Impactos sobre la hidrosfera

             La contaminación del agua es, “la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica”.

             Los agentes contaminantes los podemos clasificar en tres grupos:

a) Contaminantes biológicos.

            El agua puede contener materia orgánica y microorganismos patógenos que la convierten en causa o vehículo de enfermedad si se utiliza para satisfacer las necesidades biológicas, actuando como un factor limitante del desarrollo económico y social. Se contamina básicamente por los excrementos humanos o animales y por las aguas residuales. Esta contaminación fecal incorpora una variedad de organismos patógenos relacionados con las enfermedades que pueden existir en la comunidad en ese momento.

             Los organismos negativos más adaptados son los hongos, protozoos y algas, que pueden producir sustancias tóxicas, infecciones y disminuir las cualidades organolépticas del agua. Las bacterias y los virus tienen una capacidad de supervivencia más baja, y por lo tanto su transmisión tiene que ser rápida.

b) Contaminantes químicos.

            Atendiendo al metabolismo de los contaminantes los podemos diferenciar en:

*    Biodegradables. Son compuestos que se descomponen generalmente por la acción de microorganismos o por el Sol, en sus componentes orgánicos, en un corto plazo. Es el caso de los nitratos y fosfatos, procedentes de los fertilizantes o de la descomposición de materia orgánica.

*    No biodegradables. Son compuestos obtenidos por síntesis química, tales como plásticos, pesticidas, metales pesados… que al ser extraños al ecosistema, casi no encuentran organismos con equipos enzimáticos capaces de degradarlos, pudiendo llegar a concentraciones peligrosas, al acumularse en cada eslabón de las cadenas tróficas.

            Compuestos orgánicos tales como plaguicidas, policlorobifenilos (PCBs) y detergentes, pueden alterar el sabor, olor y color natural, producir espumas y alcanzar toxicidad por bioacumulación (acumulación progresiva de sustancias tóxicas persistentes en los seres vivos, ya sea directamente del ambiente que les rodea o indirectamente a través de la cadena alimenticia) en los organismos acuáticos.

c) Contaminantes físicos.

-    Radiactividad, procedente de fuentes naturales (rayos cósmicos, suelo...) o actividades humanas (líquidos refrigerantes de centrales, residuos radioactivos de actividades médicas, de investigación o industriales). Se acumulan en los lodos de los embalses y fondos oceánicos. Son mutagénicos y tienen efectos cancerígenos.

-    Sólidos en suspensión. La presencia de partículas groseras y coloidales, inorgánicas u orgánicas, interfieren la penetración de la luz, disminuyendo la flora aerobia, la capacidad de autodepuración, y dificultan su tratamiento en las plantas potabilizadoras.

-    Temperatura. Es una forma importante de contaminación en sistemas acuáticos y ocurre generalmente, cuando el agua utilizada para el enfriamiento de las plantas generadoras de energía es liberada al medio ambiente a una temperatura mayor de la que se encontraba naturalmente (entre 9 y 20 °C más caliente).

            El aumento de temperatura produce una disminución en los niveles de oxígeno disuelto en el agua, sobre todo si existe contaminación orgánica, y un aumento en la velocidad de las reacciones químicas, lo que reduce la capacidad autodepuradora de las aguas y eleva la toxicidad de algunas sustancias.

Efectos asociados a contaminación térmica del agua

1 . Altera la composición del agua disminuyendo su densidad y la concentración de oxígeno disuelto.

2 . Provoca que especies no tolerantes a temperatura altas dejen de existir (peces y larvas) o emigren a otras regiones.

3 . Produce cambios en las tasas de respiración, crecimiento, desarrollo embrionario, alimentación y reproducción de los organismos del ecosistema.

4 . Estimula la actividad bacteriana y parasítica (hongos, protozoos, nematodos...), haciendo el sistema más susceptible a enfermedades y parasitosis por organismos oportunistas.

5 . Aumenta la susceptibilidad de los organismos del ecosistema a cualquier contaminante, ya que el metabolismo de los organismos debe modificarse para soportar el estrés de tener que sobrevivir a una temperatura anormal.

6 . Modifica los periodos de reproducción de muchas especies, lo que puede desembocar en el crecimiento exagerado de algunas especies y la desaparición de otras. El crecimiento y la fotosíntesis de las plantas aumenta.

7 . Reduce la viscosidad del agua y favorece los depósitos de sedimentos.

8 . Varía el olor y el sabor de las aguas debido a la disminución de la solubilidad de los gases y el aumento de la capacidad disolvente.

9 . Provoca trastornos en las cadenas  alimenticias de los ecosistemas acuáticos.

Parámetros indicadores de la contaminación hídrica

            Los indicadores de la contaminación del agua pueden ser de tres tipos: químicos, físicos y biológicos (bioindicadores). Los indicadores positivos revelan una buena calidad del agua; los indicadores negativos revelan algún tipo de contaminación.

1) Indicadores químicos. Dependen de factores químicos. Entre ellos están:

