miércoles, 9 de junio de 2010
NORMAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Norma Oficial Mexicana NOM-001-SERMANAT-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales.
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NOM-002-ECOL-1996
Norma Oficial Mexicana NOM-002-ECOL-1996, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal.
NOM-003-ECOL-1997
domingo, 6 de junio de 2010
tratamiento primario
Tratamiento Primario
Los tratamientos primarios son aquellos que eliminan los sólidos en suspensión presentes en el agua residual. Los principales procesos físico-químicos que pueden ser incluidos en el tratamiento primario son los siguientes: sedimentación, flotación, coagulación - floculación y filtración.
Sedimentación
Es un proceso físico de separación por gravedad que hace que una partícula más densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositándose en el fondo del sedimentador. Está en función de la densidad del líquido, del tamaño, del peso específico y de la morfología de las partículas. Esta operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de diseño para estos equipos. A esta operación de sedimentación se le suele denominar también decantación.
El objetivo fundamental de la decantación primaria es doble: por un lado permite eliminar los sólidos en suspensión (en un 60%, aproximadamente) presentes en la aguas residuales y la materia orgánica (en un 30%, aproximadamente) y por otro lado, protegen los procesos posteriores de oxidación biológica de la intrusión de fangos inertes de densidad elevada.
La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, etc.).
Sedimentadores rectangulares: La velocidad de desplazamiento horizontal del agua es constante y se suelen utilizar para separar partículas densas y grandes (arenas).Suelen ser equipos poco profundos.
Sedimentadores circulares: En ellos el flujo de agua suele ser radial desde el centro hacia el exterior, por lo que la velocidad de desplazamiento del agua disminuye al alejarnos del centro del sedimentador.
Sedimentadores lamelares: Han surgido como alternativa a los sedimentadores poco profundos, al conseguirse una mayor área de sedimentación en el mismo espacio. Consisten en tanques de poca profundidad que contienen paquetes de placas (lamelas) o tubos inclinados respecto a la base, y por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie inferior se van acumulando las partículas, desplazándose de forma descendente y recogiéndose en el fondo del sedimentador.
Las partículas depositadas en el fondo de los equipos (denominados fangos) se arrastran mediante rasquetas desde en fondo donde se “empujan” hacia la salida. Estos fangos, en muchas ocasiones y en la misma planta de tratamiento, se someten a distintas operaciones para reducir su volumen y darles un destino final.
Flotación
Proceso físico fundamentado en la diferencia de densidades. La flotación permite separar la materia sólida o líquida de menor densidad que la del fluido, por ascenso de ésta hasta la superficie del fluido, ya que en este caso, las fuerzas que tiran hacia arriba (rozamiento y empuje del líquido) superan a la fuerza de la gravedad. Se generan pequeñas burbujas de gas (aire), que se asociarán a las partículas presentes en el agua y serán elevadas hasta la superficie, donde son arrastradas y sacadas del sistema.
En el tratamiento de aguas se utiliza aire como agente de flotación, y en función de cómo se introduzca en el líquido, se tienen dos sistemas de flotación:
Flotación por aire disuelto (DAF): En este sistema el aire se introduce en el agua residual bajo una presión de varias atmósferas. Los elementos principales de estos equipos son la bomba de presurización, el equipo de inyección de aire, el tanque de retención o saturador y la unidad de flotación propiamente dicha, donde tiene lugar la reducción brusca de la presión, por lo que el aire disuelto se libera, formando multitud de microburbujas de aire.
Flotación por aire inducido: La operación es similar al caso anterior, pero la generación de burbujas se realiza a través de difusores de aire, normalmente situados en la parte inferior del equipo de flotación, o bien inducidas por rotores o agitadores. En este caso el tamaño de las burbujas inducidas es mayor que en el caso anterior.
Coagulación - Floculación
En muchos casos parte de la materia en suspensión está formada por partículas de muy pequeño tamaño, lo que conforma una suspensión coloidal. Estas suspensiones coloidales suelen ser muy estables, en muchas ocasiones debido a interacciones eléctricas entre las partículas. Por tanto tienen una velocidad de sedimentación extremadamente lenta, por lo que haría inviable un tratamiento mecánico clásico.
Una forma de mejorar la eficacia de todos los sistemas de eliminación de materia en suspensión es la adición de ciertos reactivos químicos que, en primer lugar, desestabilicen la suspensión coloidal (coagulación) y a continuación favorezcan la floculación de las mismas para obtener partículas fácilmente sedimentables. Los coagulantes suelen ser productos químicos que en solución aportan carga eléctrica contraria a la del coloide. Habitualmente se utilizan sales con cationes de alta relación carga/masa (Fe3+, Al3+) junto con polielectrolitos orgánicos, cuyo objetivo también debe ser favorecer la floculación:
Sales de Fe3+: Pueden ser Cl3Fe o Fe2(SO4)3, con eficacia semejante. Se pueden utilizar tanto en estado sólido como en disoluciones. La utilización de una u otra está en función del anión, si no se desea la presencia de cloruros o sulfatos.
Sales de Al3+: Suele ser Al2(SO4)3 o policloruro de aluminio. En el primer caso es más manejable en disolución, mientras que en el segundo presenta la ventaja de mayor porcentaje en peso de aluminio por kg dosificado.
Polielectrolitos: Pueden ser polímeros naturales o sintéticos, no iónicos (poliacrilamidas) aniónicos (ácidos poliacrílicos) o catiónicos (polivinilaminas). Las cantidades a dosificar son mucho menores que para las sales, pero tanto la eficacia como el coste es mucho mayor.
Filtración
La filtración es una operación en la que se hace pasar el agua a través de un medio poroso, con el objetivo de retener la mayor cantidad posible de materia en suspensión. El medio poroso tradicionalmente utilizado es un lecho de arena, de altura variable.
Los tratamientos primarios son aquellos que eliminan los sólidos en suspensión presentes en el agua residual. Los principales procesos físico-químicos que pueden ser incluidos en el tratamiento primario son los siguientes: sedimentación, flotación, coagulación - floculación y filtración.
Sedimentación
Es un proceso físico de separación por gravedad que hace que una partícula más densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositándose en el fondo del sedimentador. Está en función de la densidad del líquido, del tamaño, del peso específico y de la morfología de las partículas. Esta operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de diseño para estos equipos. A esta operación de sedimentación se le suele denominar también decantación.
El objetivo fundamental de la decantación primaria es doble: por un lado permite eliminar los sólidos en suspensión (en un 60%, aproximadamente) presentes en la aguas residuales y la materia orgánica (en un 30%, aproximadamente) y por otro lado, protegen los procesos posteriores de oxidación biológica de la intrusión de fangos inertes de densidad elevada.
La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, etc.).
Sedimentadores rectangulares: La velocidad de desplazamiento horizontal del agua es constante y se suelen utilizar para separar partículas densas y grandes (arenas).Suelen ser equipos poco profundos.
Sedimentadores circulares: En ellos el flujo de agua suele ser radial desde el centro hacia el exterior, por lo que la velocidad de desplazamiento del agua disminuye al alejarnos del centro del sedimentador.
Sedimentadores lamelares: Han surgido como alternativa a los sedimentadores poco profundos, al conseguirse una mayor área de sedimentación en el mismo espacio. Consisten en tanques de poca profundidad que contienen paquetes de placas (lamelas) o tubos inclinados respecto a la base, y por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie inferior se van acumulando las partículas, desplazándose de forma descendente y recogiéndose en el fondo del sedimentador.
Las partículas depositadas en el fondo de los equipos (denominados fangos) se arrastran mediante rasquetas desde en fondo donde se “empujan” hacia la salida. Estos fangos, en muchas ocasiones y en la misma planta de tratamiento, se someten a distintas operaciones para reducir su volumen y darles un destino final.
Flotación
Proceso físico fundamentado en la diferencia de densidades. La flotación permite separar la materia sólida o líquida de menor densidad que la del fluido, por ascenso de ésta hasta la superficie del fluido, ya que en este caso, las fuerzas que tiran hacia arriba (rozamiento y empuje del líquido) superan a la fuerza de la gravedad. Se generan pequeñas burbujas de gas (aire), que se asociarán a las partículas presentes en el agua y serán elevadas hasta la superficie, donde son arrastradas y sacadas del sistema.
En el tratamiento de aguas se utiliza aire como agente de flotación, y en función de cómo se introduzca en el líquido, se tienen dos sistemas de flotación:
Flotación por aire disuelto (DAF): En este sistema el aire se introduce en el agua residual bajo una presión de varias atmósferas. Los elementos principales de estos equipos son la bomba de presurización, el equipo de inyección de aire, el tanque de retención o saturador y la unidad de flotación propiamente dicha, donde tiene lugar la reducción brusca de la presión, por lo que el aire disuelto se libera, formando multitud de microburbujas de aire.
Flotación por aire inducido: La operación es similar al caso anterior, pero la generación de burbujas se realiza a través de difusores de aire, normalmente situados en la parte inferior del equipo de flotación, o bien inducidas por rotores o agitadores. En este caso el tamaño de las burbujas inducidas es mayor que en el caso anterior.
Coagulación - Floculación
En muchos casos parte de la materia en suspensión está formada por partículas de muy pequeño tamaño, lo que conforma una suspensión coloidal. Estas suspensiones coloidales suelen ser muy estables, en muchas ocasiones debido a interacciones eléctricas entre las partículas. Por tanto tienen una velocidad de sedimentación extremadamente lenta, por lo que haría inviable un tratamiento mecánico clásico.
Una forma de mejorar la eficacia de todos los sistemas de eliminación de materia en suspensión es la adición de ciertos reactivos químicos que, en primer lugar, desestabilicen la suspensión coloidal (coagulación) y a continuación favorezcan la floculación de las mismas para obtener partículas fácilmente sedimentables. Los coagulantes suelen ser productos químicos que en solución aportan carga eléctrica contraria a la del coloide. Habitualmente se utilizan sales con cationes de alta relación carga/masa (Fe3+, Al3+) junto con polielectrolitos orgánicos, cuyo objetivo también debe ser favorecer la floculación:
Sales de Fe3+: Pueden ser Cl3Fe o Fe2(SO4)3, con eficacia semejante. Se pueden utilizar tanto en estado sólido como en disoluciones. La utilización de una u otra está en función del anión, si no se desea la presencia de cloruros o sulfatos.
Sales de Al3+: Suele ser Al2(SO4)3 o policloruro de aluminio. En el primer caso es más manejable en disolución, mientras que en el segundo presenta la ventaja de mayor porcentaje en peso de aluminio por kg dosificado.
Polielectrolitos: Pueden ser polímeros naturales o sintéticos, no iónicos (poliacrilamidas) aniónicos (ácidos poliacrílicos) o catiónicos (polivinilaminas). Las cantidades a dosificar son mucho menores que para las sales, pero tanto la eficacia como el coste es mucho mayor.
Filtración
La filtración es una operación en la que se hace pasar el agua a través de un medio poroso, con el objetivo de retener la mayor cantidad posible de materia en suspensión. El medio poroso tradicionalmente utilizado es un lecho de arena, de altura variable.
tratamiento preliminar
Es importante la instrumentación de medidas de eficiencia energética en las plantas de tratamiento de aguas residuales, ya que este proceso muchas veces representa del 25 al 50% del presupuesto operativo de una planta. Algunos procesos consumen más energía que otros y deberán recibir una atención más cuidadosa. Por ejemplo, en una planta de tratamiento de lodos activados, la fase biológica representa del 30 al 80% de los costos de energía de la planta.
La infiltración de las aguas subterráneas y el agua de lluvia al sistema de captación es otra consideración importante, ya que esta infiltración aumenta el flujo y la carga en las plantas de tratamiento de aguas residuales, sobrecargando el equipo y las bombas. El uso de tuberías y juntas adecuadas en el drenaje- como son los tubos de PVC - disminuye la infiltración, y el uso de una derivación apropiada en la entrada de la planta desvía el flujo excesivo de la estación de bombeo.
Tratamiento preliminar y primario
El tratamiento preliminar del drenaje doméstico retira físicamente los sólidos a través de procesos como el cribado, bombeo del fluido entrante y separación de sólidos. En el tratamiento primario, los sólidos y materiales flotantes son retirados en tanques de sedimentación.
Aunque la mayoría de los procesos de tratamiento primario no consumen mucha energía, existen oportunidades de incrementar la eficiencia. Por ejemplo, algunas veces los desechos en las aguas residuales son triturados en partículas más finas con trituradores, como una alternativa al uso de cribas para eliminarlos del agua. Al usar trituradores, posteriormente se requiere más energía para retirar este material durante la etapa de tratamiento secundario. Una alternativa preferida es la remoción de desechos utilizando una criba.
Para lograr una mayor reducción de los costos operativos durante el tratamiento primario deberá hacerse lo siguiente:
Retirar del agua la mayor cantidad de desechos que sea posible durante la etapa primaria, con el fin de evitar costos operativos más altos durante el tratamiento secundario.
Reducir el agua en el lodo cloacal procesado, porque un menor contenido de agua puede reducir las necesidades de bombeo y los costos que implica la disposición de los desechos.
Utilizar sistemas de velocidad variable en los sopladores de la cámara de sedimentación aireada.
Tratamiento secundario
El tratamiento secundario de las aguas residuales incluye la purificación biológica del agua. Estos procesos biológicos son un tipo biológico de crecimiento suspendido, como el lodo cloacal activado o un tipo de crecimiento adherido, como los filtros aeróbicos granulares o los contactores biológicos. Estos últimos, que generalmente son aplicables a operaciones de plantas de tamaño medio, consumen menos energía que el lodo activado. Los costos energéticos relacionados con cada una de estas opciones obviamente serán el factor decisivo para la selección final.
El tratamiento secundario consume mucha más energía que el primario, por lo que las mejoras en eficiencia pueden representar ahorros bastante altos en costos. Por ejemplo, los dispositivos de aireación, como toberas, difusores o agitadores mecánicos, que proporcionan oxígeno a los microorganismos y mezclan el lodo de las aguas residuales, consumen grandes cantidades de energía.
La opción de dispositivos de agitación deberá considerarse en forma cuidadosa. Los difusores de burbujas pequeñas tienden a ser más eficientes en cuestión de energía que los de burbujas grandes, porque las burbujas pequeñas transfieren mayor cantidad de oxígeno. La conversión de los difusores de burbujas grandes o agitadores en un sistema de burbujas pequeñas, deberá disminuir al menos en un 25% los costos energéticos de la aireación del drenaje. Sin embargo, los difusores de burbujas pequeñas necesitan más mantenimiento que los de burbujas grandes, para conservarlos limpios y operando a su máxima eficiencia. En una planta, el tipo y composición de las aguas residuales indicará la mejor opción.
Existen otras medidas que pueden tomarse para mejorar la eficiencia del tratamiento secundario:
Instalar sistemas de control de la aireación. Estos sistemas optimizan el desempeño del tratamiento del agua, mediante el control y ajuste de la cantidad de aire introducido en las cuencas de aguas residuales.
Considerar el uso de una fosa de oxidación, cuando la planta opere con un sistema de laguna. Los sistemas de fosa de oxidación se consideran eficientes y fáciles de operar y no hacen ruido ni crean problemas de olor. En los sistemas de laguna, a diferencia de los sistemas de tanques, deberá tenerse cuidado de no contaminar los acuíferos, los lagos o los ríos.
Optimizar el flujo del agua, cuando la planta tenga filtros aeróbicos granulares que requieren que las aguas residuales sean recirculadas a través del filtro. La recirculación de las aguas residuales puede reducirse cuando la carga de una planta es más baja, por ejemplo, durante la noche. Sin embargo, las tasas de flujo deben ser adecuadas para mantener el crecimiento de las bacterias.
Reducir el agua en el lodo cloacal secundario, para minimizar el bombeo y los costos de disposición final de los desechos.
Si se está considerando el lodo cloacal activado de aireación prolongada, también deberá evaluarse la opción de lodo cloacal activado convencional, porque la aireación prolongada necesita tanques de aireación cuatro a seis veces más grandes que el sistema convencional, consumiendo cuatro a seis veces más energía.
Si existe terreno disponible y el sistema de estanque es una opción a considerar, es importante hacer notar que los estanques facultativos y anaeróbicos no consumen energía, mientras que los estanques aireados necesitan alrededor de 3 a 6 kWh/m3.
