1. La hidrosfera.
2. El ciclo del agua.
3. La contaminación del agua.
4. Métodos de análisis y depuración.
5. El problema de la escasez de agua.
La hidrosfera.
Si observamos una foto de satélite, podemos darnos cuenta de que la mayor parte de la superficie terrestre está cubierta de agua. Casi las tres cuartas partes del planeta ¿Tierra? están cubiertas de agua (por cierto, ¿no deberíamos llamarlo planeta Agua?).
En las zonas del planeta donde hay tierra emergida (los continentes) también podemos encontrar agua formando ríos, lagos, embalses, aguas subterráneas y en los polos de la Tierra y en las cumbres de las montañas podemos encontrar agua, esta vez, en su forma sólida (hielo). Por último, hay agua en las capas más bajas de la atmósfera, pero, esta vez, en forma de vapor de agua (gas) formando las nubes.
Todo ello es lo que denominamos Hidrosfera Terrestre.
El agua es una de las sustancias más comunes del planeta, pero tiene algunas propiedades físicas y químicas inusuales. Es uno de los pocos líquidos naturales y puede encontrarse en las tres fases: vapor de agua, agua líquida y hielo sólido. Tiene un calor específico y un calor latente grandes, de modo que son necesarias grandes cantidades de energía para elevar su temperatura, para fundir hielo o para evaporar agua. Estas características controlan en gran medida la distribución de temperatura en la Tierra, siendo los climas oceánicos más uniformes que los continentales. Hay otras propiedades del agua —poder disolvente alto, constante dieléctrica grande y tensión superficial grande, entre otras— que aseguran reacciones esenciales para que la vida continúe su desarrollo.
La dinámica marina.
El agua de los océanos se comporta según unos parámetros físicos y químicos que son la salinidad, la temperatura y la densidad.
La salinidad media en los océanos es del 3.5%. Cuando se produce una fusión en los glaciares se produce un gran aporte de agua dulce a los océanos por lo que la salinidad disminuye. En una glaciación la salinidad aumenta.
La temperatura del agua de los océanos varía en la vertical y en la horizontal. En la horizontal (Latitud) está relacionada con la temperatura ambiente. En la vertical cuanto más abajo más baja es la temperatura.
La densidad tiene un valor próximo a la del agua pura, alrededor de 1 y está muy relacionada con la salinidad y la temperatura. Tienen una densidad alta, el agua con alta salinidad y el agua muy fría. En función de las densidades se produce la estratificación de las masas de agua, circulando las aguas más densas por encima de las menos densas. Esto condiciona las corrientes marinas.
La circulación oceánica superficial está muy relacionada con los vientos y la densidad de agua, también la topografía del fondo, la distribución de los continentes y las fuerza de Coriolis.
Su misión es redistribuir el calor recibido por el sol. Hay corrientes superficiales y profundas.
Las mareas son unos movimientos periódicos de ascenso y descenso del nivel del mar debido a la acción gravitatoria de la luna y el sol.
Hay dos tipos de mareas:
Vivas: son mareas muy altas.
Muertas: son mareas muy bajas.
Las olas se generan por causa del viento, cuanto más viento hay más oleaje.
Cuando el oleaje no llega paralelo a la costa se forma una corriente longitudinal costera.
Hay dos tipos de olas:
Oscilación: se producen mar adentro y tienen un movimiento circular y elíptico.
Translación: se producen en la zona de rompiente.
LA NECESIDAD de agua en el hombre, los animales y las plantas es bien conocida. La vida se originó en los océanos y salió de ellos cuando aprendió a desarrollar una piel impermeable, para retener el agua con ella. Nuestro cuerpo es agua en más de un 70%, Somos, sin duda, animales de agua, sólo que la tenemos por dentro, no por fuera.
Pero a pesar de la abundancia de agua en el planeta, no toda es utilizable. La mayor parte, el agua de los océanos, es agua salada, incluye sales minerales formadas por elementos como el sodio, potasio y cloro en diferentes concentraciones. Solamente podemos utilizar directamente las aguas dulces presentes en las zonas continentales o en los polos.
Si tenemos en cuenta que el agua dulce representa solo el 3% del total y, de esta cantidad, aproximadamente, el 98% está congelada, de estos datos deducimos que únicamente tenemos acceso al 0.06% de toda el agua del planeta.
