Dinámica de la Hidrosfera

La hidrosfera actúa como regulador térmico, gracias a su elevado calor específico es capaz de absorber y almacenar por más tiempo una gran cantidad de energía calorífica. Los lugares emplazados junto al mar tendrán una menor amplitud térmica.

Las corrientes oceánicas superficiales

Las principales que recorren la zona central de los grandes océanos realizan una trayectoria que está condicionada al giro del viento en torno a los anticiclones. Este giro lo inician los vientos alisios que soplan de este a oeste, arrastrando las aguas del océano en ese mismo sentido, y las nubes y las precipitaciones hacia el oeste. Cuando las corrientes alcanzan la costa oeste, retornan a su lugar de origen, originando corrientes de derivada del oeste. Cuando alcanzan las costas orientales, sufren doble desviación: hacia las altas latitudes y hacia las zonas tropicales y ecuatoriales.

Corrientes oceánicas profundas

La densidad del agua aumenta si está más fría y/o salada, lo que origina una circulación vertical termohalina: el agua fría y/o salada de la superficie es más densa, por lo que tiende a descender, lo que provoca que la del fondo aflore para ocupar su lugar. Si hay un aporte de agua dulce en la superficie el agua no puede hundirse.

Cuando existe un enfriamiento superficial el agua se hundirá alcanzando el fondo.

La cinta transportadora oceánica

Una especie de río de agua que recorre la mayoría de los océanos del planeta. En la primera mitad de su trayectoria, lo hace como corriente profunda, y en la segunda, en forma de corriente superficial.

La cinta transportadora oceánica compensa el desequilibrio de salinidad y temperaturas existentes entre el Atlántico y el Pacífico, ya que este último es menos salado. Esta corriente se encarga de regular la cantidad de CO2 atmosférico, ya que este gas se disuelve mejor en agua fría, y al hundirse el agua fría, arrastra consigo una carga del mismo, liberándolo unos mil años después en las zonas de afloramiento.

ENSO natural

Es la situación normal en la que los alisios, que soplan de este a oeste, empujan hacia el oeste al agua superficial del Pacífico sur. Por este motivo, el nivel del mar es medio metro más elevado que junto a las costas de Perú y Ecuador. Este descenso produce un efecto de succión que da lugar a un afloramiento del agua profunda y rica en nutrientes procedentes del fondo, que fertiliza el fitoplancton y hace que la pesca aumente. Los alisios parten de un anticiclón situado sobre la isla de Pascua y concluyen en una borrasca situada en el lado occidental del Pacífico ecuatorial.

El Niño

Fenómeno debido al calentamiento superficial de las aguas del Pacífico oriental junto a las costas de Perú. (cada 3-5 años)

Se produce cuando los vientos alisios se calman, por lo que el agua oceánica no se desplaza hacia el oeste y entonces se caldea, calentando el aire situado sobre ella y dando lugar a una borrasca. No hay afloramiento de las aguas profundas porque persiste la termoclina (superficie que separa arriba/abajo las aguas de diferente temperatura y densidad, impidiendo su mezcla), y su riqueza pesquera decae. Dura 9-18 meses.

La Niña

Es una exageración de la situación normal, que ocurre cuando los alisios soplan con más intensidad de lo habitual. Se asocia con descensos superficiales de la temperatura media del Pacífico oriental-central. Se produce cada 3 o 5 años y suele durar 1-3 años.

Contaminación del Agua

Es la acción y el efecto de introducir materias, formas de energía o inducir condiciones en el agua que impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.

