Es de suma importancia que conozcas los porcentajes del agua que existen en el planeta, ya que al saberlo reconocerás que este vital elemento para la vida no es basto. Se considera que el 97.3% del agua del planeta es salada y que el 2.08% está congelada en los polos, por lo cual te darás cuenta de que es realmente poca la que queda para el consumo humano y las actividades agrícolas.
De manera natural, el agua es recuperada por la naturaleza mediante el ciclo hidrológico, en el cual el agua se evapora con la ayuda del sol y se deposita en forma de nubes en la atmósfera; después, por cuestiones atmosféricas de presión y temperatura precipita, y teóricamente está lluvia debería servir para volver a nutrir los depósitos naturales del vital líquido. Sin embargo, en el momento en que se contamina, el ciclo se rompe y la naturaleza no tiene la capacidad de “limpiar” el agua. Sobre todo, cuando la contaminación es desmedida.
Ahora bien, debes tener conocimiento de que el 675 del territorio mexicano es árido o semiárido y solo el 33% es húmedo o semihúmedo, con una precipitación anual de 777mm, de esta cantidad el 27% se convierte en escurrimientos, lo cual representa 13,000 m3/s de los cuales no se puede recuperar cerca de 3,500 m3/s, es entonces que este recurso natural no es abundante ni para el planeta y mucho menos lo es para el territorio mexicano.
Es importante saber que está cantidad de agua, más los cuerpos naturales y artificiales, se pueden contaminar según el uso que se les dé. Los contaminantes en el agua son más fáciles de detectar debido a que la composición de está es muy específica. El H2O es una molécula que, al combinarse con alguna otra, tanto en sus características fisicoquímicas, se nota a simple vista. Sin embargo, es necesario definir que un contaminante es un exceso de energía o de materia que daña a los humanos, los animales o las plantas. Por ejemplo: beber agua de sabor podría parecer que se está bebiendo agua contaminada, sin embargo, ciertos valores de azúcar y de saborizante no alteran al ser humano, pero si tiene un exceso de alguno de ellos es peligroso para la salud humana. Es por ello por lo que debes comprender que un contaminante se verifica por los excesos en el medio (acuoso, atmosférico y terrestre).
Ahora bien, cada Norma Oficial Mexicana en materia de agua, específica los valores máximos permisibles para cada contaminante; lo cual está determinado por la capacidad del agua para eliminar o neutralizar este exceso. De manera natural, el ciclo hidrológico “limpia” el agua, pero cuando existen excesos de moléculas de ciertos materiales (los cuales pueden verse a simple vista, como la acumulación de agua sucia o contaminada en los ríos y mares del planeta), no puede iniciarse el ciclo, dando como resultado una alteración en este.
Recordemos que de acuerdo con su naturaleza se clasifican en químicos, biológicos y físicos. Estos pueden clasificar en diferentes grupos.
Biológicos.
Ilustración 1 Clasificación de contaminantes biológicos.
Químicos.
Ilustración 2 Clasificación de contaminantes químicos.
Ilustración 3 Clasificación de contaminantes químicos.
Físicos.
Ilustración 4 Clasificación de contaminantes físicos.
Como puedes apreciar, la posibilidad de contaminar el agua es muy amplia; cada una de estas clasificaciones provee de agentes que en exceso podrían dañar al ambiente y al ser humano. A continuación, estudiaras tres de los tipos más representativos de estos contaminantes: los metales pesados, los agentes orgánicos y los agentes biológicos.
1. 1. 1. Agentes inorgánicos.
Es importante saber de dónde provienen los contaminantes para saber cómo revertir su efecto en el agua. Los compuestos químicos pueden provenir de los drenados de las minas, desechos de la agricultura, desechos de la industria e incluso de las zonas habitacionales; sin embargo, dentro de los compuestos químicos, los metales pesados son de los más peligrosos y los que contaminan más, ello radica en que, para separarlos del agua, debemos utilizar tratamientos químicos que son caros y sofisticados para la población en común.