El ciclo Hidrológico.
En la Tierra, el agua se encuentra en permanente circulación, realizando un círculo continuo llamado ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico.
El ciclo hidrológico se inicia cuando el agua se evapora desde los mares y océanos a la atmósfera. El agua atmosférica regresa a la Tierra en forma de precipitaciones de lluvia, granizo, o nieve, y la cantidad de agua que llega al suelo depende de varios factores, pero, en general, las tierras elevadas reciben más agua que las bajas; en las montañas nacen la mayoría de los ríos. Las plantas, sobre todo los árboles, captan parte de las precipitaciones que se vuelven a evaporar directamente, incluso antes de llegar al suelo. La tala de árboles y su sustitución por cultivos (deforestación) aumenta la velocidad y la cantidad de agua de lluvia que llega al terreno, con la consiguiente erosión puntual de los suelos y el riesgo de inundaciones.
Las precipitaciones que alimentan el terreno se infiltran en los suelos, percolando hasta la capa freática para convertirse en agua subterránea; o bien, fluyen lentamente, ladera abajo, en forma de barrancos en surcos. No toda el agua que cae durante las grandes tormentas es capaz de filtrarse; en aquellos lugares en los que por la acción humana se ha compactado la superficie del suelo o ha sido cubierta de cemento, o en aquellos lugares ya saturados de agua, el exceso de líquido se acumula en la superficie y fluye ladera abajo, hasta el curso de agua más próximo, en forma de barrancos en manto. El agua que llega a los ríos en barrancos, ya sea en surcos o en manto, recibe el nombre de escorrentía. El río completa el ciclo hidrológico al recoger la escorrentía de su zona de influencia (cuenca de drenaje) y al llevarla de vuelta a los océanos o lagos, para reemplazar así el agua que se evapora.
La contaminación del agua
El ciclo natural del agua tiene una gran capacidad de purificación. Pero esta misma facilidad de regeneración del agua, y su aparente abundancia, hace que sea el vertedero habitual en el que arrojamos los residuos producidos por nuestras actividades. Pesticidas, desechos químicos, metales pesados, residuos radiactivos, etc., se encuentran, en cantidades mayores o menores, al analizar las aguas de los más remotos lugares del mundo. Muchas aguas están contaminadas hasta el punto de hacerlas peligrosas para la salud humana, y dañinas para la vida.
La degradación de las aguas viene de antiguo y en algunos lugares, como la desembocadura del Nilo, hay niveles altos de contaminación desde hace siglos; pero ha sido en este siglo cuando se ha extendido este problema a ríos y mares de todo el mundo.
Primero fueron los ríos, las zonas portuarias de las grandes ciudades y las zonas industriales las que se convirtieron en sucias cloacas, cargadas de productos químicos, espumas y toda clase de contaminantes. Con la industrialización y el desarrollo económico este problema se ha ido trasladando a los países en vías de desarrollo, a la vez que en los países desarrollados se producían importantes mejoras.
Hay un gran número de contaminantes del agua que se pueden clasificar de muy diferentes maneras. Una posibilidad usada es agruparlos en los siguientes 3 grupos:
a) Físicos. Térmica
b) Químicos. Isótopos radiactivos solubles, ácidos, sales y metales tóxicos como el mercurio y el plomo.
c) Biológicos. Microorganismos Patógenos, Desechos orgánicos, petróleo, gasolina, plásticos, plaguicidas, disolventes, detergentes, etc
Concepto de eutrofización
Un río, un lago o un embalse sufren eutrofización cuando sus aguas se enriquecen en nutrientes. Podría parecer a primera vista que es bueno que las aguas estén bien repletas de nutrientes, porque así podrían vivir más fácil los seres vivos. Pero la situación no es tan sencilla. El problema está en que si hay exceso de nutrientes crecen en abundancia las plantas y otros organismos. Más tarde, cuando mueren, se pudren y llenan el agua de malos olores y le dan un aspecto nauseabundo, disminuyendo drásticamente su calidad.
El proceso de putrefacción consume una gran cantidad del oxígeno disuelto y las aguas dejan de ser aptas para la mayor parte de los seres vivos. El resultado final es un ecosistema casi destruido.