Origen y sus tipos

La contaminación del agua puede ser:

• Difusa: su origen no está definido, aparece en zonas amplias y no tiene un foco emisor concreto. (contaminación natural)
• Puntual: se produce por un foco emisor determinado, y afecta a una zona concreta. (vertido en aguas residuales domésticas)

En relación a su origen:

• Contaminación natural: Está producida por la presencia de sustancias que provienen de la atmósfera (gases); biosfera (hojas secas) y de la geosfera (arenas). Puede eliminarse gracias a los mecanismos de autodepuración de lagos, ríos y mares.
• Contaminación antrópica: se origina como resultado de los diferentes usos del agua que hace el ser humano. Podemos diferenciar:
  • La contaminación de origen urbano (uso del agua en viviendas)
  • La contaminación de origen agrícola (uso de fertilizantes)
  • La contaminación de origen industrial (introducen en el agua una gran variedad de materiales)

Factores y nivel de contaminación

Existen factores que contribuyen a disminuir o a agravar los procesos de contaminación de las aguas: las características del receptor, la zona donde este se encuentra y los usos previos del agua.

Características del receptor:

• Tipo de receptor: Aguas superficiales o subterráneas.
• Cantidad y calidad del receptor: Si el volumen que se dispone es mayor, también lo será la contaminación, pero si además ya presenta una calidad baja, se agrava el problema.
• Características de la biocenosis: Presencia de organismos capaces de degradar la materia orgánica.
• Características dinámicas o estáticas: Mayor o menor poder de dispersión de la contaminación y la posibilidad de una mayor autodepuración.

Contaminantes físicos

• TEMPERATURA
  Procedente de actividades industriales que emplean el agua como refrigerante
  Efectos: desaparición de especies condicionadas a unos límites de temperatura y variación en los ciclos de crecimiento de algunas especies.
• PARTÍCULAS RADIACTIVAS
  Procedencia de centrales nucleares, procedente de los circuitos de refrigeración.
  Efectos: inhalación de radón, que puede ocasionar cáncer de pulmón
• SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN (MES): orgánicos e inorgánicos
  Procedente de aguas residuales, erosión del suelo, infiltraciones incontroladas.
  Efectos: aumento de la turbidez que impide el paso de la luz, que afecta a la actividad fotosintética y alteraciones en las cadenas tróficas

Contaminantes biológicos

Son los microorganismos presentes en el agua cuyo efecto más importante es la producción y transmisión de enfermedades (tifus, cólera): bacterias, virus, protistas y algas.

Contaminantes químicos

Los contaminantes químicos alteran las propiedades del agua e hipotecan sus usos. Pueden ser: orgánicos, inorgánicos y gases.

• ORGÁNICOS: carbohidratos y proteínas (procedentes de aguas residuales); grasas (procedentes de la industria agroalimentaria), los efectos de ambas son olores.
• INORGÁNICOS: sales (procedentes de aguas residuales domésticas), su efecto es la salinización; nitrógeno y compuestos nitrogenados (procedentes de la descomposición de restos de animales y vegetales), su efecto es la eutrofización.
• GASES: metano (CH4) (procedente de las infiltraciones y de la descomposición de aguas residuales domésticas), su efecto son las variaciones en el olor y en el sabor.

Efectos generales de la contaminación del agua

Contaminación de ríos y lagos

Efectos más importantes:

• Restricción en el uso del agua.
• Alteraciones en la fauna y/o flora acuáticas.
• Apariencia y olor desagradables.

La principal defensa que los ríos tienen para contrarrestar la contaminación es su dinámica. Sin embargo, en los lagos es un problema mayor puesto que se trata de masas de agua estáticas. En las aguas sin contaminar existe un equilibrio biológico entre la fauna y la flora que se rompe con la presencia de contaminantes.

Eutrofización

Consiste en el aumento de la productividad primaria provocada por la introducción de bionutrientes (nitrógeno y fósforo) a través de vertidos de origen agrícola y doméstico. Estos aportes de N y P son utilizados por el fitoplancton, cuyas poblaciones crecen y forman una película sobre la superficie del agua que aumenta su turbidez y la vuelve verdosa. En el interior del lago se disminuye el oxígeno y la luz, lo que provoca la muerte de organismos aerobios y vegetales fotosintéticos, que se van a ir acumulando en el fondo dando lugar a la acción de las bacterias aerobias, que consumirán grandes cantidades de oxígeno para oxidar la materia orgánica, provocando una situación anoxia (ausencia de oxígeno) apta para el crecimiento de las bacterias anaerobias y para la aparición de los procesos de fermentación, responsables del mal olor característico de las aguas afectadas por este proceso.

