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Análisis de aguasAnálisis de aguas

Normas de calidad de las aguasNormas de calidad de las aguasLegislaciónLegislaciónSistemas de muestreo y conservación de Sistemas de muestreo y conservación de la muestrala muestraDeterminación de parámetros globales de Determinación de parámetros globales de calidadcalidadDeterminación de nutrientes principales en Determinación de nutrientes principales en aguas naturalesaguas naturales


Criterios de calidad del agua. Legislación Definición de calidad. Calidad de las aguas según su uso. Definición de los indicadores o parámetros de calidad.Indicadores físicos (turbidez, color, olor, sabor, temperatura, conductividad)Indicadores químicos (pH, dureza, oxígeno disuelto, materia orgánica, nutrientes, pesticidas, metales pesados)Indicadores biológicos (métodos ecológicos, microbiológicos, fisiológicos y bioquímicos, ecotoxicológicos)Establecimiento de las normas de calidad medioambiental.


NORMAS DE CALIDAD ⇒ FIJAR LÍMITES

⇓ ⇓

Resultado de las Según uso y repercusiones

respuestas sobrelos organismos


La Reglamentación propone

- Concentración máxima recomendable (tope a alcanzar)

- Concentración máxima aceptable (límite de pérdida de calidad)

- Concentración máxima admisible (Cantidad máxima desfavorable, con peligro para la salud)

Las normas serán distintas y más o menos restrictivas según el uso del agua

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Política de agua comunitaria (21/2/1996):

Directiva 76/160/CEE relativa a la calidad del agua de baño y modificada por la Directiva 91/692/CEE;Directiva 98/83/CEE relativa a la calidad de aguas destinadas alconsumo humano;Directiva 75/440/CE relativa a la calidad requerida para aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable y modificada posteriormente por las Directivas 79/869/CEE, 90/656/CEE y 91/692/CEE;Directiva 91/271/CEE relativa al tratamiento de las aguas residuales urbanas y modificada por la Directiva 98/15/CEE;Directiva 96/61/CE relativa a la prevención y control de la contaminación.

Directiva 2000/60/CE por la que se establece un marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas.


Introducción a la Directiva 2000/60/CE Introducción a la Directiva 2000/60/CE por la que se establece un marco por la que se establece un marco comunitario de actuación en el comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguasámbito de la política de aguas


¿En qué se basa la Directiva Marco de Aguas (DMA)?

“El agua no es un bien comercial como los demás, sino un patrimonio que hay que proteger, defender y tratar como tal”.

Los objetivos de la Directiva Marco de Aguas se pueden resumir en:

Proteger los ecosistemas acuáticos de la UE;

Promover un uso sostenible del agua basado en la protección, a largo plazo, de los recursos hídricos disponibles;

Contribuir a paliar los efectos de las inundaciones y sequías

¿Cuándo surge el problema en torno a la calidad del agua? A partir del siglo XIX:

⇓

- Acusado desarrollo de la población mundial

- Incremento de las concentraciones urbanas

- Avanzado estado de desarrollo industrial

Definición de algunos indicadores

Aguas naturales y/o residuales y/o por los procesos de tto.

En función de su forma (disuelta y/o particulada)

Criterios de calidad de las aguas

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CLASIFICACIÓN DE LOS INDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA

- Indicadores físicos (turbidez, SS, color, olor, sabor, temperatura, conductividad)

- Indicadores químicos (pH, dureza, oxígeno disuelto, materia orgánica, nutrientes, pesticidas, metales pesados)

-Indicadores biológicos (métodos ecológicos, microbiológicos, fisiológicos y bioquímicos, ecotoxicológicos) Como en la vida Como en la vida

acuáticaacuáticaFísicos, químicos, Físicos, químicos, microbiológicos, microbiológicos, radiactivosradiactivos

Sanitarios OrganolépticosSanitarios OrganolépticosEstéticos, Económicos Estéticos, Económicos

de usode usode tratamientode tratamiento

RecreoRecreo

pHpH, oxígeno disuelto, , oxígeno disuelto, sólidos sólidos sedimentablessedimentables

y flotantes, y flotantes, temperaturatemperatura

Físicos, químicos, Físicos, químicos, microbiológicos, microbiológicos, radiactivosradiactivos

Suelo Suelo PlantaPlanta

RiegoRiego

ColiformesColiformes, materiales , materiales tóxicos, sabores y tóxicos, sabores y olores, olores, pHpH, oxígeno , oxígeno disuelto, turbidez, disuelto, turbidez, color, temperaturacolor, temperatura


