Química ambiental
Programa desarrollado
Cuarto Cuatrimestre
División: Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales
Química Ambiental
Unidad 2
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
Índice 2. Contaminantes del medio acuoso Actividad 1. Dudas y consultas sobre Química ambiental 2.1. Tipos y toxicidad 2.1.1. Caracterización
físico-química de los medios acuosos 2.1.2. Parámetros
indicativos de contaminación y toxicidad Actividad 2. Parámetros físicos
y químicos del
agua Actividad 3. Práctica. Parámetros
físicos y químicos en el agua 2.2. Transporte y
difusión 2.2.1. Procesos de transporte de contaminantes
en medios acuosos 2.2.2. Depuración de aguas Actividad
4. Transporte y difusión de contaminantes en el medio
acuoso 2.3. Muestreos en medio acuosos 2.3.1. Toma y análisis de muestras 2.3.2. Problemáticas
principales de contaminantes acuosos Actividad 5. Problemática
del agua Autoevaluación Evidencia de aprendizaje. La problemática del
proceso industrial y el agua Actividad de Autorreflexión Cierre Para saber más
Fuentes de consulta
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
Unidad 2. Contaminantes del medio acuoso Presentación de la unidad
Los contaminantes presentes en el medio acuoso provienen de diversas descargas,
los cuales se encuentran en estado líquido y son: los desechos domésticos,
agrícolas e industriales, en fugas de fosas sépticas, terrenos que se utilizan
de alimentación a animales, ácidos de minas, sales metálicas solubles como;sulfatos, nitratos, fosfatos carbonatos, también los gases
tóxicos, tales como el amoniaco, cloro, dióxido de azufre. Todos
éstos son mortales para la vida acuática. Estos contaminantes también se
les conoce como
contaminantes químicos. Entre los contaminantes en estado sólido se encuentran:
la arcilla, cenizas, desechos sólidos, grasa, papel, hule, madera, plásticos, y
metales. A los contaminantes sólidos también se le conoce como contaminantes
físicos. Otro contaminantes que también afectan a este medio acuoso, son los
contaminantes orgánicos, provienen de desechos domésticos, agrícolas e industriales,
entre los que se encuentran desechos de animales, desechos de mataderos,
aceites e insecticidas, los contaminantes orgánicos tienden a extinguir el
oxígeno disuelto en el agua. Por último, los contaminantes biológicos que
incluyen bacterias y virus, estos afectan provocando por un lado enfermedades a
la vida acuática, por otro lado producen enfermedades al ser humano como la
tifoidea, disentería, poliomielitis, hepatitis, el cólera entre otras. En la
presente unidad aprenderás como
se realiza un muestreo y los importantes parámetros que se deben realizar a las
muestras de aguas, para proponer alternativas de solución que ayuden a
purificar el agua, utilizando los fundamentos de la química ambiental y la
utilidad del
diagnóstico, para su control.
Propósito
En esta unidad conocerás como se analizan los contaminantes, que se encuentran
en el medio acuoso, cómo impactan al ambiente, y cómo se transportan y difunden
los contaminantes, además identificarás los diferentes parámetros físicos y
químicos, a través desimuladores, así como la forma de llevar acabo el muestreo
en aguas.
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
Competencia específica
Determinar las metodologías de depuración del agua, para plantear propuestas de
saneamiento, a partir de la identificación de los contaminantes acuosos.
2. Contaminantes del medio acuoso
Algunas actividades humanas producen residuos que en un determinado caso pueden
contaminar el agua provocando alteraciones y/o modificaciones a las condiciones
naturales y dejándola deteriorada para muchos de sus usos, como el principal
que es para el consumo humano y el riego de diversos cultivos. Hay una diversidad de industrias que producen contaminantes, de
toxicidad variable, los cuales son vertidos al agua. Ejemplos de
industrias papeleras, químicas, azucareras, mineras, entre otras, que durante los procesos de fabricación, se producen sustancias
las cuales se eliminan de forma disuelta en agua, provocando la contaminación
acuosa y dirigiéndose a un cauce natural o artificial. Las industrias deben
regirse por normatividad vigente, es decir por Normas Oficiales Mexicanas, y
cumplir con las Leyes Ambientales, estipuladas en la Ley General de Equilibrio
Ecológico para la Protección del Ambiente, que por sus siglas es LGEEPA,
conociendo los parámetros y valores necesarios para poder purificar el agua
residual antes de verterla, sin embargo en ocasiones se producen derrames de
manera accidental o intencionales, que ponen en peligro los ecosistemas
acuáticos colindantes a las instalaciones de las industrias.Actividad 1. Dudas
y consultas sobre Química ambiental
Para comenzar las actividades de la
asignatura, ha permanecido abierto el foro de dudas, ya que a través de él te apoyarás para resolver y consultar dudas que vayan
surgiendo durante la unidad. Participa en el foro de dudas, de la siguiente
forma: Expresa las preguntas que te vayan surgiendo
durante la unidad. Comparte, tus inquietudes relacionadas con la asignatura.
