Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
TEMA 2. AGUA Y SANEAMIENTO AMBIENTAL. Tomado de SALUD AMBIENTAL I. Dr. C. Conrado del Puerto Quintana y autores. Instituto Nacional de Higiene Epidemiología y Microbiología.(INHEM). La Habana 2003 En el tema anterior abordamos entre otros aspectos los problemas globales que afectan al medio ambiente y que pueden influir sobre el estado de salud del ser humano. A partir de este tema se analizarán los elementos del saneamiento básico ambiental, comenzando por el agua de consumo, para lo cual se abordan aspectos relativos a su calidad sanitaria, su importancia como vehículo de enfermedades y los principales exámenes de laboratorio necesarios para determinarla. El consumo de agua humano y animal es quizás la expresión más evidente del uso del agua. Cada persona sobre la tierra requiere de dos litros de agua potable limpia cada día, lo que asciende a 10 millones de metro cúbicos por día para la población mundial. Un número de bacterias, virus y parásitos pueden difundirse a través del agua y causar afecciones al hombre y a los animales. La mayoría de estas enfermedades son trasmisibles a causa que van de persona enferma a otra sana utilizando como vía de trasmisión el agua. Las enfermedades más comunes de este tipo son: Infecciones Diarreicas Agudas, Fiebre tifoidea, Colera, paratifoidea, salmonelosis, giardiasis, etc., estas son las llamadas epidemias de origen hídrico por la cantidad de personas afectadas por la contaminación de las aguas. Debe señalarse que muchas de las enfermedades que se trasmiten por el agua pueden ser trasmitidas por alimentos. El agua se necesita en cantidad suficiente para la vida, para crear y mantener hábitos de aseo y limpieza, hábitos higiénicos para la salud. Pero el agua se necesita de buena calidad, ya que de no ser así podría llevar tarde o temprano a la muerte al servir para la propagación de enfermedades. Ciclo del agua en la naturaleza El agua, como toda materia, ni se crea ni se destruye, solamente se transforma y desarrolla un ciclo en la naturaleza al que denominamos ciclo del agua. Este ciclo consiste fundamentalmente en: 1. Circulación del agua del océano, a través de la atmósfera, hacia el continente; su retorno al océano en varias formas después de su detención ocasional: por escurrimiento superficial o subterráneo, y en parte también por la misma atmósfera. 1 2. Cortocircuitos que eliminan etapas del ciclo completo, como por ejemplo: el paso del agua del subsuelo y de la superficie terrestre hacia la atmósfera sin pasar por el océano. La fuente principal de energía que da movimiento a este ciclo es la radiación solar. El ciclo se origina con la evaporación del agua depositada en los mares y océanos, que al ascender se condensa formando las nubes, las que transportadas por los vientos se distribuyen irregularmente sobre la superficie de la tierra. La condensación del vapor de agua la vuelve a su estado líquido, en cuya forma se precipita por la acción de la gravedad, adquiriendo en su recorrido a través de la atmósfera, gases y otros elementos sólidos y líquidos. La precipitación en forma de lluvia a la superficie de la tierra hace que parte del agua corra por ella (escurrimiento superficial) por los ríos y arroyos y finalmente va a engrosar el caudal de los mares y océanos, aunque una parte queda depositada en las depresiones del terreno (lagos, presas). Otro volumen apreciable de agua se infiltra en el subsuelo y recorre sus distintas capas, vertical y horizontalmente (infiltración), dando origen a los mantos de agua freáticos y profundos, hasta ir también a parar a los mares y océanos. En estos diversos recorridos las aguas siguen modificando su calidad al incorporárseles elementos biológicos y químicos (orgánicos e inorgánicos) que se encuentran en la superficie y el subsuelo, muchos de los cuales son dañinos para la salud del hombre. Origen de la contaminación de las aguas El contenido de sustancias extrañas en el agua procede, en mínima parte, de la atmósfera, y en su gran mayoría de la tierra. Las aguas superficiales son las que se contaminan con más facilidad, a causa de su mayor exposición a las fuentes habituales de contaminación. Las aguas subterráneas sufren una filtración que será mayor o menor según la calidad del terreno que atraviesan en su descenso y el grosor de la capa filtrante. Así, el agua será más pura cuando atraviesa gruesas capas de tierra fina, arenosa, que cuando se infiltra a través de terrenos fisurados o agrietados. Pero el agua subterránea puede también arrastrar sustancias extrañas que encuentra en los terrenos por los que atraviesa, así como microorganismos provenientes de la superficie de la tierra o de pozos negros u otro origen. En síntesis, se puede resumir el origen de la contaminación de las aguas, en estos dos grandes grupos: 1. Por aguas provenientes de fenómenos naturales (erosión, etc.). 2 2. Por aguas residuales de las actividades humanas (albañales domésticos, residuales industriales, actividades agrícolas, etc.). Autodepuración de los cursos de agua Con posterioridad a la contaminación de una masa líquida, en ésta ocurren paulatinamente transformaciones complejas regidas por leyes físicas, químicas, bioquímicas y biológicas, que tienden a devolverle sus condiciones primitivas. Transcurrido cierto período de tiempo el curso de agua puede regenerarse, constituyendo esto el fenómeno denominado autodepuración, que es uno de los ciclos sorprendentes por medio de los cuales la naturaleza trata de mantener su equilibrio. La capacidad de un curso de agua para neutralizar los daños físicos de una contaminación se determina por dos características: 1. Su caudal o volumen, que permite la dilución de la materia contaminante. 2. Su velocidad, que impide la formación de depósitos de sedimentos, o que los remueve cuando su sección se reduce a causa de ellos. La autodepuración bacteriana puede deberse a dos causas: 1. La causa predominante es la tendencia de las bacterias de origen intestinal a morir cuando se encuentran fuera de su hábitat natural (37°C del cuerpo humano y abundancia de alimentos) y en el ambiente desfavorable de los cursos de agua por su temperatura más baja y la falta de alimentos por la dilución. 2. Causas accesorias son la sedimentación de las bacterias en las aguas tranquilas, la luz solar, la concurrencia vital, etc. La autodepuración bioquímica de un curso de agua es el proceso natural por el cual la materia orgánica contaminante es gradualmente descompuesta, oxidada y estabilizada por la acción de organismos vivos presentes en el agua, lo que les suministra la energía vital necesaria para su propia subsistencia. La observación visual de una corriente de agua superficial en que se descargan albañales permite distinguir varias zonas en su curso inferior; que se caracterizan por su grado de turbiedad, color y olor, la naturaleza de la vegetación acuática, las especies de su flora y fauna, y en fin, el aspecto general del curso de agua en cada zona. Estas son cuatro, que se denominan: 1. Zona de degradación 2. Zona de descomposición activa 3. Zona de recuperación 4. Zona de aguas limpias 3 Problemas de salud relacionados con el agua La salud del hombre puede verse afectada por diversos procesos en los que interviene el agua, ya sea por su contaminación o por otros mecanismos capaces de producir enfermedad, a saber: 1. Enfermedades adquiridas por la ingestión de aguas contaminadas: • de tipo bacteriano • de tipo viral • de tipo parasitario 2. Enfermedades adquiridas por contacto con aguas contaminadas: • enfermedades por microorganismos que penetran por la piel y mucosas • erupciones o irritaciones cutáneas 3. Enfermedades en las que el agua constituye hábitat de vectores. 4. Enfermedades cuya incidencia puede evitarse por el uso regular del agua (promoción de hábitos de higiene personal). Importanciasanitaria del agua De lo expuesto en el epígrafe anterior se infiere que el agua tiene una gran importancia desde el punto de vista sanitario, ya sea porque trasmite al hombre enfermedades cuyo agente causal es de tipo biológico o porque el motivo de la enfermedad puede ser debido a los elementos químicos presentes o deficitarios en las aguas. Tabla: Importancia sanitaria del agua de consumo Enfermedades de trasmisión hídrica Enfermedades por escasez o exceso de elementos químicos Cólera Caries dental EDA Fluorosis Shigelosis Metahemoglobinemia Fiebre tifoidea Bocio Hepatitis infecciosa Saturnismo Parasitismo intestinal Enfermedades cardiovasculares Cáncer Endemia Enfermedades crónicas Epidemias Intoxicaciones agudas Características de las epidemias de origen hídrico Las enfermedades de trasmisión hídrica pueden presentarse en el hombre en forma endémica o epidémica, en este último caso presentan las siguientes características: 4 1. Aparecen en forma explosiva en un gran número de personas que son susceptibles y están expuestas al riesgo. 2. Generalmente hay una distribución geográfica particular de los casos (relacionada con el consumo del agua contaminada por un sector de la población). 3. No hay distinción en cuanto a edad, sexo, profesión, etc. Enferman los susceptibles que consumen el agua contaminada. 4. La epidemia se establece bruscamente y se desarrolla en un tiempo más o menos determinado, por tratarse de la contaminación de una fuente única. Si se mantiene, la epidemia se prolongará; si se detiene, su curso será corto. El momento de aparición de los casos depende de la extensión del período de incubación. 5. La epidemia se presenta con una curva en forma de aguja, con un rápido ascenso y descenso también rápido, si se ha eliminado el uso del agua contaminada. 