5. Organismos Patógenos
Fuentes: deyecciones humanas y de animales domésticos y salvajes; aguas residuales urbanas y de explotaciones agropecuarias; aguas naturales continentales y marítimas contaminadas. Distribución: agua dulce y salada, aire y suelo; local. Niveles: no se aplican. Interacciones químicas: gran variedad de virus, bacterias, protozoos y helmintos obtienen nutrientes de la materia orgánica de origen biológico presente en el agua; algunos organismos patógenos parasitan organismos acuáticos (gasterópodos, crustáceos, etc.), otras veces el agua es asiento de larvas de artrópodos vectores. Efectos en la salud humana: enfermedades infecciosas y parasitarias de transmisión hídrica (problema grave de salud pública sobre todo en países en vías de desarrollo) como gastroenteritis (p.ej.- Salmonella spp., Escherichia coli, Vibrio parahaemolyticus, rotavirus, agente de Norwalk), disentería (Shigella spp., Balantidium coli, Entamoeba histolytica), fiebre tifoidea (Salmonella typhi), hapatitis (virus de la hepatitis A, etc.), poliomielitis (poliovirus), cólera (V. Cholerae), helmintiasis diversas, etc.; destacan por otra parte las parasitosis ligadas al agua como el paludismo (larvas acuáticas de los mosquitos transmisores del gén. Anopheles), enfermedad del sueño (larvas acuáticas de la mosca tsé-tsé), esquistosomiasis (gasterópodos acuáticos liberan las larvas de gusanos del gen. Schistosoma que atraviesan la piel de los seres humanos), oncocercosis (larvas acuáticas de los mosquitos del gén. Simulium que transmiten las filarias causantes). Efectos en el medio: pueden causar enfermedades en los animales domésticos y salvajes.
Calor Fuentes: agua de refrigeración de centrales térmicas convencionales y nucleares, aguas de refrigeración de procesos industriales diversos. Distribución: agua; local. Niveles: las aguas de refrigeración pueden alcanzar una temperatura de hasta 12 ºC superior a la del agua receptora. Interacciones químicas: el aumento de la temperatura del agua acelera las reacciones químicas y bioquímicas, disminuye el oxígeno disuelto, aumenta la velocidad de volatilización de numerosos poluantes, su hidrosolubilidad y absorción por los organismos acuáticos. Efectos en la salud humana: directos no se han comprobado; indirectamente por la proliferación de algunos organismos patógenos. Efectos en el medio: aumento de la actividad metabólica de los organismos acuáticos pero cuando se alcanza el nivel térmico tolerado por muchas especies éstas desaparecen (p.ej.- desaparición de salmónidos); aumento inicial de la degradación de la materia orgánica; disminución del oxígeno disuelto, menor capacidad de autodepuración y modificación del reparto de especies (p.ej.- aumento de los ciprínidos, proliferación de amebas patógenas). Observaciones: la contaminación térmica de las centrales nucleares es un 50 por 100 más elevada que la de centrales térmicas convencionales.
6. Indicadores de la contaminación del agua
Análisis De Aguas Indicadores físico-químicos: -Sólidos totales (residuo de evaporación): comprende la materia (orgánica e inorgánica) disuelta, coloidal y en suspensión; el residuo seco del agua potable debe ser igual o inferior a 1500 mg/litro. –Color: el agua potable debe ser incolora; las aguas residuales domésticas tienen un color entre gris y negro; las aguas residuales industriales pueden tener colores muy variados. -Olor: el agua potable debe ser inodora (la desinfección con derivados del cloro confiere cierto olor característico); las aguas residuales domésticas tienen un olor desagradable; las aguas residuales industriales pueden tener olores desagradables; el sabor del agua está relacionado con su olor. -Temperatura: influye en el desarrollo de la vida acuática, el oxígeno disuelto y la velocidad de las reacciones químicas y bioquímicas. -Turbidez: depende de la cantidad de sólidos en suspensión; es mayor cuanto mayor es la contaminación del agua. –pH: mide la concentración de hidrogeniones; pH del agua potable entre 6,5-8,5; un pH elevado (superior a 7) indica baja concentración de hidrogeniones y alcalinidad; un pH inferior a 7 indica alta concentración de hidrogeniones y acidez; las modificaciones del pH influyen en las biocenosis de los ecosistemas acuáticos. -Conductividad: varía con la temperatura y depende de la concentración de sustancias disueltas; las sales minerales aumentan la conductividad y la materia orgánica la disminuye; se mide en microsiemens por cm (400 para el agua potable).
