6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES:

1. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6A) DEFINICIÓN. ORIGEN 6B) LOS TIPOS DE CONTAMINANTES. 6C) PARAMETROS PARA VALORAR LA CALIDAD DE LAS AGUAS. 6D) LA AUTODEPURACIÓN: 6E) LA DEPURACIÓN ARTIFICIAL:

2. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: El agua es un bien escaso que se degrada como consecuencia de las actividades humanas. La contaminación del agua es, según la ley de Aguas en el artículo 85, “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”. El agua se contamina fácilmente porque: • - El agua es un buen disolvente, pudiendo contener, por tanto, una gran variedad de productos. • - Se usa con mucha frecuencia en la industria, la ganadería y en las ciudades como elemento de limpieza. • - Las poblaciones se suelen situar cerca del agua, siendo con frecuencia el destino de los vertidos urbanos.

3. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6A) ORIGEN El origen de la contaminación puede ser natural o artificial. La contaminación antrópica procede fundamentalmente de: - Aguas residuales urbanas, ricas en microorganismos, materia orgánica, detergentes, productos de limpieza etc. Suelen tener poco oxígeno ya que los microorganismos que descomponen la materia orgánica lo consumen. - Aguas procedentes de la agricultura: Composición variable, generalmente ricas en N y P, que contribuyen a la eutrofización de las aguas superficiales y la contaminación de las aguas subterráneas. - Aguas procedentes de la ganadería, ricas en materia orgánica, N y microorganismos. - Aguas de origen industrial: naturaleza muy variable: metales pesados, aceites, materia orgánica, productos químicos etc. Industrias muy contaminantes son las petroquímicas, energéticas, papeleras, siderúrgicas, mineras, etc. En función de su localización, las fuentes contaminantes pueden ser puntuales o difusas o no puntuales. Existen varios factores que determinan la gravedad de los procesos de contaminación de la aguas: - Según el medio que recibe la contaminación (medio receptor): tipo de medio, cantidad y calidad del receptor, dinamismo del agua, abundancia o escasez de organismos capaces de degradar los contaminantes etc. - Según el tipo, cantidad y frecuencia de los contaminantes.

5. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6B) LOS TIPOS DE CONTAMINANTES a) Contaminantes biológicos: b) Contaminantes químicos: c) Contaminantes físicos:

6. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6B) LOS TIPOS DE CONTAMINANTES a) Contaminantes biológicos: microorganismos patógenos. Su origen es fundamentalmente a partir de excrementos humanos o animales (aguas fecales urbanas o ganaderas). Organismos patógenos presentes en aguas contaminadas biológicamente son: • Hongos. • Protozoos: producen disentería amebiana, giardias, paludismo, enfermedad del sueño, etc. • Algas. • Virus: los que producen la hepatitis A, la gastroenteritis vírica, la polio, etc. • Bacterias: las que producen fiebres tifoideas, gastroenteritis bacteriana, disentería, cólera, etc. • Gusanos parásitos: producen enfermedades tropicales: esquistomatosis por ejemplo. En los países poco desarrollados el consumo de agua contaminada interviene en el 80% de las muertes, muriendo directamente por este problema 25 millones de personas cada año.

7. PROTOZOOS TRANSMITIDOS POR EL AGUA: GIARDIA AMEBA

8. VIRUS TRANSMITIDOS POR EL AGUA: VIRUS DE LA HEPATITIS VIRUS DEL DENGUE

9. ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR BACTERIAS DEL AGUA: TIFUS COLERA GASTROENTERITIS DISENTERÍA

10. ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR GUSANOS PARÁSITOS EN EL AGUA: ESQUISTOMATOSIS DRACUNCULASIS

11. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6B) LOS TIPOS DE CONTAMINANTES b) Contaminantes químicos: - BIODEGRADABLES: Son los nitratos, los fosfatos y los compuestos orgánicos . b1) Los nitratos: en el intestino puede dar lugar a nitrosaminas y a nitritos, que son cancerígenos. Los nitritos transforman la hemoglobina en metahemoglobina, incapaz de transportar oxígeno . Los nitratos y fosfatos, además, favorecen los procesos de eutrofización y alteran las cadenas tróficas y la estructura del ecosistema. b2) Los compuestos orgánicos originan colores y olores anormales y facilitan la contaminación biológica. Alteran las cadenas tróficas y la estructura del ecosistema. - NO BIODEGRADABLES: b3) Los metales pesados pueden proceder de procesos naturales pero con frecuencia proceden de actividades humanas como la minería, procesos industriales, combustión de recursos fósiles etc. Pueden: Aparecer disueltos (aunque generalmente son poco solubles). Formar complejos con moléculas orgánicas, como los quelatos. Suelen depositarse en los fondos. Se acumulan en los sucesivos niveles tróficos. b4) Los compuestos orgánicos sintéticos, como los plaguicidas, hidrocarburos, los policlorobifenilos (PCBs) y detergentes alteran el sabor, olor y color del agua, produciendo espumas y toxicidad. Muchos contaminantes químicos varían el PH del agua, y por tanto, alteran la solubilidad de los distintos compuestos presentes en el agua, facilitando su precipitación o disolución, y modificando el ecosistema acuático al alterar los niveles tróficos.

12. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: c) Contaminantes físicos: c1) Radioactividad: de fuentes naturales (rayos cósmicos, rocas etc) o actividades humanas (líquidos refrigerantes de las centrales nucleares, residuos radiactivos de actividades médicas, de investigación o industriales, etc). Las partículas radiactivas se acumulan en los fondos. Al ser mutagénicos tienen propiedades cancerígenas. c2) Contaminación térmica, procedente de la utilización del agua como refrigerante en las industrias o procedente de las turbinas de los embalses. c3) Partículas en suspensión, inorgánicas u orgánicas, procedentes de aguas residuales, erosión, infiltraciones etc. Las aguas dulces poseen más arcillas en suspensión que las saladas, ya que en éstas últimas los iones disueltos favorecen su sedimentación. Entre los efectos de las partículas disueltas en el agua destacamos los siguientes: 1. Dificultan la penetración de la luz disminuyendo la actividad fotosintética. 2. Modifican las propiedades organolépticas del agua. 3. Dañan los aparatos respiratorios de los animales acuáticos. 4. Permiten la agregación sobre su superficie de los contaminantes, favoreciendo su transporte.

14. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6C) PARAMETROS PARA VALORAR LA CALIDAD DE LAS AGUAS a) Caracteres organolépticos se pueden percibir por los sentidos: olor, sabor, color, y turbidez. b) Caracteres físicos: - Conductividad eléctrica, que mide la presencia de sustancias iónicas en el agua. - Temperatura: la óptima para el consumo debe estar entre 8 y 15ºC. Influye en la solubilidad de los gases, de las sales, en la conductividad, el ph, etc. - Residuo seco: Sustancias flotantes o en suspensión, que para el agua potable no deben superar los 30 mg/l. - Radioactividad, con un máximo aceptable de 100 picocurios/l.

15. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6C) PARAMETROS PARA VALORAR LA CALIDAD DE LAS AGUAS c) Caracteres químicos: + Los parámetros más importantes que miden la contaminación inorgánica son: - El ph, que influye en su tratamiento y en la actividad biológica (entre 6 y 8,5). - La dureza o concentración de calcio y magnesio, que tiene consecuencias sanitarias y económicas. - La presencia de determinados iones: los cloruros producen sabor desagradable, los sulfatos facilitan la corrosión, el sodio influye en la tensión arterial, el fluor protege de la caries, etc. - La alta concentración de nitratos, nitritos y amoniaco, que es indicadora de contaminación por fertilizantes y puede ser indicadora indirecta de contaminación orgánica fecal. + Los parámetros más importantes que miden la contaminación orgánica del agua son: - La DBO o demanda biológica de oxígeno: mide el consumo de oxígeno de los microorganismos para oxidar la materia orgánica del agua. Mide de forma indirecta la presencia de materia orgánica. El valor más usado es la DBO5: tras incubarse el agua 5 días a 20ºC, en ausencia de luz, se resta del oxígeno inicialmente disuelto, el obtenido tras incubación: Bacterias aerobias Materia orgánica + oxígeno-------> Materia oxidada + CO2 + Agua. Es un valor muy útil, pues mide la contaminación orgánica. Los ríos limpios tienen DBOs de unos 3 mg/l, los muy contaminados de unos 10 mg/l. Las aguas residuales domésticas alcanza valores de hasta 300 mg/l.

16. O2 inicial O2 final O2 inicial O2 final 5 días a 20ºC DBO5= Bacterias aerobias Materia orgánica + oxígeno-------> Materia oxidada + CO2 + Agua.

18. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6C) PARAMETROS PARA VALORAR LA CALIDAD DE LAS AGUAS c) Caracteres químicos: + Los parámetros más importantes que miden la contaminación orgánica del agua son: - La DBO. - La DQO o demanda química de oxígeno. Representa el oxígeno que se gasta en oxidar toda la materia oxidable (orgánica generalmente) presente en el agua por agentes químicos (bicromato potásico por ejemplo) en un medio ácido. El valor recomendado para el agua potable es menor o igual a 20 mg de O2/l. + Si la relación DBO/DQO es menor o igual que 0,2 indica vertidos inorgánicos (de dificil autodepuración). + Si la relación DBO/DQO es mayor o igual a 0,6 indica vertidos orgánicos. Es un parámetro más rápido y facil de medir que la DBO. - COT o carbono orgánico total: contenido total de carbono de compuestos orgánicos presentes en el agua, y se obtiene midiendo el CO2 producido por la muestra en un horno a alta temperatura. + Los componentes gaseosos disueltos en el agua que se suelen medir son: el CO2, N2, O2, los procedentes de la descomposición de la materia orgánica (metano, amoniaco, SH2), o los usado en desinfección como el Cl o el ozono. Una alta cantidad de oxígeno disuelto (OD) indica que no hay contaminación orgánica, y al contrario.

19. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6C) PARAMETROS PARA VALORAR LA CALIDAD DE LAS AGUAS d) Caracteres biológicos: Dado que buscar todos los microorganismos patógenos presentes en el agua es costoso y complicado, se suele realizar un control del agua a través de indicadores microbiológicos de contaminación fecal : • Presencia de coliformes (bacterias similares a E.coli presentes en el intestino). • Presencia de estreptococos fecales. Para identificar organismo patógenos específicos pero escasos se utilizan técnicas como la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), mediante antígenos específicos. Existen también indicadores biológicos que nos sirven para caracterizar la calidad del agua: larvas de blefarocéridos, de plecópteros o efemerópteros, indicadoras de aguas limpias, o larvas de eristalis o gusanos tubifex, indicadores de aguas contaminadas.

20. La siguiente tabla muestra la temperatura y el aspecto del agua del río Guadalquivir a su paso por la localidad de Andújar (Jaén), en los años 1990-1991. a) Elabore la gráfica de la variación de la temperatura con respecto al mes. b) Comente la distribución de los valores (temperatura y aspecto del agua) a lo largo del año hidrológico. c) ¿Cuál cree que es el origen más probable de esta anomalía física?

21. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6D) LA AUTODEPURACIÓN: Las aguas contaminadas pueden recuperar el equilibrio de sus componentes, cuando la contaminación no es excesiva, mediante procesos naturales: • Sedimentación. • Dilución de los contaminantes. • Degradación biológica de la materia orgánica. Esta autodepuración está condicionada por: - El volumen de agua. - Su dinamismo. - El tipo e intensidad del vertido. - Las condiciones climáticas y geomorfológicas de la cuenca receptora. La autodepuración es máxima en mares abiertos y mínima en pequeños lagos.

22. Cuando el vertido es a un río podemos diferenciar varias zonas: - Zona de recuperación o mesosaprobia, aguas más claras, recuperándose el oxígeno disuelto, disminuyendo la DBO, las sales y los sólidos en suspensión. Zona mesosaprobia Zona polisaprobia - Zona de degradación o polisaprobia: descomposición biológica de la materia orgánica, disminuye el O2 disuelto y aumenta la DBO, las sales y los sólidos en suspensión. La biocenosis está dominada por organismos tolerantes a la contaminación y descomponedores. La biodiversidad es escasa, con pocas especies y muchos organismos. Zona oligosaprobia Zona de aguas limpias u oligosaprobia, características similares a las que tenía antes del vertido, con una DBO, sales y materiales en suspensión en baja concentración, gran cantidad de oxígeno disuelto, y predominando de nuevo los organismo poco tolerantes de la contaminación. Predominan los productores. La biodiversidad es mayor

24. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6D) LA AUTODEPURACIÓN: MESOSAPROBIA POLISAPROBIA OLIGOSAPROBIA

26. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6E) LA DEPURACIÓN ARTIFICIAL: Existen dos sistemas de depuración de aguas residuales: + Sistemas naturales o blandos: reproducen los procesos de autodepuración naturales: Los microorganismos presentes en el agua en condiciones naturales se encargan de degradar los compuestos orgánicos, y la decantación elimina parte de los sólidos en suspensión. Esto suele ocurrir en balsas artificiales (lagunas) conociéndose el proceso como lagunaje. Otro sistema natural son las fosas sépticas, que son cámaras cerradas donde se vierten las aguas residuales, y ocurre una sedimentación natural que elimina materiales en suspensión, y la acción bacteriana que degrada la materia orgánica, saliendo el agua en mejores condiciones. Se suele utilizar en zonas aisladas. Requieren pocos gastos de instalación y mantenimiento. Su eficacia es limitada, depuran poca cantidad de agua y son procesos muy lentos.

27. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6E) LA DEPURACIÓN ARTIFICIAL (EDAR): Existen dos sistemas de depuración de aguas residuales: + Sistemas naturales o blandos: +Sistemas de depuración tecnológica: Requieren mayores inversiones en instalaciones y mantenimiento. Son más rápidos y eficaces y pueden depurar grandes volúmenes de agua. Varios tratamientos: + Pretratamiento: elimina objetos de gran tamaño en un proceso denominado desbaste o cribado, mediante enrejados y tamices. También se elimina la arena (desarenado) y la grasa (desengrasado). Los materiales sólidos obtenidos se recogen en contenedores para llevarlos a vertederos controlados. El agua pasa a la siguiente fase. + Tratamiento primario: elimina sólidos (60%) y materia orgánica en suspensión (30%), (decantación primaria) y las grasas no eliminadas en el pretratamiento, teniendo lugar en los denominados decantadores primarios. Los materiales en suspensión se eliminan por: - Sedimentación, que reduce la DBO hasta un 40%. - Coagulación y floculación: se añaden productos químicos como el sulfato de aluminio o el cloruro férrico lo que facilita la precipitación de los sólidos en suspensión al aglutinarlos. - Flotación: se fuerza la entrada de aire a presión en la masa acuática, formándose burbujas de aire que hace que los sólidos en suspensión suban a la superficie para ser retirados. Al final hay una neutralización o ajuste del Ph para facilitar los procesos posteriores.

29. COAGULACIÓN

30. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6E) LA DEPURACIÓN ARTIFICIAL (EDAR): + Tratamiento secundario o biológico: además de eliminar los sólidos en suspensión que queden en el agua (decantación secundaria), este tratamiento se caracteriza por aplicar procesos biológicos que degraden la materia orgánica presente en las aguas residuales, utilizando microorganismos (biomasa). Existen fundamentalmente dos tipos de tratamientos secundarios: con lechos fijos o con fangos activos: - Lechos fijos: se hace pasar el agua por materiales porosos fijos que contienen microorganismos en su superficie, los cuales transforman la materia orgánica en inorgánica (dióxido de carbono y agua si el proceso es completo). Necesita periódicos suministros de aire. - Fangos activos: es un proceso aeróbico en el que se añaden al agua masas de bacterias aglutinadas por sustancias gelatinosas (floc), que quedan suspendidas en el agua. Hay que agitar mucho el agua para oxigenarla y evitar la sedimentación del floc. Posteriormente hay que recoger las bacterias del agua que sale (en un clarificador) y enviarlas de nuevo al tanque de depuración. Son más flexibles y más eficaces, pero con mayor gasto de mantenimiento que el de lechos fijos.

31. BACTERIAS FLOC FANGOS ACTIVOS LECHOS FIJOS

32. TRATAMIENTO SECUNDARIO

33. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6E) LA DEPURACIÓN ARTIFICIAL (EDAR): + Tratamiento terciario: elimina metales pesados, fósforo, nitrógeno, etc. La eliminación del Nitrógeno presente en el agua: La nitrificación: transformación del amoniaco en nitritos y nitratos, en condiciones aerobias. La desnitrificación: transformación de los nitratos en N2, en condiciones anóxicas. Es costoso y sólo lo realizan algunas EDAR. + Desinfección, si es necesaria para su potabilización.

34. DESINFECCIÓN

36. 6) LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS Y CONTINENTALES: 6E) LA DEPURACIÓN ARTIFICIAL (EDAR): Tras depurar el agua en una EDAR y por tanto producir un efluente más limpio, hay que tratar los fangos producidos durante la depuración: • Espesándolos: disminuyendo su volumen. • Estabilizándolos: eliminando la materia orgánica en condiciones aerobias o anaerobias, en cámaras llamadas digestores, lo que produce biogas. • Deshidratándolo: quitándole agua. Los fangos producidos al final pueden ser: • Incinerados: aportan energía, contaminan la atmósfera. • Fabricar compost utilizándolos como abono (problemas con los metales pesados). • Trasladarlos a vertederos. Otro producto de la depuración del agua son gases (biogas) que se pueden utilizar para producir energía. En una EDAR podemos, por tanto, diferenciar tres líneas: - Línea de agua: camino que recorre el agua residual desde su llegada a la instalación hasta su vertido final. - Línea de fangos: camino seguido por los lodos producidos durante la depuración: espesamiento, estabilización, deshidratación etc. - Línea de gas: proceso de obtención y uso del biogas obtenido en la digestión de los fangos.

38. TRATAMIENTO DE LODOS INCINERACIÓN COMPOST VERTIDO 7) IMPACTOS SOBRE LA HIDROSFERA