UF1667 - Tratamiento de agua potable

Por Mariano Ojeda Guzzini

La finalidad de esta Unidad Formativa es actuar sobre los procesos de tratamiento del agua potable, efectuando las actuaciones oportunas, para asegurar su correcto funcionamiento y adecuado control.

Para ello, se estudiará en primer lugar el agua potable, las características del agua y las plantas de tratamiento de agua potable.

Además, se analizarán los tratamientos con derivados del cloro, la coagulación y floculación del agua y los procesos de filtración, para terminar con la preparación, dosificación y aplicación de reactivos en el agua potable..

Tema 1. El agua potable
1.1 El ciclo del agua.
1.2 Composición de las aguas naturales.
1.3 Criterios de calidad en función del uso.
1.4 Microbiología del agua.
1.5 Unidades específicas en microbiología.
1.6 Normativa aplicable.

Tema 2. Características del agua potable
2.1 El ciclo natural del agua.
2.2 El ciclo integral del agua.
2.3 Criterios de calidad del agua en función del uso.
2.4 Microbiología del agua.
2.5 Unidades específicas en microbiología.
2.6 Características del afluente y efluente.
2.7 Indicadores de contaminación de las aguas.

Tema 3. Plantas de tratamiento de agua potable (ETAP)
3.1 Objetivos de la potabilización.
3.2 Sistemas de potabilización según origen de las aguas.

Tema 4. Tratamientos con derivados del cloro
4.1 Objetivos.
4.2 Productos residuales del tratamiento del cloro.
4.3 Productos de desinfección.
4.4 Puntos de aplicación del cloro en ETAPS.
4.5 Otras formas de desinfección.

Tema 5. Coagulación y floculación del agua potable
5.1 La materia coloidal en las aguas.
5.2 Tratamientos de coagulación y floculación.
5.3 Reactivos empleados como coagulantes y ayTemaantes de coagulación.
5.4 Ajuste de las condiciones de la reacción de coagulación.(Jahr test).
5.5 Diseño de los reactores de coagulación floculación.
5.6 Residuos del tratamiento.

Tema 6. Procesos de filtración del agua potable
6.1 Instalaciones de filtración.
6.2 El control y limpieza de proceso de los sistemas de filtración.
6.3 Tratamientos con carbón activo.

Tema 7. Preparación, dosificación y aplicación de reactivos
7.1 Tipos de dosificadores de reactivos.
7.2 Interpretación del etiquetado de productos químicos y pictogramas de seguridad.
7.3 Dosificación de reactivos.
7.4 Operaciones de descarga, y almacenamiento de reactivos.

• Idioma: Español
• Editorial: Editorial Elearning
• Fecha de lanzamiento: 15 ene 2019

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UD1

El agua potable

1.1. El ciclo del agua

1.2. Composición de las aguas naturales

1.3. Criterios de calidad en función del uso

1.4. Microbiología del agua

1.4.1. Principales grupos de microorganismos

1.5. Unidades específicas en microbiología

1.6. Normativa aplicable

1.6.1. Parámetros y valores paramétricos de control

1.6.2. Incidencias y comunicación

1.6.3. Planes analíticos

1.6.4. Frecuencias de limpieza de depósitos

1.6.5. Materiales y productos autorizados

1.6.6. Restricciones de las Comunidades Autónomas

1.6.7. Base de datos analíticos. SINAC

1.1.El ciclo del agua

Los elementos en la naturaleza (desde átomos y compuestos como el carbono o los compuestos azufrados, hasta individuos y poblaciones) siguen ciclos más o menos complicados.

Existe el ciclo del nitrógeno, del carbono, del fósforo, etc. Y los animales siguen también ciclos biológicos que van desde los más conocidos como los de nacimiento, desarrollo, reproducción y muerte a ciclos más complicados involucrando diferentes fases de desarrollo, como ocurre con algunos parásitos.

Las poblaciones de seres vivos siguen ciclos, tales como las migraciones estacionales efectuadas en masa en busca de mejores condiciones de alimento y de clima por parte de cardúmenes de peces, bandadas de pájaros, etc., las migraciones estacionales reproductivas (salmones, tortugas, ballenas y demás) o ciclos de especies de vida corta (denominadas en biología estrategas de la r), normalmente anuales, donde los individuos en cortos espacios de tiempo (alrededor del año) cumplen los ciclos biológicos.

Definición

Estrategas de la r: seres vivos de corto periodo de vida cuya estrategia biológica es un desarrollo rápido, una reproducción única y una gran descendencia. Se contrapone a esta estrategia los estrategas de la K.

