Universidad de Santiago de Chile

Facultad de Química y Biología

Depto. de Química

Stgo. 6 de Octubre de 2000

Introducción

Agua de lagos y ríos

El agua de mar tiene una salinidad relativamente constante; pero las aguas de ríos y lagos tienen composiciones variables. Esto es posible ya que tanto unos como otros a menudo contienen agua que ha estado en contacto con varias formaciones geológicas. Este liquido a grandes o cortas distancias sobre la tierra, pudo haber disuelto minerales y substancias de vida vegetal en descomposición a lo largo de su recorrido y, además, pueden contener materiales descargados por los seres humanos.

Existen lagos que se saben que son salados, ya que han acumulado grandes cantidades de sales minerales disueltas. Exceptuando las aguas de los lagos salados, las aguas naturales de lagos y ríos no son saladas y se conocen con el nombre de agua dulce. Por supuesto, este tipo de agua por lo común no es ni dulce ni pura, sino que es una solución de iones y moléculas disueltas. Los iones positivos más comunes en este tipo de agua son el ion de calcio, Ca²+, el ion de magnesio, Mg²+ y ion de sodio, Na+. Los iones negativos mas comunes incluyen al ion carbonato de hidrogeno (bicarbonato), HCO- y al ion sulfato, SO²-. Existen muchas otras sustancias presentes en el agua de lagos y ríos.

Puesto que el agua superficial, junto con el agua de pozos, sirve para uso de consumo públicos, se han establecido normas químicas para el agua potable.

Estas normas, junto con los reglamentos bacteriológicos, sirven como guía para mantener la seguridad en función de la salud, el color, el aspecto, el sabor y el olor del agua potable.

Tabla de cantidad de especies químicas presentes en el agua

Especies químicas	Máxima concentración permisible (mg/l)
Arsénico (iónico) Ion bario Ion cadmio Ion cloruro Cromo (iónico) Cobre (iónico) Ion cianuro Ion fluoruro Hierro (iónico) Plomo (iónico) Sulfonato de alquilo lineal (detergente) Manganeso (iónico) Ion nitrato más ion nítrico Selenio (iónico) Ion plata Ion sulfato Compuestos químicos orgánicos sintéticos (extracto de carbono-cloroformo) Total de sólidos disueltos Ion zinc	0.05 1.0 0.01 250 0.05 1 0.2 sobre 2.0 0.3 0.05 0.5 0.05 10 (es N) 0.01 0.05 250 0.15 500 5

Usos del agua

Cualquier sociedad industrial usa enormes cantidades de agua. La mayor parte del agua se emplea en riegos agrícolas, como medio en ciertos procesos industriales y para transportar desechos domésticos e industriales. Aproximadamente el 40% del agua se emplea en riego agrícola. Más del 50% se usa en la industria, incluyendo las plantas de generación de energía eléctrica por medio del vapor. Mas o menos el 10% se emplea en abastecimientos públicos de agua.

Contraria mente a lo que sucede en la industria. El agua para la agricultura se usa una sola vez antes que se evapore o vuelva a penetrar la tierra y unirse a las aguas ambientales. En la figura se indican los usos industriales del agua distintos a las aplicaciones en las plantas de energía generada por el vapor. En consecuencia, en algunas industrias se están diseñando procesos mediante los cuales el agua se puede reciclar varias veces dentro de una misma planta, antes de limpiarla y liberarla al medio ambiente. En las industrias del petróleo y el carbón por lo regular el agua se emplea mas de cinco veces antes de desecharla. Por supuesto, no todas las industrias están intentando reciclar el agua y limpiar los efluentes de desecho.

Solo un pequeño porcentaje del agua es para usos domésticos, pero estas aplicaciones aumentan a una velocidad mucho mayor que el índice que el índice de crecimiento de la población.

Contaminación del Agua

¿Qué es la contaminación del agua?

Incorporación al agua de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos, o aguas residuales. Éstas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para los usos pretendidos.

