficial muy elevada debido a la fuerza de los puentes de H
� Unidades: N/m
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Tensión superficial
� Disminuye al aumentar la temperatura
� Varía según la presencia en el agua de sustancias disueltas
� Sustancias hidrófilas (glúcidos, aminoácidos…) → aumenta ligeramente
� Sustancias hidrófobas (o tensoactivas) → desciende de forma considerable
� Se distribuyen sobre todo en la superficie del líquido, produciendo espumas con facilidad (p.e.: detergentes)
9. El agua natural
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Calor específico
� Cantidad de calor necesaria para elevar 1 oC la Tª de 1 kg de masa
� Varía en función de la Tª, con un mínimo a 35 oC
� Agua → 1 cal·g-1·oC-1 = 4182 J·kg-1·oC-1
� Hielo → 0,5 cal·g-1·oC-1 = 2090 J·kg-1·oC-1
� Valores elevados en comparación con los de otras sustancias (cuatro
veces mayor del valor que tendría de no haber puentes de H)
9. El agua natural
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Calor latente
� Cantidad de calor necesaria para efectuar el cambio de estado
Tsico de una sustancia, por unidad de masa → ese calor se absorbe
al realizar el cambio de estado en un sentido y se libera en el
sentido contrario
� Es la energía necesaria para romper los puentes de H (liberando las
moléculas de H2O) → energía mucho mayor que la requerida por
otros compuestos químicos comunes
9. El agua natural
� Calor latente de vaporización del agua
(a presión atmosférica): 539 kcal·kg-1
� Valor elevado en comparación con los
de otras sustancias → el vapor de
agua tiene un alto contenido
energético, medio efectivo para la
transferencia de energía y calor
1.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A LOS PUENTES DE H
� Calor específico y calor latente
� Valores elevados de calor específico y latente de vaporización del
agua → las grandes masas de agua actúan como termorreguladores
� Consecuencias ambientales muy importantes → agua como gran termorregulador tanto de los organismos como de los ecosistemas
(suavizando los climas)
9. El agua natural
1.3. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A SU CARÁCTER BIPOLAR
� Propiedad disolvente
� Debido al carácter bipolar del agua, puede rodear a un ion de
carga positiva con la parte negativa de su molécula, o a la inversa
→ aísla al ion de los que le rodean, neutralizando las fuerzas de atracción que mantenían la integridad de la estructura cristalina a la que pertenecía
9. El agua natural
� El ion rodeado (hidratado) con moléculas de agua puede dejar el retículo cristalino y desplazarse en la masa de agua → ion
disuelto
1.3. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A SU CARÁCTER BIPOLAR
� Disolución → 2 componentes: disolvente (o fase dispersante) y solutos (o fase dispersa)
� En el ciclo global del agua, establece contacto con los gases en la atmósfera y con los minerales en la corteza terrestre
� El agua disuelve cierta cantidad (mayor o menor) de casi todos los gases y sólidos con los que se pone en contacto
9. El agua natural
� La disolución depende de:
� Concentración del soluto
� Superficie de contacto
� Renovación de la superficie de contacto (mezcla por turbulencia)
� Temperatura
� Tiempo
� Presión parcial (gases)
� Polaridad del soluto (líquido)
1.3. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A SU CARÁCTER BIPOLAR
� Disolución de gases
� Se representa mediante la Ley de Henry: “la solubilidad de un gas
aumenta a medida que la presión del gas aumenta”
cA = KH · PA
� cA : concentración molar del gas disuelto (mol/l)
� KH : constante de Henry (mol/atm·l)
� P: presión parcial del gas en contacto con el líquido (atm)
9. El agua natural
(a 20 ºC)
1.3. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A SU CARÁCTER BIPOLAR
� Disolución de Oxígeno
� Representa ≈21% de la atmósfera
� Concentración de O2 disuelto (OD) en agua (a 20 ºC):
cA = KH · PA = 1,3·10-3 (mol/atm·l) · 1 (atm) · 0,21 = 2,72·10-4 mol/l = 2,72·10-4 (mol/l) · 32 (g/mol) = 8,71 mg/l
9. El agua natural
La relación inversa OD-Tª puede verse alterada en ambientes naturales por efecto de los
procesos de fotosíntesis y respiración
1.3. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ASOCIADAS A SU CARÁCTER BIPOLAR
� Disolución de Oxígeno
� La capacidad del agua de disolver O2 es fundamental para el
desarrollo de la vida acuática
� Concentración a saturación de O2 disuelto en agua (ODsat): máxima
concentración posible de OD para una presión y Tª determinadas
� Déficit de oxígeno: ODsat - ODreal
� Agua sobresaturada en OD (por producción de O2 por las algas): el
agua cede O2 a la atmósfera
9. El agua natural
2. PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DEL AGUA
� El agua en estado natural contiene otros elementos o sustancias,
considerados “impurezas naturales” (≠ contaminantes) → el agua va transformándose en su movimiento en el ciclo hidrológico
� Evaporación y condensación → el agua entra en contacto con gases y partículas atmosféricas
� Principales constituyentes atmosféricos naturales: N2 y O2 (ligeramente solubles)
� Gases asociados a la contaminación atmosférica: CO2, SO2 (muy solubles en agua) → impurificación no natural
� La lluvia, niebla o nieve que se genera en un ambiente con altas concentraciones de SO2
puede ser muy ácida (smog ácido)
� El CO2 arrastrado por la lluvia tiene importancia en la fotosíntesis de las algas presentes en las masas de agua superficiales
� Precipitación y escorrentía → el agua entra en contacto con rocas, suelo, plantas, animales…, produciéndose reacciones químicas que modifican la composición del agua
� Arrastre y disolución de materiales: hojas, arena, sales…
� Contenido de sales disueltas → Aguas conDnentales ≈ 120 mg/l (media mundial,
varía según zonas geográficas); Agua del mar ≈ 34500 mg/l
9. El agua natural
2.1. SUSTANCIAS PRESENTES EN EL AGUA
� Clasificación de las sustancias presentes en el agua
� Según su naturaleza físico-química:
� Partículas disueltas
� Gases
� Sustancias no gaseosas
� Orgánicas
� Inorgánicas
9. El agua natural
� Partículas en suspensión (Seston)
� No viva (Tripton)
� Orgánicas
� Inorgánicas
� Vivas (Plancton)
� Según su tamaño:
2.1. SUSTANCIAS PRESENTES EN EL AGUA
� Origen de las sustancias presentes en el agua
� Atmosférico: N2, O2, CO2, SO2, materia en suspensión
� Lavado de rocas y suelos
� Sólidos en suspensión (arenas, limos, arcillas)
� Iones mayoritarios (1-105 mg/l)
� Aniones: HCO3- > SO4
2- > Cl-
� Cationes: Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+
� Iones minoritarios (101 - 10-4 mg/l)
� SiO2, sales de N, P, Fe, Mn
9. El agua natural
En regiones costeras las
proporciones de iones
pueden variar mucho
Las concentraciones de K+ y Cl- son relaDvamente conservaDvas → sufren pequeñas
variaciones por cambios ambientales o por su utilización por seres vivos. En cambio,
las concentraciones de HCO3-, SO4
2- y Ca2+ dependen de procesos de precipitación-
disolución, del metabolismo microbiano y de cambios climáDcos → mayor variabilidad
Aunque cuantitativamente son
menos importantes para la salinidad
del agua, son muy importantes
desde el punto de vista biológico
2.1. SUSTANCIAS PRESENTES EN EL AGUA
� Origen de las sustancias presentes en el agua
� La composición química natural de las aguas depende de las
características litológicas de su cuenca de drenaje:
9. El agua natural
� Rocas ígneas (granitos): los
materiales están cristalizados y
apenas se produce disolución
→ aguas dulces muy cristalinas,
sin apenas mineralización
� Rocas arcillosas: los materiales
son arrastrados pero permanecen
relaDvamente estables → aguas
con turbidez (materia suspendida)
pero con salinidad moderada
� Rocas sedimentarias (calizas,
dolomías, evaporitas) → aguas
generalmente ricas en sales
(carbonatos, sulfatos, cloruros)
2.1. SUSTANCIAS PRESENTES EN EL AGUA
� Factores que influyen en la presencia de sustancias disueltas en el agua:� Composición de suelos y terrenos → Dpo de roca madre que se ha ido
desagregando
� Temperatura → su aumento incrementa la solubilidad de la mayoría de las sales y
disminuye la de los gases (con excepciones)
� Evaporación → produce la concentración de sales y otras sustancias disueltas por
la pérdida de agua
� Superficie y tiempo de contacto → depende de la red de drenaje, tasa de
renovación del agua, etc. Las aguas superficiales se cargan menos de sales que las
subterráneas (contacto mucho mayor con los materiales solubles)
� Concentración de sales → altas concentraciones limitan la canDdad de O2 disuelto
que puede haber en el agua; la presencia de cloruros favorece la solubilidad de
sulfatos y carbonatos
� Concentración de CO2 → en altas concentraciones aumenta la capacidad del agua
de disolver carbonatos (CO3=)
� Capacidad de intercambio iónico de los suelos → las arcillas ricas en ion sodio
(Na+) en contacto con agua que tenga iones calcio (Ca++) producen un intercambio
de estos iones entre agua y arcillas
9. El agua natural
Estimación de la calidad del agua según el suelo que atraviese, o bien del tipo de
terrenos que ha atravesado en función de las características del agua
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� La caracterización del agua se basa en la medida de las sustancias
que contiene (gases, partículas en suspensión, nutrientes, etc.)