• Demanda química de oxígeno (DQO ). Estima la cantidad de oxígeno necesaria para la oxidación por medios químicos de la materia orgánica presente en el agua. Se mide en mg (O₂)/L.
• Demanda biológica de oxígeno (DBO) . Mide la cantidad de oxígeno necesaria para  que los microorganismos aerobios  descompongan toda la materia orgánica presente en una muestra de agua. Se obtiene dejando la muestra aislada, a temperatura constante de 30 °C durante varios días y midiendo la concentración de O₂ periódicamente. El valor más representativo se obtiene después de cinco días por lo que este parámetro se denomina también DBO₅. Se mide en mg (O₂)/L.
• Oxígeno disuelto (OD) .Calcula la concentración de oxígeno disuelto en el agua en mg (O₂)/L.
• Carbono orgánico total (COT) . Mide la cantidad total de carbono que  forma parte de compuestos orgánicos en una muestra de agua. Se mide en mg (C)/L.
• Concentración de nitritos y nitratos . Indica contaminación reciente con materia orgánica y con abonos agrícolas.
• Valor de pH .Determina la concentración de iones H⁺ (acidez) o de iones (OH)^- (alcalinidad) del agua. Se mide en una escala de 0 (muy ácido) a 14  (muy alcalino). 
• Dureza . Valora la concentración de sales de calcio y magnesio (Ca²⁺ y Mg²⁺).
• * Indicadores físicos. Dependen de factores físicos. Destacan:
• *  Transparencia. La turbidez indica la presencia de sólidos en suspensión.
• *  Temperatura. El aumento de temperatura disminuye la solubilidad del oxígeno.
• *  Color. Delata la presencia de materia orgánica en suspensión, microorganismos u otro tipo de sustancias, como metales.
• *  Conductividad eléctrica. Indica la presencia de sales disueltas que actúan como electrolitos.

2) Indicadores biológicos. Corresponden principalmente a la presencia de determinados organismos:

•  Larvas de plecópteros y de efímeras; truchas, salmones y cangrejos de  río. Estos organismos viven en aguas limpias y bien oxigenadas.
• Tubifex . Es un anélido que vive en aguas muy contaminadas.
• Vegetación flotante, lentejas de agua, agua de color verdoso . La proliferación de plantas y algas unicelulares y pluricelulares indica eutrofización del agua.

7.1.1 CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS CONTINENTALES

            La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que el agua está contaminada cuando su composición o su estado natural se ven modificados, de tal modo que el agua pierde las condiciones aptas para los usos a los que estaba destinada. Así pues, un agua contaminada presenta alteraciones en sus propiedades físicas (temperatura, color, densidad o radiactividad) y químicas (composición), que resultan perjudiciales para un uso  posterior, como el consumo humano, o para su función ecológica.

             El 72 % de los ríos, lagos y arroyos del mundo están contaminados por vertidos urbanos o industriales. Por otra parte, más de la mitad de las enfermedades infecciosas conocidas dependen del agua para su transmisión, pues los agentes patógenos se desarrollan en las aguas insalubres. Estas aguas son a menudo las únicas disponibles para la población, por lo que el agua mata al menos 25 millones de personas al año en los países en vías de desarrollo.

Causas de la contaminación

            Los principales causantes de la contaminación del agua son:

• Los vertidos de aguas residuales urbanas . Todas las ciudades y zonas urbanizadas generan residuos que van a parar al agua. Dentro de los vertidos urbanos pueden diferenciarse: las aguas domiciliarias (con productos de limpieza, jabones, materias grasas, otros restos de la cocina, arenas y papel del lavado de locales), las aguas negras procedentes de la defecación de las personas (12 a 15 litros por habitante y día), las aguas de la limpieza viaria y riego, y las aguas de lluvia, de características variables según la contaminación atmosférica.

            La composición de estos vertidos es variada, pero, en general, contienen gran cantidad de microorganismos (algunos patógenos), materia orgánica, abundantes nutrientes (fósforo y nitrógeno), detergentes y materias flotantes.

• Los vertidos industriales. Numerosas industrias utilizan agua para diferentes fines (procesado, refrigeración, transporte, etc.), por lo que las características de susvertidos son muy variadas. Algunas industrias son especialmente contaminantes. Por ejemplo, el refinado de petróleo genera aguas con residuos químicos, cianuros, grasas, fenoles, sólidos, materiales tóxicos diversos y álcalis que aumentan el pH. La industria metalúrgica produce vertidos de similares características y agua caliente. Las industrias del papel, de los curtidos de pieles y de textiles vierten aguas en las que predominan los residuos químicos orgánicos, los sólidos, los detergentes y algunas sustancias tóxicas. Por último, las industrias químicas y farmacéuticas pueden emitir sustancias realmente peligrosas, como metales pesados y material químico tóxico y biológico, si no se someten a un control exhaustivo.

Muchas industrias de países desarrollados construyen susfábricas en países del Tercer Mundo en los que hay menos controles ambientales. De esta forma exportan el problema de sus vertidos.

• Los vertidos de las explotaciones ganaderas. Las explotaciones ganaderas pueden aportar al agua grandes cantidades de estiércol y purines. En estos vertidos destaca la presencia de contaminantes, como microorganismos patógenos, sólidos en suspensión, materia orgánica, nitrógeno y fósforo.
• Los vertidos de aguas residuales agrícolas. Las aguas residuales agrícolas contienen fertilizantes inorgánicos, abonos, plaguicidas diversos y sales disueltas en el agua de riego.
• Otras causas. El uso de embarcaciones a motor con fines recreativos o para el transporte puede disminuir la calidad del líquido por la presencia de hidrocarburos y por la agitación del agua, que afecta al plancton.

            La construcción de presas que retienen el agua de los ríos modifica su caudal y provoca alteraciones en el medio acuático.

            Las explotaciones mineras también vierten compuestos contaminantes, sobre todo metales. Los más destructivos son el cobre, el cadmio, el cinc, el plomo y el mercurio.

            El aporte de los vertidos al agua puede producirse en un lugar concreto, y entonces se habla de fuentes puntuales de contaminación. Este es el caso de la mayoría de los efluentes de las fábricas, de las plantas de tratamiento parcial de aguas residuales urbanas, de las minas o de la lixiviación de los vertederos. En el caso de una descarga de contaminantes sobre una región extensa, se habla de fuente dispersa.Este tipo de vertidos procede principalmente de las explotaciones agrícolas y ganaderas.

7.1.1.1 POTABILIZACIÓN DEL AGUA

Es el conjunto de procesos físico-químicos que transforman el agua "natural" en agua potable, apta para el consumo. El tratamiento dependerá de la naturaleza y calidad del agua de partida. Se realiza en Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables (ETAP).

