5. Organismos Patógenos
Fuentes: deyecciones humanas y de animales
domésticos y salvajes; aguas residuales urbanas y de
explotaciones agropecuarias; aguas naturales continentales y
marítimas contaminadas.
Distribución: agua dulce y
salada, aire y suelo; local.
Niveles: no se aplican.
Interacciones químicas: gran variedad de virus, bacterias,
protozoos y helmintos obtienen nutrientes de la materia
orgánica de origen biológico presente en el agua;
algunos organismos patógenos parasitan organismos
acuáticos (gasterópodos, crustáceos, etc.),
otras veces el agua es asiento de larvas de artrópodos
vectores.
Efectos en la salud humana: enfermedades infecciosas y
parasitarias de transmisión hídrica (problema grave
de salud
pública sobre todo en países en vías de
desarrollo)
como gastroenteritis (p.ej.- Salmonella spp., Escherichia coli,
Vibrio parahaemolyticus, rotavirus, agente de Norwalk),
disentería (Shigella spp., Balantidium coli, Entamoeba
histolytica), fiebre tifoidea (Salmonella typhi), hapatitis
(virus de la hepatitis A,
etc.), poliomielitis (poliovirus), cólera (V. Cholerae),
helmintiasis diversas, etc.; destacan por otra parte las
parasitosis ligadas al agua como el paludismo (larvas
acuáticas de los mosquitos transmisores del gén.
Anopheles), enfermedad del sueño (larvas acuáticas
de la mosca tsé-tsé), esquistosomiasis
(gasterópodos acuáticos liberan las larvas de
gusanos del gen. Schistosoma que atraviesan la piel de los
seres humanos), oncocercosis (larvas acuáticas de los
mosquitos del gén. Simulium que transmiten las filarias
causantes).
Efectos en el medio: pueden causar enfermedades en los animales
domésticos y salvajes.
Calor
Fuentes: agua
de refrigeración de centrales térmicas
convencionales y nucleares, aguas de refrigeración de
procesos
industriales diversos.
Distribución: agua; local.
Niveles: las aguas de refrigeración pueden alcanzar una
temperatura de
hasta 12 ºC superior a la del agua receptora.
Interacciones químicas: el aumento de la temperatura del
agua acelera las reacciones
químicas y bioquímicas, disminuye el oxígeno
disuelto, aumenta la velocidad de
volatilización de numerosos poluantes, su hidrosolubilidad
y absorción por los organismos acuáticos.
Efectos en la salud humana: directos no se han comprobado;
indirectamente por la proliferación de algunos organismos
patógenos.
Efectos en el medio: aumento de la actividad metabólica de
los organismos acuáticos pero cuando se alcanza el nivel
térmico tolerado por muchas especies éstas
desaparecen (p.ej.- desaparición de salmónidos);
aumento inicial de la degradación de la materia
orgánica; disminución del oxígeno disuelto,
menor capacidad de autodepuración y modificación
del reparto de especies (p.ej.- aumento de los ciprínidos,
proliferación de amebas patógenas).
Observaciones: la
contaminación térmica de las centrales
nucleares es un 50 por 100 más elevada que la de
centrales térmicas
convencionales.
6. Indicadores de
la contaminación del agua
Análisis De Aguas
Indicadores físico-químicos:
-Sólidos totales (residuo de evaporación):
comprende la materia (orgánica e inorgánica)
disuelta, coloidal y en suspensión; el residuo seco del
agua potable debe ser igual o inferior a 1500 mg/litro.
–Color: el agua
potable debe ser incolora; las aguas residuales domésticas
tienen un color entre gris y negro; las aguas residuales
industriales pueden tener colores muy
variados.
-Olor: el agua potable debe ser inodora (la desinfección
con derivados del cloro confiere cierto olor característico); las aguas residuales
domésticas tienen un olor desagradable; las aguas
residuales industriales pueden tener olores desagradables; el
sabor del agua está relacionado con su olor.
-Temperatura: influye en el desarrollo de la vida
acuática, el oxígeno disuelto y la velocidad de las
reacciones químicas y bioquímicas.
-Turbidez: depende de la cantidad de sólidos en
suspensión; es mayor cuanto mayor es la contaminación del agua.