Los metales son elementos conductores de electricidad, de hecho, son necesarios para la vida, pero recuerda que si se presentan en exceso se convierten en contaminantes. Un metal pesado es aquel que tiene una densidad mayor de , sin embargo, existen algunos metales que no cumplen está condición y se les llama metales no pesados ya que por su toxicidad se les considera en esta clasificación. Está connotación se extiende por necesidades de estudio. Los reclasifica en prioritarios y no prioritarios debido a que algunos son más tóxicos que otros. En la siguiente tabla observaras los metales de mayor interés en ingeniería ambiental.
Tabla 1. Metales prioritarios y los no prioritarios en el agua.
METALES NO PRIORITARIOS, PERO DE INTERES EN EL AGUA | METALES PRIORITARIOS | ||
NOMBRE | NOMBRE | ||
Aluminio | 2.70 | Antimonio | 6.62 |
Bario | 3.50 | Arsénico | 5.53 |
Calcio | 1.55 | Berilio | 1.85 |
Fierro | 7.86 | Cadmio | 8.64 |
Manganeso | 7.30 | Cromo | 6.93 |
Magnesio | 1.74 | Cobre | 8.89 |
Potasio | 0.86 | Mercurio | 13.60 |
Sodio | 0.97 | Níquel | 8.80 |
Vanadio | 6.10 | Plomo | 11.40 |
Selenio | 4.82 | ||
Talio | 16.60 | ||
Zinc | 7.14 |
En la tabla anterior encontraste la clasificación de los metales pesados por su prioridad, es decir los prioritarios se consideran más tóxicos que los no prioritarios.
Según Lester, existen varias fuentes de donde se pueden desprender metales pesados al agua, y lo interesante de este estudio es que no solo se desprenden de fuentes industriales sino también de algunos productos que están al alcance de todos. En la siguiente tabla encontrará la información correspondiente.
Tabla 2. Fuente generadora de metales en el agua residual doméstica.
Conocer de donde provienen los contaminantes nos ayuda a clasificarlos e identificarlos para saber cómo tratarlos. La tabla anterior te dio una idea muy clara de donde provienen los contaminantes del agua.
En la parte industrial existen algunos giros de empresas más contaminantes que otros, esto se debe a la diversidad de procesos que se tienen; podría pensarse que la industria química sería la más contaminante, sin embargo, debido al estricto manejo de las sustancias se tiene mejor control de sus desechos. Analiza la siguiente tabla que muestra el porcentaje de metales pesaos que aporta cada giro industrial al agua.
Tabla 3 La contribución de metales en los desechos líquidos industriales por giro industrial.
ACTIVIDAD | PORCIENTO DEL METAL | PARTICIPACIÓN EN EL GASTO | ||||||
Cd | Cr | Cu | Pb | Hg | Ni | Zn | ||
Bienes no perecederos | <1 | 9 | <1 | 7 | 2 | 22 | 2 | <1 |
Alimentos | 3 | 14 | 11 | 25 | 25 | 12 | 14 | 51 |
Eléctricos y electrónicos | <1 | 3 | 17 | 3 | 3 | <1 | 2 | 6 |
Fabricación de metálicos | 25 | 4 | 13 | 12 | -- | 27 | 5 | <1 |
Metalurgia | <1 | 39 | 1 | <1 | 9 | 1 | 2 | 4 |
Papel | <1 | 3 | -- | 9 | 9 | 4 | 55 | 14 |
Químicas | <1 | 10 | 19 | 10 | 4 | 7 | 19 | 16 |
Ropa | <1 | -- | <1 | <1 | -- | -- | 27 | <1 |
Servicios | 59 | 2 | 13 | 15 | 32 | 5 | 12 | 1 |
Como puedes apreciar, una de las industrias que más emite agentes contaminantes es la industria de los alimentos, debido a que es más abundante en el país.
Como puedes ver, los metales pesados están presentes en muchas actividades y en muchos productos, sin embargo, el agua no solo es contaminada por ellos, también existe la contaminación por los no metales, que son: los detergentes, radicales como cianuros y sulfuros, estos últimos considerados no metales muy contaminantes.
En conclusión, los metales pesados son uno de los contaminantes más comunes, pero no por ello los demás son de poca relevancia.
1. 1. 2. Agentes orgánicos.