6. A menudo son mixtas, con la posible aparición de otras infecciones del aparato digestivo. Exámenes utilizados para el control sanitario del agua Las características físicas, químicas o biológicas del agua se pueden determinar mediante exámenes de laboratorio o inspecciones de terreno que permiten conocer si el agua está apta para su consumo desde el punto de vista sanitario. En síntesis, los principales exámenes que se realizan habitualmente son: Físicos: temperatura, turbiedad, color, olor y sabor Químicos: relacionados con la potabilidad (sustancias orgánicas e inorgánicas) relacionados con perjuicios económicos (pH, alcalinidad, acidez, dureza, etc.) indicadores de contaminación (nitrógeno, oxígeno consumido, cloruros) Bacteriológicos: índice de coli (totales o fecales) determinación de patógenos Exámenes microscópicos: búsqueda de algas, etc. Examen sanitario de campo. 5 Condiciones básicas que deben satisfacer los muestreos de agua Para la determinación de las características del agua en el laboratorio deben tomarse muestras cuyos resultados permitan identificar la situación real existente, para lo cual es necesario que se cumplan los requisitos que se exponen a continuación: 1. Las muestras deben estar constituidas por un número adecuado de porciones tomadas en puntos diferentes. 2. Las muestras deben tomarse con una frecuencia suficiente para que arrojen las variaciones de la calidad del agua dentro de intervalos de tiempo prefijados. 3. La toma de muestras debe realizarse por personas competentes, para reducir al máximo las causas de error. Muestreos del agua para análisis fisicoquímico En este caso la toma de muestras debe realizarse cumpliendo los siguientes pasos: 1. Las muestras deben recogerse en recipientes de materiales inertes (frascos de vidrio o plástico) de 2 a 5 litros. 2. Los frascos se lavarán cuidadosamente antes de cada uso, de ser posible con agua de la misma fuente. 3. Intervalo lo menor posible entre el muestreo y el análisis. 4. En el caso de pozos, deben bombearse antes de tomar la muestra para que sea representativa de las aguas que abastecen la fuente. 5. En los ríos, las muestras se tomarán en el centro de la sección, a media profundidad y en sentido contrario a la corriente. Muestreos del agua para análisis bacteriológico Para la determinación de las características bacteriológicas del agua es necesario proceder en la toma de muestras con más cuidado que para los exámenes físicoquimicos, por lo que se deben cumplir las siguientes condiciones: 1. Las muestras se tomarán en frasco estéril, de cristal (100 mL), de boca ancha con tapa de vidrio protegida por un papel estéril amarrado al cuello del frasco. 2. Si el agua a analizar es clorada, se añade tiosulfato de sodio en los frascos antes de esterilizarlos. 3. Se procederá a flamear la llave u orificio de salida del agua y se dejará correr unos minutos antes de tomar la muestra. 4. Se toma la tapa del frasco con el papel protector y se gira para aflojarla, se separa y se llena el frasco hasta 1 cm de la boca; se vuelve a colocar la tapa sin quitar el papel. Los dedos del operador u otro objeto no deben entrar en contacto con la tapa o el borde del frasco. 6 5. Se tapa el frasco inmediatamente, teniendo el cuidado de dejar una burbuja de aire en su interior. 6. La muestra se conservará a temperatura menor de 10°C hasta su traslado al laboratorio y el análisis se hará antes de las 12 horas de tomada. 7. Las muestras en aguas superficiales de ríos, arroyos o embalses que ofrezcan una superficie libre, serán tomadas en el frasco cuidando de no tocar la boca y manteniendo la tapa cubierta con el papel estéril, de manera que los dedos del operario estén en contacto con la parte externa del papel, pero no con la tapa de vidrio. Una vez destapado el frasco, se sumerge con rapidez en el agua, a unos 20 cm de profundidad, con la boca dirigida hacia la corriente y cuidando de que el frasco no toque el fondo, las paredes u orillas. Una vez extraído, se tapa inmediatamente procurando dejar una burbuja de aire en el cuello del frasco. Tabla: Número más probable (NMP) de bacterias coliformes en una muestra de agua.(según OPS/OMS 1978). Número de porciones Positivas Negativas NMP x 100 mL 0 5 Menos de 2,2 1 4 2,2 2 3 5,1 3 2 9,2 4 1 16 5 0 Más de 16 El número de porciones que se deben sembrar será el correspondiente a una muestra normal y estas porciones, así como la cantidad de diluciones que se practiquen, dependerán del grado de contaminación del agua que se examine y del resultado obtenido en muestras anteriores. En los sistemas de abastecimiento de agua la cantidad mínima de muestras que se deben examinar mensualmente variará de acuerdo con el número de habitantes de la población abastecida. En el conteo del número total de bacterias, un número elevado no indica que sea necesariamente peligroso, sin embargo, está comprobado que las aguas naturales de buena calidad contienen pocas bacterias, ya que son pocas las bacterias cuyo hábitat natural es el agua. 7 La presencia de coliformes en el agua constituye un índice de contaminación por residuales humanos y el número probable en que estén presentes indica el grado de contaminación. Al analizar los resultados obtenidos en la investigación del bacilo coli realizados en un sistema de abastecimiento del agua, se procederá de acuerdo con los criterios siguientes: 1. De todos las porciones que se examinen mensualmente, sólo un máximo del 10% podrá indicar ala presencia de Bacilus coli. 2. Circunstancialmente, 3 o más de las 5 porciones que constituyen una muestra normal, podrán indicar la presencia de Bacilus coli, siempre que no ocurra en muestras consecutivas o en proporción mayor que la siguiente: a) En 5% de las muestras, cuando en el mes se examinen 20 o más. b) En una muestra cuando en el mes se examinan menos de 20. Si estos valores son sobrepasados se considerará el agua de calidad no satisfactoria y se deben efectuarpruebas diarias en el mismo punto hasta que por lo menos dos muestras consecutivas indiquen que el agua es satisfactoria. Ejemplo: En un acueducto se analizaron en el mes de enero 100 muestras de agua y los resultados son los siguientes: Número de muestras analizadas: 100 Indicadores Resultados -2,2 75 2,2 16 5,1 7 9,2 2 16 - + 16 - Calcule el número de porciones procesadas y el número y porcentaje de muestras y porciones positivas y diga sus conclusiones sobre la calidad bacteriológica del agua. No. De porciones procesadas: 100 muestras x 5 porciones = 500 porciones No. De muestras que tienen tres o más porciones positivas 8 Con 9,2 = 2 muestras Con 16 = 0 “ Con +16 = 0 “ Total = 2 muestras No. De porciones positivas: 16 muestras con 2,2 (1 porción) = 16 7 muestras con 5,1 (2 porciones) = 14 2 muestras con 9,2 (3 porciones) = 6 0 muestras con 16 (4 porciones) = 0 0 muestras con +16 (5 porciones) = 0 _______________ Total = 36 porciones Porcentaje de muestras con tres o más porciones positivas: 100 muestras analizadas............................ 100 % 2 muestras positivas.................................. X X= 2 x 100 = 2% 100 Porcentaje de porciones positivas: 500 porciones procesadas ........................... 100 % 36 porciones positivas ................................ X X= 36 x 100 = 7,2 % 500 Conclusiones: Al ser los porcentajes de muestras y porciones positivas inferiores a los máximos establecidos, se puede considerar la calidad del agua en este mes satisfactoria para el consumo. GLOSARIO Agente etiológico o causal Cualquier elemento que actúe como causa determinante y sea capaz de producir una desviación de la salud. Habitualmente, los agentes se clasifican en: biológicos, físicos, químicos y sociales. Constituyen el primer eslabón de la cadena de trasmisión. 9 Autodepuración de las aguas Purificación de las aguas por procesos biológicos y fisicoquímicos naturales que da por resultado la transformación de las sustancias orgánicas y parcialmente no orgánicas (IRPTC, 1982). Caso Aquella persona de la población o de un grupo bajo estudio que presenta la enfermedad específica, la alteración de la salud o la condición bajo investigación. El término es muy vago y debe precisarse el tipo de caso de que se trate; por ejemplo: caso de paludismo, caso febril. Caso autóctono Caso contraído en la zona o país de residencia del enfermo. Caso importado Caso contraído fuera de la zona en que se hace el diagnóstico. Ciclo hidrológico Intercambio contínuo y complejo de agua en sus estados gaseoso, líquido y sólido, desde los océanos hacia la tierra y viceversa. Color Característica del agua que se debe a las sustancias en solución en la misma. Puede ser causado por materias vegetales, desechos industriales o sustancias minerales disueltas en el agua. Puede ser definido como la tonalidad, más clara o más oscura, que presenta el agua después de eliminarle todas las materias en suspensión (color verdadero), o como la impresión ocular producida por las materias en solución. Contaminación Introducción directa o indirecta en el medio ambiente, efectuada por el hombre, de cualquier tipo de desecho peligroso que pueda resultar nocivo para la salud humana o la vida vegetal o animal, dañe los ecosistemas, estorbe el disfrute de los lugares de esparcimiento u obstaculice otros usos legítimos del medio ambiente (PNUMA, 1987). Cualquier modificación indeseable del aire, agua o alimentos, causada por sustancias tóxicas o que puedan tener efectos adversos en la salud, o que sean molestas aunque no necesariamente dañinas para la salud (Last, 1988). EDA Enfermedades diarreicas agudas. Endemia Proceso morboso que se presenta en una comunidad o entre un grupo de personas. Una enfermedad que prevalece continuamente en una región (EPA, 1989). Enfermedad