Medidas para evitar la eutrofización:

• Limitar o prohibir los vertidos domésticos y agrícolas en ecosistemas acuáticos reducidos.
• Depurar las aguas residuales antes de su devolución al receptor.
• Inyectar oxígeno puro en lagos y embalses afectados.

Contaminación de aguas subterráneas

Causas:

• Vertidos de residuos urbanos o industriales, como consecuencia de su inadecuada ubicación.
• Fugas de las aguas residuales.
• Uso de fertilizantes y pesticidas agrícolas.
• Vertidos de granjas ganaderas.

Dadas las características de las aguas subterráneas (escasa dinámica y baja capacidad autodepuradora) deben aplicarse medidas que disminuyan su contaminación como la limitación de ciertas actividades, control de vertidos o la instalación de depuradoras.

La sobreexplotación de un acuífero se ocasiona al extraer agua en cantidad superior a su capacidad de recarga, lo que puede provocar un descenso del nivel freático. Si la sobreexplotación sucede en acuíferos costeros se origina el fenómeno de la intrusión salina, según el cual el agua del mar invade el espacio libre en el acuífero y desaloja el agua dulce, produciendo la salinización del agua subterránea.

Contaminación del agua del mar

Causas:

• Accidentes de barcos cargados de petróleo (mareas negras) u otros materiales peligrosos.
• Operaciones de limpieza de los tanques de petroleros y la transferencia de combustible de un barco a otro (bunkering), que también pueden ocasionar mareas negras.

Efectos de las mareas negras:

• Muerte de organismos marinos por hundimiento, al perder la flotabilidad o pérdida de calor al alterarse el aislamiento térmico por la impregnación de crudo en plumas y pelos.
• Muerte de organismos fotosintéticos, al no haber luz para realizar el proceso, y por tanto alteraciones de la cadena trófica.
• Envenenamiento de los organismos de cadenas tróficas por ingestión de crudo y efectos tóxicos provocados por sus componentes.
• Destrucción de ecosistemas de gran valor como marismas, manglares y arrecifes de coral.

Procesos naturales para eliminar el vertido de crudo:

• Dispersión de componentes pesados que forman gotas mediante el oleaje.
• Emulsión, mezcla viscosa del crudo con agua (chapapote) que dificulta su recogida.
• Sedimentación de las fracciones más pesadas o disolución en cantidades pequeñas.
• Degradación por acción bacteriana.

Medidas preventivas para combatir las mareas negras:

• Legislación y Reglamentos.
• Transporte de sustancias peligrosas en buques de doble casco.

Medidas correctoras:

• Barreras flotantes para cercar el vertido.
• Barreras químicas que utilizan geles para recoger el crudo.
• Recogida por succión mediante bombas de aspiración.
• Agentes de hundimiento, como arcillas o cenizas que lo depositen en el fondo.

La Calidad del Agua

La calidad del agua se establece como aquellas condiciones que deben darse en el agua para que este mantenga un ecosistema equilibrado. Para medir la calidad del agua se emplean determinados parámetros.

