Caracteristicas Fisicas Del Agua 1tg5k

1.2. CARACTERISTICAS FISICAS DEL AGUA 1.2.1. Color. Las aguas superficiales son a menudo coloreadas cuando han tenido o con desperdicios orgánicos, tales como hojas y demás material vegetal en estado de descomposición, pero se considera que el mayor aporte de color a las aguas superficiales es debido a los taninos y a los ácidos húmicos provenientes de la descomposición de la lignina. También puede provenir de la presencia de metales como el hierro y el manganeso o de desechos industriales de color intenso. De acuerdo con lo anterior existen dos clases de color tomando en cuenta su orígen: el orgánico y el inorgánico. Esta característica puede estar presente en dos formas conocidas como color aparente y color verdadero. 1.2.1.1. Color aparente. Es causado por materias en suspensión. Las partículas que lo causan están cargadas negativamente y su remoción se efectúa por medio de coagulación. 1.2.1.2. Color verdadero. Es causado por sustancias disueltas que, en la gran mayoría de los casos son de naturaleza orgánica. Su remoción es muy compleja. La determinación del color se hace por medios colorimétricos, utilizando soluciones estándar arbitrarias, elaboradas a partir de cloroplatinato de potasio (K2PtCl6) teñidas con pequeñas cantidades de cloruro de cobalto, las cuales producen colores muy similares a los colores naturales que se encuentran en las aguas. La unidad de color (UC) es la que se obtiene agregando 1 mg de platino como cloroplatinato de potasio a un litro de agua destilada. En la determinación del color se preparan diferentes patrones de color, a partir de una solución madre de K2PtCl6, colocándose en tubos de Nessler para compararlos con el color de la muestra a ser analizada. Para eliminar la preparación de patrones se han desarrollado diferentes instrumentos de medición que utilizan discos con vidrios coloreados, o equipos más precisos aún como los espectrofotométros. Aunque no existe ninguna correlación entre el color y la contaminación, el asocia su presencia con ella. Adicionalmente, es necesario tener en cuenta que muchas industrias, como el caso de las textileras, requieren agua libre de color. Otro aspecto muy importante es el hecho de que recientes estudios han llegado a comprobar que la aplicación de cloro como desinfectante, hecha en presencia de color orgánico, originado por ácidos húmicos particularmente, da origen a la formación de trihalometanos, compuestos que han tenido efectos cancerígenos en animales. El cloroformo, el más común de estos compuestos, ha causado estos efectos en animales de experimentación, por lo que existe cierta preocupación, lo que ha llevado a la realización de investigaciones más profundas y detalladas sobre el problema. Aún no se conocen los resultados precisos de esas investigaciones. Por esta razón y, como medida preventiva, la aplicación de cloro

como agente esterilizante se debe hacer después de que el color haya sido removido para evitar la posible formación de trihalometanos (sobre estos compuestos se profundizará al estudiar las características químicas del agua). 1.2.2. Turbiedad. Esta característica se debe a la presencia de sustancias en suspensión o sea de sólidos suspendidos finamente divididos, en estado coloidal y de organismos microscópicos. La turbiedad es una característica propia de las aguas corrientes, siendo en general baja en las aguas en reposo. Para medir la turbiedad de las aguas se ha adoptado una unidad estándar arbitraria la cual relaciona la turbiedad causada por 1 mg SiO 2/l con una unidad de turbiedad (UT). La medición de la turbiedad puede hacerse por métodos visuales o instrumentales. El método visual relaciona la turbiedad con la interferencia causada por las partículas al paso de la luz. El método instrumental hace uso de la nefelometría para medir la intensidad de la luz dispersa por las partículas que causan la turbiedad. Debido a las diferencias en ambos métodos, el método instrumental se expresa en términos de Unidades de Turbiedad Nefelométrica (UTN) y el método visual en términos de UT. Este último método hace uso del turbidímetro de Jackson considerado hoy en día obsoleto si se compara con los equipos instrumentales de que se dispone actualmente, pero aún se usa en algunas regiones. 1.2.3. Sabor y olor. Las características de sabor y olor se consideran en conjunto, pues generalmente una sensación de sabor proviene de la combinación del gusto y el olor; son características que provocan sensaciones subjetivas en los órganos sensitivos del olfato y el paladar, causadas por la existencia de sustancias como materia orgánica en descomposición, residuos industriales, gases disueltos, algas, etc. Los gustos son cuatro: dulce, amargo, ácido y salado. De la combinación de éstos, con los varios tipos de olor, resultan los sabores. El sabor y el olor son características que pueden estar presentes en aguas corrientes, o en reposo. Las aguas subterráneas rara vez poseen características de sabor y olor perceptibles a menos que tengan sales disueltas en exceso. Las alteraciones del sabor normal del agua de un sistema de abastecimiento, pueden ser un indicio de cambios de la calidad de la fuente de agua natural o deficiencias del tratamiento. Por razones estéticas, el agua de consumo humano debe estar exenta de olor y sabor. La eliminación de los olores puede realizarse con procesos como la aireación, adición de carbono activado, etc.

