El agua es un componente de nuestra naturaleza que ha estado presente en la Tierra desde hace más de 3.000 millones de años, ocupando tres cuartas partes de la superficie del planeta. Su naturaleza se compone de tres átomos, dos de oxígeno que unidos entre si forman una molécula de agua, H2O, la unidad mínima en que ésta se puede encontrar. La forma en que estas moléculas se unen entre sí determinará la forma en que encontramos el agua en nuestro entorno; como líquidos, en lluvias, ríos, océanos, camanchaca, etc., como sólidos en témpanos y nieves o como gas en las nubes.
Gran parte del agua de nuestro planeta, alrededor del 98%, corresponde a agua salada que se encuentra en mares y océanos, el agua dulce que poseemos en un 69% corresponde a agua atrapada en glaciares y nieves eternas, un 30% está constituida por aguas subterráneas y una cantidad no superior al 0,7% se encuentra en forma de ríos y lagos.
Contaminación bacterelógica y viral
Fuentes : Aguas contaminadas con bacterias y virus causantes de enfermedades, las que provienen de la materia fecal.
Tratamiento :
q Filtración, remueve la mayor parte de las bacterias y virus patógenos
q Cloración del agua tratada, destruye los patógenos remanentes
Control de la calidad bacteriológico y viral
q Detección de la calidad bacteriológica (Grupos coliformes) que habitan en el intestino de los animales de sangre caliente.
q Presencia de coliformes se mira como evidencia de contaminación fecal, aunque el grupo coliforme mismo no es dañino.
Productos químicos tóxicos peligrosos
q Productos sintéticos de la industria química; pesticidas, herbicidas, insecticidas, etc.
q Bifenilos policlorados (BPC)
Usados como medio de intercambio calórico en plantas generadoras.
Muy resistentes al ataque químico o microbiano ( Acumulación en el ambiente)
q Metales pesados tóxicos
Mercurio, cadmio, plomo (gasolinas)
Se han desconocido, en muchas ocasiones, como actúan estos materiales cuando son descargados en la atmósfera.
Trihalometanos (THM) planta de tratamiento
Material orgánico ------cloro------ THM (potencialmente cancerigeno)
q Contaminantes orgánicos
Los contaminantes orgánicos son diferentes a los contaminantes anterior porque no son tóxicos en si mismos.
Efectos de la descarga orgánica en un río.
OD = Oxigeno Disuelto
Material orgánico : Soluble; Suspendido (sólidos orgánicos)
Fuentes principales de material orgánico : Descargas domesticas e industriales
Remoción del material orgánico en plantas de tratamientos
Sedimentación primaria : Remoción del 60% de sólidos orgánicos, sin remoción del material orgánico soluble.
Coloración del efluente secundario : Destrucción de organismos patógenos (problema formación de THM)
Eutroficación
q Eutroficación : Crecimiento excesivo y molesto de algas en lagos, lagunas, tranques, etc.
q Problemas de la eutroficación:
Empeoramiento del uso recreacional del agua.
Problemas para usar dicha agua como fuente de abastecimiento de agua potable.
La competencia por el consumo de OD, provoca la muerte masiva de peces.
Perdida gradual de actividades como la pesca y los deportes acuáticos.
q ¿Qué causa la eutroficación?
Los efluentes líquidos de tierra agrícolas y urbanas y los residuos domésticos e industriales ricos en nutrientes (nitrógeno y fósforo). La materia orgánica también contribuye.
q Fuentes de nitrógeno : Principales aguas residuales y fertilizantes, algunas algas microscópicas
q Principales fuentes de fósforo : Residuos humanos, detergentes y suelos erosionados de tierras agrícolas.
q Tratamiento más efectivo contra la eutroficación
Planta de aguas residuales : Remoción de fósforo
Control de la erosión en la agricultura
Contaminación térmica
q Causa principal de contaminación térmica
Uso del agua para condensar el vapor producido por las turbinas de vapor, generadoras de electricidad.
q Efectos adversos
Muerte por exposición a elevadas temperaturas de vida acuática contenida en agua de enfriamiento.
Aumento en las tasas de metabolismos, mayor consumo de alimento y de oxigeno disuelto.
OD disminuye al aumentar la temperatura.
Peces pueden sufrir de embolia resultante del desprendimiento de burbujas de nitrógeno en los vasos sanguíneos.
q Métodos de control
Distribución uniforme la carga de calor en un gran volumen de agua.
Usar Torres de Enfriamiento:
Contaminación debida al petróleo
q Fuentes de contaminación
Accidentes en procesos de extracción y transporte
Filtraciones naturales desde la tierra al océano
q Efectos adversos
Daño a zonas costeras, componentes de bajo punto de ebullición extremadamente toxico para la vida marina.
El petróleo puede destruir lugares de alimentación y ser directamente toxico.