Estos estrategas de la r serán detallados más adelante, ya que tienen importancia en los procesos de potabilización.

Según el tipo de estrategia de supervivencia de las especies, éstas se dividen en estrategas de la r y estrategas de la K:

Los estrategas de la r son colonizadores, se establecen antes que los de la K a un ambiente nuevo, como puede ser una roca.

Líquenes y musgos y más tarde otros organismos comienzan a descomponerla, a disgregarla y con el tiempo a crear condiciones favorables (de espesor de la capa de suelo, materia orgánica, etc.) para que sea sienten los estrategas de la K, como arbustos.

El agua, como elemento sustentador básico de la vida, dista mucho de ser estática, si no al contrario, el agua, como el resto de elementos mencionados anteriormente sigue un ciclo bastante dinámico, desplazándose por los distintos compartimentos de la Naturaleza (geosfera, biosfera, atmósfera, etc.) y afectándoles en uno u otro modo con relativa rapidez, no permaneciendo, en la mayoría de los casos, mucho tiempo en un mismo compartimento.

Ciclo del agua

El concepto de ciclo implica que no existe inicio en un lugar específico, por lo que asumiremos, a efectos didácticos, que comienza en la atmósfera. En este ámbito el agua está en fase vapor, siendo mucho más común su presencia en las capas de la atmósfera más cercanas a la superficie, en concreto la denominada troposfera.

Esta capa llega hasta un límite superior (tropopausa) situado a 9 km de altura en los polos y 18 km en el ecuador, y en ella se producen importantes desplazamientos verticales y horizontales de las masas de aire y el agua ahí contenida al ganar altitud se condensa en nubes. La temperatura, en condiciones normales, va disminuyendo conforme se va subiendo, hasta llegar a -70ºC en su límite superior.

Por encima de esta capa está la estratosfera, la cual no es tan interesante para el ciclo del agua, ya que casi no hay movimiento en dirección vertical del aire, dado que apenas queda aire ni agua vapor, siendo mucho más predominantes los vientos horizontales que facilitan la dispersión con rapidez de cualquier sustancia que llega a esta capa.

De vuelta a la troposfera, las corrientes verticales, de manera muy básica, forman las nubes y las horizontales se encargan del desplazamiento de las mismas alrededor del globo terráqueo.

Es en esta capa donde se producen la mayoría de los fenómenos climáticos relacionados con el ciclo del agua conocidos: lluvias, tormentas, granizos, vientos, etc.

Si el agua en la atmósfera tuviera periodo de permanencia mayor, las precipitaciones estarían regularmente distribuidas por todo el Planeta, como ya sabemos, esto no es así. Se debe a que el agua en la atmósfera tiene un tiempo de permanencia relativamente corto (unos diez días) comparado con otras fracciones gaseosas de la atmósfera (nitrógeno, oxígeno, etc.). Lo que implica la distribución irregular de las lluvias globales que conocemos.

La irregularidad de las precipitaciones está influida por diferentes factores, siendo los más importantes la latitud, la continentalidad y el relieve.

Al observar las isoyetas, líneas que unen puntos que reciben igual cantidad de precipitación, se pueden observar las zonas de más precipitación, los denominados cinturones de lluvia, las cuales están distribuidas latitudinalmente, es decir, paralelas al Ecuador.

Es en esta zona donde se encuentran abundantes y continuas lluvias durante todo el año (superando los 2.000 mm/año), en la denominada zona de convergencia intertropical. Los dominios de esta zona varían de año a año, no siendo en absoluto estáticos, por lo tanto, a medida que nos desplazamos a los polos las precipitaciones disminuyen, ya que debido al movimiento de la convergencia intertropical pueden estar bajo su influencia parte del año y otra bajo la influencia de los anticiclones tropicales.

Es en estas zonas donde las precipitaciones descienden hasta valores a 250 mm anuales características de los desiertos subtropicales.

Al seguir desplazándonos hasta los polos la precipitación vuelve a aumentar progresivamente hasta alcanzar y superar los 1.000 mm en latitudes medias, debido a que la zona de convergencia intertropical pierde su influencia y empiezan a notarse las borrascas del frente polar.

En los polos de nuestro planeta las precipitaciones descienden de nuevo hasta menos de 250 mm, debido a que a estas zonas las masas de aire que llegan tienen muy baja humedad.