Indicadores de la contaminación orgánica: –Carbono orgánico total (COT): mide la cantidad de compuestos orgánicos, naturales o sintéticos; expresa en mg/litro la cantidad de dióxido de carbono producido en la combustión de una muestra a 950 ºC. –Demanda bioquímica de oxígeno (DBO): mide la cantidad de materia orgánica biodegradable; se determina midiendo la cantidad de oxígeno consumido por los microorganismos cuando utilizan la materia orgánica como fuente de energía para su metabolismo; los ensayos se realizan durante 5 días a una temperatura constante de 20 ºC y el resultado se expresa en mg/litro; la DBO del agua potable no debe exceder los 2 mg/litro; se trata de un método biológico cuyos resultados pueden alterarse por la presencia de sustancias reductoras (sulfuros, sulfitos, hierro ferroso, etc.) y de tóxicos para la flora microbiana. -Demanda química de oxígeno (DQO): indica la cantidad de contaminantes que pueden oxidarse mediante un oxidante químico (dicromato potásico, etc.); estos contaminantes pueden ser materia orgánica e inorgánica; se expresa en mg de oxígeno por litro. -Nitrógeno total (NT): mide el nitrógeno de los compuestos orgánicos nitrogenados naturales (proteinas, péptidos, aminoácidos) y sintéticos (oxinas, hidracina, etc.) y el nitrógeno de nitratos y nitritos; se expresa en mg/litro. -Otros indicadores: nitrógeno amoniacal, nitratos y nitritos (en mg/litro.)
Indicadores microbiológicos: -Coliformes: bacterias aeróbicas y anaeróbicas facultativas gram-negativas, no esporuladas, con forma de bacilo, que fermentan la lactosa formando ácido y gas a las 48 h de ser cultivadas en caldo lactosado a 35 ºC; en este grupo se encuentran bacterias no entéricas y entéricas (principalmente Escherichia coli); los coliformes sirven como indicadores de contaminación fecal y del nivel de saneamiento de las aguas (un agua potable tendrá 0 para el 95% de las muestras analizadas). -Estreptococos fecales: conjunto de estreptococos que poseen el antígeno D de Lancefield (Streptococcus faecalis, S. durans, S. bovis, etc.) conocidos también como enterococos al formar parte de la flora intestinal; son indicadores de la contaminación fecal (0 por 100 en el agua potable). -Otras determinaciones: esporas de Clostridium sulfito-reductores, presencia de Clostridium perfringens, bacteriófagos fecales, microorganismos patógenos (cuando se producen brotes de enfermedades de transmisión hídrica); la presencia de bacterias del gen. Leptospira (patógenas para el hombre y los animales) indica contaminación por deyecciones animales.
Otros indicadores: -Elementos no deseables y/o tóxicos: Al, As, B, Cu, Fe, Mn, Ti, Zn, Sb, Ag, Ba, Cr, Sn, F, Hg, Ni, Pb, Se, etc. -Microcontaminantes orgánicos: hidrocarburos clorados, hidrocarburos aromáticos policíclicos, aceites y grasas (pueden ser mayoritarios), mercaptanos, pesticidas, detergentes, cianuros, fenoles, etc.
