Clasificación de la Contaminación Hídrica y Procesos de Tratamiento del Agua

1. Clasificación de la Contaminación Hídrica

1.1. Según su Origen

Naturales: Consiste en la presencia de determinadas sustancias en el agua sin que intervenga la acción humana: partículas sólidas y gases atmosféricos arrastrados por las aguas de lluvia y deshielo, esporas, residuos vegetales, etc. Todos estos residuos naturales sufren una serie de procesos químicos y biológicos que forman parte de la capacidad autodepuradora del agua, y en su mayor parte son eliminados.
Antrópicos (provocados por el hombre): Incluyen los vertidos de residuos urbanos, industriales y agrarios; la contaminación por restos de combustibles y asfaltos (derivados de infraestructuras y uso del automóvil); la contaminación de agua por fugas de conducciones y depósitos de carácter industrial; y las mareas negras ocasionadas por el vertido de petróleo crudo sobre el mar.

1.2. Según la Naturaleza del Contaminante

Los contaminantes del agua son todas aquellas sustancias químicas, seres vivos o formas de energía que se encuentran en proporciones superiores a las consideradas normales.

1.2.1. Contaminantes Físicos

Temperatura: Procedente de las actividades industriales que emplean agua como refrigerante (las energéticas) y embalses. Sus efectos son el aumento de la temperatura de 5 a 10 ºC, la desaparición de especies y la reproducción anormal de especies de agua fría (salmón).
Partículas Radiactivas: Procedentes de centrales nucleares y residuos radiactivos. Sus efectos son la acumulación en lodos de ríos, embalses y fondos oceánicos.
Sólidos en Suspensión: Procedentes de aguas residuales, la erosión del suelo e infiltraciones incontroladas. Sus efectos son un aumento de turbidez que impide el paso de la luz, alteraciones de las cadenas tróficas, dificultad en la movilidad y respiración de organismos acuáticos.

1.2.2. Contaminantes Químicos

Orgánicos:

Carbohidratos y proteínas: Proceden de aguas residuales y producen olores y variaciones de color.
Grasas animales y aceites: Proceden de la industria agroalimentaria. Sus efectos son olores.
Pesticidas: Proceden de los vertidos residuales. Sus efectos son alteraciones en las cadenas tróficas.

Inorgánicos:

Sales: Procedentes de agua de suministro y aguas residuales. Sus efectos son la salinización y aumento de la dureza del agua.
Metales pesados: Procedentes de vertidos industriales. Producen envenenamiento (ej. por Hg).
pH: Producido por vertidos industriales. Sus efectos son la acidificación del medio acuático.

Gases:

Sulfuro de hidrógeno y metano: Proceden de la descomposición de aguas e infiltraciones. Varían el olor y sabor.

1.2.3. Contaminantes Biológicos

Los contaminantes biológicos son los microorganismos presentes en el agua que proceden de aguas residuales domésticas o de plantas de tratamiento, cuyo efecto es la transmisión de enfermedades, cuando sobrepasan unos valores límite. Las algas son la causa de cambios en el color, olor y sabor del agua.

1.3. Según su Localización

Puntual: Se produce por un foco emisor determinado y afecta a una zona concreta (ej. vertido de aguas residuales industriales o domésticas).
Difusa: Su origen no está claramente definido, aparece en zonas amplias y no tiene foco emisor concreto (ej. contaminación natural).

1.4. Según su Evolución

Biodegradables: Son transformados por la acción de organismos o compuestos orgánicos (proteínas, glúcidos, gases).
No Biodegradables: Son compuestos obtenidos por síntesis química que, al ser extraños al ecosistema, no existen organismos que los degraden y se pueden acumular en las cadenas tróficas. Ejemplos: metales pesados, detergentes.

1.5. Según el Medio Afectado

1.5.1. Aguas Superficiales (Ríos y Lagos)

Debido a su poder erosivo, los ríos arrastran sales, materia orgánica y sólidos en suspensión. La acción humana añade residuos provenientes de sus actividades domésticas que la capacidad de autodepuración que los ríos poseen no puede asumir, por lo que se desencadenan procesos de contaminación. Efectos:

Restricción en el uso del agua.
Alteraciones en la fauna y flora acuática.
Apariencia y olor desagradables.

