CALIDAD DEL AGUACarrera: Ingeniera Civil AmbientalProf.: Celia Torres QuezadaFacultad Ciencias de la SaludQumica Ambiental

CALIDAD DEL AGUAQu contiene?En qu cantidad?Las definiciones que clasifican si las caractersticas de un agua se correlacionan con algn criterio previamente establecido para su uso (bebida, riego, bao, vertido, etc.)Para definir la calidad del agua, se deben contemplar tres aspectos:

CALIDAD DEL AGUAEl hecho de que el agua sea ampliamente utilizada y para diferentes usos, ha llevado a definir como calidad algunos criterios basados en la modificacin de parmetros caractersticos del agua (temperatura, oxgeno disuelto, color, etc.) o en la presencia de determinadas sustancias (contaminantes).

INDICADORESPermiten determinar la calidad de un agua.Decisin importante: si su uso puede provocar enfermedades.El nmero de indicadores es muy amplio.Se agrupan en funcin de algunas caractersticas:Si se refiere a aguas naturales o residuales.Si se estn considerando los aspectos que intervienen en algunos de los procesos tecnolgicos de tratamiento.En funcin del anlisis que se utiliza para su caracterizacin.

CLASIFICACIN DE INDICADORESUn criterio de bastante utilidad es clasificar los indicadores en tres grandes grupos:

Indicadores fsicosSustancias qumicasIndicadores biolgicos

INDICADORES FSICOSHacen referencia a su aspecto: color, olor, sabor, etc..Pueden determinarse sin necesidad de ningn tipo de instrumentacin.Para evitar la subjetividad, se han definido metodologas que valoren estos parmetros de forma ms sistemtica y que permitan ofrecer una cuantificacin ms estandarizable.

CARACTERSTICAS ORGANOLPTICAS: COLORHay que distinguir el color aparente (el que presenta el agua bruta), del color verdadero (debido a la presencia de sustancias disueltas sin materia en suspensin).Origen del color: - De tipo interno (debido a los materiales disueltos, dispersos o suspendidos).-De tipo externo (absorcin de las radiaciones de mayor longitud de onda).

ColorLa coloracin de un agua natural no contaminada es causada principalmente por:Caf amarillento o pardo: sustancias hmicas, cidos tnicos, hojas, etc.Color verde: fitoplancton, clorofceas.Color rojizo o pardo: sales de hierro (zonas granticas o silceas):.Color amarillento: macizos no calcreos.Color verdoso: macizos calcreos.

ColorLos colores de las aguas residuales pueden deberse a multitud de compuestos orgnicos e inorgnicos, que pueden estar en elevadas concentraciones: sales de cromo, colorantes industriales, aceites, etc.Las aguas residuales urbanas actuales tienen color gris, que va pasando a oscuro e incluso negro.

Determinacin del colorSe realiza por mtodos espectrofotomtricos, analizando el espectro de la luz que atraviesa una muestra de agua, que previamente ha sido filtrada, para as determinar especficamente el color verdadero.En caso de no disponer del equipamiento necesario, se puede determinar comparndolo directamente con unos patrones estandarizados.Por ejemplo, se puede medir en unidades de Pt-Co, por comparacin con una solucin patrn de ambos metales.

CARACTERSTICAS ORGANOLPTICAS: OLOR Y SABOREl olor y el sabor estn ntimamente relacionados.Sabores: Existen cuatro fundamentales:cidoSaladoAmargoDulceJunto a ellos se suele hablar de sabores metlico, a tierra, a moho, a farmacia, etc.Olores: pueden ser ms especficos:

Olores de las aguas y sustancias responsablesTipo de olorSustancias responsablesObservacionesAceitosoHidrocarburosEscorrenta carreterasAromticoAlcanfor, especies,Origen naturalBalsmicoFlores diversasCloradoCloro libreDesinfeccin del aguaFecalSulfuro de hidrgenoFosas spticasMO descompuestaFrutas/fraganciaAldehdosSubproductos ozonizacinMedicina/farmaciaClorofenoles, fenolesProductos de cloracinPescado/verduraMercaptanos,Descomposicin de Cocidasulfuros orgnicosalgas y plantasTerroso/mohosoGeosmina, metilisoborneolOrigen naturalpirazinas, mucidona,

Olor y saborFuentes: naturales o artificiales.Compuestos inorgnicos: no producen olor, excepto el cloro, sulfuro de hidrgeno, amonaco y derivados, pero s suministran determinados sabores: cidos, salados y metlicos.Compuestos orgnicos: producen sabores y olores.De malos sabores y olores: fenoles, clorofenoles, mercaptanos, alquitranes, aldehdos, detergentes, cidos grasos, indoles, etc.Determinados organismos producen olores y sabores: algas, bacterias, hongos, as como la descomposicin de vegetales y animales.Aguas residuales domsticas e industriales: tienen malos olores y sabores.