Jiménez determino que otro tipo de contaminantes de suma importancia por sus efectos son los orgánicos. En los años 80 se detectaron 700 compuestos dañinos en el agua, de los cuales solo 480 eran identificables y por lo tanto tratables; a finales de esta década, se identificaron más de 1200 compuestos orgánicos gracias a la tecnología. A partir de entonces, los compuestos orgánicos se clasificaron por categorías, las cuales han servido para identificar los tipos de contaminación del agua y proponer su remediación. La categorización es la siguiente:
· Compuestos naturales que producen olor y sabor (desperdicios de comida, flores, pasto, etc.)
· Compuestos sintéticos de origen industrial que causan olor y sabor o son tóxicos (aceites, pinturas, cosméticos).
· Precursores naturales para la obtención de subproductos durante la desinfección (restos de animales, ozono, etc.)
· Subproductos generados por la desinfección (nitratos, cloruros, ácidos)
Frecuentemente nos preguntamos cómo llegaron al agua los contaminantes. En el caso de los orgánicos, existe una gran cantidad de ácidos húmicos, que provienen de los solventes y de la limpieza de textiles, que al combinarse con algunos otros dan paso a formaciones diversas, entre ellas: los trihalometanos y los halógenos orgánicos, que se forman con el ácido húmico, y el contacto con cloro. El problema real no es el desecho único, sino los compuestos que se pueden formar; revertir las reacciones que se dan en el medio acuoso no es sencillo, por ello debemos prevenir al máximo la contaminación del agua derivada de las empresas y también de las zonas habitacionales.
Aunque no es un agente orgánico, el ozono también puede dar lugar a formaciones denominadas aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ftalatos, todos ellos sumamente contaminantes. El contacto con el ozono no es exclusivo del ambiente, los compuestos vertidos al agua también reaccionan con este contaminante del aire produciendo una formación distinta que permanece en el agua; estas formaciones o compuestos pueden variar dependiendo el contaminante, los más comunes son ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido sulfónico y ácido carbónico, por citar algunos.
A continuación, veremos los compuestos orgánicos más comunes que pueden encontrarse en el agua, los cuales deberás identificar dependiendo su proveniencia y así, utilizar la tecnología adecuada para el saneamiento del agua.
Tabla 4. Compuestos orgánicos más comunes en el agua.
DE LA FUENTE DE ABASTECIMIENTO | · Sustancias húmicas. · Alcanos y alquenos clorados. · Nitrosaminas. · Hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAP). · Ácido nitrilotriacético. · Fenoles. · Detergentes sintéticos. · Plaguicidas. · Bifenilos policlorados. · Esteres de ftalatos. · Aceites de petróleo, incluida la gasolina. · Fenoles clorados. · Clorobenceno. · Benceno y alquil aromático. · Tetracloruro de carbono. |
INTRODUCIDOS DURANTE EL TRATAMIENTO | · Tetracloruro de carbono. · Polielectrolitos (ej., acrilamida). · Trihalometanos. |
INTRODUCIDOS DURANTE LA DISTRIBUCION Y TRANSPORTE | · Monómero de cloruro de vinilo. · Plaguicidas, herbicidas y acaricidas. · Fertilizantes, · Hidrocarburos aromáticos polinucleares (HAP) |
En la tabla anterior estudiaste los compuestos orgánicos más comunes que se vierten al agua, separados según el momento; es decir, en el abasto, en el tratamiento o en el transporte del vital líquido.
Sin embargo, lo que determina la problemática, de manera general, es la frecuencia con la que los compuestos se han encontrado en las aguas residuales, uno de estos compuestos son los hidrocarburos alifáticos halogenados, los cuales son muy volátiles y poco absorbibles. En la siguiente tabla encontrará una relación de ellos, sus características, uso y como contaminan para poder identificarlos.
Tabla 5. Características y usos de los hidrocarburos alifáticos hidrogenados.
Otro de los contaminantes que frecuentemente se encuentran en las aguas residuales son los hidrocarburos aromáticos monocíclicos que, a diferencia de los anteriores, no se evaporan y por ello pueden perdurar más tiempo en el agua, incluso en los cuerpos de agua subterráneos. A continuación, se muestra una tabla de sus características y su uso o fuente de emisión.
