TEMA 1:

EL AGUA SU COMPOSICIÓN Y SUS CARACTERÍSTICAS

COMPOSICIÓN DEL AGUA: PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

CICLO DEL AGUA

ECOSISTEMAS ACUÁTICOS

CONTAMINACIÓN DEL AGUA: AUTODEPURACIÓN

CUENCAS HIDROGRÁFICAS

I. COMPOSICIÓN DEL AGUA

H2O enlace covalente polar, que el enlace sea polar es muy importante para sus propiedades.

H - Hidrógeno H - Deuterio H - Tritio

D2O agua pesada (reactores nucleares)

T2O agua hiperpesada

Los enlaces de hidrógeno hacen que el agua sea liquida y no gaseosa debido a su bajo peso molecular.

Es fácil de encontrar en los tres estados físicos:

Agua sólida hielo

Agua líquida

Agua gas vapor

Vapor

condensación vaporización

agua líquida

solidificación fusión

hielo

Sólido Vapor Vapor Sólido

Sublimación Sublimación regresiva

El agua en estado sólido tiene sus moléculas más separadas que en estado liquido.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA:

• Densidad.

Agua pura d = 0,9990 Kg/dm3 = 1g/ml

T 15ºC

1 atm

hielo d = 0,92 g/ml

Temp. 3-4ºC: dmáxima

Agua-con sales disueltas mayor densidad

Agua marina (media/sal) 25g/dm3

dmedia = 1,0281 g/ml = 1,03g/ml

• Puntos de fusión y de ebullición.-

Tº Fusión = 0ºC

Tº Ebullición = 100ºC 0K = -273ºC

• Calor especifico.

Capacidad de almacenar calor de las sustancias.

Calor necesario para aumentar 1ºC un gramo de agua. Esto le permite regular las temperaturas del clima.

Temp. 15ºC Ce = 0,999cal/g 1cal = 4,18J

Es uno de los principales donantes de energía a la atmósfera.

• Viscosidad.

Resistencia que presenta un fluido al derramarse de forma uniforme sin turbulencias.

agua es relativamente elevada.

Es función de la temperatura y de la concentración de sales.

Si sube la temperatura, baja 

[sales] sube, sube 

presión sube, sube 

El agua marina es más viscosa que el agua dulce.

• Tensión superficial.

Fuerza que actúa a lo largo de 1cm en el plano de la superficie y esta fuerza se opone a la expansión de esa superficie.

Las moléculas superficiales tienen fuerzas atractivas hacia el interior.

Unidades: dinas/cm 1 dina = 10-5 N

En el agua la tensión superficial es la más alta que existe entre los líquidos, un valor aprox. de 72,75 dinas/cm para una T de 20ºC y p = 1 atm

Hay sustancias que sirven para rebajar esta tensión superficial, los tensoactivos (jabón) hasta 35 dinas/cm.

A medida que la temperatura aumenta la tensión superficial disminuye.

• Propiedades eléctricas.

- Constante dieléctrica 

 baja, Fdielectrica sube

 sube, Fdielectrica baja

 agua elevada = 80

El agua tiene un gran poder de disolución, es muy buen disolvente, disuelve las sustancias polares iónicas.

Gran poder ionizante.

Se le suele llamar disolvente universal.

El agua liquida siempre va a llevar sales en disolución.

- Conductividad eléctrica.

Capacidad de transportar la corriente eléctrica.

siemens(S)/cm

La del agua es bastante baja.

El agua pura no es muy buena conductora eléctrica.

[sales] sube, conductividad sube.

Temp sube, conductividad sube.

• Propiedades ópticas.

El comportamiento del agua está en función  de la luz incidente.

Los UV no varían su ángulo al atravesar el agua.

Los IF penetran poco en el agua.

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA:

El agua es muy estable requiere mucha energía para su formación.

El agua es muy buen disolvente: sustancias iónicas y polares.

-Disociación del agua.

H2O + H2O H3O+ + OH-

Agua pura T 25ºC [H3O+] = [OH-] = 10-7 mol/l

-Producto iónico del agua.

[H3O+] · [OH-] = 10-14 mol/l

pH = -log [H3O+]

Neutralidad = 7 pH = -log 10-7 pH = 7

Ácidos = [H3O+] >10-7 pH<7

Básicos = [H3O+] < 10-7 pH>7

La vida suele recurrir pH cercanos a la neutralización.

-Suelo para vida vegetal pH = 6

-Agua marina pH = 9 normalmente suelen ser pH < 7 porque si fuera menor los carbonatos se disolverían y no existirían esqueletos ni huevos.

-Agua continental pH de 3 a 10 (ácidos y básicos)

-Agua reacciones redox.

Donantes de electrones - reductores.

2H2O 4H+ + 4e-

Receptora de electrones - oxidantes

2H20 + 2e- H2 + 2OH-

Ej. : Frente al cloro el agua actúa como donante de electrones.

Frente al sodio el agua actúa como oxidante

2 Cl2 + 2H2O O2 + 4HCl

2Na + 2H2O 2NaOH + H2

II. EL CICLO DEL AGUA

Datos iniciales:

-Agua presente desde la formación de la Tierra

aprox. hace 4.600 · 106 años

Temperaturas altas agua vapor

La temperatura empieza a descender y se forman precipitaciones que llenan de agua los puntos más bajos de la tierra se forman océanos (aprox. 4500 · 106 años)

-El agua no se forma ni en la superficie terrestre ni en la atmósfera, pero tampoco se pierde.