1.2.4. Temperatura. Es una característica que está determinada por múltiples factores que la hacen variar continuamente. Solamente en casos extremos se

prevén las medidas para su control, generalmente para rebajarla, como en el caso de abastecimiento por medio de pozos profundos que en ocasiones hace necesaria la presencia de torres de enfriamiento con ventilación forzada para que después del proceso de tratamiento se le entregue al consumidor a una temperatura más razonable. Adicionalmente se debe tener en cuenta que la temperatura es un factor muy importante porque actúa como elemento que retarda o acelera la actividad biológica, la absorción del oxígeno y los procesos generales de tratamiento. Así se tiene que la temperatura alta intensifica el desarrollo de microorganismos y suele aumentar los problemas de sabor, olor, color y corrosión. Por su parte, las bajas temperaturas en el agua influyen negativamente en los procesos normales de tratamiento, pudiendo entonces afectar la calidad del agua potable. 1.3. CARACTERISTICAS QUIMICAS Considerando el agua como el solvente universal, se puede afirmar que cualquiera de los elementos de la tabla periódica podría estar presente en el agua. Las características químicas se deben a la presencia de sustancias disueltas, generalmente cuantificables sólo por métodos analíticos. Son de gran importancia teniendo en cuenta las consecuencias sobre los organismos de los consumidores, tanto en el aspecto higiénico como en el económico. Las características químicas de las aguas son determinadas por medio de análisis químicos, siguiendo métodos adecuados y normalizados para cada sustancia. Los resultados se dan en concentración de la sustancia en mg/l. A continuación se estudian las principales características, elementos o sustancias que puedan estar presentes en el agua considerando su posible prevalencia en ella y los efectos que puedan tener sobre la salud, o el impacto que causen sobre los procesos de tratamiento o las implicaciones de tipo económico. 1.3.1. Salinidad. El conjunto de sales normalmente disueltas en el agua está formado por bicarbonatos, cloruros, sulfatos y en menor cantidad por otras sales, las cuales le confieren un sabor salino y en algunas oportunidades propiedades laxantes (sulfatos). Un contenido de cloruros puede ser indicativo de polución por residuos domésticos (próxima o remota), aunque también pueden estar presentes en aguas que han tenido un recorrido sobre terrenos salinos o en acuíferos. De modo general una salinidad excesiva es más propia de aguas profundas que de las superficiales. 1.3.2. Dureza. Es una característica conferida al agua por la presencia de sales de calcio y magnesio y por algunos metales en menor proporción. Cuando las sales son bicarbonatos (de calcio, de magnesio, etc.) la dureza se denomina "temporal", pues puede ser eliminada casi totalmente mediante el

proceso de hervir el agua. Cuando se debe a otras sales se denomina "permanente". Una denominación más lógica que ha sido adoptada es la de dureza carbonatada y dureza no carbonatada. Las aguas duras presentan algunos inconvenientes: dificultad para la cocción de las legumbres, consumo excesivo de jabón, incrustaciones en las calderas de vapor, etc. La dureza del agua puede tener influencia sobre la salud. Existen indicios de que los índices de mortalidad de las enfermedades cardiovasculares se relacionan inversamente con la dureza del agua. Por otra parte, se ha encontrado que el viajero que repentinamente cambia de agua blanda a agua dura o viceversa, puede sufrir temporalmente de transtornos gastrointestinales simples. La dureza se expresa en mg/l de CaCO3. La clasificación de las aguas según el grado de dureza, expresado en mg/l de CaCO3 es: Grado de dureza < 50 mg/l 50 – 100 mg/l 100 – 200 mg/l 200 – 300 mg/l > 300 mg/l

Denominación Muy blanda Blanda Medianamente dura Dura Muy dura

1.3.3. pH. Puede considerarse como una medida de la acidez de un agua. Es importante porque tiene efectos sobre los procesos de tratamiento, además de contribuir a fenómenos como la corrosión. No se puede afirmar que tiene efectos sobre la salud, pero afecta procesos importantes como la desinfección con cloro y se liga a fenómenos de corrosión e incrustación de las redes de distribución. Generalmente las aguas naturales presentan un pH por debajo de 7.0 (neutro); esto facilita que, mediante la adición de un álcali primario (cal), el pH se lleve hasta el límite esperado para conseguir los niveles óptimos que faciliten los procesos de tratamiento del agua. 1.3.4. Oxígeno disuelto. Proviene de la absorción del que contiene el aire. Es un elemento necesario para oxidar otros elementos y contribuir a su eliminación posterior, como el caso del hierro, el manganeso y el amonio. Su ausencia o niveles bajos en el agua, puede indicar contaminación elevada, condiciones sépticas de materia orgánica y una actividad bacterial intensa. El oxígeno contribuye a la oxidación de los rios que constituyen un sistema de purificación, incluyendo las redes metálicas de distribución. A pesar de esto, es preferible contar con una agua que contenga oxígeno en un punto cercano al de saturación.

1.3.5. Alcalinidad. Es una medida de la capacidad del agua para neutralizar ácidos. La alcalinidad está en función del pH, la composición mineral, la temperatura y la fuerza iónica. La alcalinidad de las aguas naturales se debe principalmente a la presencia de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos, siendo los compuestos más comunes: hidróxidos de calcio o de magnesio, bicarbonatos de sodio o de potasio. Las aguas, aún con valores de pH inferiores a 7.0 pueden presentar y generalmente presentan alcalinidad, pues normalmente contienen bicarbonatos. Un agua puede tener baja alcalinidad y un pH relativamente alto o viceversa, por lo cual su sola medida no tiene importancia como factor de calidad. La alcalinidad es importante en el tratamiento porque reacciona con coagulantes hidrolizables (como sales de hierro y aluminio) para dar origen al proceso de floculación. Por regla general, la alcalinidad natural presente en el agua cruda es suficiente para producir este proceso, pero si ésta es baja, debe recurrirse a la adición de un alcalinizante primario (generalmente hidróxido de calcio) para incrementarla, lo cual incide en los costos de operación. Tiene incidencia sobre el carácter corrosivo o incrustante que pueda tener el agua y si se presenta en cantidades altas tiene además efectos sobre el sabor. En la práctica, la determinación de la alcalinidad y la verificación de su forma (como hidróxido, carbonato o bicarbonato) se hace con el uso de dos indicadores: fenolftaleina y anaranjado de metilo. 1.3.6. Aceites y grasas. Los aceites y grasas si están presentes en el agua producen problemas de olor, sabor, deterioran la calidad estética y aunque pueden ser un riesgo potencial para la salud, deben estar ausentes del agua de consumo, más por razones estéticas que por su incidencia sobre los sistemas de tratamiento o sobre la salud. 1.3.7. Hierro y manganeso. La presencia de hierro en las aguas no tiene efectos directos sobre la salubridad, pero afecta su sabor ya que le confiere al agua una sensación astringente, sin embargo, se estima que el hombre requiere de 6 a 15 miligramos de hierro diariamente. Adicionalmente produce una coloración rojiza, resultante de su precipitación. Las aguas ferruginosas manchan los artefactos sanitarios y la ropa. Se deposita en las tuberías produciendo obstrucciones al paso del agua y alteraciones en la turbiedad y el color. El manganeso es semejante en sus efectos al hierro, pero es menos común. Las manchas de manganeso en los utensilios de porcelana son negras, mientras que las del hierro tienen un tinte color café oscuro. También pueden formarse depósitos de óxido de manganeso.

