Unidad I Semana N2

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Al finalizar la sesión, el estudiante conocerá principales parámetros
Físico, químicos y Biológicos de los cuerpos de Agua. Importancia de los
parámetros para unos usos determinados del Agua.
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Agenda
1. Criterios de la Calidad y Medida de la Contaminación.
2. Parámetros Físicos
3. Parámetros Químicos.
4. Parámetros Microbiológicos.
5. Contaminantes Acuosos
6. Metales Pesados.
• Todo cambio en las propiedades físico-químicas de un agua natural implica contaminación y pérdida de calidad
• Resulta difícil elaborar una definición simple de calidad del agua, ya que para cada proceso de consumo específico
existe una serie de requisitos que determinan si el agua es de buena calidad para ese uso en concreto.
• Para asegurar la calidad del agua, tanto la que va a ser consumida de manera directa como la de las masas de agua
naturales, existen normas, que fijan la calidad requerida para su uso o vertido (pueden proceder de organismos muy
diferentes: OMS, UE, normas nacionales, regionales e incluso locales).
• El objetivo último de la imposición de las normas es la protección de la salud publica y la protección de ecosistemas
naturales
• Que un agua sea de buena o mala calidad depende del uso específico que se le vaya a dar: agua potable, agua
industrial, riego, vertido a río
CRITERIOS DE CALIDAD Y 
MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN ACUOSA
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A la hora de realizar el análisis de un agua resulta de fundamental importancia realizar una adecuada toma 
de muestra que sea representativa del agua a analizar, puede ser:
PUNTUAL: 
Muestra tomada en un punto y en un instante determinado.
COMPUESTA:
Consta de varias muestras puntuales. Puede ser una muestra compuesta en el tiempo o en el espacio.
PONDERADA:
Muestra compuesta en el tiempo en la que el volumen de cada muestra puntual es proporcional al caudal 
que fluye en el momento de la toma de muestra
Los parámetros medidos pueden ser de tipo físico, químico o microbiológico
PARÁMETROS FÍSICOS
• Se debe a la deficiente transmisión de luz debida a la dispersión ocasionada por las partículas en 
suspensión y por la materia coloidal
• Se mide en turbidímetros que miden la intensidad de la luz dispersada
• Fundamental para aguas de consumo
• Representa un condicionante estético de primer orden
• Puede ser indicativo de mala calidad
• En aguas naturales suele ser producido por minerales disueltos (Fe3+) y taninos procedentes de la 
descomposición de la lignina
• Indicativo de mala calidad
• Compuestos típicos: fenoles, cloro, aminas (pescado), amoniaco, diaminas (carne en mal estado), 
sulfuro de hidrógeno (huevos podridos), mercaptanos
COLOR
TURBIDEZ
OLOR Y SABOR
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• Se mide directamente in situ
• Es importante por su influencia en la cantidad de OD en el agua, influye en las reacciones bioquímicas 
y los equilibrios ecológicos
• Pueden existir contaminaciones térmicas (agua de refrigeración, de embalses)
• Indica la presencia de sales
• Medida rápida y sencilla (conductivímetro)
TEMPERATURA
CONDUCTIVIDAD
SÓLIDOS TOTALES: 
Incluye todos los sólidos, tanto disueltos como en suspensión. Se determinan llevando una muestra a peso 
seco tras evaporación de agua (105 ºC)
SÓLIDOS SUSPENDIDOS: 
Sólidos que se pueden separar por filtración. Se determina filtrando un volumen de agua y llevando el filtro 
a peso seco (105 ºC) (Se debe tarar antes el filtro, previamente seco en las mismas condiciones)
SÓLIDOS DISUELTOS: 
Sólidos que no se pueden separar por filtración (SD = ST – SS)
SÓLIDOS FIJOS: 
Residuo que queda después de la calcinación de la muestra a 550ºC. Corresponde aproximadamente a la 
cantidad de materia inorgánica contenida en el agua
SÓLIDOS VOLÁTILES: 
Aquella fracción de los sólidos que es eliminada cuando se calcina la muestra a 550ºC. Corresponde 
aproximadamente a la cantidad de materia orgánica contenida en el agua (SV = ST – SF)
SOLIDOS
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ANALISIS DE SOLIDOS TOTALES 
Ejercicio 1.- Los resultados siguientes corresponden a un ensayo sobre una muestra de 85 ml de agua residual. Determinar:
a) La concentración de solidos totales 
b) Solidos Volátiles en mg/l.