� Tipos de medidas:
� Directa:
� Individual: concentración de un componente concreto → gases (OD),
cationes (Ca++, Mg++, Na+, K+, NH4+ (ion amonio)), aniones (SO4
= (ion
sulfato), Cl- (ion cloruro), PO43- (ion fosfato), NO2
- (ion nitrito), NO3- (ion
nitrato), etc.
� Agrupada: concentración de un conjunto de componentes → dureza,
alcalinidad, residuo seco, etc.
� Indirecta: la medida de la conductividad eléctrica en el agua es un
indicador indirecto de las sales y otras materias ionizables presentes
en el agua → la medición indirecta simplifica el análisis
9. El agua natural
Unidades de la concentración: mg/l, µg/l, ppm (partes por millón en
peso → φagua ≈ 1000 g/l => 1 ppm = 1 mg/l), mol/l, meq/l, etc.
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� pH (potencial hidrógeno)
pH = - log [H+]
siendo [H+] la concentración de iones de hidrógeno en mol/l
� El agua se disocia ligeramente en iones hidrógeno (H+) e iones
hidroxilos (OH-): H2O ↔ H+ + OH-
� Agua pura (o destilada) sin sustancias extrañas: [H+] = [OH-] = 10-7
mol/l → electroneutralidad (Σ cationes = Σ aniones)
� Agua neutra → pH = - log (10-7) = 7
� Agua ácida → pH = - log (>10-7) < 7
� Agua básica → pH = - log (<10-7) > 7
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� pH (potencial hidrógeno)
� Aguas naturales → pH = 6-9
� Se mantiene relativamente constante hasta que la calidad del agua se
ve afectada por factores naturales y/o, especialmente, antrópicos (p.e.:
aguas residuales)
� La mayoría de organismos son sensibles a los cambios en el pH
� La concentración de H+ es muy importante tanto para los procesos
químicos como los biológicos → pH importante en los procesos de
tratamiento del agua
� Medida pH → pH-metro
� Medida sencilla y rápida de realizar
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Propiedades organolépticas
� Aspecto: aspecto físico “visual” que presenta el agua en una
primera observación general → color, presencia de sólidos y
material flotante o en suspensión, etc.
� Color: se diferencia entre el color puro (debido exclusivamente a
las sustancias disueltas) y el color aparente (debido a sustancias
disueltas y particuladas)
� Varios métodos: comparación visual (con escalas arbitrarias de Pt-Co
→ unidades Hazen), espectrofotómetro, filtro triesbmulo
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Olor: muchas sustancias
orgánicas e inorgánicas influyen
en el olor, en algunos casos
asociado a la actividad biológica
� La forma de valorar el olor es
simplemente según la
descripción cualitativa del
observador
� Sabor: asociado a la capacidad
gustativa, que abarca una
compleja relación de sensaciones
olfativas, gustativas y táctiles
� Existen varios métodos que se
basan en la “cata” del agua y su
descripción cualitativa
9. El agua natural
� Propiedades organolépticas
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Temperatura
� Variable que permite definir y diferenciar condiciones naturales de
otras que no lo son (contaminación térmica)
� Indicador de la actividad biológica potencial (según rangos de Tª)
� Condiciona a otros parámetros → formas de alcalinidad, grado de
salinidad, oxígeno disuelto….
� Medida: aparatos propios (termómetros) o medida integrada en
otro aparato (conductivímetro, pH-metro, oxímetro, etc.)