Sustancias radioactivas
q Fuentes : procesamiento del uranio, laboratorios y plantas de energía nuclear
q Efectos : Altamente peligrosos
Propiedades misceláneas del agua
q Viscosidad relativamente baja, fluye con facilidad
q Incopresible, relaciones presión - densidad no son importantes
q Disuelve muchas y variadas sustancias
q Las relaciones bioquímicas requieren de agua para su ocurrencia (no requieren de aire), el agua es rica en vida, el aire es pobre en organismos vivientes.
Propiedades térmicas del agua
q El comportamiento térmico del agua es único en varios aspectos, debiéndose esto principalmente a que las asociaciones intermoleculares que forma el agua son inusualmente fuertes.
q El agua tiene elevados puntos de ebullición y de fusión para ser una sustancia de peso molécula tan bajo.
q El agua tiene una de las más altas capacidades caloríficas, lo que la transforma en un sumífero de calor, consecuentemente, grandes masas de aguas tienen un efecto regulador de la temperatura ambiente.
q El agua tiene un calor de vaporización alto (539 Cal/g a 100ºC)
Calor requerido para aumentar 1 g a 100ºC = 100 Calorías
Calor requerido para evaporar 1 g = 539 Calorías
Comportamiento de una masa de aire al enfriarse
a→b : Enfriamiento sin condensación
b→c : Condensación de una cierta cantidad de vapor de agua.
Al condensarse, el vapor de agua entrega una gran cantidad de calor.
Esta entrega de calor disminuye el enfriamiento del aire en el punto de rocío, el
aire es muy resistente a disminuciones de temperatura.
q El calor de difusión del agua (79,71 Cal/g a 0ºC) es una cifra común para sustancias similares.
q La conductividad térmica del agua (capacidad para conducir calor) supera a la de todas las otras sustancias liquidas naturales, exceptuando el mercurio.
q Estratificación térmica en un lago (condición inicial : Temp.. uniforme a 4ºC)
1 : Capa superficial : Epilimnion; Temperatura relativamente alta.
2 : Capa de transición : Mesolimnion o termoclina; alto ∆T/∆Z = 0,75ºC
3 : Capa inferior : Hipolimnion; Temperatura relativamente baja.
Hipolimnion y Epilimnion están totalmente separados por deferencias de
densidades.
Hay poca transferencia de materia disuelta a través de la Termoclina.
El lago esta esencialmente separado en dos cuerpos de agua relativamente
independientes, por ende la calidad del agua en las 2 secciones es diferente.
q Circulación en un lago estratificado inducidas por el viento
q Otra causa de la estratificación : Aguas salinas es más densa que el agua dulce.
q Efectos de la temperatura en la viscosidad
Aumenta al disminuir la temperatura : YoºC / Y30ºC = 2 (dos veces)
Esto afecta la velocidad de sedimentación de las partículas.
v = Velocidad
luego Flujos Laminares :
Efecto, aguas frías retienen sedimentos por periodos más largos que cursos de agua más calientes
Microorganismos y enfermedades
Consideraciones diversas
q Los microorganismos son especies vivientes de tamaños diminutos
q No se consideran como plantas ni como animales. Sino más bien se los califica en un tercer reino llamado Protista.
q Microorganismos de tamaño promedio
Tamaño : 10-6m = 1μm
Peso < 10-12g
q Los microorganismos varían en tamaño, forma, habilidad para usar diferentes sustancias como fuentes de alimentos, métodos de reproducción y complejidad.
Clasificación de microorganismos en grupos:
q Bacterias
q Virus
q Algas
q Protozoos
Los anteriores importantes en la calidad del agua
q Rickettsias
q Hongos
Células microbianas (a excepción de los virus)
a) Eucarióticas : Poseen un núcleo verdadero (una estructura envuelta en una membrana que contiene un material hereditario)
b) Procarióticas : Carecen de un núcleo verdadero o bien definido.
A : Bacterias
q Microorganismos procarióticos
q Clasificación según su forma :
Cocos : Forma esférica
Bacilos : Forma cilíndrica
Espirilos : forma de espiral
q Componentes celulares de las bacterias
Componentes fijos : Membrana celular, Ribosomas y región nuclear
Componentes variables : Flagelos (apéndices como cabellos que permiten el desplazamiento)
q Clasificación de bacterias según sus fuentes de energía y carbono
Clasificación de bacterias según sus necesidades de oxigeno
a) Bacterias aeróbicas
Requieren oxigeno libre para metabolizar sus alimentos
Metabolismos : Alimento + O2 → Material celular + CO2 + H2O
b) Bacterias anaeróbicas
El oxigeno es un toxico, su metabolismo es:
c) Bacterias anaeróbicas facultativas
Oxidan la materia orgánica (alimento) en presencia o ausencia de oxigeno libre
q Clasificación de bacterias según la temperatura de operación
Termofílicas : 40 a 80ºC
Mesofílicas : 20 a 40ºC
Psicrofílicas : < 20ºC
q Otras consideraciones
La mayoría de las bacterias prefieren un pH neutro (7,0)
Algunas bacterias son capaces de formar esporas bajo condiciones ambientales adversas, las esporas son altamente resistente a condiciones desfavorables, pueden permanecer en estado latente por mucho tiempo.