-Se calcula un volumen de agua aprox. 1.400 · 106 Km3 = 1,4 · 1021 l

Se distribuye así:

-agua liquida océanos - 1,322 · 106 Km3 (97%)

-agua sólida océanos - 26 · 106 Km3

-agua epicontinental - 225.000 Km3 (lagos, ríos, mar Caspio, mar Aral, mar Negro y mar Muerto)

-agua atmósfera - 1.2000 Km3

-agua subterránea - 2,8 · 104 Km3

3% agua dulce: aprox. 98 % hielo

aprox. 0,5 % agua disponible

Ciclo Hidrológico secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua circula entre los distintos compartimentos del sistema terrestre. El agua se desplaza por este ciclo, tanto físicamente como cambiando de estado.

Dos son las fuerzas fundamentales de esta circulación del agua:

-Energía solar: responsable de la evaporación del agua y también origen de circulaciones atmosféricas que mueven las nubes.

-Fuerza de la gravedad: responsable de la precipitación del agua condensada en la atmósfera y del escurrimiento hacia zonas más bajas.

ESQUEMA

EVAPORACIÓN

El sol calienta el agua de la superficie del océano y de la Tierra produciendo su paso a vapor de agua.

Las plantas terrestres pierden agua de sus tejidos (estomas) transpiración.

La evaporación que se produce en un año aprox. 500.000 Km3 en toda la Tierra la misma precipita. 980 l/m2 = 980 mm año.

En desiertos = 200mm

En montañas = 6000mm

El vapor de agua asciende hasta las capas altas de la atmósfera al tener una densidad inferior a la del aire.

Al ir ascendiendo el vapor de agua se enfría de dos formas:

-Enfriamiento isobárico: contacto con masas a diferente temperatura

-Enfriamiento adiabático: no hay intercambio térmico con el medio, se produce una expansión del vapor de agua que hace que la temperatura baje

Así al enfriarse el vapor se condensa.

CONDENSACIÓN

Tras haber recorrido distancias importantes, incluso mayores a mil Km debido a los vientos y a la circulación atmosférica.

El vapor de agua para licuarse y hacerse visible necesita un punto de condensación (motita de polvo, espora, un microbio que flota en el aire) Las gotas de agua liquida se juntan y crecen formando nubes y nieblas. Cuando las gotas se vuelven demasiado pesadas la fuerza de la gravedad las atrae de nuevo a la superficie terrestre.

PRECIPITACIÓN

Puede ocurrir en: fase líquida o fase sólida (nieve - estructura cristalina, granizo - estructura granular) En fase sólida si las temperaturas son bajas.

También hay otras formas de precipitación: rocío (vapor de agua de la atmósfera que condensa sobre la superficie terrestre), escarcha (cuando la temperatura baja y el rocío solidifica), nieblas (vapor de las nubes que toca la superficie o el mar)

El agua que precipita tiene varios destinos:

Evaporación directa a la atmósfera.

Retenida por la cubierta vegetal, algunos suelos y algunas estructuras (edificios), utilizada por los seres vivos.

Escurrimiento superficial en dos tipos de suelos: zona impermeable (líneas de agua: arroyos y ríos); suelo permeable y poco espeso localizado sobre una capa impermeable. Capa edáfica.

El agua escurre por el terreno se concentra en surcos o líneas de agua (ríos, lagos, embalses) y también puede incrementar los depósitos oceánicos. Su nivel depende de la precipitación.

Escurrimiento subterráneo: suelo permeable y espeso hasta una zona impermeable. El agua entonces se infiltra en el terreno hasta saturar ese suelo y formar las capas freáticas situadas sobre formaciones geológicas impermeables.

Los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan caudales más regulares pues la infiltración es un fenómeno lento que no depende tanto del nivel de precipitación.

La infiltración es debida a la acción de la gravedad.

Las capas freáticas afloran a veces al superficie en forma de: manantiales, pozos, pozos artesianos, géiseres.

El ciclo vuelve a comenzar de nuevo con la evaporación.

El ciclo del agua, a parte de permitir su circulación tiene varios efectos más:

• Capacidad de autodepuración del agua. Al circular el agua se limpia y se renueva trabajando en equipo con el sol, la tierra y el aire.

• El ciclo hidrológico es un moderador de la corteza terrestre debido a ala erosión, al transporte y la deposición de los sedimentos por vía hidráulica.

• El agua condiciona la cubierta vegetal de la corteza terrestre y la vida en general.

• Regulador del clima. La evaporación del agua de los océanos contribuye a loa amortiguación de las temperaturas ambientales. Esto evita cambios bru7scos de temperatura y controlar el flujo de calor entre unas zonas y otras dela tierra.

• Desde el punto de vista de la contaminación es importante el tiempo de permanencia del agua en cada compartimento del ciclo:

Atmósfera de 9 a 10 días

Ríos de12 a 20 días

Lagos de 1 a 100 años

Acuíferos subterráneos 300 años

Oceáno 3.000 años

La persistencia de la contaminación depende del compartimento en el que se produzca. Ej. En un río la contaminación es arrastrada al mar donde se diluye y permanece mucho menos tiempo que en un acuífero subterráneo.

III. ECOSISTEMAS ACUÁTICOS

El agua cubre el 71% de la superficie de la Tierra y además los océanos tienen una gran profundidad (media 3.700m), esto nos proporciona un espacio habitable para los ecosistemas acuáticos unas 200 veces mayor que para los terrestres.

Sin embargo la constante presencia de agua hace que la diversidad de especies o formas de vida en los ecosistemas acuáticos sea relativamente pequeña si la comparamos con el ambiente terrestre.

Los ecosistemas acuáticos soportan mejor la vida que los terrestres. De hecho, el origen de la vida en nuestro planeta siempre se sitúa en el ambiente acuático.