Desajuste o deficiencia en los mecanismos de adaptación del organismo y una falta de reacción a los estímulos a los cuales está expuesto. Este fenómeno entraña una perturbación en la estructura o de la función de un órgano, de un 10 sistema, de todo el organismo o de sus funciones vitales. Sin embargo, no es un fenómeno homogéneo (Jenicek, 1982). Enfermedad infecciosa Es el resultado final de una infección que se produce a consecuencia de las alteraciones morfológicas y funcionales provocadas por la penetración y multiplicación de los agentes patógenos o de sus productos tóxicos. Constituye la manifestación más importante de la infección. Por consiguiente, puede haber infección sin enfermedad infecciosa, pero no existe enfermedad infecciosa sin infección. Epidemia Aparición de un número de casos no habituales de una enfermedad en una región en un período de tiempo determinado. Fluorosis Moteado del esmalte de los dientes que se produce por la ingestión de una sobredosis de flúor en el agua de consumo. Indice Valor numérico indicativo de la proporción que un acontecimiento o un número guarda con otro. Valor cuantitativo asignado a un fenómeno y que indica la magnitud de otro. Infección Penetración, multiplicación e invasión de un agente infeccioso en el organismo del hombre o de los animales, sin que generalmente haya signos ni síntomas de la enfermedad que éste produce. Intoxicación Conjunto de efectos nocivos producidos en un organismo vivo por un agente químico (Corey, 1988). Efecto adverso debido al ingreso de, o a la exposición a una sustancia (Plestina, 1984). Se distinguen tres tipos de intoxicación, considerando el tiempo transcurrido hasta la aparición de los efectos, la intensidad y duración de los mismos (Fernícola, 1985). Intoxicación aguda Resultado de una exposición única o a corto plazo, habitualmente manifestada clínicamente (IRPTC, 1982). La intoxicación aguda se produce cuando hay una exposición de corta duración y el agente químico es absorbido rápidamente, en una o varias dosis, en un período de tiempo no mayor de 24 horas, apareciendo los efectos de inmediato (Fernícola, 1985). Manto freático Cuerpo de agua de infiltración en el subsuelo que se encuentra ubicado a poca profundidad, generalmente a unos pocos metros de la superficie. 11 Metahemoglobina Derivado de la oxidación de la hemoglobina, contiene hierro trivalente y es incapaz de transportar oxígeno (Albert, 1984). Metahemoglobinemia Exceso de metahemoglobina en la sangre, que se puede producir por un alto contenido de nitratos en el agua de consumo. Afecta sobre todo a niños menores de un año y puede ocasionarles la muerte. Olor Impresión producida en el olfato por las materias volátiles contenidas en el agua. Período de incubación Es el período de tiempo que transcurre desde que un individuo es infectado, hasta la aparición de los primeros síntomas o signos de la enfermedad. Potabilidad Expresión que se ha adoptado convencionalmente para indicar un agua apta para consumo humano. Pozo Sistema consistente en una excavación de diámetro y profundidad variable, que capta el agua de un manto subterráneo. Cuando captan el agua de un manto profundo y ésta brota a presión se denominan artesianos. Pozo negro Sistema de disposición de excretas que no cumple los requisitos sanitarios para evitar la contaminación de las aguas de los mantos subterráneos. Riesgo Probabilidad de daño, enfermedad o muerte bajo circunstancias específicas. En términos cuantitativos, el riesgo se expresa en valores en un rango de cero (que representa la certeza de que el daño no ocurrirá) a uno (representando la certeza de que ocurrirá el daño) (EPA, 1989). Sabor Sensación gustativa que producen las materias contenidas en el agua. Saneamiento ambiental Término generalmente usado para indicaractividades relacionadas con el mejoramiento de las condiciones básicas ambientales que afectan la salud, es decir, el suministro de agua, disposición de desechos humanos y animales, protección de los alimentos de la contaminación biológica y condiciones de alojamiento, todo lo cual concierne a la calidad del ambiente humano (OMS, 1979). Saturnismo Intoxicación por plomo que puede producirse por ingestión de agua con altas concentraciones del metal, por realización de labores que expongan a la respiración de sus vapores, o por otras causas que ocasionen la penetración del tóxico en el organismo humano. 12 Susceptible o huésped También denominado huésped susceptible, constituye el último eslabón de la cadena de trasmisión de las enfermedades. Es cualquier hombre o animal sano capaz de sufrir una desviación de la salud. Susceptibilidad Es la capacidad con que un hombre o animal sano sufre una desviación de su salud a consecuencia de la acción de un agente etiológico. Turbiedad Característica física del agua que se debe a su contenido de materia en suspensión (arcilla, limo, cuarzo, materia orgánica finamente dividida y otras pequeñas partículas suspendidas). La turbiedad no es una característica peligrosa del agua, nunca se reduce a cero, pero pueden lograrse procesos de tratamiento que reduzcan su concentración a valores incluso inferiores a 1 unidad. Vector Seres vivos integrantes del reino animal (artrópodos o roedores) capaces de trasmitir una enfermedad al ser humano. Portador viviente, por diseminación o inoculación, o ambas a la vez, del agente causal de la enfermedad (OMS). Animal capaz de transmitir un patógeno de un huésped a otro (Plestina, 1984). 13 LECTURA COMPLEMENTARIA EL AGUA EN LA NATURALEZA Dra C. Regla Cañas Pérez CICLO DEL AGUA EN LA NATURALEZA Desde los tiempos más remotos el agua ha constituido un factor fundamental en el desarrollo socioeconómico de los pueblos. No es fácil imaginar un medio saneado e higiénico sin la presencia del agua. El progreso de la higiene y la salud en el mundo ha estado estrechamente vinculado a la existencia de ese elemento, y la rapidez y amplitud de ese avance han guardado siempre una relación directa con la cantidad y la calidad del agua disponible. En torno a los grandes ríos y lagos de los continentes tuvo sus orígenes la civilización, trátese de Egipto, Mesopotamia, China, América Central u otras culturas. La transición de la vida nómada al sedentarismo se debió precisamente al surgimiento de la agricultura; el hombre fue fijando su vivienda en los lugares donde tenía la posibilidad de disponer de agua para satisfacer sus necesidades y para la construcción de diques, canales, sistemas de drenaje y otras obras que favorecieran el desarrollo de sus cultivos. Con ello el ser humano comenzó el dominio del medio ambiente natural. El hombre ha utilizado el agua desde los albores de la historia, sin embargo, hasta una época relativamente cercana no se ha llegado a comprender la importancia y a veces el peligro que este elemento puede encerrar para la salud. Incluso hoy día esos conocimientos son incompletos, sobre todo en lo que se refiere a la relación que parece existir entre la cantidad de agua disponible por persona y la incidencia de ciertas enfermedades transmisibles. No obstante la ausencia de fundamentos científicos, la calidad del agua fue una preocupación de los antiguos. Los primeros dispositivos para tratar el agua se encuentran pintados en las tumbas egipcias de Amenofis II y Ramsés II; se trataba de sifones para extraer el líquido sobrenadante de una vasija, dejando los sedimentos en el fondo. Durante el esplendor griego, Hipócrates (400 ANE) se refiere a diversas clases de aguas y a la selección de la mejor posible, y señala que "el agua contribuye en mucho a la salud". Los romanos (300 años ANE) aprendieron de los etruscos los conocimientos de obras de acueducto; los aztecas por su parte, abastecían a su pueblo con agua abundante mediante canales. En ambos casos se construyeron además, sistemas que permitían el desagüe de las aguas residuales. En el siglo pasado, las epidemias transmitidas por el agua y las investigaciones epidemiológicas subsiguientes, pusieron de manifiesto la importancia de la calidad del agua y su intervención en la transmisión de las enfermedades. Las primeras investigaciones giraron principalmente en torno al cólera y a las enfermedades del grupo de la tifoidea, y más tarde se incluyeron todos los procesos diarreicos. Más recientemente se ha prestado una atención cada vez 14 mayor a la intervención del agua como vehículo de ciertas virosis y a su relación con el desarrollo de enfermedades crónicas. Los métodos de tratamiento del agua para vigilar y regular su calidad bacteriológica, iniciados a finales del siglo pasado y a principios del presente, demostraron de un modo elocuente la utilidad y necesidad de esas medidas. Las aguas que se encuentran en la superficie de la tierra provienen de las precipitaciones meteóricas (lluvia, nieve, granizo). Las aguas subterráneas tienen generalmente el mismo origen, aunque algunos hidrólogos plantean que la condensación o fijación del vapor de agua atmosférico en el suelo bajo el efecto de las variaciones de temperatura, juega también un papel en su formación; pero esta hipótesis no es totalmente aceptada, ya que el aporte de agua por condensación interna contribuye sólo en una pequeña parte a la alimentación de las capas acuíferas. Se conoce el ciclo permanente del agua: los rayos solares provocan en la superficie de los mares y de las aguas continentales, una intensa evaporación que aumenta con la temperatura y da origen a masas considerables de vapor de agua. Este vapor asciende en la atmósfera, encuentra capas de aire con una temperatura mucho menos elevada; se produce entonces una condensación parcial en muy finas gotitas de agua o en agujas de hielo que constituyen las nubes