� La medida debe hacerse in situ, dado el carácter inestable de la Tª
(poco conservativa)
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Gases disueltos
� En su movimiento en el ciclo del agua, esta puede arrastrar
numerosos tipos de gases disueltos: N2, CO2, O2, SO2…
� La concentración de los gases en equilibrio abiótico depende de:
Tª, salinidad, presión, tipo de flujo o circulación del agua
� Sistemas no afectados por contaminación → concentración próxima a
saturación. Los procesos biológicos o químicos pueden crear una
demanda o un exceso de estos gases
� Grandes ríos con flujo laminar dominante y masas de agua de cierta
profundidad → la acDvidad biológica puede alterar notablemente este
equilibrio
� Principales procesos biológicos que pueden alterar el equilibrio de
los gases:
� Respiración y fotosíntesis → especialmente O2 y CO2
� Desnitrificación → N2
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Sólidos
� Parámetro habitualmente utilizado para determinar la calidad de
las aguas → un exceso de sólidos en el agua puede afectar
negativamente su calidad
� Tipos:
� Sólidos Totales: incluyen todos los materiales sólidos suspendidos o
disueltos presentes en el agua
� Sólidos sedimentables: pueden ser determinados por métodos
gravimétricos
� Sólidos en suspensión: pueden ser separados por filtración o
evaporación (105 oC )
� Sólidos disueltos: no pueden ser separados por procedimientos físicos
(capaces de pasar a través de un filtro)
� Se puede diferenciar entre sólidos fijos (≈ materia inorgánica) y
volátiles (≈ materia orgánica) → incineración a 505 oC (solo queda la
mat. inorgánica)
9. El agua natural
� Sólidos
Sólidos Disueltos (SD)
Sólidos en Suspensión (SS)
Sólidos Sedimentables (SSs)
Sólidos fijos (SF) – mat. inorgánica
Sólidos volátiles (SV) – mat.
orgánica
Sólidos Disueltos
S. Disueltos Fijos
S. Totales Fijos
Sólidos Totales
S. Disueltos Volátiles
S. Totales Volátiles
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Turbidez
� Indicador de la dificultad de la luz para atravesar una masa de agua
(opuesto a transparencia), por la presencia de materiales en
suspensión, coloidales o muy finos (difíciles de decantar y filtrar)
� Parámetro habitualmente utilizado para determinar la calidad y la
productividad de las aguas → la fotosíntesis depende de la
cantidad de luz que consiga entrar en el agua
� Medición y unidades: turbidímetro de Jackson (unidad
nefelométrica, NTU), disco de Secchi (m)
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Dureza
� Medida agrupada de la cantidad de sales disueltas de calcio y magnesio
� Altas concentraciones de estas sales resultan problemáticas para el uso del
agua como agua potable, en usos domésticos (cocinar, lavar) y en diversos
procesos industriales → incrustaciones en tuberías, calderas, etc. (puede
reducirse mediante tratamientos de desmineralización o “ablandamiento”)
� Aguas “duras para lavar” → necesitan más jabón para producir espuma
� Aguas “duras para cocinar” → se tarda más en cocer alimentos
� Tipos de dureza:
� Dureza total (o título hidrotimétrico, TH): contenido total de Ca++ y Mg++ →
THCa = Dureza de calcio, THMg = Dureza de magnesio
� Dureza permanente o no carbonatada: contenido de sulfatos y cloruros de Ca y
Mg después de someter el agua a ebullición durante 30 minutos
� Dureza temporal o carbonatada: contenido de bicarbonatos y carbonatos de Ca
y Mg → diferencia entre dureza total y permanente
� Por ebullición, se rompen los bicarbonatos. Los carbonatos precipitan al
subir la temperatura y el CO2 se evapora. En el fondo de los recipientes se
produce una fina capa de precipitados, que constituye la diferencia entre
la dureza total y la permanente
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Dureza
� Unidades: mg/l (o ppm) de CaCO3, grado francés (oF)
� 1 meq/l = 5 oF = 50 mg/l CaCO3
� 1 oF = 10 mg/l CaCO3 = 0,2 meq/l
� Clasificación del agua en función de la dureza:
9. El agua natural
� Aguas blandas → Dureza < 50 mg/l CaCO3
� Aguas ligeramente duras → 50-100 mg/l
CaCO3
� Aguas duras → 100-200 mg/l CaCO3
� Aguas muy duras → > 200 mg/l CaCO3
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Alcalinidad
� Medida de la capacidad del agua (y las sustancias presentes en ella)
para neutralizar ácidos → principal sistema amortiguador de la
contaminación del agua dulce
� En aguas continentales, a ello contribuyen principalmente los iones
carbonato (CO3++), bicarbonato (HCO3