Por un lado el agua proporciona una capa protectora alrededor de plantas y animales y evita la desecación d sus células. A la vez proporciona capacidad de flotación a estos seres haciendo prescindibles estructuras de sostén (vegetales sistema leñoso, animales esqueleto) Además el agua sirve de vehículo para acercar los alimentos y alejar los productos de desecho.

También la presencia de agua facilita la fertilización al impedir que las crías y los huevos se resequen, a la vez que ayuda a que la temperatura se mantenga constante y favorece la dispersión de las crías tras su nacimiento (evitando el ataque de los depredadores)

El agua tiene una capacidad de sustentación de los organismos mayor que el aire debido a la densidad.

daire = 0,0013 g/cm3

dagua salada = 1,028 g/ cm3

d agua dulce = 1,001 g/ cm3

dprotoplasma = 1,028 g/ cm3

La densidad del agua salada es igual a la del protoplasma, esto hace que los biólogos sitúen el origen de la vida en el mar y que algunos biólogos sostengan que todos los animales provengan de una forma ancestral que vivía en los océanos.

También explica que flotemos mejor en agua salada que en agua dulce.

Varios factores determinan la naturaleza de los ecosistemas acuáticos. Vamos a destacar cuatro:

-grado de salinidad.

-temperatura del agua.

-presencia de oxígeno disuelto.

-distribución de la luz.

Salinidad

Es el factor más determinante de un ecosistema acuático. El grado de salinidad depende fundamentalmente de la cantidad de NaCl (cloruro sódico). También son importantes los aniones: Br- (bromuros), CO (carbonatos) y SO (sulfatos) y como cationes: Na+ (sodio), K+ (potasio), Ca2+ (calcio) y Mg2+ (magnesio)

El grado de salinidad divide a los ecosistemas acuáticos en dos grandes grupos:

Ecosistemas de agua dulce - salinidad 15-30 ppm

Ecosistemas de agua salada o marinos 35-70 ppm

El grado de salinidad es importante porque determina la densidad del ecosistema y el tiempo de congelación.

Temperatura del agua

Depende de la radiación solar que llega al agua. El 95% de la radiación ultravioleta que llega a la superficie del planeta es absorbida como calor por los océanos. Por ello, los mares se comportan como gigantescos radiadores que calienten en invierno el hemisferio norte y en verano lo enfrían, y viceversa en el hemisferio sur.

La variación de temperatura media anual en las primeras capas del océano es aprox. 10ºC. Pero a una profundidad de 20m la "Tº=1-2ºC. Debido a esta invariabilidad de la temperatura la mayoría de las formas acuáticas tienen poco o ninguna necesidad de mecanismos controladores de la temperatura como los que sí hay en las formas terrestres.

Oxígeno: (O2)

Componente fundamental en los ecosistemas acuáticos.

La mayor parte del oxígeno se encuentra en la superficie de los espacios acuáticos especialmente en los riachuelos turbulentos o en las rompientes de las olas.

Las sustancias que se vierten y aumentan las necesidades de oxígeno de los organismos acuáticos son: desechos orgánicos, los fosfatos de los jabones y el amoniaco procedente de las actividades agrícolas y de las aguas residuales.

Estas sustancias proporcionan un rico suministro de nutrientes a las bacterias y a los organismos carroñeros, que se producen con mucha más rapidez aumentado así el consumo de O2 lo que puede provocar la asfixia de otras formas de vida acuáticas.

Distribución de la luz

La velocidad con que desaparece la luz solar en el agua, depende de la materia en suspensión y de los organismos flotantes que hay en esa agua.

Normalmente el 50% de la radiación roja, naranja y amarilla se absorbe en los primeros 2m de agua, de tal forma que a los 20m de profundidad solo quedan pequeñas cantidades de la luz azul-verdoso que dan al agua su “color típico”.

La rápida eliminación de la luz solar convierte a los ecosistemas acuáticos situados a más de 20m de profundidad en medios oscuros y fríos. Incluso en el Ecuador la temperatura de las aguas más profundas no sobrepasa las 4ºC.

ECOSISTEMAS MARINOS

Incluyen los océanos, los estuarios, los manglares y los arrecifes de coral.

Los ecosistemas marinos proporcionan nichos ecológicos para unas 250.000 especies. Muchas de ellas son sencillas y constituyen el llamado plancton que sirve de fuente de alimentos para otras especies mayores, sobre todo peces.

la zona costera o neréticala profundidad no sobrepasa los 20m y se extiende desde las aguas bajas hasta el borde de la plataforma continental. Estamos hablando solo de un 10% del área total del océano, pero contiene el 98% de las formas de vida marina.

Aquí se desarrolla la mayor parte de la pesca comercial y también es, desgraciadamente, la zona más contaminada y donde se colocan las plataformas petrolíferas

profundidades oceánicas son zonas menos contaminadas por encontrarse lejos de los continentes.

Se distribuyen tres zonas:

• Eufótica o zona superficial: hasta los 200m de profundidad y contiene la mayoría de las formas de vida.

• Batial o zona intermedia: va desde los 200m hasta los 2.000m de profundidad.

• Abisal o profundidad: a partir de los 2.000m. es una zona fría y oscura. Alberga un 90% de las especies marinas de las profundidades, la mayoría son bacterias involucradas en fenómenos de descomposición.

PLANCTON

Conjunto de microorganismos que viven flotando pasivamente o que tienen escasa autonomía, en el seno del agua de mares, ríos, lagos... (No son exclusivos del ambiente marino)

Se clasifican en dos grandes grupos: fitoplancton y zooplancton.

a) Fitoplancton: productores primarios de la cadena trófica de los ecosistemas acuáticos. Los principales constituyentes son algas, la mayoría son vegetales, son clorofílicas autótrofas.

Utilizan el carbono inorgánico (CO2) para sintetizar su propia materia orgánica usando la energía de la luz solar realizando la fotosíntesis.

