Unidad 9. La contaminación de las aguas A. La contaminación del agua: contaminación puntual y difusa. B. Principales contaminantes físicos, químicos y biológicos. C. Parámetros de medida de calidad del agua: físicos, químicos y biológicos. D. Contaminación de ríos y lagos: conceptos de eutrofización y autodepuración. E. Contaminación de los mares. -Efectos del vertido de hidrocarburos. -Mareas rojas. F. Sobrexplotación de aguas superficiales y subterráneas. Causas y consecuencias. -Contaminación, y salinización de acuíferos. G. Detección y prevención de la contaminación hídrica. H. Medidas de corrección de la contaminación de las aguas. -Las aguas residuales urbanas: características y producción. -Tratamientos primario, secundario y terciario. -Lodos de depuradora.

Contaminación de las aguas

• Antes de describir los contaminantes químicos veamos unos conceptos previos – Sustancias BIODEGRADABLES son aquellas que pueden ser metabolizadas por los componentes de las biocenosis. – Las NO BIODEGRADABLES no pueden ser eliminadas por los seres vivos y pueden tener un efecto tóxico sobre los seres vivos. – BIOACUMULACIÓN (o biomagnificación) es el efecto de concentración de las sustancias tóxicas en los seres vivos que se encuentran en los niveles superiores de las cadenas tróficas

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Osos Polar

Foca

Bacalao

krill Plancton

Bioacumulación de DDT en cadenas tróficas marinas

Contaminación de las aguas

Principales tipos de contaminación de las aguas y su relación con las actividades humanas

• Contaminantes químicos – De tipo Inorgánico • Cloruros : Infiltración salina de los acuíferos, salmueras de ablandamiento y desalinización

Contaminación de las aguas

Principales tipos de contaminación de las aguas y su relación con las actividades humanas

• Contaminantes químicos – De tipo Inorgánico • Cloruros : Infiltración salina de los acuíferos, salmueras de ablandamiento y desalinización • Metales pesados: Cadmio, Cromatos, Aluminio, Arsénico, Mercurio….Producidos por la industria y ciertos usos domésticos como las pilas de botón Tienen un potente efecto bioacumulativo

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RECOMENDACIONES DE LA AGENCIA ESPAÑOLA DE SEGURIDAD ALIMENTARIA Y NUTRICIÓN PARA POBLACIONES SENSIBLES: MUJERES EMBARAZADAS O EN PERIODO DE LACTANCIA Y POBLACIÓN INFANTIL Se recomienda a las mujeres embarazadas o que puedan llegar a estarlo, mujeres en periodo de lactancia y a niños de corta edad (entre 1 y 30 meses) consumir una amplia variedad de pescados, por sus grandes beneficios nutritivos, evitando consumir las especies más contaminadas con mercurio cuyo consumo debe limitarse en determinadas etapas. Las recomendaciones para el consumo de Pez espada, Tiburón, Atún rojo (Thunnus thynnus: especie grande, normalmente consumida en fresco o congelada y fileteada) y Lucio son las siguientes: – Mujeres embarazadas o que puedan llegar a estarlo o en período de lactancia. Evitar el consumo – Niños < 3 años. Evitar el consumo – Niños 3-12 años. Limitar a 50 gr/semana o 100gr/ 2 semanas (No consumir ningún otro de los pescados de esta categoría en la misma semana).

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Para medir la calidad del agua se utilizan multitud de parámetros agrupados por familias…

• Parámetros organolépticos – Olor – Color – Sabor – Turbidez

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• Parámetros Físicos – Conductividad – Temperatura – Sólidos y sustancias flotantes – Radiactividad

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• Parámetros químicos – Inorgánicos • Gases disueltos: O2, y otros: NH3, SH2… • pH • Alcalinidad • Dureza: presencia de sales de Ca y Mg • Cloruros • Na+ y K+ • Al • Residuo seco