Determinacin del olorEs una medida estimativa.La hace un grupo de cinco personas (mnimo dos).Se hace una escala de intensidades de olor.Por ejemplo, se hacen diferentes diluciones de la muestra a medir y se determina el olor en fro (a 25C) y en caliente (a 60C). Se clasifican los frascos con olor y los inodoros, para deducir las diluciones intermedias que se necesitan. Los resultados se indican en nmeros que expresen el valor lmite de apreciacin de olor. Este valor corresponde a la cifra de mayor dilucin que da un olor perceptible.

Determinacin del saborLa medida se basa en la finura del sentido del gusto del grupo operador. El agua a examinar se diluye con agua sin gusto.La degustacin se efecta empezando por las diluciones ms grandes hasta la aparicin del gusto.Debe efectuarse la degustacin a 30C, por un equipo de al menos tres operadores.

SLIDOSLa materia total, slidos y lquidos existentes en un agua, se puede clasificar de la siguiente forma:Fija SedimentableVoltilMateria ensuspensin Fija No sedimentableMateria Voltiltotal

Fijos ColoidesSustancias Voltilesfiltrables FijosDisueltas Voltiles

Fijo: de naturaleza inorgnicaVoltil: de naturaleza orgnica

Slidos en suspensinExiste una fase lquida y otra correspondiente a las partculas slidas.La materia en suspensin es responsable de los siguientes efectos:Produce color aparente en el agua.Disminuye el paso de energa solar, por lo que es responsable de una menor actividad fotosinttica.Ocasiona depsitos sobre las plantas acuticas y las branquias de los peces.Ocasiona depsitos por sedimentacin, con lo que favorece la aparicin de condiciones anaerbicas y dificulta la alimentacin de los seres vivos acuticos.

Sustancias filtrablesSon responsables de:Aumentar la salinidad.Variar la solubilidad del oxgeno.Puede inducir toxicidad por la presencia entre ellas de determinados compuestos.

Materia disuelta: corresponde a las sustancias dispersas de forma homognea en el lquido (hay una sola fase).Materia coloidal: las partculas son demasiado pequeas para ser eliminadas por procedimientos normales de sedimentacin o filtracin. Esta forma coloidal se caracteriza por causar el efecto Tyndall, que se basa en la reflexin de la luz por parte de las partculas presentes en la solucin.Sustancias filtrables

Parmetros mediblesSe distinguen entre otros:Slidos decantablesMateria en suspensin o Slidos en suspensin (SS)Residuo seco a 105C o Total de slidos disueltos (TSD)Residuo fijoMateria orgnica disuelta: diferencia entre el residuo fijo y el residuo seco a 105C.

TURBIDEZFenmeno ptico que consiste en una absorcin de luz combinada con un proceso de difusin. Es un indicador de la presencia de slidos, especialmente coloidales, en un agua natural.Se mide la extensin con que un rayo de luz es reflejado a su paso por el agua, con un ngulo de 90. La extensin est relacionada con la cantidad de materia en suspensin, aunque esta relacin no es estrictamente lineal, ya que el proceso de dispersin de la luz est influenciado tanto por el tamao como por las caractersticas superficiales de la materia presente.

FUENTES DE TURBIDEZLas partculas insolubles son responsables de la turbidezFuente principal: erosin y transporte de materia coloidal (arcilla, fragmentos de roca, sustancias de lecho, etc.) por parte de los ros en su recorrido.Otra parte procede de los aportes de fibras vegetales que son arrastradas por los ros, as como de los microorganismos que viven en su seno.Una tercera parte procede de las aguas residuales (domsticas y/o industriales) que pueden recibir las aguas naturales (ej: presencia de jabones).

DETERMINACIN DE LA TURBIDEZSe mide con un turbidmetro y se expresa en unidades nefelomtricas NTU o en mg de SiO2/L.La metodologa de la determinacin hace que sea muy utilizada en las caracterizaciones para el agua potable.

Efectos en el agua potable: la turbidez puede afectar el sabor y el olor, o puede indicar la presencia de organismos que podran provocar problemas sanitarios.