En condiciones óptimas de la luz, de composición química y de temperatura se puede desarrollar el fitoplancton formando un tapiz en la superficie del agua “flor del agua”.

La mayoría de las algas son inmóviles, aunque algunas pueden desarrollar flagelos o elementos móviles.

La mayoría son algas unicelulares, aunque también las hay coloniales. Las primeras nunca se fijan a filtros, decantadores o depósitos y no dan problemas en las depuradoras, las segundas si originan dificultades al poderse fijar a estas estructuras mediante una secreción mucosas (Ej. Diatomeas)

Las algas se clasifican en función de su morfología y de sus pigmentos:

• Clorófitas: tiene clorofilas y utilizan el almidón (verdes)

• Eugenófitas: algas flageladas y viven en aguas contaminadas, con materia orgánica. Sus plastos son verdes y no poseen almidón.

• Crisófitas: no poseen almidón y se dividen en dos: con esqueleto silícico (diatomeas), plastos marrones; con escamas silícicas los plastos son amarillo-verdoso.

• Cianófitas: son algas procariotas sin plastos y con los pigmentos en el protoplasma. Pigmentos azules (ficocianina). Son muy parecidas a las bacterias.

• Dinóficeas: algas pardas con plastos marrones y tiene placas de celulosa recubriéndolas.

b)Zooplancton: es más rico en especies cuando se da en ambientes de agua estancada que en ríos y arroyos (lagos estanques)

Generalmente son transparentes y poseen apéndices para mantenerse en el agua, nadar y sumergirse a distinta profundidad.

Tiene un tamaño variable: microscópicas (protozoos y los rotíferos)

varios mm (crustáceos)

Su alimentación se basa en bacterias, algas, desechos orgánicos y unos de otros.

Algunos son planetónicos en estado larvario, pero luego pueden vivir fijados a un soporte.

Los moluscos y espongiarios pueden formar grandes colonias que atascan las conducciones de agua depurada o dificultan la filtración.

Otro problema en las plantas potabilizadoras es el de aquellas especies cuyos huevos, quistes o larvas pueden atravesar los filtros y desarrollarse después. Ej. gusanos nematodos u quistes de larvas.

Clasificación del zooplancton:

• Protozoos: seres unicelulares heterótrofos y procariotas.

- Lizópodos: seudópodos (amebas)

- Ciliados: cilios (paramecios)

- Flagelados; flagelos (chilomonas)

• Rotíferos: metazoos. Tienen tres regiones en el cuerpo.

• Crustáceos: artrópodos acuáticos tiene tres regiones y antenas en la cabeza (pulga de agua)

• Moluscos: Ej. mejillón de agua dulce.

• Nematodos. Gusanos cubiertos por una capa transparente de quitina. Se desarrollan en tuberías de aguas filtradas.

• Espongiario: forman colonias.

• ECOSISTEMAS DE AGUA DULCE

Incluyen las aguas estancadas de los embalses, lagos, estanques, pantanos y marismas, y también las aguas afluentes de ríos y arroyos.

Son muy variados y sus características dependen de la geología, del uso de las tierras y del nivel de contaminación de los alrededores.

Se clasifican en dos grandes grupos: eutróficos y oligotróficos.

1) Eutróficos: son la mayoría. Se caracterizan por tener muchos nutrientes y materia orgánica. La acumulación se produce de forma paulatina a lo largo del tiempo y son síntomas de envejecimiento o evolución del ecosistema sobre todo en los lagos.

2) Oligotróficos: tienen un contenido bajo en nutrientes y suele darse cuando el agua fluye por rocas antiguas y ácidas. Tiene aguas claras (al margen de los marrones de turba) y pocas formas de vida.

IV. CONTAMINACIÓN DEL AGUA: AUTODEPURACIÓN

• Las sustancias contaminantes se clasifican en ocho grandes grupos:

• Microorganismos patógenos: bacterias, virus, protozoos y otros organismos que producen enfermedades (cólera, tifus, disentería) llegan al agua a través de heces y restos orgánicos de personas infectadas por estos microorganismos.

Se suele usar como indica de solubilidad del agua el nº de bacterias coliformes (OMS0 Poblaciones/100ml de agua de bebida)

• Desechos orgánicos: son producidos por los seres humanos, el ganado, etc...

Principalmente son las heces y otros materiales capaces de ser descompuestos por las bacterias aerobias.

Las bacterias también aumentan rápidamente de número y acaban agotando el oxígeno disuelto en el agua, produciendo la asfixia de peces y otros seres vivios eutrofización.

Índices de medida: OD (oxígeno disuelto), DBO (demanda biológica de oxígeno)

• Sustancias químicas inorgánicas (sales, ácidos y metales tóxicos, Pb, Hg)

En cantidades elevadas estas sustancias provocan daños a los seres vivos también provocan disminución de rendimiento agrícola y corrosión en los equipos de trabajo con el agua, conducciones y aparatos.

• Nutrientes vegetales inorgánicos: NO-3, PO3-4

En exceso en las aguas inducen la ploriferación de algas y de otros microorganismos provocando la eutrofización del medio.

• Compuestos orgánicos de estructura molecular compleja (petróleo, plásticos, gasolinas, disolventes, detergentes, etc) difícilmente atacables por los microorganismos y por tanto permanecen en el agua largos períodos de tiempo.

• Sedimentos y materiales suspendidos: son partículas arrancadas del suelo (erosión) suponen en masa la mayor parte de contaminación.

Producen turbidez en el agua dificultando la vida de muchos microorganismos, además de acumularse en zonas de alimentos y desove de peces rellenando lagos, pantanos y obstruyendo canales ríos y puertos.

