Cont. Organica
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� Identificación de fuentes de contaminación hacia el medio ambiente marino y sus efectos.
� Residuos metabólicos: materia orgánica, alimento, fecas, nutrientes, riles, etc.
Objetivo de la Clase PANORAMA GENERAL
• La creciente preocupación por el estado
del medio ambiente es parte de un fenómeno universal de deterioro ambiental
derivado de la utilización intensiva de los recursos naturales y el medio ambiente.
Regulación de la industria ?...
CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS
¿Qué son los Riles?
Los residuos industriales líquidos son aguas de desecho
generadas en establecimientos industriales como resultado de un proceso, actividad o servicio.
El incremento en materia orgánica origina cambios
fisicoquímicos en el sedimento, lo que ocasiona una
reducción de la diversidad biológica de los macroorganismos.
En sedimentos donde la difusión del oxígeno no está limitada
los microorganismos degradan la materia orgánica
consumiendo este gas. En lugares donde la tasa de
suministro de materia orgánica excede a la demanda, la
degradación ocurre mediante procesos metabólicos
anaerobios (sin oxígeno, produciendo gases sulfurados y
metano).
Estos procesos anaerobios liberan amonio, sulfuros y otros
iones o moléculas reducidas tóxicas.
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Es importante tener en cuenta que la cantidad de materia
orgánica depositada también depende de factores tales
como:
-La digestibilidad del alimento otorgado (a menor tasa de
digestibilidad, mayor será el aporte de materia orgánica al
fondo)
-La temperatura del agua de mar influye en la tasa
metabólica y por lo tanto el la tasa de consumo de alimento
en los peces.
- El estado sanitario de los peces, que puede influir en un
menor o mayor consumo de alimento.
Las partículas que se generan desde las balsas jaula son de
diferente tamaño, las que producto de las corrientes pueden
afectar áreas de diverso tamaño, sectores muy próximos o
bastante alejados de las balsas. El impacto de la materia
orgánica depositada puede ser pronosticado con
anterioridad, si se consideran la profundidad, las corrientes,
la capacidad de las partículas de flocular (agregarse), etc.
Los animales que viven asociados al sedimento y que
reciben aportes normales de materia orgánica son de
variados taxas, funciones y tamaños. Cuando el aumento de
materia orgánica es moderado, estas poblaciones tienden a
crecer. Sin embargo, el deterioro progresivo producto del
exceso de materia orgánica elimina los animales más
grandes, más longevos y con más capacidad de construcción
de túneles, dejando a los más pequeños, de rápido
crecimiento y oportunistas
Con el incremento de los aportes de materia orgánica, los
sedimentos se vuelven anóxicos y muy selectos organismos,
como poliquetos y nemátodos, pueden sobrevivir.
También se desarrolla metabolismo anaeróbico en la
superficie, la que puede ser cubierta por densas capas de
una bacteria llamada Beggiatoa
Altos flujos de agua que aporten oxígeno a la superficie del
sedimento, pueden permitir la sobrevivencia de la
macrofauna aún siendo anóxico el sedimento, pero si el flujo
se detiene , la macrofauna muere
Las tasas de degradación de materia orgánica de los
compuestos presentes en los desechos alimenticios son
similares en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Los
pequeños gusanos que dominan los sedimentos
enriquecidos con materia orgánica mejoran
significativamente su degradación, por mecanismos aún no
bien conocidos. Si ellos desaparecen producto de una severa
baja de oxígeno, la tasa de conversión de materia orgánica
también se reduce, produciendo un efecto de
retroalimentación negativa (menos gusanos, mas materia
orgánica).
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El tiempo necesario para que el ecosistema sedimentario se
recupere luego de un cese de las actividades de cultivo
debiera ser una medida recomendada. En Escocia, un
estudio de la recuperación del bentos, señaló como
necesario un período entre 21 a 24 meses.
Contaminación de mares y costas
El vertedero final para una gran parte de nuestros desechos es el océano. A él van a parar gran parte de los vertidos urbanos e
industriales. No sólo recibe las aguas residuales, sino que, en muchas ocasiones, se usa para arrojar las basuras o, incluso, los
residuos radiactivos.
El 80% de las substancias que contaminan el mar tienen su origen en
tierra.
Aproximadamente un tercio de la contaminación que llega a los
mares empieza siendo contaminación atmosférica pero después acaba cayendo a los océanos.