TEMPERATURAVariable fsica que influye notablemente en la calidad de un agua.Afecta a parmetros o caractersticas tales como:Solubilidad de gases y sales (ley de Henry y curvas de solubilidad).Cintica de las reacciones qumicas y bioqumicas (aumento de la velocidad de reaccin con la temperatura).Desplazamiento de equilibrios qumicos (un aumento de temperatura los desplaza en el sentido en que son endotrmicos Principio de Le Chatelier).Tensin superficial.Desarrollo de organismos presentes en el agua.

TemperaturaLa influencia ms interesante es la disminucin de la solubilidad del oxgeno al aumentar la temperatura y la aceleracin de los procesos de putrefaccin.La contaminacin por calor se debe, fundamentalmente, al uso del agua como medio de refrigeracin en procesos industriales.

CONDUCTIVIDADCapacidad que presenta el agua para conducir la electricidad, debido a las sales que lleva disueltas.No es un parmetro especfico de una sola especie, sino un globalizador del conjunto de iones.Da una buena apreciacin de la concentracin de los iones en disolucin.Una conductividad elevada se traduce en una salinidad elevada o en valores anmalos de pH.Se expresa en mS/cm o S/cmLa unidad S es el Siemen es el inverso del ohmio.Las agua muy mineralizadas se miden en mS/cm y las aguas poco mineralizadas en S/cm.

ConductividadEst ntimamente relacionada con el residuo seco a 105C y con la composicin de los iones ms abundantes en el agua (sodio, calcio, magnesio, bicarbonato, sulfato, cloruro).La temperatura es una variable que modifica sensiblemente los valores de la conductividad, por lo tanto su valor debe especificar a qu temperatura fue medida (habitualmente 20 25C).Las variaciones producidas por temperaturas inferiores a 15C y superiores a 25C son significativas, por lo que es aconsejable considerar esta circunstancia.La conductividad tambin es afectada por la presencia de aguas residuales, las que tienen una elevada salinidad.

INDICADORES QUMICOSDebido a la existencia de ms de diez millones de sustancias qumicas, es difcil identificar cada una de ellas y su posible impacto.Existen indicadores muy generales que responden a un estado global del agua (pH), y otros ms especficos, correspondientes a grupos de compuestos que presentan alguna caracterstica comn (pesticidas, MO) u otros indicadores que corresponden a un componente especfico (OD).

pHEl pH de una agua indica su comportamiento cido o bsico.La concentracin de H+ es un importante parmetro de calidad en las aguas naturales y residuales:Interviene de forma significativa en los equilibrios de diferentes sustancias qumicas que puedan encontrarse en diferentes formas al cambiar el pH.El intervalo de concentracin idneo para el desarrollo de la vida acutica es muy estrecho y crtico.

pHEl pH de la solucin determinar el sentido de procesos asociados con la formacin, alteracin y disolucin de mineralesLas actividades biolgicas como la fotosntesis y la respiracin, y fenmenos fsicos como la aireacin, influyen en la regulacin del pH a travs de su capacidad para reducir o incrementar la concentracin de CO2 disuelto. Tambin tiene influencia sobre otros procesos qumicos y biolgicos: la naturaleza de las especies inicas que se encuentran en su seno, el potencial redox del agua, el poder desinfectante del cloro, etc.

pHEl valor del pH en aguas naturales se sita en un rango comprendido entre 6,5 y 8,5 (carcter bsico), con tendencia a mantener este valor constante.Esta regulacin de la concentracin de iones H+ es llevada a cabo por los sistemas homogneos y heterogneos que interaccionan en el seno de un agua.El pH de los ocanos tiene un valor medio de 8.

pHLa medida del pH en sistemas acuosos se realiza mediante un peachmetro.Se basa en la medida de la diferencia de potencial a travs de una membrana de cristal que separa la solucin de la que se quiere conocer el pH de una solucin de referencia de acidez fija.

AlcalinidadEs una medida de la capacidad del agua para actuar como base.En muchas aguas superficiales, la alcalinidad depende principalmente de su contenido en carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos, por lo que suele tomarse como un indicador de la concentracin de estos componentes.Se incluye tambin la contribucin de boratos, fosfatos, silicatos y otras bases, cuando se hallen presentes.

