9.4: Contaminación del agua

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El agua recibe diferentes tipos de contaminantes y el agua en movimiento es una de las principales vías de transporte de contaminantes. Los contaminantes del agua son motivo de preocupación por una variedad de efectos. Estos incluyen la calidad general del agua, la toxicidad, los efectos sobre los organismos acuáticos, la estética, la eutrofización y los niveles de oxígeno del agua. Algunas de las principales categorías de contaminantes del agua se discuten aquí.

Varios tipos de contaminantes son perjudiciales para el agua que es una fuente de suministro de agua. El sabor, el olor y el color son causados por una variedad de impurezas. Los sedimentos requieren remoción y a veces se necesitan medidas especiales para coagular y sedimentar la materia coloidal suspendida. La acidez, alcalinidad y salinidad en niveles excesivos son contaminantes del agua.

Algunos contaminantes son captados por el agua como consecuencia natural de su uso en sistemas de agua municipales, los cuales toman agua potable apta para beber y descargar aguas residuales. Una de las principales consiste en aguas residuales que incluyen desechos humanos, desechos de alimentos y otras sustancias que ingresan al agua a través de baños y cocinas. Un componente importante de estos contaminantes del agua consiste en materia orgánica biodegradable, abreviada aquí como {CH ₂ O} y comúnmente llamada demanda bioquímica de oxígeno, BOD, que rápidamente agota el agua receptora de su oxígeno disuelto por lo siguiente proceso microbialmente mediado:

\[\ce{(CH2O) + O2 \rightarrow CO2 + H2O}\]

Otra clase de contaminantes captados en sistemas de agua municipales y producidos en la biodegradación de aguas residuales está compuesta por nutrientes de algas, principalmente nitrógeno (NH ₄ ⁺, NO ₃ ^-), fosfatos (H ₂ PO ₄ -, HPO ₄ ^2-) y potasio (K ⁺). En lugar de ser tóxicos, estos materiales hacen que las algas crezcan en exceso en aguas receptoras produciendo demasiada biomasa que se degrada como se muestra en la Reacción 9.4.1 y agota el oxígeno disuelto en el agua, un proceso llamado eutrofización. Los detergentes son contaminantes comunes en las aguas residuales municipales y pueden ser dañinos debido a su contenido de tensioactivos (básicamente, el ingrediente que disminuye la tensión superficial del agua haciéndola “más húmeda”) y constructores agregados para ayudar a la acción detergente, anteriormente una fuente importante de fosfatos en aguas residuales.

Una variedad de compuestos inorgánicos traza pueden ser contaminantes del agua. Estos incluyen nutrientes y sales de algas responsables del exceso de acidez, alcalinidad y salinidad mencionados anteriormente. Otros contaminantes inorgánicos incluyen sulfuro de hidrógeno oloroso (H ₂ S), sulfito que requiere oxígeno (SO ₃ ^2-) y, en casos raros de desechos de procesamiento de minerales, cianuro altamente tóxico, CN ^-. Los niveles traza de una variedad de elementos pueden ser contaminantes indeseables. Especialmente significativos de estos son los metales pesados tóxicos como plomo, cadmio y mercurio y arsénico metaloide. Los metales unidos orgánicamente no son deseables. Como se señala en la Sección 9.3, el hierro ligado con sustancias húmicas causa color de agua y es particularmente difícil de eliminar. Las formas metiladas de mercurio y arsénico (aquellas que contienen un grupo -CH ₃ unido al elemento) pueden movilizarse de los sedimentos y entrar en el agua. El dimetilmercurio, Hg (CH ₃) ₂, es particularmente tóxico y se somete a biomagnificación a través de la cadena alimentaria, acumulándose en el tejido de los peces. Además de los compuestos metilados, otros compuestos organometálicos elaborados sintéticamente pueden ser molestos contaminantes tóxicos del agua. Hasta que se prohibió, el tetraetil plomo utilizado como aditivo de gasolina podría entrar en el agua y más recientemente los compuestos organoestánnicos utilizados en pinturas biocidas para evitar el crecimiento de organismos en los cascos de los barcos han sido tóxicos para los organismos que habitan en sedimentos.

En algunos casos los radionúclidos se presentan como contaminantes del agua. La fuga de tritio radiactivo, una forma de hidrógeno, ha penetrado en el agua de los reactores. El radionúclido de mayor preocupación suele ser el radio de fuentes naturales y varias fuentes de agua subterránea se han interrumpido debido a la presencia de radio.

Una variedad de compuestos orgánicos ocurren como contaminantes del agua. Estos incluyen productos químicos industriales, productos derivados del petróleo (especialmente significativos a la luz de la notoria fuga de 2010 del derrame de petróleo de Deepwater Horizon que arrojó hasta 5 millones de galones de petróleo crudo al Golfo de México y causó miles de millones de dólares en daños por contaminación al Golfo y sus áreas costeras), bifenilos policlorados (PCB, ahora prohibidos de fabricación pero que aún se encuentran a veces, especialmente en sedimentos), y dioxina. Los pesticidas son contaminantes comunes del agua de los cuales herbicidas como la atrazina son una preocupación debido a su amplia aplicación a la tierra. Algunos contaminantes orgánicos del agua requieren especial atención debido a su potencial actividad biológica y toxicidad. Los carcinógenos son un caso obvio. Los productos farmacéuticos y sus metabolitos han surgido como una preocupación y actualmente son una de las áreas “más calientes” de la investigación de la contaminación del agua. Una amplia variedad de estos entran en aguas residuales y a veces en suministros de agua, aunque en cantidades minúsculas.