Sanitarios Económicos Sanitarios Económicos de usode usode tratamientode tratamiento

AcuáticoAcuático

IdemIdemFísicos, químicos, Físicos, químicos, microbiológicos, microbiológicos, radiactivosradiactivos

Sanitarios,OrganolépticosSanitarios,OrganolépticosEstéticos, Económicos Estéticos, Económicos de uso, de tratamientode uso, de tratamiento

DomésticoDoméstico

Coliformes,materialesColiformes,materialestóxicos, radiactividad, tóxicos, radiactividad, sabores y olores, sabores y olores, pHpH, , oxígeno disuelto, oxígeno disuelto, turbidez, color, turbidez, color, temperaturatemperatura


Sanitarios,OrganolépticosSanitarios,OrganolépticosEstéticos, Económicos Estéticos, Económicos de uso, de tratamientode uso, de tratamiento

BebidaBebida

Criterios de calidadCriterios de calidadParámetrosParámetrosAspectosAspectosUsoUso

Análisis de aguasAnálisis de aguas¿¿Qué variables deben evaluarse en un análisis de aguaQué variables deben evaluarse en un análisis de agua? ?

Características organolépticasCaracterísticas organolépticas

Parámetros generales: Parámetros generales: pHpH, conductividad eléctrica, y temperatura , conductividad eléctrica, y temperatura

Cantidad de oxígeno: Cantidad de oxígeno: OxígenoOxígeno disuelto, DQO, DBO, COTdisuelto, DQO, DBO, COT

Aniones: cloruros (para evaluar la salinidad), nitritos (indicadAniones: cloruros (para evaluar la salinidad), nitritos (indicadores ores de acción bacteriológica), nitratos (nutrientes), fosfatos de acción bacteriológica), nitratos (nutrientes), fosfatos (procedentes de fertilizantes y detergentes), sulfitos (fuentes (procedentes de fertilizantes y detergentes), sulfitos (fuentes industriales), sulfuros ( indicadores de acción bacteriológica) industriales), sulfuros ( indicadores de acción bacteriológica) y y cianuros (desechos industriales)cianuros (desechos industriales)

Cationes: sodio (salinidad), calcio y magnesio (dureza), amonio Cationes: sodio (salinidad), calcio y magnesio (dureza), amonio (acción bacteriológica), y metales pesados ((acción bacteriológica), y metales pesados (PbPb, , CdCd, y , y HgHg))

Sustancias orgánicas: hidrocarburos, fenoles, pesticidas, etc.Sustancias orgánicas: hidrocarburos, fenoles, pesticidas, etc.

Examen bacteriológico: importante en aguas de consumoExamen bacteriológico: importante en aguas de consumo


Turbidez

provocada por materia insoluble, en suspensión o dispersión coloidal Efecto Tyndall (reflexión de la luz)).Mide la extensión con la que un rayo de luz es reflejado a su paso por el agua, con un ángulo de 90°.Depende del tamaño y superficie de la materiase mide en unidades nefelométricas

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Sólidos en suspensión

Método directo que determina la cantidad de sólidos presentes en la muestra (métodos gravimétricos: evaporación y/o filtración)

Filtración mg/l (ppm)Evaporación (105ºC y 180ºC): mg/l (ppm).Distingue sólidos en suspensión y disueltos

Distinción de materia orgánica entre los SSOXIDACIÓN M.O.(450 ºC)→ CO2 + H20 + GASES

SOLIDOS TOTALES - M.O. = SÓLIDOS INORGÁNICOS


Sólidos disueltos: Cantidad de materia disuelta determinada por evaporación (105ºC ) previa filtración

Sólidos totales: Suma de sólidos en suspensión y disueltos

Residuo seco: Peso del material después de evaporar un litro de agua. Si se ha filtrado previamente, corresponderá a los sólidos disueltos sean volátiles o no.

Sólidos volátiles : Sólidos que se volatilizan a 180ºC

Materia particulada total: Material particuladoretenido por un filtro de 0.45 µm. Se determina mediante filtración y pesada

NO HAY IDENTIFICACIÓN ESPECÍFICA. NO SABEMOS EL POTENCIAL DE CONTAMINACIÓN


TemperaturaAfecta a la solubilidad de las sales y de los gasesAfecta a los procesos biológicos (acelera la velocidad de las reacciones químicas)

Aumento T ⇒ Disminución O2 ⇒Aumento consumo O2


Conductividad

Capacidad que presenta el agua para conducir la electricidad (sales)conductividad elevada: salinidad elevada y valores anómalos de pH.ConductímetroConductímetro: aguas muy mineralizadas : aguas muy mineralizadas mSmS//cmcm; ; aguas poco mineralizadas aguas poco mineralizadas µµS/cm. S/cm. mineralización media: 333 y 833 mineralización media: 333 y 833 µµS/cmS/cmSalinidad: contenido iónico total del agua. Salinidad: contenido iónico total del agua. (s(sólidos disueltos)ólidos disueltos) g/g/KgKg

Indicador de vertidos y evaluador del uso de agua para riego

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Existencia de más de 10 millones de compuestos químicos.

