LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA.

 

DETERGENTES, ALGAS Y LA MUERTE DE LAS AGUAS

Las algas son plantas acuáticas; se las puede percibir en ocasione como un limo verde azul sobre la superficie del agua inmóvil. En cuanto plantas, las algas extraen energía de la fotosíntesis.

Por consiguiente, consumen bióxido de carbono, CO2 , en presencia de la luz solar, y liberan oxígeno. Al igual que otras plantas, las algas necesitan también diversos elementos nutritivos inorgánicos, tales como compuestos de nitrógeno, de potasio, fósforo, azufre e hierro. La medida en que una extensión de agua, como un lago, puede soportar algas depende de los elementos nutritivos inorgánicos que puede proporcionar; estos elementos se van haciendo gradualmente más abundantes a medida que la materia mineral es llevada al lago por los ríos.

Cuando la reserva de elementos nutritivos se hace suficientemente abundante, las algas crecen rápidamente y pueden cubrir la superficie del agua en capas tan gruesa como una estera limosa. A medida que algunas algas mueren, ya sea por agotamiento de algún elemento nutritivo indispensable o por otras razones, se convierten, a su vez, en alimento para las bacterias. Pero, la descomposición bacteriana consume oxígeno, con los efectos contaminantes consiguientes.

Semejante sucesión de procesos se traduce en un estado en que el agua por debajo de la superficie limosa es pobre en oxígeno y, por consiguiente, incapaz de soportar formas de vida que son útiles para el hombre. La perca y la lobina ceden el paso a variedades menos deseables de animales, que se alimentan de basura, tales como el siluro, sanguijuelas y gusanos.

1-Lluvia ácida

Lluvia ácida

De un lago en este estado se dice que es eutrófico, y el proceso mediante el cual dicho estado es alcanzado se designa como eutroficación. Cuando esto tiene lugar sin la intervención del hombre, el proceso suele ser, por regla general, lento, dura cientos o miles de años y forma parte de la transformación general del lago en pantano y, finalmente, en prado. El hombre acelera la eutroficación de un lago siempre que le añade elementos nutritivos vegetales.

Los fertilizantes agrícolas son elementos nutritivos vegetales y, cuando se aplican a la tierra, algo de ellos podrá ser acaso arrastrado por el agua corriente hacia los lagos, acelerando en esta forma su envejecimiento. El empleo de detergentes modernos ha contribuido asimismo a la sobrealimentación de las algas.

Para apreciar esta situación algo compleja, será útil comprender algo acerca de la naturaleza y el modo de acción de los detergentes. La facilidad con que una substancia extraña puede disolverse en un líquido depende de cuán fuertemente las moléculas de las dos substancias distintas se atraen mutuamente, en relación con las atracciones mutuas de moléculas semejantes.

El azúcar se disuelve en el agua, y si tenemos las manos enganchosas con miel o arropía, podemos limpiárnoslas lavándolas en agua pura. En cambio, el aceite vegetal o la grasa animal son insolubles en agua, y el agua pura que nos había lavado las manos de la miel dejará atrás, en ellas, la grasa.

Era cosa sabida, en la antigua Roma, que el calentar una mezcla de grasa animal y cenizas dejadera producía una substancia capaz de disolverse tanto en agua como en grasa y que, en alguna forma, podía juntar estas dos substancias, el otro caso incompatibles.

Por consiguiente, si nos lavamos las manos grasosas con una mezcla de agua y de esta nueva substancia, que ahora llamamos jabón, la grasa puede quitarse.

El jabón funciona en esta forma porque está hecho de moléculas largas que tienen, en uno de los extremos, regiones separadas de cargas eléctricas positiva y negativa, las cuales son fuertemente atraídas hacia las moléculas de agua, y en el otro extremo, un carácter de hidrocarburo, que es atraído por las moléculas de grasa. Esta acción de la molécula de jabón se designa como detergencia.