Después de los tratamientos primario y secundario, los sólidos retirados del agua o del lodo cloacal por lo general requieren un procesamiento adicional, lo que ofrece nuevas oportunidades para mejorar la eficiencia. Varios métodos de tratamiento del lodo cloacal presentan diversas opciones, como la deshidratación, la digestión, la estabilización, el secado por aire y la incineración, y el espesamiento. En la deshidratación, los diferentes sistemas como son los filtros prensa, centrífugas y filtros al vacío representan diferentes costos de energía y mantenimiento. La planta necesitará evaluar las ventajas y desventajas que existen entre los costos de energía, operaciones, mantenimiento y disposición final de los desechos. La incineración, otra opción de procesamiento, puede reducir considerablemente el volumen en la disposición final del lodo cloacal. Sin embargo, si se opta por la incineración, deberán adoptarse controles para la contaminación del aire, con el fin de evitar la degradación de los recursos de agua, que puede resultar cuando los contaminantes en el aire se depositan en el agua subterránea que ha subido a la superficie.
Opciones de desinfección
Cualquier agua que pasa por los tratamientos primario y secundario deberá desinfectarse con el fin de proteger la salud pública. Los tres procesos principales de desinfección de las aguas residuales son la cloración, la ozonización y la radiación ultravioleta (UV)
Muchos sistemas municipales de tratamiento de agua y aguas residuales en todo el mundo utilizan el método de desinfección por cloración. Aunque es una opción muy común, debe hacerse notar que las sustancias químicas organocloradas que acompañan a este proceso de desinfección pueden causar problemas de salud pública, poner en peligro la vida acuática y quedarse en el medio ambiente durante períodos prolongados. En vista del interés de balancear los impactos ambientales de la cloración con la necesidad continua de una desinfección efectiva, muchas empresas de servicio de agua han comenzado a seguir otras opciones en cuestión de desinfección.
La ozonización y la radiación UV son dos opciones adicionales de desinfección, que no dan como resultado el depósito de sustancias químicas residuales en el agua tratada. Los sistemas de tratamiento por ozonización han sido utilizados en las operaciones de tratamiento de agua desde principios del Siglo XX. Fue en la década de los 70 cuando los ingenieros de diseño en Estados Unidos comenzaron a utilizar el ozono como una alternativa del cloro en la desinfección de aguas residuales. Los sistemas de desinfección por ozono lo producen mediante la creación de una descarga en corona, similar a los relámpagos y rayos durante las tormentas eléctricas. Posteriormente el ozono se mezcla con agua o aguas residuales para lograr la desinfección deseada.
En el proceso de radiación UV, los rayos ultravioleta actúan para desinfectar las aguas residuales desactivando los organismos patógenos a través de cambios fotoquímicos inducidos dentro de las células del organismo. La desinfección UV funciona en forma diferente a la cloración y la ozonización, en el sentido de que durante el proceso UV, los patógenos no son destruidos y más bien pierden su capacidad de reproducción. En un sistema de desinfección UV de aguas residuales, la acción natural de este proceso es acelerada mediante la concentración intensa de rayos ultravioleta.
En general, en comparación con la ozonización, los sistemas UV son menos costosos de construir y operar. Los costos de operación, mantenimiento y energía de los sistemas UV y de ozonización dependen de la calidad del agua, pero las comparaciones finales en general favorecen a la desinfección UV. En el contexto estadounidense, el proceso UV también tiende a ser menos costoso en comparación con los costos de un sistema de cloración. Esto se debe principalmente a los riesgos relacionados con el manejo del cloro y los costos de los seguros contra posibles accidentes dentro de las plantas. El Electric Power Research Institute espera que el proceso UV sea más aceptado, a medida que las plantas de aguas residuales se enfrenten a las inquietudes ambientales relacionadas con el proceso de cloración.
Producción de energía proveniente de aguas residuales
No solamente existen muchas posibilidades de reducir el costo de la energía utilizada en el proceso de tratamiento de aguas residuales, sino que también en ocasiones las plantas pueden producir energía utilizando los procesos existentes. Por ejemplo, la opción de digestión anaeróbica para el procesamiento del lodo cloacal produce metano, que puede quemarse como una fuente de combustible. La captura del gas de digestor puede producir tanto calor como electricidad, a través de la cogeneración. Además, la instalación de una turbina para generar electricidad en la descarga del efluente puede generar energía hidroeléctrica en ciertas instalaciones. Las plantas con un flujo de 57 millones de litros (15 millones de galones) por día y una caída vertical de 15 pies pueden ser candidatas a la generación de energía hidroeléctrica por efluente, generando aproximadamente 24 kW de energía.
Regeneración y reutilización del agua
El “agua gris”, es decir, agua residual tratada proveniente de una planta, que no es potable por muy poco tiene una variedad de aplicaciones. Éstas incluyen la recarga de acuíferos de aguas subterráneas, suministro para procesos industriales, riego de algunos cultivos e incluso el aumento de la reserva de agua potable. Aunque la regeneración del agua gris no cambia la cantidad de agua utilizada por el cliente, ahorra energía y reduce los costos de tratamiento para ese uso del agua.
Muchas veces el agua pura es utilizada en aplicaciones en donde el agua de más bajo grado puede ser igual de efectiva. En Namibia, desde 1968 los residentes han utilizado el agua residual tratada para complementar hasta el 30% de la reserva de agua potable de la ciudad. En Israel, el 70% de las aguas residuales municipales son tratadas y reutilizadas, principalmente para el riego agrícola de cultivos no alimenticios. Además, extensas áreas agrícolas alrededor de la Ciudad de México, Melbourne en Australia y Santiago de Chile y muchas ciudades chinas, de igual manera son regadas con aguas residuales. En California, desde mediados de la década de los 90, más de 606 mil millones de litros (160 mil millones de galones) de agua regenerada son utilizados anualmente para riego, recarga de aguas subterráneas y procesos industriales.
Es importante hacer notar que el agua reutilizada debe cumplir con los estándares de calidad para evitar tanto problemas de salud pública como la contaminación de las aguas superficiales. Muchos países tienen sus propios criterios y estándares de calidad para el agua, con base en sus estándares para efluentes o cuerpos de agua de calidad limitada. Para la reutilización agrícola del agua o para fines de riego, la Organización Mundial de la Salud ha establecido lineamientos específicos que definen los límites microbiológicos aceptables para el agua regenerada.
Recientemente, las autoridades de la ciudad de Austin, Texas, expidieron bonos municipales para instalar una tubería de agua para el centro de la ciudad, exclusivamente de agua regenerada. Esta nueva tubería proporcionará a los usuarios finales una fuente de agua más barata para el riego de jardines y otras funciones donde no es necesaria el agua potable. Las autoridades de Austin planean recuperar su inversión rápidamente, al gastar mucho menos en el suministro de agua potable proveniente de fuentes de agua dulce y reducir enormemente la demanda en todo su sistema.
analisis fisico-quimico de las aguas residuales
INTRODUCCIÓN.
En nuestro planeta, el agua (H2O) es la única sustancia que coexiste abundantemente en los tres estados físicos posibles. Es nuestro único líquido común y el sólido pura mas ampliamente distribuido, estando siempre presente en todas partes de la atmósfera suspendido en forma de partículas de hielo o sobre la superficie terrestre en diversos tipos de nieve y hielo. Es esencial para la vida; como importante reguladora de la temperatura corporal, como disolvente y vehículo portador de nutrientes y productos catabólicos, como reactante y medio de reacción, como lubricante y plastificador, como estabilizante de la conformación de biopolímeros, como probable inductora del comportamientodinámico de macromoléculas, incluyendo sus propiedades (Enzimáticas) catalíticas y de otras formas ignoradas. Es verdaderamente sorprendente que la vida orgánica dependa tan íntimamente de esta pequeña molécula inorgánica y quizás mas destacable aun que muy pocas personas y científicos se hayan percatado de ello.
Pero el agua como principal componente de muchos alimentos; realiza una serie de tratamientos tanto industriales como domésticos; para obtener los:
Residuos totales
PH
Alcalinidad
Fenolftaleina
Total
Dureza Total
Cloro residual
Antecedentes
Acidez pH:
La acidez de un agua es una medida de la cantidad total de substancias ácidas (H+) presentes en esa agua, expresados como partes por millón de carbonato de calcio equivalente. Se ha demostrado que un equivalente de un ácido (H+) es igual al equivalente de una base (OH-). Por lo tanto no importa si el resultado se expresa como ácido o como base y, por conveniencia, la acidez se reporta como el CaCO3 equivalente debido a que en muchas ocasiones no se sabe con exactitud que ácido está presente.
Alcalinidad:
Es una medida de la cantidad total de sustancias alcalinas (OH-) presentes en el agua y se expresan como partes por millón de CaCO3 equivalente. También se hace así porque puede desconocerse cuáles son los álcalis presentes, pero éstos son, al menos, equivalentes al CaCO3 que se reporte.
"La actividad de un ácido o un álcali se mide mediante el valor de pH. En consecuencia, cuanto más activo sea un ácido, menor será el pH y cuanto más activo sea un álcali, mayor será el pH.
Cloro Residual:
La concentración del cloro residual "libre", así como la porción relativa entre los cloros residuales "libre" y "combinado", son importantes cuando se practica la cloración q residual libre. En un determinado abastecimiento de agua aquella porción del cloro residual total "libre", sirve como medida de la capacidad para "oxidar" la materia orgánica. Cuando se práctica la cloración q residual libre, se recomienda que cuando menos, el 85 % del cloro residual total quede en estado libre.
La cloración es también un método relativamente eficiente como tratamiento correctivo, si se aplica en las cantidades adecuadas, adicionales a las que se requieren para propósitos de desinfección.
A veces se requieren tan grandes concentraciones de cloro, que se necesita de un decloración posterior para que no se presenten sabores ni olores de cloro en el agua. Una técnica de cloración relativamente reciente, incluye el uso de cloruro de sodio junto con la cloración ordinaria. En esta reacción se produce bióxido de cloro.
Post – Laboratorio (Anexado):
Tratamiento que recibe el H2O antes de su uso industrial o doméstico:
Los tratamientos recomendados para un H2O cualquiera dependerán del uso al cual ella se destine: doméstico, industrial, etc. El H2O que se utiliza para el abastecimiento de una población (usos básicamente domésticos) debe ser, específicamente, un agua exenta de organismos patógenos que evite brotes epidémicos de enfermedades de origen hídrico. Para lograr esto será necesario desinfectar al agua mediante tratamientos físicos o químicos que garanticen su esterilidad microbiano – patógena.
Los tratamientos mas conocidos son la cloración propiamente dicha, hipocloración y cloraminación; la aplicación de ozono, rayos ultravioletas, cal y plata. De ellos, el primero es el casi universalmente adoptado, en razón, principalmente, a que el cloro deja residuos que pueden eliminar contaminaciones posteriores.
Tratamiento de Desinfección de Agua para uso Industrial o Domestico:
El Ozono (O3):
Es en realidad oxigeno trimolecular, presentando la propiedad de desintegrarse fácilmente y convertirse en oxígeno nacientes, el cual tiende a oxidar rápidamente las materias orgánicas presentes en la reacción. Si aplicamos ozono al agua, podremos con tal virtud obtener una desinfección cuyo procedimiento se denomina ozonificación. Lo aparatos ozonificadores inyectan al agua el aire ozonificado; luego se mezcla ese aire durante un tiempo suficiente para que actúe su poder desinfectante.
Los Rayos Ultravioletas:
Los rayos ultravioletas, producido en el espectro solar inmediatamente después de los violetas, son invisible y poseen la propiedad de destruir bacteriasy esporas en virtud de la longitud de onda de sus rayos. Esta desinfección se efectúa haciendo pasar el agua, en filetes debe ser de un espesor de unos 10 cm. Esta técnica motivo muchos gastosexcesivos y diseños complicados, pocos prácticos, para desinfectar volúmenes apreciables de agua, como es en el caso de abastecimientos municipales.
Plata:
Mediante el procedimiento denominado electrocadismo se puede desinfectar el agua con la ayuda de plata, metálica. La técnica consiste en pasar el agua a través de un tubo que contenga electrodos de plata metálica conectados a un generador de corriente directa de 1,5 voltios.
Tratamiento del H2O ante del uso Industrial (Físico o Químico):
La purificación del agua para uso industrial puede ser muy compleja o relativamente simple, dependiendo de las propiedades del agua cruda y del grado de pureza requerid. Se emplean muchos métodos y combinaciones de ellas, pero todos abarcan tres procesosbásicos: tratamiento físico, químico y fisicoquímico.
Tratamiento Físico:
El tratamiento físico abarca los procesos mediante los cuales las impurezas se separan del agua sin producirse cambios en la composición de las sustancias. Los métodos mas comunes son sedimentación, colado y filtrado, destilación.
Sedimentación
En la sedimentación se aprovecha la acción que ejerce la fuerzade gravedad sobre las partículas mas pesadas que el agua, que descienden depositándose sobre el fondo. Las aguas superficiales contiene diferentes cantidades de materia en suspensión y este método se emplea para clarificar el agua cruda, ya sea por sedimentación simple o mediante la adición de coagulantes químicos. Los recipientes donde se lleva a cabo este proceso se denominan tanque de sedimentación.
Colado y Filtrado:
Los coladores y filtros pueden utilizarse cuando se necesario eliminar sólidos suspendidos o flotantes en el agua, ya sea como paso adicional, después de la sedimentación, o cuando el espacio disponible no permite la instalación de depósitos de sedimentación.
Existen varios coladores de uso comercial, siendo los mas comunes los de tela, malla metálica, tambor giratorio y disco giratorio. Los filtros de tela y malla metálica se utilizan cuando os materialessuspendidos son relativamente finos y están en concentraciones bajas.
Destilación:
La destilación es el método mas antiguo para obtener agua pura de alta calidad. Mediante este proceso puramente físico de evaporación y condensación pueden eliminarse casi totalmente tanto sólidos disueltos como los suspendidos.
El equipo de destilación debe estar diseñado en tal forma que la eliminación de lodos e incrustaciones pueda hacerse con un mínimo de mano de obra.
Tratamiento Químico:
El tratamiento químico es uno de los procesos en los que la separación de las impurezas del agua implica la alteración de la composición del material contaminante.
Precipitación:
Cuando se añaden a una solución acuosa algunas sales solubles, parte de los iones libres pueden reaccionar para formar compuestos comparativamente insolubles.
Suavizamiento:
El primer proceso químico de precipitación que se empleó comercialmente, fue la adición de cal hidratada(Ca(OH)2) al agua para eliminar la dureza de bicarbonatos. La cal disminuye la dureza de bicarbonato formando carbonato de calcio relativamente insoluble:
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 à 2CaCO3 + 2H2O
Métodos Empleados para Eliminar la Dureza del H2O Agua:
Los métodos son:
Decantación
Filtración
El tratamiento dependerá de la dureza del H2O
La dureza puede ser carbonática y no carbonática, dependiendo de que las sales de Ca y Mg sean carbonatos y bicarbonatos o sulfatos y cloruros. La dureza puede ser reducida por el método de cal – soda, en el cual el óxido de calcio, Ca(OH)2 cal viva o apagada reacciona con la dureza temporal bicarbonática, produciendo precipitados de Ca o Mg y la soda ash(Na2Co3) (sulfatos y cloruros), produciendo también precipitados de Ca y Mg. Estos precipitados son removidos por decantación y filtración.
¿Cómo Influye la Dureza del H2O en la Calidad Final de los Alimentos?:
el empleo de H2O con dureza (proviene del carbonato de calcio) y en el escaldado de vegetales reduce la absorción de agua totalmente carente de cationes también ejerce efectos negativos en estos productos. En el caso de las frutas que contiene pectinas, los iones divalentes producen una mayor rigidez.
El agua es el principal componente de muchos alimentos, teniendo cada alimento su propio y característico contenido de este componente. El agua en la cantidad, localización y orientación apropiados influyen profundamente en la estructura, aspecto y sabor de los alimentos y en su susceptibilidad a la alteración debido a que la mayoría de los alimentos frescos contienen grandes cantidades de agua, se necesitan modos de conservación eficaces si se desea su almacenamiento a largo plazo.