Alcalinidad total (AT)Es el nmero de moles de protones necesarios para valorar un litro de muestra de agua hasta el punto final.Para una solucin que contenga iones CO32- y HCO3-, as como iones OH- y H+, se tiene por definicin:AT = 2[CO32-] + [HCO3-] + [OH-] [H+]

El factor 2 delante de la concentracin del CO32- se debe a que la presencia de iones H+ est controlada por el HCO3-, que luego es convertido por un segundo H+ a H2CO3:CO32- + H+ HCO3-HCO3- + H+ H2CO3

Alcalinidad totalEn la valoracin de la alcalinidad total, se usa naranja de metilo como indicador del punto final, debido a que no cambia de color hasta que la solucin es ligeramente cida (pH = 4).Bajo estas condiciones, no slo todo el CO32- de la muestra se transforma a HCO3-, sino que tambin lo hace todo el HCO3-, pero a H2CO3.

Alcalinidad a la fenolftalena (Af)Es una medida de las concentraciones de in carbonato y de otros aniones bsicos similares.Para valorar solamente CO32- y no HCO3-, se debe usar fenolftalena, ya que cambia de color en un rango de pH comprendido entre 8 y 9, de manera que suministra un punto final bastante alcalino.A estos valores de pH, slo una cantidad despreciable de HCO3- se convierte a cido carbnico, pero la mayora del CO32- se convierte a bicarbonato:

Af = [CO32-]

AlcalinidadSi se usa la misma solucin en que se ha valorado la Af para continuar hasta la AT, pueden considerarse los siguientes casos:Si Af = 0, toda la alcalinidad AT se debe al HCO3-Si Af = AT, toda la alcalinidad se debe al CO32-Si Af = AT, toda la alcalinidad se debera al OH-

En el caso general, Af < AT, entonces:Alcalinidad debida al CO32- = 2AfAlcalinidad debida al HCO3- = AT 2Af

Las unidades se expresan en meq/L del anin.Tambin se puede expresar en mg/L de CaCO3.

AcidezCorresponde a una disminucin en el valor del pH de un agua, provocada por la entrada de cidos ms o menos fuertes que pueden anular la capacidad reguladora de los pares amortiguadores presentes en la misma, como el par CO32-/HCO3-.La acidez se determina mediante una volumetra de neutralizacin con una base fuerte.Se expresa en mg CaCO3/L (ppm CaCO3).

Fuentes de acidezNaturales: CO2 atmosfrico disuelto, sales con cationes que sufren hidrlisis cida, cidos orgnicos provenientes de descomposicin de materia vegetal o animal y el contenido en cidos hmicos y flvicos.Antropognicas: Agua procedente del drenaje de minas, que pueden aportar cido sulfrico y Fe2+, el cual puede seguirse oxidando a Fe3+, reaccin en la que se liberan protones, que aumentan an ms la acidez.Vertidos industriales aportan una cantidad considerable de cidos, fundamentalmente las aguas provenientes de baos cidos, tratamiento superficiales, etc.Otra fuente de acidez es la lluvia cida.

Efectos perjudiciales de la acidezDestruccin de la vida acutica: a niveles de pH

Efectos perjudiciales de la acidezCorrosin: las aguas con pH

DurezaUna de las caractersticas del agua limpia es su capacidad de formar espuma con el jabn, que se ve afectada cuando el agua tiene una concentracin elevada de cationes divalentes, especialmente calcio y magnesio.Otro problema que implica la presencia de estos iones es la formacin de depsitos de sales que precipitan cuando el agua es calentada, como ocurre en los lavavajillas o en las lavadoras.Este fenmeno se asocia a la dureza del agua.

DurezaSe define la dureza como la suma de todos los cationes multivalentes presentes en el agua.Considerando que los ms importantes son calcio y magnesio, se puede determinar a partir de la suma de los mismos:

dureza = [Ca2+] + [Mg2+] (mol/L)

La expresin ms habitual es mg/L de CaCO3.

DurezaValores entre 0 y 60 mg/L indican un agua blanda. Entre 60 y 120 mg/L: agua moderadamente dura. Valores superiores se asocian a un agua dura.En aguas subterrneas se encuentran concentraciones superiores a 300 mg/L de CaCO3.En la capa superior, los microorganismos presentes incrementan la concentracin de CO2, que provoca un cambio en el pH favoreciendo el paso de los carbonatos presentes en las rocas en forma insoluble a bicarbonatos que son solubilizados, favoreciendo la aparicin de los iones calcio y magnesio.

DurezaDureza total: es la suma de las concentraciones de sales de calcio y magnesio. Se mide por volumetra de complejacin con EDTA (cido etilendiamino- tetractico); se expresa numricamente en forma de carbonato de calcio (mg/L de CaCO3).Dureza temporal: es la que corresponde a la proporcionada por los bicarbonatos de calcio y magnesio. Desaparece por ebullicin, pues precipitan los carbonatos.Dureza permanente: es la que existe despus de la ebullicin del agua. Corresponde a la diferencia entre las dos anteriores.