El empleo del jabón no ha contribuido a la eutroficación de lagos. El jabón es un elemento nutritivo para las bacterias, pero no para las plantas, y es degradado normalmente por la acción bacteriana en las aguas negras.

 

2-Aguas negras

Aguas negras

Sin embargo, el jabón no ha sido un detergente satisfactorio todo bajo todos los aspectos. En efecto, la materia mineral en el agua subterránea contiene iones metálicos que hacen al jabón insoluble y le privan, por consiguiente, de su detergencia. Este jabón insoluble manifiesta como un “anillo alrededor del tubo para baño”, o como “gris que salta a la vista” en un tejido, por lo demás, blanco.

El agua que contiene semejante materia mineral se designa como “agua dura”, Y el agua de la que está ausente, como el agua de lluvia, sede signa como “agua blanda”.

Los años a partir de la segunda guerra mundial han presenciado el desarrollo y uso crecientes de detergentes sintéticos que son eficaces en el agua dura y poseen diversas otras propiedades que aventajan al jabón. Sin embargo, estos detergentes sintéticos contienen elementos nutritivos vegetales y aceleran, por consiguiente, la eutroficación. Los fosfatos, se hallan a menudo en pequeña cantidad en las aguas naturales y, su aportación a partir de los detergentes, ha sido denunciada, por consiguiente, como particularmente causante de la alimentación aumentada de las algas y de la deterioración eutrófica consiguiente de los lagos. Es importante reconocer que las vías acuáticas constituyen con frecuencia ecosistemas delicadamente equilibrados, susceptibles de ser trastornados por los contaminantes.

En muchas regiones del mundo, especialmente en los grandes ríos de los grandes lagos y las regiones tropicales y subtropicales, las hierbas acuáticas se han multiplicado explosivamente, Han obstaculizado la pesca, la navegación, el riego y la producción de energía hidroeléctrica. Han llevado enfermedad y hambre a comunidades que dependían de dichas extensiones de agua.

 

3-Helecho acuático

Helecho acuático

El jacinto de agua en los ríos Congo, Nilo y Mississippi y en otras aguas de India, Paquistán Occidental, Sudeste asiático y Filipinas; el helecho acuático, en África del Sur, y la lechuga de agua, en Ghana, constituyen algunos ejemplos de semejantes infestaciones catastróficas.

Destruir la calidad de estas regiones habitadas de la Tierra equivale a reducir tanto su humanidad como lo recursos que lo sustentan.

 

DESECHOS INDUSTRIALES EN EL AGUA

La actividad industrial, especialmente la producción de pulpa y de papel, la elaboración de alimentos y la manufactura química, engendran una gran variedad de productos de desecho que pueden ser descargado en las corrientes de agua.

De algunos de estos desechos se sabe que son venenosos para el hombre, en tanto que los efectos de otros son obscuros. Algunos se conocen desde la antigüedad, en tanto que muchos son muy recientes, y nuevos tipos de desechos van apareciendo a medida que se desarrolla la tecnología.

Muchos desechos industriales son compuestos orgánicos que pueden ser degradados por las bacterias pero sólo muy lentamente, de modo que podrán llevar acaso olores y gustos desagradables hasta distancias considerables a lo largo de una vía acuática. (Inclusive las aguas negras domésticas contienen cantidades significativas de substancias no biodegradables de origen desconocido.)

Y para complicar más las cosas, algunos de estos desechos reaccionan con el cloro que se utiliza como desinfectante del agua potable. El resultado de semejante reacción es la producción de compuestos orgánicos clorados que huelen y saben mucho peor que el producto de desecho original.

4-Plomo-metal

Plomo-metal

Uno de los venenos industriales acarreados por el agua conocido desde la antigüedad es el plomo. A través de la historia, su fuente predominante ha sido la tubería de  plomo utilizada anteriormente en las redes de distribución de agua.

Más recientemente, el empleo del rociado de arsénico de plomo como insecticida ha contaminado aguas superficiales y profundas tanto con plomo como con arsénico.