–pH: mide la
concentración de hidrogeniones; pH del agua potable entre
6,5-8,5; un pH elevado (superior a 7) indica baja
concentración de hidrogeniones y alcalinidad; un pH
inferior a 7 indica alta concentración de hidrogeniones y
acidez; las modificaciones del pH influyen en las biocenosis de
los ecosistemas
acuáticos.
-Conductividad: varía con la temperatura y depende de la
concentración de sustancias disueltas; las sales minerales
aumentan la conductividad y la materia orgánica la
disminuye; se mide en microsiemens por cm (400 para el agua
potable).
Indicadores de la contaminación
orgánica:
–Carbono
orgánico total (COT): mide la cantidad de compuestos
orgánicos, naturales o sintéticos; expresa en
mg/litro la cantidad de dióxido de carbono producido en la
combustión de una muestra a 950
ºC.
–Demanda
bioquímica
de oxígeno (DBO): mide la cantidad de materia
orgánica biodegradable; se determina midiendo la cantidad
de oxígeno consumido por los microorganismos cuando
utilizan la materia orgánica como fuente de energía
para su metabolismo;
los ensayos se
realizan durante 5 días a una temperatura constante de 20
ºC y el resultado se expresa en mg/litro; la DBO del agua
potable no debe exceder los 2 mg/litro; se trata de un método
biológico cuyos resultados pueden alterarse por la
presencia de sustancias reductoras (sulfuros, sulfitos, hierro
ferroso, etc.) y de tóxicos para la flora microbiana.
-Demanda química
de oxígeno (DQO): indica la cantidad de contaminantes que
pueden oxidarse mediante un oxidante químico (dicromato
potásico, etc.); estos contaminantes pueden ser materia
orgánica e inorgánica; se expresa en mg de
oxígeno por litro.
-Nitrógeno total (NT): mide el nitrógeno de los
compuestos orgánicos nitrogenados naturales (proteinas,
péptidos, aminoácidos) y sintéticos (oxinas,
hidracina, etc.) y el nitrógeno de nitratos y nitritos; se
expresa en mg/litro.
-Otros indicadores: nitrógeno amoniacal, nitratos y
nitritos (en mg/litro.)
Indicadores microbiológicos:
-Coliformes: bacterias aeróbicas y anaeróbicas
facultativas gram-negativas, no esporuladas, con forma de bacilo,
que fermentan la lactosa formando ácido y gas a las 48 h de
ser cultivadas en caldo lactosado a 35 ºC; en este grupo se
encuentran bacterias no entéricas y entéricas
(principalmente Escherichia coli); los coliformes sirven como
indicadores de contaminación fecal y del nivel de
saneamiento de las aguas (un agua potable tendrá 0 para el
95% de las muestras analizadas).
-Estreptococos fecales: conjunto de estreptococos que poseen el
antígeno D de Lancefield (Streptococcus faecalis, S.
durans, S. bovis, etc.) conocidos también como enterococos
al formar parte de la flora intestinal; son indicadores de la
contaminación fecal (0 por 100 en el agua potable).
-Otras determinaciones: esporas de Clostridium
sulfito-reductores, presencia de Clostridium perfringens,
bacteriófagos fecales, microorganismos patógenos
(cuando se producen brotes de enfermedades de transmisión
hídrica); la presencia de bacterias del gen. Leptospira
(patógenas para el hombre y
los animales) indica contaminación por deyecciones
animales.
Otros indicadores:
-Elementos no deseables y/o tóxicos: Al, As, B, Cu, Fe,
Mn, Ti, Zn, Sb, Ag, Ba, Cr, Sn, F, Hg, Ni, Pb, Se, etc.
-Microcontaminantes orgánicos: hidrocarburos
clorados, hidrocarburos aromáticos policíclicos,
aceites y grasas (pueden ser mayoritarios), mercaptanos,
pesticidas, detergentes, cianuros, fenoles, etc.
Se entiende por aguas negras la combinación de
aguas residuales procedentes de:
- viviendas, instituciones y comercios (aguas negras
sanitarias), - aguas residuales industriales y
- aguas pluviales y procedentes de la limpieza de las
calles, el riego de zonas verdes urbanas, etc. (aguas cloacales
pluviales o aguas pluviales simplemente).