Alrededor del 60% de las especies viven en la franja de 60 Km más próxima a la costa. Todos ellos se ven especialmente afectados por la contaminación que afecta a los mares y océanos, especialmente en la cercanía de las costas, lo que es especialmente importante teniendo en cuenta que, según algunos cálculos, procede de las costas algo más de la mitad de todos los servicios que la naturaleza, en su conjunto, provee a la humanidad (que en un estudio hecho en 1987 se evaluaron en 21.500 miles de millones de dólares)
La capacidad purificadora de las grandes masas de agua marina es muy grande. En ellas se diluyen, dispersan o degradan ingentes cantidades de aguas fecales, hidrocarburos, desechos industriales e, incluso, materiales radiactivos. Por este motivo es muy tentador recurrir al barato sistema de arrojar al mar los residuos de los que queremos deshacernos; pero en muchos lugares, los excesos cometidos han convertido grandes zonas del mar en desiertos de vida o en cloacas malolientes.
El exceso de aporte de nutrientes (materia orgánica) causa
eutrofización en grandes zonas marítimas. Se ha perdido gran parte de su fauna como consecuencia del enriquecimiento de nutrientes
continuado por el excesivo crecimiento de las algas y del
empobrecimiento en oxígeno provocado por la putrefacción de estas algas.
Un río, un lago, un embalse o el mar 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 asípodrían 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.
Eutrofización
Los vertidos son la principal fuente de contaminación de las costas. En
la mayor parte de los países en vías de desarrollo y en muchos lugares de los desarrollados, los vertidos de las ciudades se suelen hacer
directamente al mar, sin tratamientos previos de depuración.Además, las zonas donde la renovación del agua es más lenta
(marismas, estuarios, bahías, puertos) son las más maltratadas. En
ellas es frecuente encontrar peces con tumores y graves enfermedades, o moluscos y crustáceos cuya pesca y consumo están prohibidos,
porque contienen altas dosis de productos tóxicos.
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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.
Substancias contaminantes del agua
• Microorganismos patógenos
• Desechos orgánicos
• Substancias químicas inorgánicas
• Nutrientes vegetales inorgánicos
• Compuestos orgánicos
• Sedimentos y materiales suspendidos
• Substancias radiactivas
• Contaminación térmica
Microorganismos Patógenos.
Son los diferentes tipos de bacterias, virus, protozoos y otros
organismos que transmiten enfermedades como el cólera, tifus, gastroenteritis diversas, hepatitis, etc. En los países en vías de
desarrollo las enfermedades producidas por estos patógenos son
uno de los motivos más importantes de muerte prematura, sobre todo de niños.
Normalmente estos microbios llegan al agua en las heces y otros
restos orgánicos que producen las personas infectadas. Por esto, un buen índice para medir la salubridad de las aguas, en lo que
se refiere a estos microorganismos, es el número de bacterias
coliformes presentes en el agua. La OMS (Organización Mundial de la Salud) recomienda que en el agua para beber haya 0
colonias de coliformes por 100 ml de agua.
Desechos orgánicos
Son el conjunto de residuos orgánicos producidos por los seres
humanos, peces etc. Incluyen heces y otros materiales que puedenser descompuestos por bacterias aeróbicas, es decir en procesos con
consumo de oxígeno. Cuando este tipo de desechos se encuentran
en exceso, la proliferación de bacterias agota el oxígeno, y ya no pueden vivir en estas aguas peces y otros seres vivos que necesitan
oxígeno. Buenos índices para medir la contaminación por desechos orgánicos son la cantidad de oxígeno disuelto, OD, en agua, o la
DBO (Demanda Biológica de Oxígeno).
Oxígeno Disuelto (OD):
Es la medida del oxígeno disuelto en el agua, expresado
normalmente en ppm (partes por millón). La solubilidad del oxígeno
en el agua depende de la temperatura: a mayor temperatura menos oxígeno se disuelve. Por otra parte si el agua está contaminada tiene
muchos microorganismos y materia orgánica y la gran actividad respiratoria disminuye el oxígeno disuelto. Un nivel alto de OD indica
que el agua es de buena calidad.
Demanda Biológica de Oxígeno (DBO):
Es el oxígeno que se consume en un determinado volumen de agua
en un plazo fijo de tiempo (5 días), a una temperatura estándar (15ºC
y en condiciones de oscuridad. Nos indica la materia orgánica presente en el agua, porque cuanta más hay, más activas estarán las
bacterias aerobias, y más oxígeno se consumirá. Por tanto si la DBO
es alta indica contaminación y mala calidad de este agua y al revés.
Sustancias químicas inorgánicas
En este grupo están incluidos ácidos, sales y metales tóxicos como el mercurio y el plomo. Si están en cantidades altas pueden causar
graves daños a los seres vivos, disminuir los rendimientos agrícolas y
corroer los equipos que se usan para trabajar con el agua.