Se entiende por aguas negras la combinación de aguas residuales procedentes de:
- viviendas, instituciones y comercios (aguas negras sanitarias),
- aguas residuales industriales y
- aguas pluviales y procedentes de la limpieza de las calles, el riego de zonas verdes urbanas, etc. (aguas cloacales pluviales o aguas pluviales simplemente).
Las aguas negras proceden de la utilización del agua a las que se añaden las aguas de las precipitaciones (lluvia, nieve). La cantidad de aguas negras es inferior a la del agua usada porque se producen pérdidas por evaporación, infiltración, retención, etc. Generalmente las aguas negras contienen una cantidad pequeña de impurezas (poluantes). Para la valoración de estas impurezas se procede a análisis físicos, químicos y microbiológicos. La descarga de aguas negras en las aguas continentales (superficiales y subterráneas) y marítimas no es deseable porque los poluantes pueden exceder la capacidad de autodepuración creando problemas en los ecosistemas acuáticos y disminuyen la calidad del agua para los diversos usos (agua potable, riego, industria, baño, etc.). Lo ideal es la recogida de las aguas negras mediante un sistema de alcantarillado que las conduzca a una estación depuradora y de aquí a los cauces receptores sin peligro.
Alcantarillado El alcantarillado es el medio más adecuado para la recogida de las aguas negras y su transporte hasta las estaciones depuradoras. Consta de una red de tuberías y de instalaciones complementarias. El alcantarillado puede ser: -Separativo: consta de dos redes de tuberías, una para las aguas negras sanitarias y aguas residuales industriales, y otra para las aguas pluviales. De esta manera los caudales excepcionales por lluvias torrenciales no desbrodan las estaciones depuradoras. Su coste es elevado. -Unitario: consta de una red de tuberías que recoge y transporta todas las aguas negras. Su coste es menor pero puede verse desbordado por caudales excepcionales. Algunas ciudades disponen de un sistema unitario con grandes depósitos, casi siempre subterráneos, para los caudales excepcionales que son bombeados después al sistema cuando no está saturado. Todo proyecto de alcantarillado debe seguir tres criterios: económico, topográfico y funcional. RED DE TUBERÍAS: las tuberías deben ser resistentes, impermeables, durables, de paredes lisas y uniformes. Pueden fabricarse de : -fibrocemento (FC): menor peso, sensible a la corrosión ácida; -fundición dúctil (FD): muy resistente, soporta cargas muy altas, sensible a la corrosión ácida; -hormigón armado (HA): económico, sensible a la corrosión interna (aguas ácidas) y externa (suelos ácidos); -hormigón pretensado (HP): útil para tuberías principales de gran longitud, sensible a la corrosión; -cloruro de polivinilo (PVC): ligero, resistencia mecánica y a la corrosión; -gres: resistencia a la corrosión pero frágil.
El diámetro de las tuberías es creciente desde las acometidas domiciliarias (8-10 cm) hasta la tubería principal (diámetro variable según las necesidades de la zona). Las aguas residuales circulan por acción de la gravedad siendo necesario que las tuberías estén inclinadas para permitir una velocidad de 0,46 m/seg, evitándose así la deposición de materia sólida. En ocasiones, por imperativos topográficos, las aguas negras circulan a presión impulsadas por estaciones de bombeo. La profundidad de las tuberías en las calles será de 1,8 m o más. Inatalaciones Complementarias: las más importantes son: -Pozos de registro: aberturas en la superficie de las calles que permiten a una persona bajar y subir sin dificultad para inspeccionar las tuberías o realizar trabajos. Se colocan cada 100-120 m. Las tapas que los cubren deben ser metálicas, resistentes, fácilmente extraíbles, no ruidosas, seguras y de protección eficaz. -Imbornales: aberturas en el bordillo de las aceras para la recogida de aguas pluviales; suelen estar protegidos por una rejilla y la estructura debajo del imbornal es el sumidero. -Sifón invertido: tramo del alcantarillado situado debajo de la línea piezométrica para superar obstáculos (conducciones, masas rocosas, cursos de agua, ferrocarriles subterráneos, etc.). El flujo va bajo presión desde la bocatoma hasta la boca de salida. -Reguladores: dispositivos para desviar el flujo de aguas negras de una conducción a otra en caso de caudales excepcionales para no saturar el sistema principal. -Descarga: estructura que da entrada a las aguas negras hacia una estación receptora o hacia un caudal de aguas continentales o marítimas receptor. -Conexiones domiciliarias: denominadas también acometidas, son tuberías que van desde los edificios a la alcantarilla pública de la calle; ordenanzas municipales establecen las características de estas conexiones.