Datos: 
Tara de plato de Evaporación = 22.6435 g (A) 
Masa de plato + residuo tras Evaporación a 105 °C = 22. 6783 g (B) 
Masa de plato + residuo tras Combustión a 550 °C = 22.6768 g (C) 
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PARÁMETROS QUÍMICOS
pH
• pH = - log[H+]
• Condiciona la mayoría de las reacciones químicas y bioquímicas
• Se mide fácilmente con un electrodo de pH 
ALCALINIDAD
• Es la suma de todas las bases valorables hasta pH = 4,5 
• Indica la capacidad tampón frente a ácidos
• Está constituida por hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos
• Se expresa como equivalentes de CaCO3 por litro
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ACIDEZ
Puede definirse como su capacidad para neutralizar bases, como su capacidad para reaccionar con iones hidroxido,
como su capacidad para ceder protons o como la medida de su contenido total de sustancias acidas. Las aguas
excesivamente acidas atacan los dientes.
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DUREZA
• Es la suma de las normalidades de todos los cationes multivalentes (es frecuente que se exprese
como la masa equivalente de CaCO3)
• Se mide por valoración con EDTA en presencia de indicador de ericromo negro T
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Método EDTA para determinar dureza
Dureza por Calcio
NITRÓGENO
• Se encuentra en las aguas como nitrógeno orgánico, amoniaco, nitritos y nitratos
• El N total se determina mediante el método Kjeldahl
• El amoniaco se puede determinar empleando el método de Nessler (colorimétrico)
• Los nitratos y nitritos se pueden determinar mediante cromatografía de intercambio iónico (CII) o métodos colorimétricos
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AZUFRE
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CLORUROS 
Método de Mohr
FLORUROS
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FÓSFORO
• Se encuentra como fósforo orgánico, polifosfatos y ortofosfatos
• Los ortofosfatos se pueden determinar por CII o métodos colorimétricos
• El fósforo orgánico y los polifosfatos se transforman en ortofosfatos por digestión ácida y 
pueden ser determinados por colorimetría.
METALES PESADOS
• Por ejemplo Hg, Cr, Ni, Pb, Zn, As, Fe
• Se miden principalmente por espectrofotometría de absorción atómica
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• Su determinación es muy importante en ingeniería ambiental por que es el factor que determina la existencia de condiciones 
aeróbicas o anaeróbicas en un medio particular.
• A Partir del OD se puede cuantificar la DBO. Su contenido depende de la concentración y estabilidad del material orgánico 
presente, y por ello es un factor muy importante en la autopurificación de los ríos. 
• Los valores de OD disminuyen con la temperatura. Concentraciones consideradas típicas para agua superficial están 
influenciadas por la temperatura, pero normalmente están entre 7 a 8 ppm (mg/l).
• La vida acuática requiere de OD. La mayoría de los animales acuáticos necesitan una concentración > 1ppm (mg/l) para 
sobrevivir. Dependiendo del tipo y condiciones de cultivo, necesitan de 4 a 5 ppm para evitar stress. 
• Varía significativamente en aguas superficiales, y generalmente es muy bajo, o está ausente en aguas subterráneas.