Por otro lado, la continentalidad ejerce una influencia negativa en las precipitaciones por la lejanía de las grandes masas de agua terrestre que nutren las potenciales lluvias, por la misma razón y en general, el litoral recibe mayor cantidad de precipitaciones. Si bien las diferencias entre unas costas y otras son muy grandes, dado que en las zonas ecuatoriales y tropicales la parte oriental de los continentes reciben mayor cantidad de lluvia que las occidentales por influencia de las corrientes atmosféricas húmedas, de los monzones y de las corrientes cálidas marinas.

En las latitudes intermedias sin embargo, suelen ser las costas de la fachada occidental la que reciben más precipitaciones, como consecuencia de la dominancia de los vientos occidentales y del influjo de las corrientes marinas cálidas. Los vientos que han atravesado los continentes al llegar a la costa oriental apenas llevan humedad.

El tercer factor es el relieve, en general una montaña es una isla más húmeda que su entorno dado que esta acrecienta las precipitaciones al servir de obstáculo a las corrientes húmedas de aire y obligarles a ganar altitud y por tanto a descender su temperatura y llevar a cabo la condensación o sublimación inversa que favorece la formación de nubes y precipitación en las laderas de barlovento (es decir, a donde llega el viento).

En estas circunstancias, la otra cara de la ladera, la de sotavento, contrasta claramente con la primera, ya que en lugar de una gran humedad y abundancia de lluvias el cielo tiende a estar despejado, con presencia de aire seco y cálido que desciende por la ladera, lo que involucra un aumento de la temperatura.

A este efecto se le llama efecto Foehn.

Efecto Foehn.

Las partículas de agua condensada van colisionando, creciendo y, al llegar a cierta masa crítica, caen en forma de precipitación líquida o sólida.

Si esta agua es en forma de nieve puede terminar acumulada en capas de hielo formando glaciares en donde el agua puede permanecer periodos de cientos o miles de años.

Los glaciares se localizan principalmente en los polos así como en zonas de muy alta montaña que permiten que estas masas de hielo se mantengan a pesar de los periodos más cálidos.

Las nieves que no se derriten por la acción del sol y del resto de factores se denominan nieves perpetuas, según la latitud a la que se encuentre el glaciar la línea de nieves perpetuas estará a mayor o menor altura, es decir, la altitud de las nieves perpetuas del Kilimanjaro en Tanzania, es mucho mayor que la que se encuentran en países templados y ésta a su vez mayor que en los polos.

El hielo se fundirá en primavera, o bien se puede desplazar a través de lenguas, desprendimientos u otros movimientos que impliquen un desplazamiento de las masas de hielo hacia zonas más cálidas que permitan la fusión del agua y la creación de escorrentías aluviales sobre la superficie como agua de deshielo, llegando gran parte a los océanos y mares.

La precipitación, no obstante, suele ser en forma de lluvia y dada la relativa escasez de tierra emergida suele caer en los océanos u otras masas de agua, donde podría volver a evaporarse por la acción de la radiación solar, con lo que volveríamos a lo que hemos establecido como principio del ciclo del agua, o bien permanecer y formar parte de las diferentes corrientes oceánicas o marinas.

Definición

Las corrientes oceánicas son desplazamientos de masas de agua dentro de los océanos principalmente y de los mares más extensos en menor medida, como si fueran ríos.

Los principales agentes dinamizadores de las corrientes superficiales son la acción giratoria de la Tierra, los vientos predominantes (los cuales a su vez están determinados por la latitud, la misma acción giratoria de la Tierra y muchos otros factores) y las surgencias. Estos factores transmiten gran cantidad de energía a los océanos, generando corrientes convectivas oceánicas en forma de bucles a favor de las agujas del reloj en el hemisferio norte (cercanía al Trópico de Cáncer) y contra-horarias en el hemisferio sur (Trópico de Capricornio).

La existencia de estos flujos de agua circulante a diferentes condiciones de temperatura (y otros parámetros como la salinidad) que las de la masa de agua matriz genera, de manera compensatoria, corrientes submarinas, de manera que si el flujo superficial es de oeste a este a nivel subsuperficial se produce un movimiento compensatorio de este a oeste.

Las corrientes de profundidad son las generadas por debajo de la picnoclina (término que indica la capa de agua que súbitamente cambia su temperatura y salinidad, normalmente situada a un kilómetro de profundidad) y da origen a surgencias de aguas profundas, y por lo tanto frías, en las costas occidentales de los continentes en las latitudes intertropicales y subtropicales.

