calidad del agua

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UNIVERSIDAD PRIVADA SAN CARLOS EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL I. INTRODUCCIÓN La calidad de cualquier masa de agua, superficial o subterránea depende tanto de factores naturales como de la acción humana. Sin la acción humana, la calidad del agua vendría determinada por la erosión del substrato mineral, los procesos atmosféricos de evapotranspiración y sedimentación de lodos y sales, la lixiviación natural de la materia orgánica y los nutrientes del suelo por los factores hidrológicos, y los procesos biológicos en el medio acuático que pueden alterar la composición física y química del agua. Por lo general, la calidad del agua se determina comparando las características físicas y químicas de una muestra de agua con unas directrices de calidad del agua o estándares. En el caso del agua potable, estas normas se establecen para asegurar un suministro de agua limpia y saludable para el consumo humano y, de este modo, proteger la salud de las personas. Estas normas se basan 1

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estándares de calidad del agua

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UNIVERSIDAD PRIVADA SAN CARLOS EVALUACIN DE IMPACTO AMBIENTAL

I. INTRODUCCIN

La calidad de cualquier masa de agua, superficial o subterrnea depende tanto de factores naturales como de la accin humana.

Sin la accin humana, la calidad del agua vendra determinada por la erosin del substrato mineral, los procesos atmosfricos de evapotranspiracin y sedimentacin de lodos y sales, la lixiviacin natural de la materia orgnica y los nutrientes del suelo por los factores hidrolgicos, y los procesos biolgicos en el medio acutico que pueden alterar la composicin fsica y qumica del agua.Por lo general, la calidad del agua se determina comparando las caractersticas fsicas y qumicas de una muestra de agua con unas directrices de calidad del agua o estndares. En el caso del agua potable, estas normas se establecen para asegurar un suministro de agua limpia y saludable para el consumo humano y, de este modo, proteger la salud de las personas. Estas normas se basan normalmente en unos niveles de toxicidad cientficamente aceptables tanto para los humanos como para los organismos acuticos.El deterioro de la calidad del agua se ha convertido en motivo de preocupacin a nivel mundial con el crecimiento de la poblacin humana, la expansin de la actividad industrial, agrcola y la amenaza del cambio climtico como causa de importantes alteraciones en el ciclo hidrolgico.

II. III. OBJETIVO

Describir la calidad del agua

proponer soluciones para realizar un manejo sustentable de los fertilizantes.

IV. METODOLOGA

La metodologa para la elaboracin del trabajo; se tuvo que recurrir a Internet por la gran cantidad de informacin que existe en la actualidad, mediante mtodos de bsqueda avanzada, en determinadas pginas concernientes a la calidad del agua. Se visitaron varias pginas con el fin de obtener la informacin buscada. La mayora de las fuentes bibliogrficas provienen del sitios de monitoreo y calidad de aguas, cuencas, hidrologa y de artculos de la ANA, DIGESSA, MINAM.

Se consult adems, documentos escritos.

V. MARCO TERICO

5.1. CALIDAD DEL AGUALa calidad del agua se refiere a las condiciones en que se encuentra el agua respecto a caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas, en su estado natural o despus de ser alteradas por el accionar humano. El concepto de calidad del agua ha sido asociado al uso del agua para consumo humano, entendindose que el agua es de calidad cuando puede ser usada sin causar dao. Sin embargo, dependiendo de otros usos que se requieran para el agua, as se puede determinar la calidad del agua para dichos usos.

Entre los factores que determinan la calidad del agua estn:

Factores fsicos: La calidad del agua modificada por sustancias puede no ser txica, pero cambia el aspecto del agua, entre ellas los slidos en suspensin, la turbidez, el color, la temperatura.

Factores qumicos: Las actividades industriales generan contaminacin al agua cuando hay presencia metales pesados txicos para los humanos tales como arsnico, plomo, mercurio y cromo. La actividad agrcola contamina cuando emplea fertilizantes que son arrastrados hacia las aguas, especialmente nitratos y nitritos. Adems, el uso inadecuado de plaguicidas contribuye a contaminar el agua con sustancias toxicas para los humanos.

Factores biolgicos-bacteriologicos: Existen diversos organismos que contaminan el agua. Las bacterias son uno de los principales contaminantes del agua. Los coliformes representan un indicador biolgico de las descargas de materia orgnica. Las coliformes totales no son indicadoras estrictas de contaminacin de origen fecal, puesto que existen en el ambiente como organismos libres. Sin embargo, son buenos indicadores microbianos de la calidad de agua. La escherichia coli es la nica bacteria que s se encuentra estrictamente ligada a las heces fecales de origen humano y de animales de sangre caliente. Tambin contaminan el agua virus, algas, protozoos y hongos.

La calidad del agua se mide por la presencia y cantidad de contaminantes y para conocerse con exactitud es necesario realizar un anlisis del agua en un laboratorio especializado.

Existen muchas razones por las cuales un agua pierde su calidad y los seres humanos generalmente tienen una gran influencia en la presencia de los factores que favorecen esto.

Algunas de las razones son las descargas por su uso en actividades domsticas y comerciales, por su uso en actividades industriales, y por su uso en actividades agrcolas. La contaminacin del agua es el proceso mediante el cual se agregan organismos o sustancias toxicas que resultan inadecuadas para diferentes usos. La mala calidad del agua afecta muchas actividades vitales, los efectos ms evidentes del uso de agua de mala calidad se refleja en enfermedades que afectan al ser humano, entre las principales enfermedades que se vinculan directamente con el agua estn las de origen digestivo, diarrea, parasitismo intestinal, clera, fiebre tifoidea y Shigelosis. Una mala calidad del agua tambin afecta la salud de los ecosistemas, pues la biodiversidad asociada al agua se ve afectada por la contaminacin.

En el caso de agua para abastecimiento pblico, es de primordial inters el concepto de potabilidad de la misma, este concepto puede expresarse como: Un agua es potable cuando reuniendo agradables caractersticas estticas y organolpticas (fresca, incolora, transparente, inspida o con un sabor agradable), contiene en adecuada proporcin elementos y sales minerales, pero sin poseer sustancias que puedan causar perjuicio alguno en la fisiologa normal del organismo humano. A su vez un agua se dice contaminada cuando contiene microorganismos y sustancias qumicas de diverso origen, de modo que resulte inadecuada para su empleo normal,

5.1.1. AGUA CRUDA O EN ESTADO NATURAL (SIN TRATAMIENTO)El trmino agua cruda se refiere al agua que se encuentra en el ambiente (lluvia, superficial, subterrnea, ocanos, etc.), que no ha recibido ningn tratamiento ni modificacin en su estado natural.