1.3.8. Impurezas orgánicas y nitratos. El término impurezas orgánicas es aplicable a un número de constituyentes de origen animal o vegetal, que pueden indicar una polución reciente o remota. Se incluyen en este ítem la materia orgánica en general y el nitrógeno en sus diversas formas: orgánico, amoniacal, albuminoide, nitroso y nítrico. La presencia del nitrógeno en cualquiera de sus formas es muy importante por cuanto puede ser indicio de presencia de contaminación bacterial. Los nitratos resultan tóxicos cuando se presentan en cantidades excesivas en el agua potable, y en algunos casos causa metahemoglobinemia en lactantes alimentados con biberón. Existe la posibilidad de que ciertas formas de cáncer pudieran asociarse con concentraciones muy elevadas de nitratos. 1.3.9. Características benéficas. La dieta humana exige una cierta concentración mineral en las aguas de alimentación. Por ejemplo, se estima que unos dos miligramos de cobre y de 6 a 15 miligramos de hierro son necesarios diariamente al hombre. Los contenidos de yodo y de flúor, también han sido objeto de atención por parte de los sanitaristas, pues una deficiencia de yodo en las aguas de alimentación de ciertas regiones ha sido responsabilizada por la alta incidencia de problemas de bocio y la presencia de flúor ha demostrado ser un factor de reducción en las caries dentales. 1.3.9.1. Cobre. Este elemento puede encontrarse en forma natural en las aguas, pero raramente en concentraciones superiores a 1 mg/l. Se considera elemento benéfico para el metabolismo, habiéndose asociado su deficiencia con la anemia nutricional de los niños. Generalmente en la dosis señalada no tiene efectos nocivos y en algunos sistemas se aplica el sulfato de cobre en dosis controladas que no exceden esta cifra, como mecanismo para el control de algas, pero a la vez favorece la corrosión del aluminio y el zinc, y puede originar problemas de sabor. 1.3.9.2. Flúor. Se ha podido comprobar que el contenido natural de flúor,dentro de ciertos límites, puede resultar benéfico para los niños que están desarrollando el esmalte dental, pues la incorporación de este ion en la apatita, sustancia que es el principal compuesto del esmalte, forma el compuesto flúor-apatita, que tiene propiedades de ser más resistente a los ácidos y protege así la dentadura contra la caries dental. Por otra parte, si el contenido se excede de esos límites, el fenómeno de protección al esmalte prevalece, pero el esmalte puede adquirir manchas permanentes que es lo que se conoce como “diente moteado”. Si el contenido es elevado y la ingestión es permanente y sistemática, se presenta la fluorosis (dientes manchados severamente) y hasta otros fenómenos indeseables especialmente en las estructuras óseas. Cuando el contenido es naturalmente elevado, éste se rebaja como consecuencia derivada del proceso de ablandamiento con cal de la dureza debida al magnesio, o mediante un intercambio iónico en el cual se usan huesos largos de rumiante previamente calcinados o alúmina activada como resinas de intercambio.

En algunos países se han adoptado programas de adición de flúor en las aguas de consumo como medida tendiente a prevenir la incidencia de la caries dental. 1.3.9.3. Zinc. Este elemento es esencial y benéfico para el metabolismo humano, pues la actividad de la insulina y de muchas enzimas dependen de él. La solubilidad del zinc es variable y depende del pH y de la alcalinidad; en el agua proviene generalmente del o con rios y estructuras galvanizadas o de bronce. Diferentes estudios realizados han demostrado que no tiene efectos sobre la salud en concentraciones tan altas como 40 mg/l, pero como tiene un marcado efecto sobre el sabor, su contenido debe limitarse por esta condición. 1.3.9.4. Boro. Existen muy pocos estudios referentes a los efectos de este elemento en aguas de consumo humano, aunque sí se cuenta con estudios sobre los efectos de este elemento esencial en el crecimiento de las plantas. Estudios de laboratorio y a escala de planta piloto han evidenciado un alto índice de eliminación, durante el proceso de ablandamiento cal-soda y en un menor grado durante el proceso de coagulación con sulfato férrico. 1.3.10. Toxicidad potencial. Ciertos elementos o compuestos tóxicos por naturaleza pueden estar presentes en el agua. Generalmente constituyen el producto de vertimientos industriales o de actividades humanas. Dentro de los elementos o compuestos tóxicos, los más importantes son: 1.3.10.1. Plomo. El plomo puede producir en el hombre intoxicaciones agudas o crónicas y por el avance de la tecnología se está actualmente más expuesto a su contaminación por vía de los alimentos, el aire o el agua. Los niños presentan una sensibilidad al plomo muy marcada. Las cantidades que pueden encontrarse en fuentes naturales varían notoriamente y pueden estar entre cifras tan pequeñas como trazas hasta cantidades que superan los límites establecidos. El o prolongado de aguas ácidas y suaves con tuberías o rios de plomo puede contribuir a incrementar notoriamente el contenido de éste. La remoción de este elemento es muy efectiva pues los hidróxidos y carbonatos son muy insolubles y éstos se pueden formar durante los procesos convencionales de floculación o ablandamiento con cal; los porcentajes de remoción pueden llegar hasta el 98%. Ya que la exposición al plomo es tan de común ocurrencia (se debe tener en consideración el peligro potencial que representan por ejemplo cierto tipo de pinturas domésticas), los límites para el plomo deben ser mantenidos a niveles bajos en el agua.