Comenta las aportaciones hechas por otros de tus compañeros(as),
recuerda que todos
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
podemos aprender de los demás, enriquecernos colaborativamente y así podemos
aportar a la solución de las dudas. Tu Facilitador(a)
estará pendiente de las participaciones para retroalimentarte en los casos que
sea necesario.
2.1. Tipos y toxicidad
Un tóxico es una sustancia que puede producir algún efecto
nocivo sobre un ser vivo, tanto animal como
vegetal. Los tóxicos son los agentes químicos o físicos capaces de generar un desequilibrio. En este sentido
un tóxico es toda radicación física o agente químico que, tras generarse
internamente o entrar en contacto, penetrar o ser absorbido por un organismo
vivo, en dosis suficientemente alta, puede producir un efecto adverso directo o
indirecto en el mismo. (Jiménez, 2009). La toxicidad
puede ser aguda o crónica. La primera se caracteriza por las altas
concentraciones a las que está expuesto un ser vivo en un periodo de tiempo
corto. Mientras que en la crónica los seres vivos se exponen
a bajas concentraciones por periodos de tiempo largos. Lacontaminación ambiental por agentes químicos ha ocurrido de forma
intencional o accidental, principalmente a partir de la industrialización de
actividades humanas. A partir de esta intensificación, numerosos agentes
químicos, son liberados rutinariamente al ambiente y transportados por diversas
vías como
la atmósfera, el suelo o el agua sin importar el origen o rutas de transporte
al final, estas sustancias terminan incorporándose a los cuerpos de agua
(cuerpos receptores). Cuando se realiza la descarga de agua residual en un cuerpo receptor, los contaminantes presentes pueden tener
múltiples efectos entre ellos pueden agotar el oxígeno disuelto, o pueden
estimular el crecimiento de ciertos microorganismos como las algas. Mientras que los Sólidos
suspendidos pueden generar depósitos de sólidos dando origen
a condiciones anaerobias, así como una
disminución del
volumen de agua en el cuerpo receptor. Por lo expuesto, es de
fundamental importancia para el diseño de instalaciones de tratamiento de aguas
residuales conocer los constituyentes presentes y el destino una vez que son
liberados al ambiente. Los contaminantes presentes en las descargas de
aguas se clasifican en tres categorías: químicos, físicos y biológicos. Los contaminantes químicos incluyen sustancias químicas orgánicas e
inorgánicas. La presencia de estos contaminantes orgánicos tiene como consecuencia el agotamiento
de oxígeno como
resultado de su utilización en el proceso de degradación biológica. Los compuestos inorgánicos toman importancia por su posible efecto
toxico y no por el agotamiento de oxígeno. Sin embargo
hay compuestos inorgánicos ejercen una demandade oxígeno, contribuyendo al
agotamiento de oxígeno. Por ejemplo los sulfitos y los nitritos consumen
oxígeno, durante el proceso de oxidación a sulfatos y
nitratos. La
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
tabla siguiente presenta algunos de los compuestos orgánicos e inorgánicos
presentes en las descargas de aguas residuales.
Tabla. Compuestos orgánicos e inorgánicos indeseables
y tóxicos
Sustancias indeseables Nitratos Nitritos Amonio Sulfuro de hidrógeno
Hidrocarburos Fenoles Boro surfactantes
Sustancias tóxicas Organoclorados Cadmio Hierro Cianuro Manganeso Cromo Cobre
Mercurio Zinc Níquel Fósforo Plomo Flúor Antimonio Bario Selenio Arsénico
Pesticidas Berilio Hidrocarburos aromáticos policlorados (HAP)
Fuente: https://www.miliarium.com/ Ingeniería Civil y Medio ambiente Recuperado
el 14 de Noviembre 2011 de Milarium.com, Ingeniería Civil y Medio ambiente)
Algunos contaminantes físicos incluyen la temperatura (contaminación térmica). Este tipo de contaminación se presenta en las descargas de plantas
industriales después de utilizarla en los procesos de intercambio de calor.