¿Cuáles son los Métodos de Cloración de H2O?:
según las normas COVENIN los métodos son:
Este método se basa en que en una solución neutra o ligeramente alcalina, el cromato de potasio puede indicar el punto final de la titulación de cloruros con nitratos de plata. El cloruro de plata es precipitado cuantitativamente antes de que el cromato de plata rojo se haya formado.
Método de Mohr:
En este método los cloruros de un volumen conocido de agua precipitan en presencia de ácidos nítricos por un exceso de nitrato de plata valorado.
Este exceso de sal de plata se determina con una solución valorada de sulfocianuro amónico en presencia de alumbre de hierro que actúan como indicador.
Método de Charpentier – Volhard:
Método de Nitrato de Mercurio:
En este método los cloruros pueden ser titulados con nitrato de mercurio debido a la formación de cloruro de mercurio soluble y ligeramente disociado. En el intervalo de pH 2,3 – 2, 8 la difenilcarbonaza indica el punto final de la titulación por la formación de un complejo púrpura con exceso de iones mercúricos.
Tratamiento que Recibe el Agua antes de Alimentar las Calderas :
Adición en frío de una determinada dosis de calcio: el calcio y el magnesio de los bicarbonatos precipitan bajo la forma de carbonatos que se eliminan por filtración.
Cambios iónicos "Permutación" debida a filtros de zeolitas (silicio – aluminatos de sodio) que retienen los iones Ca2+ y Mg2+ y ceden, en su lugar iones Na+, Este intercambio tiene por efecto crear un agua rica en bicarbonatos de sodio (o carbonato de sodio, después de la eliminación del anhídrido carbónico durante la ebullición), fuertemente alcalina y que no es aconsejable como agua bebida.
Desmineralización por intercambio iónico sobre Resinas Sintéticas: los cationes presentes en el agua se reemplazan por iones hidrógeno y los aniones por iones hidroxilo; tan sólo deja de eliminarse, si el agua la contiene, la sílice (SiO2), que no está ionizada.
Destilación, aplicable especialmente cuando se dispone de un excedente de calor residual. Hay que resaltar que las aguas desmineralizadas por destilación o intercambio de iones, son muy agresivas frente al hierro, porque los gases, concretamente el oxígeno y el anhídrido carbónico, son muy solubles en ellas; por lo tanto se necesita desgasificarlas antes de introducirlas en un generador de vapor.
Funciones del Agua como proceso en la Industria Alimentaria:
En las industrias alimentarias el agua se utiliza para diversos fines: producción de vapor, transporte lavado, selección y pelado de productos; fluido de intercambio térmico para el calentamiento y enfriamiento (incluido el enfriamiento de sistemasrefrigerantes durante la compresión), condensación de vapores, limpieza de locales y maquinaria, protección contra el fuego, ingrediente en los alimentos, etc.
El agua utilizada para la preparación o conservación de alimentos deberá satisfacer naturalmente las normas bacteriológicas que existen, salvo que se desinfecte por un procedimiento apropiado o que durante los procesos sufra algún tipo de esterilización.
En nuestro planeta, el agua (H2O) es la única sustancia que coexiste abundantemente en los tres estados físicos posibles. Es nuestro único líquido común y el sólido pura mas ampliamente distribuido, estando siempre presente en todas partes de la atmósfera suspendido en forma de partículas de hielo o sobre la superficie terrestre en diversos tipos de nieve y hielo. Es esencial para la vida; como importante reguladora de la temperatura corporal, como disolvente y vehículo portador de nutrientes y productos catabólicos, como reactante y medio de reacción, como lubricante y plastificador, como estabilizante de la conformación de biopolímeros, como probable inductora del comportamientodinámico de macromoléculas, incluyendo sus propiedades (Enzimáticas) catalíticas y de otras formas ignoradas. Es verdaderamente sorprendente que la vida orgánica dependa tan íntimamente de esta pequeña molécula inorgánica y quizás mas destacable aun que muy pocas personas y científicos se hayan percatado de ello.
Pero el agua como principal componente de muchos alimentos; realiza una serie de tratamientos tanto industriales como domésticos; para obtener los:
Residuos totales
PH
Alcalinidad
Fenolftaleina
Total
Dureza Total
Cloro residual
Antecedentes
Acidez pH:
La acidez de un agua es una medida de la cantidad total de substancias ácidas (H+) presentes en esa agua, expresados como partes por millón de carbonato de calcio equivalente. Se ha demostrado que un equivalente de un ácido (H+) es igual al equivalente de una base (OH-). Por lo tanto no importa si el resultado se expresa como ácido o como base y, por conveniencia, la acidez se reporta como el CaCO3 equivalente debido a que en muchas ocasiones no se sabe con exactitud que ácido está presente.
Alcalinidad:
Es una medida de la cantidad total de sustancias alcalinas (OH-) presentes en el agua y se expresan como partes por millón de CaCO3 equivalente. También se hace así porque puede desconocerse cuáles son los álcalis presentes, pero éstos son, al menos, equivalentes al CaCO3 que se reporte.
"La actividad de un ácido o un álcali se mide mediante el valor de pH. En consecuencia, cuanto más activo sea un ácido, menor será el pH y cuanto más activo sea un álcali, mayor será el pH.
Cloro Residual:
La concentración del cloro residual "libre", así como la porción relativa entre los cloros residuales "libre" y "combinado", son importantes cuando se practica la cloración q residual libre. En un determinado abastecimiento de agua aquella porción del cloro residual total "libre", sirve como medida de la capacidad para "oxidar" la materia orgánica. Cuando se práctica la cloración q residual libre, se recomienda que cuando menos, el 85 % del cloro residual total quede en estado libre.
La cloración es también un método relativamente eficiente como tratamiento correctivo, si se aplica en las cantidades adecuadas, adicionales a las que se requieren para propósitos de desinfección.
A veces se requieren tan grandes concentraciones de cloro, que se necesita de un decloración posterior para que no se presenten sabores ni olores de cloro en el agua. Una técnica de cloración relativamente reciente, incluye el uso de cloruro de sodio junto con la cloración ordinaria. En esta reacción se produce bióxido de cloro.
Post – Laboratorio (Anexado):
Tratamiento que recibe el H2O antes de su uso industrial o doméstico:
Los tratamientos recomendados para un H2O cualquiera dependerán del uso al cual ella se destine: doméstico, industrial, etc. El H2O que se utiliza para el abastecimiento de una población (usos básicamente domésticos) debe ser, específicamente, un agua exenta de organismos patógenos que evite brotes epidémicos de enfermedades de origen hídrico. Para lograr esto será necesario desinfectar al agua mediante tratamientos físicos o químicos que garanticen su esterilidad microbiano – patógena.
Los tratamientos mas conocidos son la cloración propiamente dicha, hipocloración y cloraminación; la aplicación de ozono, rayos ultravioletas, cal y plata. De ellos, el primero es el casi universalmente adoptado, en razón, principalmente, a que el cloro deja residuos que pueden eliminar contaminaciones posteriores.
Tratamiento de Desinfección de Agua para uso Industrial o Domestico:
El Ozono (O3):
Es en realidad oxigeno trimolecular, presentando la propiedad de desintegrarse fácilmente y convertirse en oxígeno nacientes, el cual tiende a oxidar rápidamente las materias orgánicas presentes en la reacción. Si aplicamos ozono al agua, podremos con tal virtud obtener una desinfección cuyo procedimiento se denomina ozonificación. Lo aparatos ozonificadores inyectan al agua el aire ozonificado; luego se mezcla ese aire durante un tiempo suficiente para que actúe su poder desinfectante.
Los Rayos Ultravioletas:
Los rayos ultravioletas, producido en el espectro solar inmediatamente después de los violetas, son invisible y poseen la propiedad de destruir bacteriasy esporas en virtud de la longitud de onda de sus rayos. Esta desinfección se efectúa haciendo pasar el agua, en filetes debe ser de un espesor de unos 10 cm. Esta técnica motivo muchos gastosexcesivos y diseños complicados, pocos prácticos, para desinfectar volúmenes apreciables de agua, como es en el caso de abastecimientos municipales.
Plata:
Mediante el procedimiento denominado electrocadismo se puede desinfectar el agua con la ayuda de plata, metálica. La técnica consiste en pasar el agua a través de un tubo que contenga electrodos de plata metálica conectados a un generador de corriente directa de 1,5 voltios.
Tratamiento del H2O ante del uso Industrial (Físico o Químico):
La purificación del agua para uso industrial puede ser muy compleja o relativamente simple, dependiendo de las propiedades del agua cruda y del grado de pureza requerid. Se emplean muchos métodos y combinaciones de ellas, pero todos abarcan tres procesosbásicos: tratamiento físico, químico y fisicoquímico.
Tratamiento Físico:
El tratamiento físico abarca los procesos mediante los cuales las impurezas se separan del agua sin producirse cambios en la composición de las sustancias. Los métodos mas comunes son sedimentación, colado y filtrado, destilación.
Sedimentación
En la sedimentación se aprovecha la acción que ejerce la fuerzade gravedad sobre las partículas mas pesadas que el agua, que descienden depositándose sobre el fondo. Las aguas superficiales contiene diferentes cantidades de materia en suspensión y este método se emplea para clarificar el agua cruda, ya sea por sedimentación simple o mediante la adición de coagulantes químicos. Los recipientes donde se lleva a cabo este proceso se denominan tanque de sedimentación.
Colado y Filtrado:
Los coladores y filtros pueden utilizarse cuando se necesario eliminar sólidos suspendidos o flotantes en el agua, ya sea como paso adicional, después de la sedimentación, o cuando el espacio disponible no permite la instalación de depósitos de sedimentación.
Existen varios coladores de uso comercial, siendo los mas comunes los de tela, malla metálica, tambor giratorio y disco giratorio. Los filtros de tela y malla metálica se utilizan cuando os materialessuspendidos son relativamente finos y están en concentraciones bajas.
Destilación:
La destilación es el método mas antiguo para obtener agua pura de alta calidad. Mediante este proceso puramente físico de evaporación y condensación pueden eliminarse casi totalmente tanto sólidos disueltos como los suspendidos.
El equipo de destilación debe estar diseñado en tal forma que la eliminación de lodos e incrustaciones pueda hacerse con un mínimo de mano de obra.
Tratamiento Químico:
El tratamiento químico es uno de los procesos en los que la separación de las impurezas del agua implica la alteración de la composición del material contaminante.
Precipitación:
Cuando se añaden a una solución acuosa algunas sales solubles, parte de los iones libres pueden reaccionar para formar compuestos comparativamente insolubles.
Suavizamiento:
El primer proceso químico de precipitación que se empleó comercialmente, fue la adición de cal hidratada(Ca(OH)2) al agua para eliminar la dureza de bicarbonatos. La cal disminuye la dureza de bicarbonato formando carbonato de calcio relativamente insoluble:
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 à 2CaCO3 + 2H2O
Métodos Empleados para Eliminar la Dureza del H2O Agua:
Los métodos son:
Decantación
Filtración
El tratamiento dependerá de la dureza del H2O
La dureza puede ser carbonática y no carbonática, dependiendo de que las sales de Ca y Mg sean carbonatos y bicarbonatos o sulfatos y cloruros. La dureza puede ser reducida por el método de cal – soda, en el cual el óxido de calcio, Ca(OH)2 cal viva o apagada reacciona con la dureza temporal bicarbonática, produciendo precipitados de Ca o Mg y la soda ash(Na2Co3) (sulfatos y cloruros), produciendo también precipitados de Ca y Mg. Estos precipitados son removidos por decantación y filtración.
¿Cómo Influye la Dureza del H2O en la Calidad Final de los Alimentos?:
el empleo de H2O con dureza (proviene del carbonato de calcio) y en el escaldado de vegetales reduce la absorción de agua totalmente carente de cationes también ejerce efectos negativos en estos productos. En el caso de las frutas que contiene pectinas, los iones divalentes producen una mayor rigidez.
El agua es el principal componente de muchos alimentos, teniendo cada alimento su propio y característico contenido de este componente. El agua en la cantidad, localización y orientación apropiados influyen profundamente en la estructura, aspecto y sabor de los alimentos y en su susceptibilidad a la alteración debido a que la mayoría de los alimentos frescos contienen grandes cantidades de agua, se necesitan modos de conservación eficaces si se desea su almacenamiento a largo plazo.
¿Cuáles son los Métodos de Cloración de H2O?:
según las normas COVENIN los métodos son:
Este método se basa en que en una solución neutra o ligeramente alcalina, el cromato de potasio puede indicar el punto final de la titulación de cloruros con nitratos de plata. El cloruro de plata es precipitado cuantitativamente antes de que el cromato de plata rojo se haya formado.
Método de Mohr:
En este método los cloruros de un volumen conocido de agua precipitan en presencia de ácidos nítricos por un exceso de nitrato de plata valorado.
Este exceso de sal de plata se determina con una solución valorada de sulfocianuro amónico en presencia de alumbre de hierro que actúan como indicador.
Método de Charpentier – Volhard:
Método de Nitrato de Mercurio:
En este método los cloruros pueden ser titulados con nitrato de mercurio debido a la formación de cloruro de mercurio soluble y ligeramente disociado. En el intervalo de pH 2,3 – 2, 8 la difenilcarbonaza indica el punto final de la titulación por la formación de un complejo púrpura con exceso de iones mercúricos.
Tratamiento que Recibe el Agua antes de Alimentar las Calderas :
Adición en frío de una determinada dosis de calcio: el calcio y el magnesio de los bicarbonatos precipitan bajo la forma de carbonatos que se eliminan por filtración.
Cambios iónicos "Permutación" debida a filtros de zeolitas (silicio – aluminatos de sodio) que retienen los iones Ca2+ y Mg2+ y ceden, en su lugar iones Na+, Este intercambio tiene por efecto crear un agua rica en bicarbonatos de sodio (o carbonato de sodio, después de la eliminación del anhídrido carbónico durante la ebullición), fuertemente alcalina y que no es aconsejable como agua bebida.
Desmineralización por intercambio iónico sobre Resinas Sintéticas: los cationes presentes en el agua se reemplazan por iones hidrógeno y los aniones por iones hidroxilo; tan sólo deja de eliminarse, si el agua la contiene, la sílice (SiO2), que no está ionizada.
Destilación, aplicable especialmente cuando se dispone de un excedente de calor residual. Hay que resaltar que las aguas desmineralizadas por destilación o intercambio de iones, son muy agresivas frente al hierro, porque los gases, concretamente el oxígeno y el anhídrido carbónico, son muy solubles en ellas; por lo tanto se necesita desgasificarlas antes de introducirlas en un generador de vapor.
Funciones del Agua como proceso en la Industria Alimentaria:
En las industrias alimentarias el agua se utiliza para diversos fines: producción de vapor, transporte lavado, selección y pelado de productos; fluido de intercambio térmico para el calentamiento y enfriamiento (incluido el enfriamiento de sistemasrefrigerantes durante la compresión), condensación de vapores, limpieza de locales y maquinaria, protección contra el fuego, ingrediente en los alimentos, etc.
El agua utilizada para la preparación o conservación de alimentos deberá satisfacer naturalmente las normas bacteriológicas que existen, salvo que se desinfecte por un procedimiento apropiado o que durante los procesos sufra algún tipo de esterilización.
Muestreo y procedimientosanaliticos
Introducción
La higiene industrial clasifica los contaminantes que se pueden presentar en el ambiente de los puestos de trabajo en químicos, físicos y biológicos. Entendiendo por contaminantes biológicos los microorganismos, incluyendo los que han sufrido manipulaciones genéticas, los cultivos de células y los endoparásitos humanos multicelulares.
Es evidente el alto grado de conocimientos que sobre los contaminantes químicos y físicos se han ido acumulando a lo largo del tiempo, no pudiéndose afirmar lo mismo al hablar de los contaminantes biológicos ya que, aunque muchos de ellos están perfectamente definidos, la gran variabilidad de factores que condicionan su presencia, supervivencia y actuación sobre el hombre, hace difícil abordar los posibles problemas planteados por su presencia en un ambiente laboral.