¿Por qué se contamina el agua?

El agua se contamina por culpa de la actividad humana, ya que el hombre se multiplica y necesita cada vez más comida, más agua, vestimenta, transporte, remedios, entretenimientos. La carga sobre la biosfera, va aumentando y se producen:

• Emisión de gases tóxicos;

• Contaminación por pesticidas, metales, desechos cloacales;

• Accidentes, como los derrames de petróleo;

• Descarga de desechos químicos y material radiactivo;

• Descenso de las mapas de agua dulce y zonas más profundas

¿Cómo se contaminan los lagos y ríos?

Toda el agua pura procede de la lluvia, a veces antes de llegar al suelo recibe su primera carga contaminante, que se disuelven sustancias, como óxidos de azufre y de nitrógeno que la convierten en lluvia ácida. Una vez en el suelo, el agua discurre por la superficie e infiltra hacia capas subterráneas. Es el agua de escorrentía, que en las capas y las granjas se carga de pesticidas del exceso de nutrientes y en las ciudades arrastra productos como aceite de agua, metales pesados y nafta. La contaminación puntual es la que procede de fuentes localizadas es controlable mediante plantas depuradoras. Pero ninguna medida de control sería efectiva si no va acompañada de disposiciones destinadas a reducir los residuos y reciclar todo lo que se puede, por que las aguas de infiltración que atraviesan los vertederos urbanos e industriales contaminan los acuíferos que suministran agua potable a millones de personas.

Agentes contaminantes:

Los principales contaminantes de los lagos y ríos son los siguientes:

• Aguas residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor parte materia orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua).

• Agentes infecciosos (cólera, disentería) causan trastornos gastrointestinales.

• Nutrientes vegetales que pueden estimular al crecimiento de las plantas acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen olores desagradables.

• Productos químicos, incluyendo los pesticidas, diversos productos industriales, las sustancias tensioactivas contenidas en los detergentes, jabones y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos.

El problema con los jabones (detergentes) es que, cuando se usan en agua dura que contiene iones calcio y magnesio, se pueden formar natas que eliminas al jabón:

RCOO + Ca² o Mg² (RCOO) Ca o (RCOO) Mg

Los jabones no actúan bien en agua dura y cuando se usan con esta, dejan natas en los artículos que se lavan.

Se pueden sintetizar otros compuestos orgánicos a partir de compuestos químicos del petróleo, que tienen acción detergente. Estos compuestos se denominan sindets (detergentes sintéticos) o simplemente detergentes. LA mayoría de los sindets son compuestos de sodio del sulfonato de benceno substituido, denominados sulfatos lineales de alquilo (LAS).

Los detergentes también contienen pequeñas cantidades de perfumes, blanqueadores y abrillantadores ópticos. Estos últimos son tinturas que le dan a la ropa un aspecto de limpieza, y el principal aditivo de mucho detergentes es el tripolifosfato de sodio, Na P O . Tal compuesto es lo que se llama fosfato de los detergentes.

• Minerales inorgánicos y compuestos químicos.

• Sedimentos formados por partículas del suelo y minerales arrastrados por las tormentas y escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos sin protección, las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos urbanos.

• Sustancias radiactivas procedentes de los residuos producidos por la minería y el refinado del urano y el torio, las centrales nucleares y el uso industrial, médico y científico de materiales radiactivos.

• El calor también puede ser considerado un contaminante cuando el vertido de agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen.

• El mercurio, un metal líquido muy tóxico, se acumula en el fitoplancton. En él las concentraciones son mil veces mayores que en el agua. Los peces pequeños lo concentran aún más, y en el pez grande puede llegar a límites peligrosos para la salud humana.

• Contaminación cloacal: una contaminación habitual es la que se produce por bacterias fecales. Eso se debe a que muchas ciudades vuelcan sus líquidos cloacales sin purificar, o con purificación deficiente, a los ríos y al mar. Algunas ciudades no tienen plantas depuradoras; otras las tienen demasiado pequeñas o fuera de funcionamiento. Algunas veces aparecen restos cloacales en las playas. Este problema puede surgir por fallas en los sistemas de bombeo.

