Fuentes de Contaminación Hídrica

Fuentes de Contaminación Hídrica

• La contaminación del agua se clasifica en dos tipos de fuentes: puntuales y no puntuales.

Fuentes Puntuales

• Las fuentes puntuales provienen de un punto específico y se caracterizan por la descarga directa de sustancias contaminantes a cuerpos de agua.
• Actividades responsables:
  • Vertidos Industriales: Actividades industriales que liberan sustancias perjudiciales en el agua, alterando su calidad y afectando los ecosistemas acuáticos.
    • Minería: Libera sólidos en suspensión, metales pesados, productos químicos y cianuro, modificando el pH del agua.
    • Industria Textil y del Cuero: Produce residuos con metales pesados, colorantes, sulfuros, grasas, disolventes y microplásticos.
    • Industria Automotriz: Genera desechos como aceites, lubricantes, pinturas, combustibles, metales y químicos contaminantes.
    • Industria del Papel y la Celulosa: Libera blanqueadores de cloro, bases alcalinas y otros compuestos que afectan el oxígeno disuelto en el agua.
• La regulación y el control de las descargas industriales son esenciales para proteger los ecosistemas acuáticos.

Pretratamiento

• El pretratamiento de aguas residuales industriales reduce la carga contaminante antes de procesos de depuración avanzados.
• Etapas:
  • Homogeneización: Estabiliza caudales y equilibra la concentración de contaminantes en tanques con agitación.
  • Desbaste: Elimina objetos grandes que obstruyen los sistemas de tratamiento.
  • Desengrasado: Extrae aceites e hidrocarburos, común en industrias que generan estos compuestos.
  • Desarenado: Remueve partículas sólidas pesadas en areneras y fundiciones.

Tratamiento Primario

• Emplea procesos fisicoquímicos para tratar aguas residuales industriales.
• Puede ser la primera, intermedia o última etapa del tratamiento, dependiendo de las necesidades específicas.
• Procesos:
  • Precipitación de metales y sales nocivas.
  • Eliminación de aceites y materiales en suspensión.
  • Clarificación para reducir la materia orgánica.
  • Sedimentación, coagulación-floculación, flotación y neutralización.

Tratamiento Secundario

• Aplica procesos biológicos para depurar aguas residuales, dependiendo de la biodegradabilidad de los efluentes.
• Técnicas:
  • Fangos Activados: Microorganismos aeróbicos degradan la materia orgánica en el agua.
  • Lechos Bacterianos: Bacterias adheridas a un medio sólido descomponen los contaminantes.
  • Lagunas Aireadas o Mixtas: Cuerpos de agua para procesos de depuración natural y artificial.

Tratamiento Terciario

• Técnicas especializadas son necesarias cuando los vertidos contienen sustancias complejas como disolventes, hidrocarburos aromáticos o compuestos nitrogenados y fosforados.
• Técnicas
  • Adsorción con Carbón Activo: Retiene contaminantes mediante adherencia a la superficie del carbón.
  • Separación por Membranas: Utiliza ósmosis inversa y microfiltración.
  • Oxidación Química: Emplea ozono, oxígeno o cloro para degradar compuestos orgánicos biodegradables y no biodegradables.

Impacto de los Derrames de Petróleo

• Los derrames de petróleo son eventos relativamente frecuentes, causados por errores humanos, desastres naturales o actos intencionados.
• En 2021, una rotura de tuberías en Ecuador contaminó los ríos Napo y Coca con más de 57 mil litros de petróleo, provocando una crisis socioambiental.
• Los derrames afectan gravemente los ecosistemas acuáticos, bloqueando la luz solar y perjudicando la fotosíntesis y alterando la cadena alimenticia.
• Los animales en contacto con el petróleo sufren dificultades para moverse, alimentarse y reproducirse, aumentando la mortalidad.

Contaminación por Fuentes No Puntuales

• Las fuentes no puntuales son más difíciles de rastrear, ya que provienen de múltiples lugares.
• La agricultura y la ganadería contribuyen significativamente a este problema.