El plomo es veneno cumulativo e inclusive pequeñas concentraciones, si están presentes constantemente en el agua potable podrán conducir a enfermedades graves.

El arsénico, que en algunas ocasiones encuentra en las aguas naturales que corren a través de minerales que contienen arsénico, es también un veneno cumulativo. Se recomienda que los límites de “seguridad” del agua potable, tanto para el plomo como para el arsénico, no sean superiores a aproximadamente 0.01 ppm.

Los compuestos de diversos otros metales, tales como el cobre, el cadmio, el cromio y la plata, han sido denunciados en ocasiones como contaminantes industriales del agua. En años muy recientes, la mayor atención se ha prestado al problema del envenenamiento por mercurio.

El mercurio es el único metal que es líquido a temperaturas ordinarias (de aquí su otro nombre de azogue), y resulta divertido jugar con él. (Pero no debe hacerse, ya que su vapor es venenoso y, a temperaturas más altas, puede evaporarse con suficiente rapidez para ser mortal.)

Sin embargo, hasta hace muy poco, el mercurio no era considerado como un contaminante peligroso del agua, por las siguientes razones: aunque el mercurio esté extensamente distribuido por la tierra, suele presentarse solamente en concentraciones minúsculas. En forma típica, las aguas naturales sólo contienen unas pocas partes por mil millones de mercurio.

El mismo mercurio metálico, aunque venenoso en forma de vapor, no es particularmente peligroso si se toma por la boca como líquido.

5-Mercurio líquido-metal

Mercurio líquido-metal

Se ha mostrado que el empleo de mercurio como componente de los empastes dentales era inofensivo, ya que el mercurio de los dientes no emigra a otras partes del cuerpo.

Muchos compuestos de mercurio son altamente insolubles; por ejemplo, ise ha calculado que se necesitarán aproximadamente 100 litros de agua para disolver una molécula de sulfuro mercúrico, HgS!

Estas consideraciones implican que el mercurio en el agua no es un contaminante potencial y explican tal vez la despreocupación anterior con respecto al hecho de que la mitad de la cantidad total de mercurio anualmente extraída sea liberada en el medio ambiente. (Se extraen aproximadamente 10 000 toneladas, de las que 5 000 toneladas se “pierden” en alguna forma.) Estas descargas tienen lugar como efluentes de desecho desde las fábricas productoras o bien como incorporación trazas de mercurio en productos a los que no pertenece.

Un buen ejemplo lo tenemos en la salmuela. Cuando la solución salina (salmuera) se hace demasiado débil, es desechada. Este desecho contiene mercurio, que sigue luego cualquier curso de agua que se le presente. También el producto hidróxido de sodio está contaminado con mercurio y lo lleva a muchos productos para los cuales el hidróxido de sodio es una materia prima. Finalmente, el hidrógeno descargado en la atmósfera transporta también algo de vapor de mercurio consigo.

La idea complaciente de que semejantes descargas son tolerables ha sido invalidada por diversos casos de envenenamiento agudo por mercurio. El más notable fue el que tuvo lugar en los años cincuentas en una región costera de Japón, conocida como Bahía de Minamata, en donde los pescadores, sus familias y sus gatos domésticos se vieron afectados todos de una misteriosa enfermedad que debilitaba sus músculos, afectaba su visión, conducía a retraso mental y se traducía en ocasiones en parálisis y muerte.

6-Vertido de Minamata

Vertido de Minamata

 

Lo que la gente y sus gatos tenían en común era una dieta de pescado, y lo que los peces tenían en sus cuerpos era una alta concentración de mercurio que provenía de las aguas de la bahía. La Bahía de Minamata recibía el efluente que con tenía mercurio de una fábrica local de plásticos. Además, el mercurio estaba presente, en los peces en formas ligadas orgánicamente, que son particularmente peligrosas para el hombre.

Estos compuestos se relacionan todos con el metilmercurio, H3 C•Hg•CH3 . Se utilizan en ocasiones como pesticidas y fungicidas y la descarga de estos residuos en la aguas constituye, por consiguiente, un grave riesgo.