Las aguas negras proceden de la utilización del
agua a las que se añaden las aguas de las precipitaciones
(lluvia, nieve). La cantidad de aguas negras es inferior a la del
agua usada porque se producen pérdidas por
evaporación, infiltración, retención,
etc.
Generalmente las aguas negras contienen una cantidad
pequeña de impurezas (poluantes). Para la
valoración de estas impurezas se procede a análisis físicos, químicos y
microbiológicos.
La descarga de aguas negras en las aguas continentales
(superficiales y subterráneas) y marítimas no es
deseable porque los poluantes pueden exceder la capacidad de
autodepuración creando problemas en
los ecosistemas acuáticos y disminuyen la calidad del agua
para los diversos usos (agua potable, riego, industria,
baño, etc.). Lo ideal es la recogida de las aguas negras
mediante un sistema de
alcantarillado que las conduzca a una estación depuradora
y de aquí a los cauces receptores sin peligro.
Alcantarillado
El alcantarillado es el medio más adecuado para la
recogida de las aguas negras y su transporte
hasta las estaciones depuradoras. Consta de una red de tuberías y
de instalaciones complementarias. El alcantarillado puede
ser:
-Separativo: consta de dos redes de tuberías,
una para las aguas negras sanitarias y aguas residuales
industriales, y otra para las aguas pluviales. De esta manera los
caudales excepcionales por lluvias torrenciales no desbrodan las
estaciones depuradoras. Su coste es elevado.
-Unitario: consta de una red de tuberías que
recoge y transporta todas las aguas negras. Su coste es menor
pero puede verse desbordado por caudales excepcionales. Algunas
ciudades disponen de un sistema unitario con grandes
depósitos, casi siempre subterráneos, para los
caudales excepcionales que son bombeados después al
sistema cuando no está saturado.
Todo proyecto de
alcantarillado debe seguir tres criterios: económico,
topográfico y funcional.
RED DE TUBERÍAS: las tuberías deben ser
resistentes, impermeables, durables, de paredes lisas y
uniformes. Pueden fabricarse de :
-fibrocemento (FC): menor peso, sensible a la corrosión ácida;
-fundición dúctil (FD): muy resistente, soporta
cargas muy altas, sensible a la corrosión
ácida;
-hormigón armado (HA): económico, sensible a la
corrosión interna (aguas ácidas) y externa
(suelos
ácidos);
-hormigón pretensado (HP): útil para
tuberías principales de gran longitud, sensible a la
corrosión;
-cloruro de polivinilo (PVC): ligero, resistencia
mecánica y a la corrosión;
-gres: resistencia a la corrosión pero
frágil.
El diámetro de las tuberías es creciente
desde las acometidas domiciliarias (8-10 cm) hasta la
tubería principal (diámetro variable según
las necesidades de la zona). Las aguas residuales circulan por
acción de la gravedad siendo necesario que las
tuberías estén inclinadas para permitir una
velocidad de 0,46 m/seg, evitándose así la
deposición de materia sólida. En ocasiones, por
imperativos topográficos, las aguas negras circulan a
presión
impulsadas por estaciones de bombeo. La profundidad de las
tuberías en las calles será de 1,8 m o
más.
Inatalaciones Complementarias: las más importantes
son:
-Pozos de registro:
aberturas en la superficie de las calles que permiten a una
persona bajar
y subir sin dificultad para inspeccionar las tuberías o
realizar trabajos. Se colocan cada 100-120 m. Las tapas que los
cubren deben ser metálicas, resistentes, fácilmente
extraíbles, no ruidosas, seguras y de protección
eficaz.
-Imbornales: aberturas en el bordillo de las aceras para la
recogida de aguas pluviales; suelen estar protegidos por una
rejilla y la estructura
debajo del imbornal es el sumidero.
-Sifón invertido: tramo del alcantarillado situado debajo
de la línea piezométrica para superar
obstáculos (conducciones, masas rocosas, cursos de agua,
ferrocarriles subterráneos, etc.). El flujo va bajo
presión desde la bocatoma hasta la boca de salida.