Impacto de la Agricultura

• Residuos de fertilizantes y pesticidas: El uso excesivo puede filtrar sustancias químicas en el suelo, afectando ríos y fuentes subterráneas.
• Escorrentía de productos químicos: La lluvia arrastra compuestos tóxicos hacia los cuerpos de agua, alterando su composición y dañando los ecosistemas acuáticos.

Impacto de la Ganadería

• Desechos orgánicos: Las excretas del ganado contienen nitrógeno y fósforo, que degradan la calidad del agua potable.
• Patógenos y antibióticos: Los residuos animales pueden contener microorganismos y medicamentos que afectan la biodiversidad y la salud humana.

Alternativas Sostenibles

• Para mitigar la contaminación hídrica, es fundamental implementar prácticas sostenibles en la agricultura y ganadería, como la optimización del uso de fertilizantes, la correcta gestión de residuos y la adopción de métodos de cultivo regenerativo.

Impacto de los Contaminantes en los Ecosistemas Acuáticos

• Los contaminantes alteran la composición química y biológica del agua, afectando a la biodiversidad, la funcionalidad ecológica y la disponibilidad de este recurso.

Efectos en la Biodiversidad

• Los contaminantes desechados afectan negativamente la biodiversidad al provocar cambios en la composición y abundancia de especies.

Mortalidad Masiva de Organismos Acuáticos

• La toxicidad de metales pesados (mercurio, plomo, cadmio) y pesticidas causa la muerte masiva de especies.
• En la Bahía de Minamata en la década de 1950, una fábrica química vertió mercurio, acumulándose en peces y mariscos, causando envenenamiento masivo en humanos y organismos acuáticos.

Reducción de la Diversidad Genética

• La gran cantidad de contaminantes provoca la eliminación de poblaciones sensibles, afectando la resiliencia del ecosistema.
• En Sonora, México, el uso excesivo de pesticidas contaminó el río Yaqui, afectando a peces y anfibios.

Alteraciones en la Reproducción y Desarrollo de Especies

• Disruptores endocrinos en aguas residuales afectan la fertilidad y el crecimiento de peces y anfibios.
• Investigaciones en ríos británicos han demostrado que productos químicos como hormonas de anticonceptivos y plásticos causan la "feminización" de peces machos y reducen la fertilidad de poblaciones de truchas.

Aparición de Especies Invasoras o Resistentes

• Especies invasoras desplazan a las nativas y modifican la dinámica del ecosistema.
• El mejillón cebra llegó accidentalmente a los Grandes Lagos en la década de 1980, reproduciéndose rápidamente, desplazando especies nativas, alterando la cadena trófica y obstruyendo infraestructuras hídricas.

Alteración de las Cadenas Tróficas

• Los contaminantes modifican el equilibrio de las redes alimentarias en los ecosistemas acuáticos.

Bioacumulación y Biomagnificación

• Sustancias como mercurio y PCB se acumulan en los organismos a lo largo de la cadena trófica, alcanzando concentraciones elevadas en los depredadores tope.
• Mamíferos marinos del Ártico muestran altos niveles de mercurio y PCB en sus tejidos debido a la bioacumulación.

Reducción de Presas Clave

• La contaminación puede eliminar organismos base de la cadena trófica, afectando la alimentación de especies superiores.
• Los pesticidas y fertilizantes que ingresan al Golfo de México a través del río Mississippi han reducido las poblaciones de zooplancton, afectando a peces juveniles.

Desequilibrios Ecológicos

• La eutrofización causada por el exceso de nutrientes fomenta el crecimiento de algas tóxicas que eliminan el oxígeno del agua, afectando peces y otros organismos.
• El lago Erie ha sufrido floraciones de algas tóxicas debido a la eutrofización, causando zonas muertas que han afectado a la pesca y otras actividades económicas locales.

Pérdida de Hábitats y Reducción de Especies

• Los contaminantes degradan los hábitats acuáticos, reduciendo la capacidad de los ecosistemas para albergar vida.