1.3.10.2. Plata. Es uno de los elementos más escasos en las aguas naturales. Este elemento podría tener efectos puramente estéticos en las personas debido al decoloramiento permanente e irreversible de la piel, los ojos y las membranas mucosas. Los estudios conocidos sobre este elemento y sus posibles efectos se encuentran en la fase preliminar, por lo cual no se puede dar un límite definido de dichos efectos en la salud humana. En caso de que este elemento se encuentre por encima de los límites permitidos, su eliminación se lleva a cabo en el proceso de floculación con sulfato férrico a pH entre 7 y 9 o sulfato de aluminio a pH entre 6 y 8 o de ablandamiento con cal a pH entre 7 y 9, pero los índices de remoción se encuentran en el mejor de los casos, entre 70% y 80%. 1.3.10.3. Arsénico. Es un metaloide que está en muchos sitios de la naturaleza y que puede ser aguda o crónicamente tóxico para el hombre. Se encuentra en forma trivalente o pentavalente tanto en compuestos inorgánicos como orgánicos y no se conoce en qué formas el arsénico está presente en las aguas, aunque se asume, no sin razón, que la oxidación biológica lo hace presentar en la forma pentavalente y las reacciones que favorecen la reducción lo hacen variar hacia la forma trivalente. Las dosificaciones de arsénico letales agudas para el ser humano son de alrededor de 1 – 2 mg/kg de peso corporal. Sin embargo, la absorción continua de cantidades mucho más bajas frecuentemente puede ocasionar intoxicaciones crónicas y la aparición de cáncer, sobre todo cáncer de la piel. Usualmente, la concentración de arsénico en el agua subterránea no sobrepasa el valor de 0.01 mg/l, pero en zonas con condiciones geológicas especiales, por ejemplo en regiones volcánicas, puede aumentar fácilmente a varios miligramos, por lo cual se hace necesario controlar muy de cerca el agua sin tratamiento (cruda) que proviene sobre todo de regiones con rocas de origen volcánico. Los métodos para remover arsénico se basan en la oxidación a la forma pentavalente para luego seguir con coagulación, bien con sulfato férrico a pH de 6 a 8, o con alumbre a pH de 6 a 7, o ablandamiento con cal a pH 11. Con estos métodos, la remoción de arsénico puede llegar a más del 90%, a escala experimental de laboratorio y plantas piloto. Recientemente un investigador que realizaba un trabajo sobre eliminación de la dureza, encontró que existe una relación entre dicha eliminación y la del arsénico y que se puede llegar a muy buenas remociones cuando se hace un proceso doble para reducción de la dureza. 1.3.10.4. Bario. Es un elemento altamente tóxico para el hombre y causa serios trastornos cardiacos, vasculares y nerviosos, considerándose fatal una dosis de 0.8 a 0.9 gramos de cloruro de bario (550 a 600 mg de Ba); sin embargo, los casos fatales se deben mas bien a envenenamiento por productos que utilizan el bario como componente (por ejemplo raticidas) que por aguas, pues en éstas

generalmente el contenido es muy bajo, variando entre trazas hasta 0.05 mg/l. No se han realizado estudios profundos en cuanto a los efectos del uso prolongado de aguas con contenido de bario. Se ha podido comprobar que el contenido de 0.5 mg/m3 de bario en el aire equivale a 2 mg/l en el agua, cantidad que se ha probado no es dañina para la salud, pudiéndose tomar como base para fijar un criterio de calidad. 1.3.10.5. Cio. Este elemento, desde el punto de vista biológico ni es esencial ni benéfico. Cuando se detecta en aguas, por regla general, se asocia con contaminaciones o filtraciones de plantas electrolíticas, de galvanizado o de aguas residuales industriales en general, en las cuales el cio es uno de los componentes. Es potencialmente tóxico y su ingestión tiene efectos acumulativos en el tejido del hígado y los riñones. El cio se puede acumular en la cadena alimentaria y en el cuerpo humano, y una contaminación continua con cio puede causar daños a los pulmones y los riñones y, bajo condiciones especiales, puede llevar a transformaciones óseas. 1.3.10.6. Cromo. Es un elemento muy raro de encontrar en aguas naturales, siendo su presencia índice de contaminación por desechos o filtraciones de establecimientos de cromado electrolítico de artefactos, desperfectos en torres de enfriamiento o en equipos de recirculación de aguas en los que el cromo se utiliza como enlucido y para control de la corrosión. El cromo en estado hexavalente ha probado provocar tumores pulmonares cuando es inhalado, mientras que la forma trivalente no parece tener estos efectos nocivos. La eliminación del cromo trivalente ha probado ser muy efectiva a escala de laboratorio usando la coagulación con alumbre o sulfato férrico, y en los sistemas de ablandamiento con cal. En este último método, el factor pH es muy importante, ya que por ejemplo, si la remoción es 98% efectiva a pH entre 10.6 y 11.3, cuando éste desciende a 9.2, la remoción es únicamente del 70%. 1.3.10.7. Cianuro. El cianuro es un elemento tóxico para el hombre y es uno de los venenos que actúan más rápidamente. Así, una dosis de 0.57 mg/kg de peso corporal puede ser fatal, pero si ésta es del orden de 0.10 mg/kg de peso corporal mg o menos, no es tan tóxica, ya que el cuerpo rápidamente lo convierte en tiocianatos, cuya forma es mucho más benigna. Las sales del ácido cianhídrico pueden entrar al agua por medio de desagües de aguas residuales provenientes de fábricas de coque, talleres de templado, lixiviación de oro, empresas galvánicas y químicas, y también a través de pesticidas. La cloración llevada hasta obtener cloro residual, a pH neutro o ligeramente básico, reduce los niveles de cianuro por debajo de los límites considerados como