Entendiendo por fuente el recurso hdrico del cual una comunidad se abastece de agua, se puede afirmar que la calidad del agua que se encuentra en forma natural depende de la posicin geogrfica, origen (mar, subterrnea, superficial) y hbitos de los pobladores. Las fuentes principales de abastecimiento de agua en nuestro medio son las aguas superficiales y las aguas subterrneas.Las aguas superficiales estn constituidas por quebradas, ros, lagos, embalses, etc. Segn su origen, los ros que nacen cerca de zonas mineras son generalmente aguas cidas y los ros montaosos tienen agua con temperaturas ms bajas que los que recorren los valles, etc.

Fenmenos naturales como la erosin arrastran sedimentos que hacen variar la calidad del agua de los ros, quebradas, etc. Tal vez la causa ms importante en la variacin de la calidad del agua original de una fuente superficial es la actividad humana. Actividades como la industria, el uso extensivo de pesticidas y abonos en la agricultura, la explotacin minera, la descarga de basuras y el vertimiento de los desechos domsticos son los causantes del deterioro en que se encuentran actualmente nuestros ros, lagos y quebradas.

En conclusin, se puede decir que las aguas superficiales presentan condiciones que varan de una cuenca a otra, los ros tienen caractersticas de calidad diferentes a las de los embalses y, adems, la calidad del agua de las fuentes superficiales es variable con el tiempo.

En cuanto a las aguas subterrneas, estas presentan condiciones de calidad ms uniformes y distintas que las de las fuentes superficiales; generalmente son ms claras pero ms mineralizadas. Son ms claras porque no reciben la misma cantidad de contaminantes que se vierten a las superficiales, y adems, al infiltrarse en el terreno gran parte del material suspendido queda retenido en el suelo. Las aguas subterrneas son ms mineralizadas porque tienen un gran poder para disolver los estratos del suelo, principalmente aquellos terrenos ricos en hierro y manganeso.5.1.2. AGUAS RESIDUALES

Se define el agua residual como aquella que ha sido utilizada en cualquier uso benfico. El conocimiento de la naturaleza del agua residual es fundamental para el diseo, operacin y control de los sistemas de aguas residuales (recoleccin y tratamiento).

Generalmente los generadores de aguas residuales se pueden agrupar en aguas residuales domsticas, industriales (caracterizadas o medidas y no medidas) y comerciales.

5.1.3. AGUA TRATADA (AGUA POTABLE)

Se entiende por agua tratada aquella a la cual se le han variado o cambiado sus caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas con el propsito de utilizarla en algn uso benfico. La calidad del agua tratada depende del uso que se le vaya a asignar o a dar. Por ejemplo, la calidad del agua para consumo humano o la utilizable para riego tienen una calidad diferente a la calidad del agua requerida por un determinado sector industrial. Las normas de calidad del agua para el abastecimiento pblico de agua potable dependen de la regulacin de cada pas.

5.2. PROPIEDADES DEL AGUA

El entendimiento de la naturaleza fsica, qumica y biolgica del agua es esencial para todo ingeniero ambiental. El agua, considerada como una sustancia qumicamente pura, solamente existe en el laboratorio. En la naturaleza el agua entra en contacto con el suelo, la atmsfera y adquiere elementos o sustancias (a travs de vertimientos) que alteran su composicin original.

El agua, cualquiera que sea su estado, est caracterizada por ciertas propiedades que la distinguen de los dems lquidos y su calidad se determina analizando en el laboratorio varios parmetros fsicos, qumicos y biolgicos.

Qu es el agua?Todo el mundo sabe qu es el agua; se conoce que es una sustancia qumica compuesta de 2 tomos de hidrgeno y 1 de oxgeno y que puede presentarse en cualquiera de los tres estados: lquido, gas (vapor) y slido (hielo). Se conoce, adems, que en la naturaleza sigue un ciclo (ciclo hidrolgico). Sin embargo, es poca la gente que se acuerda o tiene presentes sus propiedades.

A aquellas caractersticas que posee el agua, ya sea que se encuentre contaminada o no, se les conoce como propiedades del agua. Las propiedades son las caractersticas que distinguen al agua de los dems lquidos. A continuacin se describen brevemente, como repaso, las principales propiedades del agua:

DensidadLa densidad se mide como masa por unidad de volumen. El agua tiene su mxima densidad a 4 oC y disminuye a partir de all con la temperatura, lo que hace que la densidad del hielo sea inferior a la del agua lquida y, por lo tanto, flote en ella. Esta aparente anomala se debe a la forma de la estructura molecular del agua. La densidad se expresa en tres formas distintas:

Masa por unidad de volumen, (g/cm3) Peso especfico, , o fuerza por unidad de volumen (g/m2/s2) Gravedad especfica, s = /0 /0. El subndice cero denota la densidad a una temperatura estndar o de referencia.La densidad y el peso especfico del agua a diferentes temperaturas se encuentran en tablas que se pueden consultar en los diferentes libros de referencia.La densidad es importante en la ingeniera del agua debido a que interviene en el clculo del nmero de Reynolds (rgimen de flujo), y en prcticamente todos los procesos de tratamiento del agua, por ejemplo, la sedimentacin y la filtracin.ViscosidadLa viscosidad se puede definir en trminos prcticos como la resistencia que presenta el agua a la deformacin, y por ello, es anloga a la friccin interna. La viscosidad del agua se expresa en una de las dos formas siguientes:a. viscosidad absoluta o dinmica, , o masa por unidad de longitud y tiempo (poise = newton*s/m2)b. viscosidad cinemtica = /, o longitud elevada al cuadrado por unidad de tiempo (stokes = m2/s)En el agua, la viscosidad disminuye regularmente con la temperatura. La viscosidad cambia ms rpidamente que la densidad y por esto afecta notablemente todos los procesos de tratamiento del agua.La viscosidad es importante porque interviene en el clculo del nmero de Reynolds y en los procesos de coagulacin y floculacin en el tratamiento del agua.

