CAPÍTULO 1 ASPECTOS FISICOQUÍMICOS DE LA CALIDAD DEL AGUA

1 CAP TULO 1 ASPECTOS FISICOQU MICOS DE LA CALIDAD DEL AGUAQu m. Ada Barrenechea MartelAspectos fisicoqu micos de la CALIDAD del agua : un disolvente universalEl agua es el constituyente m s importante del organismo humano y delmundo en el que vivimos. Tiene una gran influencia en los procesos bioqu micosque ocurren en la naturaleza. Esta influencia no solo se debe a sus propiedadesfisicoqu micas como mol cula bipolar sino tambi n a los constituyentes org nicose inorg nicos que se encuentran en considera que el agua es un solvente universal, debido a que es capaz dedisolver o dispersar la mayor a de sustancias con las que tiene contacto, seanestas s lidas, l quidas o gaseosas, y de formar con ellas iones, complejos solublese insolubles, coloides o simplemente part culas dispersas de diferente tama o el punto de vista de la salud humana, el agua ayuda a eliminar lassustancias resultantes de los procesos bioqu micos que se desarrollan en elorganismo humano, a trav s de los rganos excretores, en especial la orina y elsudor.

2 Sin embargo, por esta misma propiedad, puede transportar una serie det xicos al organismo que pueden afectar a diferentes rganos, de manera reversibleo fuentes de agua de origen superficialDebido a que las principales fuentes de agua para el tratamiento con finesde consumo humano son de origen superficial, en el presente manual se tratar nlos temas espec ficamente relacionados con este tipo de la secci n anterior, destacamos la importancia que tiene el agua comosolvente universal y se alamos que, debido a esta propiedad, es capaz de transportarcasi la totalidad de sustancias que encuentra a su I: Teor aPor otro lado, la contaminaci n de los recursos h dricos superficiales es unproblema cada vez m s grave, debido a que se estos se usan como destino final deresiduos dom sticos e industriales, sobre todo en las reas urbanas e incluso ennumerosas ciudades importantes del continente. Estas descargas son las principalesresponsables de la alteraci n de la CALIDAD de las aguas naturales, que en algunoscasos llegan a estar tan contaminadas que su potabilizaci n resulta muy dif cil a la amplia gama de contaminantes, a los diferentes niveles decontaminaci n, as como a la cin tica qu mica de las sustancias, elementos, materiaorg nica y microorganismos que se incorporan en el cuerpo de agua , esindispensable conocer las caracter sticas f sicas, qu micas y biol gicas del aguaantes de seleccionarla como fuente de agua fisicoqu micosLa presencia de sustancias qu micas disueltas e insolubles en el agua quepueden ser de origen natural o antropog nico define su composici n f sica yqu procesos fisicoqu micos que ocurren en el agua pueden serevaluados si se recurre a los principios de equilibrio qu mico.

3 Incluida la Ley deAcci n de Masas y la Ecuaci n de Nerst o al conocimiento de los mecanismos dereacci n y de las proporciones para los procesos DEL AGUAEl t rmino CALIDAD del agua es relativo y solo tiene importancia universalsi est relacionado con el uso del recurso. Esto quiere decir que una fuente deagua suficientemente limpia que permita la vida de los peces puede no ser aptapara la nataci n y un agua til para el consumo humano puede resultar inadecuadapara la decidir si un agua califica para un prop sito particular, su CALIDAD debeespecificarse en funci n del uso que se le va a estas consideraciones, se dice que un agua est contaminada cuandosufre cambios que afectan su uso real o fisicoqu micos de la CALIDAD del agua5Es importante anotar que la evaluaci n de la CALIDAD del agua se realizausando t cnicas anal ticas adecuadas para cada caso. Para que los resultados deestas determinaciones sean representativos, es necesario dar mucha importanciaa los procesos de muestreo y a las unidades y terminolog a una correcta interpretaci n de los datos obtenidos, los resultados delos an lisis deben manejarse estad sticamente, teniendo en cuenta la correlaci nde iones, los factores que gobiernan el comportamiento de los componentes delagua, etc tera.