Nutrientes que eutrofizan las aguas
Los nutrientes que más influyen en este proceso son los fosfatos y los nitratos. En algunos ecosistemas el factor limitante es el fosfato, como sucede en la mayoría de los lagos de agua dulce, pero en muchos mares el factor limitante es el nitrógeno para la mayoría de las especies de plantas.
En los últimos 20 o 30 años las concentraciones de nitrógeno y fósforo en muchos mares y lagos casi se han duplicado. La mayor parte les llega por los ríos. En el caso del nitrógeno, una elevada proporción (alrededor del 30%) llega a través de la contaminación atmosférica. El nitrógeno es más móvil que el fósforo y puede ser lavado a través del suelo o saltar al aire por evaporación del amoniaco o por desnitrificación. El fósforo es absorbido con más facilidad por las partículas del suelo y es arrastrado por la erosión erosionadas o disuelto por las aguas de escorrentía superficiales.
Fuentes de eutrofización
a) Eutrofización natural.- La eutrofización es un proceso que se va produciendo lentamente de forma natural en todos los lagos del mundo, porque todos van recibiendo nutrientes.
b) Eutrofización de origen humano.- Los vertidos humanos aceleran el proceso hasta convertirlo, muchas veces, en un grave problema de contaminación. Las principales fuentes de eutrofización son:
Los vertidos urbanos, que llevan detergentes y desechos orgánicos
Los vertidos ganaderos y agrícolas, que aportan fertilizantes, desechos orgánicos y otros residuos ricos en fosfatos y nitratos.
Medida del grado de eutrofización
Para conocer el nivel de eutrofización de un agua determinada se suele medir el contenido de clorofila de algas en la columna de agua y este valor se combina con otros parámetros como el contenido de fósforo y de nitrógeno y el valor de penetración de la luz.
Medidas para evitar la eutrofización
Lo más eficaz para luchar contra este tipo de contaminación es disminuir la cantidad de fosfatos y nitratos en los vertidos, usando detergentes con baja proporción de fosfatos, empleando menor cantidad de detergentes, no abonando en exceso los campos, usando los desechos agrícolas y ganaderos como fertilizantes, en vez de verterlos, etc. En concreto:
Tratar las aguas residuales en EDAR (estaciones depuradoras de aguas residuales) que incluyan tratamientos biológicos y químicos que eliminan el fósforo y el nitrógeno.
Almacenar adecuadamente el estiércol que se usa en agricultura.
Usar los fertilizantes más eficientemente.
Cambiar las prácticas de cultivo a otras menos contaminantes. Así, por ejemplo, retrasar el arado y la preparación de los campos para el cultivo hasta la primavera y plantar los cultivos de cereal en otoño asegura tener cubiertas las tierras con vegetación durante el invierno con lo que se reduce la erosión.
Reducir las emisiones de NOx y amoniaco.
Métodos de análisis y depuración.
La mayoría de los vertidos de aguas residuales que se hacen en el mundo no son tratados. Simplemente se descargan en el río, mar o lago más cercano y se deja que los sistemas naturales, con mayor o menor eficacia y riesgo, degraden los desechos de forma natural. En los países desarrollados una proporción, cada vez mayor, de los vertidos es tratada antes de que lleguen a los ríos o mares en EDAR (estaciones depuradoras de aguas residuales).
El objetivo de estos tratamientos es, en general, reducir la carga de contaminantes del vertido y convertirlo en inocuo para el medio ambiente. Para cumplir estos fines se usan distintos tipos de tratamiento dependiendo de los contaminantes que arrastre el agua y de otros factores más generales, como localización de la planta depuradora, clima, ecosistemas afectados, etc.
Hay distintos tipos de tratamiento de las aguas residuales para lograr retirar contaminantes. Se pueden usar desde sencillos procesos físicos como la sedimentación, en la que se deja que los contaminantes se depositen en el fondo por gravedad, hasta complicados procesos químicos, biológicos o térmicos.