Los principales procesos que se pueden dar en una planta potabilizadora son:

1. Desbaste y tamizado. Así se eliminan la mayor parte de materiales sólidos más gruesos. Se realiza mediante una serie de rejas y tamices autolimpiables de tamaños cada vez más finos.

2. Decantación. Tiene como finalidad la eliminación de partículas sólidas en suspensión mediante la adición de agentes floculantes (alumbre) que producen la precipitación de material particular.

3. Aireación. Se trata de poner en contacto el agua con el aire para eliminar sustancias volátiles (CO₂, H₂S) y oxidar algunos elementos como Fe y Mn.

4. Filtración. Consiste en la retención en un medio poroso de las partículas más finas que se mantienen en suspensión. Se suelen utilizar los filtros de arena.

5. Desinfección. Para hacer el agua potable es necesario eliminar todos los organismos patógenos de transmisión hídrica. El procedimiento más usual es la cloración, pues el cloro tiene acción germicida, oxidante, elimina las algas y destruye compuestos que producen olor y sabor. En la actualidad se utiliza una desinfección mixta con ozono.

7.1.1.2 AUTODEPURACIÓN Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

El interés del ser humano por un abastecimiento de agua adecuado y por la utilización de sistemas para eliminar aguas residuales viene desde la antigüedad. Se tienen datos de restos arqueológicos, de letrinas neolíticas, restos de tuberías de arcilla, fuentes y acueductos romanos, desagües subterráneos para el abastecimiento de agua, etc. Pero es en el siglo XVIII cuando el interés por la depuración y el tratamiento de las aguas para uso público alcanza un grado importante que continúa hasta nuestros días, sobre todo en los países desarrollados, donde es posible aplicar los mecanismos de depuración y tratamiento más eficaces, pero a su vez más costosos.

7.1.1.2.1 LA AUTODEPURACIÓN

La autodepuración es un proceso que tiene lugar en las aguas naturales, y consiste en una serie de mecanismos de sedimentación de las partículas presentes en ellas y de procesos químicos y biológicos que producen la degradación de la materia orgánica existente para su conversión en materia inorgánica, que servirá como nutriente a las algas, haciendo aumentar su actividad fotosintética y enriqueciendo de O₂ el agua. Con ellos se elimina la materia extraña del agua y se restablece el equilibrio natural.

En un río contaminado se distinguen las siguientes zonas desde el foco de contaminación:

a) Zona de degradación . Inmediatamente aguas abajo del vertido, presenta aspecto sucio y maloliente. Aquí se inicia la descomposición de la materia orgánica, contribuyendo también algas verdes, oligoquetos y larvas de insectos. Consumen el oxígeno disuelto siendo inferior al 40 % y desprenden gases, CO, H₂S y NH₃, que le dan un olor desagradable. El agua se vuelve más oscura y de aspecto putrefacto (zona séptica). El OD es muy bajo y la DBO es muy elevada. Los organismos que viven en esta zona son característicos de aguas muy sucias (gusanos Tubifex, larvas de insectos, hongos…).

b) Zona de recuperación . El oxígeno del aire y el procedente de la fotosíntesis permiten la oxidación de la materia orgánica. Las aguas se vuelven más claras, recuperándose el contenido normal de oxígeno próximo a la saturación. Insectos y crustáceos empiezan a poblar las aguas.

c) Zona de aguas limpias . Presenta características similares a las que tenía antes de recibir el vertido, siendo normales la vida animal y vegetal. Para que un río pueda recuperar esta zona, la concentración de materia orgánica no debe superar los 0'5 g/L.

7.1.1.2.2 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Los sistemas de depuración de las aguas contaminadas o residuales consisten en una serie de procedimientos que tratan de devolver al medio natural el agua, una vez empleada para diferentes usos, con unas características físicas, químicas y biológicas lo más parecidas a su estado natural, o al menos con unas características que hagan posible que el receptor y sus mecanismos de autodepuración recuperen ese estado natural.

1. SISTEMAS DE DEPURACIÓN NATURAL O BLANDA

Los sistemas de depuración natural se basan en reproducir los procesos de autodepuración bajo condiciones especiales (por ejemplo las balsas artificiales). Estos mecanismos requieren poco gasto de instalación y mantenimiento, puesto que apenas emplean equipos mecánicos o eléctricos, y son adecuados para zonas con pocos recursos económicos.

El lagunaje consiste en la construcción de lagunas artificiales, poco profundas, que se llenan con el agua a depurar. Ésta permanece allí durante meses, en los cuales tiene lugar una sedimentación de materiales sólidos en suspensión y una degradación de la materia orgánica por vía aerobia o anaerobia, llevada a cabo en dos diferentes tipos de lagunas por los  microorganismos presentes en el agua. El tiempo y la acción de estos microorganismos llevan a una depuración del agua contaminada.

2. SISTEMAS DE DEPURACIÓN TECNOLÓGICA O DURA

La depuración tecnológica se realiza por medio de un conjunto de mecanismos existentes en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), en las que se utilizan una serie de procesos físicos, químicos y biológicos, combinados o aislados, con el fin de conseguir una concentración o transformación de los contaminantes presentes en el agua residual, de forma que éstos puedan ser eliminados o reducidos, y se devuelva al receptor agua con alteraciones mínimas. La ventaja que presentan respecto a los sistemas de depuración blanda es la mayor rapidez y el mayor volumen de la depuración.

En una estación depuradora convencional podemos diferenciar:

a) Línea de agua. Es el camino que recorre el agua residual desde su llegada a la instalación, pasando por distintos tratamientos, hasta su vertido final al receptor.

b) Línea de fangos, lodos o biosólidos. Resulta de concentrar los contaminantes presentes en el agua residual, que siguen un recorrido distinto dentro de la depuradora y tienen otros tratamientos.

c) Línea de gas. Está formada por el proceso a que es sometido el biogás generado en el tratamiento de  los lodos o fangos.