Existen muchos compuestos orgánicos que contaminan el agua, como has visto anteriormente llegan a ser 1200 y de ellos apenas la mitad son reconocibles; esto por la dificultad de separarlos y estudiarlos ya que las condiciones en las que se encuentran en las aguas residuales les permite formarse con cierta libertad. Otro de los grupos contaminante importantes para nuestro país son los plaguicidas, los cuales son utilizados de manera cotidiana en los campos mexicanos para la industria agroquímica, en donde al ser arrastrados por los caudales de agua sean artificiales o naturales, se combinan con los demás compuestos para dar lugar a nuevos compuestos que como ya analizaste son de difícil control y remediación.
En la siguiente gráfica encontraras la frecuencia de uso que tienen los plaguicidas en nuestro país, repartido por entidad federativa.
Gráfica 1. Gráfica que muestra el uso de agroquímicos no recomendados en México.
Como pudiste observar, los plaguicidas en nuestro país constituyen una fuente de contaminación muy importante y dependiendo de la entidad federativa será el volumen de uso, esto debido a que existen diferencias entre el uso de la tierra según los estados de la República Mexicana.
En general, el uso de compuestos orgánicos ha representado un problema en la contaminación del agua, ya que al ser estos de fácil acceso para agricultores, su uso se vuelve desmedido, ahora el reto es el control de dichos residuos, así como la remediación del agua que ya se ha contaminado.
1. 1. 3. Agentes biológicos.
Básicamente cualquier organismo vivo podría denominarse agente biológico, sin embargo, para efectos de estudio y análisis, se entiendo como agente biológico a los microorganismos que pueden estar presentes en el agua y que no podemos detectar a simple vista, lo cual los convierte en armas letales para la salud humana y para otras especies. Antes de saber cómo afectan y como poder evitarlos se deben clasificarlos para su estudio y su análisis, la siguiente tabla contiene la clasificación más común de ellos.
Tabla 6 Clasificación de los microorganismos.
En el cuadro anterior pudiste analizar a los microorganismos dependiendo sus necesidades, recuerda que ellos dependen de la temperatura y del oxígeno para sobrevivir.
Además, los microorganismos también se clasifican por la fuente de energía que utilizan y por la fuente de carbono, es decir de donde obtienen su alimento, recuerda que estos seres vivos transforman el carbono en energía que utilizan para vivir y reproducirse. En la tabla siguiente encontraras la clasificación, la cual te da un panorama más amplio.
Tabla 7 Clasificación de los microorganismos según la fuente de luz y de carbono.
CLASIFICACIÓN | SUBDIVISION | FUENTE DE ENERGÍA | FUENTE DE CARBÓN. |
Autótrofos | Fotoautótrofos | Luz | |
Quimioautótrofos | Reacciones inorgánicas de óxido-reducción | ||
Heterótrofos | Fotoheterótrofos | Luz | Carbón orgánico |
Quimioheterótrofos | Reacciones inorgánicas de óxido-reducción | Carbón orgánico |
La luz y el carbono son el alimento de los microorganismos, al conocer esto te ayudará a saber cómo se pueden eliminar del agua. Como todo ser vivo, si se elimina la fuente de alimento y/o energía se podrá descartarlos, sin embargo, en ocasiones no es posible hacer esto debido a que eliminaríamos también a los seres vivos que habitan en cuerpos de agua como lagos, lagunas y ríos; por lo cual, cuando se refiere a agua entubada, si es posible quitar estas fuentes para eliminar los microorganismos, por este motivo, la tabla anterior es de suma utilidad para ello.
Existe otra clasificación, la cual obedece a los grupos que forman los virus: algas, bacterias, hongos y protozoarios. Cada uno de ellos posee características distintas y por lo mismo provocan diferentes enfermedades en el hombre. Enseguida encontrarás una tabla que indica el tipo de microorganismo y las enfermedades que causan.
Tabla 8 Tipo de microorganismo y las enfermedades que puede ocasionar.