El efecto inmediato de la temperatura en un cuerpo receptor
es la disminución del
oxígeno disuelto (a mayor temperatura menor cantidad de oxígeno disuelto),
causando muerte en los organismos acuáticos ver la siguiente figura. Un segundo efecto, se ve reflejado en el aumento de las
velocidades de reacción de los contaminantes presentes. El color es otro
contaminante físico presente en las descargas de plantas químicas procesadoras
por ejemplo depulpa de papel; así como
la turbiedad causada por las descargas que tienen sólidos suspendidos; otros
son las espumas generadas por detergentes como
sulfonato de alquilbencen (ABS) y radioactividad. En la
siguiente tabla se indican los contaminantes físicos que pueden estar presentes
en las descargas de agua residuales.
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología
ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
Figura. Comportamiento del oxígeno disuelto con la temperatura
En:
https://www.lenntech.es/por-que-es-importante-el-oxigeno-disuelto-en-el-agua.htm
(Recuperado el 11 de noviembre del 2011, de Water Treatment solutions Lenntech,
1998) Tabla. Contaminantes físicos
Contaminante Sólidos temperatura
Turbiedad
Color
Olor
Descripción Variedad de materiales que varían desde hilachas hasta materiales
coloidales Se refiere a la contaminación térmica, como consecuencia de la
incorporación de agua caliente proveniente del uso doméstico o industrial Es
una medida de las propiedades de la dispersión de la luz de las aguas. Es un parámetro usado para medir la calidad de las aguas
naturales y residuales tratadas con relación al material en suspensión
coloidal. El color en las aguas residuales es causado por los sólidos
suspendidos, material coloidal y sustancias en solución Se genera por una gran
variedad de compuestos producto de la degradación biológica bajo condiciones
anaerobias (ausencia de oxígeno)
Adaptado de Crites y Tchobanouglous (2000)
Los contaminantes biológicos son los responsables de la transmisión de
enfermedades causadas por los suministros de agua. Algunasde
las enfermedades transmitidas son el cólera, la tifoidea, paratifoidea y la
esquistosomiasis. Las características biológicas de las aguas residuales
son de fundamental importancia en el control de enfermedades causadas por
organismos patógenos de origen humano, y por el papel de las bacterias y
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
otros microorganismos dentro de la descomposición de la materia orgánica, por
medio natural o en plantas de tratamiento de agua residual. Las principales
clases de organismos patógenos que pueden encontrarse en aguas residuales son:
bacterias, parásitos (protozoos y helmintos) y virus. En la
tabla siguiente se presentan los principales organismos patógenos encontrados
en las aguas residuales crudas. El termino agua residual cruda se
refiere a las aguas que no han sido sometidas a algún
tratamiento.
Tabla Microorganismos patógenos presentes en las aguas
residuales crudas.
Organismo Bacterias Campilobacter jejuni Escherichia coli (enteropátogeno)
Salmonella typhy Salmonella (˜ 2100 esp) Vibrio cholerae Protozoos Balantidium
coli Entamoeba histolytica Metazoos Áscaris lumbrioides Entorobius vermicularis
Teania saginata T. solium Virus Adenovirus (31 clases) Enterovirus (72 clases,
p. ej., polio, eco y virus coxsackie) Hepatitis A Parvovirus (3 clases)
Rotavirus
Enfermedades Gastroenteritis Gastroenteritis Fiebre tifoidea Salmonelosis
Cólera Balantidiasis Amebiasis (disentería amébica) Ascariasis Enterobiasis
Teniasis Teniasis Enfermedades respiratorias Gastroenteritis, anomalías
cardiacas, meningitisHepatitis infecciosa Gastroenteritis Gastroenteritis
Adaptado de Crites y Tchobanouglous (2000)
2.1.1. Caracterización físico-química de los medios acuosos
El agua es la sustancia formada por la combinación de un volumen de oxígeno y
dos de hidrógeno, tiene como características inodora, insípida, puede coexistir
en los tres estados de agregación, es considerada como el solvente universal,
en pequeña cantidad incolora y verdosa o azulada en grandes masas. Es el compuesto más abundante, cubriendo las tres cuartas partes de
la superficie terrestre. Más del 97 % del agua total del
planeta se encuentra en los océanos y otras masas salinas y que podemos
considerarla como
inservible, ya que apenas están disponibles para ningún propósito. Del 3 % restante, un 2 % aproximadamente, se encuentra en estado sólido,
resultando prácticamente inaccesible. El resto, un 0
%, se encuentra en ríos, lagos
y aguas subterráneas.