que flotan en la atmósfera. Cuando estas nubes, arrastradas por los vientos, encuentran zonas todavía más frías, la condensación se completa y se producen las precipitaciones. La precipitación, percolación, escurrimiento, evaporación y condensación, son etapas en el ciclo del agua, el cual no tiene principio ni fin. Del agua que llega a la tierra, alguna cae directamente sobre las superficies acuáticas; otra parte fluye sobre la tierra y se abre su cauce por arroyos y ríos, estanques, lagos y depósitos, o mares y océanos; parte de ella retorna de inmediato a la atmósfera por evaporación, desde las superficies acuática y terrestre, así como por evaporación y transpiración de la vegetación; y otra parte penetra en el subsuelo. Una porción del agua que penetra en la corteza terrestre es retenida cerca de la superficie, de donde alguna cantidad se evapora directamente y otra es tomada por la vegetación, para ser retornada a la atmósfera por transpiración. El remanente del agua infiltrada escurre hacia abajo por gravedad, hasta alcanzar el nivel freático, para unirse al depósito subterráneo bajo la superficie terrestre. La mayor parte del agua subterránea es descargada hacia la superficie del suelo a través de manantiales y afloramientos, o pasa, ya sea al nivel freático o bajo él, a las corrientes o masas estáticas de agua, incluyendo los océanos. El agua que fluye por arroyos y ríos se deriva sólo en una pequeña parte de la precipitación directa, y en su mayoría procede del agua de lluvia que escurre por la superficie del suelo. 15 La evaporación y la precipitación son las principales fuerzas motrices en el ciclo del agua. La radiación solar es la fuente de energía requerida. El escurrimiento y la percolación desplazan el escenario de su evaporación a lo largo de la superficie terrestre, la circulación atmosférica lo hace para su condensación y precipitación. La cantidad de lluvia caída anualmente sobreuna región se expresa por la altura que alcanzaría la masa líquida si ella estuviera uniformemente repartida sobre la superficie que la recibe. Estas alturas de agua, expresadas generalmente en milímetros, se miden con la ayuda de aparatos llamados pluviómetros. Los principales factores que influyen en las precipitaciones son: a) La proximidad del mar: por regla general la pluviosidad aumenta en su proximidad, las precipitaciones anuales tienen lugar durante gran número de días, pero la caída de agua es menos intensa que en las regiones continentales. b) La altitud: la cantidad de lluvia crece con la altitud. c) La temperatura. d) La latitud. e) La situación de la cuenca con respecto a la trayectoria de los movimientos ciclónicos- f) La presencia de bosques y áreas verdes en general. El régimen de las precipitaciones varía, por tanto, de un país a otro, y aún de una a otra región. Las estaciones pluviométricas realizan las mediciones que permiten esencialmente apreciar: 1. La altura media de las lluvias durante el año. 2. La distribución de las precipitaciones durante el año. 3. La variación de las medias anuales. 4. La duración e intensidad de las precipitaciones. Los resultados de estas observaciones suministran elementos fundamentales para el estudio hidrológico de regiones determinadas. Las cantidades relativas de agua de lluvia que se evaporan, se escurren o se infiltran, son muy variables y difíciles de cuantificar. Dependen de diferentes factores, tales como: temperatura, grado higrométrico de la atmósfera, velocidad del viento, naturaleza del suelo, vegetación, etc. La fracción relativa al escurrimiento puede, sin embargo, ser objeto de mediciones bastante rigurosas. Se puede conocer por aforo la cantidad de agua escurrida (d) en un curso de agua, durante un periodo determinado (generalmente un año). Si se designa por h la cantidad de lluvia caída durante el mismo tiempo sobre la cuenca alimentadora, la relación d/h define el coeficiente aparente de escurrimiento del curso de agua considerado, el cual depende en particular de la naturaleza geológica del suelo, de su permeabilidad, de la vegetación y del relieve. 16 La diferencia ( h-d ) representa para un tiempo dado el déficit de escurrimiento de la cuenca, el cual es debido en gran parte a la evaporación. Esta diferencia en algunos casos puede llegar a representar hasta el 70 % de la cantidad total de agua caída en un año. El estudio de las cuencas fluviales comprende principalmente, las medidas sistemáticas de estos valores, a partir de los cuales se determina el balance hidrológico. Los valores estadísticos obtenidos en un tiempo suficientemente largo, permiten apreciar mejor los recursos y las características de las cuencas estudiadas. Los factores principales que intervienen en la infiltración son: a) Características locales de las precipitaciones meteóricas. b) Condiciones de evaporación en la superficie del suelo. c) Condiciones de escurrimiento superficial. d) Facilidades de almacenamiento y escurrimiento subterráneo (permeabilidad, porosidad y rendimiento específico del suelo, y disposición de los estratos). La profundidad de penetración de las aguas depende sobre todo de la naturaleza de la superficie geológica de las rocas. Se puede, a este respecto, clasificar los terrenos en tres categorías: a) Terrenos impermeables: constituidos por rocas compactas y coherentes, sin fisuras, a menos que éstas sean estrechas y poco profundas. Ejemplo de ello son las rocas eruptivas y metamórficas no fracturadas (granito, esquisto, arenisca), las calcáreas muy compactas y las rocas higroscópicas, que a pesar de ser porosas tienen la propiedad de absorber y fijar durante un tiempo numerosas moléculas líquidas, y ser por ello prácticamente impermeables (arcilla, gredas, margas y limo). b) Terrenos poco permeables: están constituidos por las arenas, gravas, areniscas porosas, tobas volcánicas y ciertas calcáreas (cretas), cuyos poros son bastante grandes para que el agua pueda fluir. El agua contenida en un terreno poco permeable puede ser dividida en tres partes: • Agua pelicular, que rodea las superficies de los granos. • Agua capilar, que es retenida por la tensión superficial existente sobre y entre los granos. • Agua de gravedad, que es la que corre bajo el efecto de la gravedad, infiltrándose o escurriendo entre los granos. La alimentación de los acuíferos subterráneos resulta casi exclusivamente del agua de gravedad, a las dos primeras se les denomina agua de retención específica. c) Terrenos muy permeables: constituidos por rocas compactas pero muy fisuradas, como los granitos, basaltos y sobre todo, calcáreas fisuradas. Las fisuras se desarrollan continuamente por la acción mecánica de las aguas que por allí circulan en régimen forzado (erosión, ondas de choque, cavitación) a lo 17 que se agrega en el caso de las calcáreas, un fenómeno químico originado por la transformación del carbonato de calcio de las rocas en bicarbonato soluble por efecto del contenido de ácido carbónico en las aguas, lo que ocasiona la formación de cavidades y cavernas. A las regiones calcáreas transformadas en verdaderos "coladores" por la disolución progresiva de sus rocas se les denomina terrenos cársicos. El agua de gravedad que atraviesa la zona de intercambio se escurre por infiltración o filtración a través de los intersticios del terreno, en una zona de descenso, hasta encontrar una capa impermeable sobre la cual se acumula, formando ya sea una capa acuífera o yacimiento o un nivel acuífero. El primer término se emplea para designar las reservas de agua acumuladas en los terrenos poco permeables, el segundo define la circulación del agua formada en los terrenos muy permeables. Se distinguen las capas freáticas (o capas acuíferas de los pozos) de las capas acuíferas profundas. Las capas situadas a profundidades diferentes pueden comunicarse entre ellas debido a modificaciones geológicas. Una capa acuífera es libre cuando está limitada únicamente por una capa impermeable sobre la cual reposa o circula. Las capas freáticas son ejemplos de este tipo. Cuando la capa acuífera está comprendida entre dos capas impermeables de terreno se dice que es cautiva, y cuando la capa está en carga, de la misma manera que sucede en una conducción forzada se dice que es artesiana. Las capas acuíferas que se encuentran en los sedimentos aluviales de los valles son capas freáticas alimentadas por el río y a veces por las aguas de escurrimiento de las laderas próximas. Para calcular la infiltración se utilizan métodos racionales que se basan en el análisis de las condiciones hidráulicas de las aguas subterráneas, conjugadas con los estudios estadísticos destinados a la previsión del comportamiento del fenómeno en su aspecto hidrológico. COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS NATURALES. Debido al contacto múltiple con elementos extraños, las aguas naturales no son rigurosamente puras. La fuente del agua determina su calidad inherente. El agua de lluvia absorbe los gases y vapores que se encuentran normalmente presentes en la atmósfera: oxígeno, nitrógeno, bióxido de carbono y otros gases desechados a la atmósfera, y barre las partículas del aire cuando se forman gotas a su derredor. Los núcleos de sal (en particular cloruros) llegan a la atmósfera procedentes del rocío marino y de las cataratas de agua dulce. La precipitación radiactiva contribuye con residuos de esta naturaleza. Sin embargo, cuando la lluvia humedece la superficie de la tierra, el agua empieza a adquirir las propiedades del escurrimiento superficial. 