deletéreos. No es común encontrar cianuro en el agua natural. 1.3.10.8. Mercurio. Como elemento Hg, el mercurio está distribuido indistintamente en el mundo. Debido al desarrollo de la industria y las ciencias agrícolas, la tendencia general de los contenidos de mercurio se ha incrementado, por ejemplo con el uso de combustibles que provienen de fósiles, que se consideran una fuente adicional de polución para el agua, el aire y el suelo. También puede estar presente en el ambiente por eventos naturales como por ejemplo la actividad volcánica. El mercurio es tóxico para el hombre en sus formas agudas y crónicas y no cumple ninguna función fisiológica útil para el hombre. Las sales mercuriosas son menos solubles en el tracto intestinal que las mercúricas, y por lo tanto son menos tóxicas. La dosis de mercurio que se considera fatal se estima entre 20 y 30 mg en forma mercúrica. Las afecciones crónicas por compuestos orgánicos mercuriales se asocian con exposiciones industriales en donde han entrado estas formas por accidente o por contaminación. Estas se caracterizan por inflamación de la boca y encías, hinchazón de las glándulas salivares, salivación excesiva, flojedad de los dientes, calambres, temblores, espasmos, cambios de personalidad, irritabilidad y nerviosismo. Las intoxicaciones agudas se caracterizan por náuseas, dolores abdominales, diarreas con sangre, lesiones renales y muerte en aproximadamente 10 días. Se ha observado que la ingestión diaria durante un periodo prolongado de 0.2 mg de mercurio como metilmercurio, causa la aparición de trastornos neurológicos y puede causar daños al feto del ser humano (cambios embrionarios). La presencia de mercurio en el agua se ha convertido en una preocupación particular desde que se descubrió que el mercurio orgánico se acumula en los peces. Se han encontrado elevadas concentraciones de mercurio en peces de agua dulce de zonas presumiblemente contaminadas por mercurio, no siendo estos peces aptos para el consumo. El mercurio se encuentra en el agua potable principalmente en forma inorgánica, absorbiéndose de manera deficiente. La remoción del mercurio del agua ha sido estudiada a nivel de laboratorio y plantas piloto, demostrándose que la remoción del mercurio inorgánico depende del pH y de la turbiedad del agua. Se ha determinado que la remoción en el proceso de ablandamiento con cal es moderadamente efectiva. Las resinas de intercambio iónico han probado a nivel de laboratorio ser efectivas hasta un 98% en la remoción de mercurio tanto en la forma orgánica como inorgánica. 1.3.10.9. Selenio. Los efectos del selenio son similares a los del arsénico y como los de éste, pueden ser agudos o crónicos y llegar a ser fatales.

El contenido de selenio de aguas subterráneas y residuales generalmente está, según lo que se conoce, por debajo de 1µg/l, pero en algunas regiones este valor puede aumentar a varios mg/l debido a condiciones de origen geológico. Las actividades humanas que reparten selenio en el medio ambiente son en primer lugar la combustión de carbón y la calcinación de minerales. El selenio es un elemento esencial para el ser humano, pero en el caso de que aumente su absorción, pueden presentarse intoxicaciones crónicas con síntomas como pérdida de apetito, cambios en las uñas y los dientes e irritaciones de la piel. Existen controversias en cuanto a la relación que existe entre la disminución del riesgo de contraer cáncer y la cantidad de selenio absorbida por el ser humano. Estudios de laboratorio y a escala de planta piloto han demostrado que la remoción es moderada (70-80%) en el proceso de coagulación con sulfato férrico a pH 6-7 y menos efectiva con sulfato de aluminio. El intercambio iónico o la ósmosis inversa pueden llegar a índices de remoción superiores al 90% pero este sistema no se ha aplicado a nivel de planta sino únicamente de laboratorio. 1.3.10.10. Antimonio. La aplicación industrial del semimetal antimonio se da sobre todo como componente de aleaciones, así como en la fabricación de baterías, pigmentos y productos cerámicos. Mientras que en aguas superficiales no contaminadas la concentración de antimonio por lo general está por debajo de 0.1 – 0.2 µg/l, en algunos ríos de Alemania se han medido concentraciones hasta 10 veces más altas ocasionadas por efluentes industriales. Hasta ahora, la presencia del antimonio como sustancia dañina para el medio ambiente ha sido limitada y por tal razón su toxicología no ha sido investigada a fondo. En el caso del ser humano se han observado síntomas tanto agudos como crónicos, similares a una intoxicación con arsénico. En ensayos con animales se pudieron detectar efectos cancerígenos, pero estos parecen ser no transferibles al hombre. 1.3.10.11. Níquel. Por lo general, el Níquel está presente en aguas subterráneas y superficiales como carga de origen geológico, pero también puede ser causado por aguas residuales por ejemplo de empresas galvánicas. Si bien algunos estudios epidemiológicos efectuados en puestos de trabajo con alta contaminación de polvos que contienen níquel establecen que existe un aumento de cáncer en las vías respiratorias bajo esas condiciones, no se puede sacar la conclusión de que haya un efecto cancerígeno en la absorción de níquel a través del agua potable. Mediante la extrapolación al ser humano de los resultados de ensayos hechos con animales, se podría esperar que para una persona de 70 kg de peso, los primeros efectos de toxicidad aparecerían después de una absorción de 250 mg de níquel al día a través de la alimentación. De todas maneras, el níquel puede causar reacciones alérgicas en personas sensibles.