Estas surgencias a su vez provocan que se desplace el agua superficial, de manera que se cierran las corrientes convectiva soceánicas.

Corrientes oceánicas

La temperatura no influye en las corrientes oceánicas profundas dado que la enorme presión a la que están sometidas homogeneiza la temperatura alrededor de la temperatura de máxima densidad del agua (es decir, 4ºC, con una densidad de 1 gr/cm³).

Importante

Esta característica del agua tiene consecuencias muy importantes sobre las corrientes marinas, y en general para el comportamiento del agua en las diferentes fases del ciclo y de la Vida tal como la conocemos.

A diferencia del resto de sustancias (aceites, metales, etc.), el agua no alcanza su máxima densidad en estado sólido (0° C para el agua dulce y unos -2ºC para el agua de mar) sino en estado líquido y a 4° C.

Al ser el hielo menos denso que el agua éste flota y permite que el resto del agua se mantenga líquida y por tanto pueda albergar vida en su interior. De no ser así la fracción sólida se hundiría y facilitaría la congelación del resto de la fracción líquida superior, lo que acabaría facilitando la congelación completa de las masas de agua.

Las corrientes oceánicas se pueden clasificar también, atendiendo a su temperatura, en cálidas o frías.

Las primeras provienen de la zona de los trópicos, y se dan principalmente en el hemisferio norte, yendo de las costas continentales orientales hacia el norte, en dirección contraria al giro terrestre. Estas corrientes no son predominantes en el sur ya que no se encuentran apenas tierras emergidas en las franjas correspondientes a los climas templados y fríos.

Las frías sí siguen la dirección de la rotación terrestre, desde las costas continentales occidentales hacia el oeste.

A niveles más locales y en masas de agua más pequeñas (lagos, etc.) la insolación es un factor importante, ya que provoca el aumento de la temperatura del agua superficial y por tanto un descenso en la densidad, de esta manera se dificulta el descenso de esta capa a niveles de aguas más frías y densas, favoreciendo a su vez recibir más insolación.

Esto genera un círculo vicioso donde la capa más superficial de agua ve modificada su temperatura a medida que transcurre el día, mientras que la capa inferior se mantiene relativamente estable.

En caso de precipitarse sobre la tierra el agua, por efecto de la gravedad, discurrirá sobre la superficie como escorrentía pluvial, se infiltrará o será asimilada por la biota.

En el primer supuesto se formarán las aguas superficiales continentales, las cuales se subdividen enóticas y lénticas.

Las masas de aguas superficiales lóticas o corrientes fluyen en su mayor parte sobre la superficie del suelo (en las depresiones del terreno), pudiendo fluir bajo tierra en parte de su curso y se incluyen ríos, arroyos y cauces de caudal discontinuo como barrancos. En este momento del ciclo el agua permanece durante un período aproximado de diez días de media hasta su desembocadura en un lago endorreico (uno que no evacua cantidades importantes de agua ni por desagüe superficial ni por infiltración) mar u océano.

Cuando el agua está próxima a su desembocadura se va salinizando como consecuencia de la exposición al agua costera, conociéndose como aguas de transición.

Definición

Las acumulaciones de agua quietas o lénticas son masas que pueden o no estar estancadas como lagos, lagunas, humedales y pantanos, cuyo período de permanencia es muy variable.

Otra fracción significativa acaba infiltrándose al terreno. Parte de esta agua es tomada por las raíces de las plantas (biosfera) a poca profundidad y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera y otra parte de estas permanece en las capas inferiores del suelo (unos dos meses aproximados, según estimaciones), y es cedida a otros cuerpos de agua (mar, ríos, etc.) como descarga de agua subterránea.

Dentro del apartado de la biosfera, se pueden incluir todos los seres vivos, que al estar basados en el agua, participan en el ciclo mediante la transpiración, metabolización y demás procesos (con un tiempo de residencia aproximado de una semana).

En el caso de que las aguas se infiltren bajo la zona de saturación se almacenan en contacto directo con el suelo o el subsuelo pudiendo eventualmente emerger en aperturas o filtraciones en la superficie terrestre como manantiales de agua dulce.

Parte de estas aguas subterráneas se queda almacenada, recargando los acuíferos con grandes cantidades de agua dulce por largos períodos de tiempo.

Cerrando el ciclo del agua en los océanos y mares, donde el sol, principal impulsor energético del ciclo conjuntamente con la gravedad terrestre, calienta la superficie, provoca la evaporación de vuelta a la atmósfera del agua en su fracción gaseosa.