18 Con el tiempo, el agua superficial, en la misma forma que el escurrimiento de la lluvia, penetra en estanques, lagos, ríos y mares. Sin embargo, en tiempo desequía gran parte del agua que fluye por los canales superficiales, emana, sobre todo, de yacimientos subterráneos. Durante las fuertes tormentas y crecimientos, las tierras que normalmente están a salvo de la erosión por el escurrimiento y las planicies de inundación carentes de corrientes superficiales, pueden aportar cantidades considerables de limo a las corrientes de las crecidas. En épocas normales, la composición de las masas superficiales varía con la topografía y vegetación del área, así como con el uso y métodos de explotación de las tierras. Las partículas, tanto minerales como orgánicas, pueden ser arrastradas por la erosión, junto con las bacterias del suelo y otros organismos, al mismo tiempo que solubilizan las sales y otras sustancias. Los fertilizantes naturales y sintéticos llegan al agua junto con los residuos de biocidas aún cuando la fuerza aglomerante de los suelos es sumamente poderosa. Las algas y otros organismos con sus olores y sabores le dan una característica particular a las aguas de lagos y estanques, la vegetación en descomposición intensifica el color, olor y sabor de las aguas de pantanos. Las aguas subterráneas encierran en solución los mismos elementos gaseosos que las aguas meteóricas, pero en proporciones generalmente menores. Especialmente su tenor de amoníaco disminuye, pues los compuestos de nitrógeno son corrientemente absorbidos y fijados por ciertas bacterias del suelo. Las aguas subterráneas absorben los gases de la materia orgánica en descomposición en el interior de los poros del manto del suelo, a través del cual se infiltran. En las tierras que son ricas en materia orgánica, el agua desprende oxígeno y absorbe bióxido de carbono. Se disminuye el pH y se disuelven algunos minerales del suelo. Los carbonatos, sulfatos y cloruros se disuelven en el agua, aumentando su dureza. Pueden solubilizarse también el hierro y el manganeso. Entre los gases en descomposición que pueden encontrarse en las aguas subterráneas están el ácido sulfídrico y el metano. La filtración natural elimina la materia orgánica y microorganismos, mientras que las sales permanecen en solución. Las aguas subterráneas pueden también contener ciertos elementos tóxicos e indeseables que provienen casi siempre de una contaminación industrial. CRITERIOS SANITARIOS DE SELECCIÓN DE AGUAS NATURALES. El estudio sistemático de los recursos permite hacer una elección definitiva de la solución que se ha de adoptar para el suministro de agua a las comunidades, teniendo en cuenta consideraciones complementarias de orden económico y técnico. En todos los casos, se ha de disponer de agua naturalmente pura a partir de su origen y en la medida de lo posible. 19 Debido al carácter irregular e incierto de las precipitaciones, las aguas meteóricas se utilizan únicamente en casos muy especiales; por ejemplo, para alimentar redes deficientes en las horas pico, o bien en distribuciones aisladas o de pequeña importancia. Las aguas son puras en su origen, pero las aguas meteóricas pueden ser contaminadas durante el primer contacto con las capas atmosféricas y a continuación en su contacto con las obras por las que circula. Esta agua meteórica presenta el gran inconveniente de poseer pequeñas cantidades de sales, lo cual la hace insípida, además de no brindar los elementos minerales para el metabolismo humano. Es conveniente utilizar preferentemente las aguas de origen subterráneo. Las que circulan en los terrenos poco permeables son las de mejor calidad, debido a la filtración natural que sufren en dichos terrenos. En efecto, cuando el agua atraviesa lentamente una capa de arena fina de 5-6 m de espesor, se elimina una parte importante de los microorganismos que contiene. Por estas mismas razones, la captación de las aguas en las capas aluviales de los ríos puede dar agua de muy buena calidad química y bacteriológica. Las aguas provenientes de yacimientos que afloran en terrenos muy permeables no son de confianza, y por lo tanto, deben someterse a un control y vigilancia muy estrictos. Si no se pueden encontrar en cantidad suficiente aguas subterráneas de buena calidad, se ha de recurrir a las aguas superficiales. Estas están generalmente sometidas a contaminaciones diversas, principalmente provenientes de los vertidos de aguas industriales y urbanas. Salvo casos excepcionales, estas aguas deben ser tratadas antes de su distribución. CARACTERÍSTICAS FISICOQUÍMICAS DEL AGUA. SU EVALUACIÓN E INTERPRETACIÓN SANITARIA El agua puede ser no potable sin ser insípida, e insípida sin ser impotable. Para que sea agradable al paladar el agua debe estar exenta de color, turbidez, sabor y olor, poseer una temperatura moderada en verano e invierno y estar bien aireada. Cuando menos cuatro percepciones humanas responden a estas características: los sentidos de la vista (color y turbidez), gusto, olfato (olor) y tacto (temperatura). I) CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Color: El agua pura es incolora. Bajo un cierto espesor toma, sin embargo, un color azul verdoso. Las aguas naturales pueden estar coloreadas por las materias que contienen en solución o en suspensión. Por ejemplo, las aguas provenientes de los macizos graníticos son ligeramente parduzcas y toman un color rojizo cuando han estado en contacto con rocas silíceas que contengan sales ferrosas. El color del agua es ocasionado generalmente por la extracción de materia 20 colorante del humus de los bosques o de la materia vegetal de los pantanos y áreas de poca profundidad. Esta materia colorante está formada por compuestos del humus y del ácido tánico, los cuales originan un color café amarillento como el "té de las praderas" que Thoreau vió en los arroyos de Nueva Inglaterra. Se pueden definir dos tipos de color: el color verdadero que es el que está presente en el agua después de haberse removido la materia suspendida y el color aparente que es el color verdadero más el producido por las sustancias en suspensión. En ciertos casos puede ser impartido color al agua por el hierro disuelto o por la descarga de desechos industriales. El método preferido para la determinación del color, es la comparación visual de la muestra con concentraciones conocidas de soluciones coloreadas preparadas de cloroplatinato de potasio, cloruro de cobalto y ácido clorhídrico. Para ello se usan tubos Nessler de 50 ml que pueden sustituirse por comparadores con discos especiales, de vidrio coloreado, pero es preferible la comparación directa. El método de platino-cobalto es útil para medir el color del agua proveniente de materias de incidencia natural en la misma, tales como residuos vegetales. Este método no puede aplicarse a la medición del color en aguas que contienen residuos industriales con alta contaminación de colorantes. Es preferible que el color se registre como el color verdadero. Esto significa que antes de la medición debe eliminarse la turbiedad. El método recomendado para la remoción de turbiedad es la centrifugación. Si ésta no elimina toda la turbiedad, puede completarse con la adición de 1 ml de una solución que contenga 0,6 g de Cl22H2O por ml a 100 ml de muestra seguido por centrifugación en la forma usual. La adición de 1 ml de solución introduce un error de 1 %, pero de todas formas se halla dentro de los límites de exactitud para efectuar la determinación. Problemas específicos de color, tales como los que presentan los residuos industriales, pueden detectarse mediante el uso de métodos espectrométricos y colorimétricos. El color del agua no solamente tiene el inconveniente de dar motivo a que los consumidores hagan objeciones sobre su aspecto, sino que puede manchar la ropa y ser perjudicial para los procesos industriales. Turbiedad: Las aguas turbias son las que contienen materias visibles en suspensión. Aunque el enturbiamiento puede provenir de la presencia de algas o de otros organismos vivos o muertos, engeneral se debe al barro o la arcilla. La turbiedad es el efecto óptico causado por la dispersión e interferencia de los rayos luminosos que pasan a través del agua que contiene pequeñas partículas en suspensión debidas al cieno extraído del suelo, por escurrimientos superficiales que contienen materia suspendida, orgánica y mineral, por el carbonato de calcio precipitado en las aguas puras, por el hidróxido de aluminio 21 en las aguas tratadas, por el óxido de hierro precipitado en las aguas corrosivas, y por organismos microscópicos y sustancias semejantes. La medición de la turbiedad es importante por ser uno de los factores visuales que influyen en la aceptación del agua por el consumidor. En el agua de pozo, puede indicar la entrada de escurrimientos superficiales y por ende una contaminación potencial. En el agua coagulada y filtrada, indica generalmente una operación defectuosa. En el agua de consumo la turbiedad puede deberse al carbonato de calcio precipitado, lo que indica el depósito de incrustaciones en los conductos, o puede ser debida al óxido de hierro formado por la corrosión de la tubería. En el agua cruda la turbiedad influye sobre la cantidad de coagulante que se requiere para tratamiento y puede acortar los ciclos de filtración. El análisis de la turbiedad es importante además, en la evaluación de la calidad de las aguas, ya que la misma puede ser indicativa de una contaminación bacteriana o viral. La medición de la turbiedad requiere de un instrumento y un patrón de referencia. Para agua potable el instrumento recomendado es el nefelómetro, usando el polímero formazina como patrón de referencia. El turbidímetro de vela de Jackson es adecuado para la evaluación de la calidad del agua potable, ya que solamente puede ser usado para medir turbiedades mayores de 25 unidades; sin