Contaminación de las aguas

Contaminación de las aguas

ANÁLISIS QUÍMICO DE AGUAS MINERALES MARCA FONT VELLA VILADRAU VALTORRE FUENTE LIVIANA

HCO3135 106,5 183 252,4

SO4211,6 11,5 16,9 21,3

Cl6,9 5 33,9 2,1

Ca2+ 33,5 26,7 23,2 62,1

Mg2+ 6,6 4,3 20,9 18,2

Na+ F K+ R.S. 12,2 ---13,2 1,0 -136 33,1 ---0,7 -0,5 --

FUENTE Primave

295,3

43

39,7

86,6

23,3

20,7 --

BEZOYA

10,4

0,7

2,1

0,3

2,5

--

--

--

FUENSANTA

222.2

9.3

71.3

10.9

15.9

--

4.4

--

VERI

207,0

1,0

74,4

1,4

0,6

--

--

--

CARDÓ

412,1

--

--

36,3

7,2

--

--

--

CORTES

268,4

8,7

81,9

7,2

6,4

--

--

--

LANJARON

145,8

--

38,1

11,4

6,8

--

--

--

BONAQUA

314,3

46,4

86,6

29,7

18,4

--

--

397

ZAMBRA

245,6

--

93,8

25,3

21,3

--

--

428

SOLAN DE CABRAS

278

-56.5 13,9 -17,6 25,9 29,3 -19

8

60

25

5

--

--

259

--

--

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• Parámetros químicos – Orgánicos • DBO5 (DBO24h): Demanda Bioquímica de Oxígeno. Es un parámetro muy importante , mide la cantidad de O2 necesario para oxidar la materia orgánica biodegradable • DQO: Demanda Química de Oxígeno. Es el O2 consumido para oxidar la contaminación por métodos químicos • COT: Carbono Orgánico Total es un parámetro mucho menos utilizado

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• Medida de la DBO

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• La relación DBO/DQO es muy importante para valorar el tipo de contaminación del agua – DBO/DQO ≤ 0.2 Vertido poco biodegradable – DBO/DQO ≥0.6 Vertido con fuerte componente orgánico y muy biodegradable

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• Parámetros biológicos – Son muy utilizados los índices de calidad basados en el tipo de biocenosis del agua: Bioindicadores – Son los llamados Índices Bióticos de Calidad. – El más utilizado es el de los saprobios que estudiaremos en el punto G: Detección de la contaminación..

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• La contaminación y autodepuración de las aguas continentales – En los cauces naturales la contaminación puede ser absorbida por las biocenosis fluviales mediante un proceso de autodepuración natural – De forma que, a cierta distancia de un vertido, las aguas pueden alcanzar un nivel de calidad aceptable para ciertos usos

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• La Eutrofización de las aguas

La disponibilidad de fósforo y nitrógeno son factores limitantes de la producción primaria en los ecosistemas acuáticos

[N]↓

[P]↓

Hay poca fotosíntesis

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• La Eutrofización de las aguas Con días largos, templados y aportes de N y P aumenta la producción primaria

O2 O2

[N]↑

[N] ↑

Hay mucha fotosíntesis

O2

O2

[P]↑ O2

Contaminación de las aguas

Muchos organismos vivos mueren Por falta de O2 y se descomponen produciendo fermentaciones y malos olores

Contaminación de las aguas

Durante la noche las algas respiran y consumen el O2 produciendo condiciones de anoxia

O2

O2

Muchos organismos vivos mueren Por falta de O2 y se descomponen produciendo fermentaciones y malos olores

O2

O2 O2

O2

Contaminación de las aguas

PROCESOS NATURALES QUE CONTRIBUYEN A ELIMINAR LOS VERTIDOS FOTODEGRADACIÓN EVAPORACIÓN

DISPERSIÓN Y MEZCLA (EMULSIÓN)

BIODEGRADACIÓN SEDIMENTACIÓN

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• Contaminación de los mares Para prevenir estos siniestros se puede actuar de diferentes formas: Petroleros de doble casco

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• Contaminación de los mares Como medidas correctoras: -Barreras flotantes -Dispersantes -Quema del vertido -Facilitar la sedimentación: agentes floculantes -Biorremediación:Las bacterias utilizadas en la biorremediación son Pseudomonas putida y P. oleovorans, y Methylbacterium

Contaminación de las aguas

• Contaminación de aguas subterráneas – Tiene un origen, principalmente, agrícola y ganadero, pero puede ser producida por otras muchas actividades: industria, vertederos, minería…

– Es un tipo de contaminación muy persistente – Los nitritos (NO2-) son un indicador de procesos de contaminación de tipo orgánico en aguas subterráneas

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• Contaminación de aguas subterráneas –Un caso particular es la presencia de cloruros por intrusiones marinas en acuíferos sobreexplotados

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El uso de bioindicadores para medir la calidad del agua está muy extendido. Existen muchos índices de calidad pero el más utilizado es…

– Índice de los Saprobios • Clase I: Oligosaprobia • Clase II: β Mesosaprobia • Clase III: α Mesosaprobia • Clase IV: Polisaprobia

Contaminación de las aguas

– Índice de los Saprobios • Clase I: Oligosaprobia –Aguas de muy buena calidad aptas para cualquier uso –Ricas en O2 disuelto –Sin materia orgánica en suspensión, transparentes –Biocenosis pobres y con especies características muy sensibles a la contaminación

