El agua es la biomolécula más abundante, y también la más importante. La vida, tal como se conoce en el planeta Tierra, se desarrolla siempre en medio acuoso. Incluso en los seres no acuáticos el medio interno es esencialmente hídrico. De hecho, la búsqueda de vida en otros planetas está supeditada a la presencia de agua.Agua, sustancia líquida formada por la combinación de dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno, que constituye el componente más abundante en la superficie terrestre.
La cohesión es la causa de que el agua forme gotas, la tensión superficial hace que se mantengan esférica y la adhesión la mantiene en su sitio.
Es la atracción entre moléculas que mantiene unidas las partículas de una sustancia. La cohesión es diferente de la adhesión; la cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.
En el agua la fuerza de cohesión es elevada por causa de los puentes de hidrógeno que mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un liquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos.
LA ADHESIÓN
Las fuerzas intermoleculares que enlazan moléculas similares entre sí, tal como los puentes de hidrógeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas.
El agua colocada en un capilar se adhiere a este, debido a que las fuerzas adhesivas entre el agua y las paredes del capilar son más grandes que las fuerzas cohesivas entre las moléculas de agua. La capilaridad, es el fenómeno al cual se debe, parcialmente, el ascenso de la savia desde las raíces hasta las hojas.
Cuando se coloca en agua, un tubo de vidrio de diámetro pequeño, o capilar, el agua se eleva dentro del tubo. La capilaridad es el ascenso del líquido en tubos muy delgados. Las fuerzas adhesivas entre el líquido y las paredes del tubo tienden a aumentar el área superficial del líquido. La tensión superficial del líquido tiende a reducir el área por consiguiente impulsa el ascenso del líquido. La capilaridad ayuda al agua y a los nutrientes minerales disueltos en su ascenso por el sistema conductor.
DENSIDAD
El agua líquida es más densa que el hielo a presión y temperatura estándar. Existe un cambio positivo en el volumen después del congelamiento, lo que ocasiona que el hielo flote. Si el hielo no flotara, la vida acuática en cuerpos de agua como lagos y en los polos terrestres, no existiría pues estos cuerpos de agua se congelarían desde el fondo hacia la superficie, de hecho, lo contrario, la capa de hielo que se forma sobre estos cuerpos de agua, resulta en un aislante térmico.
la densidad el agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua líquida tiene una mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C. Al bajar la temperatura, aumenta la densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965 kg/l) y ese aumento es constante hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza una densidad de 1 kg/litro. Esa temperatura (3,8 °C) representa un punto de inflexión y es cuando alcanza su máxima densidad (a la presión mencionada). A partir de ese punto, al bajar la temperatura, la densidad comienza a disminuir, aunque muy lentamente (casi nada en la práctica), hasta que a los 0° disminuye hasta 0,9999 litro Cuando pasa al estado sólido (a 0 °C), ocurre una brusca disminución de la densidad pasando de 0,9999 kg/l a 0,917 kg/l.
TENSIÓN SUPERFICIAL
En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.1 Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.
Otra posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie.Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial
SOLUBILIDAD
La solubilidad depende de las propiedades de un solvente que le permitan interaccionar con un soluto de manera más fuerte que como lo hacen las partículas del solvente unas con otras. Es de todos conocido que el agua es “el solvente universal”, pero esto no es del todo cierto; el agua ciertamente disuelve muchos tipos de substancias y en mayores cantidades que cualquier otro solvente. En particular, el carácter polar del agua la hace un excelente solvente para los solutos polares e iónicos, que se denominan hidrofílicos (del griego hydor, agua y philos, amante). Por otra parte, los compuestos no polares son virtualmente insolubles en agua (“el agua y el aceite no se mezclan”) y por lo tanto, son hidrofóbicos (del griego fobos, temer). Los compuestos apolares, son solubles en solventes no polares como el CCL4 (tetracloruro de Carbono) o el hexano. Lo anterior puede resumirse en: “lo semejante disuelve a lo semejante”.