1.3.10.12. Triahalometanos. Los Triahalometanos (THMs) fueron primeramente identificados en agua de bebida en 1974 por los investigadoree Rook y Bellar, y su presencia fue ligada a la práctica de la cloración del agua. En el año siguiente, la agencia de protección del medio ambiente de los Estados Unidos (EPA), condujo un sondeo de reconocimiento y encontró que los siguientes compuestos llamados trihalometanos, fueron encontrados en aguas de bebidas cloradas. Cloroformo

Bromodiclorometano

Cl  Cl  C  Cl  H

Cl  Cl  C  Br  H

Dibromo Clorometano

Bromoformo

Cl  Br  C  Br  H

Br  Br  C  Br  Br

La formación de especies brominadas es atribuida a la presencia de bromuros en el agua cruda y a la acción del ácido hipocloroso que puede oxidar el ion bromuro a ácido hipobromoso. Juntos los ácidos hipobromoso e hipocloroso pueden adicionarse y sustituir reacciones con varios tipos de compuestos orgánicos en el agua para producir material organohalogenado, los como los THMs. Otros estudios han demostrado que las sustancias húmicas las cuales provienen de la descomposición de material vegetal (tallos, hojas, humus) son los principales precursores de los trihalometanos en el agua de bebida. A partir del descubrimiento de los THMs y su relación con el agua de bebida, otras investigaciones han estado identificando otros subproductos formados en el proceso de desinfección.

La observación del Dr. Rook, coincidió con los resultados del Instituto Nacional del Cáncer, en donde mediante bioensayos se correlacionó cáncer con cloroformo CHCl3 (NCI, 1976). Estos bioensayos sirvieron para desarrollar el máximo nivel contaminante (MCL) de 100 µg/l para el total de THMs en agua de bebida. Es realmente pequeño el conocimiento acerca del efecto potencial sobre la salud humana de los productos químicos que se forman en el proceso de desinfección a bajos niveles, en el agua de bebida. Datos epidemiológicos sugieren, aunque no está plenamente comprobado, que los subproductos de la cloración y clorinación pueden incrementar la incidencia de ciertos tipos de cáncer en la población humana.

Hay datos que indican que subproductos individuales del cloro y otros desinfectantes son carcinogénicos en animales de experimentación a dosis que son muchos órdenes de magnitud más grandes que las que se usan u ocurren en el agua de bebida. Otros efectos toxicológicos (neurotoxicidad, desarrollo de defectos) concernientes, también han sido asociados con altas dosis de varios subproductos en experimentos don animales y humanos. 1.3.10.13. Pesticidas. Bajo este nombre genérico se agrupan los muchos compuestos orgánicos que se usan con variados propósitos en el campo agrícola: control de plagas, matamalezas, herbicidas, etc. Entre estos productos se pueden mencionar como los más comunes: los hidrocarburos clorados y sus derivados, carbamatos, organofosforados y clorofenolados. Aunque se usan en fines agrícolas con un sano propósito, han llegado a generar problemas mayores en la ecología y en el mismo medio ambiental. El efecto de los pesticidas sobre la salud humana difiere dependiendo de su naturaleza química pues mientras unos se acumulan en los tejidos, otros son metabolizados. Los pesticidas pueden contaminar el agua superficial directamente en las labores de rociado, en la preparación de las soluciones que se apliquen a los cultivos o, de una manera indirecta, mediante la escorrentía en épocas de lluvia. Así mismo, pueden contaminar los acuíferos y por consiguiente las aguas subterráneas. Se ha venido trabajando en diferentes procedimientos para la remoción de los pesticidas de las aguas. Parece ser que la aplicación de carbón activado puede reducir notoriamente el contenido de algunos de ellos. Pero la detección de estos compuestos requiere equipos sofisticados de análisis y personal altamente calificado, por lo cual no se llevan controles de éstos sino en grandes ciudades que pueden contar con infraestructuras diseñadas para el efecto. En un Anexo al final de este capítulo se presentan algunos de los muchos pesticidas que se han usado o se usan en la actualidad, junto con los valores de máximo nivel meta de contaminación (MCLG) y máximo nivel de contaminación (MCL), los efectos potenciales en la salud y las fuentes de las cuales pueden provenir. Una información similar a la anterior también se presenta para los compuestos volátiles orgánicos. 1.3.11. Fenoles y detergentes El progreso industrial moderno ha incorporado los compuestos fenólicos y los detergentes a las impurezas encontradas en solución en las aguas. Son por sí mismos causantes de polución; sin embargo el problema mayor lo causan sobre aguas que deben ser reutilizadas. Cuando el agua debe ser sometida a tratamiento con cloro, los fenoles se combinan con éste provocando la aparición de características desagradables. Los detergentes, en

más del 75% constituidos por alkil benzeno sulfonatos (ABS), son indestructibles naturalmente y por consiguiente, su acción perdura en las fuentes de agua hasta las que alcancen a llegar. El inconveniente más visible reside en la formación de espuma cuando el agua es agitada; las concentraciones mayores tienen consecuencias fisiológicas. 1.3.12. Agresividad. Cierta tendencia del agua a corroer los metales puede ser debida a la presencia de ácidos minerales (casos raros) o por lo existencia en solución de oxígeno, gas carbónico y gas sulfhídrico (H 2S). De modo general, el oxígeno es factor de corrosión de los materiales ferrosos, el gas sulfídrico de los no ferrosos y el gas carbónico de los materiales a base de cemento. 1.3.13. Radioactividad. En países como Colombia, el desarrollo de la industria nuclear ciertamente traerá problemas de radioactividad ambiental, con la consiguiente influencia sobre las aguas. Por el momento no existe preocupación en las entidades encargadas de controlar la calidad de las aguas; sin embargo, existen industrias no nucleares que lanzan productos radiactivos al agua, como por ejemplo tintas fosforescentes. Esto puede llegar a constituir un serio problema. En países avanzados con su industria nuclear desarrollada, este es uno de los aspectos que es necesario tener en cuenta de manera muy directa. Cuando en el pasado se han producido accidentes en plantas nucleares, la contaminación de las aguas ha sido uno de los factores que mayormente ha contribuido a hacer sentir los efectos altamente negativos de esas situaciones.

