TEMA 11 CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS

Algunos datos para comenzar a pensar sobre el tema del agua • Cerca de 1.100 millones de personas no tienen acceso al agua potable. • 2.400 millones de personas carecen de sistemas de saneamiento.

• Millones de habitantes de chabolas pagan el agua cinco o diez veces más cara que los que residen en zonas urbanizadas. • 1,8 millones de niños y niñas mueren cada año de infecciones transmitidas por agua insalubre.

• Millones de mujeres dedican varias horas al día en ir a buscar agua.

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• Cerca de 450 millones de días de escolaridad se pierden anualmente.

• En 2000 la ONU se comprometió a reducir a la mitad, antes de 2015, el número de seres humanos que carecen de servicios vitales. • Los objetivos del Milenio para el Desarrollo no se alcanzarán: el agua no es prioritaria en los gastos públicos.

Sobreexplotación de este recurso • Usos del agua: – Agricultura 80% – Industria 12% – Uso público 8%

Desequilibrios • Escasez por un mal uso y un mal reparto. Una mala gestión del recurso. • Desaparición de zonas húmedas. • Cambio climático. • Contaminación. • Agotamiento de aguas subterráneas por sobreexplotación. • En todo el mundo las redes de distribución pública acusan tasas de pérdida del 30 al 50%

Algunas ideas para equilibrar • Utilizar el agua de lluvia. • Adaptar la producción agrícola a las condiciones hidrológicas. • Promover variedades de cereales adaptadas a las bajas cantidades de agua disponibles. • Técnicas de irrigación más eficientes. • …

¿A qué afecta la contaminación de las aguas? • Ríos, lagos, humedales, aguas subterráneas, mares y océanos.

11.1. INTRODUCCIÓN • La tierra es “el planeta del agua”. • La hidrosfera ocupa más del 70% de la superficie terrestre. • La vida depende del agua. • Ciclo del agua: – Disponemos de una cantidad de agua prácticamente fija. – El agua está en proceso de constante reciclado.

• Los humanos alteramos este ciclo, disminuyendo la potencial utilización de este recurso. • Por las características que tiene el agua, se ha utilizado como el principal vehículo para la eliminación de residuos. • Esta presión sobre el agua se ha incrementado por el desarrollo económico y por el crecimiento de la población.

11.2. CONTAMINACIÓN DEL AGUA • Según la Ley de aguas la contaminación del agua es “la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica”.

• OMS “el aguas está contaminada cuando su composición es alterada de modo que no conserva las propiedades que corresponden a su estado natural”.

Origen y tipos de contaminación • Según el modo en que se produce: – Contaminación difusa. No tiene foco emisor concreto (ej contaminación natural) – Contaminación puntual. Afecta a una zona concreta y tiene un foco emisor determinado (ej. vertido aguas residuales)

• Contaminación natural: no hay intervención humana. Puede estar formada por partículas sólidas y gases atmosféricos arrastrados por gotas de lluvia, pólenes, esporas, residuos vegetales, excrementos de peces y aves acuáticas. Son eliminados por la capacidad autodepuradora del agua.

• Contaminación producida por los humanos: – Urbana o doméstica. Residuos fecales, desechos de alimentos, productos químicos de limpieza. – Agrícola. (aguas superficiales y subterráneas) • Plaguicidas, pesticidas, biocidas (insecticidas, herbicidas y fungicidas), fertilizantes y abonos. Contienen sales de nitrógeno, fósforo, azufre, elementos organoclorados. • Ganadería. Restos orgánicos. • Industria agroalimentaria. Materia orgánica

• Industrial. Produce un gran impacto. – Materia orgánica, metales pesados, incremento de pH y temperatura, radiactividad, aceites, grasas. – Las más contaminantes: petroquímicas (convierte el petróleo en otros productos, como por ejemplo los plásticos), energéticas, papeleras, siderúrgicas, alimentarias, textiles y mineras.

• Otras fuentes de contaminación antrópica: – Vertederos. – Restos de combustibles (lubricantes, asfalto). – Fugas en conducciones. – Mareas negras.

Factores y nivel de contaminación • Según las características del receptor: – Tipo de receptor. Aguas superficiales o subterráneas. ¿Cuáles son más fáciles de depurar? – Cantidad y calidad del receptor. – Características dinámicas o estáticas. – Características de la biocenosis

• Según la zona donde se localiza el receptor. – Diferentes aportes de aguas contaminadas. – Condiciones climáticas. – Geomorfología.