La principal defensa que los ríos tienen para contrarrestar la contaminación es su dinámica. Sin embargo, la contaminación de los lagos es un problema 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 es el proceso de eutrofización, una contaminación biodegradable que desequilibra el sistema acuático cuando los sistemas autodepuradores se saturan. Se produce por un excesivo enriquecimiento en nutrientes, generalmente por actividades humanas. Esto provoca que los ecosistemas acuáticos se vuelvan anóxicos, ya que se produce un aumento de la productividad biológica. Las fases del proceso son:

Prolifera el fitoplancton, se enturbia el agua y la luz no llega a los organismos del fondo.
Se acumula mucha materia orgánica muerta y bacterias para su descomposición.
El medio se vuelve anaerobio, ya que se consume el oxígeno existente. Mueren los organismos aerobios y se acrecientan los procesos de descomposición anaerobia, que ocasionan malos olores y dan una tonalidad oscura.

1.5.2. Aguas Subterráneas

Suponen un recurso hídrico importante puesto que su confinamiento en los acuíferos les proporciona unas características aptas para el consumo. Tienen un importante valor ecológico, al ser soporte para el desarrollo de la vida en muchas zonas húmedas. Pero están afectadas por graves problemas: contaminación, sobreexplotación y salinización.

La contaminación de las aguas subterráneas puede ser puntual, con un foco localizado que afecta a zonas muy concretas y próximas al foco emisor; o difusa, que afecta a una zona más extensa del acuífero. El origen se encuentra en los vertidos de residuos urbanos o industriales. Dadas las características de las aguas subterráneas (escasa dinámica y baja capacidad autodepuradora), deben aplicarse medidas que prevengan o disminuyan su contaminación (ej. instalación de depuradoras).

La sobreexplotación de un acuífero se ocasiona al extraer agua en cantidad superior a su capacidad de recarga, lo que puede provocar un descenso del nivel freático, disminuyendo sensiblemente su utilidad como recurso.

Si la sobreexplotación tiene lugar en acuíferos costeros, se origina el fenómeno de la intrusión salina, según el cual el agua del mar, con su carga de sales y su mayor densidad, invade el espacio libre en el acuífero y desaloja al agua dulce, produciendo una salinización del agua subterránea. La concentración elevada de sales inutiliza el agua para usos domésticos.

1.5.3. Aguas Marinas

Los mares y océanos, al disponer de un gran volumen de agua, poseen una capacidad de autodepuración mucho mayor que la de los ríos, lagos y aguas subterráneas. Existen diferencias entre unos mares y otros en cuanto a volumen, diversidad biológica y dinámica, características que influyen en su capacidad para diluir, dispersar y asimilar los contaminantes. Su contaminación por vía natural es muy pequeña y puede ser eliminada por mecanismos de autodepuración. Las causas antrópicas son la llegada de contaminación procedente de ríos que arrastran agua y sedimentos contaminados con microorganismos, materia orgánica, etc., que ocasionan las denominadas mareas negras.

Las mareas negras constituyen una contaminación marina que se produce por el vertido de petróleo a los mares. Efectos: mata a los seres vivos, impide la oxigenación del agua e impregna las rocas del fondo y de la costa, que seguirán soltando contaminantes durante un largo periodo de tiempo. Son especialmente graves en las vías de intenso tráfico marítimo y en los mares de reducidas dimensiones, como el Mediterráneo.

Medidas: Se utilizan tratamientos de remediación contra las mareas como la dispersión mediante tensioactivos, la absorción con arcillas y la destrucción por fotooxidación o bacterias que metabolizan el petróleo. Las medidas más eficaces son las preventivas: vigilancia de petroleros y regulación legislativa de las actividades causantes.