1.4. CARÁCTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS 1.4.1. 1.4.1.

Aspectos básicos.

1.4.1.1. Generalidades. La microbiología es la ciencia que estudia los microorganismos y sus actividades, a través del conocimiento de su forma, estructura, reproducción, fisiología, metabolismo e identificación.

Desde hace mucho tiempo se conoce que ciertos tipos de aguas causan dolencias al hombre, así como también la relación de estas dolencias con la presencia de ciertos microorganismos en el agua ingerida. Desde épocas muy remotas, ha sido una constante preocupación para el hombre, obtener agua de la mejor calidad posible y proteger aquellos reservorios catalogados como tales, calidad reconocida exclusivamente con base en sus características organolépticas y físicas, como por ejemplo la turbiedad, el color, olores y sabores. Solamente después del desarrollo de la microscopía como técnica de análisis microbiológico, se pudo constatar en el agua la presencia de seres microscópicos relacionados con la producción de dolencias en el hombre. En 1.885, John Snow demostró que la transmisión del cólera a través de aguas contaminadas con residuos domésticos, fue la causa de una mortal epidemia, que en Londres causó la muerte de 521 personas en un área comprendida en un radio de 250 yardas y que habían hecho uso colectivo de un pozo contaminado, ubicado en el centro de esta área.

1.4.1.2. El agua como medio ecológico. La característica fundamental que distingue a los seres vivos de los seres del reino mineral reside en la relación íntima y obligatoria que aquellos mantienen con el medio que los rodea; si se trata de organismos acuáticos, existe una estricta dependencia entre el organismo y las características del medio, de tal manera que la composición de la población acuática varía sensiblemente con la composición del agua. Las características del agua que afectan las cualidades de esa población pueden ser de naturaleza física como por ejemplo el color del agua, la tensión superficial, etc., o química como las cantidades de sales minerales y gases disueltos. 1.4.1.3. Clasificación de los microorganismos. En microbiología se estudian ciertos organismos que presentan características preferentemente vegetales, otros que se asemejan más a los animales, y algunos que poseen propiedades comunes tanto a unos como a otros; existen además unos elementos llamados virus que algunos naturalistas clasifican entre los seres vivos, mientras que otros los consideran inertes o inanimados. Existen dificultades en clasificar los microorganismos ya que éstos carecen de características morfológicas definidas y de mecanismos sexuales de reproducción que son utilizados para su clasificación por las ciencias botánicas y zoológicas. Para obviar esta dificultad, el zoólogo alemán E. H. Haeckel propuso en 1896 el reino de los protistos, en el cual se incluyen como más representativos las bacterias, las algas, los hongos y los protozoos. 1.4.1.3.1. Protistos inferiores. La unidad es la célula procariótica que tiene un solo cromosoma, su citoplasma es muy simple y su estructura no está definida en lo que respecta a respiración, producción de enzimas, transporte de sus productos metabólicos y la pigmentación fotosintética. Pertenecen a este grupo las bacterias y las algas verde-azules. 1.4.1.3.2. Protistos superiores. Su unidad es la célula eucariótica base de la estructura en plantas, animales, protozoos, hongos y muchos grupos de algas. 1.4.2. Problemas causados por los organismos en los abastecimientos de aguas. Los microorganismos presentes en las aguas no siempre causan problemas en los abastecimientos públicos, pero existen sin embargo muchos de ellos que afectan la potabilidad. Entre los principales factores que hacen el agua inadecuada, se cuentan los microorganismos parásitos, las sustancias tóxicas derivadas de la actividad biológica de bacterias y algas, gusto y sabor desagradables, color, turbiedad, elementos corrosivos, incrustaciones, etc. Los cuales se mencionan brevemente: 1.4.2.1. Parasitismo. Varias enfermedades de origen entérico han sido asociadas con abastecimientos de aguas que de alguna manera han estado en o con desechos de tipo doméstico y por tanto son portadoras de organismos patógenos.

Entre los organismos que han sido considerados como causantes de enfermedades relacionadas con la vía hídrica están: 1.4.2.1.1. Bacterias. Entre las bacterias entéricas la más común es la salmonella. La infección bacteriana del hombre es la fiebre paratifoidea y los agentes que causan esta infección son: Salmonella paratyphi A,B,C patógeno del hombre. La fiebre tifoidea es una infección sistémica con una tasa de mortalidad del 10%. El agente infeccioso de la fiebre tifoidea es Salmonella Typhy, bacilo tífico, patógeno que se encuentra en el hombre y muy disperso en el mundo. Las fuentes de infección son las heces y en menor grado la orina de las personas infectadas. Se ha atribuido la infección a un cierto número de vehículos entre ellos la leche, las frutas, verduras crudas y productos lácteos. Tabla 1. Organismos patógenos relacionados con el agua Organismos Bacterias (Salmonella, Shigella, Escherichia coli)

Virus entéricos (Enterovirus, Rotavirus, Reovirus, Adenovirus) Protozoarios (Balantidium coli, Entamoeba histolytica, Giardia) Helmintos (Nematodes: Ascaris lumbricoides, Ancylostoma duodenale Necator Americanus; Cestodes; Taenia Saginata, Taenia Solium

Enfermedades Fiebre paratifoidea, tifoides, disentería

Anomalías al corazón, gastroenteritis, etc. Balantidiasis, Amebiasis, Giardiasis Ascariasis, Ancylostomiasis, Necatoriasis, Enterobiasis, Taeniasis, etc.