Para su caracterización:-Indicadores generales (pH)-Indicadores de grupos de compuestos (pesticidas, materia orgánica…)-Indicadores de un componente específico



- Alcalinidad: presencia de CO3= y HCO3- además de otras bases (boratos, arseniatos, fosfatos, silicatos, etc.)

CO32- (aq) + H2O → HCO3-HCO3- (aq) + H2O → CO2 (aq) +H2O + OH-H3SiO4 (aq) + H2O → H4SiO4(aq) + OH-PO43- (aq) + H2O → HPO42- (aq) + OH-

Par amortiguador: CO32-/ HCO3-


Dureza

-Indicador de la calidad del agua.

SUMA DE TODOS LOS CATIONES MULTIVALENTES PRESENTES EN EL AGUA (Ca y Mg)

-Altas concentraciones de cationes divalentes impiden la formación de espuma con el jabón y favorece la formación de depósitos de sales en electrodomésticos.

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Valoración con EDTA o Absorción/Emisión Atómica0-60 mg CaCO3/l ⇒ AGUA BLANDA60-120 mg CaCO3/l ⇒ AGUA MODERADAMENTE DURA≥120 mg CaCO3/l ⇒ AGUA DURA≥150 mg CaCO3/l ⇒ RECHAZO

• Aguas subterráneas ⇒ >300 mg/l

Análisis de aguasAnálisis de aguasOxígeno disueltoO2 (gas) ↔ O2 (aq)tres vías de entrada: Disolución del oxígeno atmosférico La fotosíntesisReaireación por agitaciónConsumo:oxidación de materia orgánica/inorgánicarespiración de los seres vivosProcesos condicionados por la disolución del gas (temperatura)Porcentaje de saturación (relación entre el valor medido y el de saturación):

100%- condiciones óptimas<100%- contaminación orgánica>100%- exceso de productores primarios


- Método Winkler (forma de MnO2, acidificación, yodometría)Mn2+ + O2 +2 OH- ↔ MnO2 +2H2OMnO2 + 2I- +4H+ ↔ Mn2+ + I2 +2H2OI2 + 2 S2O32- ↔ 2I- + S4O62-- Sondas de oxígeno

O2 + 4H+ + 4e- ↔ 2H2O


demandademanda bioquímica de oxígenobioquímica de oxígeno ((DBO)DBO): : capacidad de la materia orgánica para consumir oxígeno. Se realiza por microorganismos.Cantidad de oxígeno disuelto consumido (mg O2/l) en una muestra de agua por los microorganismos cuando descomponen la materia orgánica a una temperatura de 20°C.

Aguas muy puras DBO < 3 Aguas muy puras DBO < 3 ppmppm O2O2Pureza intermedia DBO entre 3Pureza intermedia DBO entre 3--5 5 ppmppm O2O2Aguas contaminadas DBO Aguas contaminadas DBO >> 8 ppm O28 ppm O2Aguas residuales urbanas DBO entre 100Aguas residuales urbanas DBO entre 100--400 ppm O2400 ppm O2Aguas industriales DBO hasta 10.000 Aguas industriales DBO hasta 10.000 ppmppm O2O2

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diferencias entre la degradación real de la materia orgánica en diferencias entre la degradación real de la materia orgánica en condiciones naturales y las que se producen en el laboratorio condiciones naturales y las que se producen en el laboratorio Limitaciones de la DBO

- Variabilidad en microorganismos y materia orgánica- Sustancias o compuestos fácilmente degradables- Presencia de materiales tóxicos- Cantidad de microorganismos presentes- Dilución de las muestras- Tiempo de obtención del resultado- Especies que reaccionan con el oxígeno (oxidación del amonio)- Reproducibilidad de las muestras (±20%)- Reproducibilidad de las condiciones de trabajo


Métodos de oxidación químicaMayoría de los compuestos orgánicos son oxidados a dióxido de carbono y agua por agentes oxidantes fuertes en condiciones ácidas y bajo ebullición.La oxidación se puede llevar a cabo con K2Cr2O7 o con KMnO4