El hecho de que los contaminantes biológicos sean seres vivos y por tanto capaces de reproducirse, que en una misma especie bacteriana existan cepas con distinto poder patogénico o que factores tales como la temperatura y la humedad ambientales puedan condicionar su presencia, no permite establecer unos "valores máximo permitidos" generalizados y válidos para cualquiera que sea la situación problema planteada.
Por todo ello parece interesante profundizar en su estudio a fin de intentar avanzar en el conocimiento de estos contaminantes.
Clasificación de los contaminantes biológicos
Se describen a continuación, de forma sucinta, las características de los diferentes agentes biológicos así como algunos de los ejemplos más representativos de cada grupo.
Virus
Son las formas de vida más simples, están constituidas únicamente por material genético: ADN (Acido desoxirribonucleico) o ARN (Acido ribonucleico) y una cápside o cubierta proteica.
Son parásitos obligados, es decir, precisan de un huésped para poder reproducirse.
La infección la llevan a cabo inyectando su material genético en las células del huésped. Una vez en su interior se sirven de la maquinaria biológica del huésped para producir copias de sí mismos hasta lograr su total recomposición y en un número tal que rompe las membranas celulares pasando así a infectar nuevas células.
Bacterias
Son organismos más complejos que los virus y a diferencia de ellos son capaces de vivir, en un medio adecuado, sin la necesidad de un huésped para completar su desarrollo. De todos modos un buen número de ellos son patógenos para el hombre.
Es de destacar la capacidad de elaborar esporas que presentan algunas bacterias. Las esporas no son más que formas de vida resistentes a condiciones adversas. Pueden resistir, durante años incluso, altas temperaturas, sequedad, falta de nutrientes, etc.... , recuperando su estado normal y capacidad infectiva al entrar en contacto con un medio adecuado para su desarrollo.
Protozoos
Son organismos unicelulares siendo algunos de ellos parásitos de los vertebrados.
Su ciclo vital es complejo, necesitando, en algunos casos, de varios huéspedes para completar su desarrollo. La transmisión de un huésped a otro la realizan habitualmente insectos.
Hongos
Son formas complejas de vida que presentan una estructura vegetativa denominada micelio que está formada por hifas (estructuras filiformes por las que circula el citoplasma plurinucleado). Esta estructura vegetativa surge de la germinación de sus células reproductoras o esporas.
Su hábitat natural es el suelo, pero algunos componentes de este grupo son parásitos tanto de hombres y animales como de vegetales.
Helmintos
Son organismos pluricelulares con ciclos vitales complejos y con diversas fases en su desarrollo.
Así, es frecuente que completen cada una de sus fases de desarrollo (huevo-larva-adulto) en diferentes huéspedes (animales/hombre), y que la transmisión de un huésped a otro sea realizada por diferentes vectores (agua/alimentos/insectos/roedores...).
Artrópodos
Son organismos pluricelulares con ciclos vitales complejos y con diversas fases en su desarrollo, (huevo-larva-adulto) fases que pueden ser completadas en diversos huéspedes siendo transmitidas de unos a otros por varios vectores.
Algunas especies de artrópodos son endoparásitos, es decir, atraviesan la superficie del cuerpo.
Otras especies no penetran en el organismo sino que viven temporalmente sobre él, pudiendo causar el efecto adverso para la salud al inocular en el huésped toxinas que producen diversas modificaciones patológicas.
En el Cuadro 1 se describen algunos de los ejemplos más representativos de cada grupo, así como sus vías de entrada en el organismo, sectores de actividad más frecuentemente implicados y las medidas de prevención y control más importantes y adecuadas a cada caso.
La higiene industrial clasifica los contaminantes que se pueden presentar en el ambiente de los puestos de trabajo en químicos, físicos y biológicos. Entendiendo por contaminantes biológicos los microorganismos, incluyendo los que han sufrido manipulaciones genéticas, los cultivos de células y los endoparásitos humanos multicelulares.
Es evidente el alto grado de conocimientos que sobre los contaminantes químicos y físicos se han ido acumulando a lo largo del tiempo, no pudiéndose afirmar lo mismo al hablar de los contaminantes biológicos ya que, aunque muchos de ellos están perfectamente definidos, la gran variabilidad de factores que condicionan su presencia, supervivencia y actuación sobre el hombre, hace difícil abordar los posibles problemas planteados por su presencia en un ambiente laboral.
El hecho de que los contaminantes biológicos sean seres vivos y por tanto capaces de reproducirse, que en una misma especie bacteriana existan cepas con distinto poder patogénico o que factores tales como la temperatura y la humedad ambientales puedan condicionar su presencia, no permite establecer unos "valores máximo permitidos" generalizados y válidos para cualquiera que sea la situación problema planteada.
Por todo ello parece interesante profundizar en su estudio a fin de intentar avanzar en el conocimiento de estos contaminantes.
Clasificación de los contaminantes biológicos
Se describen a continuación, de forma sucinta, las características de los diferentes agentes biológicos así como algunos de los ejemplos más representativos de cada grupo.
Virus
Son las formas de vida más simples, están constituidas únicamente por material genético: ADN (Acido desoxirribonucleico) o ARN (Acido ribonucleico) y una cápside o cubierta proteica.
Son parásitos obligados, es decir, precisan de un huésped para poder reproducirse.
La infección la llevan a cabo inyectando su material genético en las células del huésped. Una vez en su interior se sirven de la maquinaria biológica del huésped para producir copias de sí mismos hasta lograr su total recomposición y en un número tal que rompe las membranas celulares pasando así a infectar nuevas células.
Bacterias
Son organismos más complejos que los virus y a diferencia de ellos son capaces de vivir, en un medio adecuado, sin la necesidad de un huésped para completar su desarrollo. De todos modos un buen número de ellos son patógenos para el hombre.
Es de destacar la capacidad de elaborar esporas que presentan algunas bacterias. Las esporas no son más que formas de vida resistentes a condiciones adversas. Pueden resistir, durante años incluso, altas temperaturas, sequedad, falta de nutrientes, etc.... , recuperando su estado normal y capacidad infectiva al entrar en contacto con un medio adecuado para su desarrollo.
Protozoos
Son organismos unicelulares siendo algunos de ellos parásitos de los vertebrados.
Su ciclo vital es complejo, necesitando, en algunos casos, de varios huéspedes para completar su desarrollo. La transmisión de un huésped a otro la realizan habitualmente insectos.
Hongos
Son formas complejas de vida que presentan una estructura vegetativa denominada micelio que está formada por hifas (estructuras filiformes por las que circula el citoplasma plurinucleado). Esta estructura vegetativa surge de la germinación de sus células reproductoras o esporas.
Su hábitat natural es el suelo, pero algunos componentes de este grupo son parásitos tanto de hombres y animales como de vegetales.
Helmintos
Son organismos pluricelulares con ciclos vitales complejos y con diversas fases en su desarrollo.
Así, es frecuente que completen cada una de sus fases de desarrollo (huevo-larva-adulto) en diferentes huéspedes (animales/hombre), y que la transmisión de un huésped a otro sea realizada por diferentes vectores (agua/alimentos/insectos/roedores...).
Artrópodos
Son organismos pluricelulares con ciclos vitales complejos y con diversas fases en su desarrollo, (huevo-larva-adulto) fases que pueden ser completadas en diversos huéspedes siendo transmitidas de unos a otros por varios vectores.
Algunas especies de artrópodos son endoparásitos, es decir, atraviesan la superficie del cuerpo.
Otras especies no penetran en el organismo sino que viven temporalmente sobre él, pudiendo causar el efecto adverso para la salud al inocular en el huésped toxinas que producen diversas modificaciones patológicas.
En el Cuadro 1 se describen algunos de los ejemplos más representativos de cada grupo, así como sus vías de entrada en el organismo, sectores de actividad más frecuentemente implicados y las medidas de prevención y control más importantes y adecuadas a cada caso.
caracteristicas biologicas
INTRODUCCION
Las aguas son un recurso natural necesario para el desarrollo de un gran número de actividades humanas. Su creciente degradación por disminución de su calidad implica la pérdida de posibilidades para hacer frente a un gran número de usos con lo que se hace necesario la realización de estudios que permitan adoptar criterios a la hora de elaborar una planificación racional de la utilización de dicho medio.
PARÁMETROS BIOLÓGICOS DEL AGUA
Todos los organismos que se encuentran en el agua son importantes en el momento de establecer el control de la calidad de la misma sin considerar si tienen su medio natural de vida en el agua o pertenecen a poblaciones transitorias introducidas por el ser humano; si su crecimiento lo propician los nutrientes presentes en el escurrimiento natural y en aguas residuales municipales o lo frenan los venenos procedentes de la actividad agrícola o industrial; y si tienen capacidad para intoxicar a las personas y a los animales superiores.
Habitualmente los estudios están basados en un número de organismos significativos y cuantitativamente determinables, en los cambios de las condiciones de su existencia y sus efectos, y en la identificación sistemática y enumeración estadística de las poblaciones.
Se debe conocer la forma de los patógenos hídricos y determinar su presencia y origen, la magnitud y oscilación de su número, el curso de su ciclo vital y el índice de su supervivencia.
A efectos prácticos, el interés se centra en la presencia e importancia de organismos sustitutos como indicadores de la posible presencia de patógenos y sobre la necesidad de adoptar medidas efectivas para la destrucción o control de estos.
Por otro lado hay también muchos organismos que sirven como índice de calidad del estado de un agua.
Los parámetros biológicos en las aguas potables son de mucho interés. La normativa recoge una serie de análisis microbiológicos según se efectúe sobre las aguas un análisis mínimo, coliformes totales y fecales; uno normal, los anteriores más estos, bacterias aerobias a 37ºC, estreptococos fecales, clostridios sulfito-reductores; o completo, los anteriores más aerobias a 22ºC, microoganismos parásitos y/o patógenos.
Para completar el análisis microbiológico de aguas potables se hacen también los análisis que indiquen la presencia de salmonellas, estafilococos patógenos, bacteriófagos fecales y enterovirus. Además el agua no deberá contener algas ni organismos parásitos.
Los parámetros biológicos se usan como índices de calidad de aguas. Hay muchos seres vivos que se emplean como indicadores de la calidad de un agua. Así, según predominen unos organismos u otros, podremos saber el estadode un agua. Además sabemos que, en el caso de un vertido, el contaminante se diluye en el agua y, a veces, se hace difícil su detección, pero el efecto causado al ecosistema perdura durante más tiempo. Entre estos organismos podemos citar a macroinvertebrados o a ciertas especies de algas, diatomeas.
Estudio Hidrobiológico
La realización de un estudio hidrobiológico permite:
Proporcionar datos sobre el estado de un sistema acuático de forma regular.
Documentar la variabilidad a corto y largo plazo de la calidad del agua por fenómenos naturales o actividades humanas.
Evaluar el impacto de la polución producido por la actividad humana.
Evaluar la influencia de ciertas zonas de muestreo sobre la fauna del lugar.
Evaluar las características hidráulicas del cauce del río y la evolución del caudal mediante medidas de flujo. De esta manera, se puede establecer las variaciones de caudal que sufre el río a lo largo de ciclo estacional y anual.
Realizar un estudio de la rivera.
Evaluar los Índices Biológicos.
Una parte del estudio hidrobiológico debe llevar a establecer los Índices Biológicos de la calidad de las aguas, los cuales contemplan a los parámetros o aspectos biológicos del medio acuático cuyas variaciones indican la existencia de modificaciones o alteraciones en dichos medios.
Dichos índices, como expresiones matemáticas que resumen un estado biológico de los ecosistemasacuáticos en unos determinados números, representan un instrumento muy útil en la estimación del estado o calidad de dichos ecosistemas. Respecto al problema de la contaminación, estos índices han hecho posible que las personas encargadas de la gestióndel agua como recurso natural puedan considerar la integridad ecológica de dicho recurso como un parámetro más a tener en cuenta en su manejo, e incluso pudiendo ser limitante en su planificación.
Debido a que resulta bastante difícil reducir o condensar todos los datos de campo disponibles y representarlos de forma clara y concisa para que sean fácilmente manejables e interpretables y poder sacar así conclusiones, se hace casi obligado recurrir a la ayuda de índices o expresiones matemáticas que relacionen unos datos con otros y simplifiquen su significado. Estos valores o números obtenidos son fácilmente manejables por las personas que tengan relación con la ordenación y control de las aguas o que necesiten conocer o evaluar la calidad de las mismas para la planificación de estos recursos.
En un estudio de calidad del agua se analizan los parámetros biológicos del agua, entre los mas importantes están:
Bacterias
Dado el amplio y fundamental papel jugado por las bacterias en la descomposición de la materia orgánica, tanto en la naturaleza como en las plantas de tratamiento de aguas, deben conocerse bien sus características funcionales y fisiológicas por lo que se hace necesario su estudio.
Las bacterias son microorganismos procariotas, unicelulares, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma. Poseen una pared protectora que las rodea y que a la vez les confiere características especiales.
Pueden ser móviles y muchas de ellas ante condiciones desfavorables pueden formar estructuras de resistencia.
En el mundo hay millones de bacterias y estamos continuamente rodeados de ellas. Las hay patógenas, inocuas y también beneficiosas para nosotros y gracias a su estudio, se han llevado a cabo investigaciones en las cuales se ha descubierto la importancia que poseen en el campo del agua.
Las bacterias tienen en el agua una vía perfecta de transmisión y, por lo tanto, se han utilizado como indicadores ideales de contaminación.
A continuación se detalla algunos grupos de bacterias con importancia en la calidad y estudio del agua.
Al grupo de bacterias coliformes pertenecen la familiade las Entero bacteriáceas y se definen como el grupo bacteriano aerobio o anaerobio facultativo, que fermentan la Lactosa con la producción de ácido y gas antes de 48 horas. Se encuentran en el tracto intestinal del ser humano y cada personaevacua de 100.000 a 400.000 millones de coliformes por día, además de otras clases de bacterias. Los coliformes no son dañinos para el hombre y, de hecho, son útiles para destruir la materia orgánica en los procesos biológicos del tratamiento de las aguas residuales.
Desde hace mucho tiempo se han utilizado como indicador ideal de contaminación fecal. Su presencia se interpreta como una indicación de que los organismos patógenos pueden estar presentes y su ausencia indica que el agua se halla exenta de organismos productores de enfermedades.
En las plantas de tratamiento de aguas residuales, quizás sea la única determinación microbiológica que se realice, prestándose especial interés en los porcentajes de reducción tras su tratamiento.
Los Streptococos fecales son bacterias anaeróbias o aeróbias facultativas, conocidas como bacterias del ácido láctico. El hábitat natural de estos microorganismos es el aparato digestivode los animales de sangre caliente. Se han utilizado, junto con los coliformes fecales, para diferenciar la contaminación fecal humana de la de otros animales de sangre caliente. Se ha observado que la cantidad de coliformes y streptococos fecales descargados por los seres humanos, son significativamente diferentes de las cantidades descargadas por el resto de animales. Así, la relación CF/SF contenidos en una muestra, puede usarse para demostrar el tipo de contaminación, humana o animal.
Los Actinomicetos son bacterias Gram (+), normalmente no móviles pero si lo son es por la presencia de flagelos. Estas bacterias producen olor a tierra mojada en el agua, por lo que afectan a la calidad y la aceptación pública de los suministros municipales de agua en muchas partes del mundo. Son uno de los olores más difíciles de eliminar en las plantas de tratamientos convencionales. Los actinomicetos crecen sobre material en descomposición, por lo que transforman una gran variedad de residuos orgánicos complejos formando parte importante de la población de lagos, ríos y suelos.
Los Pseudomonas son bacilos flagelados Gram (-) e incluyen un grupo de bacterias muy heterogéneas de una amplia distribución en la naturaleza, capaces de degradar una gran variedad de compuestos orgánicos. El grupo zooglea está formado por bacterias que residen típicamente en aguas contaminadas y reactores aeróbicos de residuos.
Virus
Los virus son unidades microbiológicas de estructura muy simple. Prácticamente están formadas por una envuelta proteica, con algunos restos de polisacáridos y lípidos y, en su interior, tienen una cadena de ácido nucleico que puede ser ADN o ARN.
Los virus excretados por las heces o por la orina de cualquier especie animal son susceptibles de contaminar el agua. Especialmente numerosos y de gran importancia sanitaria son los virus que infectan el aparato digestivo del hombre y que son excretados por las heces de las personas en las que habitan. Un gramo de heces humanas puede contener 100 millones de partículas de virus infecciosas.