1.4.2.2. Toxicidad. Entre los compuestos tóxicos que eventualmente se pueden encontrar en las aguas de abastecimiento, están aquellos elaborados por la actividad biológica de las algas, bacterias y plantas superiores. Entre las algas se tiene el caso de las algas verde-azuladas, que en ocasiones, cuando hay aumentos considerables de temperatura, se reproducen con gran intensidad formando floraciones y provocando muerte rápida del ganado que bebe sus aguas. La mayoría de las algas tóxicas pertenecen al grupo de algas verde-azules, tales como Microcystis Flos-Aquae y M. Aeroginosa, Anabaena, Aphanizomenon, coelasphaerium, Gloerotrichia, Nodularia y Nostoc. San raros y discutidos los casos de efectos tóxicos o fisiológicos producidos en el hombre por aguas de fuentes donde proliferen algas verde-azules. Los casos de envenenamiento frecuente de animales se han registrado en el Canadá y han ocurrido en el lago Great Salt. Los síntomas que presentan los animales son: disnea, convulsiones, parálisis de los posteriores, pérdida de equilibrio, espasmos de respiración y muerte. 1.4.2.3. Sabor y olor. Las algas constituyen uno de los más importantes factores causantes de sabor y olor en las aguas de abastecimiento. De acuerdo a

investigaciones realizadas, se llegó a la conclusión que los ácidos grasos contenidos en las células son los principales causantes de este fenómeno. Las algas más viejas tienden a producir sabor y olor más pronunciado. Muchas algas dan un sabor intensificado cuando se aplica cloro al agua, debido a la formación clorofenoles. Entre las algas producen sabor y olor a moho están: Anabaena, Actinastrom, Chorella, Nostoc, Oscillatoria, etc. El olor a pescado se presenta cuando las algas están en concentraciones elevadas. Olor séptico u olor de desagüe es característico de las algas verdes del género Hydrodictyon y Cladophora. Algunas algas producen un sabor amargo tales como Ceratium, Nitella, Synura, o sabor dulce tales como Microcystis, Chlamydomonas, Cryptomonas, Euglena Clophosphoeria. 1.4.2.4. Color y turbiedad. La presencia de microorganismos en el agua, puede ejercer dos tipos de influencia con respecto a la producción de color y turbiedad. Primero debido a su presencia como partículas en suspensión o como productores de segmentos solubles, y segundo indirectamente por medio de interferencia que causan en los procesos de tratamiento, ya sea por alteración del pH, aumento de lodos sedimentados u obstrucción de los filtros. 1.4.2. 1.4.2. Determinación de la calidad sanitaria. El agua, como posible portador de microorganismos patógenos, puede poner en peligro la salud y la vida. Desde hace mucho tiempo se han llevado a cabo extensos estudios bacteriológicos del agua, para determinar los focos de organismos de importancia para la salud pública y establecer procedimientos que permitan descubrirlos, identificarlos y destruirlos. Los gérmenes patógenos que se propagan con más frecuencia por la vía acuática son los que causan infecciones intestinales. Estos microorganismos se encuentran en las heces y en la orina de las personas infectadas, y cuando se eliminan pueden llegar a contaminar aguas potencialmente utilizables como fuentes de abastecimiento. El agua puede ser completamente clara y no presentar ninguna cualidad apreciable al olfato ni al paladar y sin embargo estar contaminada. Por esta razón es necesario determinar la existencia de polución de origen fecal, lo cual se logra empleando técnicas bacteriológicas sumante sensibles y específicas. Contrariamente a lo que pudiera suponerse, el objeto de los análisis bacteriológicos no es el de aislar organismos patógenos, esto debido a las siguientes razones: • •

Es más probable que los gérmenes patógenos lleguen al agua esporádicamente o no sobrevivan en ella largo tiempo, lo que originaría un resultado negativo en el laboratorio. • • Si existen en muy pequeño número, es fácil que escapen a las técnicas de investigación. • • El tiempo requerido para el análisis de una muestra de agua es 24 horas,

lapso en el cual, si existe contaminación patógena, puede propagarse una epidemia. Los patógenos llegan al agua a través de las deyecciones intestinales, pero simultáneamente ciertas especies bacterianas, en particular la escherichia coli y los organismos afines llamados coliformes, como los estreptococos fecales, son huéspedes normales del intestino del hombre y de algunos animales, y se encuentran por consiguiente en las heces fecales. La presencia de estos microbios en el agua, revela entonces polución fecal de procedencia humana o animal, y además es señal de que existe una vía de que pueden seguir también los gérmenes intestinales patógenos que son eliminados en las deyecciones de enfermos infecciosos. Por lo anteriormente señalado, los análisis bacteriológicos dirigen su atención a detectar las especies bacterianas cuyo origen fecal es conocido, en especial los microbios del grupo coliforme, lo cual ofrece las siguientes ventajas: • •

Los coliformes, especialmente la escherichia coli, existen siempre en gran número en el intestino humano; en función del equivalente de población, ello significa la presencia de 200x10 9 células coliformes por habitante y por día, lo que representa de 1/5 a 1/3 del peso de las heces de un individuo normal. • • Estos microorganismos viven en el agua más tiempo que los patógenos. • • Aunqu la persona sana no expulsa, desde luego, basilos tifoideos, si contrae la fiebre tifoidea, el microbio específico estará en sus deyecciones. Por consiguiente, la presencia de bacterias coliformes en el agua, se considera como un aviso de que aquella está expuesta al riesgo posible de polución peligrosa. Los métodos bacteriológicos utilizados para detectar la presencia en el agua del grupo coliforme son: el recuento en placa para determinar el número de colonias; las técnicas que revelan la existencia de bacterias coliformes, como son el examen tradicional que se efectúa en tres pruebas sucesivas que en su orden son: la prueba conjetural o presuntiva, la prueba confirmativa y la prueba complementaria; y la conocida como técnica de filtraación por membrana con la cual los resultados se obtienen más rápidamente que con los anteriores métodos. Independientemente del método escogido, las muestras de agua deben ser recolectadas y transportadas con especiales precauciones.

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