8. Depuración De Aguas Residuales
Introducción: La depuración de aguas negras es el ideal para evitar el problema de la contaminación del agua y el deterioro de las aguas continentales (superficiales y subterráneas) y marítimas (en especial las zonas costeras). Dado que conocemos la composición de las aguas negras sanitarias, su depuración está bien establecida y no suele plantear problemas. En cambio, la composición de las aguas residuales industriales es muy variable y cada efluente industrial requiere un tratamiento específico. Las cosas se complican cuando las fábricas vierten sus efluentes líquidos sin depurar a la red de alcantarillado público o directamente a los cauces de agua receptores. Existe una legislación al respecto donde se indican las características que han de tener los vertidos industriales para que puedan ser evacuados al alcantarillado público o a los cauces receptores, pero no siempre se cumple. Las aguas negras son sometidas en las estaciones depuradoras a una serie de tratamientos sucesivos: -Tratamiento previo. -Tratamiento primario. -Tratamiento secundario. -Tratamiento terciario. Tratamiento Previo: Tiene por objeto retirar del agua residual aquellos materiales que pueden obstruir o dañar las bombas y maquinaria. Comprende básicamente tres operaciones: -Desbastado: se hace pasar el agua por un dispositivo de rejas y tamices para separar objetos flotantes diversos que son gestionados como basura urbana (hojas, ramas, trapos, botellas, maderas, etc.). -Desarenado: elimina mayormente materia inorgánica o mineral (arena, sedimentos, grava) en tanques de deposición en forma de canales o en cámaras aireadas de flujo en espiral con fondo en tolva provistas de brazos mecánicos para raspar (clarificadores). El residuo mineral (0,08 a 0,23 metros cúbicos por cada 3,8 millones de litros de agua residual) es evacuado a vertederos sanitarios. -Desengrasado: en tanques donde el agua se remansa y enfría, se inyecta aire para facilitar la formación de una capa flotante de sustancias grasas que se separa por medios mecánicos y se gestiona como basura urbana. Tratamiento Primario: Tiene por objeto eliminar sólidos en suspensión (finos) en un 40-80 por 100 y materia orgánica hasta reducir la DBO en un 20-40 por 100: -Coagulación-decantación: en cámaras de sedimentación se facilita la deposición de sólidos en suspensión y materia orgánica; esta deposición mejora añadiendo reactivos coagulantes (sulfato de alúmina, cloruro férrico, sulfato férrico, sulfato ferroso, hidróxido cálcico) y polímeros adyuvantes (sílice, gelatina, polielectrolitos) que promueven la formación de partículas gruesas y agregados (flóculos) que decantan con facilidad. El material retirado, lodos o fangos, es muy rico en materia orgánica y debe ser gestionado adecuadamente (digestión anaerobia en tanque cerrado produciendo metano, dióxido de carbono y un material similar al humus; empleo como lodo activado para el tratamiento secundario; desecación post-digestión y empleo como acondicionador del suelo; etc.). Se han diseñado decantadores dinámicos donde se crean corrientes para depositar los lodos en zonas determinadas para su retirada. -Neutralización: consiste en la corrección del pH del agua como preparación para el tratamiento secundario o biológico; las aguas ácidas se neutralizan con lechada de cal y las aguas alcalinas con ácido sulfúrico. -Filtración: operación complemetaria donde se hace pasar el agua por un medio filtrante que retiene partículas en suspensión; los filtros pueden ser de gravedad o de presión, empleándose como material filtrante arena, antracita y tierra de diatomeas; es importante la limpieza periódica de los filtros. Tratamiento