• Plástico: son materiales estables, útiles y baratos. Habitualmente se usan una vez y se tiran. Son estables o se degradan muy lentamente. Se calcula que muchos de los plásticos pueden durar cientos de años. Son trampas mortales para la fauna marina. Al tragar el plástico, muchos animales ya no pueden bucear normalmente y se mueren de hambre.

• Las represas: El parásito transmisor de la esquistosomiasis se puede desarrollar en la vegetación de aguas calmas. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), existen seiscientos millones de personas que corren peligro de contraer el “mal de las represas” o esquistosomiasis. Es la gente de setenta y cuatro países tropicales y subtropicales de Asia, África, América latina y el Caribe que vive en malas condiciones sanitarias. En la cuenca del río Paraná, en la década del cincuenta, la llamada “era de construcción de las represas” produjo un gran aumento de esta enfermedad. Los portadores del parásito trabajaron en la construcción de las mismas.

Consecuencias de la contaminación de los lagos y ríos

Los efectos de la contaminación de los lagos y ríos incluyen los que afectan a la salud humana. La presencia de nitratos (sales del ácido nítrico) en el agua potable puede producir una enfermedad infantil que en ocasiones es mortal. El presente en los fertilizantes derivados del cieno o lodo puede ser absorbido por las cosechas, de ser ingerida en cantidad suficiente, el metal puede producir un trastorno diarreico agudo, así como lesiones en el hígado y los riñones.

Hace tiempo que se conoce o se sospecha de la peligrosidad de sustancias inorgánicas, como el mercurio, el arsénico y el plano.

Los lagos son especialmente vulnerables a la contaminación. Hay un problema, la eutrofización, que se produce cuando el agua se enriquece de modo artificial con nutrientes, lo que produce un crecimiento anormal de las plantas. Los fertilizantes químicos arrastrados por el agua de los campos de cultivo pueden ser los responsables. El proceso de eutrofización puede ocasionar problemas estéticos, como mal sabor y olor, y un acumulamiento de algas o verdín desagradable a la vista así como un crecimiento denso de las plantas con raíces, el agotamiento del oxígeno en las aguas más profundas y la acumulación de sedimentos en el fondo de los lagos, así como otros cambios químicos, tales como la precipitación del carbonato de calcio en las aguas duras, otro problema cada vez más preocupante es la lluvia ácida que ha dejado muchos lagos del Norte y del Este de Europa y del Noroeste de Norteamérica totalmente de provistos de vida.

¿Qué efectos provoca la contaminación de los ríos o lagos?

Debido a su escasa entrada y salida de agua, los lagos sufren graves problemas de contaminación.

Los ríos, por su capacidad de arrastre y el movimiento de las aguas, son capaces de soportar mayor cantidad de contaminantes. Sin embargo, la presencia de tantos residuos domésticos, fertilizantes, pesticidas y desechos industriales altera la flora y fauna acuáticas. En las aguas no contaminadas existe cierto equilibrio entre los animales y los vegetales, que se rompe por la presencia de materiales extraños. Así, algunas especies desaparecen mientras que otras se reproducen en exceso. Además, las aguas adquieren una apariencia y olor desagradables. Los ríos constituyen la principal fuente de abastecimiento de agua potable de las poblaciones humanas. Su contaminación limita la disponibilidad de este recurso imprescindible para la vida.

¿Cómo se puede cuidar el agua?

Una manera de reducir la contaminación, consiste en depurar los desechos, tanto industriales como cloacales, antes de arrojarlos a los ríos, a fin de eliminar las sustancias tóxicas.

Para tratar las aguas residuales, se empleas microorganismos capaces de destruir contaminantes.

