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Tema 11. Contaminación de las Aguas

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  • 1. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS Tema 11
  • 2. Distribución de la hidrosfera Total agua en el planeta Agua marina: 97 % Agua dulce: 3 % Total agua dulce Hielo: 79 % Aguas subterráneas: 20 % Agua dulce superficial: 1% Total agua dulce superficial Lagos: 50 % Suelo: 38 % Atmósfera: 10 % Ríos: 1 % Seres vivos: 1 %
  • 3.  Gran parte del agua de nuestro planeta (98%), corresponde a agua salada en mares y océanos.  El agua dulce (79%) mayoritariamente está atrapada en glaciares y nieves eternas, un 20% está constituida por aguas subterráneas y una cantidad no superior al 0,7% se encuentra en forma de ríos y lagos.
  • 4. Dinámica de la hidrosfera 1 Océanos y mares 2 Atmósfera 3 Glaciares y neveros 4 Masas de agua dulce 5 Aguas subterráneas 6 Biosfera 2 Condensación 3 Precipitación 4 Infiltración 5 Transpiración 7 Escorrentía subterránea 6 Escorrentía superficial Recipientes hídricos Procesos de intercambio 3 1 2 4 5 6 1 1 Evaporación 23 4 5 6 7
  • 5. Los ríos, lagos y mares recogen, desde tiempos inmemoriales, las basuras producidas por la actividad humana. El ciclo natural del agua tiene una gran capacidad de purificación. Pero esta misma facilidad de regeneración del agua, y su aparente abundancia, hace que sea el vertedero habitual en el que arrojamos los residuos producidos por nuestras actividades. El agua tiene unas propiedades únicas y excepcionales
  • 6. Origen y tipos de contaminación  Según su evolución:  Biodegradable  No biodegradable  Según el medio en que se produce:  De aguas superficiales  Contaminación de ríos  Contaminación de lagos  De aguas subterráneas  De aguas marinas  Según la forma de producirse:  Puntual  Difusa  Según el origen:  Natural  Antrópica:  Industrial  Urbana/Doméstica  Agrícola/Ganadera  Según la naturaleza de los contaminantes:  Física  Química  Biológica
  • 7. Contaminación puntual y difusa
  • 8. Origen y tipos de contaminación.  Naturales: Por ejemplo, el mercurio y los hidrocarburos. Normalmente son fuentes muy dispersas y no provocan concentraciones altas de polución, excepto en lugares muy concretos.  De origen humano: hay cuatro focos principales  Industria.  Residuos urbanos.  Agricultura y ganadería  Navegación.
  • 9. Contaminación antropogénica 1. Industria. En los países desarrollados las industrias deberían poseer eficaces sistemas de depuración de las aguas. Según el tipo de industria se producen distintos tipos de residuos.
  • 10. Sector industrial Substancias contaminantes principales Construcción Sólidos en suspensión, metales, pH. Minería Sólidos en suspensión, metales pesados, materia orgánica, pH, cianuros. Energía Calor, hidrocarburos y productos químicos. Textil y piel Cromo, taninos, tensoactivos, sulfuros, colorantes, grasas, disolventes orgánicos, ácidos acético y fórmico, sólidos en suspensión. Automoción Aceites lubricantes, pinturas y aguas residuales. Navales Petróleo, productos químicos, disolventes y pigmentos. Siderurgia Cascarillas, aceites, metales disueltos, emulsiones, sosas y ácidos. Química inorgánica Hg, P, fluoruros, cianuros, amoniaco, nitritos, ácido sulfhídrico, F, Mn, Mo, Pb, Ag, Se, Zn, etc. y los compuestos de todos ellos. Química orgánica Organohalogenados, organosilícicos, compuestos cancerígenos y otros que afectan al balance de oxígeno. Fertilizantes Nitratos y fosfatos. Pasta y papel Sólidos en suspensión y otros que afectan al balance de oxígeno. Plaguicidas Organohalogenados, organofosforados, compuestos cancerígenos, biocidas, etc. Fibras químicas Aceites minerales y otros que afectan al balance de oxígeno. Pinturas, barnices y tintas Compuestos organoestánnicos, compuestos de Zn, Cr, Se, Mo, Ti, Sn, Ba, Co, etc.