Calor especfico (CE)Es la cantidad de calor necesario para elevar 1 C la temperatura de un gramo de agua. En la mayora de los lquidos el calor especfico aumenta con la temperatura, pero en el agua tiene su mnimo a 35 C, y este valor es mucho ms elevado que en compuestos tales como el alcohol, el benceno, etc., que tienen valores de CE de 0,4 a 0,6. En otras palabras, se necesita una gran cantidad de calor para poder elevar la temperatura del agua, lo que hace muy costosos los procesos de tratamiento de agua como la destilacin.Tensin superficialEntre las molculas de un lquido se presentan fuerzas naturales de atraccin internas denominadas fuerzas de Van der Waals. En el agua, las molculas de la capa superficial estn, por una parte, atradas entre s, y por otra parte, atradas por las molculas de las capas inferiores formndose en la superficie como una pelcula que es difcil de romper. Es por esto que muchos elementos ms densos que el agua flotan en ella. La energa necesaria para romper la capa por unidad de rea es a lo que se le conoce como tensin superficial.La tensin superficial causa la elevacin del agua en los tubos capilares, la forma esfrica de las gotas de agua o de las pompas de jabn, las aparentes atracciones o repulsiones que se observan en los cuerpos pequeos que flotan en la superficie de un lquido, la forma redondeada de los meniscos, etc.La tensin superficial es un enlace importante en el intercambio de sustancias que van hacia adentro y hacia afuera del agua, y adems, fija su habilidad humectante. Los depresores de la tensin superficial como el jabn y los detergentes aumentan el efecto humectante del agua. El polvo, el polen y otras partculas extraas se mantienen en la superficie del agua gracias a la tensin superficial. Tambin, existen sustancias como la glicina que pueden aumentar la tensin superficial.La tensin superficial se expresa en unidades de fuerza por unidad de longitud (julios/m) y es importante en procesos de tratamiento del agua para remover grasas, aceites y detergentes.

5.2.1. PARMETROS FSICOS, QUMICOS Y BIOLGICOSPara saber qu tan pura o qu tan contaminada est el agua es necesario medir ciertos parmetros. Los parmetros de calidad del agua estn clasificados en fsicos, qumicos y microbiolgicos. Como se puede intuir existen muchos parmetros, muchas formas y varios mtodos para medir dichos parmetros.Para obviar estos problemas, las agencias internacionales encargadas de vigilar y estudiar la calidad del agua han estandarizado (unificado) los criterios y los mtodos para realizar los anlisis del agua en el laboratorio.

5.2.2. PARMETROS FSICOSSe clasifican como parmetros fsicos aquellas sustancias que tienen incidencia directa sobre las condiciones estticas del agua.

Turbiedad

Se conoce como turbiedad a la capacidad que tiene el material suspendido en el agua para obstaculizar el paso de la luz. La turbiedad es producida por una gran variedad de causas. Entre ellas las ms importantes pueden ser: La erosin natural de las cuencas la cual aporta sedimentos a los cauces de los ros. La contaminacin causada por la industria o por desechos domsticos.

Como se puede apreciar, la turbiedad tiene desde un origen inorgnico (arcilla, arenas, etc.) como es el caso de la turbiedad aportada por la erosin, hasta tener un alto grado de material orgnico (microorganismos, limus, etc.) como en el caso de la turbiedad aportada por actividades antrpicas.

La turbiedad es importante en el tratamiento del agua potable por las siguientes razones:

Esttica. La presencia de turbiedad en el agua causa rechazo en el consumidor. Adems, existen ciertos procesos industriales (fabricacin de textiles, alimentos) que requieren agua exenta de turbiedad. Seleccin de los procesos de tratamiento. La turbiedad es un parmetro fundamental en la determinacin de los procesos ms adecuados para tratar el agua de abastecimiento. Procesos como coagulacin, sedimentacin y filtracin se disean y operan teniendo en cuenta el valor de la turbiedad. Filtracin y cloracin del agua. La turbiedad puede incidir en la eficiencia de determinados procesos de tratamiento del agua, por ejemplo, la filtracin y la desinfeccin. La filtracin del agua se vuelve ms difcil y costosa cuando la turbiedad es alta; la turbiedad obstruye los filtros, genera problemas de operacin en el tratamiento del agua y ocasiona un aumento en la frecuencia de lavado de las unidades. Cuando la turbiedad es alta se necesitan dosis mayores de cloro para desinfectar el agua. Esto debido a que los microorganismos se ocultan entre las partculas de turbiedad por lo que se requieren mayores cantidades de cloro para eliminarlos.

La turbiedad se expresa en unidades de turbiedad. Una unidad de turbiedad es una cantidad patrn emprica producida al agregar 1 mg de SiO2 a 1 litro de agua destilada. El turbidmetro de Jackson es el instrumento de laboratorio con el cual se mide la turbiedad. Cuando la turbiedad se mide con este instrumento, los resultados se dan en JTU.

Debido a que el turbidmetro de Jackson es un instrumento rudimentario y ante el auge de la instrumentacin electrnica, en la actualidad, la turbiedad se mide co turbidmetros basados en principios nefelomtricos. La sustancia patrn de medida ya no es slice sino una mezcla de sulfato de hidrazina y hexametiltetramina. Cuando la turbiedad se mide con estos instrumentos, los resultados se dan en UNT.

La unidad utilizada normalmente para expresar la turbiedad es la UNT. Otras unidades que an se usan se pueden trasformar usando el siguiente cuadro:

Color

Aunque est ntimamente ligado a la turbiedad, el color en el agua puede considerarse como una caracterstica independiente. Mientras que la turbiedad se considera ocasionada por partculas de gran tamao (dimetros > 10-3 mm), el color se considera generado por sustancias disueltas y por los coloides.

Existe an discrepancia entre los investigadores en cuanto a las causas que originan el color. El origen ms aceptado es el que el color es producido, a excepcin del ocasionado por las descargas industriales, por la descomposicin natural de la materia vegetal de las plantas (humos) y por la disolucin de ciertos minerales (especialmente hierro y manganeso) presentes en el subsuelo.