La influencia del ser humano (antroposfera) es determinante, especialmente en las últimas décadas, en la parte correspondiente al ciclo integral del agua será estudiada convenientemente.

1.2.Composición de las aguas naturales

Antes de adentrarnos en la composición de las aguas que se encuentran en la Naturaleza es interesante observar con algo de detenimiento las características químicas de la tan conocida molécula H2O.

Representación de una molécula de agua

Sabías que

Químicamente el agua es conocida también como monóxido de dihidrógeno, hidróxido de hidrógeno o ácido hidroxílico.

Como es sabido, el agua no tiene un olor, color ni sabor propio, es decir, es inodora, incolora e insípida, las sensaciones organolépticas que nos transmite el agua son debidas principalmente a la presencia de sales, materia en suspensión u otros agentes que alteran las condiciones del agua pura, por ejemplo, el olor a tierra mojada es generado por una bacteria del género Streptomyce al hidratarse o el sabor metálico de sales de hierro en disolución.

Representación de las interacciones de moléculas de agua

Las moléculas de agua tienen fuerte atracción entre si y establecen fuerzas atractivas denominadas enlaces por puente de hidrógeno. Esto es debido a que las moléculas se polarizan electrostáticamente ya que los dos átomos de hidrógeno son mucho más electronegativos (es decir, que tienen gran capacidad de atraer electrones para si) que el átomo de oxígeno.

Dado que hay un exceso de carga negativa del lado del oxígeno, y de carga positiva del lado del hidrógeno el oxígeno de una molécula atrae hacia ésta los electrones compartidos del hidrógeno de una molécula de agua vecina, de esta manera el oxígeno se carga negativamente, y el hidrógeno positivamente, compensándose.

Observa como en la imagen primera se marca el ángulo de 104,45°, dado que se forma una molécula angular se carga negativamente el vértice del ángulo donde se encuentra el oxígeno y positivamente el de los hidrógenos.

Si este ángulo fuera 180º el agua se comportaría de una manera completamente diferente y no podría desempeñar el papel básico de configuración de la vida tal como la conocemos.

La polaridad de la molécula origina los enlaces por puentes de hidrógeno, los cuales son responsables de la dilatación y disminución de densidad del agua al solidificarse. Cuando el agua está congelada sus moléculas se ordenan formando tetraedros, con un átomo de oxígeno en el centro de cada tetraedro y en los vértices dos átomos de hidrógeno de la misma molécula y otros dos átomos de hidrógeno de otras moléculas, la cuales están enlazadas electrostáticamente por puentes de hidrógeno con el átomo de oxígeno.

Otra consecuencia de la polaridad de la molécula de agua es su extraordinaria capacidad como solvente ya que, estableciendo los puentes de hidrógeno antes mencionados, es capaz de disolver muchos los compuestos sólidos, acuosos y gaseosos de diferente naturaleza. Es especialmente efectiva cuanto más iónica y polar sea la sustancia a disolver (sales, azúcares, proteínas, etc.), en caso de que la sustancia sea muy apolar no podrá disolverlo (en el caso de sólidos como el azufre) o mezclarse (en el caso de líquidos como el hexano, el aceite o el mercurio).

Por otro lado, la alta polaridad que presenta está muy relacionada con la gran capacidad de adhesión a superficies y dada la atracción de las moléculas de agua entre sí presenta además una gran cohesión, ambas propiedades están relacionadas con la propiedad de capilaridad del agua, por la que este líquido puede ascender o descender dentro de un tubo capilar.

De la cohesión de este solvente se deriva otra propiedad importante del agua: su tensión superficial. La superficie del líquido se comporta como una capa que ofrece cierta resistencia a intentar romperla; de manera que ciertos objetos muy ligeros puedan flotar en el agua aún siendo más densos que esta.

Teniendo en cuenta lo anterior se puede deducir que el agua en la Naturaleza puede encontrarse con composiciones muy diferentes según el origen de ésta.

Las aguas naturales se pueden clasificar siguiendo diversos criterios (químicos, isotópicos, biológicos, etc.), sin embargo, a efectos de potabilización, lo más interesante es clasificarlo en saladas o dulces, formando dos grandes grupos con composiciones y tratamientos de potabilización tan diferenciados como los organismos que habitan en unas y en otras.

Aguas saladas

El agua de mar u océano no contaminado típico albergaría sales como cloruro de sodio, potasio, amonio, calcio, litio y magnesio, sulfatos de sodio, potasio, calcio y magnesio, bromuros de sodio y magnesio, iodo y ioduro sódico, nitrato magnésico, fosfato magnésico, carbonatos potásico, cálcico, de magnesio y de hierro, silicatos y óxidos magnésico y férrico.