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
El agua, como
recurso natural, es manipulada por el hombre, alterando así su ciclo. El agua
se extrae de los diversos cuerpos o fuentes de
suministro. Pero un mayor consumo de agua significa
una mayor descarga de aguas residuales, lo que altera la vegetación y la
calidad posterior en su vertido. Dependiendo del origen
de la descarga. Será el tipo de contaminantes presentes.
Las cuatro fuentes principales de aguas residuales
son: a) Descargas domésticas, producto de las actividades diarias en los
hogares; b) Descargas industriales representan una amplia gama de
descargasdependiendo del
giro industrial será el tipo de contaminante presente. Por ejemplo una
industria procesadora de alimentos presentará una alta
carga de materia orgánica, grasa aceites, color, etc. Mientras que una
industria cromadora de piezas presentará en su descarga metales pesados, pH,
color, etc., c) Agrícolas los contaminantes principales son compuestos del
nitrógeno y fósforo d) Aguas pluviales sus principales contaminantes son los
materiales que arrastra desde techos y medio ambiente. A la
hora de conocer la carga contaminante de los efluentes industriales es
necesario recurrir al análisis físico-químico más o menos exhaustivo. Los contaminantes en las aguas residuales son normalmente una
mezcla compleja de compuestos orgánicos e inorgánicos. Normalmente no es
ni práctico ni posible obtener un análisis completo de
la mayoría de los efluentes. Por las razones anteriores se han
desarrollado una serie de métodos empíricos para evaluación de la concentración
de contaminantes en aguas, cuya aplicación no requiere un conocimiento completo
de la composición química específica de las aguas consideradas. Los métodos
normalizados más importantes para caracterizar y desarrollar los análisis de
aguas residuales se dividen en: Determinación de parámetros físico: turbidez,
color, olor, sólidos totales, temperatura.
Determinación de contaminantes inorgánicos específicos: pH, nitrógeno, fósforo,
alcalinidad, cloruros, metales, aniones. Determinación de contaminantes
orgánicos: DQO, DBO, COT, grasas y aceites. A continuación se describen
diferentes parámetros de contaminantes del agua para la medición de
concentraciones decontaminantes presentes en agua (Adaptado del Diplomado en
manejo integral de aguas municipales, impartido por la Facultad de Ingeniería,
2002). a) Medición del contenido orgánico (métodos del oxígeno como parámetros) ï‚· Demanda química de
oxígeno (DQO). Es el método para medir el material orgánico presente en las
aguas residuales de ser susceptible de ser oxidado químicamente con una
solución de dicromato en medio ácido. ï‚· Demanda bioquímica
de oxigeno (DBO). Es el método más usado en el
tratamiento de las aguas residuales, mide la cantidad de oxígeno consumido por
una población bacteriana. b) Medición del contenido orgánico (métodos del carbono como
parámetros
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
ï‚· Método de oxidación húmeda, carbono orgánico total (COT). Es usado para
medir Carbono orgánico total en una muestra acuosa. Los métodos para para la
prueba de COT utilizan oxígeno y calor, radiación ultravioleta, oxidantes
químicos o alguna combinación para convertir el carbono orgánico en dióxido de
carbono, el cual se mide con un analizador infrarrojo.
Para ampliar tú conocimiento sobre el agua y sus características
físico-químicas, te recomendamos consultar el
documento “El agua” que lo encontrarás en la sección Para
saber más.
2.1.2. Parámetros indicativos de contaminación y toxicidad
La necesidad de cuantificar las sustancias que tienen capacidad de contaminar
una masa de agua (solubles, insolubles, biodegradables o biorresistentes),
tiene como consecuencia, primero, definir que se entiende por contaminación, y
en segundo lugar, el fijarlos parámetros o variables que permitan
cuantificarla. La contaminación se puede definir según el documento, el agua de
Félez, como la introducción en un medio cualquiera, en este caso el agua, de un
contaminante, o combinación de agentes contaminantes, o introducción de energía
que pueda provocar efectos nocivos para la salud, la seguridad, el bienestar en
el ambiente o provocar desequilibrio en el medio, irreversible o no, de manera
que se alteren desfavorablemente las condiciones naturales.
