Contaminación del suelo y del agua, y potabilización
Abres el caño en tu casa de Lima y sale agua transparente. Pero ese agua pudo empezar como un río de la sierra que recibió relaves, desagües o fertilizantes en el camino. ¿Cómo se sabe si un agua es segura y qué hay que hacerle para que lo sea? En esta página lo respondes: primero los contaminantes, luego los parámetros de calidad, después los procesos que dañan los ríos y por último la potabilización.
Las tres esferas y sus contaminantes
La Tierra se estudia en tres «capas»: la atmósfera (aire), la hidrósfera (agua: ríos, lagos, mar, aguas subterráneas) y la litósfera (rocas y suelo). Los contaminantes no se quedan quietos: la lluvia arrastra sustancias del suelo al río, y el río las lleva al mar o las filtra al subsuelo. Del aire ya se habla en CONTAM-CONTAIRE; aquí vemos suelo y agua.
| Origen | Contaminantes típicos | Ejemplo en el Perú |
|---|---|---|
| Minería | Metales pesados (Pb, Cd, Hg, As), drenaje ácido | Ríos de zonas mineras de la sierra; mercurio en la minería informal de oro de Madre de Dios |
| Agricultura | Fertilizantes (nitratos, fosfatos), pesticidas | Valles de la costa con riego intensivo |
| Desagües domésticos | Materia orgánica, detergentes, microorganismos | Ríos que cruzan ciudades sin planta de tratamiento |
| Industria | Solventes, ácidos, metales, aceites | Descargas de fábricas y harineras al mar |
| Residuos sólidos | Plásticos, pilas, lixiviados de botaderos | Botaderos a cielo abierto |
Los metales pesados (plomo, cadmio, mercurio, arsénico) no se degradan. Se bioacumulan: el organismo los absorbe más rápido de lo que los elimina, y su concentración sube a lo largo de la cadena alimentaria (pez pequeño → pez grande → persona). Por eso son peligrosos aunque en el agua estén en cantidades muy pequeñas.
Menciona tres contaminantes del agua de un río de la selva o la sierra afectado por actividades humanas, e indica el origen de cada uno (por ejemplo minería, agricultura…
Menciona tres contaminantes del agua de un río de la selva o la sierra afectado por actividades humanas, e indica el origen de cada uno (por ejemplo minería, agricultura o desagües domésticos).
Parámetros de calidad del agua
Para decidir si un agua es buena se miden propiedades. Los más usados:
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pH: mide la acidez, $\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$. El agua potable está cerca de la neutralidad (aprox. 6.5 a 8.5). Un pH de 3 es muy ácido y disuelve metales de las rocas.
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Oxígeno disuelto (OD): cantidad de $\text{O}_2$ disuelto en el agua, en mg/L. Los peces necesitan varios mg/L; con menos de unos 4 mg/L la vida acuática sufre. Disminuye cuando sube la temperatura y cuando hay mucha materia orgánica que se descompone.
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Dureza: concentración de iones $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{Mg}^{2+}$. Un agua dura forma «sarro» en las teteras y hace poca espuma con el jabón. No suele ser tóxica, pero es molesta.
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DBO (demanda bioquímica de oxígeno): cantidad de oxígeno que consumen los microorganismos para descomponer la materia orgánica de una muestra, en mg de $\text{O}_2$/L. A mayor DBO, más contaminación orgánica.
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Coliformes: bacterias que indican contaminación por heces; su presencia significa que el agua puede tener microorganismos que causan enfermedades.
| Muestra | DBO (mg $\text{O}_2$/L) | Lectura |
|---|---|---|
| Manantial de montaña | 2 | Agua limpia |
| Río con desagües | 40 | Muy cargada de materia orgánica |
Define los siguientes parámetros que se usan para evaluar la calidad del agua: pH, oxígeno disuelto y dureza. Indica qué sustancias determinan la dureza del agua.
Define los siguientes parámetros que se usan para evaluar la calidad del agua: pH, oxígeno disuelto y dureza. Indica qué sustancias determinan la dureza del agua.
Un análisis de agua de un pozo informa los siguientes datos: pH 7.2, oxígeno disuelto 6 mg/L, presencia de bacterias coliformes y dureza elevada. Interpreta cada dato y…
Un análisis de agua de un pozo informa los siguientes datos: pH 7.2, oxígeno disuelto 6 mg/L, presencia de bacterias coliformes y dureza elevada. Interpreta cada dato y decide si el agua puede consumirse sin tratamiento. Indica qué procesos aplicarías para hacerla segura para beber.
Eutrofización y DBO
Los fosfatos y nitratos son nutrientes: de los fertilizantes y de los desagües llegan a lagos y ríos de corriente lenta. El resultado es la eutrofización:
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Los nutrientes hacen que las algas crezcan sin control (una capa verde en la superficie).
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La capa de algas tapa la luz; las algas de abajo mueren.
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Las algas muertas y la materia orgánica son descompuestas por bacterias que consumen oxígeno (la DBO sube).
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El oxígeno disuelto cae; los peces y otros organismos mueren por asfixia, y el agua se vuelve turbia y de mal olor.
Un río recibe desagües con mucha materia orgánica y fertilizantes con fosfatos y nitratos. Explica el proceso de eutrofización: cómo aumenta el crecimiento de algas, qué…
Un río recibe desagües con mucha materia orgánica y fertilizantes con fosfatos y nitratos. Explica el proceso de eutrofización: cómo aumenta el crecimiento de algas, qué ocurre después con el oxígeno disuelto y qué consecuencias tiene para los peces.