A) LÍNEA DE AGUA

Comprende los siguientes procesos:

1. Pretratamiento. Es la separación de sólidos en suspensión o flotantes de gran tamaño y densidad (trapos, palos, hojas, plásticos, cuerpos de gran volumen, arenas, piedras, filtros de cigarrillos...), que llegan al colector de entrada de la estación depuradora y cuya presencia en el agua podría ocasionar grandes alteraciones en conducciones y bombas de la instalación o impedir otras fases del tratamiento. Para ello se realizan los siguientes procesos:

- Desbaste o retención, a través de rejillas más o menos gruesas de los materiales más voluminosos. Posteriormente, y mediante una cinta transportadora, se depositan en contenedores para su transporte a vertederos o incineradoras.

- Desarenado, es un sistema de circulación del agua en cámaras a velocidades controladas para provocar el depósito de arenas en el fondo y su posterior extracción y eliminación. Para evitar malos olores se procede a inyectar aire durante este proceso.

- Desengrasado, o eliminación de grasas, aceites y otros materiales flotantes como pelos o fibras. Se lleva a cabo mediante los mismos procesos que en el caso anterior, por lo que al controlar la velocidad del agua, las grasas, menos densas, se quedan en la superficie favoreciéndose este proceso por la adición de agentes espumantes. Además, la inyección de aire (aireación) facilita aún más la permanencia en superficie de los materiales antes citados, que son retirados con dispositivos de recogida superficial. Ambos procesos, desarenado y desengrasado, se suelen realizar juntos.

2. Tratamiento primario. Consiste en la separación de sólidos en suspensión y material flotante que no han sido retenidos en el pretratamiento. En primer lugar se produce la decantación en los denominados decantadores primarios, que son tanques de forma circular o rectangular, con mecanismos de arrastre y extracción de grasas y fangos. Después se completa con procesos de floculación mediante el empleo de productos químicos (iones, sales metálicas, etc.) que se combinan con los sólidos en suspensión, formando agregados de mayor tamaño, lo que facilita su precipitación. Finalmente, existen procesos de neutralización o ajuste de pH que permiten los tratamientos posteriores.

3. Tratamiento secundario o biológico. Es un conjunto de procesos biológicos complementados con un sistema de decantación secundario cuya finalidad es eliminar la materia orgánica presente en el agua residual. Se llama tratamiento biológico, porque en él participan microorganismos vivos. Sirve para eliminar las sustancias orgánicas que permanecen después del tratamiento anterior y, por tanto, para reducir la DBO de las aguas residuales.

El proceso se basa en la descomposición de la materia orgánica por la acción de organismos aerobios, como sucede de forma natural en los ríos. Podemos resumir el proceso mediante la reacción:

M.ORGÁNICA + MICROORGANISMOS + OXÍGENO     à      CO₂ + H₂O + NUEVOS MICROORGANISMOS

La mayor parte de las EDAR vierten las aguas a los ríos, lagos o mares tras este tratamiento.

Para realizar los tratamientos secundarios se han desarrollado los métodos siguientes:

- Lodos activados. Este sistema consiste en dejar crecer millones de bacterias en un depósito agitado y aireado, al que se alimenta con el agua para depurar. La mezcla de microorganismos descomponedores con el agua residual se agita continuamente para facilitar el contacto y para evitar la sedimentación de los agregados (flóculos) que se forman.

Después de un tiempo, se envía esa mezcla a un decantador secundario, en el cual se separan del agua, por sedimentación, los fangos o lodos (masa de microorganismos con restos de materia orgánica). Un porcentaje de estos fangos se devuelve al tanque de aireación para mantener en él la suficiente biomasa activa, mientras que el resto se somete a un proceso de tratamiento. Con este proceso se elimina entre un 85 y un 90 % de la DBO.

- Lechos bacterianos. Este método de depuración consiste en hacer pasar el agua residual a través de un filtro de varios metros de altura formado por una masa de piedras de unos 10 cm de diámetro, en cuya superficie los microorganismos descomponedores forman una película. Los filtros están provistos de drenajes en la parte inferior para recoger el agua depurada y se mantienen en condiciones aerobias.

Para que todos estos procesos se desarrollen con normalidad es necesario controlar la cantidad de O₂ presente, temperatura, pH y las sustancias tóxicas que se puedan generar o introducir.

4. Tratamiento terciario. Son métodos avanzados, complementarios o alternativos, realizados para extraer materia orgánica suplementaria no eliminada anteriormente o para reducir nutrientes como N, P y sus compuestos: sales inorgánicas disueltas que no se retienen por los procesos de filtración, decantación o biológicos antes descritos. Estos procedimientos resultan caros, y se aplican en pocas estaciones depuradoras. Su empleo posibilitaría la reutilización del agua depurada.

5. Desinfección. Es un tratamiento final destinado a evitar problemas de salud debido a la existencia de bacterias y virus patógenos en el agua. Su utilización está en función del grado de eficacia de los tratamientos anteriores. Se suelen aplicar procesos como la cloración, que emplea cloro en forma de gas, y la ozonización, o empleo de O₃, aunque encarece el tratamiento. Como resultado de los procesos a que ha sido sometida el agua residual, se ha originado una concentración de contaminantes, de apariencia líquida, que se denominan fangos o lodos, cuyo tratamiento se realiza en la línea de fangos, como analizaremos a continuación.

B) LÍNEA DE FANGOS O BIOSÓLIDOS

Comprende los siguientes procesos:

1 . Espesamiento de fangos, cuya finalidad es reducir el volumen de los mismos eliminando la mayor parte del agua que contienen, lo que facilita su manejo y el rendimiento de los tratamientos posteriores. Para ello se emplean los espesadores, que se basan en mecanismos de gravedad o flotación.