Generalmente, los parámetros que se utilizan para determinar la calidad de un agua pueden ser: Químicos inorgánicos: abarca todos los
cationes, aniones, metales traza, etc. Pueden encontrarse de diversas formas, como macro constituyentes,
elementos traza o incluso de manera esporádica, como consecuencia de la contaminación. La
determinación va en función del parámetro a analizar, normalmente las
determinaciones se realizan a través de la absorción atómica, infrarrojos, etc.
Los parámetros químicos orgánicos son el grupo más amplio y complejo, abarcando
por un lado indicadores del contenido orgánico en general, como la Demanda
Biológica de Oxígeno, Carbono Orgánico Total, o bien otros como grasas y
aceites, plaguicidas, detergentes, etc. Los parámetros Microbiológicos abarcan
dos amplios campos muy diferenciados: los bacterianos y los de los demás
organismos, vegetales o animales, susceptibles de estar presentes en las aguas.
A los primeros se refieren, entre otros, los índices de contaminación fecal,
empleado para el conocimiento de la calidad del agua.
Parámetros físicos: Los parámetros físicos son el pH, los sólidos ensuspensión
y en todas sus formas, color, olor, sabor, temperatura, turbidez,
conductividad, etc. A continuación describiremos y
explicaremos cada uno de éstos.
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
ï‚· Sólidos en todas sus formas, la veremos en la siguiente tabla, así como
describiremos la clasificación de los diferentes tipos de sólidos
Tabla. Sólidos presentes en las aguas residuales.
Parámetro Sólidos totales (ST)
Sólidos Volátiles Torales (SVT) Sólidos Fijos Totales (SFT) Sólidos Suspendidos
Totales (SST) Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV) Sólidos Suspendidos Fijos
(SSF) Sólidos Disueltos Totales (SDT)
Sólidos Disueltos Volátiles (SDV) Sólidos Disueltos Fijos (SDF) Sólidos
Sedimentables (SSe)
Descripción Residuo remanente después que la muestra ha sido evaporada y secada
a una temperatura de 103-105 0C Son los sólidos que se volatilizan cuando se
incineran los ST a 500 ± 500C Residuo que permanece Parámetros después de
incinerar los ST a 500 ± 500C Fracción de ST que queda retenido en un filtro de
fibra de vidrio Sólidos que son volatilizados cuando los SST se calcinan a 500
± 500C Residuo remanente después de calcinar los SST a 500 ± 500C Son los
Sólidos que pasan a través del filtro de fibra de vidrio y luego son evaporados
y secados. Sólidos que se volatilizan cuando se incineran los SDT a 500 ± 500C
Residuo remanente después de calcinar los SDT a 500 ± 500C Sólidos Suspendidos
expresados en ml por litro
Adaptado de Crites y Tchobanouglous (2000
Color: el color causado por sólidos suspendidos sellama color aparente mientras
que el color causado por sustancias disueltas y coloidales se denomina color
verdadero. Olor: el principal compuesto causante del olor
desagradable es el sulfuro de hidrógeno, producto de las condiciones anaerobias
de las aguas residuales. Densidad: se define como la masa por unidad de volumen y se expresa como Kg/m3 Turbiedad: la
medición de la turbiedad se realiza por comparación entre la intensidad de luz
dispersa en una muestra y la luz dispersa por una suspensión de referencia bajo
las mismas condiciones. Conductividad: es la medida de una solución para
conducir la corriente eléctrica. Es usado para determinar la posibilidad de uso de un agua para riego. Parámetros químicos
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
ï‚· Orgánicos biodegradables (materia orgánica): se miden con mayor frecuencia
a través de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DB5). El periodo de incubación
estándar es de 5 días a 20 0 C Orgánicos refractarios (detergentes, solventes,
etc.): se miden compuestos que son de difícil estabilización por procesos
biológicos. Inorgánicos: o Metales: son de interés en el tratamiento, reutilización
y vertido de efluentes, así como en la disposición de lodos
estabilizados. Todos los organismos vivos requieren para su adecuado
crecimiento elementos como el hierro, cobre, cromo, cinc,
etc. Estos elementos pueden llegar a ser peligrosos cuando se
encuentran en cantidades elevadas. En la siguiente
tabla se presentan los principales metales presentes en las aguas residuales.