El color est clasificado como color aparente y color verdadero. Color aparente se considera al producido por el material suspendido mientras que color verdadero es el que permanece en el agua despus de remover la turbiedad.

El color es importante en el tratamiento del agua porque su presencia causa rechazo en los consumidores aunque no ocasione problemas sanitarios, como es el caso del color de origen natural. Cuando el color es debido al vertimiento de desechos industriales se asocia a la presencia de sustancias txicas.El color se expresa en unidades de color (UC). La unidad de color es la que se obtiene agregando 1 mg de cloroplatinato de potasio en 1 litro de agua destilada.

El color se mide en el laboratorio utilizando los colormetros.Visibilidad

Se entiende por visibilidad la interferencia que producen los materiales suspendidos en el agua al paso de la luz. Se mide con el disco de Secchi y se reporta en unidades de longitud. Este parmetro realmente representa la profundidad de la zona ftica, es decir, la zona hasta donde penetra la luz en el agua y puede realizarse fotosntesis.

Olor y sabor

Se mencionan en conjunto por estar ntimamente ligados. Los olores y sabores en el agua estn asociados con la presencia de sustancias indeseables causando el rechazo del consumidor. Los olores y sabores objetables se pueden deber a la presencia del plancton, compuestos orgnicos generados por la actividad de las bacterias y algas, a los desechos industriales o a la descomposicin de la materia orgnica. Especficamente la sustancia que produce olores en la descomposicin de la materia orgnica es el H2S. No existen instrumentos para determinar los olores y sabores en el agua; generalmente estos se reportan en los anlisis de aguas como presentes o no presentes.

A bajas concentraciones, la influencia de los olores sobre el normal desarrollo de la vida humana tiene ms importancia por la tensin psicolgica que generan que por el dao que puedan producir al organismo. Concentraciones altas de olores molestos pueden reducir el apetito, producir nuseas y vmitos.

Tambin pueden interferir o rebajar el valor de la propiedad, el aspecto esttico o paisajstico de una regin.

Temperatura

La temperatura es tal vez el parmetro fsico ms importante del agua. Adems de afectar la viscosidad y la velocidad de las reacciones qumicas, interviene en el diseo de la mayora de los procesos de tratamiento del agua (coagulacin, sedimentacin, etc.).

En nuestro medio, el agua se entrega a los consumidores con la temperatura que se encuentra en la fuente. Solamente en algunos procesos industriales es necesario entregar el agua a una determinada temperatura. Si se requiere a una temperatura mayor se calienta en las calderas y si se quiere rebajar se utilizan torres de enfriamiento.

Slidos

Para dar un diagnstico acerca de la calidad del agua, es necesario determinar la cantidad de material slido que contiene la muestra. La figura 2.1 presenta los diferentes tipos de slidos que existen en la ingeniera de calidad del agua y entre parntesis, como ejemplo, est el porcentaje en que comnmente se encuentran en las aguas residuales.

Diferentes formas de slidos presentes en el agua

El primer tipo de slidos de importancia para determinar la calidad del agua son los slidos totales (ST). Los ST se definen como todo el material que queda despus de evaporar el agua a 105 C, es decir, ST es todo aquello presente en la muestra, excepto agua.

Los slidos sedimentables se definen como el material que se sedimenta en el fondo de un recipiente de forma cnica (cono de Imhoff) en el transcurso de un perodo de 60 minutos. Los slidos sedimentables se expresan en ml/L.

Los slidos totales se dividen en slidos suspendidos y slidos disueltos. La cantidad y naturaleza de los slidos presentes en el agua vara ampliamente.

En el agua la mayora de los slidos se hayan disueltos (SD) y consisten principalmente en sales y gases.

Los slidos disueltos se calculan pasando la muestra por un papel de filtro y luego determinando los slidos totales del filtrado. Si se somete la muestra filtrada a evaporacin en una mufla a aproximadamente 600 C y se pesa el residuo se obtienen los slidos disueltos fijos (SDF). Por diferencia se determinan los slidos disueltos voltiles (SDV).

Los slidos suspendidos (SS) se determinan restando los slidos disueltos de los slidos totales. Los SS son, tal vez, el tipo de slidos ms importantes de determinar en los estudios de calidad del agua en nuestro medio, principalmente porque se utilizan para el cobro de las tasas retributivas y el diseo de plantas de tratamiento de aguas residuales.

Los slidos suspendidos fijos (SSF) y los slidos suspendidos voltiles (SSV) se determinan de forma anloga a los SDF y SDV.

5.2.3. PARMETROS QUMICOSPor razones didcticas los parmetros qumicos del agua se dividen en dos clases: Indicadores (pH, acidez, alcalinidad). Sustancias qumicas.

5.2.3.1. Indicadores

Se definen como indicadores, los parmetros cuyas concentraciones en el agua se deben a la presencia e interaccin de varias sustancias.

PH

El pH es el trmino utilizado para expresar la intensidad de las condiciones cidas o bsicas del agua. Por convencin est definido como:pH = log [H +]

Por anlisis qumicos se sabe que el pH siempre se encuentra en una escala de 0 a 14. La escala de pH se describe en la figura 2.2.

Escala de pHLa escala de valores del pH se asemeja a la de un termmetro. Mientras que la escala de un termmetro mide la intensidad de calor, el pH mide la intensidad de la acidez o basicidad. Es importante decir que el pH mide el grado de acidez o de alcalinidad pero no determina el valor de la acidez ni de la alcalinidad.

El pH se puede medir en el campo o en el laboratorio por medio de instrumentos electrnicos (pHchmetro).

Conductividad

La conductividad es un indicativo de las sales disueltas en el agua y mide la cantidad de iones especialmente de Ca, Mg, Na, P, bicarbonatos, cloruros y sulfatos. Se mide en micromhos/cm o Siemens/cm.

La conductividad es una medida indirecta de los slidos disueltos. De acuerdo con la experiencia se pueden correlacionar con la siguiente expresin:

Slidos totales disueltos (mg/L) = 0,55 a 0,7 * conductividad (mhos/cm)Las aguas que contienen altas concentraciones de conductividad son corrosivas.