Las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales hacen circular las aguas residuales por una serie de compartimentos, en cada uno de los cuales tiene lugar un proceso diferente: eliminación de los residuos sólidos, reducción de los materiales en suspensión, disminución gradual del contenido en materia orgánica, etc. A estos procesos se les denomina tratamientos, y un proceso de depuración de aguas residuales suele incluir cuatro:
Pretratamiento
Las aguas residuales son conducidas por la red de alcantarillado hasta la Estación Depuradora de Aguas Residuales. En este momento comienza el pretratamiento, en el que podemos distinguir varias etapas:
þ Desbaste: Elimina los sólidos más gruesos, como troncos, piedras, plásticos, papeles, etc. comúnmente mediante la retención de los sólidos en rejas.
þ Desarenado: Tiene lugar en un compartimento especial, donde las arenas se depositan en el fondo por la acción de la gravedad.
þ Desengrase: Este procedimiento, opuesto al anterior, concentra en la superficie del agua las partículas en suspensión de baja densidad, especialmente aceites y grasas. Un procedimiento habitual consiste en introducir en el agua burbujas de aire, que se fijan en las partículas, haciéndolas flotar,
Tratamiento primario
EI objetivo del tratamiento primario es la reducción del contenido de sólidos en suspensión del agua residual. Nuevamente, en este proceso podemos distinguir varias operaciones:
þ Decantación propiamente dicha: Las partículas de mayor densidad se depositan en el fondo de los decantadores primarios, por la acción de la gravedad. Para facilitar este proceso se asegura una baja velocidad de circulación del agua. Los fangos depositados en el fondo se evacuan mediante purgas periódicas. La limpieza de espumas y flotantes se realiza mediante recogedores que barren la superficie del agua, como son los brazos radiales.
þ Coagulación y floculación: Las suspensiones coloidales son muy estables, debido a su pequeña dimensión y a la existencia de cargas negativas repartidas a lo largo de la superficie. Para romper la suspensión y provocar la aglomeración de partículas, se realiza la coagulación y la floculación, que permitirá su decantación. La coagulación de las partículas coloidales se consigue a través de la eliminación de sus cargas eléctricas con un coagulante. La floculación agrupa las partículas descargadas por medio de floculates. Los flóculos resultantes, según su densidad, son extraídos del agua residual por decantación o por flotación.
þ Neutralización: Un pH demasiado alto o demasiado bajo de las aguas residuales puede obstaculizar la acción depuradora de los microorganismos, ya que la actividad biológica óptima tiene lugar en un intervalo de pH comprendido entre ó,5 y 8,5. Se hace necesario, por lo tanto, corregir la excesiva alcalinidad o acidez del agua mediante la adición de ácidos o bases.
Tratamiento biológico o secundario
El agua decantada y homogeneizada en el tratamiento primario pasa a un recinto, donde será sometida a la acción de microorganismos (principalmente bacterias y protozoos), que se alimentan de las sustancias orgánicas que quedan en disolución en el agua residual. En este proceso, los compuestos orgánicos complejos son convertidos en compuestos simples, y la demanda de oxígeno disminuye al mismo tiempo que aumenta paulatinamente su concentración.
El desarrollo de este proceso de depuración está influenciado por dos factores principales:
1 La magnitud de la superficie de contacto entre el agua residual y los microorganismos debe ser lo más extensa posible.
2 La aportación de oxigeno, con el fin de favorecer el desarrollo de los microorganismos que digieren la materia orgánica.
Independientemente del método utilizado a medida que se desarrolla el trata- miento biológico crece la masa de microorganismos, formando masas de lodos que deberán ser separadas del agua depurada. Para ello, el agua es conducida a otro decantador, esta vez secundario, donde los restos de materia orgánica en suspensión se depositan en el fondo. El agua superficial, más clarificada y depurada, vierte por el borde exterior del decantador, ésta contiene sólo entre el 5 y el 10% de la materia orgánica con la que entró.
Tratamiento terciario
Finalizada la decantación secundaria, en muchos casos, el agua residual se considera ya lo suficientemente libre de carga contaminante como para ser vertida a los cauces de los ríos, No obstante, en algunos casos es conveniente afinar más la depuración, por lo que es sometida a un tratamiento terciario.
En ocasiones, el agua pasa a una cámara de cloración, donde se eliminan los microorganismos. El agua que entra en este último proceso no sirve para el consumo humano, pero sí para riegos.