Tabla. Metales que pueden
estarpresentes en las aguas residuales crudas.
Metal Arsénico Cadmio Calcio Cromo Cobalto Cobre Hierro Plomo Magnesio
Manganeso Mercurio Molibdeno Níquel Potasio Selenio Sodio Tungsteno Vanadio
Cinc
Símbolo As Cd Ca Cr Co Cu Fe Pb Mg Mn Hg Mo Ni K Se Na W V Zn
Adaptado de Crites y Tchobanouglous (2000)
Acidez: Se define como la concentración del ión hidrógeno (H+), es decir en una
solución. Alcalinidad: se define como la capacidad para neutralizar
ácidos en aguas residuales, la alcalinidad se debe a la presencia de hidróxidos
(OH), carbonatos (CO3) y bicarbonatos (HCO3) Nutrientes: el nitrógeno y el
fósforo son esenciales para el crecimiento biológico, estos reciben el nombre
de nutrientes o bioestimulantes. El nitrógeno es esencial para la síntesis de
proteínas, el contenido total de nitrógeno está compuesto por nitrógeno
amoniacal, nitritos, nitratos y nitrógeno orgánico. Mientras que el fósforo es importante para el crecimiento de algas
y otros organismos biológicos.
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
o Cloruros: es un parámetro importante relacionado con la reutilización del agua. Los cloruros
en aguas naturales provienen de los cloruros lixiviados de las rocas y los
suelos con los que hace contacto. o Sulfatos: Los
sulfatos se encuentran casi en todas las aguas naturales. El
sulfato es uno de los constituyentes principales de la lluvia. o Gases: la determinación de gases disueltos tales como amoniaco, dióxido de
carbono, sulfuro de hidrógeno, metano y oxígeno, se realiza para ayudar en la
operaciónde sistemas de tratamiento de aguas residuales. Parámetros
microbiológicos: ï‚· Bacterias: son microorganismos procarióticos unicelulares.
El interior de la célula contiene una suspensión coloidal de
proteínas, carbohidratos y otros compuestos orgánicos complejos, llamado
citoplasma. ï‚· Virus: están compuestos de un
ácido nucleico (ADN o ARN) ubicado en el
centro y rodeado por una capa externa de proteína
llamada capsid. ï‚· Algas: son eucarióticas unicelulares o multicelulares. Son
importantes en los procesos de tratamiento biológico, especialmente en los
procesos de tratamiento de aguas residuales con lagunas de estabilización, en
donde su habilidad para producir oxígeno por fotosíntesis es vital para el
ambiente ecológico del
agua. La figura muestra los principales contaminantes presentes en un agua residual, mismos que fueron descritos en los
apartados superiores.
Figura. Contaminantes presentes en
las aguas residuales.
Tomados de apuntes de Fuentes
La siguiente tabla presenta un resumen con los
parámetros comúnmente empleados en la
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
caracterización del
agua residual.
Tabla. Análisis comunes usados para estimar los
constituyentes en aguas residuales
Determinar aquellos sólidos que se sedimentan por gravedad en un tiempo
específico Distribución de partículas por tamaño DPT Evaluar el desempeño de
los procesos de tratamiento Turbiedad UNT Evaluar la calidad del agua residual
tratada Color Café claro, Estimar la condición de lagua gris, negro residual
(fresca o séptica) Transmitancia %TEstimar si el efluente tratado es apropiado
para desinfección con radiación UV Olor NUO Determinar si el olor puede ser un
problema o Temperatura C u oF Importante en el diseño y operación de
instalaciones de tratamiento con procesos biológicos Densidad Estimar si el
efluente tratado e Conductividad apto para uso agrícola Características
químicas inorgánicas Amonio libre NH+4 Usado como medida de Nitrógeno orgánico
N-org nutrientes y para establecer el Nitrógeno total Kjeldahl NTK grado de
descomposición del + (Norg+NH 4) agua residual; las formas Nitritos NO2oxidadas
pueden tomarse como Nitratos NO3una medida del grado de Fósforo inorgánico
Pinorg oxidación Fósforo total FT Fósforo orgánico Porg pH pH=log1/[H+] Medida
de la acidez o basicidad de una solución acuosa Alcalinidad HCO3-+CO3- Medida
de la capacidad 2 +OH- - H+ amortiguadora del agua residual Cloruros ClEvaluar
la posibilidad de ser
Prueba Características Físicas Sólidos totales Sólidos volátiles totales
Sólidos fijos totales Sólidos suspendidos totales Sólidos suspendidos volátiles