Las industrias deben utilizar tecnologías que les permitan reciclar el agua y disminuir el consumo. También es necesario evitar el uso de fertilizantes y plaguicidas químicos e impedir el desperdicio de aguas destinadas al riego, mediante técnicas adecuadas.

¿Es posible descontaminar?

Los efectos de la contaminación en algunos casos se pueden aliviar, pero es costoso y requiere tiempo. Muchas veces no hay oportunidad de solucionar los problemas, ya que el medio ambiente se deteriora de una manera irreversible.

La ayuda de los invisibles

Algunos contaminantes se descomponen debido a procesos químicos y biológicos que se efectúan en el agua, y se conocen como contaminantes degradables o biodegradables. La degradación se refiere a la separación en sustancias más simples; casi todos los contaminantes orgánicos son degradables.

La descomposición de materiales orgánicos en el agua se produce sobre todo por la acción de bacterias y otros organismos presentes en ella. Las bacterias utilizan los compuestos orgánicos como alimento y los usan como fuentes de energía para los procesos de oxidación biológica. En esta descomposición bacteriana se consume el oxigeno disuelto y se produce bióxido de carbono, agua y varios iones no degradables. A continuación se exponen algunas reacciones reacciones generales que indican la descomposicion bacteriana de los compuestos orgánicos de los compuestos orgánicos en presencia del oxigeno; este tipo de descomposicion se denomina aerobica (del griego aire = vida):

CH (hidrocarburos) + O CO + H O

CH O (carbohidratos) + O CO + H O

Compuestos orgánicos que contienen azufre + O CO + H O + SO

Compuestos orgánicos que contienen nitrógeno + O CO + H O + NO

Compuestos orgánicos que contienen fósforo + O CO + H O + PO²

Todas las reacciones señaladas consumen el oxigeno disuelto en el agua. Los compuestos orgánicos que sufren la descomposición aeróbica se denominan contaminantes reductores de oxigeno. Cuando hay volumen insuficiente de oxigeno en el agua, se puede seguir produciendo la desintegración bacteriana de casi todos los compuestos orgánicos; no obstante, dicha descomposición en ausencia de oxigeno ya no produce las mismas substancias. Esta descomposición anaeróbica (sin oxigeno) se ilustra mediante la ecuación general:

Compuestos orgánicos que contienen azufre y nitrógeno

+H O

CO + H S + CH + NH

La descomposición anaeróbica produce gases que forman burbujas en el agua y que contribuyen a que hayan malos olores. De hecho, esta descomposición es fuente principal del metano y del sulfuro de hidrogeno que se encuentran presentes en la atmósfera. Una vez que están en la atmósfera, el metano se convierte en bióxido de carbono y el sulfuro de hidrogeno se transforma en sulfato debido a reacciones químicas atmosféricas.

¿Es posible cuidar el agua en nuestras casas?

Las reservas de agua potable de la Tierra se encuentran amenazadas por el consumo excesivo y por la presencia de contaminantes. Todos podemos realizar acciones para cuidar el agua:

• Evitar pérdidas en las cañerías y en el inodoro

• Reparar los cueritos de las canillas que gotean

• Usar detergentes biodegradables

• No dejar canillas abiertas sin necesidad

• Lavarse los dientes con la canilla cerrada, solo abrirla para enjuagarse la boca

• No tirar basura a la playa ni a los cursos de agua

Conclusión

Estamos ante un nuevo desafío. Los lagos y ríos pueden llegar a convertirse en un desierto nunca esperado. El hombre debe respetar la naturaleza, vivir en armonía, satisfacer sus necesidades sin descuidar las de las generaciones futuras. La contaminación, depredación y sobreexplotación conducen a la pobreza y al hambre. Pero no todo es negativo en lo que respecta a la contaminación de lagos y ríos. En los últimos veinte años se han establecido muchos convenios internacionales con el fin esencial de reducir la contaminación del agua, y ya hay logros concretos. Sin embargo, debemos tener claro que el tiempo apremia y que la responsabilidad es de todos.

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