AcidezGeneralmente se considera que todas las aguas que tienen un pH inferior a 8,5 unidades tienen acidez. La acidez en las aguas naturales es ocasionada por la presencia de CO2 o la presencia de un cido fuerte (H2SO4, HNO3, HCl). En el esquema de la figura 2.3 se aprecian los diferentes tipos de acidez de acuerdo con el rango de pH.

El CO2 es un componente normal de las aguas naturales. Entra al agua por absorcin de la atmsfera. Tambin, puede presentarse debido a que el CO2 se produce en la descomposicin biolgica de la materia orgnica.

Alcalinidad

La alcalinidad en el agua es entendida como la capacidad que tiene para neutralizar los cidos. La alcalinidad puede considerarse como la presencia de sustancias bsicas en el agua, principalmente, sales de cidos dbiles o bases fuertes (sustancias caracterizadas por el radical OH-, por ejemplo la soda custica NaOH).

La alcalinidad se reconoce por la presencia de los iones, [OH-], [CO32-] y [HCO3-].En las aguas naturales la alcalinidad se debe a la presencia de iones [CO32-] y [HCO3-] los cuales ingresan al agua debido a la accin del CO2 sobre los materiales naturales del suelo.

DurezaSe denomina dureza a la propiedad que tienen ciertas aguas de cortar el jabn, es decir, requieren grandes cantidades de jabn para producir espuma. Las aguas duras tambin tienen la particularidad de que a elevadas temperaturas forman incrustaciones en los equipos mecnicos y las tuberas. Por ejemplo, cuando el agua que alimenta una caldera es dura se forman incrustaciones que llegan a taponarla y en muchos casos han llegado hasta a hacerla explotar.

Las aguas duras, fuera de las molestias ocasionadas con el jabn, no presentan ningn problema sanitario. Sin embargo, si van a ser utilizadas en la industria, deben ser tratadas. El proceso que se utiliza para remover la dureza se llama ablandamiento o suavizacin.

La dureza la ocasiona la presencia de cualquier catin bivalente en el agua, principalmente Ca2+ y Mg2+. La dureza ingresa al agua en el proceso natural de disolucin de las formaciones rocosas presentes en el suelo.

Las aguas duras son alcalinas

La dureza se clasifica bsicamente en dureza carboncea y dureza no carboncea.

5.2.3.2. Sustancias qumicas

El agua, por ser considerada el solvente universal, tiene la posibilidad de que una gran cantidad de elementos y compuestos qumicos estn presentes en ella. Sin embargo, muchos de estos compuestos no tienen importancia en la calidad del agua.

Debido al alcance de este libro, slo se discuten las sustancias que a criterio del autor son las ms comnmente utilizadas en el diagnstico de la calidad del agua.

Grasas

El trmino grasa se aplica a una amplia variedad de sustancias orgnicas que se extraen de soluciones acuosas o en suspensin. La extraccin de estas sustancias se hace en el laboratorio utilizando hexano. Generalmente, se pueden considerar grasas compuestos como los hidrocarburos, esteres, aceites, ceras y cidos grasos de alto peso molecular, dado que todos estos compuestos son solubles en hexano. Se utiliza el hexano en la prueba de laboratorio para medir las grasas porque es un buen solvente y tiene un mnimo poder solvente para otros compuestos orgnicos.

Las grasas son generadas o llegan al agua por actividades antrpicas, y su presencia y medicin estn relacionadas principalmente con actividades que tienen que ver con el manejo de aguas residuales. Normalmente, las empresas operadoras de los sistemas de alcantarillado no permiten el vertimiento de aguas residuales con contenidos de grasas superiores a 100 mg/L. Lo anterior debido a que las grasas obstruyen las tuberas y presentan problemas en la operacin de las plantas de tratamiento de aguas residuales

En aguas naturales, la presencia de grasas inhibe el paso de la luz y del oxgeno disuelto en el agua, adems, de que se adhieren a las branquias de los peces.

En trminos prcticos, para diferenciar las grasas de los aceites, las grasas son consideradas desechos slidos mientras que los aceites son lquidos.

Detergentes

El trmino detergentes se aplica a toda la variedad de materiales utilizados para remover la mugre de la ropa, los platos, etc., es decir, todas las sustancias que producen espuma cuando el agua es agitada. Los detergentes son sustancias orgnicas que tienen la propiedad de reducir la tensin superficial del agua.

Esta es la razn por la cual remueven la mugre. A los detergentes, tambin, se les conoce como tenso-activos o surfactantes.

Hierro y manganeso

Se discuten en conjunto porque en la naturaleza siempre se encuentran juntos.Estos compuestos son bsicamente importantes en las aguas subterrneas en las cuales se encuentran en altas concentraciones. La presencia de hierro y manganeso en las aguas superficiales y subterrneas se debe al poder disolvente que tiene el CO2 sobre los estratos del suelo reduciendo los compuestos frricos a hierro soluble.

El hierro y el manganeso se consideran importantes en el tratamiento del agua porque aunque no tienen efectos en la salud de los consumidores, tanto el hierro como el manganeso manchan la ropa y los aparatos sanitarios, adems, cuando se agota el oxgeno forman compuestos que se depositan, corroen y obstruyen tuberas y equipos mecnicos.

Existen dos mtodos colorimtricos aplicables a la medicin de hierro en aguas naturales que se encuentran libres de las sustancias interferentes: el mtodo de la Fenantrolina y el tentativo de Tripiridil. Normalmente, se mide hierro total y hierro soluble (Fe2+). La forma importante en la calidad del agua del hierro es la soluble debido a que el Fe2+ en presencia de oxgeno se oxida a (Fe3+) que es el que causa las incrustaciones.El manganeso se determina por la accin de agentes oxidantes fuertes sobre los compuestos manganosos solubles, al comparar el color prpura producido, con las soluciones patrones de Mn. Existen dos alternativas de mtodos colorimtricos para la determinacin del Mn en el agua que usan dos agentes oxidantes: el mtodo del Peryodato y el del Persulfato.

Se considera que concentraciones mayores a 0,3 mg/L de Fe total y de 0,1 de Mn crean problemas de calidad del agua en los sistemas de agua potable.Nitrgeno

El nitrgeno (N) as como el fsforo son esenciales para el crecimiento de protistas y plantas, razn por la cual reciben el nombre de nutrientes o bioestimuladores.