• Según los usos previos del agua del receptor. – Tipos y cantidad de vertidos que esa agua ha recibido con anterioridad, sistemas de depuración…

Contaminantes del agua y sus efectos • Los contaminantes del agua son todas aquellas sustancias químicas, seres vivos o formas de energía que se encuentran en proporciones superiores a las consideradas normales. • Se clasifican en (tabla libro pag 263). – Físicos: temperatura, part. Radiactivas, sólidos en suspensión. – Químicos: orgánicos, inorgánicos y gases. – Biológicos: microorganismos. Actúan produciendo o transmitiendo enfermedades.

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Efectos generales de la contaminación del agua Contaminación en ríos y lagos. • Contaminación en aguas subterráneas. • Contaminación del agua del mar.

Contaminación de ríos y lagos: eutrofización • Los ríos tienen un gran poder erosivo y arrastran muchos materiales. • La contaminación impide la autodepuración que se da naturalmente en los ríos. – Restricciones en el uso del agua. – Alteraciones en la fauna y flora acuáticas. – Apariencia y olor desagradable.

• En los lagos, al producirse menos movimiento de agua que en los ríos, el problema de la contaminación es más grave. • EUTROFIZACIÓN • Consiste en un aumento de la productividad primaria (crecimiento excesivo de algas).

• Se produce porque los vertidos de origen agrícola o doméstico incorpornan bionutrientes. – Inorgánicos (compuestos con N y P) – Orgánicos (aminoácidos, proteínas, organofosforados)

• Los aportes de P y N hacen que el fitoplancton crezca desmesuradamente formando una película sobre la superficie del agua.

• Debido a las condiciones que se crean se mueren los organismos aerobios y los vegetales fotosintéticos. Se van sedimentando en el fondo del lago. • Proliferan algas cianofíceas (fijan el nitrógeno atmosférico y crecerán si hay fósforo).

• Se intensifica la acción de las bacterias aerobias por la acumulación de restos de seres vivos. • Se produce una situación de anoxia y crecen las bacterias anaerobias y con ello los procesos de fermentación. Son los responsables del mal olor.

• La eutrofización puede darse de manera esporádica en algunas zonas costeras. Son las mareas rojas o floraciones algales nocivas. • Presencia de fitoplancton que puede producir toxinas.

• Los principales causantes de la eutrofización son el uso de abonos y los detergentes con fosfatos. • Medidas para minimizar la eutrofización:

La contaminación de las aguas subterráneas • Son un recurso hídrico importante. • En España un 30% de la población y un cuarto de la superficie agrícola de regadío se abastece de ellas. • Gran valor ecológico. • Problemas: – Contaminación. – Sobreexplotación. – Salinización.

• Contaminación. – Puntual. Un foco localizado (ej. vertedero). – Difusa. Zona más extensa (ej. fertilizantes en zona de regadío). – Origen. • Vertidos de residuos urbanos o industriales. • Fugas de aguas residuales e infiltraciones. • Lixiviado o arrastre de sustancias con el agua de lluvia. • Uso de fertilizantes y pesticidas en regadíos y secanos. • Vertidos de granjas ganaderas.

• Las aguas subterráneas tienen poca capacidad autodepurativa (pocos microorganismos y bajo contenido en O2). • Medidas preventivas.

• Sobreexplotación de acuíferos. Se produce cuando se extrae agua en una cantidad superior a la capacidad de recarga. (Ej Tablas de Daimiel) • Intrusión salina. Ocurre cuando la sobreexplotación se da en acuíferos costeros. – Este fenómeno es frecuente en la costa mediterránea española.

La contaminación del agua del mar • Poseen mayor capacidad de autodepuración. • Cada mar tiene características diferentes. • Problemas: – – – – –

Contaminación de los ríos. Vertidos incontrolados. Basuras flotantes. Accidentes barcos petroleros. Accidentes en barcos que transportan sustancias tóxicas. – Actividades industriales. Plataformas petróliferas.