DurezaUna elevada dureza del agua puede causar fundamentalmente problemas en procesos de lavado y en calderas de vapor o intercambiadores de calor.Los problemas de lavado se deben a la formacin de sales insolubles al reaccionar los cationes causantes de la dureza con los jabones:2 C17H35COONa + Ca2+ (C17H35COO)2Ca + 2 Na+(estearato sdico)o por formacin de depsitos en tuberas, caeras y objetos de cocina, en forma de carbonatos o de sulfatos insolubles (Kps CaSO4 = 2,4x10-5; Kps CaCO3 = 5,0x10-9).

DurezaLa formacin de incrustaciones en calderas industriales es uno de los mayores problemas que puede originar una dureza elevada, ya que por ebullicin el agua dura deposita, entre otras sales poco solubles, carbonatos de calcio, magnesio, hierro (II) y sulfato de calcio, formando una costra que provoca un mayor consumo de combustibles para calentar el agua de calderas, al ser estos productos malos conductores de calor.

Oxgeno disuelto (OD)La cantidad de oxgeno disuelto, medida como mg O2/L, es un indicador importante de la calidad del agua, ya que es un elemento indispensable para la vida en el seno de la misma: los peces necesitan los niveles de oxgeno disuelto ms elevados y las bacterias los ms reducidos.

El oxgeno molecular disuelto, O2, es el agente oxidante ms importante en las aguas naturales.

La semirreaccin que ocurre en solucin cida es:O2 + 4H+ + 4e- 2H2O

Mientras que en solucin bsica es:O2 + 2H2O + 4e- 4OH-Oxgeno disuelto

Oxgeno disueltoLa concentracin de OD en agua es pequea a causa de su baja solubilidad.Para la reaccin:O2(g) O2 (aq)la constante de equilibrio que debe considerarse es la constante de la Ley de Henry, KH, que para el oxgeno es 1,3x10-3 M/atm, a 25C:

La ley de Henry indica que la solubilidad de un gas depende de la presin y vara con la temperatura.

Variacin de la solubilidad del oxgeno con la temperatura

Oxgeno disueltoPuesto que en el aire seco la presin parcial del oxgeno es 0,21 atm, la solubilidad del O2 es 8,7 mg por litro de agua (o 8,7 ppm):[O2] = 1,3x10-3x0,21 = 2,73 M = 8,7 mg/LDebido a que las solubilidades de los gases aumentan al disminuir la temperatura, la cantidad de O2 que se disuelve a 0C (14,7 ppm) es mayor que la que se disuelve a 35C (7,0 ppm).

Oxgeno disueltoEl oxgeno es aportado fundamentalmente por dos mecanismos: uno fsico, asociado al proceso de intercambio con la atmsfera (disolucin del oxgeno atmosfrico y reaireacin por agitacin) y otro biolgico: la accin fotosinttica de los productores primarios.

Oxgeno disueltoLa desoxigenacin de un agua se debe a que los microorganismos consumen el oxgeno en los procesos de oxidacin de la materia orgnica o inorgnica y en los de respiracin de los seres vivos.El equilibrio que se establece entre todos estos procesos es importante, ya que si el consumo aumenta por encima de los aportes, la concentracin de oxgeno disminuye, afectando a las comunidades de organismos presentes (< 5 mg/L: bastante afectado; < 2 mg/L: muerte de peces).

Oxgeno disueltoTodos estos procesos estn condicionados por la propia capacidad de disolucin del gas. Recordemos que la capacidad del agua para retener el oxgeno en forma disuelta vara en funcin de la temperatura: disminuye a medida que esta aumenta.Esta variacin con la temperatura se puede integrar expresando el valor del porcentaje de saturacin, que se obtiene como la relacin entre el valor medido y el de saturacin, que corresponde al mximo que puede disolver el agua a aquella temperatura.

Oxgeno disueltoEste porcentaje de saturacin ser del 100% en condiciones ptimas.Si los valores son inferiores, denotan la presencia de contaminacin orgnica.Si los valores son superiores (condiciones de sobresaturacin con porcentajes superiores al 100%), indican una presencia excesiva de productores primarios.

Oxgeno disueltoLa medida del OD se puede realizar mediante el mtodo de Winkler que implica la precipitacin del oxgeno en forma de xido de manganeso, su redisolucin mediante acidificacin y, finalmente, la valoracin con una yodometra.Teniendo en cuenta que se valora la cantidad exacta de oxgeno contenida en la muestra, hay que evaluar exactamente el volumen de la botella utilizada en el anlisis.La fiabilidad de este mtodo hace que sea bastante usado en las determinaciones realizadas en laboratorio.Sin embargo, su complejidad y laboriosidad hacen que en los trabajos en que se requiere una medida rpida se usen sondas con las que se mide el nivel de OD que se difunde a travs de una membrana porosa.