Otras veces es necesario eliminar selectivamente ciertos componentes, como el fósforo, para evitar la eutrofización del cauce donde irán las aguas, Esto se con- sigue mediante la combinación de reactivos químicos y el paso de las aguas a trav0s de filtros de arena, o incluso de carbón activo.
Otros sistemas de depuración
Para lograr una depuración suficiente de las aguas residuales de pequeñas comunidades no es necesario acudir a la instalación de EDAR capaces de realizar complejos tratamientos. Otros métodos pueden ser suficientemente eficaces y mucho más rentables. Así:
Fosa séptica.- Cámaras cerradas en la que los contaminantes sedimentan y fermentan.
Lecho bacteriano (depósito lleno de árido), zanjas o pozos filtrantes o filtros de arena.- Todos ellos facilitan la formación de películas de bacterias sobre los cantos o partículas filtrantes que realizan la descontaminación.
Lagunaje:
anaerobio: elimina hasta el 50% el DBO
aerobio: con posible proceso anaerobio después
Filtro verde: plantación forestal en la que se riega con aguas residuales.
Contactores biológicos rotativos.- Sistemas mecánicos que facilitan la actuación de las bacterias descontaminantes.
El problema de la escasez de agua
La cantidad, absolutamente indispensable, para el mantenimiento de la vida de un adulto normal, en el calor más intenso del desierto varía de 7 a 15 litros, según la temperatura y el tipo de actividad que realice. En clima templado, la cantidad de agua que el hombre necesita diariamente se calcula en 2 litros.
El agua es indispensable para la vida y para la salud y, por tanto, su carencia puede producir enfermedades. También es necesario que el agua que consumimos este en condiciones adecuadas, el agua contaminada o en mal estado también puede ser fuente de enfermedades, y vehículo de transporte de la mismas. También es de suma importancia mantener una buena higiene corporal para prevenir ciertas enfermedades y para ello, el agua es fundamental.
En todos los países, el agua constituye un elemento que determina en gran medida el buen funcionamiento de los sistemas productivos e influye, al mismo tiempo, en la calidad de vida de sus habitantes. Sin embargo, la disponibilidad de agua por habitante, tiende a una reducción notoria en los próximos 20 años y se tornará definitivamente crítica, por lo que en un futuro cercano, el agua dejará de ser un problema y se convertirá en un asunto estratégico de supervivencia.
El agua se está convirtiendo en un bien escaso, ya que no cesa de aumentar su consumo, como resultado del crecimiento de la población y el incremento del nivel de vida. En el tercer mundo, el consumo medio de agua por habitante es del orden de 50 litros diarios, mientras que en las naciones industrializadas sobrepasa los 500 litros por día (estos datos comprenden todos los usos).
También debemos darnos cuenta de que muchas de nuestras actividades, costumbres y hábitos de vida, supuestamente modernos y avanzados, pueden ser gravemente perjudiciales para el agua, contaminándola y haciendo que no se apta para su consumo, afectando a la cadena ecológica y, en definitiva, afectando a todos los seres vivos y a nosotros mismos.
Nosotros no estamos debidamente concienciados de que, en las islas, el agua es un recurso escaso. Perforamos pozos, abrimos galerías, y últimamente desalamos agua marina, para sostener un crecimiento turístico desmedido, sin darnos cuenta de que estamos hipotecando el futuro de nuestra tierra.
La sequía
La sequía es un desastre natural relacionado con el tiempo atmosférico. Afecta a vastas regiones por meses o años.
Las sequías, de todos los desastres causados por fenómenos naturales, son las que tienen mayor impacto económico y pueden afectar al mayor número de personas. Los terremotos y ciclones pueden tener una gran intensidad física pero son de duración corta y su impacto geográfico es limitado. El número de muertes ocasionadas por dichos desastres puede ser muy alto si resultan afectadas áreas densamente pobladas. En contraste, las sequías afectan grandes extensiones geográficas, llegando a cubrir países enteros o regiones de continentes, y pueden durar varios meses o, en algunos casos, hasta varios años. Invariablemente, tienen un impacto directo y significativo sobre la producción alimenticia y la economía en general.