Debido a la capacidad de agua para disolver distintas sustancias (sales, hidratos de carbono, proteínas…), esta condición favoreció el surgimiento de vida en el planeta Tierra, permitiendo diversas reacciones químicas que suplen los organismos vivos. Para ocurrir la disolución de sustancias es necesario que haya atracción de una porción negativa del agua por la parte positiva de la sustancia y también la atracción de un fragmento positivo del agua por la negativa de la sustancia. Las sustancias disueltas reaccionan con más facilidad, eso sucede porque cuando las partículas están dispersas en continuo desplazamiento crece la posibilidad de entrar en contacto con otras partículas, con eso las sustancias descompuestas pueden ser cargadas para las diversas partes de la célula o del cuerpo.
CALOR ESPECIFICO DEL AGUA
Calor especifico del agua : 1cal/ g ºc osea necesitas una caloría para elevar en un grado centigrado un gramo de agua. para elevar en un grado centigrado esa masa ( 100 gramos) necesitaras 100 calorías.
El agua posee una capacidad calorífica muy elevada, es necesaria una gran cantidad de calor para elevar su temperatura 1.0 °K. Para los sistemas biológicos esto es muy importante pues la temperatura celular se modifica muy poco como respuesta al metabolismo. De la misma forma, los organismos acuáticos, si el agua no poseyera esa cualidad, se verían muy afectados o no existirían.
TEMPERATURA DE VAPORIZACIÓN
El agua tiene un elevado calor de vaporización, al igual que otros líquidos capaces de hacer puentes de Hidrógeno como el etanol o el ácido acético, pero a diferencia de otros líquidos como el hexano que no los hacen
Compuesto
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Calor de vaporización
KJ mol-1
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H2O
Ácido acético
Etanol
Hexano
|
40.7 a 273 K
41.7 a 391 K
40.5 a 351 K
31.9 a 341 K
|
Tabla: valor del calor de vaporización para algunos líquidos.
La evaporación es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado liquido hacia un estado gaseoso tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial a diferencia de la ebullición la evaporación se puede producir a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada sea esta. No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición Cuando existe un espacio libre encima de un líquido, una parte de sus moléculas está en forma gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturante, la cual no depende del volumen pero varía según la naturaleza del líquido y la temperatura Si la cantidad de gas es inferior a la presión de vapor saturante, una parte de las moléculas pasan de la fase líquida a la gaseosa: eso es la evaporación. Cuando la presión de vapor iguala a la atmosférica, se produce la ebullición.
CONSTANTE DE IONIZACIÓN DEL AGUA
Debido a su constante de ionización, el agua posee una conductividad elevada. La conductividad de hielo es elevada, pero 103 veces menor que en el estado líquido. Debido a esta característica el agua participa activamente en la conducción de señales eléctricas en el sistema nervioso.Muchas de las características que hacen al agua un líquido tan particular, se deben a su capacidad de hacer puentes de Hidrógeno.
CONSTANTE DIELÉCTRICA DEL AGUA
El agua tiene una de las constantes dieléctricas más elevadas.
Constante dieléctrica
para algunos compuestos
Compuesto
|
Constante dieléctrica (e)
A 298 K
|
H2O
Metanol
Etanol
H2S
C6H6
CCl4
CH4
Aire
Mica
Poliestireno
|
78.5
32.6
24
9.3
2.2
2.2
1.7
1.00006
5.4
2.5
|
Tabla: valor de la constante dieléctrica para algunos líquidos.
El agua, por tanto, es uno de los solventes más polares que existen, esto se debe a la presencia de un átomo muy electronegativo, el Oxígeno, y dos muy poco electronegativos, los Hidrógenos en la molécula. La consecuencia de lo anterior, es que moléculas o partículas cargadas eléctricamente son fácilmente disociadas en presencia de agua. La ionización sucede por que las fuerzas coulómbicas entre las cargas opuestas son débiles y, por tanto, se rompen fácilmente. Estas fuerzas son proporcionales a q+q-/er2, en donde e es la constante dieléctrica, q+ y q-son la carga catiónica y aniónica respectivamente. Esta observación es muy importante para los sistemas biológicos pues la diferencia en los gradientes ionicos es la base energética y funcional de muchos procesos.