A continuación de este episodio, la investigación condujo al hallazgo inquietante de que el mercurio metálico y algunos compuestos inorgánicos de mercurio podrían metilarse (convertirse en metilmercurio) por bacterias anaerobias en el lodo del fondo de los lagos, y también por peces y mamíferos. Por consiguiente, los desechos mercuriales que se han ido acumulando en los fondos fangosos de los lagos no pueden considerarse como barros inertes, sino que constituyen fuentes potenciales de conversión bioquímica en forma de mercurio, susceptibles de penetrar en la cadena de los alimentos y seguirla en concentraciones crecientes, convirtiéndose así en venenosas para el hombre.

Resultaría fácil extraer la conclusión, a partir de estas circunstancias inquietantes, que sería conveniente “abolir” el mercurio, si esto fuera posible en alguna forma. Esta conclusión, con todo, sería incorrecta. En efecto, el mercurio ha estado presente en el medio ambiente, incluidas las cadenas de alimentos, durante toda la historia de la vida sobre la Tierra, y el hombre ha desarrollado necesariamente una tolerancia a las concentraciones a las que ha sido expuesto durante su evolución. La “tolerancia” no es un desprendimiento pasivo, sino una adaptación bioquímica, y una adaptación de esta clase suele conducir a la dependencia.

Es probable, por consiguiente, que el hombre necesite pequeñas cantidades de mercurio, lo mismo que necesita trazas de otros elementos metálicos que resultarían venenosos en concentraciones superiores. Por consiguiente, decir que el mercurio constituye el peligro es solamente una verdad limitada, y la conclusión más general es que el peligro reside en el trastorno inadvertido de un ecosistema delicadamente equilibrado.

 

LA PURIFICACION DEL AGUA

La purificación del agua se ha convertido en una tecnología minuciosa y complicada. Sin embargo, los métodos generales de purificación han de comprenderse, y, en algunos casos, han de ser inclusive obvios a partir de una comprensión general del carácter de la contaminación del agua.

Si el agua contiene impurezas susceptibles de depositarse, déjesela el tiempo suficiente para que se produzca la precipitación, o bien fíltrense la impurezas que pueden ser retenidas por un filtro. Si las partículas son demasiado pequeñas para cualquiera de ambos procesos, háganse mayores, consiguiendo que se peguen unas a otras o que coagulen, en alguna, forma, de modo que el depósito o la filtración resulten posibles.

Si el agua es tan ácida que es corrosiva, neutralícese el ácido. Oxídense lo desechos orgánicos. Mátense los microorganismos. Elimínense los malos olores y sabores mediante algún agente apropiado, tal como el carbón activado. “Ablándese” el agua dura, de modo que puedan utilizarse eficazmente detergentes no contaminantes.

Se obtendrán algunas ideas del funcionamiento de los sistemas de purificación de agua describiendo el curso de un proceso típico. Vamos a examinar, pues, el método de tratamiento de las aguas negras. Los desechos transportados por el agua de fuentes tales como los hogares, hospitales,  las escuelas y los edificios comerciales contienen desechos de alimentos, excrementos humanos, papel, jabón, detergentes, polvo, ropa y otros residuos diversos y, por supuesto, microorganismos. Esta mezcla se designa como aguas negras sanitarias o domésticas. (El adjetivo “sanitarias” es bien inapropiado, puesto que apenas, puede decirse que describa el estado de las aguas negras; se refiere pues, probablemente, al de los lugares de donde dichos desechos han sido eliminados.)

 

Las aguas que contienen desechos, aumentadas en ocasiones por el agua de lluvia que se escurre, corren por una red de tubos de desagüe de las calles. La acción microbiana tiene lugar durante el curso: los productos químicos alimentarios de alta energía se degradan en compuestos de energía baja, con consumo de oxígeno. Es como si las aguas ardieran lentamente. Cuanta más actividad de ésta tiene lugar antes de que las aguas negras se viertan en agua libre, tanto menos tiene lugar después; por consiguiente, este proceso ha de considerarse como el comienzo de la purificación.