  • 11. 2. Vertidos urbanos. La actividad doméstica produce principalmente residuos orgánicos, pero el alcantarillado arrastra además todo tipo de sustancias: emisiones de los automóviles (hidrocarburos, plomo, otros metales, etc.), sales, ácidos, etc. La obligada construcción de depuradoras en los municipios está reduciendo de forma importante este tipo de contaminación, pero en España la depuración de aguas residuales es todavía insuficiente. 4. Agricultura y ganadería. Los trabajos agrícolas producen vertidos de pesticidas, fertilizantes y restos orgánicos de animales y plantas que contaminan de una forma difusa pero muy notable las aguas. La mayoría de los vertidos directos en España (el 65% de los 60000 vertidos directos que hay), son responsabilidad de la ganadería. Se llama vertidos directos a los que no se hacen a través de redes urbanas de saneamiento, y por tanto son más difíciles de controlar y depurar. 3. Navegación. Produce diferentes tipos de contaminación, especialmente con hidrocarburos. Los vertidos de petróleo, accidentales o no, provocan importantes daños ecológicos.
  • 12. Origen y tipos de contaminación  Según su evolución:  Biodegradable  No biodegradable  Según el medio en que se produce:  De aguas superficiales  Contaminación de ríos  Contaminación de lagos  De aguas subterráneas  De aguas marinas  Según la forma de producirse:  Puntual  Difusa  Según el origen:  Natural  Antrópica:  Industrial  Urbana/Doméstica  Agrícola/Ganadera  Según la naturaleza de los contaminantes:  Física  Química  Biológica
  • 13. Tipos de contaminantes Químicos Físicos Biológicos
  • 14. Factores de contaminación de las aguas FACTORES INTRÍNSECOS (propios del receptor):  Tipo de aguas:  Superficiales o subterráneas  Aguas corrientes o estancadas  Cantidad y calidad del agua  Biocenosis FACTORES EXTRÍNSECOS (propios de la zona):  Características climáticas: Precipitaciones, temperatura, vientos…  Características geomorfológicos: Topografía, relieve, tipo de suelo…  Actividades humanas
  • 15. Contaminantes orgánicos  Dioxinas, PAH (hidrocarburos aromáticos policíclicos), PCB (bifenilos policlorados) y otros compuestos orgánicos son moléculas muy estables químicamente y por tanto de difícil destrucción. Permanecen en el ecosistema años y algunas de ellas van acumulándose en la cadena trófica.  Las dioxinas y los furanos no se sintetizan deliberadamente, excepto en pequeñas cantidades para trabajos de investigación. Se producen sin querer, principalmente de dos maneras:  En el proceso de fabricación de algunos pesticidas, conservantes, desinfectantes o componentes del papel.  Cuando se queman a bajas temperaturas algunos productos químicos o materiales como, gasolina con plomo, plástico, papel o madera.
  • 16. Efectos de la contaminación del agua 1. RÍOS Y LAGOS: Los ríos, debido a su dinámica poseen capacidad de autodepuración, no obstante pueden aparecer problemas:  Restricciones de uso del agua  Alteraciones de fauna y flora  Apariencia y olor desagradables. En los lagos al ser masas estáticas los efectos de la contaminación son más severos y persistentes. A los efectos anteriores se suma:  Eutrofización
  • 17. Eutrofización  Aumento excesivo de la producción 1ª debido a la introducción de nutrientes limitantes de la producción.  Se dan los siguientes procesos:  Vertido (detergente o abonos).  Aumento desmesurado fitoplancton.  Reducción de la luz y el O2.  Muerte de organismos aerobios y fotosintéticos.  Proliferan bacterias descomponedoras que consumen todo el O2  Crecimiento de bacterias anaerobias y fermentación: H2S, CH4 y NH3  Simultáneamente en superficie crecen cianofíceas, tóxicas para la mayoría de los organismos acuáticos.