Debido a que el N es absolutamente bsico para la sntesis de protenas, ser preciso conocer datos sobre la presencia del mismo en las aguas, y en qu cantidades, para valorar la posibilidad de tratamiento de las aguas residuales domsticas e industriales mediante los procesos biolgicos.

El nitrgeno total est compuesto de nitrgeno orgnico, amonaco, nitrito y nitrato. La prueba ms comn de determinacin de nitrgeno es el Kjeldahl (NTK). El NTK determina la concentracin de nitrgeno orgnico y nitrgeno amoniacal. Si se desea obtener solamente el orgnico, durante la prueba de laboratorio se elimina el N amoniacal hirviendo la muestra.

El nitrgeno amoniacal se encuentra en solucin acuosa en forma de ion amonio o como amonaco, en funcin del pH de la solucin de acuerdo con la siguiente ecuacin.

Fsforo

El fsforo es esencial para el crecimiento de algas y otros organismos biolgicos.Debido a que en las aguas superficiales ocurren nocivas proliferaciones incontroladas de algas, actualmente existe mucho inters en limitar la cantidad de fsforo que alcanzan las aguas superficiales por medio de vertimientos de aguas residuales domsticas, industriales y por escorrenta. Como ejemplo se puede citar el caso de las aguas residuales municipales cuyo contenido de fsforo como P puede variar entre 4 y 15 mg/L.

Las formas ms frecuentes en que se presenta el fsforo en soluciones acuosas incluyen el ortofosfato, el polifosfato y los fosfatos orgnicos. Los ortofosfatos como PO43-, HPO42-, H2PO4- y H3PO4, por ejemplo, se hallan disponibles para el metabolismo biolgico sin que sea precisa una ruptura posterior.

El fsforo orgnico es de poca importancia en la mayor parte de los residuos domsticos, pero puede ser un constituyente de importancia en los vertimientos industriales y lodos de aguas residuales domsticas.

Los ortofosfatos son la forma ms importante de fsforo en el agua debido a que se encuentran disueltos en el agua y de esta manera son aprovechados por las plantas. A esta forma de fsforo se le conoce en la literatura como fsforo aprovechable o disponible. Se recomienda que las concentraciones de fosfatos se expresen en trminos de fsforo (P) y no como mg PO4 /L.El fsforo raramente se encuentra en el agua en altas concentraciones debido a que las plantas lo absorben rpidamente. En aguas superficiales la concentracin

Clorofila

El fitoplancton est formado por algas, las que, a su vez, estn constituidas por una serie de pigmentos. Entre los pigmentos ms representativos estn: clorofilas, carotenoideos y biliproteinas.

Mediante la cuantificacin de la clorofila puede hacerse un estimativo del fitoplancton que existe en un rea determinada, por lo cual se han estudiado las clorofilas el reconocimiento y extraccin del fitoplancton.

La clorofila se encuentra en todas las algas y presenta dos bandas de absorcin, una en la zona roja del espectro visible con una longitud de onda entre 660 y 665 nm, y la otra con una longitud de onda menor de 430 nm en la zona violeta.

La clorofila solo est presente en algas verdes y en euglenofitas. Su funcin es la acumulacin de la luz que pasa a la clorofila como energa lumnica.

Existe otro tipo de clorofilas de menor importancia que tienen poco significado en los estudios de calidad del agua.

En conclusin, en los estudios de calidad del agua se utiliza solamente la clorofila , ya que es la que se encuentra en todas las algas. La clorofila se utiliza como una medida de la cantidad de materia vegetal o biomasa que existe en el agua. Con base en este parmetro tambin se puede determinar el estado trfico del agua.

Demanda bioqumica de oxgeno (DBO)

El parmetro ms ampliamente utilizado para determinar el contenido de materia orgnica de una muestra de agua es la demanda bioqumica de oxgeno. La DBO se mide determinando la cantidad de oxgeno que requieren los microorganismos (bacterias principalmente) para degradar, oxidar, estabilizar, etc. la materia orgnica. La prueba de DBO ms conocida es la DBO5. Esta prueba se realiza incubando la muestra de agua en el laboratorio y al cabo de cinco das se mide el consumo de oxgeno por parte de los microorganismos, y los resultados se reportan en mg/L de oxgeno consumido.

La prueba o datos de DBO se utilizan para:

Determinar la cantidad de oxgeno requerida para biolgicamente estabilizar la materia orgnica. Con este dato se disean los equipos de aireacin de los procesos de lodos activados. Dimensionar las unidades de tratamiento de agua. Medir la eficiencia de algunos de los procesos de tratamiento de aguas residuales Cobrar las tasas retributivas.

Para asegurar la representatividad del valor de la DBO, la prueba debe ser realizada por un laboratorio homologado por una autoridad competente (en Colombia el IDEAM) y se debe utilizar un mtodo estndar en su medicin. Las tcnicas de laboratorio empleadas en el anlisis de la DBO se salen del alcance del curso y para ello se deben consultar las referencias especializadas en este tipo de anlisis.

Demanda qumica de oxgeno (DQO)

La DQO es una prueba ampliamente utilizada para determinar el contenido de materia orgnica de una muestra de agua. A diferencia de la DBO, en esta prueba la materia orgnica es oxidada utilizando una sustancia qumica y no microorganismos.

El dicromato de potasio constituye actualmente el mejor agente oxidante para la determinacin de la DQO. Este compuesto tiene la capacidad de oxidar la gran mayora de sustancias orgnicas, adems, es fcil de determinar su concentracin antes y despus de la prueba lo cual hace que se pueda calcular el oxgeno consumido. Otra de las ventajas de la DQO es el poco tiempo que duracin de la prueba: mientras un anlisis de DBO tarda 5 das, uno de DQO demora 3 horas.

5.2.4. CARACTERSTICAS BIOLGICAS

Las aguas crudas pueden tener una gran variedad de microorganismos. Los microorganismos en el agua pueden ser patgenos o no patgenos. Por patgenos se entienden aquellos organismos que causan enfermedad a los seres vivos mientras que por no patgenos se entiende lo contrario.

Los microorganismos ms importantes que se encuentran en el agua y pueden producir enfermedades son las bacterias, los virus, las algas, los hongos y algunos protozoos.