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Nutrientes vegetales inorgánicos
Nitratos y fosfatos son sustancias solubles en agua que las plantas
necesitan para su desarrollo, pero si se encuentran en cantidad
excesiva inducen el crecimiento desmesurado de algas y otros organismos provocando la eutrofización de las aguas. Cuando estas
algas y otros vegetales mueren, al ser descompuestos por los
microorganismos, se agota el oxígeno y se hace imposible la vida de otros seres vivos. El resultado es un agua maloliente e inutilizable.
Compuestos orgánicos
Muchas moléculas orgánicas como petróleo, gasolina, plásticos,
plaguicidas, disolventes, detergentes, etc. acaban en el agua y permanecen, en algunos casos, largos períodos de tiempo, porque, al
ser productos fabricados por el hombre, tienen estructuras
moleculares complejas difíciles de degradar por los microorganismos
Sedimentos y materiales suspendidos
Muchas partículas arrancadas del suelo y arrastradas a las aguas,
junto con otros materiales que hay en suspensión en las aguas, son, en términos de masa total, la mayor fuente de contaminación del agua. La
turbidez que provocan en el agua dificulta la vida de algunos organismos, y los sedimentos que se van acumulando destruyen sitios
de alimentación o desove de los peces, rellenan lagos o pantanos y
obstruyen canales, rías y puertos
Sustancias radiactivas
Isótopos radiactivos solubles pueden estar presentes en el agua y, a
veces, se pueden ir acumulando a los largo de las cadenas tróficas, alcanzando concentraciones considerablemente más altas en algunos
tejidos vivos que las que tenían en el agua
Contaminación térmica
El agua caliente liberada por centrales de energía o procesos
industriales eleva, en ocasiones, la temperatura de ríos o
embalses con lo que disminuye su capacidad de contener oxígeno y afecta a la vida de los organismos
El agua pura tiene una conductividad eléctrica muy baja. El agua natural tiene iones en disolución y su conductividad es mayor y proporcional a la cantidad y características de esos electrolitos. Por esto se usan los valores de conductividad como índice aproximado de concentración de solutos. Como la temperatura modifica la conductividad las medidas se deben hacer a 20ºC
Conductividad
Los detergentes producen espumas y añaden fosfato al agua (eutrofización). Disminuyen mucho el poder autodepurador de los ríos al dificultar la actividad bacteriana. También interfieren en los procesos de floculación y sedimentación en las estaciones depuradoras.
Espumas
Las aguas naturales tienen unos valores de radiactividad, debidos sobre todo a isotopos del K. Algunas actividades humanas pueden contaminar el agua con isótopos radiactivos.
Radiactividad
Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a estar disueltas, son arrastradas por el agua de dos maneras: en suspensión estable (disoluciones coloidales); o en suspensión que sólo dura mientras el movimiento del agua las arrastra. Las suspendidas coloidalmente sólo precipitarán después de haber sufrido coagulación o floculación (reunión de varias partículas)
Materiales en suspensión
El aumento de temperatura disminuye la solubilidad de gases (oxígeno) y aumenta, en general, la de las sales. Aumenta la velocidad de las reacciones del metabolismo, acelerando la putrefacción. La temperatura óptima del agua para beber está entre 10 y 14ºC.Las centrales nucleares, térmicas y otras industrias contribuyen a la contaminación térmica de las aguas, a veces de forma importante.
Temperatura
Compuestos químicos presentes en el agua como los fenoles, diversos hidrocarburos, cloro, materias orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u hongos pueden dar olores y sabores muy fuertes al agua, aunque estén en muy pequeñas concentraciones. Las sales o los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún olor.
Olor y sabor
El agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos, pardos, amarillentos o verdosos debido, principalmente, a los compuestos húmicos, férricos o los pigmentos verdes de las algas que contienen..Las aguas contaminadas pueden tener muy diversos colores pero, en general, no se pueden establecer relaciones claras entre el color y el tipo de contaminación
Color
Características y contaminación que indicaAlteraciones físicas
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Los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o de procesos industriales (automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles de metabolizar por las bacterias y flotan formando películas en el agua que dañan a los seres vivos. Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de contaminación industrial y cuando reaccionan con el cloro que se añade como desinfectante forman clorofenoles que son un serio problema porque dan al agua muy mal olor y sabor. La contaminación con pesticidas, petróleo y otros hidrocarburos se estudia con detalle en los capítulos correspondientes.
Compuestos orgánicos
indica salinidad están relacionados con la dureza del agua contaminación con fertilizantes y heces de efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena trófica; (se estudian con detalle en el capítulo correspondiente)
Cationes: sodio calcio y magnesio amonio metales pesados
indican salinidad indican contaminación agrícolaindican actividad bacteriólogicaindican detergentes y fertilizantes indican acción bacteriológica anaerobia (aguas negras, etc.) indican contaminación de origen industrial en algunos casos se añaden al agua para la prevención de las caries, aunque es una práctica muy discutida.