  • 18. Medidas correctivas de la eutrofización  Evitar vertidos.  Depuración de las aguas antes del vertido.  Disminución de los fosfatos de los detergentes.  Inyectar O2 en los lagos o embalses afectados.  Añadir nitrógeno al agua para evitar el crecimiento de las cianobacterias.
  • 19. Mareas rojas  Es un fenómeno natural, caracterizado por el aumento de ciertos microorganismos del fitoplancton, no necesariamente asociado a un cambio de coloración del agua del mar.  Estos organismos producen toxinas, creando problemas sanitarios y económicos.
  • 20. Efectos de la contaminación del agua 2. Aguas subterráneas:  Importante recurso hídrico (30% población y regadío)  Baja renovación y capacidad depurativa.  Causas de la contaminación de los acuíferos:  Infiltración aguas residuales urbanas y de lixiviado de vertederos.  Infiltración aguas residuales agrícolas y ganaderas.  Infiltración aguas residuales industriales  Intrusión salina
  • 21. Aguas subterráneas Zona de aireación Zona capilar Zona de saturación Nivel freático
  • 22. Agua superficial Manantial Pozo artesiano Nivel piezométrico Zona de recarga Nivel freático Zona de aireación Zona de saturación Acuífero colgado
  • 23. Salinización de un acuífero costero Situación inicial Situación de salinización Pozo de agua dulce Nivel freático Agua dulce Agua salada Formación impermeable Mar Discontinuidad dulce-salada Pozo de agua salobre Intrusión salina Ascenso de la superficie de discontinuidad dulce-salada
  • 24. Intrusión marina
  • 25. Efectos de la contaminación del agua 3. Aguas marinas:  Gran capacidad de depuración.  Volumen enorme, pero que en determinados puntos crea graves problemas. FUENTES DE CONTAMINACIÓN:  Ríos contaminados.  Vertidos intencionados: emisarios submarinos o limpieza de petroleros u otros barcos.  Restos flotantes procedentes de la navegación turística y deportiva.  Emisiones atmosféricas.  Actividades industriales en el mar: plataformas mineras o petroleras. Transporte marítimo.  Accidentes.
  • 26. Vertidos de petróleo: mareas negras  Vertidos: 3 millones Tm  Gran daño a los ecosistemas: muertes de productores por falta de luz, perdida de flotabilidad, perdida de aislamiento térmico, envenenamiento, etc.. Por causas naturales 10% Desde tierra 64% Por funcionamiento de petroleros 7% Por accidentes 5% Por explotaciones petroleo en mar 2% Por otros buques 12%
  • 27.  Medidas preventivas: legislación, naves de doble casco.  Medidas Correctivas, barreras flotantes, geles químicos, succión, agentes dispersantes, siembra de bacterias “comedoras” de hidrocarburos.
  • 28. Índices de calidad de las aguas Tienen en cuenta parámetros físicos, químicos o biológicos.  Índice de calidad general del agua: índice compuesto basado en parámetros físicos y químicos.  Índices ecológicos: se fijan en la biocenosis existente, dan información sobre la capacidad de autodepuración.  Autoecológicos: determina la presencia de organismos indicadores de algún tipo de contaminación.  Índice microbiológico  El sistema de los saprobios.  Sinecológicos: examina la biocenosis completa.