Entre las enfermedades ms comunes que se transmiten por el agua estn:

CleraEl clera es una enfermedad diarreica producida por el vibrio-clera. Esta bacteria es removida fcilmente por los procesos convencionales del tratamiento del agua. Por lo tanto, el clera se transmite por el consumo de agua sin tratar o aguas tratadas deficientemente. Es importante recordar como aspecto importante que esta enfermedad estuvo prcticamente erradicada del mundo y su rebrote se debe a los malos servicios de agua y a la pobreza en que se encuentran los pases del Tercer Mundo. El rebrote se dio a comienzos de los aos 90 en la regin amaznica del Per.

Gastroenteritis

Este es el nombre genrico aplicado comnmente a las enfermedades diarreicas que radican en el sistema gastrointestinal sin que se pueda clasificarlas especficamente.

Existe discrepancia entre los investigadores sobre el microorganismo causante de la gastroenteritis. Sin embargo, se tiene comprobado que son varioslos microorganismos que ocasionan la gastroenteritis.

Se sabe con certeza que la Escherichia Coli (tipo enteropatgeno) produce gastroenteritis y ataca con mayor frecuencia la poblacin infantil y a los ancianos. Tambin, existen informes de que el ganado que bebe agua que contiene cantidades excesivas de algas ha presentado desrdenes gastrointestinales, debido probablemente a sustancias txicas que, se sabe, contienen estas algas.Amplios estudios sobre enfermedades diarreicas agudas demostraron que muchas de ellas son disenteras benignas causadas por miembros del gnero Shigella. Adicionalmente, han ocurrido casos en que las sustancias qumicas utilizadas en el tratamiento del agua han producido irritaciones en el sistema gastrointestinal de los consumidores y, por ende, diarrea en los usuarios. Queda, pues, aceptado que la gastroenteritis es una infeccin bacteriana (sin especificar cul), que puede ser transmitida por el consumo de agua sin o deficientemente tratada.Adems de las enfermedades nombradas anteriormente, existen otras infecciones que son de comprobada transmisin por el agua. Entre ellas se pueden citar:

La fiebre tifoidea transmitida por la salmonella typhosa. La disentera causada por la entomoeba hystoltica (comnmente conocida como amiba la bacteria y amibiasis la enfermedad). El parasitismo en general. Est comprobado que la mayora de los parsitos del hombre (ascaris, giardias, etc.) pueden ser adquiridos por el consumo de aguas contaminadas. Otras enfermedades: hepatitis A, conjuntivitis, etc.

Como puede apreciarse, son muchos los microorganismos presentes en el agua que causan enfermedades a los usuarios. Este hecho ha dificultado la seleccin del parmetro que mida correctamente la calidad bacteriolgica del agua. Lo ideal sera que se tuviera un organismo patgeno como indicador; sin embargo, esto no ha sido posible. Se tuvo que seleccionar como indicador todo un grupo y no un microorganismo en especial.

El indicador de la calidad bacteriolgica del agua es el grupo de bacterias coliforme. Este grupo coliforme est definido como todas las bacterias aerbicas y anaerbicas facultativas, Gram negativas, no formadoras de esporas y de forma redonda que fermentan la lactosa formando gas en 48 horas y a 35 C. Las razones que se tuvieron para seleccionar este indicador fueron las siguientes:

Aunque el grupo coliforme generalmente no es patgeno (a menos que se encuentren en gran nmero), son habitantes normales del intestino del hombre y algunos animales. Esto hace que la presencia de coliformes en el agua sea indicio de contaminacin fecal y por consiguiente una alta posibilidad de que estn presentes tambin organismos patgenos. Las bacterias del grupo coliforme se encuentran en mayor cantidad y generalmente viven ms tiempo en el agua que los organismos patgenos. Esta razn hace que el anlisis de laboratorio sea ms rpido y que los microorganismos no escapen a la prueba, es decir, el resultado no d negativo. Los organismos patgenos requieren de anlisis de laboratorio ms sofisticados para su aislamiento y deteccin que los que requieren el grupo coliforme.

5.3. Usos y criterios de calidad del agua

En el captulo 1 se hizo alusin a los principales usos benficos que el hombre hace del agua. En este captulo se describen en mayor detalle dichos usos y se establecen los parmetros y concentraciones de las variables que permiten tales usos. Antes de entrar a discutir el tema de la calidad de agua, es necesario definir o hacer distincin entre trminos tales como criterios, objetivos y normas o estndares.Se entiende por criterio de calidad del agua una determinada concentracin de un parmetro que, si se logra, se espera que se pueda dar al cuerpo de agua un determinado uso benfico. Concluyendo, los criterios son aplicables a la calidad del agua de un recurso hdrico y no a los efluentes o descargas de aguas residuales.Los estndares o normas de calidad del agua se definen como la aplicacin, con efectos legales, de un criterio de calidad del agua para limitar determinada descarga o efluente. La definicin anterior implica que las normas o estndares de calidad se aplican principalmente a los vertimientos de aguas residuales.

Cuando un estndar o norma se establece sobre un cuerpo de agua se est haciendo referencia a un objetivo de calidad.

Las modificaciones antrpicas sobre varios elementos del ambiente con el propsito de satisfacer sus necesidades de alimento, abrigo, vestido, etc., a menudo generan subproductos que tienen un impacto negativo sobre los recursos naturales. Por ejemplo, las aguas residuales domsticas e industriales son descargadas en los cuerpos de agua ms cercanos. Estas aguas residuales contienen sustancias nocivas que pueden causar enfermedades, comportamientos anormales y dems problemas en la vida acutica, as como tambin en el hombre cuando las ingiere.

La continua dependencia de la calidad del agua superficial de los diversos y algunas veces conflictivos usos hace que sea necesario elaborar planes de manejo en los cuales se definen los usos benficos del agua, los criterios de calidad asociados con cada uso y los estndares de los efluentes. Antes de empezar a describir cada uno de los usos ms frecuentes que se le dan al agua, el lector debe revisar la legislacin colombiana respecto a este tema. El decreto1594 de 1984 es actualmente la legislacin vigente ms importante respecto a la regulacin sobre la calidad del agua en los cuerpos de agua superficiales.