• Se mide in situ con electrodos de oxígeno (también por procedimientos químicos)
• Es fundamental para la vida acuática y depende de la temperatura (a 10ºC OD 11,3 mg/L; a 30ºC OD 7,6 mg/L)
OXIGENO DISUELTO
Si el OD alcanza bajos niveles, los peces mostrarán los siguientes signos:
• Inactivos y no comen
• Bocanadas de aire (jadeo) en la superficie del agua
• Agrupados cerca del afluente
• Crecimiento lento
• Brote de enfermedades y parásitos
Como medidas de prevención se aplican técnicas de manejo que incluyen:
• Monitoreo de OD a intervalos de tiempo críticos
• Evitar sobre alimentación 
• Apropiado nivel de siembra
• Evitar sobre fertilización
• Control del crecimiento de plantas
• Implementar algúnmétodo de aireación
• Mantener el agua en circulación 
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CALIDAD DE AGUA: NIVELES DE OD
REF.:G.TYLER MILLER, JR., “LIVING IN THE EVIRONMENT”, EIGHTH EDITION, ITP, 1994. ISBN 0-534-19950-X
 
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO)
Cantidad de oxígeno requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica 
biodegradable presente en el agua
• Sólo mide la materia orgánica biodegradable 
• Lo que más se utiliza es la DBO5 (5 días, 20ºC) 
donde
Odi=El oxígeno disuelto (OD) inicial del agua residual diluida.
Odf=El oxígeno disuelto (OD) final, cinco días después, del agua residual diluida
P=La fracción de disolución= volumen de agua residual
volumen de agua residual + agua de disolución
OHCOismosmicroorgannuevosOorgánicamateria 222 
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EJEMPLO: Test DBO de cinco días sin cultivo
Una muestra de 10 mL de agua residual mezclada con suficiente agua como para llenar una botella de
300 mL tiene un OD inicial de 9,0 mg/L. Como ayuda para asegurar la precisión en el test, es deseable
obtener como mínimo una disminución de 2 mg/L del OD durante el transcurso de los cinco días, y el OD
final debería ser como mínimo 2 mg/L. ¿Para qué rango o variedad de DBO5 produciría esta disolución
los resultados deseados?
Solución. La fracción de disolución es P=10/300. Para obtener una disminución mínima
de 2 mg/L en el OD, la DBO mínima necesaria es
Para asegurar que un mínimo de 2 mg/L de OD permanece tras cinco días es necesario
Esta disolución será satisfactoria para valores de DBO5 comprendidos entre 60 y 210 mg/L.
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donde
DBOm=DBO de la mezcla de agua residual y solución del cultivo.
DBOr=DBO del agua residual.
DBOd=DBO del agua de disolución del cultivo (blanca).
Vr=Volumen del agua residual en la mezcla.
Vd=Volumen del agua de disolución del cultivo en la mezcla.
Vm=Volumen de la mezcla=Vd+Vr .
Donde el último término ha sido multiplicado por la unidad (Vm/Vm). Un ligero
reagrupamiento se produce
Sustituyendo las definiciones de P y (1 - P) :
Porque
donde
Bi=OD inicial en el agua de disolución del cultivo (blanca).
Bf=OD final en el agua de disolución del cultivo.
Nuestra expresión final para la DBO del residuo en sí, es la siguiente
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EJEMPLO. Un test DBO con cultivo
Una botella de test que contiene sólo agua de disolución de un cultivo ha disminuido el nivel de
OD a 1 mg/L en un test de cinco días. Una botella DBO de 300 mL llena con 15
mL de agua residual y el resto con agua de disolución cultivada (lo que, a veces, se expresa como
una disolución de 1:20) experimenta una disminución de 7,2 mg/L en el mismo periodo de tiempo.
¿Cuál sería la DBO del residuo en cinco días?
Solución. El factor de disolución P es
Utilizando (5.7), la DBO en cinco días del residuo sería
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Dos formas equivalentes de describir la dependencia del tiempo de la materia orgánica en un matraz.
K=la constante de reacción de la DBO (tiempo-1).
Considerando la DBO como una reacción de primer orden
Prototipo de demanda de oxígeno carbonoso: 
(a) La DBO restante en función
del tiempo, y (b) el oxígeno consumido en 
función del tiempo.
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EJEMPLO Estimar Lo desde La DBO5
El factor de disolución P de una mezcla no cultivada de residuo y agua es de 0,030. El
OD de la mezcla es inicialmente de 9 mg/L, y tras cinco días, ha disminuido hasta 3 mg/L.