Sólidos suspendidos fijo Sólidos disueltos totales Sólidos disueltos volátiles
Sólidos disueltos fijos totales Sólidos sedimentables
Abreviatura ST SVT SFT SST SSV SSF SDT SDV SDF SSe
Significado del resultado Determinan la clase de proceso u operación más
apropiada para su tratamiento
Estimar la reutilización potencial del agua residual
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
empleada en el uso agrícola Estimar la formación potencial de olores y de
tratamiento apropiado de lodosresiduales Estimar la posibilidad de reutilizar
el agua residual y los posibles efectos tóxicos en el tratamiento. Las
cantidades de metales son importantes en el tratamiento biológico Evaluar la
presencia o ausencia de un constituyente específico Presencia o ausencia de un
gas específico
Sulfatos
SO4
-2
Metales
As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, Hg, Mo, Ni, Se, Na, Zn
Compuestos y elementos inorgánicos específicos Gases
O2, CO2, NH3, H2S, CH4 Características químicas orgánicas Demanda bioquímica de
oxígeno a DBO5 Medida de la cantidad de cinco días oxígeno requerido para estabilizar
biológicamente un residuo Demanda bioquímica de oxígeno DBOu Medida de la
cantidad de última oxígeno requerido para estabilizar biológicamente un residuo
Demanda de oxígeno nitrogenácea DON Medida de la cantidad de oxígeno requerido
para oxidar biológicamente el nitrógeno amoniacal de un agua residual a
nitratos Demanda química de oxígeno DQO Usado con frecuencia como sustituto de
la prueba de DBO Carbono orgánico total COT Usado con frecuencia como sustituto
de la prueba de DBO Compuestos y clases de compuestos Determina la presencia de
orgánicos específicos compuestos orgánicos específicos y estimar la necesidad
de medidas especiales en el diseño para su remoción Características biológicas
Coliformes NMP Microorganismos específicos Bacterias, protozoos, helmintos,
virus Toxicidad UTA y UTC Unidad tóxica aguda, unidad tóxica crónica
Fuente: Crites & Tchobanoglous; (2000)
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
Actividad 2. Parámetrosfísicos y químicos del agua
El conocer los parámetros físicos y químicos del
agua nos puede apoyar en el análisis de calidad del
agua y determinar el uso posible, como
por ejemplo, el doméstico, público, agricultura y ganadería para su vertido. Con
el objetivo principal de reconocer los valores de estos parámetros, de saber si
se encuentran en los rangos permitidos por las normas
y si posteriormente requerirá algún tratamiento. Para realizar esta actividad
es importante revisar los parámetros físicos y químicos más importantes del
agua. Esta actividad se desarrollará en dos etapas y
entregas. En la primera etapa (E1), la cual se desarrolla de forma
individual, deberás realizar los siguiente: Instrucciones de la primera etapa:
1. Investiga sobre los parámetros físicos y químicos del agua bajo las
Normas Oficiales Mexicanas. 2. En la primera etapa (E1) utilizando la
herramienta de base de datos, en un documento elabora
un mapa conceptual de forma individual. Si necesitas guiarte sobre cómo hacer un mapa conceptual consulta el documento Como elaborar un
mapa conceptual escrito por el Dr.
Jaime Square, este documento se encuentra en el
aula. 3. En este mapa conceptual describe cada uno de
los parámetros físicos y químicos del
agua. 4. Guarda y envía a la base de datos como primera entrega con la siguiente
nomenclatura QAM_U2_A2E1_XXYZ a tu Facilitador(a). *
Recuerda que para esta herramienta sólo podrás realizar una entrada y subir 2
archivos, por lo cual en la segunda etapa deberás editar tu entrada hecha
anteriormente, para subir la segunda entrega. Instrucciones de la segunda
etapa: 5. En la segunda etapa (E2) se trabajade forma colaborativa. Revisa y
comenta 2 trabajos de tus compañeros(as), verifica si
alguno de ellos/ellas tiene diferentes parámetros y complementa la información
en tu mapa conceptual. Recuerda que debes aportar datos a dos trabajos de tus compañeros(as). 6. Guarda y sube como segunda entrega
a la base de datos con la siguiente nomenclatura. QAM_U2_A2E2_XXYZ. *No olvides
que tienes el foro de Dudas y consultas sobre Química ambiental, por si se
presenta algún cuestionamiento el cual quieras consultar.