Con el advenimiento de la industrializacin y el incremento de la poblacin, las necesidades de agua se aumentaron as como tambin subieron las exigencias con respecto a su calidad. A travs del tiempo, las necesidades de agua han pasado de simplemente los requisitos para consumo e higiene personal, hasta llegar a necesitarse para la generacin de energa nuclear. Afortunadamente, los usos que mayor cantidad de agua requieren (agricultura y el enfriamiento industrial) son los menos exigentes en cuanto a su calidad.

El siguiente cuadro presenta la forma como los distintos contaminantes afectan los usos ms importantes del agua.

Usos del agua de acuerdo con la contaminacin del agua

Para cada uso benfico del agua, existen ciertos requisitos fsicos, qumicos y biolgicos que se deben cumplir para asegurarse de que el agua es apta para utilizar en dicho uso. Los criterios de calidad del agua asociados a los diferentes usos benficos del agua se discuten ms adelante en este captulo. Los usos ms comunes que tradicionalmente se le dan al agua se pueden agrupar de acuerdo con la actividad en la cual se utiliza. Entre ellos se tienen: Asimilacin y drenaje o transporte de desechos Navegacin Estticos Explotacin mecnica de materiales de construccin Generacin de energa hidroelctrica Enfriamiento de agua en la industria Agua para riego con y sin restricciones Abastecimiento de agua municipal Procesos industriales Hbitat para peces Recreacin con contacto secundario (restringido). Explotacin manual de materiales de construccin Recreacin con contacto primarioEn la lista anterior no estn incluidos todos los usos potenciales del agua debido a que la lista se hara demasiado extensa. En este caso solo se incluyen los usos de mayor generalidad en nuestro medio. Otra razn importante que sustenta lo anterior es el hecho que tanto los usos del agua como las normas y criterios evolucionan con el tiempo, lo cual significa que los entes interesados (corporaciones, ministerios de salud, etc.) hacen revisiones sobre el tema y publican nuevas regulaciones cuando lo creen conveniente.

5.3.1. RELACIN ENTRE PARMETROS DE CALIDAD DEL AGUA Y SUS USOS BENFICOSComo se sabe, la calidad del agua de un recurso hdrico depende del uso que se le quiera dar y sta, a su vez, est determinada por los diferentes parmetros que caracterizan su calidad. Los parmetros de calidad varan en importancia dependiendo el tipo de uso. As, por ejemplo, los problemas y, por tanto, los criterios, en el uso del agua para la agricultura estn relacionados principalmente con la salinidad, los metales pesados, los nutrientes, los slidos suspendidos y los patgenos.El agua que se vaya a utilizar en la agricultura y presente un alto contenido de sales disueltas y altas temperaturas puede traer como consecuencia su rpida evapotranspiracin, y la deposicin y acumulacin de las sales en el suelo, que afectan sus propiedades fsicas y mecnicas como la permeabilidad y su estructura.Los nutrientes presentes en el agua sirven como fertilizantes en la agricultura, sin embargo, cuando la cantidad excede la demanda, en las plantas se pueden provocar problemas como la eutroficacin. Los nutrientes de importancia son el nitrgeno, el fsforo y, en algunas ocasiones, el potasio, el zinc, el boro y el azufre; el nitrgeno es el nutriente que reporta mayores beneficios y que suele presentarse en exceso con mayor frecuencia en las aguas naturales. El nitrgeno presente en el agua puede sustituir una cantidad equivalente de abono comercial durante el comienzo y mitad del perodo de crecimiento de las plantas pero su exceso en la ltima parte del perodo de crecimiento puede resultar negativo para muchos cultivos, al provocar un excesivo crecimiento vegetativo, madurez retrasada o no uniforme o un descenso de la calidad del cultivo.Se han observado problemas relacionados con la obstruccin en los sistemas de aspersin y riego por goteo debido al desarrollo de pelculas biolgicas en los aspersores, en los orificios de emisin o en las conducciones de suministro, as como concentraciones de algas y slidos suspendidos, que provocan obstrucciones. Es as como los riesgos sanitarios estn asociados a la presencia de bacterias patgenas, helmintos, protozoos y virus.Con base en la discusin anterior es claro que hay que saber qu sustancias qumicas son las ms importantes para un determinado uso, reso, y la importancia que tienen cuando se est pensando en hacer un uso determinado del agua.5.4. LOS ESTNDARES NACIONALES DE LA CALIDAD AMBIENTAL PARA AGUA

De conformidad con el Decreto Supremo N 002-2008-MINAM, del 31 de julio del 2008, se establecen los Estndares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua, cuyo objetivo es establecer el grado de concentracin o el grado de elementos, sustancias o parmetros fsicos, qumicos y biolgicos presentes en el cuerpo de agua que no representan riesgo significativo para la salud de las personas (Categora 1: Poblacional y Recreacional A1), ni para el medio ambiente, siendo aplicables en forma obligatoria para el diseo de normas legales, polticas pblicas y para la gestin ambiental.

A continuacin se presentan los Estndares Nacionales de la Calidad Ambiental para Agua Destinada al Consumo Humano, habindose seleccionado solo a aquellos referidos a los parmetros seleccionados y analizados durante el presente estudio.

VI. CONSECUENCIAS

El consumo de agua de mala calidad impacta directamente en enfermedades diarreicas. Segn el ltimo informe de la Organizacin Mundial de la salud, este problema ya no es solo de los pases en vas de desarrollo. El 80% de enfermedades diarreicas son de origen hdrico y afecta principalmente a nios, el consumir agua de buena calidad es fundamental para evitar mayores problemas en la salud.Se dice que el agua no es de calidad cuando no tiene tratamiento o no rene ciertos estndares que la hacen apta para el consumo humano, en otras palabras potable.Los expertos sealan que las enfermedades asociadas al agua, estn ligadas a la pobreza, pues en pases donde no hay recursos econmicos para el tratamiento adecuado se presentan mayores complicaciones en la salud.

VII. CONCLUSIONES

Debemos tener una gestin sustentable de calidad de aguas, que permita obtener la productividad adecuada, con la mayor eficiencia en el uso de recursos. Fomentar y concientizar a la poblacin en el uso indiscriminado del recurso hdrico, y evitar segregar contaminantes qumicos en las aguas residuales.

VIII. BIBLIOGRAFA

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