La constante dieléctrica es la propiedad que permite que una sustancia mantenga separados a los electrolitos... Ejemplo, NaCl, cuando lo metes en agua, las moleculas de H2O separan al ion sodio del ion cloruro, Porque precisamente tiene una elevada constante dieléctrica, osea, que separa iones y evita que se unan de nuevo.
Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.
Su expresión de cálculo es:
siendo,
, el peso específico;
, el peso de la sustancia;
, el volumen de la sustancia;
, la densidad de la sustancia;
, la masa de la sustancia;
, la aceleración de la gravedad.
basándonos en esta formula el peso especifico del agua es de 1000 kg por metro cubico
CAPILARIDAD
La capilaridad es la cualidad que posee una sustancia para absorber un líquido. Sucede cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el líquido y el sólido son mayores que las fuerzas intermoleculares cohesivas del líquido. Esto causa que el menisco tenga una forma curva cuando el líquido está en contacto con una superficie vertical. En el caso del tubo delgado, éste succiona un líquido incluso en contra de la fuerza de gravedad. Este es el mismo efecto que causa que los materiales porosos absorban líquidos.
La capilaridad es un proceso de los fluidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.
Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.
ÓSMOSIS DEL AGUA
Se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros o agujeros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes, normalmente del tamaño de micrometros. Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua, que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más grandes.
Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones, una de agua pura y otra de agua con azúcar, suceden varias cosas, explicadas a fines del siglo XIX por Van 't Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial electroquímico y difusión simple, entendiendo que este último fenómeno implica no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas y esto ocurre cuando las partículas que vienen se equiparan con las que aleatoriamente van, sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio, que está en relación directa con la osmolaridad de la solución, genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica, por ejemplo: "existe una presión osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar". El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica.1 2
El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.
Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.
Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración, disolución hipotónica, a la de mayor concentración, disolución hipertónica. Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.
En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva de agua, o bien que se hinchen, posiblemente hasta reventar, por un aumento también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energía.
MOLÉCULA DE AGUA
ESTADOS FÍSICOS DEL AGUA
ESTADO LÍQUIDO
- El agua en estado líquido es la que bebemos, la que encontramos en los ríos, en los mares y océanos, en los lagos, en las Fuentes, en los acuíferos (aguas subterráneas), la que sale del grifo, etc...
ESTADO SÓLIDO
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ESTADO GASEOSO
Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.
En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.
Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión:
El ciclo del agua describe la presencia y el movimiento del agua en la Tierra y sobre ella. El agua de la Tierra está siempre en movimiento y cambia constantemente de estado: líquido, vapor, hielo y viceversa. El ciclo del agua ha estado ocurriendo por miles de millones de años, y la vida sobre la Tierra depende de él; este planeta sería un sitio inhóspito si el ciclo del agua no tuviese lugar.
COMO FUNCIONA
El ciclo del agua no se inicia en un lugar específico pero, para esta explicación, asumimos que comienza en los océanos. El sol, que dirige el ciclo del agua, calienta el agua de los océanos, la cual sube hacia la atmósfera como vapor de agua. Corrientes ascendentes de aire llevan el vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de agua se condense y forme las nubes. Las corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las partículas de nube colisionan, crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta precipitación cae en forma de nieve, que se llega a acumular en capas de hielo y en los glaciares -que pueden almacenar agua congelada por millones de años. En los climas más cálidos, la nieve acumulada se funde y derrite cuando llega la primavera. La nieve derretida corre sobre la superficie del terreno como agua de deshielo. La mayor parte de la precipitación cae en los océanos o sobre la tierra donde, debido a la gravedad, corre sobre la superficie como escorrentía superficial. Una parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las depresiones del terreno; en la corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los océanos. El agua de escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie se acumula y almacena en los lagos de agua dulce.