Aniones: clorurosnitratos nitritos fosfatos sulfuros cianuros fluoruros
El fósforo, como el nitrógenos, es nutriente esencial para la vida. Su exceso en el agua provoca eutrofización. El fósforo total incluye distintos compuestos como diversos ortofosfatos, polifosfatos y fósforo orgánico. La determinación se hace convirtiendo todos ellos en ortofosfatos que son los que se determinan por análisis químico.
Fósforo total
Varios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su presencia en las aguas en exceso es causa de eutrofización. El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas en las aguas naturales y contaminadas. En los análisis habituales se suele determinar el NTK (nitrógeno total Kendahl) que incluye el nitrógeno orgánico y el amoniacal. El contenido en nitratos y nitritos se da por separado.
Nitrógeno total
Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua con un oxidante químico (normalmente dicromato potásico en medio ácido). Se determina en tres horas y, en la mayoría de los casos, guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO. Sin embargo la DQO no diferencia entre materia biodegradable y el resto y no suministra información sobre la velocidad de degradación en condiciones naturales.
Materiales oxidables: Demanda Química de Oxígeno (DQO)
DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco días. Su valor da idea de la calidad del agua desde el punto de vista de la materia orgánica presente y permite prever cuanto oxígeno será necesario para la depuración de esas aguas e ir comprobando cual está siendo la eficacia del tratamiento depurador en una planta.
Materia orgánica biodegradable: Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5)
Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno, lo que es fundamental para la vida. Si el nivel de oxígeno disuelto es bajo indica contaminación con materia orgánica, septicización, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida.
Oxígeno disuelto OD
Las aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO2 disuelto desde la atmósfera o proveniente de los seres vivos; por ácido sulfúrico procedente de algunos minerales, por ácidos húmicos disueltos del mantillo del suelo. La principal substancia básica en el agua natural es el carbonato cálcico que puede reaccionar con el CO2 formndo un sistema tampón carbonato/bicarbonato. Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales pueden tener pH muy ácido. El pH tiene una gran influencia en los procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de los floculantes, tratamientos de depuración, etc.
pH
Contaminación que indicaAlteraciones químicas
EutrofizaciónAnimales, plantas, microorganismos
diversos
Desechos fecales y restos orgánicosVirus
Desechos fecalesBacterias coliformes
Contaminación que indicanAlteraciones biológicas del agua
Anemia y fatiga continuasEsquistosomiasisGusanos
Diarrea severa, escalofríos y fiebre. Puede ser grave si no se trata
Disentería amebianaProtozoos
Dolores musculares intensos. Debilidad. Temblores. Parálisis. Puede ser mortal
PoliomelitisVirus
Inflamación del hígado e ictericia. Puede causar daños permanentes en el hígado
HepatitisVirus
Náuseas y vómitos. Dolor en el digestivo. Poco riesgo de muerte
GastroenteritisBacterias
Diarrea. Raramente es mortal en adultos, pero produce la muerte de muchos niños en países poco desarrollados
DisenteríaBacterias
Fiebres. Diarreas y vómitos. Inflamación del bazo y del intestino.
TifusBacterias
Diarreas y vómitos intensos. Deshidratación. Frecuentemente es mortal si no se trata adecuadamente
CóleraBacterias
SíntomasEnfermedadTipo demicroorganismo
Marea Roja
La Marea Roja es un fenómeno natural del medio ambiente acuático que se caracteriza por un aumento explosivo en la concentración de microorganismos fitoplanctónicos, especialmente dinoflagelados. A este aumento se le suele llamar “Bloom de Algas” o “Florecimiento de Algas”
En general, estas floraciones son beneficiosas, pues las microalgas son el alimento natural de muchos organismos, pero también existen floraciones nocivas a las que se le denominan FANs (Florecimiento de Algas Nocivas)
• La marea roja no afecta a los peces. Existen otros microorganismos fitoplanctonicos que sin ser tóxicos han provocado floraciones nocivas, actuando vía disminución del oxigeno disuelto en el agua y por lo tanto afectando la respiración de los peces. Estos microorganismos son las diatomeas Chaetoceros convolutus, una especie que posee setas con dientes aserrados, que irritan las branquias, originando una sobreproducción de mucus como mecanismo defensivo y provocando como consecuencia la asfixia del pez y el Leptocylindrus minimus y el dinoflagelado Prorocentrum micans
Floraciones Algales en la Acuicultura