Pueden encontrarse virus en las aguas residuales domésticas que, tras varios tipos de tratamiento, son vertidas a aguas superficiales o la tierra. Por tanto, pueden existir virus entéricos, intestinales, en las aguas superficiales y profundas contaminadas por las aguas fecales y que son después utilizadas como fuentes de aguas potables.
Entre los virus excretados en número relativamente elevado se encuentran los poliovirus, coxsakievirus, echovirus y otros enterovirus, adenovirus, reovirus, rotavirus, el virus A de la hepatitis y los agentes Norwalk.
El Poliovirus es un virus de 25 a 30 milimicras de diámetro. Provoca la poliomelitis mediante vía respiratoria y/o digestiva.
El Coxsakievirus es conocido como el virus de Coxakiev.
El Adenovirus son virus esféricos y menores de 100 milimicras. Causan afecciones respiratorias.
El Reovirus es un virus cuyo material genético (ARN) tiene como intermediario ADN en su ciclo replicativo.
El Rotavirus es el virus más importante productor de gastroenteritis y epidemias. Se transmite por vía oral principalmente.
El virus A de la hepatitis es miembro del grupo de los enterovirus. A veces se extiende por el hígado y los recuperados no son portadores.
Los Agentes Norwalk o virus de Norwalk se transmiten por el agua produciendo diarreas en individuos adultos.
Los efectos de cada uno de ellos sobre el hombre y animales se detalla en la siguiente tabla.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Los virus no forman parte de la flora normal de aparato digestivo y sólo son excretados por las personas infectadas, en particular, lactantes y niños pequeños. Los índices de infección varían de manera considerable de unas zonas a otras, según las condiciones sanitarias y socioeconómicas.
Los virus sólo se multiplican en células vivas sensibles, su número no puede aumentar en las aguas fecales.
Se ha defendido que la transmisión de pequeños números de virus en los suministros de agua pueden dar lugar a infecciones que pasan inadvertidas. Sin embargo, la posterior transmisión de estos virus a partir de los casos de infección inaparente a los contactos sensibles implican, probablemente, el intercambio de grandes cantidades de virus.
Ello puede dar lugar a una transmisión considerable de la enfermedad en la comunidad, lo que es compatible, desde el punto de vista epidemiológico, con el contacto y no con una transmisión desde una fuente común como es el agua.
Protozoos
Los protozoosforman uno de los grupos de individuos más frecuentes en el agua. Podemos definirlos como organismos unicelulares, con núcleo (donde se encuentra el material genético) y citoplasma. Son bastante especializados, ya que presentan todas las estructuras necesarias para realizar sus funciones vitales.
Presentan una morfología muy variable tal y como podemos observar en la figura.
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Este grupo posee dimensiones microscópicas, entre las 10 micras y los pocos milímetros.
Con la excepción de los protozoos parásitos cuya distribución está asociada a la de sus organismos hospedadores, la mayoría de los protozoos son de distribución cosmopolita. Dicho cosmopolismo está asociado con una repetición de las condiciones medioambientales de las aguas donde habitan, estando así relacionada la presencia y cantidad de organismos pertenecientes a diferentes grupos con parámetros del medio como son los nutrientes, la cantidad y calidad de materia orgánica, la temperatura, el oxígeno, el pH, las poblaciones bacterianas, etc., pudiendo vivir muchos de ellos en márgenes estrechos de condiciones por lo que su presencia y constituye un elemento bioindicador de las condiciones del medio donde habitan. Sin embargo, muchos de ellos tienen un amplio rango de tolerancia a variaciones en las condiciones ambientales, lo que les hace estar presente en un gran número de hábitats, aunque con diferente desarrollo poblacional.
A su vez, dentro de este grupo de organismos encontramos existe una gran variedad de asociaciones biológicas, como son el parasitismo y la simbiosis, existiendo aproximadamente 27 especies parásitas del hombre entre las cuales se encuentran las causantes de ebfernedades como la malaria, el mal del sueño africano y otras fiebres.
En los medios acuáticos, aparte de las formas fotosintéticas que juegan un papel importante como productores primarios, base de las redes alimentarías, la importancia de los protozoos heterótrofos radica en ser un paso intermedio entre niveles tróficos, cuestión de gran importancia en los procesos de depuración de las aguas como veremos a continuación.
La importancia del papel de estos organismos, en el sistema acuático, se basa fundamentalmente en tres razones:
Por consumo directo de materia orgánica del medio.
Por propiciar la formación de flóculos, acúmulos de materia, a través de la excreción de materiales mucilaginosos.
Por constituir los principales consumidores de las poblaciones bacterianas que se desarrollan en el medio.
Así, algunas especies de protozoos son capaces de consumir directamente la materia orgánica del medio, ya sea por ingestión directa de partículas sólidas, como por trasvase de materiales disueltos en el agua a través de sus paredes corporales, por lo que contribuyen eficazmente a la eliminación de la materia carbonada de las aguas residuales.
En cuanto a la formación de flóculos, podemos decir que la formación de dichas agregaciones de partículas minerales, materia orgánica, bacterias y protozoos en el seno de la matriz mucilaginosa, pegajosa, son de gran interés en la decantación y, por lo tanto, favorecen la clarificación del agua, siendo ésta la base de un buen funcionamiento del sistema de lodos activados.
Los protozoos son de vital importancia para el sistema acuático.
Los protozoos, especialmente los ciliados, son los principales organismos consumidores de bacterias en los medios acuáticos. Con ello consiguen, por un lado, un crecimiento óptimo de poblaciones bacterianas manteniendo una tasa de aclarado que favorece que dichas poblaciones no colapsen, excretando al mismo tiempo sustancias minerales que favorecen el crecimiento de dichas bacterias y, también, disminuyen con dicho consumo, la concentración de bacterias patógenas y fecales del medio, clarificando el agua de forma eficiente.
Entre las 21.000 especies de protozoos de vida libre es evidente, por tanto, que existen variados tipos fisiológicos que exigen variadas condiciones ecológicas para su existencia. Ello, conjuntamente con su capacidad de adaptación en el transcurso del tiempo, su distribución acuática amplia, y su capacidad de alcanzar una alta densidad de población en poco tiempo, convierte a los protozoos en importantes indicadores de las condiciones del agua en un momento determinado, generando interesantes aportaciones en le prevención de problemas en plantas de tratamiento por cambios en las condiciones de funcionamiento, ya que estos organismos pueden ser sensibles a cambios bruscos de parámetros que puedan tardar en detectarse.
Cianobacterias y diatomeas
Es de sobra conocido el uso de diferentes organismos como indicadores de la calidad del agua. Dentro del fitoplancton, pertenece al reino vegetal, destacan las Cianobacterias y Diatomeas.
Las cianobacterias son microorganismos unicelulares y agrupaciones celulares sin división de trabajo. Poseen núcleo rodeado de membrana y pigmentos fotosintéticos.
Cianobacterias.
Pueden formar grandes y densas capas sobre la superficie del agua y, por ello, disminuyen el valorestético de la misma. A veces, proporcionan mal olor y sabor pero al mismo tiempo y gracias a su función fotosintética, proporcionan una buena oxigenación de las aguas donde se encuentran.
Este aspecto toma importancia cuando las cianobacterias forman parte del proceso de degradación biológica de la materia orgánica del agua, pues les proporciona oxígeno a los microorganismos capaces de degradar dicha materia, o bien, de hacer que decante y que favorezca su eliminación. Los procesos de eutrofización de las aguas continentales favorecen, en gran medida, el desarrollo de proliferaciones de microalgas a menudo representadas por floraciones de cianobacterias.
Algunas especies pertenecientes a este grupo, producen sustancias capaces de alterar las propiedades organolépticas de las aguas y de conferirles un carácter tóxico para el hombre y los animales, lo que exige prestarles una gran atención cuando esta agua es destinada al abastecimiento humano.
Por otro lado, las cianobacterias presentan la facultad de intercambiar material genético, dando lugar a la aparición de distintos grados de toxicidad.
De modo que, a menudo, estas floraciones están constituidas por diferentes genotipos, por lo que la toxicidad total de una muestra guarda una relación directa con la abundancia relativa de éstos. Así, se hace crucial su identificación para que mediante bioensayos con modelos animales y celulares, métodos inmunológicos comerciales y sondas fluorescentes se pueda combatir dicha toxicidad.
Las diatomeas son las algas pardas unicelulares. En solitario o en colonias, éstas poseen la aptitud de colonizar los substratos. Son fácilmente reconocibles por el color pardo que poseen sobre el soporte colonizado. Desde los medios dulceacuícolas y marinos, éstas constituyen la mayor parte del fitoplancton.
Cada célula está formada por una frústula silícea compuesta de dos valvas metida una en otra, de forma similar a una cajita y pueden ser conservadas mucho tiempo después de la muerte del alga. Gracias a esta propiedad, las diatomeas son utilizadas para estudiar la fase físico-químico del curso del agua.
Dos órdenes principales constituyen un gran grupo, las Céntricas o Centrophycidas, generalmente con un solo eje de simetría y con forma redondeada, y las Pennadas o Pennatophycidas, que poseen una simetría con relación a un plano donde las dos valvas son semejantes, alargadas y con contorno elíptico. Dentro de este grupo, las formas poseen un rafe, hendidura que va de un polo a otro interrumpido en el centro de la valva.
El mayor inconveniente del estudio de las diatomeas reside en la pesadez del tratamiento y del montaje necesario para su recuento y la posterior identificación de las especies. Numerosos autores, sin embargo, están de acuerdo con su uso como indicadores de la calidad de las aguas.
La sistemática de las diatomeas se basa en la observaciónde la frústula sílicea. Para facilitar la observación, es primordial eliminar la materia orgánica mediante distintos tratamientos que esconder los detalles finos de las ornamentaciones de las valvas. Es conocida la facilidad con que estos organismos son recogidos y conservados, a la misma vez que colonizan todos los sistemas acuáticos incluso las altamente hostiles y contaminados.
Las algas, dentro de las cuáles se incluyen las diatomeas, son muy sensibles a la polución, especialmente al Nitrógeno y al Fósforo. Éstas son muy interesantes al ser poco sensibles a los factores ajenos a la polución como es el tipo de substrato y el hecho de poseer la capacidad de integración de diversos factores medioambientales.
El índice I.D.G., Índice Diatómico Generalizado, viene determinado por 3 variables:
La Sensibilidad a la polución de cada especie, S, que toma valores desde 1, más resistente, hasta 5, más sensible.
Amplitud ecológica, V, que va desde 1, forma ubicua. hasta 3, forma característica.
La Abundancia, en %. El índice diatómico para cada estación se calcula mediante la siguiente fórmula:
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Los valores del I.D.G. van de 1 a 5 en orden decreciente de los niveles de contaminación. Los valores obtenidos mediante los índices son contrastados y, a la vez, completados con análisis químicos.
El principal inconveniente de estos índices es la necesidad de identificación de las especies de diatomeas, el cual requiere una determinada preparación y conocimiento, del mismo modo que para su recuento.
Las clases de calidad de las aguas adoptadas según el índice IDG son:
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Los macroinvertebrados son los organismos que han sido utilizados con mayor frecuencia en los estudios relacionados con la contaminación de los ríos, como indicador de las condiciones ecológicas o de la calidad de las aguas, debido a que:
Son razonablemente sedentarios, ya que debido a su escasa capacidad de movimiento, están directamente afectados por las sustancias vertidas en las aguas.
Tienen un ciclo de vida largo en comparación con otros organismos, lo que nos permite estudiar los cambios acontecidos durante largos periodos de tiempo.
Abarcan en su conjunto un amplio espectro ecológico.
Tienen un tamaño aceptable frente a otros microorganismos.
Las respuestas de las comunidades acuáticas a las perturbaciones ambientales son útiles para evaluar el impacto de los distintos tipos de contaminación, residuos municipales, agrícolas, industriales e impactos de otros usos del suelo sobre los cursos de aguas superficiales.
Con la realización de estos estudios, se llevan a cabo Índices Bióticos, basados en la ordenación y ponderación de las especies de macroinvertebrados presentes en las aguas según su tolerancia a la contaminación orgánica. Entre los existentes destacamos el IBGN, índice biológico general normalizado, y el BMWP, biological monitoring working party.
La información suministrada por los diferentes tipos de índices debe considerarse conjuntamente para poder revelar con fidelidad el estado biológico de las aguas conociendo qué especies están presentes tanto las tolerantes como las intolerantes a la contaminación, y cómo se estructuran dentro de la comunidad, si existe dominancia, etc.
Para la realización del índice es necesaria la toma de muestras de macroinverterados, invertebrados mayor de 500 micras, para ello, y en función del índice biológico a realizar, se establecerá el protocolo de campo a seguir para un adecuado muestreo.
El I.B.G.N. permite la evaluación de la calidad general de un curso de agua mediante el análisis de la macrofauna béntica, profunda, la cual está considerada como indicador de calidad da la misma. También permite la evaluación del efecto de una perturbación en el medio receptor cuando es aplicado comparativamente río arriba y debajo de un vertido o de alguna otra perturbación.
Los individuos son seleccionados y determinados hasta el nivel de familia, excepto donde la identificación es delicada.
El índice es calculado mediante una tabla, variando los valore entre 0, muy mala calidad, hasta 20, muy buena calidad.
Este índice es de cálculo fácil y se obtiene una expresión sintética de la calidad del agua, fácilmente asimilable por cualquier persona. Tenemos que añadir que éste índice es menos representativo que el I.B.G.N. pues basta con la presencia de un único individuo de una especie para que sea tenida en cuenta, así que pueden estar los resultados falseados por el fenómeno de deriva de los macroinvertebrados río arriba de los cursos de agua.
Seguidamente vemos reflejados los valores de ambos índices:
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Los macroinvertebrados son aquí considerados como expresiones sintéticas de la calidad general de los cursos de agua. En cambio, éstas técnicas no permiten separar de la calidad general del agua, la parte debida a las condiciones físicas naturales de un curso de agua y la parte debida a las perturbaciones. Esta incógnita se elimina una vez realizadas distintas campañas que permitan conocer datos históricos sobre la fauna acuática existente en el río.
Analíticas microbiológicas
Cuando queramos tener un exhaustivo control de una muestra de agua, lo primero que se ha de hacer es la analítica microbiológica, aunque no resulta una tarea fácil, pues se trabaja con organismos vivos de respuesta imprevista. La automatización en el laboratorio de microbiología no se ha desarrollado al mismo ritmo que los de otras disciplinas como es el caso de la Bioquímica, sobre todo, por la complejidad de los métodos microbiológicos.
La analítica debe ir precedida por una correcta toma de muestras y un adecuado transporte de las mismas. La manipulación de la muestra debe ser siempre efectuada de manera rigurosamente aséptica, utilizando en todo momento material estéril. Por ello, es responsabilidaddel laboratorio suministrar los criterios adecuados para la recolección de muestras y su transporte, supervisar el cumplimiento de la normativa a través del personal encargado de esta función y controlar la calidad de las que recibe.
El control atañe principalmente al tiempo transcurrido desde la recolección, el envase idóneo para cada muestra, la cantidad, preservación y conservación de la misma, estado en que se encuentra la muestra y la posible contaminación de la misma con material próximo al lugar de recolección.
Al mismo tiempo se asegura el correcto funcionamiento del material y equipo como la temperatura de estufas, refrigeradores y congeladores, campanas de incubación, autoclave, aparato por el cual se esteriliza todo material mediante vapor de agua a gran temperatura, y estufas de esterilización, pipetas etc.
Una vez controlado todo lo anterior ya sólo nos queda elegir el método o técnica analítica más adecuada con relación al microorganismo que queramos determinar. A continuación se nombran las más habituales aunque no son las únicas.
La coloración de Gram tiene fundamental importancia en la diferenciación morfológica y taxonómica de las bacterias. Las bacterias se clasifican en dos grandes grupos según retengan o no el colorante de base usado en la tinción, que es el violeta de genciana o el cristal violeta:
Las bacterias grampositivas aparecen con el citoplasma teñido uniformemente de color azul o violeta.
Las bacterias gramnegativas se tiñen de rojo por el colorante usado como contrastador, fuchina, safranina.