Cr2O72Cr2O72-- + 14H+ + 6e+ 14H+ + 6e-- → 2Cr3+ + 7H2O → 2Cr3+ + 7H2O • Cantidad de agente oxidante = cantidad de

M.O. que ha reaccionado = valor de O2 consumido (mg/l)


DBO DQO-Compuestos orgánicos biodegradables

- Puede biodegradar compuestos aromáticos

-Compuestos orgánicos totales

- Las sustancias inorgánicas pueden oxidarse

- No degrada compuestos aromáticos

DBO/DQO < 0,2 CONTAMINANTES DE NATURALEZA NO BIODEGRADABLE

DBO/DQO > 0,6, CONTAMINANTES DE NATURALEZA BIODEGRADABLES


RELACIÓN DQO/DBO

A esta relación se le conoce como índice de biodegradabilidad

DQO/DBO =1.5 ⇒ Materia orgánica muy degradableDQO/DBO =2 ⇒ Materia orgánica moderadamente degradableDQO/DBO =10 ⇒ Materia orgánica poco degradable

Este parámetro nos ayudará a decidir en el tratamiento biológico

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Carbono Orgánico Total (COT)Oxidación total del carbono orgánico presente en la muestra por radiación ultravioleta o por combustión catalítica, transformándolo en CO2 (determinación volumétrica, conductividad térmica o sonda

específica). Los resultados se expresan en mg C/lCondiciones de determinación de COT

- Posibilidad de automatización (menor tiempo y mayor nº de muestras)- Método de rutina en instalaciones industriales

Buen indicador de la contaminación orgánica:COT < 10 mg/l Aguas naturalesCOT > 100 mg/l Aguas residuales


RELACIÓN DQO/COT

DQO/COT =2.52

DQO/COT =5.33 ⇒ Valor máximo que puede alcanzar

DQO/COT ⟩ 5.33 ⇒ Materia inorgánica oxidable

DQO/COT =3 ⇒ Agua residual urbana


EUTROFIZACIÓN : ENRIQUECIMIENTO DESMESURADO DEL AGUA CON NUTRIENTES

Nutrientes limitantes en el crecimiento fitoplanctónico: Nitrógeno y Fósforo ⇒

EUTROFIZACIÓN: CONSECUENCIASEnriquecimiento en nutrientes del agua

⇓Crecimiento de especies vegetales

⇓Crecimiento de biomasa animal

⇓Degradación de la biomasa muerta (bacterias aeróbicas)

MO + O2 → CO2 + H2O + Energía


Determinación por técnicas espectrofotométricasNitrógeno total: 15 Nitrógeno total: 15 mgmg/l (poblaciones de /l (poblaciones de 10.000 a 100.000 habitantes) y 1mg/l para 10.000 a 100.000 habitantes) y 1mg/l para poblaciones de mas de 100.000 poblaciones de mas de 100.000 habitantes)habitantes)Fósforo total: 2 Fósforo total: 2 mgmg/l (poblaciones de /l (poblaciones de 10.000 a 100.000 habitantes), y 1mg/l 10.000 a 100.000 habitantes), y 1mg/l para poblaciones de mas de 100.000 para poblaciones de mas de 100.000 habitantes)habitantes)

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Be Be As As AuAu CoCoSe Se HgHg Ni Ni TeTeTlTl Cu Cu PdPd PbPbZnZn AgAg SbSb SnSnCdCd BiBi PtPt CrCr

Ti Ti HfHf ZrZr WWNbNb TaTa Re Re GaGaLa Os La Os RhRh IrIrRuRu BaBa

NaNaK K LiLi MoMoMgMg Fe Fe CaCa MnMn AlAl

MUY TÓXICOS Y MUY TÓXICOS Y ACCESIBLESACCESIBLES

TÓXICOS TÓXICOS INSOLUBLES O MUY INSOLUBLES O MUY RAROSRAROS

NO CRÍTICOSNO CRÍTICOSAnálisis de aguasAnálisis de aguas

Sodio y potasio

alcio y magnesio

monio

metales pesados

indica salinidad

están relacionados con la dureza del agua

contaminación con fertilizantes y heces

de efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena trófica;

Análisis de aguasAnálisis de aguas Análisis de aguasAnálisis de aguas

Metales pesados

- En aguas naturales, en ppb o ppt (trazas)

Persistencia

Acumulación[M]↓

Organismos superiores

[M]↑

Contaminación de

Metales por actividad

antropogénica

Bioacumulación

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Análisis de aguasAnálisis de aguas Análisis de aguasAnálisis de aguas