2 . Estabilización de fangos, para eliminar la materia orgánica presente en ellos. Este proceso se puede realizar por vía aerobia o anaerobia. En la estabilización aerobia se produce la oxidación de la materia orgánica presente en los fangos, para lo cual se necesita un aporte de oxígeno, por lo que se airean los fangos para que los microorganismos puedan actuar.

MATERIA ORGÁNICA + O₂              —>                FANGO DIGERIDO + CO₂ + H₂O

Esto eleva el coste del tratamiento, por lo que es un sistema que se emplea en pequeñas instalaciones. En la mayoría de las estaciones depuradoras se realiza la estabilización anaerobia en los digestores, que son depósitos cerrados donde tienen lugar reacciones de fermentación que estabilizan la materia orgánica, transformándola en ácidos y gases, como el metano y el dióxido de carbono, que forman el llamado biogás, utilizado en la actualidad en algunos procesos industriales como combustible.

3. Acondicionamiento químico , mediante la adición de productos químicos (cal, cloruro férrico) o calor a presión, para provocar la coagulación de sólidos y facilitar así el siguiente proceso.

4. Deshidratación , mediante secado, filtros prensa y centrifugación, para eliminar el agua que todavía contienen los fangos.

5. Eliminación . Una vez desecados, pueden ser eliminados mediante tres procesos:

• Incineración. Se produce una destrucción de la materia orgánica reduciéndose el volumen.
• Descarga en vertederos. Consiste en alternar capas de arcilla (impermeable) con capas de fangos.

• Usos agrícolas. Una vez desinfectados y secos se usan como abonos químicos. En otros casos, se someten a un proceso de degradación aerobia o anaerobia para fabricar compost.

C) LÍNEA DE GAS

El gas resultante de la digestión de fangos constituye la llamada línea de gas, ya que puede ser reutilizado para generar calor que pueda aplicarse tanto a la fermentación de lodos, a sistemas de calefacción de edificios, como para aportar parte de la energía que la planta depuradora necesita para su funcionamiento. El gas que no es utilizado se suele quemar en una antorcha que tienen las estaciones depuradoras.

Esquema del proceso de depuración tecnológica o dura

 7.1.2 LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS MARINAS

             Tradicionalmente se han considerado los océanos y mares como los vertederos naturales, donde podían ir a parar todo tipo de sustancias sin que ello constituyese un grave problema medioambiental, ya que el gran volumen de agua permitía la dilución de los productos y los distintos organismos de las cadenas tróficas purificaban las aguas. Estos contaminantes proceden de las siguientes fuentes:

*   Las aguas continentales contaminadas.

*    Los residuos volátiles presentes en la atmósfera, que retornan a la superficie terrestre, y lógicamente lo hacen en mayor proporción en el medio marino, debido a la enorme superficie que cubren los océanos.

*   La descarga directa en el mar de aguas residuales y residuos nucleares.

*    Los vertidos de petróleo procedentes de las operaciones de extracción en las plataformas petrolíferas, el trasvase, descarga y limpieza de los barcos petroleros.  Alrededor del 0,1 al 0,2 % de la producción mundial de petróleo acaba vertido al mar generando las mareas negras.

            Aunque los mares poseen una gran capacidad autodepuradora, las sustancias tóxicas que se vierten a ellos no tienen a dónde ir, éste es su último sumidero, con lo cual va aumentando su concentración. A veces sus efectos se manifiestan de manera instantánea, como sucede con los productos petrolíferos, pero en otras es a más largo plazo, como ocurre con los plaguicidas y otros productos químicos que se acumulan a lo largo de la cadena trófica (bioacumulación). Por otra parte, dado que muchos de los contaminantes se concentran en la zona costera y siendo la plataforma litoral donde mayor actividad biológica existe, es esta zona la que sufre más intensamente las consecuencias de la contaminación, lo que provoca graves alteraciones en los ecosistemas marinos, ya que de una u otra forma afecta a todas las formas de vida, especialmente a los huevos y larvas, que son las formas más sensibles. Esto ocasiona una pérdida de biodiversidad y de recursos biológicos capaces de alimentar a millones de personas y de sustentar diversas actividades.

7.1.2.1 EFECTO DE LOS VERTIDOS DE PETRÓLEO EN LA BIOCENOSIS MARINA

            Se denomina marea negra a la masa oleosa que se crea cuando se produce un derrame de hidrocarburos en el medio marino. Se trata de una de las formas de contaminación mas graves, pues no solo invade el hábitat de numerosas especies marinas, sino que en su dispersión alcanza igualmente costas y playas destruyendo la vida a su paso, o alterándola gravemente, a la vez que se generan grandes costes e inversiones en la limpieza, depuración y regeneración de las zonas afectadas.

Cuando ocurre un vertido de petróleo se suceden una serie de etapas hasta que se elimina la mancha, durante las cuales se producen graves alteraciones en los ecosistemas marinos:

-   Etapa de expansión: El petróleo vertido se va extendiendo en una superficie cada vez mayor hasta llegar a formar una capa muy extensa, con espesores de sólo décimas de micrómetro. Si esto ocurre cerca de las costas, ocasiona graves desastres ecológicos viéndose afectadas, además, la pesca, turismo...

            En ausencia de viento, el hidrocarburo se moverá con la misma velocidad y en la misma dirección que la corriente lo que facilitará su expansión.

            Al incrementarse el área del vertido aumenta también la tasa de evaporación, pero la velocidad y extensión de la evaporación varían considerablemente dependiendo de la composición del hidrocarburo. Los de poca densidad (gasolina y fuel-oil ligero), se evaporan con gran rapidez (el 50 % en unas pocas horas), mientras que los hidrocarburos pesados se disipan más lentamente. La evaporación se ve también afectada por la velocidad del viento y la temperatura; cuanto más altas sean ambas, más rápida será la evaporación.