4 El uso de gr ficos ayuda a mostrar las relaciones f sicas y qu micasentre el agua , las fuentes probables de contaminaci n o poluci n y el r gimen decalidad y, por tanto, a realizar adecuadamente la evaluaci n de los recursos h continuaci n se tratan en detalle las principales caracter sticasfisicoqu micas y biol gicas que definen la CALIDAD del agua , el origen de losconstituyentes, su importancia en la salud, su relaci n con los principales procesosde tratamiento y los l mites de concentraci n establecidos por las normasinternacionales de CALIDAD de agua para consumo sticas f sicasLas caracter sticas f sicas del agua , llamadas as porque pueden impresionara los sentidos (vista, olfato, etc tera), tienen directa incidencia sobre las condicionesest ticas y de aceptabilidad del consideran importantes las siguientes: turbiedad; s lidos solubles e insolubles; color; olor y sabor; temperatura, y TurbiedadLa turbiedad es originada por las part culas en suspensi n o coloides (arcillas,limo, tierra finamente dividida, etc tera).

5 La figura 1 muestra la distribuci n de laspart culas en el agua de acuerdo con su tama o. La turbiedad es causada por laspart culas que forman los sistemas coloidales; es decir, aquellas que por su tama o,6 Manual I: Teor ase encuentran suspendidas y reducen la transparencia del agua en menor o medici n de la turbiedad se realiza mediante un turbid metro onefel metro. Las unidades utilizadas son, por lo general, unidades nefelom tricasde turbiedad (UNT). ltimamente, ha cobrado importancia la presencia de fibras de asbestodesprendidas de los accesorios de asbesto-cemento de los sistemas de distribuci ncomo un factor causante de turbiedad en las aguas de consumo la pr ctica, la remoci n de la turbiedad no es un proceso dif cil de llevara cabo en una planta de clarificaci n de agua ; sin embargo, es uno de los que m sinfluye en los costos de producci n, porque, por lo general, requiere usar coa-gulantes, acondicionadores de pH, ayudantes de coagulaci n, etc dise o de los sistemas de remoci n de turbiedad debe considerar no soloel tipo de part culas existentes (origen, estructura, composici n y forma) sinotambi n su tama o y no se conocen los efectos directos de la turbiedad sobre la salud,esta afecta la CALIDAD est tica del agua , lo que muchas veces ocasiona el rechazode los consumidores.

6 Por otra parte, como se ala Castro de Esparza (1), losestudios elaborados por Tracy y por Sanderson y Kelly han demostrado que en elproceso de eliminaci n de los organismos pat genos, por la acci n de agentesqu micos como el cloro, las part culas causantes de la turbiedad reducen la eficienciadel proceso y protegen f sicamente a los microorganismos del contacto directocon el desinfectante. Por esta raz n, si bien las normas de CALIDAD establecen uncriterio para turbiedad en la fuente de abastecimiento, esta debe mantenerse m nimapara garantizar la eficacia del proceso de desinfecci est ndares internos de la Agencia de Protecci n Ambiental de EstadosUnidos (EPA) establecen que las aguas de consumo humano deben tenerpreferentemente una UNT y en ning n caso m s de 5 UNT. Las Gu as de Calidadpara agua de Bebida del Canad y las Gu as de CALIDAD para Aguas de ConsumoHumano de la Organizaci n Mundial de la Salud (OMS) recomiendan como valorgu a 5 UNT. La OMS indica, sin embargo, que para una desinfecci n eficiente, elagua filtrada deber a tener una turbiedad promedio menor o igual a una fisicoqu micos de la CALIDAD del agua7 Figura 1-1.

7 Distribuci n de tama os de las part culas en el agua ( ) Unidades ngstrom 10102103104105106107(m ) Milimicr metros110102103104105106( m) Micr metros10-310-210-1110102103(mm) Mil metros10-610-510-410-310-210-11W tomosMol culasDi metros de los poros en el papel filtro WWWWWWWWWWWWWWWC oloidesPart culassuspendidasAlgasBacteriasMicroscopi oelectr nicoUltra-microscopioMicroscopioA 8 Manual I: Teor lidos y residuosSe denomina as a los residuos que se obtienen como materia remanenteluego de evaporar y secar una muestra de agua a una temperatura n el tipo de asociaci n con el agua , los s lidos pueden encontrarsesuspendidos o figura 1-1 muestra la distribuci n de part culas en el agua seg n sutama o. Las part culas pueden estar: Disueltas (hasta un milimicr metro), en cuyo caso f sicamente noinfluir n en la turbiedad, pero s podr an definir su color u olor. Formando sistemas coloidales (1 a milimicr metros), que sonlas causantes de la turbiedad neta del agua .