La diferencia entre unas y otras radica en la composición químicade la pared celular y su permeabilidad. La pared de las gramnegativas es más delgada y presenta un contenido en lípidos, grasas, diez veces superior que el de las grampositivas, lo cual dificulta la tinción y la retención del colorante en el citoplasma.
La filtración por membrana consiste en la filtración mediante un filtro estéril, y su posterior siembra en placas de Petri sobre un medio de cultivo específico para ellas y con el cual se las favorece en su crecimiento, de un volumen determinado del agua a analizar. Posteriormente se cuentan las unidades formadoras de colonias, u.f.c., y se expresan con relación a dicho volumen de agua.
Las aguas son un recurso natural necesario para el desarrollo de un gran número de actividades humanas. Su creciente degradación por disminución de su calidad implica la pérdida de posibilidades para hacer frente a un gran número de usos con lo que se hace necesario la realización de estudios que permitan adoptar criterios a la hora de elaborar una planificación racional de la utilización de dicho medio.
PARÁMETROS BIOLÓGICOS DEL AGUA
Todos los organismos que se encuentran en el agua son importantes en el momento de establecer el control de la calidad de la misma sin considerar si tienen su medio natural de vida en el agua o pertenecen a poblaciones transitorias introducidas por el ser humano; si su crecimiento lo propician los nutrientes presentes en el escurrimiento natural y en aguas residuales municipales o lo frenan los venenos procedentes de la actividad agrícola o industrial; y si tienen capacidad para intoxicar a las personas y a los animales superiores.
Habitualmente los estudios están basados en un número de organismos significativos y cuantitativamente determinables, en los cambios de las condiciones de su existencia y sus efectos, y en la identificación sistemática y enumeración estadística de las poblaciones.
Se debe conocer la forma de los patógenos hídricos y determinar su presencia y origen, la magnitud y oscilación de su número, el curso de su ciclo vital y el índice de su supervivencia.
A efectos prácticos, el interés se centra en la presencia e importancia de organismos sustitutos como indicadores de la posible presencia de patógenos y sobre la necesidad de adoptar medidas efectivas para la destrucción o control de estos.
Por otro lado hay también muchos organismos que sirven como índice de calidad del estado de un agua.
Los parámetros biológicos en las aguas potables son de mucho interés. La normativa recoge una serie de análisis microbiológicos según se efectúe sobre las aguas un análisis mínimo, coliformes totales y fecales; uno normal, los anteriores más estos, bacterias aerobias a 37ºC, estreptococos fecales, clostridios sulfito-reductores; o completo, los anteriores más aerobias a 22ºC, microoganismos parásitos y/o patógenos.
Para completar el análisis microbiológico de aguas potables se hacen también los análisis que indiquen la presencia de salmonellas, estafilococos patógenos, bacteriófagos fecales y enterovirus. Además el agua no deberá contener algas ni organismos parásitos.
Los parámetros biológicos se usan como índices de calidad de aguas. Hay muchos seres vivos que se emplean como indicadores de la calidad de un agua. Así, según predominen unos organismos u otros, podremos saber el estadode un agua. Además sabemos que, en el caso de un vertido, el contaminante se diluye en el agua y, a veces, se hace difícil su detección, pero el efecto causado al ecosistema perdura durante más tiempo. Entre estos organismos podemos citar a macroinvertebrados o a ciertas especies de algas, diatomeas.
Estudio Hidrobiológico
La realización de un estudio hidrobiológico permite:
Proporcionar datos sobre el estado de un sistema acuático de forma regular.
Documentar la variabilidad a corto y largo plazo de la calidad del agua por fenómenos naturales o actividades humanas.
Evaluar el impacto de la polución producido por la actividad humana.
Evaluar la influencia de ciertas zonas de muestreo sobre la fauna del lugar.
Evaluar las características hidráulicas del cauce del río y la evolución del caudal mediante medidas de flujo. De esta manera, se puede establecer las variaciones de caudal que sufre el río a lo largo de ciclo estacional y anual.
Realizar un estudio de la rivera.
Evaluar los Índices Biológicos.
Una parte del estudio hidrobiológico debe llevar a establecer los Índices Biológicos de la calidad de las aguas, los cuales contemplan a los parámetros o aspectos biológicos del medio acuático cuyas variaciones indican la existencia de modificaciones o alteraciones en dichos medios.
Dichos índices, como expresiones matemáticas que resumen un estado biológico de los ecosistemasacuáticos en unos determinados números, representan un instrumento muy útil en la estimación del estado o calidad de dichos ecosistemas. Respecto al problema de la contaminación, estos índices han hecho posible que las personas encargadas de la gestióndel agua como recurso natural puedan considerar la integridad ecológica de dicho recurso como un parámetro más a tener en cuenta en su manejo, e incluso pudiendo ser limitante en su planificación.
Debido a que resulta bastante difícil reducir o condensar todos los datos de campo disponibles y representarlos de forma clara y concisa para que sean fácilmente manejables e interpretables y poder sacar así conclusiones, se hace casi obligado recurrir a la ayuda de índices o expresiones matemáticas que relacionen unos datos con otros y simplifiquen su significado. Estos valores o números obtenidos son fácilmente manejables por las personas que tengan relación con la ordenación y control de las aguas o que necesiten conocer o evaluar la calidad de las mismas para la planificación de estos recursos.
En un estudio de calidad del agua se analizan los parámetros biológicos del agua, entre los mas importantes están:
Bacterias
Dado el amplio y fundamental papel jugado por las bacterias en la descomposición de la materia orgánica, tanto en la naturaleza como en las plantas de tratamiento de aguas, deben conocerse bien sus características funcionales y fisiológicas por lo que se hace necesario su estudio.
Las bacterias son microorganismos procariotas, unicelulares, cuyo material genético se encuentra disperso en el citoplasma. Poseen una pared protectora que las rodea y que a la vez les confiere características especiales.
Pueden ser móviles y muchas de ellas ante condiciones desfavorables pueden formar estructuras de resistencia.
En el mundo hay millones de bacterias y estamos continuamente rodeados de ellas. Las hay patógenas, inocuas y también beneficiosas para nosotros y gracias a su estudio, se han llevado a cabo investigaciones en las cuales se ha descubierto la importancia que poseen en el campo del agua.
Las bacterias tienen en el agua una vía perfecta de transmisión y, por lo tanto, se han utilizado como indicadores ideales de contaminación.
A continuación se detalla algunos grupos de bacterias con importancia en la calidad y estudio del agua.
Al grupo de bacterias coliformes pertenecen la familiade las Entero bacteriáceas y se definen como el grupo bacteriano aerobio o anaerobio facultativo, que fermentan la Lactosa con la producción de ácido y gas antes de 48 horas. Se encuentran en el tracto intestinal del ser humano y cada personaevacua de 100.000 a 400.000 millones de coliformes por día, además de otras clases de bacterias. Los coliformes no son dañinos para el hombre y, de hecho, son útiles para destruir la materia orgánica en los procesos biológicos del tratamiento de las aguas residuales.
Desde hace mucho tiempo se han utilizado como indicador ideal de contaminación fecal. Su presencia se interpreta como una indicación de que los organismos patógenos pueden estar presentes y su ausencia indica que el agua se halla exenta de organismos productores de enfermedades.
En las plantas de tratamiento de aguas residuales, quizás sea la única determinación microbiológica que se realice, prestándose especial interés en los porcentajes de reducción tras su tratamiento.
Los Streptococos fecales son bacterias anaeróbias o aeróbias facultativas, conocidas como bacterias del ácido láctico. El hábitat natural de estos microorganismos es el aparato digestivode los animales de sangre caliente. Se han utilizado, junto con los coliformes fecales, para diferenciar la contaminación fecal humana de la de otros animales de sangre caliente. Se ha observado que la cantidad de coliformes y streptococos fecales descargados por los seres humanos, son significativamente diferentes de las cantidades descargadas por el resto de animales. Así, la relación CF/SF contenidos en una muestra, puede usarse para demostrar el tipo de contaminación, humana o animal.
Los Actinomicetos son bacterias Gram (+), normalmente no móviles pero si lo son es por la presencia de flagelos. Estas bacterias producen olor a tierra mojada en el agua, por lo que afectan a la calidad y la aceptación pública de los suministros municipales de agua en muchas partes del mundo. Son uno de los olores más difíciles de eliminar en las plantas de tratamientos convencionales. Los actinomicetos crecen sobre material en descomposición, por lo que transforman una gran variedad de residuos orgánicos complejos formando parte importante de la población de lagos, ríos y suelos.
Los Pseudomonas son bacilos flagelados Gram (-) e incluyen un grupo de bacterias muy heterogéneas de una amplia distribución en la naturaleza, capaces de degradar una gran variedad de compuestos orgánicos. El grupo zooglea está formado por bacterias que residen típicamente en aguas contaminadas y reactores aeróbicos de residuos.
Virus
Los virus son unidades microbiológicas de estructura muy simple. Prácticamente están formadas por una envuelta proteica, con algunos restos de polisacáridos y lípidos y, en su interior, tienen una cadena de ácido nucleico que puede ser ADN o ARN.
Los virus excretados por las heces o por la orina de cualquier especie animal son susceptibles de contaminar el agua. Especialmente numerosos y de gran importancia sanitaria son los virus que infectan el aparato digestivo del hombre y que son excretados por las heces de las personas en las que habitan. Un gramo de heces humanas puede contener 100 millones de partículas de virus infecciosas.
Pueden encontrarse virus en las aguas residuales domésticas que, tras varios tipos de tratamiento, son vertidas a aguas superficiales o la tierra. Por tanto, pueden existir virus entéricos, intestinales, en las aguas superficiales y profundas contaminadas por las aguas fecales y que son después utilizadas como fuentes de aguas potables.
Entre los virus excretados en número relativamente elevado se encuentran los poliovirus, coxsakievirus, echovirus y otros enterovirus, adenovirus, reovirus, rotavirus, el virus A de la hepatitis y los agentes Norwalk.
El Poliovirus es un virus de 25 a 30 milimicras de diámetro. Provoca la poliomelitis mediante vía respiratoria y/o digestiva.
El Coxsakievirus es conocido como el virus de Coxakiev.
El Adenovirus son virus esféricos y menores de 100 milimicras. Causan afecciones respiratorias.
El Reovirus es un virus cuyo material genético (ARN) tiene como intermediario ADN en su ciclo replicativo.
El Rotavirus es el virus más importante productor de gastroenteritis y epidemias. Se transmite por vía oral principalmente.
El virus A de la hepatitis es miembro del grupo de los enterovirus. A veces se extiende por el hígado y los recuperados no son portadores.
Los Agentes Norwalk o virus de Norwalk se transmiten por el agua produciendo diarreas en individuos adultos.
Los efectos de cada uno de ellos sobre el hombre y animales se detalla en la siguiente tabla.
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Los virus no forman parte de la flora normal de aparato digestivo y sólo son excretados por las personas infectadas, en particular, lactantes y niños pequeños. Los índices de infección varían de manera considerable de unas zonas a otras, según las condiciones sanitarias y socioeconómicas.
Los virus sólo se multiplican en células vivas sensibles, su número no puede aumentar en las aguas fecales.
Se ha defendido que la transmisión de pequeños números de virus en los suministros de agua pueden dar lugar a infecciones que pasan inadvertidas. Sin embargo, la posterior transmisión de estos virus a partir de los casos de infección inaparente a los contactos sensibles implican, probablemente, el intercambio de grandes cantidades de virus.
Ello puede dar lugar a una transmisión considerable de la enfermedad en la comunidad, lo que es compatible, desde el punto de vista epidemiológico, con el contacto y no con una transmisión desde una fuente común como es el agua.
Protozoos
Los protozoosforman uno de los grupos de individuos más frecuentes en el agua. Podemos definirlos como organismos unicelulares, con núcleo (donde se encuentra el material genético) y citoplasma. Son bastante especializados, ya que presentan todas las estructuras necesarias para realizar sus funciones vitales.
Presentan una morfología muy variable tal y como podemos observar en la figura.
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Este grupo posee dimensiones microscópicas, entre las 10 micras y los pocos milímetros.
Con la excepción de los protozoos parásitos cuya distribución está asociada a la de sus organismos hospedadores, la mayoría de los protozoos son de distribución cosmopolita. Dicho cosmopolismo está asociado con una repetición de las condiciones medioambientales de las aguas donde habitan, estando así relacionada la presencia y cantidad de organismos pertenecientes a diferentes grupos con parámetros del medio como son los nutrientes, la cantidad y calidad de materia orgánica, la temperatura, el oxígeno, el pH, las poblaciones bacterianas, etc., pudiendo vivir muchos de ellos en márgenes estrechos de condiciones por lo que su presencia y constituye un elemento bioindicador de las condiciones del medio donde habitan. Sin embargo, muchos de ellos tienen un amplio rango de tolerancia a variaciones en las condiciones ambientales, lo que les hace estar presente en un gran número de hábitats, aunque con diferente desarrollo poblacional.
A su vez, dentro de este grupo de organismos encontramos existe una gran variedad de asociaciones biológicas, como son el parasitismo y la simbiosis, existiendo aproximadamente 27 especies parásitas del hombre entre las cuales se encuentran las causantes de ebfernedades como la malaria, el mal del sueño africano y otras fiebres.
En los medios acuáticos, aparte de las formas fotosintéticas que juegan un papel importante como productores primarios, base de las redes alimentarías, la importancia de los protozoos heterótrofos radica en ser un paso intermedio entre niveles tróficos, cuestión de gran importancia en los procesos de depuración de las aguas como veremos a continuación.
La importancia del papel de estos organismos, en el sistema acuático, se basa fundamentalmente en tres razones:
Por consumo directo de materia orgánica del medio.
Por propiciar la formación de flóculos, acúmulos de materia, a través de la excreción de materiales mucilaginosos.
Por constituir los principales consumidores de las poblaciones bacterianas que se desarrollan en el medio.
Así, algunas especies de protozoos son capaces de consumir directamente la materia orgánica del medio, ya sea por ingestión directa de partículas sólidas, como por trasvase de materiales disueltos en el agua a través de sus paredes corporales, por lo que contribuyen eficazmente a la eliminación de la materia carbonada de las aguas residuales.
En cuanto a la formación de flóculos, podemos decir que la formación de dichas agregaciones de partículas minerales, materia orgánica, bacterias y protozoos en el seno de la matriz mucilaginosa, pegajosa, son de gran interés en la decantación y, por lo tanto, favorecen la clarificación del agua, siendo ésta la base de un buen funcionamiento del sistema de lodos activados.
Los protozoos son de vital importancia para el sistema acuático.
Los protozoos, especialmente los ciliados, son los principales organismos consumidores de bacterias en los medios acuáticos. Con ello consiguen, por un lado, un crecimiento óptimo de poblaciones bacterianas manteniendo una tasa de aclarado que favorece que dichas poblaciones no colapsen, excretando al mismo tiempo sustancias minerales que favorecen el crecimiento de dichas bacterias y, también, disminuyen con dicho consumo, la concentración de bacterias patógenas y fecales del medio, clarificando el agua de forma eficiente.
Entre las 21.000 especies de protozoos de vida libre es evidente, por tanto, que existen variados tipos fisiológicos que exigen variadas condiciones ecológicas para su existencia. Ello, conjuntamente con su capacidad de adaptación en el transcurso del tiempo, su distribución acuática amplia, y su capacidad de alcanzar una alta densidad de población en poco tiempo, convierte a los protozoos en importantes indicadores de las condiciones del agua en un momento determinado, generando interesantes aportaciones en le prevención de problemas en plantas de tratamiento por cambios en las condiciones de funcionamiento, ya que estos organismos pueden ser sensibles a cambios bruscos de parámetros que puedan tardar en detectarse.
Cianobacterias y diatomeas
Es de sobra conocido el uso de diferentes organismos como indicadores de la calidad del agua. Dentro del fitoplancton, pertenece al reino vegetal, destacan las Cianobacterias y Diatomeas.
Las cianobacterias son microorganismos unicelulares y agrupaciones celulares sin división de trabajo. Poseen núcleo rodeado de membrana y pigmentos fotosintéticos.
Cianobacterias.