Acidificación del Agua

• Ocurre por emisiones de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno, afectando a corales y moluscos al dificultar la formación de sus estructuras calcáreas.
• El aumento en la absorción de dióxido de carbono por los océanos acidifica el agua, afectando la formación de esqueletos calcáreos en corales.
• La Gran Barrera de Coral es uno de los ecosistemas más afectados.

Sedimentación Excesiva

• Es una consecuencia de la deforestación y la minería, enturbiando el agua y sofocando organismos bentónicos.
• La deforestación en la cuenca del Amazonas causa erosión, provocando sedimentación excesiva en el río Amazonas.

Destrucción de Humedales y Manglares

• Su destrucción por contaminación química, urbanización y conversión en estanques para la acuicultura afecta la reproducción y crianza de muchas especies acuáticas.
• Los manglares son vitales para la cría de especies acuáticas y la protección contra tormentas costeras.

Extinción de Especies Acuáticas

• Surge como resultado de la acumulación de contaminantes persistentes y la alteración del equilibrio ecológico.
• La vaquita marina está al borde de la extinción debido a la pesca ilegal de totoaba.

Impacto en la Calidad del Agua y su Disponibilidad

• El vertido de productos químicos, metales pesados, plásticos y aguas residuales sin tratar provoca una alteración en las propiedades físicas, químicas y biológicas del agua.
• Esto conlleva a la inseguridad de muchas fuentes de agua potable.

Contaminación por Metales Pesados

• Los metales pesados son altamente tóxicos y hacen que el agua sea tóxica para el consumo y el riego.
• En Flint, Michigan, el suministro de agua fue contaminado por plomo debido a la corrosión de las tuberías.

Presencia de Fármacos y Contaminantes Emergentes

• Antibióticos y hormonas afectan la calidad del agua y generan resistencia bacteriana.
• Estudios encontraron residuos de fármacos en el río Támesis, afectando el comportamiento de los organismos acuáticos y contribuyendo a la resistencia bacteriana.

Pérdida de Oxígeno Disuelto

• Debido a la eutrofización y proliferación de bacterias anaerobias que generan sustancias tóxicas.
• La zona muerta del Golfo de México es causada por la eutrofización debido al exceso de nutrientes agrícolas.

Salinización del Agua Dulce

• Es una causa directa de la contaminación agrícola y la sobreexplotación de acuíferos.
• La extracción excesiva de agua subterránea en Bangladesh ha llevado a la contaminación de agua salada en los acuíferos.

Consecuencias para la Salud Humana

• La presencia de patógenos, metales pesados y sustancias químicas en el agua puede provocar enfermedades graves.
• El consumo de agua contaminada con mercurio o plomo puede causar daños irreversibles en el sistema nervioso.

Enfermedades Transmitidas por el Agua

• El cólera y la hepatitis A son causadas por la presencia de patógenos en cuerpos de agua contaminados.
• Después del terremoto de 2010 en Haití, el brote de cólera fue devastador debido a la contaminación de los suministros de agua.

Exposición a Sustancias Cancerígenas

• Componentes como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y dioxinas, presentes en aguas contaminadas, son cancerígenos.
• En 1976, una liberación de dioxinas en Seveso contaminó el agua y el suelo, provocando graves problemas de salud en la población local.

Resistencia a Antibióticos

• La presencia de fármacos y residuos hospitalarios en los ecosistemas acuáticos genera resistencia a antibióticos.
• Altos niveles de residuos de antibióticos en ríos de la India contribuyen al desarrollo de bacterias resistentes a los antibióticos.

Tecnologías y Estrategias de Tratamiento de Aguas Residuales

• Las aguas residuales se generan principalmente por el uso doméstico, industrial y agrícola.
• Se pueden dividir en tres categorías:
• Aguas residuales domésticas: Contienen materia orgánica, grasas, detergentes y nutrientes.
• Aguas residuales industriales: Pueden contener metales pesados, aceites, solventes y productos químicos tóxicos.
• Aguas residuales agrícolas: Incluyen residuos de fertilizantes, pesticidas, materia orgánica y sedimentos.

Tecnologías de Tratamiento de Aguas Residuales

• Se dividen en tratamientos primarios, secundarios y terciarios.