Parámetros físicos

• La transparencia o la turbidez, en función de la presencia de partículas sólidas o microorganismos.
• El color, el sabor y el olor, debidos a la existencia de materia orgánica presente en el agua.
• Conductividad eléctrica, depende de la cantidad de sales disueltas

Parámetros químicos

• El oxígeno disuelto (OD), fundamental para el desarrollo de la vida acuática.
• La demanda biológica de oxígeno (DBO): es una medida de la cantidad de O2 que los microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica.
• La demanda química de oxígeno (DQC): es una medida de la cantidad de O2 necesaria en la oxidación de los compuestos presentes en el agua.
• El COT: es la medida del contenido total del carbono de los compuestos orgánicos.
• El pH mide la acidez y basicidad del medio a través de la concentración de iones H+ presentes en el agua. (6 y 8,5)
• La alcalinidad.
• La dureza, expresada en concentración de CaCO3.
• El nitrógeno en sus diferentes formas. (podemos deducir si se trata de una contaminación reciente)

Parámetros biológicos

Nos indican la cantidad de microorganismos que se encuentran en el agua: los virus, las bacterias, los hongos (responsables de olores y sabores del agua), las cianobacterias (que ocasionan problemas de sabor, olor, color y turbidez) y los protozoos (transmisores de enfermedades)

Los indicadores biológicos de contaminación indican la alteración del medio acuático; unos organismos desaparecen ante la pérdida de la calidad del agua y otros aumentan su número.

Sistemas de Tratamiento y Depuración de las Aguas

Tratamiento del agua para el consumo

Agua potable: agua apta para el consumo humano, por estar libre de microorganismos patógenos y sustancias tóxicas, de sabor, de olor, de color y turbidez desagradables y que no presenta un riesgo para la salud.

Estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP) donde se llevan a cabo dos tipos de procesos:

• Tratamiento global: Aplican procesos físicos (decantación, filtrado y tamizado) que separan partículas por su tamaño al sedimentar. Procesos químicos, coagulación y floculación, que emplean sales minerales para formar agregados y partículas y su precipitación.
• Tratamiento especial: Desinfección, que puede realizarse mediante cloración, ya que el cloro es un buen desinfectante, barato y fácil de controlar, pero aporta sabor desagradable. Ozono y radiaciones UV, son caros pero más eficaces.
• Tratamiento de afine: Neutralización para reducir la acidez del agua mediante el empleo de sosa o cal, y el ablandamiento para reducir la dureza del agua.

Sistemas de depuración de las aguas residuales

Son una serie de procedimientos que tratan de devolver al medio el agua con unas características físicas, químicas y biológicas lo más parecidas a su estado natural, o que permitan al receptor llevar a cabo autodepuración para volver a su estado natural.

Sistemas de depuración natural o blanda

Requieren poco gasto de instalación y mantenimiento ya que apenas utilizan equipos mecánicos y eléctricos. Son adecuados para depuración de aguas de núcleos de población pequeños y zonas con pocos recursos económicos.

Métodos:

• El lagunaje, que consiste en la depuración biológica de aguas residuales mediante la construcción de lagunas artificiales, que se llenan de agua. Existen tres tipos de lagunas:
  • Lagunas aerobias: estanques poco profundos, extensa superficie, con el fin de facilitar los procesos de descomposición aerobia de la materia orgánica.
  • Lagunas anaerobias: estanques de pequeña superficie, muy profundos para crear condiciones de anoxia.
  • Lagunas facultativas

Sistemas de depuración tecnológica o dura

Estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR): en las que se utilizan procesos físicos, químicos y biológicos de forma que se consiga concentración o transformación de contaminantes en el agua residual que permita reducirlos o eliminarlos, y devolver el agua al receptor con alteraciones mínimas.

Ventajas: más rapidez y depuración de grandes volúmenes de agua.

Inconvenientes: Gran coste en instalaciones, equipos y energía.

En una EDAR convencional podemos diferenciar:

• Línea de agua: camino que recorre el agua residual desde su llegada a la estación hasta su vertido al receptor.
• Línea de fangos, lodos o biosólidos: concentración de los contaminantes del agua residual, que siguen un recorrido distinto y tienen otros tratamientos.
• Línea de gas: proceso a que es sometido el gas generado en el tratamiento de lodos o fango.