Es importante mencionar que existen dos mecanismos mediante los cuales se da el transporte de compuestos químicos en el agua: la advección y la difusión.
La advección es el primer proceso que se da debido al movimiento del fluido ya sea por aire o agua. Un elemento químico presente en el aire o en el agua será llevado por este movimiento advectivo de masas.
El movimiento advectivo es descrito matemáticamente por la dirección y la magnitud de su velocidad dado que a pesar de la ocurrencia de dispersión el centro de masa del elemento, que es transportado por advección, se mueve a la velocidad promedio del fluido, siempre y cuando no se produzca adsorción y retardo, es decir el movimiento de advección está marcado por la dirección que siga el contaminante dependiendo de la velocidad del recorrido del agua siempre que no se quede precipitado en las orillas de su recorrido o se incorpore a otro contaminante.
La tasa de transporte de un elemento químico por unidad de área, perpendicular a la dirección del movimiento se expresa generalmente en términos de densidad de flujo (J) de acuerdo con:
Donde:
J = Densidad de flujo
C = Concentración del químico
V = Velocidad del fluido
El segundo proceso es el transporte difusivo o fickiano, donde los elementos químicos se mueven desde un lugar con una concentración relativamente alta hacia uno de menor concentración, por efecto del movimiento aleatorio del aire o agua que acarrea al elemento químico (difusión turbulenta) o por una combinación de ambos.
La primera ley de Fick es usada para describir la densidad de flujo debido a la difusión turbulenta (y también para difusión molecular) y se expresa para una dimensión como:
Donde:
J = Densidad de flujo
D = Coeficiente de transporte de masa de Fick , al expresarse con signo negativo, indica que el flujo se produce en dirección opuesta al gradiente en el sentido en que disminuye la concentración.
dc = Gradiente de concentración del elemento o compuesto químico
dx = Distancia en gradiente sobre la cual se consideran cambios en la concentración (longitud)
Derivado de esta ecuación podemos realizar el cálculo del coeficiente de difusión de líquido a líquido conocido como está ecuación:
Donde:
= Coeficiente de difusión líquido a líquido
= Coeficiente de transporte derivado de masa de Fick
= Calculo del volumen de la solución.
= Diferencia entre fracciones molares del punto A1 a A2.
2. 2. 1. Procesos de transporte de contaminantes en medios acuosos.
Las aguas de los mares, lagos y ríos libres de contaminación antrópica tienen cualquier forma de impurezas, estas no están incluidas dentro de los parámetros de contaminación. Sin embargo, de una o de otra forma, han sido transportados o difundidos en el agua. En la siguiente tabla se describen los orígenes de estas impurezas y clasificación por tamaño.
| Origen | Clasificación de las partículas por tamaño | ||||
| Coloidales | Disueltas | ||||
| |
| ||||
| Atmósfera | Polvos |
| · Moléculas de bióxido de carbono (CO2) · Anhidrido sulfuroso (SO2) · Oxigeno (O2) · Nitrógeno (N2) | Iones positivos Hidrogeno H+ | Iones negativos Bicarbonato Sulfato |
| Suelo mineral y piedra | Tierra, arcillas, partículas de tierra mineral |
| · Bióxido de carbono (CO2) | Sodio, Na+ Potasio, K+ Calcio, Ca2+ Magnesio, Mg2+ Hierro, Fe2+ Manganeso, Mn2+ | Cloruros, Cl- Fluoruros, F- Sulfato, Carbonatos, Bicarbonatos Nitrito |
| Organismos vivos y sus productos de descomposición | Algas Diatomeas Bacterias Tierra orgánica Peces y otros organismos | Virus Materia colorante orgánica | · Bióxido de carbono. · Oxígeno · Nitrógeno · Sulfuro de hidrógeno · Metano · Residuos orgánicos, algunos producen color y olor | Hidrógeno Sodio Amonio | Cloruros Bicarbonatos nitratos |
Además del consumo humano, el agua es utilizada para diversas actividades transformándose en vehículo de desechos, a esto se le conoce como aguas residuales. Pueden distinguirse dos clases de estas aguas:
1) Las aguas blancas o de lluvia: se conocen de esta manera porque provienen de drenajes, los cuales presentan un cauce abundante y la contaminación en este tipo es casi nula.
2) Las aguas negras o urbanas: esta clase es el resultado de las acciones humanas, las cuales se conocen como domésticas, agrícolas, industriales, químicas y alimenticias, entre otras, donde los caudales son de menor proporción que el de las aguas blancas, pero contienen mayor concentración de contaminantes.
Los mecanismos de transporte se pueden presentar en una o varias de estas etapas, incluyendo la corriente receptora.
Como hemos mencionado, conocer el destino de los contaminantes en sistemas acuáticos está determinado por:
· El tipo y clase de fuentes externas. Es decir, el tipo de descarga y concentración de contaminantes, por ejemplo: aguas industriales o domésticas.
· El transporte de sustancias a través de los varios elementos del ciclo hidrológico, escorrentía o fuente generadora. Es decir, que depende de los mecanismos de transporte de advección o difusión.
· La transformación química, biológica o bioquímica de estas sustancias de una a otra forma.
El análisis del agua se debe hacer de generalizaciones esquemáticas, debido a la cantidad de contaminantes presentes en las descargas y medios por los cuales ocurren los fenómenos de transporte. Por otro lado, hay que tener en cuenta que cada día se incrementan los compuestos químicos nuevos, la mayoría de los cuales de una u otra forma, encuentran el camino hasta los recursos superficiales o subsuperficiales de agua (recursos naturales que se encuentran debajo de la superficie), afectando las formas de vida acuática y humana.