Pueden formar grandes y densas capas sobre la superficie del agua y, por ello, disminuyen el valorestético de la misma. A veces, proporcionan mal olor y sabor pero al mismo tiempo y gracias a su función fotosintética, proporcionan una buena oxigenación de las aguas donde se encuentran.
Este aspecto toma importancia cuando las cianobacterias forman parte del proceso de degradación biológica de la materia orgánica del agua, pues les proporciona oxígeno a los microorganismos capaces de degradar dicha materia, o bien, de hacer que decante y que favorezca su eliminación. Los procesos de eutrofización de las aguas continentales favorecen, en gran medida, el desarrollo de proliferaciones de microalgas a menudo representadas por floraciones de cianobacterias.
Algunas especies pertenecientes a este grupo, producen sustancias capaces de alterar las propiedades organolépticas de las aguas y de conferirles un carácter tóxico para el hombre y los animales, lo que exige prestarles una gran atención cuando esta agua es destinada al abastecimiento humano.
Por otro lado, las cianobacterias presentan la facultad de intercambiar material genético, dando lugar a la aparición de distintos grados de toxicidad.
De modo que, a menudo, estas floraciones están constituidas por diferentes genotipos, por lo que la toxicidad total de una muestra guarda una relación directa con la abundancia relativa de éstos. Así, se hace crucial su identificación para que mediante bioensayos con modelos animales y celulares, métodos inmunológicos comerciales y sondas fluorescentes se pueda combatir dicha toxicidad.
Las diatomeas son las algas pardas unicelulares. En solitario o en colonias, éstas poseen la aptitud de colonizar los substratos. Son fácilmente reconocibles por el color pardo que poseen sobre el soporte colonizado. Desde los medios dulceacuícolas y marinos, éstas constituyen la mayor parte del fitoplancton.
Cada célula está formada por una frústula silícea compuesta de dos valvas metida una en otra, de forma similar a una cajita y pueden ser conservadas mucho tiempo después de la muerte del alga. Gracias a esta propiedad, las diatomeas son utilizadas para estudiar la fase físico-químico del curso del agua.
Dos órdenes principales constituyen un gran grupo, las Céntricas o Centrophycidas, generalmente con un solo eje de simetría y con forma redondeada, y las Pennadas o Pennatophycidas, que poseen una simetría con relación a un plano donde las dos valvas son semejantes, alargadas y con contorno elíptico. Dentro de este grupo, las formas poseen un rafe, hendidura que va de un polo a otro interrumpido en el centro de la valva.
El mayor inconveniente del estudio de las diatomeas reside en la pesadez del tratamiento y del montaje necesario para su recuento y la posterior identificación de las especies. Numerosos autores, sin embargo, están de acuerdo con su uso como indicadores de la calidad de las aguas.
La sistemática de las diatomeas se basa en la observaciónde la frústula sílicea. Para facilitar la observación, es primordial eliminar la materia orgánica mediante distintos tratamientos que esconder los detalles finos de las ornamentaciones de las valvas. Es conocida la facilidad con que estos organismos son recogidos y conservados, a la misma vez que colonizan todos los sistemas acuáticos incluso las altamente hostiles y contaminados.
Las algas, dentro de las cuáles se incluyen las diatomeas, son muy sensibles a la polución, especialmente al Nitrógeno y al Fósforo. Éstas son muy interesantes al ser poco sensibles a los factores ajenos a la polución como es el tipo de substrato y el hecho de poseer la capacidad de integración de diversos factores medioambientales.
El índice I.D.G., Índice Diatómico Generalizado, viene determinado por 3 variables:
La Sensibilidad a la polución de cada especie, S, que toma valores desde 1, más resistente, hasta 5, más sensible.
Amplitud ecológica, V, que va desde 1, forma ubicua. hasta 3, forma característica.
La Abundancia, en %. El índice diatómico para cada estación se calcula mediante la siguiente fórmula:
Para ver la fórmula seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Los valores del I.D.G. van de 1 a 5 en orden decreciente de los niveles de contaminación. Los valores obtenidos mediante los índices son contrastados y, a la vez, completados con análisis químicos.
El principal inconveniente de estos índices es la necesidad de identificación de las especies de diatomeas, el cual requiere una determinada preparación y conocimiento, del mismo modo que para su recuento.
Las clases de calidad de las aguas adoptadas según el índice IDG son:
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Los macroinvertebrados son los organismos que han sido utilizados con mayor frecuencia en los estudios relacionados con la contaminación de los ríos, como indicador de las condiciones ecológicas o de la calidad de las aguas, debido a que:
Son razonablemente sedentarios, ya que debido a su escasa capacidad de movimiento, están directamente afectados por las sustancias vertidas en las aguas.
Tienen un ciclo de vida largo en comparación con otros organismos, lo que nos permite estudiar los cambios acontecidos durante largos periodos de tiempo.
Abarcan en su conjunto un amplio espectro ecológico.
Tienen un tamaño aceptable frente a otros microorganismos.
Las respuestas de las comunidades acuáticas a las perturbaciones ambientales son útiles para evaluar el impacto de los distintos tipos de contaminación, residuos municipales, agrícolas, industriales e impactos de otros usos del suelo sobre los cursos de aguas superficiales.
Con la realización de estos estudios, se llevan a cabo Índices Bióticos, basados en la ordenación y ponderación de las especies de macroinvertebrados presentes en las aguas según su tolerancia a la contaminación orgánica. Entre los existentes destacamos el IBGN, índice biológico general normalizado, y el BMWP, biological monitoring working party.
La información suministrada por los diferentes tipos de índices debe considerarse conjuntamente para poder revelar con fidelidad el estado biológico de las aguas conociendo qué especies están presentes tanto las tolerantes como las intolerantes a la contaminación, y cómo se estructuran dentro de la comunidad, si existe dominancia, etc.
Para la realización del índice es necesaria la toma de muestras de macroinverterados, invertebrados mayor de 500 micras, para ello, y en función del índice biológico a realizar, se establecerá el protocolo de campo a seguir para un adecuado muestreo.
El I.B.G.N. permite la evaluación de la calidad general de un curso de agua mediante el análisis de la macrofauna béntica, profunda, la cual está considerada como indicador de calidad da la misma. También permite la evaluación del efecto de una perturbación en el medio receptor cuando es aplicado comparativamente río arriba y debajo de un vertido o de alguna otra perturbación.
Los individuos son seleccionados y determinados hasta el nivel de familia, excepto donde la identificación es delicada.
El índice es calculado mediante una tabla, variando los valore entre 0, muy mala calidad, hasta 20, muy buena calidad.
Este índice es de cálculo fácil y se obtiene una expresión sintética de la calidad del agua, fácilmente asimilable por cualquier persona. Tenemos que añadir que éste índice es menos representativo que el I.B.G.N. pues basta con la presencia de un único individuo de una especie para que sea tenida en cuenta, así que pueden estar los resultados falseados por el fenómeno de deriva de los macroinvertebrados río arriba de los cursos de agua.
Seguidamente vemos reflejados los valores de ambos índices:
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Los macroinvertebrados son aquí considerados como expresiones sintéticas de la calidad general de los cursos de agua. En cambio, éstas técnicas no permiten separar de la calidad general del agua, la parte debida a las condiciones físicas naturales de un curso de agua y la parte debida a las perturbaciones. Esta incógnita se elimina una vez realizadas distintas campañas que permitan conocer datos históricos sobre la fauna acuática existente en el río.
Analíticas microbiológicas
Cuando queramos tener un exhaustivo control de una muestra de agua, lo primero que se ha de hacer es la analítica microbiológica, aunque no resulta una tarea fácil, pues se trabaja con organismos vivos de respuesta imprevista. La automatización en el laboratorio de microbiología no se ha desarrollado al mismo ritmo que los de otras disciplinas como es el caso de la Bioquímica, sobre todo, por la complejidad de los métodos microbiológicos.
La analítica debe ir precedida por una correcta toma de muestras y un adecuado transporte de las mismas. La manipulación de la muestra debe ser siempre efectuada de manera rigurosamente aséptica, utilizando en todo momento material estéril. Por ello, es responsabilidaddel laboratorio suministrar los criterios adecuados para la recolección de muestras y su transporte, supervisar el cumplimiento de la normativa a través del personal encargado de esta función y controlar la calidad de las que recibe.
El control atañe principalmente al tiempo transcurrido desde la recolección, el envase idóneo para cada muestra, la cantidad, preservación y conservación de la misma, estado en que se encuentra la muestra y la posible contaminación de la misma con material próximo al lugar de recolección.
Al mismo tiempo se asegura el correcto funcionamiento del material y equipo como la temperatura de estufas, refrigeradores y congeladores, campanas de incubación, autoclave, aparato por el cual se esteriliza todo material mediante vapor de agua a gran temperatura, y estufas de esterilización, pipetas etc.
Una vez controlado todo lo anterior ya sólo nos queda elegir el método o técnica analítica más adecuada con relación al microorganismo que queramos determinar. A continuación se nombran las más habituales aunque no son las únicas.
La coloración de Gram tiene fundamental importancia en la diferenciación morfológica y taxonómica de las bacterias. Las bacterias se clasifican en dos grandes grupos según retengan o no el colorante de base usado en la tinción, que es el violeta de genciana o el cristal violeta:
Las bacterias grampositivas aparecen con el citoplasma teñido uniformemente de color azul o violeta.
Las bacterias gramnegativas se tiñen de rojo por el colorante usado como contrastador, fuchina, safranina.
La diferencia entre unas y otras radica en la composición químicade la pared celular y su permeabilidad. La pared de las gramnegativas es más delgada y presenta un contenido en lípidos, grasas, diez veces superior que el de las grampositivas, lo cual dificulta la tinción y la retención del colorante en el citoplasma.
La filtración por membrana consiste en la filtración mediante un filtro estéril, y su posterior siembra en placas de Petri sobre un medio de cultivo específico para ellas y con el cual se las favorece en su crecimiento, de un volumen determinado del agua a analizar. Posteriormente se cuentan las unidades formadoras de colonias, u.f.c., y se expresan con relación a dicho volumen de agua.
caracteristicas fisicas y quimicas de aguas residuales
El agua es una substancia muy importante, Una gran parte del cuerpo de un organismo esta formado por agua. ¿Pero qué es exactamente el agua? Dentro del cuerpo de un ser humano hay un esqueleto, que hace nuestro cuerpo sólido y se cerciora de que nosotros podemos sostenernos en pie sin desplomarnos. El agua es también una clase de esqueleto. Consiste en partículas minúsculas, los átomos. Justo como todas otras substancias en la tierra. Uno de estos átomos se llama hidrógeno y el otro se llama oxígeno. Como usted sabe probablemente el aire que respiramos también contiene oxígeno. Una partícula de agua es llamada molécula. Cuando muchas moléculas de agua se derriten podemos ver esa agua, beberla o usarla por ejemplo para tirar de la cisterna.
¿Cómo se forma una molécula de agua?
Una molécula de agua consiste en tres átomos diferentes; un átomo de hidrógeno y dos átomos de oxígeno, que son enlazados juntos como pequeños imanes. Los átomos consisten en la materia, que tienen un núcleo en el centro.
La diferencia entre los átomos es expresada por números atómicos. El número atómico de un átomo depende del número de protones en el núcleo del átomo. Los protones son partículas pequeñas cargadas positivamente. El hidrógeno tiene un protón en el núcleo y el oxígeno tiene ocho. Hay también partículas sin carga en el núcleo, llamados neutrones.
Al lado de los protones y de los neutrones, los átomos también consisten en electrones cargados negativamente, los cuales pueden ser encontrados en una nube de electrones rodeando al núcleo. El número de electrones en un átomo es igual al número de protones en el núcleo. La atracción entre los protones y los electrones es lo que mantiene al átomo junto.
¿Cuánto pesa una molécula de agua?
El peso de una molécula es determinado por las masas atómicas de los átomos que la constituyen. La masa atómica de un átomo es determinada por la suma del número de protones y de neutrones en el núcleo, porque los electrones apenas pesan cualquier cosa. Cuando las masas atómicas de los átomos por separado se saben, uno simplemente tiene que sumarlas, hallando la masa atómica total de la molécula, expresada en gramos por mol. Un mol es una expresión del peso molecular de una molécula, derivado del peso de una molécula de hidrógeno, que es 1 mol.
El hidrógeno tiene una masa atómica relativa de 1 g/mol y el oxígeno tiene una masa atómica relativa de 16 g/mol. El agua consiste en un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Esto significa que la masa de una molécula de agua es 1g + 1g + 16g = 18 g/mol.
Cuando el número de moles del agua se sabe, uno puede calcular cuántos gramos de peso tiene éste, usando el peso molar del agua.
El peso molar de los átomos por separado se encuentran en la tabla periódica de Mendelejef.
¿En qué estados (fases) puede el agua ser encontrada?
El agua existe en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. A una temperatura normal cerca de 25 o C es líquido, pero por debajo de 0 o C se congelará y se volverá hielo. El agua se puede encontrar en estado gaseoso sobre 100 o C, éste es el llamado punto de ebullición del agua, en el cual esta comienza a evaporarse. El agua da lugar al gas y este es inodoro e incoloro.
Cómo de rápido el agua se evapora depende de la temperatura; si la temperatura es alta el agua se evaporará más pronto.
¿Qué sucede si el agua cambia de fase?
Los cambios de líquido a sólido o a gas se llaman cambios de fases. Cuando una sustancia tal como el agua cambia de fase, su aspecto físico cambia, pero no sus propiedades químicas. Esto es porque la estructura química sigue siendo igual, pero las moléculas que la constituyen flotarán un poco más separadas. En el estado sólido las moléculas de agua están bastante juntas, pero en el estado líquido están separadas un poco más. El agua llega a ser líquida como resultado de la dispersión de las moléculas. Cuando el agua cambia de líquido gas las moléculas se dispersan aún más, esa es la razón por la que no podemos detectarla.
¿Por qué el hielo flota en el agua?
Cuando las sustancias se congelan, las moléculas que la forman generalmente se acercan más. El agua tiene una anormalidad aquí: se congela por debajo de 0 o C, pero cuando las temperaturas caen a 4 o C, el agua comienza a ampliarse y consecuentemente la densidad es más alta. La densidad de una sustancia significa el peso en kilogramos por metro cúbico de dicha sustancia. Cuando dos sustancias se mezclan pero no se disuelven una en la otra, la sustancia con la densidad más pequeña flota en la otra sustancia. En este caso la sustancia es hielo, debido a la densidad creciente del agua.
¿Por qué no son todas las sustancias solubles en agua?
La polaridad determina si una sustancia es soluble en agua. Una sustancia polar es una substancia que tiene dos clases de polos, como un imán. Cuando otra sustancia es también polar los dos polos de las sustancias se atraen y consecuentemente las sustancias se mezclan. Una sustancia que se disuelve en agua.
Las sustancias que no contienen ningún polo se llaman substancias no polares. El aceite por ejemplo es una sustancia no polar, por eso el aceite no se disuelve en agua. De hecho flota en el agua, como el hielo, debido a su densidad más pequeña.
¿Qué es un agua dura?
Cuando el agua es referida como dura esto simplemente significa, que contiene más minerales que el agua ordinaria. Estos son especialmente minerales de calcio y magnesio. El grado de dureza es mayor cuanto más calcio y magnesio hay disuelto.
El magnesio y el calcio son iones positivamente cargados. Debido a su presencia, otras sustancias cargadas positivamente se disolverán menos fácil en aguas duras que en aguas que no contengan calcio y magnesio. Esta es la causa en realidad por la cual el jabón no se disuelve en agua dura.
¿Cuáles son las características físicas y químicas del agua?
Las características físicas de una sustancia son las características que tienen que ver con el aspecto de la sustancia. Las características químicas son las características que se utilizan a menudo en química, para tratar el estado de una sustancia. Las características físicas y químicas pueden decirnos algo sobre el comportamiento de una sustancia en ciertas circunstancias.
¿Qué características físicas y químicas hay?