embargo, puede ser utilizado muy satisfactoriamente en aguas superficiales. Las unidades Jackson de turbiedad que usan sílice como suspensión estándar son comparables, aunque no necesariamente iguales, a unidades medidas con un nefelómetro que use formazina como estándar. Otros turbidímetros tales como el de Saint Louis, el de Baylis y el de Hellige; aunque no son tan precisos y exactos como el método nefelométrico, pueden evaluar la calidad del agua para determinados usos, incluyendo el agua potable. Olor y sabor. Las palabras olor y sabor se usan frecuentemente en forma imprecisa e intercambiable. En realidad existen sólo cuatro sabores: agrio, dulce, salado y amargo, percibidos únicamente por las papilas gustativas de la lengua. Los olores parecen ser innumerables y se sabe que cambian de característica conforme varía la concentración del compuesto odorífero, o la intensidad de su olor. Sin embargo, una clasificación cuidadosa de los olores indica que puede haber ciertos olores fundamentales a partir de los cuales podrían componerse todos los demás. El hombre percibe los olores a través de los nervios olfatorios expuestos en la parte alta de la nariz, pero protegidos por secreciones acuosas y aceitosas. Cilios diminutos o receptores en forma de pelo, sobrepasan las células que cubren las fibras del nervio olfatorio. Por consiguiente, se supone que la percepción del olor requiere la absorción de las moléculas de las sustancias olorosas por la cubierta acuosa y aceitosa protectora del área olfativa, pero también se han sugerido otros mecanismos para la función olfativa. Los olores en el agua son debidos a pequeñísimas concentraciones de compuestos volátiles. Algunos de ellos se producen cuando se descompone la 22 materia orgánica, lo que de preferencia se presenta en las aguas superficiales a causa de la presencia de dicha materia en las mismas. La intensidad y lo ofensivo de los olores varía con el tipo: algunos son a tierra y moho, mientras que otros son putrefactos. Algunos olores de las aguas superficiales son producidos por la contaminación con desechos industriales, tales como el fenol y los derivados del petróleo. En la mayoría de los casos los olores indeseables en las aguas son producidos por el plancton. Algunos olores son aromáticos, otros son dulzones y florales, otros son a pescado, etc. Otros olores de diversos tipos se producen por la adición de cloro al agua. En ciertos casos la cloración limitada acentúa los olores. Por otro lado, el cloro destruye frecuentemente las sustancias que producen olor, especialmente cuando está en forma de cloro libre. Por lo general, el sabor en el agua está íntimamente relacionado con el olor y es causado por las mismas condiciones; sin embargo, la materia mineral disuelta puede impartir sabores, pero no olores al agua. Las sales metálicas como las de cobre, zinc o hierro pueden provocar sabores metálicos. Los cloruros y los sulfatos, en concentraciones superiores a 250/mg/l, hacen que el agua tenga un sabor salado. El agua clorada que contenga compuestos fenólicos puede tener un sabor perceptible a concentraciones inferiores a las que son perceptibles como olor. Debido a las pequeñísimas concentraciones de las sustancias que producen alteración en las características organolépticas del agua, los procedimientos analíticos no son satisfactorios para su medición y tiene que confiarse en los órganos de los sentidos. Esto varía con los individuos, y por lo tanto, los resultados fluctúan bastante. En el caso del olor se requiere la preparación de un agua inodora diluida mediante filtración por un lecho de carbón activado. La proporción en la cual la muestra portadora de olor debe ser diluida con agua inodora debe ser tal, que el olor pueda apenas detectarse mediante la prueba. Para efectuar este trabajo es preciso usar un panel de cinco o más ayudantes que comienzan con la muestra más diluida. Durante la prueba se conserva la temperatura de las muestras dentro de 1ºC de la temperatura especificada, que normalmente es 60 ºC (prueba caliente), o 40 ºC. Se utiliza un frasco separador que contenga agua inodora para propósitos de comparación. Esta prueba determina el “número del umbral odorable” y representa el número de veces que ha sido necesario diluir la muestra con agua inodora para reducir un olor al mínimo perceptible. Por ejemplo, si 50 ml de la muestra tienen que diluirse a 200 ml, el número de umbral es 4. La prueba del sabor no se practica más que cuando el agua es inocua; en general se emplean las mismas muestras recogidas para la determinación del olor. Las muestras deben estar a una temperatura de 40 ºC, ya que ésta es la más cercana a la del cuerpo y no se experimentará sensación de frio o calor. Se degusta el agua en la punta y en el dorso de la lengua. Los caracteres y la 23 intensidad del sabor pueden expresarse utilizando la misma clase que para el olor. Cuando el propósito de la prueba es estimar su aceptabilidad por el consumidor, debe usarse la prueba de clasificación del sabor, para la que se recomienda una temperatura de 15 ºC. En esta prueba los catadores clasifican el agua en una escala que va de "muy favorable" a "muy adversa". En general, la intensidad y características del olor y el sabor, ayudan frecuentemente a la interpretación de otros exámenes de la calidad del agua, y permite muchas veces reconocer la naturaleza de una contaminación o la presencia de microorganismos. En ambos casos el agua tratada no debe sobrepasar de 2 como máximo. Residuos. Las determinaciones de los sólidos son importantes para evaluar la calidad del agua y para controlar los procesos de tratamiento. Además del residuo total, los sólidos pueden determinarse como filtrables o no filtrables. A su vez, cada uno de ellos puede ser clasificado como volátil o no volátil. En general, se estima que la porción volátil representa el material orgánico y la no volátil el material inorgánico presente. En el caso de aguas naturales que contienen principalmente materia mineral o inorgánica, normalmente es suficiente medir solamenteel residuo total y filtrable, usando una temperatura de secado de 179 a 181 ºC. El residuo no filtrable se calcula entonces como la diferencia entre los dos valores medidos. En el caso de aguas contaminadas que contienen cantidades apreciables de materia orgánica, las determinaciones de residuo incluye usualmente residuo total y no filtrable, usando una temperatura de secado de 103 a 105 ºC, a fin de evitar la pérdida de materia orgánica volátil. El residuo filtrable puede entonces calcularse como la diferencia entre los anteriores, o bien puede ser directamente determinado al secar el líquido filtrado a una temperatura de 103-105 ºC. Cuando resulta necesario distinguir entre residuo volátil y no volátil la muestra debe ser calculada a 550 ºC. El residuo volátil corresponde a la pérdida de peso por ignición. La medición de residuo volátil es útil para proveer una estimación aproximada del material orgánico presente. Para valorar la efectividad en el tratamiento de aguas residuales puede determinarse el residuo sedimentable, efectuada con un cono Imhoff. Temperatura. La temperatura del agua depende de su origen. La temperatura de los arroyos, ríos, etc., es siempre muy próxima a la del aire en contacto. Las variaciones estacionales se acusan, principalmente, con un ligero desfasaje y una ligera ponderación. Debido a la inmovilidad, las capas superficiales de las aguas de lagos y estanques tienen una temperatura que está siempre sensiblemente igual a la del aire próximo; pero la influencia de las variaciones de temperatura de la atmósfera disminuye progresivamente con la profundidad, y la temperatura de las capas profundas tiende hacia un valor constante próximo a 4 ºC (esta temperatura corresponde, para el agua dulce, a su máxima densidad). 24 Las aguas subterráneas, por regla general, tienen una temperatura mucho más equilibrada que las aguas superficiales, que en las zonas situadas a 30 m de profundidad se encuentra sensiblemente constante, tanto en verano como en invierno, y representa la temperatura del lugar. La temperatura de las capas acuíferas puede modificarse, al igual que las superficiales, por aportes de aguas extrañas. La temperatura del agua influye en su aceptación por el consumidor y puede afectar las reacciones químicas del tratamiento, por ejemplo: el proceso de ablandamiento del agua por precipitación es mucho más eficiente en caliente que en frío. La temperatura está considerada una medición fácil, y por esta razón, a veces se efectúa descuidadamente. Normalmente las mediciones pueden efectuarse con cualquier buen termómetro centígrado de mercurio o con uno de cuadrante. Su lectura debe realizarse en el campo, manteniendo el instrumento de medición dentro del agua por lo menos durante 5 minutos antes de efectuar la lectura. Para las aguas provenientes de las capas acuíferas profundas se utilizan termómetros de máxima y mínima. II) CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS Concentración de los iones hidrógeno (valor del pH). La acidez real o eficaz de una solución depende de su grado de disociación en iones hidrógeno libres (H+). Las soluciones de ácidos fuertes contienen una concentración elevada de éstos, de igual modo las soluciones de bases fuertes contienen muchos iones hidróxido libres (OH-). El agua químicamente pura no está disociada, contiene una cantidad igual de iones (H+) y (OH-). En medio neutro corresponde a una concentración en iones (H+) e iones (OH- ) igual las dos a 10 -7. Para tener en cuenta las variaciones sensibles e importantes de estas concentraciones se ha buscado un sistema de representación sin exigir una precisión experimental