• Sustancias radiactivas: son isótopos solubles en agua donde no suelen alcanzar concentraciones elevadas pero su efecto nocivo es el de acumularse en los tejidos vivos donde alcanzan concentraciones importantes.

• Contaminación térmica: tiene un doble efecto el aumento de la temperatura produce disminución del O2 disuelto y acelera catalizándolas las reacciones que se pueden producir.

El agua caliente es residual puede producirse en las centrales energéticas y en algunos procesos industriales.

• Fuentes de contaminación de las aguas:

- Fuentes naturales: son dispersas y no producen concentraciones elevadas de producción.

- Actividades humanas: las más importantes en la actualidad. Hay 4 focos importantes:

• Residuos industriales: importantes rn países en vías de desarrollo cuyas industrias no poseen sistemas eficaces de depuración de las aguas, como sí ocurre en los países desarrollados.

• Vertidos urbanos: fundamentalmente son residuos orgánicos, aunque en el alcantarillado podemos encontrara “todo tipo de sustancias”, emisiones de combustibles (hidrocarburos, Pb y otros metales), sales, ácidos.

La legislación de la Unión Europea es cada vez más exigente con el tratamiento de este tipo de aguas y en España se van construyendo plantas depuradoras en poblaciones más pequeñas.

• La navegación: produce sobre todo contaminación por hidrocarburos, más por tareas de limpieza que por accidentes (supone un tercio de la contaminación total por hidrocarburos en el agua)

También la legislación y los acuerdos internacionales hacen que se vayan adoptando medidas para frenas esta contaminación.

• Residuos ocasionados por la agricultura/ganadería.

Contaminación debida a pesticidas, fertilizantes y restos orgánicos de animales y plantas. Ej. en España el 65% de los vertidos directos (no pasan a través de las redes urbanas de saneamiento y, por tanto son difíciles de controlar y depurar) son debidos a la ganadería.

• Contaminación de ríos y lagos

Durante muchos años sus aguas han sido las más contaminadas pero ahora también son las más vigiladas y las que se regeneran con mayor eficacia, sobre todo, en países desarrollados. De hacho, existen redes de control de la calidad de río y lagos.

Para saber las condiciones de las aguas de un río se analizan parámetros físico, químicos y biológicos y se comparan con baremos internacionales para fijar la calidad de esas aguas. También se realizan estudios biológicos de las riberas y los lechos de los ríos 2 veces al año: primavera y verano)

Ej. Red COCA (Red de calidad general de las aguas)

4 grupos de parámetros (en función de la periocidad de medida)

• Grupo A: (mensualmente), calidad, temperatura, O2 disuelto, sólidos en suspensión, pH, conductividad, DQO, DBO5, bacterias coliformes totales.

• Grupo B: sólidos disueltos, Cl-, SO2-4, Ca+, Mg2+, Na+, K+, PO3-4, NO-3, NO-2 (nitrito), NH4OH, NH3 gas, CO2-3, HCO2-3 (bicarbonatos), detergentes.

• Grupo C: sílice, grasa, cianuros, restos de fenoles, F-, Cd2+, cloro hexavalente, Hg.

• Grupo D: As, Co, Fe, Mn, Pb, Zn, Sb, Ni, Se.

Coliformes totales

Parámetros microbiológicos Estreptococos fecales

Coliformes fecales

Invertebrados bénticos (fijados a los sedimentos o dentro de ellos alimentándose de ellos)

Parámetros bióticos

(mayo y agosto) Peces, anfibios, cangrejos.

En función de los parámetros anteriores se pueden establecer muchos índices y sistemas de clasificación de las aguas.

La primera clasificación se establece en función del destino o uso que se va a dar de ese agua.

• Consumo humano directo (agua de bebida). Se analizan unos 20 parámetros entre ellos: DQO, DBO5, NH+4, NTK (nitrógeno total kendalh), la conductividad eléctrica, Cl-, CN-, recuentos microbiológicos, metales (Fe, Cu, Cr)

Se clasifican a su vez en 4 grupos:

A1: aguas potabilizables mediante tratamientos físicos sencillos como filtración y desinfección.

A2: aguas potabilizables normales y requieren el siguiente tratamiento: primero se hace una percolación, segundo una floculación, luego una decantación, una filtración y por último la desinfección.

A3: Aguas potabilizables como A1 pero con un tratamiento adicional, tratamiento con O3 (ozonización) o tratamiento con carbono activo.

A4: Aguas no utilizables para potabilizar salvo excepciones y tras un tratamiento previo.

• Aguas de baño y usos deportivos: se fijan en parámetros similares a los anteriores haciendo hincapié es estos parámetros: recuentos microbiológicos, % de O2 disuelto, concentración de aceites y grasas, y las características organolépticas (olor, color y sabor)

• Aguas para la vida piscícola: los parámetros más importantes a tener en cuenta son [NO-2] y [NH3] gas no ionizado muy tóxico para los organismos acuáticos, DBO5, NH+4, hidrocarburos disueltos y metales (Pb, Zn, Cu)

• Contaminación de mares y costas.

La gran capacidad de depuración de las grandes masas de agua marina que hace que el océano sea el vertedero final de gran parte de nuestros residuos. El mar recibe nuestros vertidos industriales urbanos, las basuras e incluso residuos radiactivos.

Arrojar los residuos al mar resulta muy barato.

Pero los excesos cometidos han convertido grandes zonas del mar en desiertos de vida o cloacas malolientes.

• Principales problemas de la contaminación:

• 80% de la contaminación se origina en tierra. La mayoría es contaminación difusa (focos poco concentrados como granjas, tierras de cultivo, bosques, fosas asépticas, coches...)

• Un tercio comienza siendo contaminación atmosférica que con las precipitaciones cae al mar.