No toda el agua de lluvia fluye hacia los ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua permanece en las capas superiores del suelo y vuelve a los cuerpos de agua y a los océanos como descarga de agua subterránea. Otra parte del agua subterránea encuentra aperturas en la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua dulce. El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad es tomada por las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte del agua infiltrada alcanza las capas más profundas de suelo y recarga los acuíferos (roca subsuperficial saturada), que almacenan grandes cantidades de agua dulce por largos períodos. A lo largo del tiempo, esta agua continua moviéndose, y parte de ella retornará a los océanos, donde el ciclo del agua se cierra... para comenzar de nuevo.
15 componentes del ciclo del agua
El U.S. Geological Survey (USGS) ha identificado en el ciclo del agua 15 componentes: agua almacenada en los océanos, evaporación, agua en la atmósfera, condensación, precipitación, agua almacenada en hielos y en la nieve, agua de deshielo, escorrentía superficial, corriente de agua, agua dulce almacenada, infiltración, descarga de agua subterránea, manantiales, transpiración, agua subterránea almacenada y distribución global del agua.
1. Agua en los océanos
La cantidad de agua "almacenada" en los océanos por largos períodos de tiempo es mucho mayor a la que actualmente se encuentra en movimiento en el ciclo del agua. Se estima qu, de los 1,380,000,000 kilómetros cúbicos que hay de agua en la Tierra, alrededor de 1,338,000,000 están almacenados en los océanos. Esto es, alrededor de un 96.5%. También se estima que los océanos proveen un 90% del agua que se evapora hacia la atmósfera.
Durante los períodos de clima más frío se forman grandes capas de hielo y glaciares; mientras mayor sea la cantidad de agua que se acumula en forma de hielo, menor será el agua disponible en las otras componentes del ciclo. Lo contrario sucede durante los períodos más cálidos. Durante las últimas glaciaciones, los glaciares cubrieron casi un tercio de la superficie terrestre y los océanos eran aproximadamente 120 metros más bajos de lo que son hoy día. Alrededor de 3 millones de años atrás, cuando la Tierra era más cálida, los océanos podrían haber estado 50 metros por encima del nivel medio actual.
Océanos en movimiento
Existen corrientes en los océanos que mueven grandes masas de agua alrededor de la Tierra. Estos movimientos tienen una gran influencia en el ciclo del agua y el clima. La Corriente del Golfo es una corriente cálida del Océano Atlántico que mueve agua desde el Golfo de México, a través del Océano Atlántico, hacia Gran Bretaña. A una velocidad de 97 kilómetros por día, la Corriente del Golfo mueve 100 veces más agua que todos los ríos sobre la Tierra. Proveniente de climas más cálidos, la Corriente del Golfo mueve agua cálida hacia el Atlántico Norte, lo cual afecta el clima de algunas áreas, por ejemplo, el oeste de Inglaterra.
2. Evaporación: el agua cambia de estado líquido a gaseoso. ¿Por qué sucede?
La evaporación es el principal proceso mediante el cual el agua cambia de estado líquido a gaseoso. Es el proceso por el cual el agua líquida de los océanos ingresa a la atmósfera, en forma de vapor, regresando al ciclo del agua. Diversos estudios han demostrado que los océanos, mares, lagos y ríos proveen alrededor del 90% de humedad a la atmósfera vía evaporación; el restante 10% proviene de la transpiración de las plantas.
El calor (energía) es necesario para que ocurra la evaporación. La energía rompe los enlaces que mantienen unidas a las moléculas de agua; es por esto que el agua se evapora más fácilmente en el punto de ebullición (100º C, 212º F), pero se evapora más lentamente en el punto de congelamiento. Cuando la humedad relativa del aire es del 100% —que es el punto de saturación—, la evaporación no puede continuar ocurriendo. El proceso de evaporación toma calor del ambiente, motivo por el cual el agua que se evapora de la piel durante la transpiración nos refresca.