-Reguladores: dispositivos para desviar el flujo de aguas negras
de una conducción a otra en caso de caudales excepcionales
para no saturar el sistema principal.
-Descarga: estructura que da entrada a las aguas negras hacia una
estación receptora o hacia un caudal de aguas
continentales o marítimas receptor.
-Conexiones domiciliarias: denominadas también acometidas,
son tuberías que van desde los edificios a la alcantarilla
pública de la calle; ordenanzas municipales establecen las
características de estas conexiones.
8. Depuración De
Aguas Residuales
Introducción: La depuración de aguas
negras es el ideal para evitar el problema de la
contaminación del agua y el deterioro de las aguas
continentales (superficiales y subterráneas) y
marítimas (en especial las zonas costeras).
Dado que conocemos la composición de las aguas negras
sanitarias, su depuración está bien establecida y
no suele plantear problemas. En cambio, la
composición de las aguas residuales industriales es muy
variable y cada efluente industrial requiere un tratamiento
específico. Las cosas se complican cuando las
fábricas vierten sus efluentes líquidos sin depurar
a la red de alcantarillado público o directamente a los
cauces de agua receptores. Existe una legislación al
respecto donde se indican las características que han de
tener los vertidos industriales para que puedan ser evacuados al
alcantarillado público o a los cauces receptores, pero no
siempre se cumple.
Las aguas negras son sometidas en las estaciones depuradoras a
una serie de tratamientos sucesivos:
-Tratamiento previo.
-Tratamiento primario.
-Tratamiento secundario.
-Tratamiento terciario.
Tratamiento Previo: Tiene por objeto retirar del agua residual
aquellos materiales que
pueden obstruir o dañar las bombas y
maquinaria. Comprende básicamente tres operaciones:
-Desbastado: se hace pasar el agua por un dispositivo de rejas y
tamices para separar objetos flotantes diversos que son
gestionados como basura urbana
(hojas, ramas, trapos, botellas, maderas, etc.).
-Desarenado: elimina mayormente materia inorgánica o
mineral (arena, sedimentos, grava) en tanques de
deposición en forma de canales o en cámaras
aireadas de flujo en espiral con fondo en tolva provistas de
brazos mecánicos para raspar (clarificadores). El residuo
mineral (0,08 a 0,23 metros cúbicos por cada 3,8 millones
de litros de agua residual) es evacuado a vertederos
sanitarios.
-Desengrasado: en tanques donde el agua se remansa y
enfría, se inyecta aire para facilitar la formación
de una capa flotante de sustancias grasas que se separa por
medios
mecánicos y se gestiona como basura urbana.
Tratamiento Primario: Tiene por objeto eliminar sólidos en
suspensión (finos) en un 40-80 por 100 y materia
orgánica hasta reducir la DBO en un 20-40 por 100:
-Coagulación-decantación: en cámaras de
sedimentación se facilita la deposición de
sólidos en suspensión y materia orgánica;
esta deposición mejora añadiendo reactivos
coagulantes (sulfato de alúmina, cloruro férrico,
sulfato férrico, sulfato ferroso, hidróxido
cálcico) y polímeros adyuvantes (sílice,
gelatina, polielectrolitos) que promueven la formación de
partículas gruesas y agregados (flóculos) que
decantan con facilidad. El material retirado, lodos o fangos, es
muy rico en materia orgánica y debe ser gestionado
adecuadamente (digestión anaerobia en tanque cerrado
produciendo metano, dióxido de carbono y un material
similar al humus; empleo como
lodo activado para el tratamiento secundario; desecación
post-digestión y empleo como acondicionador del suelo;
etc.). Se han diseñado decantadores dinámicos donde
se crean corrientes para depositar los lodos en zonas
determinadas para su retirada.
-Neutralización: consiste en la corrección del pH
del agua como preparación para el tratamiento secundario o
biológico; las aguas ácidas se neutralizan con
lechada de cal y las aguas alcalinas con ácido
sulfúrico.
-Filtración: operación complemetaria donde se hace
pasar el agua por un medio filtrante que retiene
partículas en suspensión; los filtros pueden ser de
gravedad o de presión, empleándose como material
filtrante arena, antracita y tierra de
diatomeas; es importante la limpieza periódica de los
filtros.