• Hay decenas de miles de barriles con sustancias como plutonio, mercurio en los fondos marinos.

• La eutrofización de grandes zonas marinas debido al excesivo aporte de nutrientes. Ej. desembocadura del Mississipi (4.000 millas2) que ha perdido gran parte de su fauna.

• Aprox. 3·106 Tm de petróleo acaban contaminando el mar cada año. Suponen 0,1 - 0,2% de la producción mundial.

- Procedencia de la contaminación por petróleo de las aguas:

• Causas naturales 10%

• Desde tierra (uso que hacemos: desperdicios domésticos, automóviles, gasolineras, refinerías industriales64% (15-30% a través del aire)

• Accidentes 5%

• Funcionamiento de petroleros 7%

• Por otros buques 12%

• Explotaciones de petróleo en el mar 2%

- Evolución del petróleo en el mar.

El petróleo, menos denso que el agua, va extendiéndose formando manchas cada vez mayores y menos espesas.

La capa de petróleo llega a tener solo décimas de micra de espesor. Se calcula que en una hora y media 1m3 de petróleo puede formar una mancha de 100m de diámetro y 0,1mm de espesor. Entre un tercio y dos tercios del petróleo acaban evaporándose a la atmósfera donde es descompuesto por fotooxidación.

Del petróleo que queda en el agua, parte se descompone por fotooxidación, parte se disuelve en el agua (la más peligrosa desde el punto de vista de la contaminación) y el resto se convierten en bolas de alquitrán semisólidas, y con aspecto asfáltico. Por ejemplo se calcula que el centro del Atlántico puede haber 86.000Tm de este material. Principalmente en el mar de los Sargazos donde las algas lo fijan.

- Sistemas de limpieza de los vertidos de petróleo.

a) Contención y recogida. Se rodea el petróleo con las barreras y se recupera con raseras que ensucian y separan el agua del petróleo por procesos físicos: centrifugación, bombeo por aspiración, adhesión a tambores o discos giratorios, y también utilizando fibras absorbentes que tienen un material para adherir el petróleo “mopas”.

Estos métodos no causan daños secundarios y son muy utilizados pero su eficiencia esta entre el 10-15%.

b) Dispersantes: sustancias que rompen el petróleo en pequeñas gotas (emulsión) con lo que se diluyen los efectos marinos dañinos y facilitan la actuación de las bacterias que digieren los hidrocarburos. No deben ser sustancias químicas muy tóxicas que a la larga acaben produciendo daños mayores que el petróleo. Existen sustancias de baja toxicidad autorizadas para limpiar machas de petróleo.

c) Incineración: puede eliminar hasta un 95% del vertido y su principal problema es el humo negro y denso que se origina, aunque no contiene gases tóxicos que los normales al quemar petróleo en los industrias o en los coches.

d) Biodegradación: bacterias y hongos que digieren los hidrocarburos y los transforman en sustancias químicas no contaminantes . Este proceso se acelera aportando nutrientes y O2 para facilitar la multiplicación de las bacterias.

e) Limpieza de costas: se usan chorros de agua caliente a presión para arrastrar el petróleo desde la línea de costa al agua. No es aconsejable pues acaba enterrando el petróleo profundamente en al arena y mata la vida de la playa. Es mejor que se limpien las playas de forma natural.

f) No hacer nada:en vertidos producidos en medio del océano o donde es difícil y poco eficaz la limpieza es mejor dejar que las olas, la fotooxidación y otras acciones naturales acaben con el problema.

- Efectos de la contaminación del petróleo

Dependen de la cantidad vertida y además del lugar, del momento del año y del tipo de petróleo.

La mayoría de las poblaciones se pueden recuperar en unos 3 años, aunque si el petróleo es refinado o se produce el vertido en un mar frío pueden tardar el doble o el triple. La amenaza de bioacumulación no es muy importante, salvo casos puntuales, ya que en la naturaleza existen muchos microorganismos capaces de metabolizar el petróleo de forma natural.

No todos los seres vivos reaccionan de la misma forma:

- Moluscos bivalvos (almejas, mejillones) muestran baja capacidad de eliminación del petróleo.

- Muchos peces no sufren daños importantes por debajo de 1.000ppm, pero algunas larvas de peces no aguantan valores superiores a 1ppm.

- Aves y mamíferos se ven afectados por la impregnación de sus plumas y su piel, lo que supone su aislamiento o su impermeabilización, y acaba matándolas.

• Contaminación de las aguas subterráneas

Son más difíciles de contaminar que las superficiales. Pero es más difícil de eliminar la contaminación una vez producida, debido al lento ritmo de renovación de las mismas (cientos de años), que no favorece su purificación.

La explotación incorrecta de los acuíferos subterráneos puede originar dos problemas: agotamiento y contaminación.

Además como el agua no se ve, estos problemas pueden tardar en hacerse evidentes.

a) Agotamiento: el ritmo de carga de un acuífero en zonas donde el nivel de precipitaciones es escaso es muy lento y, por tanto, su carga no debe consumirse rápidamente.

La disminución de nivel de un acuífero puede producir la salinización del mismo (Ej. Acuíferos cercanos a la costa al ir descargándose de agua dulce comienzan a recibir agua salada), dejándolo inutilizable para el consumo humano. También puede provocar importantes efectos ecológicos (Ej. Tablas de Daimiel pierden mucha extensión por sobreexplotación del acuífero 23 para uso agrícola)

b) Contaminación

Puede ser: puntual, afecta a zonas localizadas y difusa que afecta a zonas amplias y no es fácil identificar el foco principal.

- Procesos de contaminación puntual.

• Lixiviados de vertederos de residuos urbanos y fugas de aguas residuales que se infiltran en el terreno.