INDICADORESBIOLÓGICOS

Evaluación de los organismos presentes dando una estimación de la calidad del agua

PROVOCA DISTINTOS EFECTOSEN LOS ORGANISMOS

Variación en concentración

Presencia de determinadas

sustancias



PROVOCA DISTINTOS EFECTOS EN LOS ORGANISMOS:

Cambio en la composición de las especies que forman las Comunidades acuáticas

Cambio en los grupos que predominan en un determinado hábitat

Empobrecimiento en el nº de especies

Alta mortalidad en estadios de vida más sensibles

Mortalidad general de las poblaciones

Cambio en el metabolismo o aparición de deformidadesmorfológicas


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Venta jas de los ind icadores b io lóg icos

In tegración de d istin tos e fectos a lo la rgo de la v ida de lo sO RGAN ISM O S IN D ICAD O RES, conociendo s ituación actua l y e fecto de an te rio res acc iden tes que hayan pod ido ocurrir.

R equ iere un equ ipam ien to m enos so fis ticado que lo s aná lis is qu ím icos.

Se rea lizan de fo rm a ráp ida e in s itu por expertos.

Las m etodo log ías em p leadas para proponer IN D ICAD O RES BIO LÓ G ICO S se pueden ag rupar en :

M étodos eco lóg icosM étodos m icrob io lóg icosM étodos fis io lóg icos y b ioqu ím icosM étodos eco tox ico lóg icos

C rite rio s d e c a lid a d d e la s a g ua s


Métodos ecológicos

- Indicadores de contaminación y/o alteración del caudal o del hábitat. Son los más usados.

- Cada organismo ocupa un hábitat preferente en función de lascondiciones físicas, químicas y biológicas:

Cambio en condiciones ⇒Cambio en la población

- Aplicación de un criterio general ⇒ Establecimiento de índices en función de las especies presentes

ÍNDICES BIÓTICOS



ÍNDICESBIÓTICOS

Presencia/ausenciade grupos deorganismos

Trent Biotic IndexBMWPÍndice BILL (ríos Besós y Llobregat)

Información general del sistemaNO indican qué sustancia/sprovocan la alteración



Organismos seleccionados ⇒ BACTERIAS COLIFORMES (E. coli)límites máximos admisibles para el agua potable,10 ml de agua no se encuentran gérmenes coliformesaguas de bañosinferior a 500 y en todo caso no llegará a 10.000 por 100 mlEl primer número tiene valor indicativo, el segundo es de cumplimiento obligatorio.

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La muestra se tomará en frasco estéril. La muestra se tomará en frasco estéril. La muestra ha de ser representativa de La muestra ha de ser representativa de la fuente original. la fuente original. Se evitará Se evitará la contaminaciónla contaminación de la de la muestra durante y después de obtenerla. muestra durante y después de obtenerla. La muestra se analizará lo mas pronto La muestra se analizará lo mas pronto posible. posible. Si no es posible examinar la muestra Si no es posible examinar la muestra enseguida, deberá guardarse en enseguida, deberá guardarse en refrigeraciónrefrigeración entre 0 y 10 entre 0 y 10 ºCºC. .


Métodos fisiológicos

- OBJETIVO: Medida de la velocidad con que los organismos presentes en el agua son capaces de crecer, degradar un sustratoo generar un producto

- ∆velocidad ⇒ MODIFICACIÓN DEL ESTADO FISIOLÓGICO, CAUSADO POR PRESENCIA DE UNA ALTERACIÓN O CONTAMINACIÓN

- No se usan habitualmente ⇒ DIFICULTAD DE IDENTIFICAR CUÁLESSON LOS ORGANISMOS PRESENTES

- PRODUCCIÓN DE O2 ⇒ Incubación del plancton en botellas con Condiciones ambientales controladas (con/sin luz, a 20ºC, durante 24 h)



M étodos b ioquím icos

- Alternativa para e l seguim iento de m icroorganism os de interés deform a rápida, usando técnicas de bio logía m olecular.

D IFICULTADES PARA SU APLIC AC IÓ N:

⇒ Elevado precio de los reactivos⇒ Esfuerzo requerido para la obtención de resultados

-Técnica de éxito : FISH (HIBRIDACIÓ N IN SITU C O N SO NDAS FLUO RESC ENTES)



Métodos ecotoxicológicos- Procedimientos estandarizados con organismos seleccionados, delos que se conoce su respuesta en determinadas condiciones

INCONVENIENTE:

⇒Limitación en situaciones reales porque distintos organismosse comportan de distinta forma ante la misma sustancia tóxica

VENTAJA:⇒Resultados comparables


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