La evaporación conduce el ciclo del agua
La evaporación desde los océanos es el principal proceso por el cual el agua ingresa a la atmósfera. La gran superficie de los océanos (alrededor del 70% de la superficie terrestre esta cubierta por océanos) propicia la ocurrencia de la evaporación a gran escala. A escala global, la misma cantidad de agua que es evaporada vuelve a la Tierra como precipitación. Esto, sin embargo, varia geográficamente. Sobre los océanos, la evaporación es más común que la precipitación, mientras que sobre la tierra, la precipitación supera a la evaporación. La mayor parte del agua que se evapora de los océanos cae de vuelta sobre los mismos. Solamente un 10% del agua evaporada desde los océanos es transportada hacia tierra firme y cae como precipitación. Una vez evaporada, una molécula de agua permanece alrededor de diez días en el aire.
3. Almacenamiento de agua en la atmósfera en forma de humedad y nubes
La atmósfera está llena de agua
Si bien la atmósfera no es un importante almacenador de agua, sí es una vía rápida que el agua utiliza para moverse por el globo terráqueo. Siempre hay agua en la atmósfera. Las nubes son la forma más visible del agua en la atmósfera, pero hasta el aire contiene partículas de agua demasiado pequeñas para ser visibles. El volumen de agua en la atmósfera en cualquier momento es alrededor de 12,900 kilómetros cúbicos. Si toda el agua de la atmósfera cayera como lluvia al mismo tiempo, cubriría la superficie terrestre con una capa de agua de 2.5 cm de espesor.
4. Condensación: proceso por el cual el agua cambia de estado gaseoso a líquido
La condensación es el proceso por el cual el vapor de agua del aire se transforma en agua líquida. La condensación es importante para el ciclo del agua, ya que forma las nubes. Estas nubes pueden producir precipitación, la cual es la principal forma en que el agua regresa a la Tierra. La condensación es lo opuesto a la evaporación.
La condensación es responsable también de la niebla, de que se empañen tus lentes cuando pasas de un cuarto frío a uno más cálido, de la humedad del día, de las gotas que escurren por el lado de afuera de tu vaso y de las gotas que se forman del lado de dentro de las ventanas cuando el día esta frío.
Condensación en el aire
Incluso en aquellos días en que el cielo esta completamente despejado de nubes, el agua sigue presente en forma de vapor de agua y gotas demasiado pequeñas como para ser vistas. Las moléculas de agua se combinan con diminutas partículas de polvo, sales y humo para formar gotas de nube, que crecen y forman las nubes. Cuando las gotas de nube se juntan entre sí crecen en tamaño, formándose las nubes, y es cuando la precipitación puede ocurrir.
¿Por qué hace más frío a medida que nos desplazamos hacia arriba en la atmósfera?
Las nubes se forman en la atmósfera porque el aire que contiene el vapor de agua se eleva y enfría. Lo crucial de este proceso es que el aire cercano a la Tierra es calentado por la radiación solar. La razón por la que el aire se enfría sobre la superficie terrestre es la presión de aire. El aire tiene peso; a nivel del mar, el peso de la columna de aire que esta encima de nuestra cabeza es de alrededor de 32 kilogramos por pulgada cuadrada. La presión, llamada presión barométrica, es resultado de la densidad del aire que está por encima nuestro. A mayores altitudes hay una menor cantidad de aire y, por eso, una menor cantidad de aire ejerciendo presión. A mayores altitudes, la presión barométrica es menor, y el aire es menos denso. Esto provoca el enfriamiento del aire.
5. Precipitación: caída del agua en forma líquida o sólida desde las nubes
La precipitación, es agua liberada desde las nubes en forma de lluvia, aguanieve, nieve o granizo. Es el principal proceso por el cual el agua retorna a la Tierra. La mayor parte de la precipitación cae como lluvia.
¿Cómo se forman las gotas de lluvia?