Secundario: Consiste en el tratamiento biológico del agua, descomposición de contaminantes orgánicos biodegradables por acción de microorganismos (bacterias, protozoos, hongos y algas microscópicas) que reducen la materia orgánica a productos finales inorgánicos (agua, dióxido de carbono, amonio, nitrato, nitrito, fosfato, sulfato); este es el caso de la depuración aeróbica, en presencia de oxígeno, la más eficaz y difundida; la degradación anaeróbica, en ausencia de oxígeno, es menos efcicaz y produce malos olores. A.Procedimientos biológicos naturales: -Lagunaje: depuración en lagunas de poca profundidad bien aireadas, por acción de algas fotosintetizadoras y de la flora microbiana del medio. -Campos de depuración: el agua residual se utiliza como agua de riego para cultivos no destinados al consumo humano o en plantaciones forestales; los microorganismos del suelo llevan a cabo la depuración y las plantas aprovechan los nutrientes liberados (nitrato, fosfato). Ambos métodos requieren disponibilidad de terrenos y se emplean en el medio rural. B.Procedimientos biológicos artificiales: -Lodos activados: en tanque bien ventilado por insuflación de aire el agua se mezcla con lodos ricos en microorganismos (procedentes de depuraciones anteriores) que efectúan la depuración; después en tanque de sedimentación secundaria se clarifica el agua que es vertida a los cauces receptores, clorada o no, según las necesidades de desinfección, recuperándose los lodos (reutilización, reciclado como fertilizante, incineración). -Lechos bacterianos: se hace fluir el agua al aire libre sobre películas microbianas de gran superficie. Tratamiento Terciario: Elimina contaminantes no depurados lo suficiente en los tratamientos precedentes: -Eliminación de nutrientes: aguas residuales ricas en nitrógeno y fósforo requieren una última depuración para evitar el fenómeno de la eutrofización. El nitrógeno se elimina por stripping (arrastre del amonio del agua mediante una corriente de aire), diálisis y electrodiálisis (extracción de iones nitrogenados por un gradiente de concentración o un campo eléctrico) y tratamientos biológicos (eliminación microbiana de compuestos nitrogenados hasta N molecular). La eliminación del fósforo se hace por medios físico-químicos (precipitación con sulfato de alúmina, cloruro férrico, etc.). -Eliminación de cromatos: se reducen los cromatos tóxicos a cromo trivalente mucho menos tóxico por precipitación con anhidrido sulfuroso en medio ácido, etc. -Eliminación de cianuros: son muy tóxicos y deben ser eliminados por adición de sulfato ferroso (da ferrocianuro férrico: lodos azules), oxidación por cloro gaseoso, agua de javel o persulfatos (se obtienen cianatos atóxicos), oxidación por ozono (se produce carbonato sódico y nitrógeno), etc. -Eliminación de fenoles: se realiza por oxidación con peróxido de cloro. -Eliminación de fluoruros: son precipitados con una solución alcalina de cal obteniéndose fluoruro cálcico. -Eliminación de metales pesados: se efectúa por quelación (con sales de EDTA), adsorción (carbón activado, resinas intercambiadoras de iones), etc.
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Autor:
Juan Casado Martín
Médico especialista en medicina familiar y comunitaria. Especialista en gestión medio-ambiental. Diplomas de postgrado en: Sanidad. Bioestadística. Química ambiental. Auditorias medio-ambientales en la empresa. Gestión medio-ambiental en agricultura. Sociología y educación ambiental. Análisis del ciclo de vida de los productos. Medio ambiente y salud. Restauración ambiental. -Dirección: c/ Francolí, 15, 4º 1ª. 08290 Cerdanyola del Vallés (Barcelona)
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