La carencia de lluvias da lugar a que no haya un caudal suficiente de agua para las plantas, los animales y la población. La sequía provoca otros desastres, a saber: inseguridad alimentaria, hambruna, desnutrición, epidemias y desplazamiento de poblaciones de una zona a otra.
Entre los mayores desastres naturales, las sequías son especiales en cuanto al periodo de tiempo que existe entre las primeras señales que indican que se está desarrollando una sequía y el momento en el cual la población empieza a sentir un impacto notable en el área afectada. La duración de dicho “periodo de aviso” varía enormemente entre las sociedades.
En muchas sociedades el periodo de aviso puede ser de varios meses, mientras que en otras, tal vez, sólo sea de unas pocas semanas. Cualquiera que sea el periodo de aviso, este tiempo permite preparar una respuesta potencial para mitigar los impactos de la sequía antes de que estos sean demasiado severos.
Las sequías, siempre o casi siempre, producen un impacto directo y notable en la producción de alimentos y en la economía en general. El impacto en una población particular está relacionado con la gravedad y la naturaleza de la sequía, pero igualmente, y a veces mucho más importante, con la naturaleza de la economía y sociedad del área afectada.
Los efectos de la sequía pueden ser sentidos a corto y a largo plazo, afectando no sólo las actividades productivas del campo, como la agricultura y la ganadería, sino también a actividades industriales básicas y al bienestar y la salud de los habitantes de las comunidades rurales y urbanas.
Los efectos de la sequía están relacionados principalmente con la falta de agua, los cuales se ven agravados por otros factores que cuando ocurren asociados con la escasez de humedad hacen más crítica la situación. Entre otros se encuentran los siguientes: altas o bajas temperaturas, vientos huracanados y la incidencia de ciertos patógenos. También es común que, después de períodos secos, se presenten lluvias torrenciales que, ante la degradación de la cubierta vegetal y el descuido y deterioro en los cauces naturales del agua, causen catástrofes que indirectamente pudieran ser atribuidas a la sequía. El hombre a través de algunas prácticas contribuye a hacer más agudos los impactos de los factores que producen la sequía. Destacan aquellas prácticas que disminuyen la capacidad de retención de humedad del suelo o que propician la erosión, tales como: destrucción de la materia orgánica por medio de quema de rastrojos y el abuso en el uso de la fertilización química, el monocultivo, la quema no controlada de pastizales, el barbecho en épocas de escasa precipitación, el desempiedre en terrenos con pendiente, la agricultura en terrenos inapropiados para ello y, de forma notable, el abuso en el uso del agua en épocas en que se dispone de ella.
Mitigación de la sequía
Los componentes de un plan de preparación y mitigación de la sequías son los siguientes:
1. Valoración y previsión de los fenómenos de sequía
Una de las acciones preventivas más importantes es la predicción y todos los métodos para despertar y concienciar a la población y darle una información tan amplia como sea posible, utilizando todos los medios de divulgación.
2. Métodos preventivos
Los métodos de prevención se pueden clasificar en tres grupos:
A) Medidas orientadas a la oferta:
Las formas más importantes de aliviar los problemas de las sequías consisten en utilizar mejor, y con mayor eficiencia, las reservas existentes, el desarrollo de nuevas fuentes de suministro y el uso de prácticas complejas, o no convencionales, para incrementar los recursos a suministrar.
La mejora de los suministros por métodos de ahorro del agua, y, en especial, los que tienen como resultado una reducción de las pérdidas, también puede ser una medida viable, aunque, a menudo, resulte incierta.
B) Medidas orientadas hacia la demanda:
El objetivo de las medidas orientadas hacia la demanda, para el control de la sequía, es hacer que los recursos inadecuados existentes, cualquiera que sea su cantidad, sirvan a los usuarios de la manera más eficaz posible.
c) Medidas para minimizar los impactos de la sequía:
También existen métodos para minimizar los impactos de la sequía, que se utilizan ampliamente, como son el anticiparse a que se produzca, empleando las predicciones y el análisis de datos, investigando la frecuencia y la duración de las sequías en el pasado, y realizando pronósticos y alertando al público para que la sociedad esté mejor preparada frente a tales fenómenos, lo que da como resultado acciones, conscientes y sistemáticas, que pueden ayudar a aliviar sus consecuencias.