Evaporando un litro de agua marina podemos obtener de media 35 gramos de residuos salinos. De estos 35 gramos, aproximadamente el 84% constituirá cloro y sodio en su forma de cloruro sódico. Este ion es interesante ya que tiene mucha energía y de éste se deduce básicamente la densidad y la salinidad. El17% corresponde al azufre, potasio, calcio y magnesio; 2 % de bromo, yodo y nitrógeno, constituyendo el resto boro, carbono, silicio, flúor, fósforo y litio.

Proporción de los iones del agua marina

Por tanto, la salinidad de los océanos es de, aproximadamente, el 3,5%, (35 g sal/litro) si bien existen zonas marítimas mucho más salinas que otras, dado que existen variaciones según las distintas latitudes o profundidades (en las latitudes tropicales y a escasa profundidad se favorece una salinidad más elevada dada la intensa evaporación), o capacidad de renovación con agua dulce. En este último caso la proximidad de la desembocadura de ríos caudalosos y precipitaciones elevadas bajan el porcentaje de sal, mientras que mares cerrados con baja capacidad de renovarse suelen ser mucho más salinos.

Sabías que

La salinidad del Mar Báltico es del 0,6%, mientras que el Mar Rojo presenta una salinidad del 4% y el Mar Muerto, que es un lago salado, un 28%.

Estas sales disueltas añaden masa sin incrementar el volumen demasiado, lo que conlleva una densidad superior a las aguas dulces (aproximadamente 1,025 g/ml, comparado con la densidad de 1,000 g/ml del agua dulce).

La presencia de estos iones determina también que el agua salada, además de más densa, tiene un pH más alcalino que las aguas dulces.

El oxígeno proviene de la atmósfera, continuamente el agua del mar lo está disolviendo en compañía del nitrógeno, y puede encontrarse libre o combinado en forma de iones, en estas formas llega hasta las mayores profundidades a través de las corrientes oceánicas estudiadas anteriormente.

El carbono por su parte no se encuentra en el mar en forma libre, necesita unirse al oxígeno para formar un ion negativo que a su vez uniéndose a los metales forma carbonatos.

La captación del carbono de la atmósfera por parte de los mares y océanos tiene una gran importancia debido a su función como sumidero de CO2 con respecto al calentamiento global.

En las predicciones de los organismos científicos internacionales se tiene en cuenta la tasa de absorción de CO2 de las masas de agua, pero también el intervalo de tiempo que tardará el carbono asimilado en volver a aflorar a la superficie del agua a través de las surgencias anteriormente mencionadas, momento en el cual podría llegar a convertirse en una fuente extra de carbono a la atmósfera.

El iodo se encuentra en forma orgánica (en los organismos que flotan en el agua) o mineral (disuelto), el azufre suele estar combinado con el oxígeno dando forma al ión (so4) sulfúrico.

El hierro (al igual que el fósforo) es un elemento muy extraño en las aguas oceánicas, y normalmente, a nivel de desarrollo de las algas actúa como factor limitante. Esto quiere decir que los productores primarios encuentran todos los requisitos para su crecimiento cubiertos a excepción de la disponibilidad de este elemento.

Este hecho ha inspirado propuestas para fertilizar los océanos con hierro para favorecer el crecimiento algal y poder reducir CO2 de la atmósfera a corto plazo, si bien esta afirmación es muy controvertida por las posibles consecuencias en el clima y en la biota, ya que la bioquímica del hierro es un sistema complejo y su estudio en el océano es relativamente nuevo en comparación con los otros nutrientes.

A continuación se presenta una tabla con intervalos en la composición típica del agua salada

Composición típica del agua salada

Otros componentes de las aguas saladas diferentes a estas sustancias químicas es la materia insoluble en suspensión (tales como arcillas, arenas, etc.), los cuales, dada la alta tasa de precipitación, se encontrarán de manera localizada (deltas de ríos caudalosos y con mucha materia en suspensión, aportes de vientos continentales con arenas y limos, etc.).

Se ha mencionado anteriormente los gases disueltos (fundamentalmente oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno) y finalmente se pueden encontrar otros componentes minoritarios (tales como materia orgánica en descomposición de animales o vegetales muertos, pólen, iones minoritarios, etc.).

Aguas dulces

A continuación se van a describir los componentes más comunes del agua dulce (aquella cuya salinidad es inferior a 5 mg/l).