Las nubes contienen vapor de agua y gotas de nube, que son demasiado pequeñas como para caer en forma de precipitación aunque lo suficientemente grandes como para formar nubes visibles. El agua esta continuamente evaporándose y condensándose en el cielo. Si observas de cerca una nube, verás algunas partes desaparecer (evaporarse) y otras partes crecer (condensarse). La mayor parte del agua condensada no cae como precipitación, debido a las ráfagas de aire ascendente que soportan a las nubes. Para que ocurra la precipitación, primero deben condensarse pequeñas gotitas. Las gotas de agua chocan y producen gotas de mayor tamaño que son lo suficientemente pesadas como para caer de la nube en forma de precipitación. Hacen falta muchas gotas de nube para producir una gota de lluvia.
La tasa de precipitación varia geográficamente y a lo largo del tiempo
La cantidad de precipitación varía a lo largo del mundo, de los países, incluso dentro de una misma ciudad. Por ejemplo, en Atlanta, Georgia (Estados Unidos), las tormentas de verano pueden producir una pulgada o más de lluvia en una calle y dejar secas otras áreas no muy lejanas. Sin embargo, la cantidad de lluvia que cae en el estado de Georgia durante un mes es más de la que cae en la ciudad de Las Vegas, Nevada, a lo largo de un año. El record mundial promedio de lluvia anual pertenece a Mt. Waialeale, Hawai, donde el promedio es 1,140 cm por año. Como algo excepcional se registro en este lugar 1,630 cm de lluvia durante un período de 12 meses, lo que corresponde a casi 5 c. por día. En contraste a esa precipitación excesiva tenemos Arica, Chile, donde no llovió en 14 años.
El siguiente mapa muestra la precipitación anual promedio del mundo. Las áreas verde claro pueden ser consideradas "desiertos". Seguramente esperabas que el Sahara en África fuese un desierto pero, ¿pensaste que gran parte de Groenlandia y la Antártida fuesen desiertos?
6. Agua almacenada en los hielos y la nieve: los glaciares, campos de hielo y campos de nieve almacenan el agua dulce congelada
Capas de hielo en el mundo
El agua que es almacenada por largos períodos de tiempo en el hielo, la nieve o los glaciares, también forma parte del ciclo del agua. La mayor parte de la masa de hielo de la Tierra, alrededor del 90%, se encuentra en la Antártida, mientras que el 10% restante se encuentra en Groenlandia. La capa de hielo de Groenlandia es una interesante parte del ciclo del agua. La capa ha aumentado su tamaño, alrededor de 2.5 millones de kilómetros cúbicos, a lo largo del tiempo debido a que cae más nieve de la que se derrite. La capa de hielo presenta un grosor promedio de 1,500 metros, pero puede tener hasta 4,300 metros de grosor. El hielo es tan pesado que la tierra que está por debajo ha sido presionada hasta adquirir una forma curva.
El hielo y los glaciares vienen y se van
A escala global el clima esta cambiando continuamente, pero generalmente no lo hace lo suficientemente rápido como para que lo notemos. Hubo períodos cálidos, como cuando vivían los dinosaurios hace alrededor de 100 millones de años. También hubo muchos períodos fríos, como durante la última Edad de Hielo aproximadamente 20,000 años atrás. En este período, Canadá, la mayor parte del norte de Asia y Europa y algunas regiones de Estados Unidos se encontraban cubiertas por glaciares.
Algunos hechos sobre los glaciares y las capas de hielo
- Los glaciares cubren de un 10 a 11% de toda la superficie de la Tierra.
- Si el día de hoy todos los glaciares se derritieran, el nivel del mar subiría alrededor de 70 metros. (Fuente: Centro Nacional de Datos de Nieve y Hielo)
- Durante la última Edad de Hielo el nivel del mar se encontraba aproximadamente más de 122 metros abajo que en la actualidad y los glaciares cubrían casi un tercio de la superficie terrestre.
- Durante el ultimo período cálido, hace 125,000 años, los mares estaban alrededor de 5.5 metros arriba del nivel al que están el día de hoy. Hace casi tres millones, los mares podrían haber estado 50.3 metros más arriba.