-    Etapa de estabilización: Los contaminantes se estabilizan en las distintas zonas del mar (superficie, fondos marinos...) afectando a los correspondientes ecosistemas, lo que puede durar varios meses. Una gran parte del petróleo se evapora (entre uno y dos tercios). El petróleo evaporado es descompuesto por fotooxidación en la atmósfera.

     Del crudo que queda en el agua, parte sufre fotooxidación, otra parte se emulsiona en el agua, siendo esta la más peligrosa desde el punto de vista de la contaminación, y lo que queda forma el "chapapote", emulsión gelatinosa de agua y aceite que se convierte en bolas de alquitrán densas y semisólidas.

-    Etapa de reconstrucción o recolonización de las poblaciones marinas: Es la etapa más larga; suele durar varios años. Hasta tanto se vuelve a la normalidad, los efectos que produce la marea negra sobre los seres vivos se traducen en una disminución en el desarrollo del fitoplancton, lo que afecta a las cadenas tróficas, ya que la mancha de petróleo impide la penetración de la luz, y en consecuencia se inhibe la fotosíntesis. Asimismo dificulta el intercambio de gases entre la atmósfera y el mar con lo cual el oxigeno disuelto, procedente de la fotosíntesis o de la atmósfera, disminuye causando la muerte por anoxia de gran número de organismos.                                                                              

Las aves y los mamíferos se ven afectados por la impregnación de sus plumas y piel de crudo, lo que supone su muerte en muchas ocasiones, porque altera su capacidad de aislamiento, les impermeabiliza, inutiliza su plumaje, penetra por vía digestiva y respiratoria,... Las poblaciones de moluscos y organismos filtradores se ven afectadas de gravedad dada su capacidad para retener impurezas y, por tanto, la dificultad para eliminar los contaminantes que se acumulan en ellos.

            Los peces , en general, no sufren daños importantes aunque alevines y larvas se pueden ver afectados aún por niveles bajos de contaminación. Sin embargo, las poblaciones de peces, dados sus hábitos de movilidad y migración, reducen enormemente el riesgo. La mayoría de los ecosistemas marinos y de poblaciones de organismos marinos se recuperan de la acción contaminante de los vertidos en un plazo de dos o tres años.

          Pero estos efectos no son siempre de la misma magnitud, varían en función de diversos factores como:

*  Tipo de petróleo. Crudo o refinado, moderno o antiguo.

*  Temperatura de las aguas.

*Cantidad del vertido.

*  Distancia a la costa.

*  Dirección del viento y las corrientes.

*  Cantidad de volátiles. El tiempo de permanencia del petróleo en las aguas va a depender fundamentalmente de la cantidad de volátiles (cuanto mayor sea su concentración, más rápida es la evaporación).

7.1.2.2 ELIMINACIÓN DE LOS VERTIDOS DE PETRÓLEO

1) Eliminación natural . De manera natural el petróleo sufre una serie de procesos físico-químicos y biológicos que permiten su eliminación. Así, los productos más volátiles se evaporan y en la atmósfera se oxidan formando agua y CO₂, mientras que pequeñas partículas de petróleo se incorporan a la atmósfera en forma de aerosol marino. Por su parte, el petróleo que permanece en superficie sufre una fotooxidación, se disuelve, en una pequeña cantidad, o se emulsiona, y los productos más pesados del crudo (aceites y alquitrán) se depositan en los fondos marinos, donde pueden desplazarse lentamente hacia zonas más profundas para constituir depósitos geoquímicos.

            Una determinada cantidad de petróleo, disuelto o emulsionado, es asimilado por diversos organismos, pero la mayor parte se va degradando poco a poco por oxidación bacteriana en los fondos.

2) Eliminación artificial . Para la eliminación artificial de las mareas negras se utilizan diversos procedimientos que pueden ser complementarios, la utilización de uno u otro viene dada por múltiples circunstancias, ya que cada uno presenta ventajas e inconvenientes, y las situaciones son diversas.

 *   Barreras artificiales. Si las condiciones del mar y las características del accidente lo permiten, el primer y más adecuado método de contención de un vertido, es limitarlo al área del buque siniestrado mediante barreras. De esta forma, al permanecer gran parte del crudo en la superficie, es posible succionarlo mediante sistemas de bombeo o recogida mecánica, o tratarlo con detergentes cuando forma una película muy fina.

 *   Biorremediación. Uno de los métodos más efectivos y con menos implicaciones ambientales parece ser la degradación natural mediante la inoculación de bacterias consumidoras de petróleo. Añadiendo nutrientes inorgánicos, como fósforo o nitrógeno, se acelera el proceso de biorremediación, que se define como el mecanismo de eliminación del petróleo y otros contaminantes mediante el empleo de microorganismos capaces de degradarlo. Estos microorganismos (bacterias y hongos), se alimentan de los hidrocarburos y los transforman en otras sustancias químicas no contaminantes. Este proceso natural se puede acelerar aportando nutrientes y oxígeno que facilitan la multiplicación de las bacterias ya que en estas condiciones la falta de estos nutrientes (N, P y O) impiden su normal desarrollo.

7.2 LA EUTROFIZACIÓN DE LAS AGUAS

             Debido a su poder erosivo, los ríos arrastran sales, materia orgánica y sólidos en suspensión. A todo esto la acción humana añade residuos provenientes de sus actividades domésticas, industriales (sólidos y metales de actividades mineras), agrícolas y ganaderas (nitratos, fosfatos, pesticidas...) que la capacidad de autodepuración que los ríos poseen no puede asumir, por lo que se desencadenan procesos de contaminación cuyos efectos más importantes son las alteraciones en la fauna y/o flora acuáticas y la aparición de olores desagradables.