Hay diversas características físicas y químicas, las cuales son a menudo usadas alternativamente . Podemos nombrar las siguientes:
- densidad. La densidad del agua significa el peso de cierta cantidad de agua. Se expresa generalmente en kilogramos por metro cúbico (físico)
- características termales. Esto se refiere a que le sucede al agua cuando se calienta; en que temperatura se convierte a estado gaseoso y estas clases de cosas (física)
- conductividad. Esto significa que cantidad de electricidad el agua puede conducir. Se expresa en una magnitud química. (física)
- absorción de luz. Esta es la cantidad de luz que cierta cantidad de agua puede absorber en un cierto plazo de tiempo (químico)
- viscosidad. Esto significa el syrupiness del agua y el que determina la movilidad del agua. Cuando se aumenta la temperatura, la viscosidad disminuye; esto significa que el agua será menos móvil en temperaturas más altas (físicas)
- el pH. El pH tiene su propia escala, funcionando para arriba a partir la 1 a 14. El pH demuestra si una sustancia es ácido (pH 1-6), neutro (pH 7) o básico (pH 8-14). El número de átomos de hidrógeno en la sustancia determina el pH. Cuanto más átomos de hidrógeno una sustancia contenga, más bajo es el pH. Una sustancia que contiene muchos átomos del hidrógeno es ácida. Podemos medir el pH sumergiendo un papel de color especial en la sustancia, los colores muestran que pH tiene la sustancia (producto químico)
- alcalinidad. Es la capacidad del agua de neutralizar un ácido o una base, de modo que el pH del agua no cambie. (producto químico)
¿Cómo se forma una molécula de agua?
Una molécula de agua consiste en tres átomos diferentes; un átomo de hidrógeno y dos átomos de oxígeno, que son enlazados juntos como pequeños imanes. Los átomos consisten en la materia, que tienen un núcleo en el centro.
La diferencia entre los átomos es expresada por números atómicos. El número atómico de un átomo depende del número de protones en el núcleo del átomo. Los protones son partículas pequeñas cargadas positivamente. El hidrógeno tiene un protón en el núcleo y el oxígeno tiene ocho. Hay también partículas sin carga en el núcleo, llamados neutrones.
Al lado de los protones y de los neutrones, los átomos también consisten en electrones cargados negativamente, los cuales pueden ser encontrados en una nube de electrones rodeando al núcleo. El número de electrones en un átomo es igual al número de protones en el núcleo. La atracción entre los protones y los electrones es lo que mantiene al átomo junto.
¿Cuánto pesa una molécula de agua?
El peso de una molécula es determinado por las masas atómicas de los átomos que la constituyen. La masa atómica de un átomo es determinada por la suma del número de protones y de neutrones en el núcleo, porque los electrones apenas pesan cualquier cosa. Cuando las masas atómicas de los átomos por separado se saben, uno simplemente tiene que sumarlas, hallando la masa atómica total de la molécula, expresada en gramos por mol. Un mol es una expresión del peso molecular de una molécula, derivado del peso de una molécula de hidrógeno, que es 1 mol.
El hidrógeno tiene una masa atómica relativa de 1 g/mol y el oxígeno tiene una masa atómica relativa de 16 g/mol. El agua consiste en un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Esto significa que la masa de una molécula de agua es 1g + 1g + 16g = 18 g/mol.
Cuando el número de moles del agua se sabe, uno puede calcular cuántos gramos de peso tiene éste, usando el peso molar del agua.
El peso molar de los átomos por separado se encuentran en la tabla periódica de Mendelejef.
¿En qué estados (fases) puede el agua ser encontrada?
El agua existe en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. A una temperatura normal cerca de 25 o C es líquido, pero por debajo de 0 o C se congelará y se volverá hielo. El agua se puede encontrar en estado gaseoso sobre 100 o C, éste es el llamado punto de ebullición del agua, en el cual esta comienza a evaporarse. El agua da lugar al gas y este es inodoro e incoloro.
Cómo de rápido el agua se evapora depende de la temperatura; si la temperatura es alta el agua se evaporará más pronto.
¿Qué sucede si el agua cambia de fase?
Los cambios de líquido a sólido o a gas se llaman cambios de fases. Cuando una sustancia tal como el agua cambia de fase, su aspecto físico cambia, pero no sus propiedades químicas. Esto es porque la estructura química sigue siendo igual, pero las moléculas que la constituyen flotarán un poco más separadas. En el estado sólido las moléculas de agua están bastante juntas, pero en el estado líquido están separadas un poco más. El agua llega a ser líquida como resultado de la dispersión de las moléculas. Cuando el agua cambia de líquido gas las moléculas se dispersan aún más, esa es la razón por la que no podemos detectarla.
¿Por qué el hielo flota en el agua?
Cuando las sustancias se congelan, las moléculas que la forman generalmente se acercan más. El agua tiene una anormalidad aquí: se congela por debajo de 0 o C, pero cuando las temperaturas caen a 4 o C, el agua comienza a ampliarse y consecuentemente la densidad es más alta. La densidad de una sustancia significa el peso en kilogramos por metro cúbico de dicha sustancia. Cuando dos sustancias se mezclan pero no se disuelven una en la otra, la sustancia con la densidad más pequeña flota en la otra sustancia. En este caso la sustancia es hielo, debido a la densidad creciente del agua.
¿Por qué no son todas las sustancias solubles en agua?
La polaridad determina si una sustancia es soluble en agua. Una sustancia polar es una substancia que tiene dos clases de polos, como un imán. Cuando otra sustancia es también polar los dos polos de las sustancias se atraen y consecuentemente las sustancias se mezclan. Una sustancia que se disuelve en agua.
Las sustancias que no contienen ningún polo se llaman substancias no polares. El aceite por ejemplo es una sustancia no polar, por eso el aceite no se disuelve en agua. De hecho flota en el agua, como el hielo, debido a su densidad más pequeña.
¿Qué es un agua dura?
Cuando el agua es referida como dura esto simplemente significa, que contiene más minerales que el agua ordinaria. Estos son especialmente minerales de calcio y magnesio. El grado de dureza es mayor cuanto más calcio y magnesio hay disuelto.
El magnesio y el calcio son iones positivamente cargados. Debido a su presencia, otras sustancias cargadas positivamente se disolverán menos fácil en aguas duras que en aguas que no contengan calcio y magnesio. Esta es la causa en realidad por la cual el jabón no se disuelve en agua dura.
¿Cuáles son las características físicas y químicas del agua?
Las características físicas de una sustancia son las características que tienen que ver con el aspecto de la sustancia. Las características químicas son las características que se utilizan a menudo en química, para tratar el estado de una sustancia. Las características físicas y químicas pueden decirnos algo sobre el comportamiento de una sustancia en ciertas circunstancias.
¿Qué características físicas y químicas hay?
Hay diversas características físicas y químicas, las cuales son a menudo usadas alternativamente . Podemos nombrar las siguientes:
- densidad. La densidad del agua significa el peso de cierta cantidad de agua. Se expresa generalmente en kilogramos por metro cúbico (físico)
- características termales. Esto se refiere a que le sucede al agua cuando se calienta; en que temperatura se convierte a estado gaseoso y estas clases de cosas (física)
- conductividad. Esto significa que cantidad de electricidad el agua puede conducir. Se expresa en una magnitud química. (física)
- absorción de luz. Esta es la cantidad de luz que cierta cantidad de agua puede absorber en un cierto plazo de tiempo (químico)
- viscosidad. Esto significa el syrupiness del agua y el que determina la movilidad del agua. Cuando se aumenta la temperatura, la viscosidad disminuye; esto significa que el agua será menos móvil en temperaturas más altas (físicas)
- el pH. El pH tiene su propia escala, funcionando para arriba a partir la 1 a 14. El pH demuestra si una sustancia es ácido (pH 1-6), neutro (pH 7) o básico (pH 8-14). El número de átomos de hidrógeno en la sustancia determina el pH. Cuanto más átomos de hidrógeno una sustancia contenga, más bajo es el pH. Una sustancia que contiene muchos átomos del hidrógeno es ácida. Podemos medir el pH sumergiendo un papel de color especial en la sustancia, los colores muestran que pH tiene la sustancia (producto químico)
- alcalinidad. Es la capacidad del agua de neutralizar un ácido o una base, de modo que el pH del agua no cambie. (producto químico)
Eutroficacion
Contaminación por detergentes
Eutroficación
Los detergentes son semejantes a los jabones porque tienen en su molécula un extremo iónico soluble en agua y otro extremo no polar que desplaza a los aceites. Los detergentes tienen la ventaja, sobre los jabones, de formar sulfatos de calcio y de magnesio solubles en agua, por lo que no forman coágulos al usarlos con aguas duras. Además como el ácido correspondiente de los sulfatos ácidos de alquilo es fuerte, sus sales (detergentes) son neutras en agua.
Los detergentes son productos que se usan para la limpieza y están formados básicamente por un agente tensoactivo que actúa modificando la tensión superficial disminuyendo la fuerza de adhesión de las partículas (mugre) a una superficie; por fosfatos que tienen un efecto ablandador del agua y floculan y emulsionan a las partículas de mugre, y algún otro componente que actúe como solubilizante, blanqueador, bactericida, perfumes, abrillantadores ópticos (tinturas que dan a la ropa el aspecto de limpieza), etc.
Los detergentes sintéticos contienen sustancias surfactantes que ayudan en la penetración, remojo, emulsificación, dispersión, solubilización y formación de espuma. Todo esto ocurre en las interfases sólido-líquido y líquido-líquido.
La mayoría de los detergentes sintéticos son contaminantes persistentes debido a que no son descompuestos fácilmente por la acción bacteriana. A los detergentes que no son biodegradables se les llama detergentes duros y a los degradables, detergentes blandos.
El principal agente tensoactivo que se usa en los detergentes es un derivado del alquilbencensulfonato como, por ejemplo, el dodecilbencensulfonato de sodio (C12H25-C6H4-SO3Na) el cual puede hacer al detergente duro (no biodegradable, contaminante persistente) o blando (biodegradable, contaminante biodegradable), dependiendo del tipo de ramificaciones que tenga.
Una gran cantidad de detergentes son arilalquilsulfonatos de sodio que tienen como fórmula general, R-C6H4-SO3Na, es decir, son sales de ácidos sulfónicos aromáticos con una cadena alquílica larga. Si la cadena es ramificada no pueden ser degradados por los microorganismos, por lo que se dice que son persistentes, y causan grandes problemas de contaminación del agua de lagos, ríos y depósitos subterráneos. Los arilalquilsulfonatos que tienen cadenas lineales son biodegradables.
El uso de los compuestos tensoactivos en el agua, al ser arrojados a los lagos y ríos provocan la disminución de la solubilidad del oxígeno disuelto en el agua con lo cual se dificulta la vida acuática y además, como les quitan la grasa de las plumas a las aves acuáticas les provoca que se escape el aire aislante de entre las plumas y que se mojen, lo cual puede ocasionarles la muerte por frío o porque se ahogan, de manera semejante como les ocurre con los derrames de petróleo en el mar.
Los detergentes son productos químicos sintéticos que se utilizan en grandes cantidades para la limpieza doméstica e industrial y que actúan como contaminantes del agua al ser arrojados en las aguas residuales.
El poder contaminante de los detergentes se manifiesta en los vegetales acuáticos inhibiendo el proceso de la fotosíntesis originando la muerte de la flora y la fauna acuáticas. A los peces les produce lesiones en las branquias, dificultándoles la respiración y provocándoles la muerte.
DETERGENTES DE POLIFOSFATOS
Un componente de los detergentes sólidos es el metafosfato llamado tripolifosfato de sodio, Na5P3O10, que contiene al ion (O3 P-O-PO2-O-PO3)5-. El ion trifosfato es de gran utilidad porque forma complejos solubles con los iones calcio, fierro, magnesio y manganeso, quitando las manchas que estos ocasionan en la ropa y ayudan a mantener en suspensión a las partículas de mugre de manera que pueden ser eliminadas fácilmente por el lavado.
A los aditivos de fosfato en los detergentes como el tripolifosfato de sodio se les llama formadores de fosfato y tienen tres funciones, primero actúan como bases haciendo que el agua del lavado sea alcalina (pH alto), lo cual es necesario para la acción detergente; segundo los fosfatos reaccionan con los iones calcio y magnesio del agua dura de manera que no actúan con el detergente y tercero ayudan a mantener las grasas y el polvo en suspensión, lo que facilita que sean eliminados.
En los detergentes líquidos se utiliza el pirofosfato de sodio (Na4P2O7) o de potasio porque se hidroliza en el ion fosfato (PO43-) a menor rapidez que el tripolifosfato de sodio.
Los detergentes hechos a base de fosfatos provocan un efecto destructor en el medio ambiente porque aceleran el proceso de eutroficación o eutrofización de las aguas de lagos y ríos. Como el uso de detergentes fosfatados ha generado problemas muy graves en el agua, algunos países han prohibido el uso de detergentes de este tipo.
AGUAS CON DETERGENTES Y ALGAS
Los detergentes después de ser utilizados en la limpieza doméstica e industrial son arrojados a las alcantarillas de las aguas residuales y se convierten en fuente de contaminación del agua.
Las algas son plantas acuáticas que se pueden percibir como un limo verde azul sobre la superficie de las aguas estancadas. Las algas, al igual que las demás plantas, almacenan energía mediante el proceso de fotosíntesis por lo que requieren de la luz solar para consumir el bióxido de carbono y liberar el oxígeno. Al igual que otras plantas, las algas necesitan también de otros elementos químicos nutritivos inorgánicos como potasio, fósforo, azufre y fierro.
La cantidad de algas que una cierta extensión de agua, como un lago, puede soportar depende de los elementos nutritivos inorgánicos que puede proporcionar y la acumulación de estos elementos depende de la cantidad de sales que arrastren las diferentes corrientes de agua al lago. Las algas crecen rápidamente cuando la cantidad de elementos nutritivos es abundante y pueden llegar a cubrir la superficie del agua con gruesas capas, y a medida que algunas algas mueren se convierten en alimento de las bacterias.
Como las bacterias consumen oxígeno para descomponer a las algas, provocan que la disminución de oxígeno llegue a un nivel que es incapaz de soportar otras formas de vida, que es indispensable para que no desaparezca el ecosistema. Por ejemplo, donde hay peces como la lobina y la perca que son útiles para el hombre, disminuyen o desaparecen, dejan el lugar a otras formas de vida menos útiles al hombre como el siluro, sanguijuelas y gusanos que se alimentan de basura.
LA EUTROFICACIÓN Y SU CONTROL
En aguas relativamente tranquilas, como lagos y lagunas, los vegetales acuáticos proliferan debido a la presencia de elementos nutritivos como nitratos y fosfatos que actúan como fertilizantes. Las principales fuentes de nutrientes son las aguas negras y los escurrimientos agrícolas que originan el crecimiento masivo de algas y lirios, que genera grandes cantidades de masas vegetales sobre las aguas y su posterior acumulación sobre las riberas. Cuando las plantas mueren, para su descomposición consume el oxígeno disuelto en el agua provocando condiciones anaeróbicas.
La eutroficación o eutrofización (del griego eú, bien, y trophé, alimentación) es un proceso natural de envejecimiento de agua estancada o de corriente lenta con exceso de nutrientes y que acumula en el fondo materia vegetal en descomposición. Las plantas se apoderan del lago hasta convertirlo en pantano y luego se seca. Los problemas se inician cuando el hombre contamina lagos y ríos con exceso de nutrientes que generan la aceleración del proceso de eutroficación, que ocasiona el crecimiento acelerado de algas, la muerte de peces y demás flora y fauna acuática, generando condiciones anaeróbicas.
El proceso de eutroficación resulta de la utilización de fosfatos y nitratos como fertilizantes en los cultivos agrícolas, de la materia orgánica de la basura, de los detergentes hechos a base de fosfatos, que son arrastrados o arrojados a los ríos y lagos son un problema muy grave para las aguas estancadas cerca de los centros urbanos o agrícolas. Durante las épocas cálidas la sobrecarga de estos productos químicos, que sirven de nutrientes, generan el crecimiento acelerado de vegetales como algas , cianobacterias, lirios acuáticos y lenteja de agua, las cuales al morir y ser descompuestas por las bacterias aeróbicas provocan el agotamiento del oxígeno disuelto en la capa superficial de agua y causan la muerte de los diferentes tipos de organismos acuáticos que consumen oxígeno, en las aguas de los lagos y ríos. Lago eutrófico es aquel de poca profundidad y poco contenido de oxígeno disuelto pero rico en materias nutritivas y materia orgánica.
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