Contaminacin trmicaUn agua de ro o lago que ha sido calentada artificialmente, puede considerarse que ha sufrido una contaminacin trmica, en el sentido de que contiene menos oxgeno que el agua fra, debido a la disminucin de la solubilidad del gas al aumentar la temperatura.Para mantener sus vidas, los peces necesitan agua que contenga al menos 5 ppm de OD; en consecuencia, su supervivencia en agua caliente puede resultar problemtica.La contaminacin trmica, a menudo ocurre como consecuencia del funcionamiento de las centrales elctricas, ya que extraen agua fra de un ro o lago, la utilizan como refrigerante y luego devuelven el agua a su origen, pero caliente.

Indicadores de materia orgnicaLa sustancia ms comn que el OD en agua oxida es la MO de origen biolgico (materia vegetal y residuos de animales).

Suponiendo que la MO es un hidrato de carbono polimrico (como los tejidos de las plantas), la reaccin de oxidacin sera:

CH2O (aq) + O2 (aq) CO2 (aq) + H2O (aq)

Indicadores de materia orgnicaLa MO es uno de los componentes caractersticos del agua en condiciones naturales; que puede ser transportada a partir de las interacciones con el cauce o generada en el seno de la propia masa de agua.Al mismo tiempo, la MO es uno de los componentes caractersticos de los vertidos, constituyendo el conocimiento de los niveles de MO uno de los indicadores claros de contaminacin domstica.La MO agrupa a un conjunto de compuestos de composicin y estructura qumica que presentan una caracterstica comn: su capacidad para reaccionar con el oxgeno en un proceso de oxidacin.Esta caracterstica es la que se utiliza para proceder a su anlisis y caracterizacin.

Indicadores de materia orgnicaSi la caracterstica comn de la MO es la de reaccionar con el oxgeno, ser la medida del oxgeno consumido la que proporcionar la magnitud de la MO presente en el agua. Este proceso de oxidacin se puede llevar a cabo en diferentes condiciones, lo que da lugar a distintos tipos de anlisis:Si la oxidacin se realiza por parte de microorganismos, se obtendr la demanda bioqumica de oxgeno (DBO).Si la oxidacin se lleva a cabo con un oxidante qumico estandarizado, como el K2Cr2O7, se obtendr la demanda qumica de oxgeno (DQO).Si la oxidacin se lleva a cabo en unas condiciones que provocan la oxidacin total de la MO, se obtendr el carbono orgnico total (COT).

Demanda bioqumica de oxgeno (DBO)Corresponde al primero de los mtodos desarrollados para determinar el contenido de MO y al ms aproximado a los procesos que tienen lugar en el seno del medio acutico.Es un parmetro que se maneja para tener una idea de la concentracin de la MO biodegradable.El procedimiento se basa en utilizar una botella de volumen conocido que se llena del agua a caracterizar. La botella se tapa en forma hermtica, evitando que se produzca un intercambio de aire con el exterior. Durante la incubacin, los microorganismos presentes en el agua oxidan la MO, consumiendo el oxgeno. As, si se mide la diferencia entre el oxgeno inicial y final, se puede determinar el oxgeno consumido y, por tanto, la MO presente en la muestra.En este sentido, el anlisis se define como el oxgeno consumido expresado en mg/L (ppm O2).

Demanda bioqumica de oxgenoEl procedimiento requiere otras especificaciones para ser llevado a la prctica:Asumir que la muestra ya contiene microorganismos que oxidarn la MO (de lo contrario inocularlos antes).La cantidad de oxgeno consumido depende del tiempo que se deje avanzar el proceso de reaccin. Por lo tanto, ha sido necesaria una estandarizacin, que se ha tomado estableciendo un plazo de cinco das entre el inicio del anlisis y la determinacin final, lo que se denomina DBO5.Ya que la velocidad de los procesos biolgicos depende de la temperatura, se define una temperatura de referencia: 20C.Para 20C, el valor de saturacin del OD es 9 mg/L. Si la MO presente en la muestra tiene un consumo de oxgeno superior a este valor, todo el oxgeno ser consumido antes de que la MO haya sido oxidada. Por lo tanto, se debe diluir la muestra.Otro valor de referencia es a 25C, correspondiendo una solubilidad mxima de 8,7 mg/L de O2.