Contaminación de las aguas

– Índice de los Saprobios • Clase II: β Mesosaprobia – Poca carga contaminante, pequeño número de bacterias. – Aguas ricas en O2 disuelto – Aceptablemente claras: ligera turbidez – Mucho plancton y vegetación en las orillas – Biocenosis ricas pero poco tolerantes a la disminución del O2 disuelto o a variaciones del pH. – Pueden sufrir episodios de Eutrofización – Aguas aptas para la potabilización y el baño

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– Índice de los Saprobios • Clase III: α Mesosaprobia –Aguas turbias y frecuentemente coloreadas –Presentan una carga bacteriana alta y bastante materia orgánica –DBO ↑ –Aunque tienen O2 disuelto abundante, este se consume rápidamente produciendo episodios de anoxia –Poca presencia de animales y plantas superiores. Muchas algas. –Se asimilan a aguas con fuerte eutrofización. –No son aptas para el baño ni la potabilización

Contaminación de las aguas

– Índice de los Saprobios • Clase IV: Polisaprobia –Aguas muy contaminadas –DBO ↑ ↑ ↑ –O2 disuelto muy bajo o inexistente –Muy turbia y con olores intensos –Mucha carga bacteriana (↑ de 106 bacterias ml) –Muy poca diversidad biológica, aunque las pocas especies son muy abundantes –Son las aguas residuales sin depurar

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Porcentaje de tratamiento de las aguas residuales en el mundo

Contaminación de las aguas

El ciclo integral del agua implica desde la captación y potabilización hasta su vertido a un cauce una vez depuradas

Captación

ETAP Vertido

EDAR

Contaminación de las aguas

• El ciclo integral del agua en Ciudad Real Captación de agua

ETAP Depósitos de agua

Río Guadiana

EDAR

Análisis tipo para aguas residuales urbanas

Parámetro (mg/l) Sólidos totales Sólidos en suspensión Sólidos disueltos DBO DQO Nitrógeno Total Nitrógeno orgánico Nitrógeno Amoniacal Nitrógeno Nitrato Nitrógeno Nitrito Fósforo total Fósforo Orgánico Fósforo Inorgánico Cloruros Alcalinidad (como CaCO3) Grasas

Contaminación fuerte

Contaminación media

Contaminación ligera

1200 500 700 400 1000 85 35 50 0.1 0.4 15 5 10 100 200 150

720 220 500 220 500 40 15 25 0.05 0.2 8 3 5 50 100 100

350 100 250 110 250 20 12 1.2 0.0 0.1 4 1 3 30 50 50

Contaminación de las aguas

Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

Contaminación de las aguas

Funcionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas • LINEA DE AGUA Pretratamiento

Contaminación de las aguas

Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

Contaminación de las aguas

Funcionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

• LINEA DE AGUA • Tratamiento primario: esquema de un decantador

Salida del agua por rebosamiento

Lodos primarios Entrada del agua

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Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

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• LINEA DE AGUA • Tratamiento secundario o biológico. • El método más utilizado es el de los LODOS o FANGOS • •

•

ACTIVADOS Permite eliminar la materia orgánica biodegradable mediante una biocenosis de descomponedores Es un proceso aeróbico, pues consiste en “respirar” los contaminantes por parte de microorganismos (bacterias) que a su vez sirven de alimento a otros, principalmente protozoos. Esencialmente es un proceso de Autodepuración acelerado. Para poder entender el proceso de depuración debemos describir la formación de los flóculos que forman los fangos o lodos activados…

Contaminación de las aguas

Los fangos o lodos activados están formados por una combinación de bacterias, restos de materia orgánica, protozoos y microinvertebrados como nematodos, rotíferos…

Formación de los flóculos o los Biofilms bacterianos Bacterias de un flóculo teñidas con un colorante rojo y un conjunto de ciliados (Vorticelas )

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Este proceso requiere un aporte de materia orgánica (DBO) y una importante cantidad de O2 que se puede hacer mediante turbinas o difusores, y que además permiten mantener en suspensión los lodos Decantador primario

Tratamiento biológico

Recirculación de lodos

Decantador secundario

Agua depurada Aire Lodos en exceso

Contaminación de las aguas

• •

Funcionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas LINEA DE AGUA Tratamiento secundario o biológico

Contaminación de las aguas

Funcionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas • LINEA DE AGUA – Aunque el tratamiento más utilizado es el de los fangos activados existen otros métodos de depuración biológica como los llamados lechos bacterianos, más apropiados para volúmenes más pequeños de agua residual.

Contaminación de las aguas

Funcionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas • LINEA DE AGUA -Un proceso parecido son los llamados Biodiscos. Más eficaz , pero para volúmenes aún más pequeños

Contaminación de las aguas

Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

Contaminación de las aguas

Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

Contaminación de las aguas

Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

Contaminación de las aguas

Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

Contaminación de las aguas

Esquema del funcionamiento general de una planta de tratamiento de aguas residuales urbanas