La constante de velocidad de reacción k se sabe que es 0,22 días-1.
a) ¿Cuál es la DBO de cinco días del residuo?
b) ¿Cuál sería la DBO carbonoso total?
c) ¿Cuál sería la demanda de oxígeno restante transcurridos cinco días?
Solución.
a) De (5.2), el oxígeno consumido en los primeros cinco días es
b) La cantidad total de oxígeno necesario para descomponer la parte carbonosa del
residuo puede hallarse reagrupando :
c) Tras cinco días, se habrían consumido 200 mg/L de demanda de oxígeno sobre
un total de 300 mg/L. De aquí, la demanda de oxígeno restante sería de
(300-200) mg/L=100 mg/L.
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Ejercicio:
Dependencia de la temperatura del DBO5
En el Ejemplo anterior, los residuos tenían un DBO final igual a 300 mg/L. A 20 oC, la DBO de cinco días
era de 200 mg/L, y la constante de velocidad de reacción era de 0,22/día. ¿Cuál sería la DBO de cinco
días de este residuo a 25 oC?
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Solución. Primero ajustaremos la constante de velocidad de reacción con (5.14) utilizando
un valor de igual a 1, 047:
Así, de
Nótese que la DBO de cinco días es algo mayor que el valor a 20 oC de 200 mg/L. La
misma cantidad total de oxígeno es necesaria para cada temperatura, pero si la temperatura
aumenta, se consume más deprisa.
Cambios en formas de nitrógeno en aguas contaminadas bajo condiciones aerobias.
(Fuente: Sawyer y McCarty, 1994. Reimpreso con permiso de McGraw-Hill, Inc.)
Nitrificación
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Demanda bioquímica carbonosa y nitrosa de oxígeno. La DBO total es la suma
de las dos.
EJEMPLO. Demanda nitrosa de oxígeno
Algunas aguas residuales domésticas tienen 30 mg/L de nitrógeno en forma de nitrógeno o amoníaco.
Suponiendo que muy pocas células nuevas de bacterias se forman durante la nitrificación del residuo (es
decir, la demanda de oxígeno puede hallarse partiendo de un simple análisis estequiométrico de las
reacciones de nitrificación dadas arriba), hallar:
a) La demanda nitrosa de oxígeno total.
b) La relación entre la DBNO y la concentración de nitrógeno en el residuo.
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Solution.
a) Combinando las dos reacciones de nitrificación (5.15) y (5.16) se obtiene
El peso molecular del NH3 es 17, y el peso molecular del O2es 32. La reacción consecutiva indica
que 1 g-mol de NH3 (17 g) necesita 2 g-mol de O2(2 x 32 = 64 g). Dado que 17 de NH3contienen 14
g de N, y que la concentración de N es de 30 mg/L, podemos hallar la DBNO final, o total:
b) La demanda de oxígeno debida a la nitrificación, dividida por la concentración de nitrógeno en el
residuo, es
EXISTEN DOS MÉTODOS PARA MEDIR LA DBO5 DE UNA MUESTRA DE AGUA
MÉTODO WINKLER: 
La muestra se diluye adecuadamente con el agua de dilución y con la muestra diluida se llenan las botellas
que se ponen a incubar. La DBO5 será la diferencia entre el OD inicial y después de 5 días (hay que
corregir la dilución).
MÉTODO WARBURG: 
Se basa en medir la variación de la presión que se produce en las botellas, que han sido llenadas
parcialmente con la muestra, debido al consumo de oxígeno por parte de los microorganismos durante el
periodo de incubación; la interferencia del CO2 formado se elimina con hidróxido.
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Cr2O7
2-
Cr3+
H2SO4, Ag2SO4, HgSO4
(150º C)
OHCOCrHOCrOHC 22
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72zyx 

DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO): 
 Cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica presente en el agua, utilizando un 
potente oxidante químico, dicromato potásico, en medio ácido y en caliente. 
 Mide tanto la materia orgánica biodegradable como la no biodegradable.
CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT): 
Cantidad de carbono de la materia orgánica presente en el agua
• Técnica instrumental que consiste en la oxidación del carbono total a dióxido de carbono en presencia de 
catalizador y a alta temperatura
• El CO2 producido se transporta en corriente de aire y se mide en un analizador de infrarrojos
• El carbono inorgánico se mide acidificando la muestra de manera que todo en carbono inorgánico se 
convierte en dióxido de carbono que se mide en le analizador de infrarrojos y se resta del carbono total para 
obtener el carbono orgánico
• Se mide tanto la materia orgánica biodegradable como la no biodegradable
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ACEITES Y GRASAS
 Se mide por extracción en un disolvente orgánico y gravimetría tras evaporación del disolvente
COMPUESTOS ORGÁNICOS
 Cuando se trata de hacer una determinación de un compuesto específico se utilizan métodos
cromatográficos
• Interesa conocer la posible presencia de patógenos (bacterias, virus o protozoos capaces de transmitir
enfermedades como salmonelosis,fiebres tifoideas, diarreas, disentería, hepatitis A)
• Existen métodos específicos pero resulta inviable analizar individualmente todos los patógenos
potenciales
• La presencia de coliformes (Escherichia coli) se usa como indicador de materia fecal (potenciales
patógenos)
PARÁMETROS BIOLÓGICOS
Fig. Escherichia coli (publicada en Wikipedia con licencia CC BY-SA 3.0)
http://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:EscherichiaColi_NIAID.jpg#filelinks
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Tabla Patógenos víricos, basterianos y protozoarios en residuos con contaminación fecal (Kiely, 1999)
CONTAMINANTES ACUOSOS Y SUS EFECTOS
MATERIA ORGÁNICA BIODEGRADABLE
Fuentes: vertidos urbanos, agrícolas y 
ganaderos e industriales
Degradación aerobia
Consumo de oxígeno>reoxigenación
Degradación anaerobia
CH4, NH3, SH2
Materia orgánica biodegradable
Reducción del OD 
(< 3 mg/L zona no apta para la vida)
Zona putrefacta
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MATERIA ORGÁNICA NO BIODEGRADABLE
PESTICIDAS
Son sustancias químicas que se utilizan para eliminar o controlar plagas tanto agrícolas como
domésticas.
EXISTEN DISTINTOS TIPOS: 
• Insecticidas
• Herbicidas
• Fungicidas
• Raticidas
FUENTES: 
Aguas de escorrentía de zonas agrícolas, zonas residenciales y parques
Los primeros en utilizarse eran de tipo inorgánico: compuestos de As, Hg, S, Cu
Problema: No biodegradables y requerían altas dósis
En los años 50 empezaron a ser sustituidos por compuestos orgánicos sintéticos
INSECTICIDAS:
 Organoclorados (DDT, lindano, aldrin): tóxicos, bioacumulables y muy persistentes
(tiempos de vida media 4-10 años)
 Organofosforados (paration, diazinon, demeton)
 Carbamatos (ardicab)
HERBICIDAS: 
 Acidos fenoxiacéticos, toluidinas, triazinas, fenilureas, bipiridilos y glicinas (algunos muy
persistentes suponen un importante riesgo de contaminación para las aguas
subterráneas)
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FASES NO ACUOSAS
PCBs (bifenilos policlorados): 
Líquidos muy estables con baja inflamabilidad y excelentes aislantes
 Usos: como fluidos de refrigeración en transformadores eléctricos y condensadores, 
como fluidos transportadores de calor en maquinaria industrial, agentes limpiadores de 
tinta
 Se transporta por los cauces de agua adsorbido sobre partículas de polvo (también por el 
aire mediante aves migratorias y volatilización)
 Muy persistente, bioacumulable, tóxicos y muchos cancerígenos.
ACEITES Y GRASAS:
 Fuentes: restos de alimentos, aceites de freír y derivados del petróleo
 Forman películas flotantes que impiden la entrada de oxígeno y afectan a la vida
VERTIDOS DE PETRÓLEO EN EL MAR: 
 Experimentan una serie de procesos
 Fuentes: operaciones de carga y descarga, accidentes y plataformas
 Impacto ecológico: 
Especies marinas (peces, nutrias, moluscos, fitoplancton, zooplancton) y aves
Daños comerciales: pesca y turismo.