  • 29. Calidades del agua
  • 30. Ciclo urbano del agua
  • 31. Sistemas de potabilización Tratamiento de agua natural que se somete a tratamiento para convertirla en agua potable en las ETAP.  Tratamiento global o de eliminación de sólidos en suspensión:  Métodos físicos (decantación, filtrado en lechos de arena, tamizado y adsorción con carbono activo).  Métodos químicos: Coagulación y floculación.  Tratamiento especial o desinfección: eliminación de patógenos:  Cloración, ozonización, radiaciones UV e ionizantes, filtración con membranas.  Tratamiento de afine (neutralización pH y reducción dureza)
  • 32. ETAP
  • 33. Depuración de aguas residuales Reducen la carga de contaminación con el fin de facilitar la autodepuración y la reutilización de las aguas. Se trata de devolver al medio natural aguas contaminadas en el mejor estado posible.  Sistemas de depuración natural o blanda: reproducen sistemas de autodepuración.  Sistemas de depuración convencional o tecnológica.
  • 34. Sistemas de depuración natural  La eliminación de los contaminantes la llevan a cabo componentes del medio natural: acción combinada de vegetación, suelo y microorganismos. Ventajas: Baja inversión Poco personal de mantenimiento. Bajo consumo energético Baja producción de fangos. Inconvenientes: Necesitan mucha superficie Sólo depuran vertidos biodegradables. Bajo rendimiento en invierno Posible afectación de los acuíferos.
  • 35. 1. Métodos de tratamiento por aplicación de agua sobre el terreno:  Filtros verdes  Escorrentía superficial  Lechos de turba  Lechos de arena 2. Métodos acuáticos:  Lagunaje. Acción del tiempo y microorganismos en lagunas artificiales.  Lagunas aerobias: extensas y poco profundas.  Lagunas anaerobias. Pequeñas y profundas.  Lagunas facultativas. Ambos procesos.  Humedales y cultivos acuáticos.  Fosas sépticas
  • 36. Filtros verdes
  • 37. Lagunaje
  • 38. Fosas sépticas
  • 39. Sistemas de depuración tecnológica o dura Se realiza en EDAR. Tratamientos físicos, químicos y biológicos dependiendo del agua a tratar. Se distingue:  Líneas de agua. Recorrido del agua residual.  Línea de Fangos, lodos o biosólidos. Resultante de concentrar contaminantes.  Línea de gas.
  • 40. Línea de aguas  Pretratamiento: separación de sólidos en suspensión de tamaño grande. Desbaste o reténción. Rejas. Desarenado. Decantación de arenas. Desengrasado. Junto al anterior.  Tratamiento primario. Separación de sólidos en suspensión de menor tamaño: decantación y floculación.
  • 41.  Tratamiento secundario: procesos biológicos complementados por decantación secundaria. Fangos o lodos activos. Tanques aerobios con inyección de O2, y formación de lodos de microorganismos y materia orgánica. Lecho o filtro bacteriano. Depósito de materia inerte con microorganismos descomponedores, a través del que pasa el agua residual pulverizada.  Tratamiento Terciario. Materia inorgánica o nutrientes.  Desinfección. Cloro, ozono, luz UV.
  • 42. Líneas de fangos o biosólidos  Espesamiento de fangos. Reducir volumen eliminando H2O.  Estabilización de fangos. Eliminación de materia orgánica.  Vía aerobia o  Vía anaerobia: Digestores o fermentadores.  Acondicionamiento químico. Adición de compuestos o calor y coagulación.  Deshidratación. Secado, filtros o centrifugación.
  • 43. CONTROL CALIDAD DE LAS AGUAS  La vigilancia de la calidad de las aguas se hace mediante Sistemas de redes de Control.  Red COCA (Red de Control de Calidad de las aguas.  Red COAS (Control de Aguas para el Abastecimiento).  Red ICTIOFAUNA (Control de la calidad de las aguas para la vida piscícola)  Red de Calidad de las aguas subterráneas  ROAS (Red de Observación de las aguas subterráneas).  Red de observación de la evolución de la intrusión marina.  Desde 1993 existe un Sistema automático de información de la cualidad de las aguas (SAICA).