7. El agua de deshielo fluye hacia los cursos de agua
A nivel mundial, la escorrentía producida por el derretimiento de la nieve es una parte importante del movimiento del agua en la Tierra. En los climas fríos, la mayor parte del caudal de los ríos durante la primavera proviene de la nieve y del hielo derretidos. Además de las inundaciones, el rápido derretimiento de la nieve puede causar deslizamientos de tierra y desplazamiento de materiales sólidos.
Una buena forma de comprender la manera en que el deshielo afecta los caudales de los ríos consiste en observar el hidrograma que se muestra aquí abajo. Este hidrograma muestra el caudal diario promedio del río North Fork, registrado durante 4 años en la Represa North Fork en California. Los picos más altos de la gráfica se deben principalmente al resultado del deshielo. Compara y verás que el promedio diario mínimo durante marzo de 2000 fue de 1,200 pies cúbicos por segundo, mientras que durante agosto el caudal varió entre 55-57 pies cúbicos por segundo.
La escorrentía producida por el deshielo varía por estación y por año. Compara las picos máximos de caudal durante el año 2000 con los picos muchos menores del 2001. Parece ser que durante el año 2001 hubo una gran sequía en esa área de California. La falta de agua almacenada en forma de nieve durante el invierno puede afectar la cantidad de agua disponible el resto del año.
8. Escorrentía superficial
La escorrentía superficial es la lluvia que corre sobre el terreno hacia la corriente de agua más cercana
La mayor parte de las personas piensan que la lluvia cae sobre la tierra, fluye sobre ella y corre hacía los ríos, los cuales se descargan a los océanos. Esto es algo simplificado, ya que los ríos también ganan y pierden agua a través del suelo. Sin embargo, la mayor parte del agua de los ríos proviene directamente de la escorrentía que fluye por la superficie, que es denominada escorrentía superficial.
Parte de la lluvia que cae es absorbida por el suelo pero, cuando cae sobre suelo saturado o impermeable, comienza a correr sobre la superficie siguiendo la pendiente de la misma. El agua corre por canales a medida que se dirige a los grandes ríos. Esta imagen muestra un ejemplo de cómo la escorrentía superficial entra en una pequeña cañada; en este caso, la escorrentía corre sobre suelo desnudo, arrastrando consigo gran cantidad de sedimento que es depositado en el río. El agua de escorrentía que está ingresando a esta cañada está comenzando su viaje de retorno al océano.
Como sucede en todas las partes del ciclo del agua, la relación entre precipitación y escorrentía superficial varía de acuerdo al tiempo y a la geografía. Tormentas similares en la selva Amazónica y en el desierto del suroeste de Estados Unidos tendrán distintos efectos. La escorrentía superficial es afectada por factores meteorológicos y por la geología física y topografía del lugar. Únicamente un tercio de la lluvia que cae corre en forma de escorrentía hacia los océanos; la fracción restante se evapora o es absorbida por el suelo pasando a formar parte del agua subterránea.
9. Corriente de agua
La Corriente de agua es el movimiento de agua en su canal natural, como un río. El U.S. Geological Survey utiliza el término para referirse a la cantidad de agua que corre en un río, arroyo o cañada.
Importancia de los ríos
Los ríos son necesarios para abastecerse de agua potable y agua de riego, para producir electricidad, para eliminar residuos (en el mejor de los casos, residuos tratados), para transportar mercancías y para obtener alimentos. Los ríos son los principales ambientes donde se desarrollan plantas y animales. Los ríos ayudan a mantener los acuíferos llenos de agua, ya que descargan agua hacia los mismos a través de sus lechos. Y los océanos se mantienen con agua gracias a que los ríos y la escorrentía continuamente están descargando agua en ellos.