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología
ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
Actividad 3. Práctica 1. Parámetros físicos y
químicos en el agua
Es importante que reconozcas los parámetros físicos y químicos que se deben
realizar a las diversas muestras de agua, la forma de llevar a cabo el
muestreo, pero sobre todo que estés consciente que todo se realiza bajo normas,
las Normas Oficiales Mexicanas (NOM´s), las cuales nos dictan los pasos a
seguir para las determinaciones de estos. Por lo que te
invitamos a que interactúes con los diversos programas de simulación, donde
podrás intercambiar variables y de esta manera conocer el comportamiento, para
que posteriormente realices lo siguiente: 1. Descarga el documento Cuadernillo
de prácticas, consulta la Practica 1. Parámetros físicos y químicos en el agua
y realiza los que se te indica. Recuerda
que es aquí donde utilizarás el simulador y que en dicho cuadernillo se incluye
la estructura que deberá tener tu reporte. 2. Sigue las instrucciones
que se encuentran en el simulador. Recuerda que puedes hacer diferentes
pruebasen el simulador para que domines su uso, antes
que empieces tu práctica. 3. Guarda y envía a la sección de Tareas, tu
documento con la nomenclatura QAM_U2_A3_XXYZ espera la retroalimentación de tu Facilitador(a) *Recuerda que puedes consultar el foro Dudas
y consultas sobre la Química ambiental, en el cuál te podrás apoyar para
resolver esta actividad a través de tu Facilitador(a) y compañeros(as).
2.2. Transporte y difusión
Existen principalmente dos mecanismos mediante los cuales se da el transporte
de compuestos químicos en el agua: la advección y la difusión. La advección
(Oyarzun, 2007) define que es el proceso debido al movimiento del fluido, ya sea
aire o agua. Un elemento químico presente en el aire o
en el agua, será llevado por este movimiento advectivo de masas (la convección
es un término similar, que normalmente se asocia al movimiento vertical de
advección debido a las diferencias de densidad. El movimiento advectivo es
descrito matemáticamente por la dirección y la magnitud de su velocidad, dado
que a pesar de la ocurrencia de dispersión, el centro de masa del elemento que
es transportado por advección, se mueve a la velocidad promedio del fluido,
siempre y cuando no se produzca adsorción y retardo, es decir, el movimiento
advección va estar marcado por la dirección que siga el contaminante
dependiendo del contaminantes, la velocidad del recorrido del agua, siempre que
no se quede precipitado en las orillas de su recorrido o se incorpore a otro
contaminante.
Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental
Química ambiental
Programa desarrollado
La tasa detransporte de un elemento químico por unidad de área, perpendicular a
la dirección del movimiento se expresa generalmente en términos de densidad de
flujo (J) de acuerdo con: J=C*V Donde: J es la densidad de flujo
(masa/longitud2 Tiempo), C es la concentración del químico (masa/longitud3 V es
la velocidad del fluido (longitud/Tiempo). El segundo proceso es el transporte
difusivo o “Fickiano” (Oyarzún, 2007) este elemento
químico se mueve desde una concentración relativamente alta hacia una de menor
concentración, por efecto del movimiento
aleatorio del
aire o agua que acarrea al elemento químico (difusión turbulenta) o por una
combinación de ambos. La primera ley de Fick es usada para describir la densidad
de flujo debido a la difusión turbulenta (y también para difusión molecular), y
se expresa, para una dimensión, como: J=-D (dc/dx) Donde: J es la densidad de
flujo (masa/longitud2 Tiempo), D es el coeficiente de transporte de masa de
Fick (longitud2/tiempo), C es la concentración del elemento o compuesto químico
(masa/longitud3) y X la distancia sobre la cual se consideran cambios en la
concentración (longitud).
2.2.1. Procesos de transporte de contaminantes en medios acuosos
Las aguas de los lagos,
mares y ríos libres de contaminación antrópica tienen, de todos modos,
impurezas, las que no están incluidas dentro del concepto de contaminación, de una o de
otra forma han sido transportados o difundidos en el agua, en la siguiente
tabla se describen las impurezas.
Tabla. Transporte de contaminantes en medio acuático
Clasificación de las partículas por tamaño Suspendidas Coloidales Disueltas -4
-4 -6 -6 >2x10 mm 4x10 mm