Valores de DBOValores altos de DBO5 indican una alta concentracin de MO biodegradable:Aguas muy puras: < 3 ppm O2Pureza intermedia: 3-5 ppm O2Agua contaminada: > 8 ppm O2Residuales urbanas: 100 400 ppm O2Industria alimentaria o semejante: hasta 10.000 ppm O2

Limitantes de la DBODebido a que existen diferencias entre la degradacin real de la materia orgnica de un agua y el ensayo real de laboratorio, el mtodo es muy cuestionado y con serias limitaciones:La larga duracin de la determinacin analtica.El valor de la DBO puede verse afectado por la presencia de sustancias txicas para las bacterias como Pb, Cu, Hg, Cr+6, detergentes, etc.No detecta las sustancias poco biodegradable: ligninas, aceites, etc.Es difcil aplicar a aguas residuales industriales.

Demanda qumica de oxgeno (DQO)Mide la cantidad de materia susceptible de oxidacin qumica contenida en el agua.En esta medida se sustituyen los microorganismos oxidantes por un poderoso agente qumico como el dicromato potsico, en medio cido.Es una oxidacin rpida y da una idea cuantitativa de la cantidad de sustancias susceptibles de oxidacin existentes en el agua, inorgnicas u orgnicas.

DQOEl resultado se expresa en mg O2/L, representando la cantidad de oxgeno equivalente al oxidante qumico utilizado en la determinacin.Se utiliza como parmetro indicativo de MO global, biodegradable y no biodegradable, en el agua, ya que en la determinacin analtica se eliminan las interferencias de algunas de las especies inorgnicas oxidables que se pueden encontrar en concentraciones importantes, como los cloruros.

Demanda qumica de oxgenoLa semirreaccin de reduccin para el dicromato cuando se oxida la MO es:

Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O

El nmero de moles de O2 que la muestra necesita para completar la oxidacin corresponde a un 6/4 (es decir 1,5) veces el nmero de moles de dicromato, ya que este ltimo acepta seis electrones por in, mientras que el O2 acepta slo cuatro:

O2 + 4H+ + 4e- 2H2O

As, los moles de O2 requeridos para la oxidacin son 1,5 veces los que se utilizan de dicromato.

Demanda qumica de oxgeno (DQO)En aguas con contenidos importantes de otras sustancias inorgnicas oxidables (sulfuros, hierro (II), manganeso (II), nitritos, etc.), se puede hacer necesario restar a la DQO total la cantidad de estas especies determinadas por otros mtodos.La relacin entre la DBO5 y la DQO da una idea de la naturaleza de los contaminantes orgnicos existentes en el agua:

Demanda qumica de oxgeno (DQO)DBO5/DQO < 0,2: indica la presencia predominante de contaminantes de naturaleza orgnica no biodegradable.DBO5/DQO > 6: seala la presencia predominante de contaminacin orgnica de naturaleza biodegradableLa DQO de las aguas superficiales destinadas a abastecimiento debe ser menor a 30 mg O2/L. En las aguas potables, el lmite tolerable es 5 ppm O2.

Carbono orgnico total (COT)Se basa en la oxidacin total del carbono orgnico presente en la muestra, transformndolo en CO2 y determinando posteriormente la cantidad de CO2 generado.El proceso de oxidacin se puede llevar a cabo por radiacin ultravioleta (lo que permite una capacidad de deteccin mayor para aplicaciones de ms precisin) o por combustin cataltica (que permite ser ms efectivo en la oxidacin de compuestos que presenten ms dificultad como las protenas o la materia particulada) y es el ms usado en el tratamiento de aguas.

Carbono orgnico total (COT)La cuantificacin del CO2 generado se puede realizar por determinacin volumtrica, conductividad trmica o una sonda especfica de CO2.

La medida de COT se expresa en mg C/L.

Carbono orgnico totalEn el caso de aguas naturales, el carbono orgnico procede tanto de organismos presentes como los de vertidos, especialmente de los que contienen MO.Por ello, la medida del COT puede ser un buen indicador de la contaminacin orgnica comparando los resultados de las muestras aguas arriba y aguas abajo de los puntos de vertido.En aguas superficiales naturales, la concentracin de COT es generalmente inferior a los 100 mg/L, mientras que en aguas residuales urbanas su valor sobrepasa los 100 mg/L.

NitrgenoEl nitrgeno puede aparecer en el medio de diferentes formas, dando lugar al ciclo del nitrgeno.La atmsfera contiene un 79% de nitrgeno, como N2.En el medio acutico, el N puede aparecer en las formas de amonio, nitrito, nitrato o nitrgeno orgnico.