Las aguas naturales dulces tienen, al igual que las saladas, una composición química muy compleja y pueden contener casi cualquier sustancia natural que se encuentre en las tierras emergidas, la atmósfera y en la biota.

Existe poca homogeneización respecto a la composición de esta agua, dada la gran cantidad de factores que pueden alterarla, siendo alguno de ellos el origen (subterráneas o superficiales y en este último grupo según sea agua lótica [ríos, arroyos y torrentes] o léntica [lagos, embalses, estanques, etc.]), la naturaleza y distribución de los materiales geológicos con los que entra en contacto, el clima, la presión y las concentraciones de gases y por supuesto la influencia humana, entre otros.

En el planeta hay muchas masas de agua con composiciones muy características, incluso exclusivas, desde acuíferos en los que naturalmente se encuentra flúor en niveles no aptos para consumo humano (como en la zona noroeste de la isla de Gran Canaria), hasta ecosistemas tan particulares como el río Tinto en Huelva.

Este río, de coloración rojiza debido a la descomposición y disolución de los minerales circundantes abundantes en sulfuros de diversos metales (hierro, cobre y metales pesados) a lo largo del río, tales como pirita (sulfuro de hierro (II))y calcopirita (disulfuro de hierro y cobre).

Como regla general, para la caracterización de un agua dulce se pueden diferenciar en compuestos en solución o insolubles, las solubles son principalmente los iones y sales disueltas, en general, si la cuenca hidrográfica de la masa de agua es abundante en carbonatos y calizas se originan aguas claras y duras (con abundancia de calcio), mientras que las rocas impermeables como el granito originan aguas turbias y blandas.

Es común la presencia de sales de cationes sodio, potasio, magnesio, calcio y hierro y los aniones carbonatos, bicarbonatos, fosfatos, nitratos y sulfatos.

En disolución se pueden encontrar también gases atmosféricos, de ellos el oxígeno disuelto es de importancia básica para los seres vivos y favorecedor de los procesos de descontaminación naturales.

La variabilidad de el oxígeno disuelto es muy alta, ya que este factor es muy dependiente de la temperatura, viéndose favorecida su disolución cuando la temperatura es baja y la turbulencia es alta (lo que permite un mayor contacto entre el líquido y la atmósfera); además puede ser aportado por la acción fotosintética de las algas naturalmente presentes en el agua dulce.

El principal factor que contribuye al decrecimiento o consumo de los niveles de oxígeno disuelto es el aumento de residuos orgánicos y los crecimientos de organismos heterótrofos; estas circunstancias suelen suceder en el verano, cuando los animales acuáticos requieren más oxígeno para soportar la alta actividad metabólica.

A este proceso se le conoce como eutrofización, el cual está identificado como el principal problema de contaminación de las aguas naturales.

Clasificación del agua dulce según la presencia de nutrientes

Actualmente casi todos los fenómenos de eutrofización están asociados a la actividad humana, aunque es un fenómeno que se puede encontrar en la Naturaleza también, sobre todo en casos de aguas estancadas con presencia de materia orgánica (como en humedales y pantanos, pero también lagos) es común que tiendan a la eutrofización natural.

No existe un indicador universalmente utilizado que nos pueda determinar un rango entre cada estado, sin embargo la OCDE recomienda tener en cuenta la media anual de fósforo total (Pt, mg/l), la media anual eufótica de clorofila ‘a’ (Chla, mg/l), el valor máximo anual de clorofila ‘a’ (Chlamax, mg/l) y la profundidad media anual de visión del disco de Secchi (Sec, m).

Con el primer parámetro se evalúa la presencia de nutrientes en el agua a determinar, estudiando los compuestos de clorofila del tipo a se determina la abundancia de fitoplancton, finalmente el parámetro de profundidad de disco de Secchi (metros de profundidad a partir de los cual el disco [de unos 30 a 300 cm de diámetro y de color blanco y negro] se pierde de vista) determina la turbidez de la masa de agua.

Disco de Secchi + instrucciones de uso

Cuando hay un aporte abundante de nutrientes (principalmente compuestos simples de la familia del nitrógeno y el fósforo) deja de ser un factor limitante para el crecimiento algal y rápidamente comienza la proliferación de estos vegetales, con una gran producción de oxígeno.