• Mareas negras. Otra consecuencia del modelo energético dependiente de los combustibles fósiles. – Muerte de organismos. – Muerte de algas (ruptura de la cadena trófica). – Envenenamiento de diversos organismos de la cadena trófica. – Alteración actividades pesqueras y turísticas. Pérdidas económicas. – Destrucción de ecosistemas que pueden tener un gran valor ecológico (arrecifes de coral, marismas).

• Los vertidos de petróleo o sus derivados sufren una serie de procesos naturales que permiten en parte su eliminación. • Prevención de mareas negras: – Medidas de carácter preventivo.

• Medidas correctoras. – – – – – – –

Barreras flotantes. Barreras químicas. Bombas de aspiración. Agentes dispersantes. Agentes de hundimiento. Combustión del vertido. Biorremediación.

11.3. LA CALIDAD DEL AGUA • Libro Blanco del Agua en España. “La capacidad intrínseca que tiene el agua para responder a los usos que de ella se pueden obtener”. • Directiva Marco del Agua de la UE. “Condicinoes que debendarse en el agua para que ésta mantenga un ecosistema equilibrado”.

• La calidad del agua se define según: – El uso a que va a ser destinada. – El establecimiento de una serie de caracteres o cualidades (olor, sabor etc.) – La relación con su estado natural.

Parámetros • Son indicadores de las características y de las propiedades que los diferentes contaminantes pueden proporcionar al agua. • Sirven para determinar el grado y el origen de las alteraciones de su calidad. – Físicos. – Químicos. – Biológicos.

• Parámetros físicos. – Transparencia o turbidez. – Color, sabor, olor (materia orgánica) – Conductividad eléctrica (cantidad de sales disueltas).

• Parámetros químicos. Los más útiles. – Presencia de iones (bicarbonato, sulfato, cloruro). – Oxígeno disuelto (OD). – Demanda biológica de oxígeno (DBO). Cantidad de oxigeno que los microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica.

– COT medida del contenido total de carbono de los compuestos orgánicos.

– Demanda química de oxígeno (DQO). Sirve para calcular la cantidad de oxígeno necesaria en la oxidación de compuestos presentes en el agua sin que participen los seres vivos. – pH. – Alcalinidad (iones bicarbonato e hidroxilo). – Dureza (concentración de carbonato de calcio, CaCO3). • Aguas duras (terrenos de rocas carbonatadas, calizas) • Aguas blandas.

– Nitrógeno.

• Parámetros biológicos. – Indican la cantidad de microorganismos que se encuentran en el agua (virus, bacterias, hongos, protozoos) – Problemas: olor, sabor, turbidez, transmisión de enfermedades.

• Los parámetros más utilizados: OD, la DBO, la DQO, los sólidos disueltos y en suspensión, los compuestos de N, P, S, Cl, el pH, la dureza, la turbidez, los elementos tóxicos y los microorganismos patógenos.

• Indicadores biológicos de contaminación. – Son especies de invertebrados muy sensibles a los cambios químicos que se producen en el agua. – La presencia o no de estos seres vivos da información acerca de los niveles de contaminación. Con la pérdida de calidad del agua unos desaparecen y otros aparecen.

Índices compuestos • Para tener una valoración general de la calidad del agua se han establecido fórmulas que contemplan varios parámetros. • Los índices son valores numéricos (escala de 0 a 100) que engloban los valores de varios parámetros físicos y químicos, y en algunos casos biológicos, para expresar la calidad del agua. • Tipos de índices: – Físicos y químicos. – Bióticos.

11.4. SISTEMAS DE TRATAMIENTO Y DEPURACIÓN DE LAS AGUAS • La eliminación de las aguas residuales ha supuesto un problema para los humanos desde la antigüedad.

Tratamiento del agua para consumo. • La potabilización se hace en Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP). • Llevan a cabo dos tipos de procesos: – Tratamiento global. Procesos físicos y químicos. – Tratamiento especial, como la desinfección. • Cloración. • Ozono y radiaciones ultravioleta.

Autodepuración • Se produce en las aguas naturales. – Sedimentación de partículas. – Degradación de la materia orgánica que pasa a materia inorgánica, que sirve como nutriente para las algas, que aumentan su capacidad fotosintética y así el O2 del agua. – Este proceso depende del tiempo, la temperatura y la cantidad de oxígeno disuelto.

Sistemas de depuración de aguas residuales • Procedimientos que tratan de devolver al medio natural el agua, una vez empleada para diferentes usos, con unas características físicas, químicas y biológicas similares al estado natural.

