11.9: Contaminación del agua
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El agua puede estar contaminada por diversas actividades humanas o por características naturales existentes, como formaciones geológicas ricas en minerales. Las actividades agrícolas, las operaciones industriales, los rellenos sanitarios, las operaciones con animales y los procesos de tratamiento de aguas residuales a pequeña y gran escala, entre muchas otras cosas, pueden contribuir potencialmente a la contaminación. A medida que el agua corre sobre la tierra o se infiltra en el suelo, disuelve el material dejado por estas posibles fuentes contaminantes. Hay tres grupos principales de contaminación: químicos inorgánicos, químicos orgánicos y agentes biológicos. Pequeños sedimentos que nublan el agua, causando turbidez, también son un problema con algunos pozos pero no se considera contaminación. Los riesgos y el tipo de remediación de un contaminante dependen del tipo de químicos presentes.
La contaminación de fuentes puntuales se puede atribuir a una sola fuente definible, mientras que la contaminación de fuentes no puntuales proviene de múltiples fuentes dispersas. Las fuentes puntuales incluyen sitios de eliminación de desechos, tanques de almacenamiento, plantas de tratamiento de aguas residuales y derrames químicos. Las fuentes no puntuales son dispersas e indiscretas, donde todo el aporte de contaminantes es dañino, pero los componentes individuales no tienen concentraciones nocivas de contaminantes. Un buen ejemplo de contaminación no puntual son las áreas residenciales, donde el fertilizante para césped en el patio de una persona puede no aportar mucha contaminación al sistema, pero el efecto combinado de muchos residentes que usan un fertilizante puede conducir a una contaminación significativa no puntual. Otras fuentes no puntuales incluyen nutrientes (nitrato y fosfato), herbicidas, pesticidas aportados por la agricultura, nitrato aportado por operaciones animales y nitrato aportado por sistemas sépticos.
Los químicos orgánicos son contaminantes comunes. Consisten en hebras y anillos de átomos de carbono, generalmente conectados por enlaces covalentes. Otros tipos de átomos, como el cloro, y moléculas, como el hidróxido (OH -), están unidos a las cadenas y anillos. El número y disposición de los átomos decidirá cómo se comporta el químico en el medio ambiente, su peligro para los humanos o los ecosistemas, y dónde termina el químico en el medio ambiente. Los diferentes arreglos de carbono permiten decenas de miles de químicos orgánicos, muchos de los cuales nunca han sido estudiados por efectos negativos sobre la salud humana o el medio ambiente. Los contaminantes orgánicos comunes son herbicidas y pesticidas, productos farmacéuticos, combustibles y solventes industriales y limpiadores.
Los químicos orgánicos incluyen surfactantes (agentes de limpieza) y hormonas sintéticas asociadas con productos farmacéuticos, que pueden actuar como disruptores endocrinos. Los disruptores endocrinos imitan hormonas y pueden causar efectos a largo plazo en el desarrollo de sistemas de reproducción sexual en animales en desarrollo. Solo se necesitan cantidades muy pequeñas de disruptores endocrinos para causar cambios significativos en las poblaciones animales.
Un ejemplo de contaminación química orgánica es el Canal del Amor, en las Cataratas del Niágara, Nueva York. De 1942 a 1952, la Hooker Chemical Company desechó más de 21 mil toneladas de desechos químicos, incluidos hidrocarburos clorados, en un canal y lo cubrió con una fina capa de arcilla. Los hidrocarburos clorados son un gran grupo de químicos orgánicos que tienen grupos funcionales de cloro, la mayoría de los cuales son tóxicos y cancerígenos para los humanos. La compañía vendió los terrenos a la Junta Escolar de Nueva York, quien la convirtió en un barrio. Después de que los residentes comenzaron a sufrir graves dolencias de salud y albercas de líquido oleoso comenzaron a subir a los sótanos de los residentes, el barrio tuvo que ser evacuado. Este sitio se convirtió en un Superfund Site de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, un sitio con financiamiento federal y supervisión para asegurar su limpieza.
Los químicos inorgánicos son otro conjunto de contaminantes químicos. Pueden contener átomos de carbono, pero no en largas cadenas o enlaces. Los contaminantes inorgánicos incluyen cloruro, arsénico y nitrato (NO 3). Los nutrientes pueden ser de material geológico, como rocas ricas en fósforo, pero con mayor frecuencia provienen de fertilizantes y desechos animales y humanos. Las aguas residuales no tratadas y la escorrentía agrícola concentran nitrógeno y fósforo que son esenciales para el crecimiento de microorganismos. Nutrientes como el nitrato y el fosfato en las aguas superficiales pueden promover el crecimiento de microbios, como las algas verdeazuladas (cianobacterias), que a su vez usan oxígeno y crean toxinas (microcistinas y anatoxinas) en los lagos [38]. Este proceso se conoce como eutrofización.
Los metales son contaminantes inorgánicos comunes. El plomo, el mercurio y el arsénico son algunos de los contaminantes inorgánicos más problemáticos del agua subterránea. Bangladesh tiene un caso bien documentado de contaminación por arsénico a partir de material geológico natural que se disuelve en el agua subterránea. El drenaje ácido de la mina también puede causar contaminación inorgánica significativa. Consulte el Capítulo de Energía y Recursos Minerales para obtener una descripción del drenaje ácido de la mina.
La sal, típicamente cloruro de sodio, es un contaminante inorgánico común. Se puede introducir en el agua subterránea a partir de fuentes naturales, como depósitos de evaporita como el esquisto Arapien de Utah, o de fuentes antropogénicas como las sales aplicadas a las carreteras en el invierno para evitar que se forme hielo. La contaminación por sal también puede ocurrir por la intrusión de agua salada, donde los conos de depresión alrededor de las aguas subterráneas frescas que bombean cerca de las costas oceánicas inducen la invasión de agua salada en el cuerpo de agua dulce.
Otro contaminante común del agua subterránea es el biológico, que incluye bacterias y virus dañinos. Un contaminante bacteriano común es Escherichia coli (E. coli). Generalmente, las bacterias dañinas no están presentes en las aguas subterráneas a menos que la fuente de agua subterránea esté estrechamente relacionada con una fuente superficial contaminada, como un sistema séptico. El karst es especialmente susceptible a esta forma de contaminación porque el agua se mueve relativamente rápido a través de los conductos disueltos de piedra caliza. Las bacterias también se pueden utilizar para la remediación (ver más abajo).
Remediación
La remediación es el acto de limpiar la contaminación. La remediación biológica generalmente consiste en el uso de cepas específicas de bacterias para descomponer un contaminante en productos químicos más seguros. Este tipo de remediación se usa generalmente en productos químicos orgánicos pero también trabaja en reducir u oxidar químicos inorgánicos como el nitrato. La fitorremediación es un tipo de biorremediación que utiliza plantas para absorber los químicos a lo largo del tiempo.
La remediación química utiliza la introducción de químicos para eliminar el contaminante o hacerlo menos dañino. Un ejemplo son las barreras reactivas, una pared permeable en el suelo o en un punto de descarga que reacciona químicamente con contaminantes en el agua. Las barreras reactivas hechas de piedra caliza pueden aumentar el pH del drenaje ácido de la mina, haciendo que el agua sea menos ácida y más básica, lo que elimina los contaminantes disueltos por precipitación en forma sólida.
La remediación física consiste en eliminar el agua contaminada y tratarla (también conocida como bombear y tratar) con filtración o desecharla. Todas estas opciones son técnicamente complejas, costosas y difíciles, y la remediación física suele ser la más costosa.