La gran proliferación de algas provoca rápidamente un enturbiamiento de las capas superiores que hace que la luz penetre cada vez menos en este ecosistema, cuando imposibilita la producción de oxígeno de la fotosíntesis se potencia la actividad metabólica consumidora de oxígeno (respiración aeróbica) de los microorganismos descomponedores que empiezan a recibir los excedentes de materia orgánica producidos cerca de la superficie (las algas muertas que iniciaron el enturbiamiento).

Rápidamente el fondo del ecosistema ve agotado el oxígeno por la actividad aerobia y el ambiente se vuelve anóxico. Es en este momento cuando las rutas metabólicas de los organismos microbiológicos anaerobios favorecen la aparición y liberación a la atmósfera de gases propios de estas condiciones anóxicas (sulfhídrico, metano, y demás gases en forma reducida).

Estos cambios tan radicales en la masa de agua suponen una destrucción del ecosistema acuático, ya que en estas circunstancias es inviable la existencia de la mayoría de las especies previas.

Al igual que en el agua salada, los otros componentes de la atmósfera (nitrógeno, argón, dióxido de carbono, etc.) se intercambian con el agua, sin embargo no influyen de forma determinante, bien por la baja reactividad de los gases disueltos (el caso del nitrógeno) o por disolverse en cantidades prácticamente despreciables.

Se encuentran también, especialmente en el agua superficial y como parte de la fracción insoluble, arcillas, arenas y demás minerales en diferente grado de granulometría (tamaño del grano) aportados por el viento y por la geología cercana; a este material arrastrado por la corriente se le denomina caudal sólido.

En las aguas lóticas estos materiales pueden encontrarse en movimiento (dependiendo del tamaño de grano) y en aguas estancadas, decantadas.

El movimiento de los sedimentos en las corrientes y ríos presenta dos formas. Los sedimentos en suspensión (las partículas más finas, como arcillas y limos) se mantienen en suspensión por la turbulencia de la corriente y solo se asientan cuando la energía cinética de la corriente disminuye (por una suavización de la pendiente, por tener un lecho más liso o por que aumente su superficie al descargar en un lago o similar. Por otro lado las partículas de mayor tamaño son arrastradas a lo largo del lecho de la corriente (a través de arrastre de fondo o, en caso de menor tamaño, a través de rebotes o saltos).

Según sea abundante una fracción u otra podremos tener ríos con abundancia de sedimento en suspensión (tramos cercanos a la desembocadura, normalmente situados en llanuras) o bien corrientes (normalmente tramos altos de montaña) limpias y rápida con cantidades insignificantes de materia en suspensión y casi la totalidad del movimiento de la grava, los guijarros y las piedras se produce en el lecho de la corriente

Finalmente existen componentes minoritarios denominados trazas, y engloban a los que están presentes en la naturaleza en concentraciones muy bajas (iones bromo, iodo, aluminio, cobre, etc.).

1.3.Criterios de calidad en función del uso

El agua es un elemento que está presente, directa e indirectamente, en la mayoría de las actividades que realizamos.

Existen diferentes términos que hacen referencia al uso o a la utilización del agua, se entiende por uso del agua en la legislación española, Texto Refundido de la Ley de Aguas (TRLA), las diferentes clases de utilización del agua según su destino (usos domésticos, industriales, agrícolas, recreativos…) y se entiende por utilización del agua cuando esta es un medio para alcanzar ciertos objetivos (producción agro-ganadera, ocio, paisajismo, etc.).

El concepto de utilización está ligado a la producción humana, es decir, viene motivad por un agente económico.

Dado que el agua es un recurso escaso, la legislación prevé unos usos prioritarios sobre otros y se reflejan en el Plan Hidrológico de la cuenca respectiva, en este listado de usos el abastecimiento la población, y por tanto la potabilización, es el primero.

El TRLA, en su artículo 58.3, establece, en el caso de que no se dicte por el Plan Hidrológico competente un listado general de orden de usos:

1. Abastecimiento de la población (incluyendo industrias de poco consumo situadas en los núcleos de población y conectadas a la red municipal).

2. Regadíos y usos agrarios.

3. Usos industriales para la producción de energía eléctrica.

4. Otros usos industriales no incluidos en apartados anteriores.

5. Acuicultura.

6. Usos recreativos.

7. Navegación y transporte acuático.

8. Otros aprovechamientos.

De este listado, algunos son prioritarios y otros secundarios, en la primera parte de la lista se encuentran aquellos que necesitan de manera imprescindible del recurso para su fin (usos prioritarios, como los domésticos, industriales o agrícolas), los cuales, a nivel social, son básicos y otros en los que el fin de la actividad