NitrgenoEl amonio aparece como producto de la amonificacin, que tiene lugar en el medio o a partir de vertidos urbanos o industriales. En solucin acuosa se encuentra en equilibrio (dependiendo del pH) con la forma no ionizada (NH3) que es txica para la vida acutica a bajas concentraciones.

En el medio acutico, el amonio es habitualmente oxidado a nitrato, siendo el nitrito un intermedio de la reaccin, cuya presencia se encuentra a niveles bajos, casi nunca superiores a 1 mg/L, lo que indicara la presencia de un desequilibrio en el proceso de oxidacin.

NitrgenoComo producto final del proceso, las concentraciones de nitratos en ros son superiores a las de amonaco, no siendo extraos valores superiores a los 10 mg/L.Las aguas subterrneas pueden contener concentraciones mucho mayores (sobre 50 ppm), ya que pueden recibir importantes aportes provocados por la aplicacin de abonos, tanto qumicos como procedentes de purines.En el caso de los lagos o embalses los niveles de nitrato deben ser especialmente controlados para evitar el crecimiento excesivo de algas, con el correspondiente problema de eutrofia que puede empezar a aparecer a partir de concentraciones superiores a los 0,8 mg/L.

NitrgenoLa determinacin de amonio se puede realizar por un mtodo colorimtrico, utilizando el reactivo de Nessler, cuando se encuentra en bajas concentraciones, como es el caso de las muestras de aguas naturales.

En concentraciones elevadas (caso de las aguas residuales), cabe proceder a una destilacin como parte del mtodo Kjeldahl, que permite determinar tambin la concentracin de nitrgeno orgnico.

Nitritos y nitratos se pueden determinar por mtodos colorimtricos o cromatogrficamente.

FsforoEl fsforo presenta un nmero de compuestos solubles y voltiles ms bajo que el nitrgeno, lo que hace que tenga una movilidad ms baja.La mayor parte del fsforo se encuentra en forma de mineral y en los suelos, mientras que su cantidad relativa en otros medios es menor.En el ciclo del agua, el fsforo se puede encontrar en forma orgnica (habitualmente particulada formando parte de las algas o en menor cantidad de organismos superiores) o inorgnica (principalmente en forma de in ortofosfato (PO43).

FsforoEn este caso, los procesos ms importantes que intervienen incluyen la evolucin del fsforo orgnico particulado y el contenido en los sedimentos en forma de fsforo orgnico disuelto, y posteriormente a ortofosfatos disueltos que son utilizados como nutrientes por los productores primarios.Como en el caso del nitrgeno, aportes excesivos pueden provocar fenmenos de eutrofia. Que sea uno u otro elemento el limitante, depender de su concentracin relativa. Para valores de la relacin N/P superiores a 16, el fsforo es el elemento potencialmente limitante, mientras que valores inferiores indican que lo es el nitrgeno.

INDICADORES BIOLGICOSSe basan en la evaluacin de los organismos presentes, de la comunidad o de sus relaciones, de forma que permiten obtener una estimacin de la calidad del agua.La presencia de determinadas sustancias o variaciones en sus concentraciones pueden provocar diferentes efectos en los organismos que viven en el medio acutico:Cambios en la composicin de las especies que forman las comunidades acuticas.Cambios en los grupos que predominan en el hbitat.Empobrecimiento en el nmero de especies.Alta mortalidad de larvas o huevos.Mortalidad general de las poblaciones.Cambios en el comportamiento de su metabolismo o aparicin de deformidades morfolgicas.

Indicadores biolgicosLos microorganismos ms importantes que se encuentran en las aguas son: bacterias, virus y distintos tipos de algas.La contaminacin de tipo bacteriolgico es debida fundamentalmente a los desechos humanos y animales, ya que los agentes patgenos (bacterias y virus) se encuentran en las heces, orina y sangre, que dan origen a muchas enfermedades y epidemias (tifus, hepatitis, clera, etc.).Los organismos indicadores ms conocidos son las bacterias coliformes, que viven en el intestino grueso y no son patgenos.Suelen determinarse los coliformes totales y los fecales.

Indicadores biolgicosAlgunos grmenes patgenos de carcter individualizado que se deben analizar en aguas potables son, por ejemplo, salmonellas, estafilococos y enterovirus.Las algas pueden ser causantes de diversos olores y sabores de las aguas, fundamentalmente en pocas de putrefaccin o de sequa.