Bacterias | V. Cholera. Salmonella. Shigella. |
Virus | Virus de la hepatitis infecciosa Coxsackie A y B (32 tipos) Reovirus (3 tipos) ECHO virus (34 tipos) Adenovirus (32 tipos) Virus de la gastroenteritis. Virus de la diarrea. Virus de la poliomielitis. |
Parásitos | E. histolyca. |
Algas | Cianofitas. |
Es de suma importancia que conozcas los tipos de microorganismos para identificar la forma de control que debe utilizarse para eliminarlos del agua.
Como has podido observar existen muchas sustancias y microorganismos que pueden contaminar el agua, todas ellas pueden causar daños a la salud humana provocando enfermedades y deterioros que en ocasiones son irremediables e incurables, y no solo al hombre, sino también a las demás especies; por ello, la importancia de conocerlas, saberlas clasificar y separarlas del agua. En el siguiente subtema encontraras las repercusiones que estos tienen en el agua, es decir que consecuencias causan en este medio.
1. 1. 4. Repercusiones de los contaminantes en el agua.
El agua de vital importancia para el hombre y para todas las especies de la Tierra, cuando se habla de efectos o repercusiones de la contaminación incluye a todos los habitantes del planeta. Como has visto, existen distintas formaciones de compuestos que pueden contenerse en el agua; solo por citar un ejemplo, la presencia de nitratos puede producir enfermedades mortales en los niños, y los metales pesados provenientes de fertilizantes pueden acumularse en las cosechas y después de ingerirse provocando desde malestares leves hasta lesiones irreversibles en el hígado y riñones. Entre estos metales pesados podemos mencionar al arsénico, mercurio, cromo, cadmio y al plomo, los cuales al acumularse en la sangre pueden causar nauseas, enfermedades, cutáneas, gastrointestinales y cáncer, esto dependiendo del grado de acumulación, el tiempo de exposición y la concentración del contaminante en el agua.
Una de las principales repercusiones de contaminación en el cuerpo humano se debe en gran medida a la vía de absorción de los contaminantes en el cuerpo, está puede ser de dos formas: por ingesta y por inhalación. La primera vía de absorción es para los contaminantes que se encuentran presentes en el agua y la segunda es para los contaminantes que se encuentran presentes en el aire; de ahí los contaminantes se dirigen al tracto digestivo y a la sangre, acumulándose en diversos órganos del cuerpo humano, incluyendo los ya mencionados, además de los huesos, el cerebro y la piel.
Otra de las repercusiones de esta contaminación en el hombre es ocasionado por las concentraciones de microorganismos, ya que como consecuencia provocan enfermedades, entre ellas:
· Anemia.
· Anquilostomiasis.
· Botulismo.
· Campilobacteriosis.
· Cólera.
· Criptosporidiosis.
· Dengue.
· Diarrea.
· Draculuniasis.
· Giardiasis.
En el caso de los agentes orgánicos es importante mencionar que generan un alto porcentaje de fosfatos en las aguas de ríos y arroyos, lo cual ocasiona una sobrepoblación de algas las cuales consumen grandes cantidades de oxígeno evitando la proliferación de animales acuáticos y provocando su muerte.
En los lagos, el problema mayor es la eutrofización que se produce con los nutrientes artificiales también llamados contaminantes orgánicos, los cuales provocan un crecimiento anormal de las plantas. Un ejemplo de esto son las algas que se acumulan y agotan el oxígeno en el agua, también los fertilizantes contribuyen a esta situación de crecimiento, causando mal olor y mal sabor en ella. Además, producen la acumulación y sedimentación de carbonatos provocando dureza en el agua, dando como resultado final que está no sea habitable para las especies en el lago, luciendo como grandes acumulaciones de agua contaminada y sin vida. Cabe aclarar que de manera natural sucede la eutrofización, sin embargo, debido a la contaminación del medio, este proceso se acelera.
En el caso de los ríos, derivado de su movimiento y su capacidad de arrastre soportan más cantidades de contaminantes no obstante los residuos domésticos, desechos industriales, pesticidas y demás contaminantes que afectan la flora y fauna acuática. Recuerda que los ríos constituyen la principal fuente de abastecimiento de agua potables para las poblaciones humanas y que la presencia de agentes externos a los hábitats acuáticos interfieren con el equilibrio de estos, provocando la eutrofización.
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