Tratamientos Primarios

• Son procesos físicos diseñados para eliminar sólidos suspendidos, aceites y grasas.
  • Sedimentación: Los sólidos suspendidos más densos se depositan en los tanques de sedimentación.
  • Tamizado y Filtración: El tamizado retiene partículas gruesas, mientras que la filtración utiliza medios porosos para eliminar partículas finas.
  • Flotación: Se inyectan aire en el agua para que los contaminantes menos densos floten y sean retirados.

Tratamientos Secundarios

• Eliminan la materia orgánica biodegradable utilizando microorganismos.
• Lodos Activados: Bacterias aeróbicas descomponen la materia orgánica en presencia de oxígeno.
• Biodiscos y Filtros Percoladores: Biodiscos con biopelícula bacteriana degradan contaminantes, mientras que los filtros percoladores filtran aguas residuales a través de microorganismos adheridos a un medio filtrante.
• Lagunas de Estabilización: Cuerpos de agua artificiales donde la depuración ocurre mediante procesos biológicos naturales.
• Sistemas Anaerobios o Digestores: Microorganismos anaerobios degradan la materia orgánica en ausencia de oxígeno, generando biogás.

Tratamientos Terciarios

• Eliminan contaminantes residuales no eliminados en las etapas anteriores.
  • Filtración por Membranas: Utiliza osmosis inversa para eliminar sales y metales pesados, y ultrafiltración para retener partículas más pequeñas.
• Desinfección:
  • La cloración es el método más utilizado, eliminando microorganismos patógenos.
  • La ozonización utiliza ozono para oxidar y eliminar contaminantes microbiológicos y químicos.
  • La radiación ultravioleta (UV) inactiva bacterias, virus y otros patógenos.
• Eliminación de Contaminantes Emergentes: Requiere tratamientos avanzados como adsorción con carbón activado, oxidación avanzada y biorremediación.

Tecnologías Emergentes en el Tratamiento de Aguas Residuales

• Las innovaciones tecnológicas han permitido mejorar la eficiencia y sostenibilidad en el manejo del agua.
• Biorreactores de Membrana (MBR): Combinan procesos biológicos con sistemas de filtración por membranas.
• Electrocoagulación y Nanofiltración: La electrocoagulación utiliza corriente eléctrica para desestabilizar contaminantes, y la nanofiltración emplea poros pequeños para retener contaminantes específicos.
• Biotecnología y Microorganismos Genéticamente Modificados: Microorganismos modificados degradan sustancias tóxicas, y la biorremediación utiliza bacterias, algas y hongos modificados para metabolizar contaminantes.

Legislación y Normativas

• A Nivel Mundial:
  • Guías para la Calidad del Agua Potable (OMS): Establece parámetros y criterios para asegurar la calidad del agua para el consumo humano.
  • Directiva Marco del Agua (Directiva 2000/60/CE- UE): Garantiza un estado ecológico adecuado de todas las masas de agua en los países miembros de la UE.
  • Directiva sobre el Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas (UE, revisión 2024): Define normas para manejar aguas residuales urbanas y exige neutralidad energética en los sistemas de tratamiento.
  • Convenio de la ONU sobre los cursos de agua internacionales (1997): Establece un uso justo, sostenible y equitativo de los flujos de agua en ríos y lagos comunes entre naciones.
• En Ecuador:
  • Ley Orgánica de Recursos Hídricos, Usos y Aprovechamiento del Agua (LORHUyA) -2014: Regulación principal con relación al agua, que garantiza el acceso al agua y establece la administración conjunta de los recursos de agua.
  • Normas Técnicas de Calidad del Agua (INEN 1108): Requisitos fisicoquímicos y microbiológicos del agua potable. -Regulaciones de la Agencia de Regulación y Control del Agua (ARCA- 2022): regula las pérdidas de agua potable y el control de la calidad del agua
  • Acuerdo Interministerial Nro. 1- 2016. Comité Interinstitucional de Calidad del Agua: Comité para coordinar acciones en control y prevención de la contaminación.
  • Código Orgánico del Ambiente (COA-2017): Norma la salvaguarda y preservación de los recursos de agua.