7-Sistema séptico ecológico

Sistema séptico ecológico

Cuando las aguas negras llegan a la planta de tratamiento, pasan primero a través de una serie de tamices que eliminan los objetos grandes, tales como ratas o toronjas; luego a través de un mecanismo de trituración, que reduce todos los objetos remanentes a un tamaño lo suficientemente pequeño para ser tratado eficazmente durante el periodo siguiente. El paso siguiente consiste en una serie de cámaras de depósito, diseñadas para eliminar primero, el cascajo pesado, tal como la arena que el agua de lluvia arrastra de las superficies de las carreteras, y luego, más lentamente, cualesquiera otros sólidos suspendidos —incluidos los elementos nutritivos orgánicos—susceptibles de depositarse en una hora más o menos. Si las aguas negras son vertidas ahora en un río (como desafortunadamente suele ser a menudo el caso) esto, no se ve tan mal, porque la corriente no lleva sólidos visibles, pero sigue constituyendo, con todo, un poderoso contaminante, que lleva una fuerte carga de microorganismos, muchos de los cuales son patógenos; y elementos nutritivos orgánicos considerables, que requerirán más oxígeno a medida que su descomposición avance.

El paso siguiente del tratamiento está destinado a reducir considerablemente la materia orgánica disuelta o en suspensión fina, por medio de alguna forma de acción biológica acelerada. Lo que se necesita para semejante descomposición es oxígeno y organismos, y un medio ambiente en el que los dos tengan un acceso fácil a los elementos nutritivos.

Un aparato para la consecución de este objetivo es el filtro de goteo.

En este dispositivo, unos tubos largos giran lentamente sobre una capa de piedras, distribuyendo el agua contaminada en rociados continuos. A medida que el agua gotea sobre las piedras y a su alrededor, ofrece sus elementos nutritivos, en presencia de aire, a una abundancia de formas de vida más bien poco apetitosas Se pone en función una cadena de alimentos de movimiento rápido.

Las bacterias consumen moléculas de proteína, grasa y carbohidratos. Los protozoarios consumen bacterias. Más arriba, en la cadena, se encuentran gusanos, caracoles, moscas y arañas. Cada forma de vida desempeña su papel en la conversión de substancias químicas de alta energía en substancias de energía baja. Es como si el fuego lento de la cloaca ardiera aquí con mayor brillo.

Todo el oxígeno consumido en esta etapa representa oxígeno que no se necesitará más adelante cuando las aguas negras sean vertidas al agua libre. Por consiguiente, este proceso constituye una purificación muy significativa. Sin embargo, el efluente de este tratamiento biológico podrá ser “quemado”, y su demanda de oxígeno podrá ser suficientemente reducida, pero no está libre, con todo, de microorganismos y, por consiguiente, podrá seguir transportando enfermedades. Puesto que los microorganismos han efectuado su trabajo, se los puede ahora matar.

Por consiguiente, el paso final es un proceso de desinfección; por regla general, una cloración. Por supuesto, hay complicaciones. Algunos desechos orgánicos industriales son elementos nutritivos mediocres y no sólo son difíciles de descomponer, sino que pueden envenenar las bacterias e impedir así la acción bioquímica sobre materiales en otro caso degradables.

Los detergentes no degradables no pueden distinguir entre la planta de tratamiento de aguas negras y la lavadora doméstica, de modo que siguen produciendo una espuma altamente indeseable. Por otra parte, no siempre resulta ventajoso oxidar todos los elementos nutritivos. Después de todo, dichos elementos pueden utilizarse para alimentar formas de vida más apetitosas que los gusanos y las moscas.

Propiamente tratados en relación con el oxígeno, los elementos nutritivos pueden ser vertidos en estanques abastecidos con peces comestibles, tales como la carpa o la trucha. En esta forma, al menos una parte de los desechos de la mesa podrá volver acaso a circular finalmente hacia la mesa.

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