• Lixiviados de vertederos industriales, derrubios de minas, depósitos de residuos radioactivos o tóxicos mal aislados, gasolineras con fugas en sus depósitos de combustible.

• Pozos sépticos y acumulación de purines de las granjas. Esta contaminación puntual es más intensa junto al origen y se va diluyendo al alejarnos. Además si conocemos la dirección del flujo de agua en el subsuelo, la contaminación va a aparecer desde el foco principal hacia delante y nunca hacia atrás.

- Procesos de contaminación difusa.

• Uso excesivo de pesticidas y fertilizantes tanto agrícolas y forestales.

• Sobreexplotación de los acuíferos que facilita la invasión de estos por agua salada.

Esta contaminación puede ser importante con el paso del tiempo, ya que va aumentando lenta pero continua y alcanzando cada vez a zonas mayores.

Las aguas subterráneas tienen una capacidad de autodepuración que depende del tipo de roca y otras características.

El agua va limpiándose al ir avanzando entre las partículas del subsuelo, se filtran y se dispersan las partículas contaminantes y pueden ser neutralizadas por las reacciones de oxidación, reducción, o sufrir otros procesos químicos o biológicos que las degradan.

La autodepuración se ve favorecida por:

• Aireación si la facilita el terreno

• Terrenos arcillosos y la presencia de materia orgánica

La autodepuración es más difícil en:

• Depósitos aluviales

• Zonas kársticas

Las posibilidades de purificación de una acuífero subterráneo son muy limitadas, las técnicas son caras y no siempre eficaces. La mejor protección es la prevención.

EUTROFIZACIÓN

Desarrollo excesivo de algas como consecuencia de un enriquecimiento en nutrientes de las algas, las cuales al morir se depositan en el fondo y generan residuos orgánicos que al descomponerse consumen gran parte del O2 disuelto afectando a la vida acuática y provocando la asfixia de la fauna y flora. Algunas algas emiten sustancias tóxicas que pueden matar a los peces y mariscos de la zona o hacerlos no aptos para el consumo. Otras dan al agua sabores desagradables o le hacen inadecuada para el consumo humano.

Puede tener dos orígenes:

- Natural: es un proceso lento que se da en todos los lagos y embalses y es un índice de evolución de los mismos.

- Humano: vertidos urbanos (detergentes y residuos orgánicos) y los vertidos ganaderos y agrícolas (fertilizantes, residuos orgánicos)

Los nutrientes más decisivos en el proceso de eutrofización son nitratos y fosfatos. Los procesos naturales (erosión de la roca, descomposición de materia orgánica silvestre) producen cantidades limitadas de estos nutrientes (Ej. 1Kg de fosfatos/ha·año)

Pero en los últimos 20 o 30 años las concentraciones de nitrógeno y fósforo en muchos mares y lagos casi sean duplicado debido a la actividad humana.

Durante los 60 y 70 los detergentes contenían hasta un 16& de fósforo (tripolifosfato sódico) que actuaba como “quelante” (secuestra) iones como los del Ca, Mg, Fe, Mn.... para que no dificulten la acción de los surfactantes (los agentes limpiadores) Hoy en día no se permiten detergentes con más de 2,2% de fósforo (incluso en algunas legislaciones no superior al 0,5%)

En el caso del nitrógeno casi un 30% se obtiene a través de la contaminación atmosférica.

Los residuos domésticos e industriales suelen estar bien localizadas y esto permite la instalación de plantas de tratamientos de las mismas que retiren el fósforo y el nitrógeno.

Pero los residuos agrícolas y ganaderos, a causa de su carácter difuso e irregular, no pueden ser tratados y, por eso, se ha convertido en la principal fuente de la eutrofización.

Medidas para evitación:

- Tratar las aguas residuales en estaciones depuradas de aguas residuales (EDAR) que con tratamientos biológicos y químicos eliminan nitrógeno y fósforo.

- Usar detergentes con baja proporción de fosfatos.

- Emplear menos cantidad de detergente.

- Ajustar los aportes de abonos si se abona es exceso sale más caro y además perjudica al medio ambiente. Hay que estudiar el cultivo y las características del terreno.

- Evitar la erosión, que es la principal causa de que los nutrientes lleguen al agua:

• Manteniendo la cubierta vegetal (disminuye la erosión y consume nutrientes)

• Labrar en la dirección de las líneas de nivel y no a favor de pendiente.

• Reducir las operaciones de laboreo (evitar dejar el suelo disgregado)

• Reducir los vertidos orgánicos: granjas, industrias agroalimentarias....

V. CUENCAS HIDROGRÁFICAS

Cuenca hidrográfica es el terreno en el que las aguas convergen a través de la red de afluentes en un único río principal, que es el encargado de llevar dichas aguas al mar.

En España hay dos tipos de cuencas:

- Intercomunitarias: exceden el ámbito de una comunidad autónoma.

- Intracomunitarias: su gestión esta dentro de una comunidad autónoma.

Intracomunitarias:

Cataluña interior

Islas Baleares

Islas Canarias

Cuencas internas del País Vasco

Galicia - costa

Intercomunitarias:

Duero, Tajo, Guadiana, Guadalquivir, Ebro, Segura, Jucár.

Norte: I Miño, Linia, II Ríos que dan al Cantábrico. (Eo hasta límite Cantabria-Vizcaya), II hasta Francia.

Sur: Ríos de Cádiz hasta el Almanzara.

Confederación Hidrográfica: organismo que ejerce la gestión del agua pública en cuencas intercomunitarias.

Ley de aguas, def. confederación hidrográfica: entidades administrativas con personalidad jurídica propia que gozan de autonomía funcional para encargarse de la gestión de las grandes cuencas intercomunitarias.