             La principal defensa que los ríos tienen para contrarrestar la contaminación es su dinámica. Sin embargo, la contaminación de los lagos es de mayor magnitud puesto que se trata de masas de agua estáticas. En las aguas sin contaminar existe un equilibrio biológico entre la fauna y la flora que se rompe por la presencia de contaminantes, dando lugar a que algunas especies desaparezcan, mientras que otras se desarrollan demasiado. Un ejemplo de esto es el proceso conocido como eutrofización.

            Cuando la Biblia en el Capítulo VII dice “Todas las aguas del río se tiñeron de rojo, los peces morían, la peste se extendió entre los egipcios” posiblemente se había presentado un problema grave de eutrofización, pues es característica de este proceso la aparición de una flora de color rojo sangre en primavera y principios de verano.

           Eutrofización es el término empleado para describir la secuencia de cambios en los ecosistemas acuáticos causados por un incremento en el suministro de nutrientes al agua. Desde un punto de vista teórico, un lago o un embalse puede evolucionar de forma natural entre dos estados extremos:

1) Estado oligotrófico (del griego oligo = poco, y trophein = alimento). Está caracterizado por un bajo suministro de nutrientes en relación con el volumen de agua, lo que genera una vegetación escasa, fitoplancton variado, aguas claras y un alto contenido en oxígeno disuelto en aguas profundas. Los lagos oligotróficos, que suelen ser muy profundos, mantienen comunidades de peces que necesitan aguas muy oxigenadas (trucha de lago, albur...).

2) Estado eutrófico (del griego "eu" = bien). Si hay un aporte excesivo de nutrientes que supera la capacidad de autodepuración natural que tienen los medios acuáticos, se produce un exceso de algas y plantas acuáticas y una gran actividad biodegradativa de la materia orgánica formada, que consume el oxígeno del agua, y provoca un deterioro de su calidad reduciendo sus posibles usos.

             El riesgo de este aumento explosivo de productividad biológica es tanto mayor cuanto menos dinámicas sean las aguas, y mayor sea el aporte de nutrientes, siendo por ello los lagos los más expuestos a esta alteración, especialmente cuando tienen establecida una termoclina.

            La eutrofización la podemos sintetizar en tres fases:

1)      Gran aporte de nutrientes (1), fundamentalmente de fósforo, que es el principal factor limitante, pues el nitrógeno, que también es necesario, puede ser fijado por las cianobacterias. Este P procede básicamente del uso de abonos y fertilizantes agrícolas, industrias agropecuarias, de detergentes con fosfatos y residuos alimenticios. Estos nutrientes favorecen la fase siguiente.

2)      Proliferación de organismos fotosintéticos superficiales (2), fitoplancton y algas, enturbian el agua, disminuyen la zona fótica y producen al morir una gran acumulación de materia orgánica en el fondo. 

3)      Oxidación de la materia orgánica del fondo (4), agotando el oxígeno y llegando a producirse condiciones de anaerobiosis que favorecen la aparición de bacterias anaerobias. Éstas fermentan (5) la materia orgánica sobrante y desprenden compuestos químicos de olor desagradable (6) (H₂S, CH₄ y NH₃) y peligrosos para la salud (las nitrosaminas producen cáncer de estómago). Todo ello empobrece la vida acuática.

Esquema de las fases que se presentan en la eutrofización

7.3 CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS

            Las aguas subterráneas tienen un comportamiento diferente al de las aguas superficiales frente a la contaminación, consecuencia de su diferente formación, localización y dinámica.

            Puede ser:

• Puntual , con un foco localizado (un vertedero, el tanque de una gasolinera, una fosa séptica...) y que afecta a zonas muy concretas y próximas al foco emisor.
• Difusa , cuando afecta a una amplia zona del acuífero (fertilizantes agrícolas, lixiviados...). A diferencia con las aguas superficiales, la detección no suele ser inmediata, pueden haber transcurrido meses o años. Por otro lado, los acuíferos, al tener un flujo muy lento y afectar a volúmenes muy grandes, necesitan mucho más tiempo para renovarse, e incluso el problema se mantiene al quedar las sustancias contaminantes adsorbidas en el acuífero. Es decir, son más difíciles de proteger, de depurar artificialmente y su autodepuración es muy lenta.

            Las principales actividades humanas que producen impactos en las aguas subterráneas se pueden englobar en los siguientes grupos:

a) Residuos sólidos urbanos. Los líquidos (lixiviados) procedentes de ellos o la lluvia infiltrada a su través pueden arrastrar a los contaminantes.

b) Actividades agrícolas. Afectan a grandes superficies ya que aportan restos de fertilizantes (la mitad de los nitratos usados se filtran a los acuíferos), plaguicidas (debido a su gran persistencia, entre una semana a cinco años, tienen efectos graves), así como residuos oleícolas como el alpechín.

c) Granjas ganaderas. Salvo las grandes instalaciones, no son muy problemáticas. Dentro de ellas las porcinas son las más contaminantes por la generación de purines.

d) Actividades industriales. Pueden inyectar líquidos en pozos o vertidos superficiales, o a partir de escombreras o balsas provocar infiltraciones.

e) Actividades mineras. En el tratamiento del mineral y en las escombreras se favorece la infiltración. Las explotaciones de minerales nucleares generan grandes volúmenes de rocas con residuos de baja actividad. El almacenamiento de los residuos de reactores nucleares será extremadamente cuidadoso en evitar flujos de aguas subterráneas.

f) Depósitos subterráneos. Almacenan una gran variedad de sustancias como gasolina, aceites, y otros productos químicos. Se calcula que cientos de miles de dichos tanques pudieran estar perdiendo sustancias tóxicas que contaminan las aguas subterráneas.

g) Accidentes en el transporte. Los accidentes también pueden causar la contaminación de las aguas subterráneas. Se transporta un gran volumen de materiales tóxicos por camión, tren y avión por todo el país. Todos los días ocurren derrames químicos o petrolíferos. Si estos accidentes no son manejados con cuidado, pueden resultar en la contaminación de aguas subterráneas.