Sistemas de depuración natural o blanda • Se basan en reproducir los procesos de autodepuración bajo condiciones especiales. • Sirven para aguas procedentes de pequeños núcleos de población. • Lagunaje. Consiste en las construcción de lagunas artificiales poco profundas. Los sólidos se sedimentan y la materia orgánica se degrada por vía aerobia o anaerobia.

• Tipos de lagunas: – Aerobias. Poco profundas – Anaerobia. Muy profundas. – Facultativas. Combinan ambos procesos.

• Filtros verdes. Terrenos con vegetación arbórea de crecimiento rápido (chopos).

Sistemas de depuración tecnológica o dura • Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR). • Se utilizan procesos físicos, químicos y biológicos. • Su función es concentrar o transformar los contaminantes presentes en el agua residual para devolver el agua al receptor con pocas alteraciones.

• Gran inversión económica (no todos los países los tienen). • Son más rápidos y depuran mayor volumen de agua que los sistemas de depuración natural. • Hay distintos tipos de EDAR, pero en una convencional se puede encontrar: – Línea de agua. – Línea de fangos, lodos o biosólidos. – Línea de gas. (dibujo libro)

1. Línea de agua. –

Pretratamiento. Separación de sólidos en

suspensión o flotantes de gran tamaño y densidad que llegan al colector de entrada de la EDAR.

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Desbaste o retención. Rejas. Desarenado o sistema de circulación del agua en cámaras. Depósito de arenas en el fondo. Desengrasado. Eliminación de materiales flotantes.

– Tratamiento primario. Separación de sólidos ensuspensión y material flotante que no se separaron en el pretratamiento. • Decantación. Decantadores primarios. • Floculación. Empleo de productos químicos.

– Tratamiento secundario. Procesos biológicos complementados un un sistema de decantación secundario. • Su finalidad es eliminar la materia orgánica presente en el agua residual. • Fangos o lodos activos. Degradación aerobia de la materia orgánica por medio de bacterias. Se forman lodos que se decantan (decantación secundaria).

• Es importante controlar la cantidad de oxígeno , la temperatura y el pH. • Lechos o filtros bacterianos. Sobre ellos se adhieren los microorganismos descomponerdores.

– Tratamiento terciario. Sirven para extraer la materia orgánica no eliminada anteriormente o para reducir nutrientes como P y N. – Desinfección. Es un tratamiento final que sirve para evitar problemas de salud debidos a la existencia de virus o bacterias patógenos. Ej. Cloración.

2. Línea de fangos o biosólidos. – Como resultado de los tratamientos anteriores se producen una serie de contaminantes llamados fangos o lodos. – Espesamiento de fangos. Reducir su volumen eliminando el agua. – Estabilización de fangos. Eliminación de la materia orgánica presente en ellos. Oxidación de la materia orgánica. – Estabilización anaerobia en los digestores. Reacciones de fermentación que generan biogás (metano y dióxido de carbono).

– Acondicionamiento químico. Coagulación de sólidos. – Deshidratación. Eliminación de agua.

3. Línea de gas. • Puede ser utilizado para aportar energía a la planta depuradora.

11.5. CONTROL Y PROTECCIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA. • La vigilancia de la calidad del agua tiene como objetivo detectar las alteraciones sobre las aguas y su origen. • Sistemas de redes de control. – Condiciones actuales de la calidad de las aguas. – Tendencias a largo plazo. – Identificar factores que afectan a su calidad.

• Órganos de control: – Comisarías de Aguas de las Cuencas Hidrográficas. – COCA (Red de control de la calidad de las aguas). – COAS (Control de aguas para el abastecimiento). – ICTIOFAUNA (control calidad del agua para la vida piscícola). – ICA (Red integrada de calidad de aguas). – SAI CA, red automática. – ROAS, calidad aguas subterráneas.

• Medidas preventivas en España: – Establecimiento de zonas de protección de embalses. – Perímetros de protección de acuíferos. – Protección de humedales. – EIA. – Planificación hidrológica.

• Medidas activas: – – – – – –

Concesiones y autorizaciones de uso. Autorizaciones de vertidos. Canon de vertidos. Limitación de la contaminación en origen. Protección de acuíferos sobreexplotados. Sanciones.