B : Algas
q Consideraciones diversas
Las algas son los microorganismos eucarióticos más simples que contienen clorofila.
El hábitat más común aguas expuestas al sol, también suelo, rocas y árboles
Clasificación de acuerdo a su color; Verdes, Cafés, Rojas
q Las algas pueden considerarse como el comienzo de la cadena alimenticia acuática, ya que no requieren de otros organismos vivos para obtener alimentos o energía.
q Factores requeridos para el crecimiento de algas
Luz solar, nutrientes principalmente nitrógeno y fósforo.
q Algunos efectos de las algas
Producen compuestos de olor y sabor desagradable, disminuye el potencial del agua como fuente de abastecimiento de agua potable.
Influencian el nivel de oxigeno disuelto.
C : Protozoos
q Consideraciones diversas
Los protozoos son microorganismos eucarióticos con características similares a la de los animales, pueden ser uni o multicelular.
Hábitat más común : Océanos, también lagos, ríos, lagunas, 10 primeros centímetros del suelo y los intestinos de los animales
Ejemplos comunes : amebas, paramecios.
D : Virus
q Consideraciones diversas
Son sumamente pequeños, contienen una porción de material genético (ácido nucleico) protegido por una envoltura.
En casos simples esta constituido por una sola proteína, en casos complejos rodeada por una envoltura adicional constituida por una lipoproteína y en casos más complejos aun tienen enzimas asociadas a ellos.
Generalmente, mientras más complejo es el virus, más fácil resulta inactivarlo.
Todos los virus son parásitos que se reproducen invadiendo células huéspedes y obligando a estas a producir más virus.
Enfermedades transmitidas por el agua
q El agua puede transmitir enfermedades entéricas (intestinales), debido el contacto con desechos humanos o animales.
q Fuente principal de patógenos entéricos : excrementos y otros desechos eliminados por humanos enfermos y sus animales huéspedes
q Variables que afectan la presencia y densidad de los diversos agentes infecciosos en las aguas servidas:
Fuentes que contribuyen a las aguas servidas.
Estado general de salud de la población.
Presencia de portadores de la enfermedad en la población.
Habilidad de los agentes infecciosos para sobrevivir fuera del huésped bajo diversas condiciones ambientales.
q Enfermedades hídricas más importantes producidas por :
a) Bacterias : Shigella, Salmonella y Escherichia.
b) Virus : aquellos relacionados con la Hepatitis y la Gastroenteritis
c) Protozoos : Giardia Lambia, Entamoeba Histolytica.
Determinación de patógenos en el agua
q Consideraciones generales
La presencia de microorganismos se determina indirectamente, por los efectos que producen.
Para asegurar que una muestra de agua este libre de patógenos, se debería realizar una determinación de todos los tipos de gérmenes que podrían estar presentes en la muestra.
Problemas : Tiempo requerido extremadamente largo, personal altamente especializado, obtención tardía de resultados.
Solución : Detección de un organismo indicador (especie única de microorganismos que, cuando esta presente, indica contaminación fecal y la posible presencia de patógenos.
q Requisitos de un organismo indicador real.
Fuente exclusiva, excrementos humanos y de animales, fácilmente detectable y cuantificable, más resistente en el agua que la mayoría de los patógenos, a la vez no demasiado resistente en agua como para producir frecuentes falsas alarmas y repredicción en agua insignificante.
q Interpretación de la presencia o ausencia del organismo indicador en el agua
Presencia : Se supone que el agua potencialmente contiene organismos patógenos.
Ausencia : Se supone que el agua es segura
q Aunque no existe un microorganismo indicador totalmente ideal, las bacterias coliformes satisfacen casi todos los requisitos.
q Características de las bacterias coliformes
Aeróbicas o anaeróbicas facultativas
Bacilos
No formas esporas
Gram negativo (se colorean de rojo a diferencia de los Gram positivos que se colorean de violeta)
Fermentan la lactosa, produciendo CO2E H2
q Especies principales del grupo de bacterias coliformes
Escherichia Coli : Generalmente no patógenas, hábitat el tracto intestinal de humanos y animales de sangre caliente, un tercio (en peso) del excremento humano consiste de células E.Coli.
Aerobacter Aerogénes : Hábitat normal suelo, cereales, plantas, también pueden encontrarse en excrementos de animales
Otros : Escherichia Freundi - Aerobacter Cloaci
No hay comentarios:
Publicar un comentario