             Frecuentemente, el pensamiento inmediato de quienes llegan a un derrame es echar grandes cantidades de agua para diluir la sustancia química. Esta práctica incrementa la rapidez del descenso del producto químico hacia las aguas subterráneas.

h) Tanques y fosas sépticas. Existen muchos lugares que no tienen sistemas públicos de tratamiento de aguas negras por lo que dependen de sistemas sépticos para eliminar los residuos. Si estos sistemas no están situados, diseñados, construidos o mantenidos correctamente, pueden contaminar las aguas subterráneas con bacterias, nitratos, detergentes, sustancias químicas caseras...

Contaminación de las aguas subterráneas.

7.4. SOBREEXPLOTACIÓN Y SALINIZACIÓN DE LOS ACUÍFEROS

7.4.1 SALINIZACIÓN DE ACUÍFEROS

            En las costas, por debajo del fondo marino, el terreno está empapado de agua salada mientras que bajo el continente lo está de agua dulce. El agua dulce, más ligera (menos densa), flota sobre la salada al ser esta más densa. Dentro del acuífero existe una zona (interfase) en la que ambas aguas (dulce y salada) se ponen en contacto pero sin mezclarse manteniendo una situación de equilibrio ya que la presión del agua dulce impide la progresión hacia el interior del agua salada. Esta interfase determina una zona de transición o zona de mezcla, con aguas salobres.

            Cuando se perfora un pozo próximo a la costa, no sólo se producirá una depresión del nivel hidrostático, sino que también la zona de interfase sufre una variación en relación con su posición primitiva. Por esta razón, cuando se extrae excesiva cantidad de agua de un pozo próximo a la costa, termina por salir agua salada, proceso conocido como intrusión marina.

            Para que la interfase vuelva a su situación primitiva, es necesario perforar una batería de pozos paralelos a la costa e inyectarles agua dulce, es por ello que cuándo un pozo está afectado por un proceso de intrusión, queda inutilizado y en la mayoría de los casos es irrecuperable.

             En zonas de regadío artificial es frecuente que se produzcan filtraciones de aguas cargadas de sales, cuya concentración aumenta debido a procesos de evaporación superficiales.

7.4.2 SOBREXPLOTACIÓN O USO INTENSIVO

            Cuando un recurso hídrico se extrae a una velocidad mayor de la que se regenera se produce un uso intensivo o sobreexplotación. Esto ocasiona diferentes impactos negativos, como:

• La disminución del caudal de los ríos , que puede llegar a situarse por debajo de su caudal ecológico.
• La desaparición o disminución de la extensión de lagos, lagunas y humedal.
• La desaparición de manantiales y cursos de agua estacionales.
• El agotamiento de acuíferos y su salinización.

            Estas alteraciones repercuten normalmente sobre la biosfera, ya que degradan los ecosistemas acuáticos; el descenso del nivel freático afecta a las plantas, hay escasez de aguas superficiales asequibles para los animales, etc. Generalmente acaba produciéndose también un «efecto boomerang» sobre los intereses humanos, ya que disminuye el agua disponible para el consumo y para el riego, los acuíferos se salinizan, la biodiversidad disminuye, etc.

7.4.2.1 USO INTENSIVO DE LAS AGUAS SUPERFICIALES

            La captación de las aguas superficiales mediante embalses, canales, trasvases, etc., puede llevar a situaciones de sobreexplotación:

*    Un río está sometido a sobreexplotación si se encuentra por debajo de su caudal ecológico.

*    Un lago, laguna, humedal, etc., están sobreexplotados si su balance hídrico negativo y su nivel presenta una tendencia clara a disminuir con los años.

7.4.2.2 USO INTENSIVO DE LOS ACUÍFEROS

             El uso intensivo de los acuíferos consiste en extraer agua de ellos a una velocidad superior a la de su recarga. Esta sobreexplotación a menudo va acompañada de otras acciones que agravan el impacto, como la impermeabilización de las zonas de recarga y la contaminación desde la superficie, debida a lixiviados procedentes de vertederos o a actividades agrícolas, ganaderas o industriales.

7.5 MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS DE LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS

Medidas preventivas

            Tienen como finalidad la protección de las aguas superficiales y subterráneas frente a la contaminación, y dado que ésta se produce fundamentalmente por el vertido directo y las infiltraciones de los contaminantes, las medidas que se deben adoptar residen en:

  Protección de los sistemas de captación, especialmente de los acuíferos, preservando el perímetro de protección de toda actividad contaminante.

*  El control de los sistemas de desagüe y de los residuos industriales vertidos a los cauces, al mar, al suelo o inyectados en pozos.

*  El tratamiento apropiado de los residuos, que reduzca la emisión de contaminantes.

*  El empleo de tecnologías apropiadas que permitan el reciclaje del agua.

*  El uso racional de pesticidas, herbicidas y nitratos en la agricultura.

*  La utilización de productos de uso común, sobre todo de limpieza, biodegradables.

*  La construcción de barreras filtrantes en acuíferos poco profundos.

Medidas correctoras

• La depuración de las aguas residuales, y en consecuencia, la construcción de depuradoras en el mayor número de núcleos de población, siendo aconsejable llegar al tratamiento terciario.
• La descontaminación de los acuíferos, medida muy costosa, que consiste básicamente en el bombeo del agua del acuífero contaminado y la inyección simultánea de agua limpia.
• Las sanciones económicas, en una cuantía disuasoria, ya que muchas veces es más barato pagar la infracción que evitar la contaminación.

Educación ambiental, lo que facilita la aplicación de las medidas citadas anteriormente.