Tratamiento Secundario: Consiste en el tratamiento
biológico del agua, descomposición de contaminantes
orgánicos biodegradables por acción de
microorganismos (bacterias, protozoos, hongos y algas
microscópicas) que reducen la materia orgánica a
productos
finales inorgánicos (agua, dióxido de carbono,
amonio, nitrato, nitrito, fosfato, sulfato); este es el caso de
la depuración aeróbica, en presencia de
oxígeno, la más eficaz y difundida; la
degradación anaeróbica, en ausencia de
oxígeno, es menos efcicaz y produce malos olores.
A.Procedimientos
biológicos naturales:
-Lagunaje: depuración en lagunas de poca profundidad bien
aireadas, por acción de algas fotosintetizadoras y de la
flora
microbiana del medio.
-Campos de depuración: el agua residual se utiliza como
agua de riego para cultivos no destinados al consumo humano
o en plantaciones forestales; los microorganismos del suelo
llevan a cabo la depuración y las plantas
aprovechan los nutrientes liberados (nitrato, fosfato).
Ambos métodos
requieren disponibilidad de terrenos y se emplean en el medio
rural.
B.Procedimientos biológicos artificiales:
-Lodos activados: en tanque bien ventilado por insuflación
de aire el agua se mezcla con lodos ricos en microorganismos
(procedentes de depuraciones anteriores) que efectúan la
depuración; después en tanque de
sedimentación secundaria se clarifica el agua que es
vertida a los cauces receptores, clorada o no, según las
necesidades de desinfección, recuperándose los
lodos (reutilización, reciclado como fertilizante,
incineración).
-Lechos bacterianos: se hace fluir el agua al aire libre sobre
películas microbianas de gran superficie.
Tratamiento Terciario: Elimina contaminantes no depurados lo
suficiente en los tratamientos precedentes:
-Eliminación de nutrientes: aguas residuales ricas en
nitrógeno y fósforo requieren una última
depuración para evitar el fenómeno de la
eutrofización. El nitrógeno se elimina por
stripping (arrastre del amonio del agua mediante una corriente de
aire), diálisis y electrodiálisis
(extracción de iones nitrogenados por un gradiente de
concentración o un campo
eléctrico) y tratamientos biológicos
(eliminación microbiana de compuestos nitrogenados hasta N
molecular). La eliminación del fósforo se hace por
medios físico-químicos (precipitación con
sulfato de alúmina, cloruro férrico, etc.).
-Eliminación de cromatos: se reducen los cromatos
tóxicos a cromo trivalente mucho menos tóxico por
precipitación con anhidrido sulfuroso en medio
ácido, etc.
-Eliminación de cianuros: son muy tóxicos y deben
ser eliminados por adición de sulfato ferroso (da
ferrocianuro férrico: lodos azules), oxidación por
cloro gaseoso, agua de javel o persulfatos (se obtienen cianatos
atóxicos), oxidación por ozono (se produce
carbonato sódico y nitrógeno), etc.
-Eliminación de fenoles: se realiza por oxidación
con peróxido de cloro.
-Eliminación de fluoruros: son precipitados con una
solución alcalina de cal obteniéndose fluoruro
cálcico.
-Eliminación de metales pesados:
se efectúa por quelación (con sales de EDTA),
adsorción (carbón activado, resinas
intercambiadoras de iones), etc.
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-Enciclopedia McGraw Hill de ciencia y
tecnología. Seis tomos. McGraw Hill
Interamericana. México. 1998.
-Enciclopedia Microsoft
Encarta 2001.
Autor:
Juan Casado Martín
Médico especialista en medicina familiar
y comunitaria. Especialista en gestión
medio-ambiental. Diplomas de postgrado en: Sanidad.
Bioestadística. Química ambiental. Auditorias
medio-ambientales en la empresa.
Gestión medio-ambiental en agricultura.
Sociología y educación
ambiental. Análisis del ciclo de vida
de los productos. Medio ambiente y salud. Restauración
ambiental.
-Dirección: c/ Francolí, 15, 4º
1ª. 08290 Cerdanyola del Vallés
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