8 En forma de part culas suspendidas (por encima de metros), las cuales caen r pidamente cuando el agua sesomete a reposo. Es necesario aclarar que las pruebas anal ticas para determinar lasformas de los residuos no determinan sustancias qu micas espec ficasy solo clasifican sustancias que tienen propiedades f sicas similares ycomportamiento semejante frente a las diferentes lidos totales. Corresponden al residuo remanente despu s de secar unamuestra de agua . Equivalen a la suma del residuo disuelto y suspendido. El residuototal del agua se determina a 103 105 :S lidos totales = s lidos suspendidos + s lidos disueltosS lidos totales = s lidos fijos + s lidos vol tilesAspectos fisicoqu micos de la CALIDAD del agua9S lidos disueltos o residuos disueltos. Mejor conocidos como s lidosfiltrables, son los que se obtienen despu s de la evaporaci n de una muestrapreviamente s lidos en soluci n verdadera y s lidos en estado coloidal, noretenidos en la filtraci n, ambos con part culas inferiores a un micr metro (1 ).

9 S lidos en suspensi n. Corresponden a los s lidos presentes en un aguaresidual, exceptuados los solubles y los s lidos en fino estado coloidal. Se consideraque los s lidos en suspensi n son los que tienen part culas superiores a unmicr metro y que son retenidos mediante una filtraci n en el an lisis de lidos vol tiles y fijos. Los s lidos vol tiles son aquellos que se pierdenpor calcinaci n a 550 C, mientras que el material remanente se define comos lidos mayor parte de los s lidos vol tiles corresponden a material org s lidos fijos corresponden, m s bien, a material inorg caracter stica del agua puede estar ligada a la turbiedad o presentarseindependientemente de n no es posible establecer las estructuras qu micas fundamentales de lasespecies responsables del color. Esta caracter stica del agua se atribuye com n-mente a la presencia de taninos, lignina, cidos h micos, cidos grasos, cidosf lvicos, etc tera. Se considera que el color natural del agua , excluyendo el queresulta de descargas industriales, puede originarse por las siguientes causas: la extracci n acuosa de sustancias de origen vegetal; la descomposici n de la materia; la materia org nica del suelo; la presencia de hierro, manganeso y otros compuestos met licos; y una combinaci n de los procesos I: Teor aEn la formaci n del color en el agua intervienen, entre otros factores, el pH,la temperatura, el tiempo de contacto, la materia disponible y la solubilidad de loscompuestos denomina color aparente a aquel que presenta el agua cruda o natural ycolor verdadero al que queda luego de que el agua ha sido muchos m todos de remoci n del color.

10 Los principales son lacoagulaci n por compuestos qu micos como el alumbre y el sulfato f rrico a pHbajos y las unidades de contacto o filtraci n a que el color del agua se origina, en muchos casos, por la presenciade compuestos de naturaleza org nica, se recomienda que la desinfecci n se realiceluego de que este haya sido removido, para evitar que la aplicaci n de cloro comodesinfectante pueda dar origen a la formaci n de trihalometanos, compuestos quetienen efecto cancer geno en valor gu a de la OMS y del Canad es 15 unidades de color (UC) paraaguas de y saborEl sabor y el olor est n estrechamente relacionados; por eso es com ndecir que A lo que huele, sabe el agua .Estas caracter sticas constituyen el motivo principal de rechazo por partedel t rminos pr cticos, la falta de olor puede ser un indicio indirecto de laausencia de contaminantes, tales como los compuestos fen licos. Por otra parte,la presencia de olor a sulfuro de hidr geno puede indicar una acci n s ptica decompuestos org nicos en el cuadro 1-1 presenta un resumen de algunos olores caracter sticos delagua, de acuerdo con su fisicoqu micos de la CALIDAD del agua11 Cuadro 1-1.