-) e hidroxilos (OH-); también
los fosfatos, ácido silícico u otros ácidos de carácter débil
� El proceso de coagulación depende fuertemente de este parámetro
→ importancia en los procesos de potabilización del agua
9. El agua natural
Por debajo de 20 mg/l,
el agua es muy sensible
a la contaminación
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Alcalinidad
� Tipos de medida de la alcalinidad:
� Alcalinidad simple (o título alcalimétrico, TA) → se mide añadiendo
ácido hasta alcanzar un pH de 8,3
� Alcalinidad total (o título alcalimétrico completo, TAC) → se mide
añadiendo ácido hasta alcanzar un pH de 4,5
� La medida de TAC y TA permite determinar las concentraciones de
carbonato, bicarbonato e hidróxido
9. El agua natural
TA
TAC Unidades: meq/l, mg/l (o ppm) de CaCO3, grado francés (oF)
→ igual que para Dureza
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Salinidad
� Suma de las concentraciones de todas las sales disueltas en el agua
� Generalmente se asocia a la concentración de los iones
mayoritarios (más abundantes):
� Aniones: HCO3-, CO3
=, SO4=, Cl-
� Cationes: Ca2+, Mg2+, Na+, K+
� Media mundial ≈ 120 mg/l de SDT; ≈ 50% iones de HCO3- y Ca2+
→ predominio global de las rocas sedimentarias carbonatadas
� Medida: la manera más fiable consiste en determinar la salinidad
real mediante un análisis completo → costoso
� Alternativamente se utilizan métodos indirectos: conductividad,
densidad, gravimetría, etc.
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Conductividad eléctrica (CE)
� Indicador de la presencia de sales y otros materiales ionizables en
el agua (→ usos potenciales), a través de la medida indirecta de la
capacidad del agua para conducir la electricidad
� El agua pura contribuye mínimamente a la conductividad, en su casi
totalidad es el resultado de la presencia de iones de las sustancias
en suspensión y disolución
9. El agua natural
� Medida: conducDvímetro → mide la resistencia del medio acuoso
al paso de la electricidad, siendo esta resistividad la medida inversa
de la conductividad
� La CE depende de la Tª → debe especificarse la Tª de medición
� Unidades: mS/cm o µS/cm (CE), Mohms·cm (resistividad)
� Agua ultrapura (a 25 oC): CE = 0,055 µS/cm → ResisDvidad = 1/0,055
Mohms·cm = 18,24 Mohms·cm
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Salinidad / Conductividad eléctrica
� Relación directa entre el contenido de sales disueltas en un agua y
su conductividad
� Estimación de la concentración de sales con la medida de la
conductividad:
� Filtrado del agua → se eliminan las parbculas en suspensión
(permanecen solo las materias disueltas)
� Medida de la conductividad (CE)
� Concentración de sales disueltas (SDT):
SDT (mg/l) = a · CE (µS/cm)
Siendo a un coeficiente que oscila entre 0,7-1,4 (en función de la
composición iónica en el agua)
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Salinidad – factores que influyen:
� La concentración y la composición iónica mayoritaria en ríos es más
dinámica que en lagos → depende en gran medida de la litología
dominante de cada cuenca vertiente
� En el transcurso aguas abajo de un río, en general la concentración
tiende a incrementar y la heterogeneidad a disminuir
� El clima ejerce una importante influencia → en climas más áridos
tiende a incrementarse la concentración de SDT
� Variaciones estacionales en el flujo y en la actividad biológica
tienen efectos muy significativos en la concentración iónica
� Alternancia entre las fuentes principales que generan el flujo en un
cauce (escorrenba superficial o descarga subterránea) → gran
influencia sobre la concentración y la composición iónica
� El grado de conservación y los usos que se desarrollan en las
cuencas vertientes influyen sobre la variación en el ambiente
químico → mayor estabilidad en las cuencas mejor conservadas
9. El agua natural
2.2. ÍNDICES PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL AGUA
� Salinidad
� Clasificación de las aguas según su salinidad (o CE):
� Dulce (< 500 μS/cm)
� Subsalina (500-2500 μS/cm)
� Hiposalina (2500-20000 μS/cm)
� Mesosalina (20000-40000 μS/cm)
� Hipersalina (> 40000 μS/cm)
� Clasificación de las aguas en función de la composición:
� Se indica la serie iónica dominante de los iones mayoritarios en orden
de importancia (según su concentración en meq/l):
9. El agua natural
� > 25% → se indica el símbolo
químico
� 25-10% → se indica el símbolo entre paréntesis
� <10% → se omite