demasiado grande. Esta es la razón por la cual se ha definido el pH de una solución como el antilogaritmo decimal de su concentración en iones (H+). El pH mide la intensidad de la reacción ácida o alcalina del agua, asi pues, los valores de pH de 1,0 hasta 7,0 indican acidez y 7,0 indica neutralidad. La mayoría de las aguas naturales tienen valores de pH entre 5,5 y 8,6. La corrosividad del agua es función del pH y puede corregirse disminuyendo la intensidad ácida mediante la adición de un álcali. En forma análoga, el depósito o la disolución de las incrustaciones en las tuberías puede controlarse cambiando la relación entre la alcalinidad y el valor del ph por la adición de cal. Sin embargo, la medida del ph por si sola no permite hacer conclusiones acerca de la agresividad del agua, por lo que se requieren mediciones complementarias. La medida del pH puede hacerse por métodos colorimétricos o por métodos electrométricos. Esto último es más preciso y está basado en que la diferencia de potencial que existe entre un electrodo de vidrio en una misma solución, es 25 proporcional al pH de éste. Basta pues, graduar el aparato con ayuda de soluciones tipos cuyo pH es conocido, para poder seguidamente determinar por lectura directa el pH del agua examinada. La medición del ph debe hacerse preferiblemente en el terreno, ya que el pH de laboratorio puede diferenciarse hasta en una unidad completa del valor en el momento de la recolección. La medición in situ debe ser una norma para las muestras de agua subterránea. Si resulta necesario medirlo en el laboratorio, no debe ser una norma para las muestras de estas aguas y no debe transcurrir más que unas pocas horas entre el momento del muestreo y la medición. Conductividad. La medida de la resistencia permite apreciar la mineralización global del agua. El método normal para determinar la conductancia específica es el puente de Wheatstone. La unidad es igual a la resistencia a 20 ºC de una columna de agua comprendida entre dos electrodos metálicos de 1 cm² de superficie y separados el uno del otro a 1 cm. Este parámetro se mide con preferencia a 25 ºC. Es conveniente efectuar mediciones periódicas y en igualdad de condiciones, ya que cuando hay diferencias entre diversas lecturas, indican con certeza un cambio en la composición del agua, por lo que es necesario investigar la causa, que puede ser, por ejemplo, la infiltración de aguas superficiales en una capa acuífera de mineralización diferente. Alcalinidad. La alcalinidad es una medida de los constituyentes básicos (alcalinos) del agua. En las aguas naturales la alcalinidad se presenta usualmente en forma de carbonatos y bicarbonatos de calcio, magnesio, sodio y potasio. Dentro de límites razonables, la alcalinidad no tiene importancia sanitaria, pero es muy importante en relación con los procesos de coagulación y correctivos del poder corrosivo del agua. Otras sustancias que contribuyen a la alcalinidad incluyen los aniones de sílice, fósforo, boro y los orgánicos; por lo tanto, aunque los valores de alcalinidad se interpretan generalmente en términos de concentraciones específicas de bicarbonato y de iones de carbonato, la determinación es indirecta y las mismas especies iónicas existentes pueden no ser exactamente las que indique el análisis. Por esta y otras razones, a veces resulta conveniente expresar la alcalinidad en términos de una cantidad equivalente de carbonato de calcio. Por otra parte, cuando se desea balancear los equivalentes de aniones y cationes de la solución, es necesario expresar la alcalinidad en especies específicas. Si todas las bases están presentes como sales de calcio y magnesio, la alcalinidad será igual a la dureza. Si la alcalinidad es mayor que la dureza, esto significa que hay otras sales básicas además de las de calcio y magnesio, y generalmente se tratará de sales de sodio y potasio. Si la alcalinidad es menor que la dureza, debe haber sales de calcio y magnesio que no son carbonatos, usualmente se trata de sulfatos. Es deseable una alcalinidad de 10 mg/l para usos domésticos. 26 El factor determinante es la relación entre la alcalinidad y el pH, en lo que se refiere a si el agua formará o no incrustaciones en el sistema de distribución del agua. Hay disponiblesgráficos que muestran esta interrelación. Acidez. La causa habitual de la acidez de un agua es el anhídrido carbónico, que puede hallarse presente de un modo natural, o bien como resultado de reacciones de los productos químicos coagulantes empleados en el tratamiento de la misma. De hecho, bajo la forma de ácido carbónico, puesto que el anhídrido se une al agua para formar H2CO3. La acidez se mide por el carbonato cálcico necesario para neutralizar el ácido carbónico, y al igual que la alcalinidad se expresa en ppm o mg/l. En las aguas naturales podemos encontrar dióxido de carbono producto de los procesos de oxidación biológica de la materia orgánica, aunque es más evidente en aguas contaminadas con residuos industriales. El contenido de anhídrido carbónico puede ser determinado con una solución valorada de hidróxido de sodio o a partir dela alcalinidad total en presencia de naranja de metilo y del pH. Dureza. El agua, como hemos mencionado anteriormente, es un solvente universal, y disuelve cantidades variables de diversas sustancias minerales. Esto no afecta la calidad sanitaria del agua, sino que es importante en su uso doméstico e industrial, cuando se utiliza para lavado o en proceso de calderas. Las sales de calcio y magnesio, que son los principales constituyentes minerales, consumen jabón y lo precipitan en forma de compuestos insolubles o grumos de jabón. Mientras no se precipite todo el calcio y el magnesio no se obtendrá espuma o acción lavadora. Las sales de calcio y magnesio están disueltas, generalmente, en forma de bicarbonato, pero por el calentamiento pueden transformarse en carbonatos, menos solubles, que precipitan y son el origen de las incrustaciones en los sistemas de distribución y calderas. Las aguas duras son usualmente menos corrosivas que las blandas, que contienen compuestos de calcio y magnesio en bajas concentraciones. Las aguas pueden ser clasificadas en base a su grado de dureza como se muestra en la tabla siguiente: Clasificación de las aguas en base a su grado de dureza Dureza total (mg/L) Clasificación 00 a 75 Agua blanda 76 a 150 Agua semidura 151 a 300 Agua dura > de 300 Agua muy dura ------------------------------------------------ Fuente: Higiene del Medio. Tomo I. 1974 27 El agua satisfactoria para uso doméstico y lavado de ropa, debe contener menos de 50 mg/l de dureza. El agua con una dureza de 300 mg/l o más, no es apropiada para el uso ordinario. Las aguas muy blandas, cuya dureza es menor de 30 mg/l, son generalmente muy corrosivas. Las aguas del subsuelo, tienen frecuentemente una dureza superior a los 300 mg/l. Las aguas superficiales son usualmente más blandas, porque no tienen la misma oportunidad de estar en contacto con minerales. Cloruros. Los cloruros provienen de la disolución de rocas y suelos, en especial evaporitas, también se pueden presentar por contaminación con desperdicios y desagües. En ocasiones, por tanto, tiene mucha importancia la cantidad de cloruros que contiene el agua, especialmente de cloruro sódico. La determinación del contenido de cloruros en el agua puede ser justificada por tres motivos: 1) Las aguas de desecho contienen sal, procedente de la orina, en la proporción de 50 a 200 ppm e incluso más, en lugares donde el consumo de agua por habitantes es bajo, de manera que el contenido de cloruros en el agua contaminada puede dar una indicación aproximada del grado de contaminación, y sobre todo, en el caso de las aguas de pozo, permite a veces descubrir infiltraciones provenientes de pozos negros. 2) El contenido de cloruros en las aguas subterráneas pone de manifiesto las intrusiones del agua de mar que impiden el aprovechamiento de pozos próximos a las costas. Hay además, aguas subterráneas con un alto contenido de cloruros, debido a depósitos naturales; por ejemplo, sal gema, y que carecen de significación sanitaria. Algunos consumidores perciben el sabor salado del agua cuando la concentración de cloruros es superior a 150 mg/l. 3) La determinación de cloruros permite regular la regeneración con salmuera de las sustancias consumidoras de iones que se emplean en la suavización o ablandamiento del agua. Los cloruros pueden ser determinados en el laboratorio por tres métodos: el de nitrato mercúrico, el método argentométrico y mediante análisis volumétrico con un potenciómetro. Hierro. El agua que tiene mas de 0,3 mg/l de hierro mancha los accesorios de fontanería y la ropa que se lava con ella; incluso en proporción menor puede provocar alteraciones. La determinación del hierro tiene utilidad sobre todo en la evaluación de aguas subterráneas, en las que es más frecuente encontrarlo que en las superficiales, salvo si estas últimas provienen de embalses profundos que anegan suelos donde hay hierro. El mismo suele presentarse en forma de sales ferrosas, que en contacto con el aire se transforman en sales férricas que precipitan bajo la forma de sedimentos color de herrumbre. Las aguas ferruginosas presentan además, un color y sabor desagradables. El hierro puede ser determinado por el método colorimétrico con fenantrolina o por espectrometría de absorción atómica. El de la fenantrolina se utiliza cuando 28 no hay sustancias que interfieran. El método de absorción atómica es el menos susceptible de interferencias, pero se requiere extracción previa, en el caso de bajas concentraciones, ya que la sensibilidad para aspiración directa es de solamente 0,12 mg/l. Manganeso. La presencia