Salud pública: en el petróleo se encuentran hidrocarburos aromáticos policíclicos, algunos de ellos
cancerígenos.
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NUTRIENTES: EUTROFIZACIÓN
La eutrofización se puede definir como el enriquecimiento de las aguas en nutrientes inorgánicos que provoca una proliferación
excesiva de plantas acuáticas, especialmente algas y cianobacterias, en detrimento del crecimiento de otras especies.
 Causas: Aporte de nutrientes (N y P).
 Fuentes: vertidos urbanos, agrícolas y ganaderos e industriales.
 Afecta a ríos, lagos y embalses y también algunas zonas de la costa.
EFECTOS:
 Las algas cubren la superficie e impiden el paso de la luz solar.
 Cuando mueren se dan procesos de degradación aerobia (se reduce el OD) y después anaerobia.
 Muerte de otras especies y zona putrefacta.
 Las cianobacterias pueden ser tóxicas (irritaciones en la piel, oculares y gastroenteritis)
 Mareas rojas (tóxicas).
CONSECUENCIAS:
 Perdida de zonas de valor ecológico (desaparición de ecosistemas naturales y reducción en la biodiversidad).
 Pérdida de zonas de recreo y pesca.
Fig. Eutrofización de la parte norte del Mar Caspio (publicada en Wikipedia con licencia CC BY-SA 3.0)
http://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Caspian_Sea_from_orbit.jpg
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/98/Caspian_Sea_from_orbit.jpg
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/98/Caspian_Sea_from_orbit.jpg
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METALES PESADOS
Se consideran metales pesados aquellos que tienen una densidad superior a 5 g/mL
• Algunos son esenciales para la vida: Fe, Mn, Mo, Co, Cu y Zn
• La mayoría de los no esenciales presentan efectos tóxicos sobre los seres vivos (e incluso algunos esenciales cuando
están en altas concentraciones).
• Mayor peligro ambiental debido a su uso extensivo, toxicidad y amplia distribución: Hg, Pb, Cd y (As).
MERCURIO:
• Aplicaciones: tubos fluorescentes, lámparas de mercurio, interruptores eléctricos, procesos industriales, tratamiento de 
piel, fieltro, pilas, baterías.
• Mayor riesgo: Formación de metilmercurio en los sedimentos fangosos de ríos y lagos  bioacumulable (en el músculo de 
un pez puede haber concentraciones de 1 a 10 millones de veces superiores que en el agua). Es muy tóxico, afecta al 
sistema nervioso y los fetos.
PLOMO:
• Aplicaciones: tuberías, construcción, balas, soldaduras, baterías, cerámica vitrificada, pinturas, gasolinas.
• Mayor riesgo: Gasolinas con plomo.
• El Pb es bioacumulable, afecta la reprodución y al sistema nervioso, especialmente fetos y niños.
CADMIO:
• La mayor parte del Cd procede de la fundición de Zn, se utiliza como electrodo en baterías, en pinturas.
• Si residuos con Cd se incineran pasan a la atmósfera y luego al suelo y al agua (la mayor parte del Cd que 
recibimos procede de los alimentos que lo toman del suelo o el agua).
• Efectos: Afecta a los riñones y los huesos.
ARSÉNICO:
• Las fuentes principales proviene de su uso como pesticida y de la extracción y fundición de Au, Pb, Cu y Ni.
• El principal aporte procede del agua de bebida y de alimentos como el marisco.
• Es tóxico y cancerígeno.
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EJEMPLO. Expresar la concentración de la dureza
Una muestra de aguas subterráneas tiene 100 mg/L de Ca2+ y 10 mg/L de Mg2+. Expresa la
dureza en meq/L y mg/L de CaCO3.
Cuando el pozo está seco, es cuando conocemos el
valor del agua.
—Ben Franklin, Almanaque del pobre Richard
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Gracias por su atención