Sus principales funciones son:

• Elaborara los planes hidrológicos para cada cuenca..

• Ocuparse del seguimiento y revisión de los mismos.

• Administrar y controlar los aprovechamientos generales que afectan a más de una comunidad autónoma.

• Proyectar y construir sus propias obras y las que le encomienda el Estado.

• Otorgar las correspondientes concesiones y autorizaciones.

• Realizar estudios hidrológicos y prestar servicios técnicos.

• Realizar planes de revisión.

- Redes de vigilancia de la calidad de las aguas.

• SAICA(Sistema Automático de Información de Calidad de las Aguas) 200 estaciones automáticas. Miden pH, conductividad, O2 disuelto, temperatura, sólidos en suspensión (SS). (en tiempo real)

• ICA(Información de la Calidad de Aguas) 1.000 estaciones. Toman muestras y las analizan en el laboratorio de las confederaciones.

Los datos estadísticos obtenidos son publicados anualmente por el Ministerio de Medio Ambiente y resultan muy interesantes en estudios sobre contaminación.

El índice de calidad general (ICG) es el más utilizado en España y da una nota entre 0 y 100 (de menos a más)

Tienen tres objetivos:

• Indicar las condiciones de calidad de las aguas (ICG)

• Identificar los factores que pueden afectar a al calidad de las aguas.

• Describir las tendencias a largo plazo.

- Recursos hídricos en España.

Def. recursos hídricos naturales: volumen de agua disponible en una región sin la intervención de obras artificiales.

Año hidrológico1 de octubre de un año hasta el 30 de septiembre del siguiente.

Comienza cuando el abastecimiento de agua se reduce al mínimo.

- Factores que influyen en la disponibilidad de agua en España.

• Alteraciones en el ciclo del agua.

Los más importantes son los ocasionados por la contaminación derivada de la actividad humana períodos largos de sequía, grandes avenidas de agua.

• La irregularidad de la distribución del agua:

- Espacial

En España es doble

- Temporal

• Irregularidad espacial: existen zonas con una importante escasez de agua y oras con grandes excedentes. El régimen de lluvias depende del relieve, de la orientación y de la proximidad o alejamiento al mar. El relieve de la Península Ibérica hace que las cadenas montañosas supongan un obstáculo para la penetración de las nubes al interior y a la región levantina.

Así nos encontramos con dos grandes zonas:

- La España húmeda: Norte de España 11% de la superficie y recibe el 41% de los recursos hídricos naturales totales.

- La España seca: 89% de la superficie y recibe el 59% de los recursos.

Las zonas deficitarias son: la cuenca del Jucár, cuenca del Segura, zona sur, cuenca de Cataluña interior y Islas Canarias, son zonas donde el nivel de precipitación es inferior a 200mm/año, con gran densidad de población (especialmente en verano debido al turismo), con agricultura intensiva y aridez del suelo y deforestación.

Se define el índice de humedad como la relación entre precipitación y evapotranspiración.

Índice de humedad =

Según este índice se divide España en cuatro zonas:

• áridas: Canarias y Almería.

• Semiáridas: depresión del Ebro (Monegros), Murcia, sur del Jucár y la cabecera del Guadiana.

• Subhúmedas: cuenca del Duero, Islas Baleares, Guadalquivir, sur de las Cuencas de Cataluña interior.

• Húmeda: Galicia y zona cantábrica.

b) Irregularidad temporal.

En general las lluvias están repartidas en dos períodos: máximo-otoño y secundario-primavera.

Las épocas más secas son verano e invierno salvo en el occidente donde las lluvias son más abundantes en otoño e invierno.

También existe irregularidad interanual: Ej. los dos períodos secos más prolongados han sido: 1979-1980 al 1986-1987 y 1990-1991 al 1994-1995. y los dos períodos más húmedos han sido: 1958-1959 al 1963-1964 y 1976-1977 al 1978-1979.

Esta irregularidad temporal hace que en muchas ocasiones nuestros ríos se conviertan en auténticos torrentes provocando inundaciones.

• Aumento de la demanda de agua

Siglo XIX 20 l/habitante·día

A finales s. XX 400 l/hab·día

OMS consumo razonable90 l/hab·día

La legislación española indica que la aportación de agua no sea inferior a los 100 l/hab·día.

El consumo de agua en España se reparte así:

• " 75% regadío

• 14% pueblos y ciudades

• 6% industria

• Incorrecta utilización del agua.

En los usos del agua debemos distinguir entre usos consuntivos (el agua que tras ellos no se puede volver a consumir y usos no consuntivos.

• Usos consuntivos: abastecimiento urbano e industrial, regadío, caudal ecológico.

• Usos no consuntivos: recreativos, navegación, producción de energía eléctrica (hidroelectricidad)

- Usos incorrectos:

- Sistemas de regadío poco eficientes, riego a manta (inundación de los campos a través de surcos) Los sistemas eficientes son los de riego por goteo, aunque resulta caro instalarlo. Otras opciones: riego por aspersión, cubrir las canalizaciones (cemento, plástico), nivelar los campos para que se encharquen de forma homogénea.

- Pérdidas en las cañerías de distribución (ciudades e industrias)

- Sobreexplotación de los acuíferos subterráneos.

Uno de los motivos por lo que se desperdicia tanta agua es su bajo precio. No pagamos todo lo que cuesta su extracción y tratamiento. El agua es considerada un bien público y los gastos que ocasión se cargan a todos los ciudadanos a través de los impuestos que todos pagamos.

NUBES OCEÁNICAS

NUBES CONTINENTALES

OCEÁNO

SUPERFICIE TERRESTRE

CAPAS FREÁTICAS

precipitación

evaporación

precipitación

evotranspiración

Infiltración o percolación

escorrentía

manantiales