La DBO (demanda bioquímica de oxígeno) de una muestra de agua es de 40 mg de $O_2$/L en un río que recibe desagües de un distrito, mientras que en un manantial cercano…
La DBO (demanda bioquímica de oxígeno) de una muestra de agua es de 40 mg de $O_2$/L en un río que recibe desagües de un distrito, mientras que en un manantial cercano es de 2 mg de $O_2$/L. Explica qué mide la DBO, interpreta la diferencia entre ambos valores y argumenta qué efecto tendría sobre la vida acuática del río. Propone dos medidas, una de tratamiento y otra de prevención, para reducir ese valor.
Drenaje ácido de mina y metales pesados
En una zona minera, los minerales sulfurados (por ejemplo la pirita, $\text{FeS}_2$) quedan expuestos al aire y al agua de lluvia. Se oxidan y forman ácido sulfúrico:
$$4\,\text{FeS}_2 + 15\,\text{O}_2 + 14\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\,\text{Fe(OH)}_3 + 8\,\text{H}_2\text{SO}_4$$El $\text{H}_2\text{SO}_4$ baja el pH (hasta 3 o menos). El agua ácida disuelve metales de las rocas (Pb, Cd, Cu, Zn, As) y los lleva río abajo: es el drenaje ácido de mina.
Consecuencias: mueren peces y plantas, el agua no sirve para riego ni para beber, y los metales se bioacumulan.
Medida sencilla de tratamiento: neutralizar con una base barata como cal ($\text{CaO}$) o cal apagada ($\text{Ca(OH)}_2$). El pH sube y muchos metales precipitan como hidróxidos insolubles, que se retiran por sedimentación:
$$\text{Pb}^{2+} + 2\,\text{OH}^- \rightarrow \text{Pb(OH)}_2\downarrow$$En una zona minera, el drenaje de las minas produce aguas con pH cercano a 3 y alto contenido de metales pesados como plomo y cadmio. Explica el origen de esta acidez…
En una zona minera, el drenaje de las minas produce aguas con pH cercano a 3 y alto contenido de metales pesados como plomo y cadmio. Explica el origen de esta acidez (oxidación de sulfuros como la pirita, $FeS_2$), por qué los metales pesados son peligrosos al acumularse en los seres vivos, y qué medida sencilla permitiría elevar el pH del agua antes de verterla.
Contaminación del suelo y de las aguas subterráneas
El suelo recibe fertilizantes, pesticidas, residuos y lluvia ácida. Dos caminos llevan estas sustancias al agua:
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Escorrentía: el agua de lluvia o riego que corre sobre la superficie y arrastra sustancias hasta ríos y lagos.
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Lixiviación: el agua que se infiltra, atraviesa el suelo y arrastra solutos hacia el agua subterránea (pozos, acuíferos). Los nitratos son muy solubles y no se retienen: se lixivian con facilidad.
El riego excesivo con evaporación intensa (típico en la costa árida) deja sales en la superficie: es la salinización, que reduce la fertilidad.
Nitratos y bebés: en el estómago de un lactante, bacterias convierten el nitrato en nitrito, que oxida la hemoglobina e impide que transporte bien el oxígeno (metahemoglobinemia, «bebé azul»). Por eso el agua de pozo con muchos nitratos no debe usarse para preparar biberones.
Alternativas agrícolas: fertilizar solo lo necesario y en el momento adecuado, usar abonos orgánicos (compost, guano), riego por goteo, rotación de cultivos y control biológico de plagas en lugar de pesticidas en exceso.
Una comunidad agrícola usa pesticidas y fertilizantes en exceso, y al mismo tiempo su suelo se vuelve más salino y menos fértil. Analiza el caso: explica cómo estas…
Una comunidad agrícola usa pesticidas y fertilizantes en exceso, y al mismo tiempo su suelo se vuelve más salino y menos fértil. Analiza el caso: explica cómo estas sustancias pasan del suelo al agua subterránea (lixiviación y escorrentía), por qué los nitratos en el agua potable son un riesgo para los bebés y qué práctica agrícola alternativa reduciría el problema. Justifica por qué tratar solo el agua en la planta de potabilización no basta para resolver la causa del problema.
Potabilización del agua
Una planta de potabilización (como las de Sedapal que toman agua del río Rímac) convierte agua cruda en agua apta para beber, en este orden:
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Captación: se toma el agua del río, lago o pozo.
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Coagulación-floculación: se agrega un coagulante (por ejemplo sulfato de aluminio); las partículas finas se unen en grumos grandes llamados flóculos.
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Sedimentación: los flóculos pesados se depositan en el fondo.
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Filtración: el agua pasa por capas de arena y grava que retienen las partículas restantes.
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Desinfección: se agrega cloro (o ozono, o radiación UV) para matar bacterias, virus y otros microorganismos. Se deja un poco de cloro residual para proteger el agua en las tuberías.
Ordena las etapas de la potabilización del agua: desinfección con cloro, captación, sedimentación, filtración y coagulación-floculación. Escribe en una línea qué se…
Ordena las etapas de la potabilización del agua: desinfección con cloro, captación, sedimentación, filtración y coagulación-floculación. Escribe en una línea qué se logra en la etapa de desinfección.
Vuelve al principio: el agua que sale de tu caño pasó por captación, coagulación, sedimentación, filtración y cloración; y su calidad se vigila con pH, oxígeno disuelto, dureza, DBO y coliformes. Pero si el río llega contaminado por minas, fertilizantes o desagües, la mejor solución es evitar la contaminación desde el origen.