de manganeso en las aguas naturales es menos frecuente que la del hierro, pero en las aguas subterráneas o en las procedentes de embalses profundos de suelos manganesíferos se puede encontrar sólo o asociado con el hierro. Las aguas que lo contienen estropean las ropas y los accesorios de fontanería con manchas negras o de color púrpura oscuro. Las concentraciones críticas dependen del estado químico del mineral. Los compuestos reducidos y manganosos son solubles, y no presentan inconvenientes mientras no se precipitan por oxidación. Para su determinación en el laboratorio pueden usarse dos métodos colorimétricos: con persulfato o con peryodato. Es preferible el primero por su mayor exactitud, rapidez y ausencia de interferencia. El manganeso puede ser también determinado por espectrometría de absorción atómica, mediante aspiración directa a la llama. Fluoruros. El flúor es un gas que se combina activamente con otros elementos para formar compuestos de fluoruros. El flúor elemental es prácticamente desconocido en la naturaleza, pero los compuestos que contienen fluoruros se encuentran en casi todas partes. Los minerales de fluoruros que más comúnmente se encuentran son el espatoflúor (que contiene fluoritas o fluoruro de calcio), la criolita (que contiene la sal doble de sodio y aluminio) y la apatita (que es un complejo compuesto de calcio, fluoruros, carbonatos y sulfatos). Cuando el agua pasa sobre o a través de depósitos de éstos u otros compuestos similares que contienen fluoruros, parte de ellos se disuelven y el agua lleva entonces una cantidad (medida en mg/l) de fluoruros y otros iones. Puesto que los minerales que contienen fluoruros están ampliamente distribuidos en toda la tierra, es de esperar que el agua que contiene fluoruros se encuentre también casi en todas partes. Después que se descubrió el papel de los fluoruros en el agua en la producción de las alteraciones en los dientes aumentó notablemente el interés por este compuesto. La prueba para los fluoruros indica el contenido de flúor en el agua natural para saber si la concentración es superior o inferior al valor crítico. Este valor estará en correspondencia con la temperaturaambiental según se muestra en la siguiente tabla. 29 Temperaturas máximas medias y concentraciones óptimas de fluoruros correspondientes, recomendadas. Temperaturas Concentración óptima de máximas medias fluoruros que se recomienda (oC) (mg/L) ------------------------------------------------------------------------ 10,0 - 12,1 1,2 12,2 - 14,6 1,1 14,7 - 17,7 1,0 17,8 - 21,4 0,9 21,5 - 26,3 0,8 26,4 - 32,5 0,7 32,6 - 37,5 0,6 -------------------------------------------------------------------------------- FUENTE: Maier, F.: Fluoruración del agua potable, 1971 De los métodos recomendados para la determinación de fluoruros, el del electrodo es el más preciso, exacto y menos susceptible a interferencias. Este método requiere el uso de un medidor de pH de escala expandida o un medidor selectivo de iones junto con los electrodos de referencia y de fluoruro. Los métodos colorimétricos exigen un tiempo de destilación muy largo a fin de eliminar interferencias graves de sulfato, fosfato, hierro y aluminio. Sulfatos. Provienen de la disolución de rocas y suelos que contienen yeso, hierro y compuestos sulfurosos. La ingestión de aguas con altas concentraciones de sulfato puede tener efectos laxativos, en especial cuando se encuentra combinado con el magnesio. Las aguas que contienen niveles de sulfato de magnesio de 1 000 mg/l provocan este efecto en el hombre, dosis menores lo pueden originar en niños pequeños. Además, los sulfatos en exceso incrementan la corrosividad metálica de las aguas. En combinación con otros iones imparten al agua un sabor desagradable. La reducción de los sulfatos a sulfuro de hidrógeno (H2S) en presencia de condiciones anaeróbicas, es la responsable de las alteraciones del olor y la tendencia corrosiva de estas aguas. La administración del sulfato de aluminio en los procesos de tratamiento de las aguas naturales incrementa apreciablemente el contenido de este ión en las mismas. No hay ningún método totalmente satisfactorio para medir las concentraciones de sulfatos. Se utilizan tres, dos de los cuales son gravimétricos y el otro turbidimétrico. Para concentraciones superiores a 10 mg/l se considera recomendable el método gravimétrico de calcinación (800 ºC ), aunque es susceptible de muchos errores, tanto positivos como negativos. El método gravimétrico puede ser realizado también por secado a 105 ºC, aunque no se recomienda su uso, por la frecuencia de error positivo. El método turbidimétrico es adecuado para todas las escalas de concentración de sulfatos. 30 Para lecturas fidedignas deben utilizarse alícuotas con un máximo de 40 mg SO4=/l. El color, la materia orgánica suspendida y el contenido de sílice de las aguas, pueden interferir en este método. Compuestos de nitrógeno. El nitrógeno se puede encontrar presente en las aguas naturales en diferentes formas en dependencia de los cambios que sufre en su ciclo de transformación. Su presencia se relaciona indirectamente, en la mayoría de las veces, con la existencia de una contaminación. La forma inicial de nitrógeno orgánico se convierte progresivamente en nitrógeno amoniacal y posteriormente éste, en condiciones aeróbicas se oxida a nitritos y nitratos. La progresión de estos cambios en el tiempo reviste importancia para la evaluación sanitaria de la calidad de las aguas. Todo el nitrógeno presente en forma de compuestos orgánicos se considera como nitrógeno orgánico. La mayor parte de ellos son producto de la degradación de polipéptidos y aminoácidos. El nitrógeno existente en forma de ión amonio se encuentra en equilibrio y es considerado como nitrógeno amoniacal. Las huellas de amoníaco se presentan, ya sea en forma natural en las aguas de muchos abastecimientos, o bien se pueden agregar artificialmente, junto con el cloro, para formar un residual combinado de cloro. En aguas superficiales el amoníaco es importante, porque un aumento súbito puede ser el indicio de acceso de aguas negras o desechos industriales. En aguas profundas es bastante general, como resultado de procesos naturales de reducción, y es producto de la actividad microbiana. El amoníaco, además, provoca corrosión en el cobre y aleaciones de zinc, formando un ión soluble. En altas concentraciones afecta válvulas y conexiones de bronce y favorece el desarrollo de ciertos organismos susceptibles de dar al agua un gusto desagradable. La presencia de las formas de nitritos y nitratos en las aguas, está en dependencia, por lo tanto, del grado de oxidación de las formas anteriores, o de la disolución de rocas ígneas, suelos enriquecidos por legumbres, fertilizantes y aguas de desecho. En el caso del nitrito, el compuesto diazonio formado por la diazotación de sulfanilamida por nitrito en el agua bajo condiciones de acidez, se une a la N-(1- naftil)-etilendiamina para producir un color púrpura rojizo que se lee en un espectrofotómetro a 540 n.m. El nitrato es tóxico cuando está presente en exceso en las aguas destinadas a bebida y en algunos casos causa metahemoglobinemia en niños lactantes; en adultos, aunque no está del todo comprobado, existe la posibilidad de que ciertas formas de cáncer estén asociadas con altas concentraciones de nitratos. Los efectos adversos del nitrato invariablemente se relacionan con su reducción a formas de nitritos. 31 La evaluación de los componentes del nitrógeno es de extrema importancia, además, para evaluar los tratamientos de las aguas, el control de la nitrificación y de los procesos de eutroficación de cuerpos de agua. CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS DE LAS AGUAS. IMPORTANCIA DE SU EVALUACIÓN. La microbiología en su acepción más amplia, incluye los microorganismos que componen los grupos de bacterias, levaduras, mohos, algas y protozoos. El agua recibe su flora bacteriana del aire, del suelo, de residuos orgánicos, de plantas, animales muertos, etc., lo que significa que en el agua se pueden encontrar microorganismos de casi todas las clases. PLANCTON Se compone de pequeños animales y plantas (algas) que flotan o van a la deriva, en forma dispersa, en las aguas superficiales. Donde quiera que se desarrollan algas se tiene que encontrar también bacterias, hongos y diversos animales. Estos diferentes organismos se interrelacionan para llevar a cabo la cadena vital. Las algas como plantas verdes, utilizan los sólidos disueltos (sustancias minerales nutrientes), el agua y el bióxido de carbono para su desarrollo. Las bacterias y los animales se alimentan con la materia orgánica muerta de las algas. A su vez, las bacterias mueren y sus cuerpos se desdoblan por otras bacterias, regresando así los elementos a la condición mineral. Si se eliminara alguna parte del ciclo, el agua resultante podría contener sustancias que producirían sabores y olores, haciéndola indeseable. Los organismos vivos en el agua, sirven, por tanto, para su estabilización y para degradar o descomponer materiales extraños incorporados a ella en caso de contaminación, por ello, no siempre se puede considerar perjudicial su presencia. Por su propiedad de fotosíntesis, las algas no pueden sobrevivir o multiplicarse en las aguas, sino en aquellas profundidades hasta donde penetre la luz solar; profundidad que lógicamente, está en razón inversa a la turbiedad de las aguas. Aunque se presentan en los ríos y demás corrientes superficiales, las mayores concentraciones de algas se encuentran en lagos y embalses. Mientras más frecuentemente se verifiquen las observaciones, mayor es la probabilidad de precisar el comienzo de un brote
Compartir