2. Parámetros que Determinan la Calidad del Agua

2.1. Parámetros Físicos

Características organolépticas: Son los que se perciben por los sentidos.
Temperatura: Afecta la baja solubilidad del oxígeno, aumenta la solubilidad de sales y aumenta la velocidad de las reacciones metabólicas.
Turbidez: Causada por sólidos en suspensión que impiden la entrada de luz.
Conductividad: Relacionada con los iones presentes en disolución.
Radiactividad.

2.2. Parámetros Químicos

Para determinar materia orgánica e inorgánica, se utilizan:

DBO (Demanda Biológica de Oxígeno): Mide el oxígeno que consumen los microorganismos del agua para oxidar la materia orgánica que contiene. La DBO5 es el oxígeno consumido en 5 días por los microorganismos. Para ello, se incuba agua a 22 ºC en la oscuridad durante 5 días. Se mide restando al oxígeno inicialmente disuelto el obtenido tras la incubación. A mayor DBO5, mayor contaminación.
DQO (Demanda Química de Oxígeno): Mide la cantidad de oxígeno necesaria para asegurar por vía química la oxidación de la materia orgánica e inorgánica.
OD (Oxígeno Disuelto): Su presencia es fundamental para el desarrollo de la vida acuática. Las aguas superficiales limpias están saturadas de O₂, pero si se realizan vertidos de material orgánico, esta cantidad disminuye al ser utilizado este elemento para su descomposición.
COT (Carbono Orgánico Total): Es la medida del contenido total de carbono de los compuestos orgánicos.

Otros parámetros químicos incluyen: pH, dureza y sales.

2.3. Parámetros Biológicos

Indican la cantidad de microorganismos que se encuentran en el agua (virus, hongos, bacterias) que pueden ser vehículos transmisores de enfermedades.

3. Potabilización y Depuración de Aguas

3.1. Para Consumo: Potabilización

El agua posee características físicas, químicas y biológicas que impiden su uso directo para beber o preparar alimentos, pues debe ser sometida a tratamientos y procesos que la conviertan en agua potable.

La potabilización se realiza en las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP). Se distinguen dos procesos principales:

Tratamiento Global: Consiste en aplicar diferentes procesos físicos que permiten separar las partículas presentes en el agua por su tamaño al sedimentar, y procesos químicos, como la coagulación (que emplea sales minerales para formar agregados de partículas y provocar su posterior precipitación).
Tratamiento Especial (Desinfección): Puede realizarse mediante la cloración (el método más empleado, ya que el cloro es un poderoso oxidante y desinfectante, aunque presenta el inconveniente de aportar un sabor desagradable al agua); el ozono; y las radiaciones ultravioleta (procedimientos más caros).

También existe el Tratamiento de Afine, como la neutralización (que reduce la acidez del agua empleando reactivos) y el ablandamiento (para reducir la dureza del agua y evitar deposiciones calcáreas en las conducciones de la red de abastecimiento de agua potable).

3.2. Depuración de Aguas Residuales

3.2.1. Sistemas de Depuración Natural

Se basan en reproducir los procesos de autodepuración bajo condiciones especiales. Estos procesos requieren poco gasto de instalación y mantenimiento.

El método más empleado es el lagunaje, que consiste en la depuración biológica de aguas residuales mediante la construcción de lagunas artificiales, poco profundas. El agua permanece allí durante meses, donde tiene lugar una sedimentación de materiales sólidos en suspensión y una degradación de la materia orgánica por vía aerobia o anaerobia. El tiempo y la acción de estos microorganismos llevan a una depuración del agua contaminada.

Existen 3 tipos de lagunas según el proceso biológico que se lleve a cabo:

Lagunas aerobias: Estanques excavados en la tierra, poco profundos y de extensa superficie con el fin de facilitar los procesos de descomposición aerobia de la materia orgánica del agua residual.
Lagunas anaerobias: Estanques de pequeña superficie, pero muy profundos, para crear condiciones de anoxia que favorezcan los procesos de descomposición anaerobia.
Lagunas facultativas: Combinan ambos procesos.

3.2.2. Sistemas de 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 estos puedan ser eliminados o reducidos y se devuelva al receptor agua con alteraciones mínimas. En una estación depuradora convencional podemos diferenciar:

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