Las cuencas y los ríos
Cuando se piensa en un río es importante pensar en su cuenca. ¿Qué es una cuenca?. Si estás parado sobre tierra en este momento, mira hacia abajo. Tú y todas las personas están paradas sobre una cuenca. La cuenca es el área dentro de la que toda el agua que cae se dirige hacia un mismo punto. Las cuencas pueden ser tan chicas como la huella de una pisada en el barro o tan grandes como para incluir a toda la porción de tierra que drena hacia el río Mississippi en el punto que desemboca en el Golfo de México. Cuencas pequeñas se encuentran dentro de cuencas más grandes. Las cuencas son muy importantes; los cuerpos de agua se ven afectados por lo que sucede en en sus cuencas, ya sea por causas naturales o provocado por el hombre.
La corriente de los cursos de agua está siempre cambiando
La corriente está siempre cambiando, día tras día, incluso minuto a minuto. La escorrentía en la cuenca producida por la lluvia es el principal factor que afecta a la corriente. La lluvia provoca el crecimiento de los ríos. Un río puede crecer aunque la lluvia se haya producido en un punto mucho más alto de la cuenca, ya que toda el agua que cae en una cuenca drena eventualmente hacia un mismo punto.
El tamaño de un río depende del tamaño de su cuenca. Los grandes ríos presentan cuencas grandes y los pequeños, cuencas pequeñas. De la misma forma, ríos de distintos tamaños reaccionan de manera distinta frente a las tormentas y las lluvias. El nivel de los grandes ríos aumenta y disminuye de una forma más lenta que el de los de menor tamaño. En una cuenca pequeña, la crecida y la vuelta al nivel normal del agua se produce posiblemente en cuestión de horas o minutos. A los grandes ríos les llevará muchas horas este proceso, por lo que las inundaciones pueden durar varios días.
10. Almacenamiento de agua dulce
El agua superficial incluye los arroyos, estanques, lagos, reservorios (lagos creados por el hombre) y humedales de agua dulce.
La cantidad de agua en los ríos y lagos está permanentemente cambiando debido a las entradas y salidas del agua al sistema. El agua que entra proviene de las precipitaciones, de la escorrentía superficial, del agua subterránea que se filtra hacia la superficie y de los ríos tributarios. La pérdida de agua de los lagos y ríos se debe a la evaporación y a la descarga hacia aguas subterráneas. Los seres humanos también usan el agua superficial para satisfacer sus necesidades. La cantidad y localización del agua superficial varía en el tiempo y el espacio, ya sea por causas naturales o debido a la acción del hombre.
El agua superficial mantiene la vida
La vida puede darse en el desierto siempre y cuando haya disponibilidad de agua superficial o subterránea. El agua superficial realmente mantiene la vida. Además, el agua subterránea existe debido al descenso del agua superficial hacia los acuíferos. El agua dulce es relativamente escasa en la superficie de la Tierra: únicamente un 3% del agua en la Tierra es dulce y los lagos y estanques de agua dulce constituyen un 0.29% del agua dulce de la Tierra. El 20% de toda el agua dulce se encuentra en un único lago: el Lago Baikal en Asia, y otro 20% está almacenado en los Grandes Lagos (Hurón, Michigan y Superior). Los ríos contienen únicamente un 0.006% de todas las reservas de agua dulce. La vida en la Tierra se mantiene con el equivalente a una gota en la cubeta del total de agua en el planeta.
11. Infiltración
El agua subterránea comienza como precipitación
La infiltración es el movimiento descendente del agua desde la superficie de la Tierra hacia el suelo o las rocas porosas. En cualquier parte del mundo, una porción del agua que cae como precipitación y nieve se infiltra hacia el suelo subsuperficial y hacia las rocas. La cantidad infiltrada depende de un gran número de factores. La infiltración de la precipitación que cae sobre la capa de hielo en Groenlandia puede ser muy pequeña mientras que, como muestra esta figura del arroyo desapareciendo dentro de un cueva en Georgia, un arroyo puede transformarse directamente en agua subterránea.
Parte del agua que se infiltra permanece en las capas más superficiales del suelo y puede volver a entrar a un curso de agua debido a que se filtra hacia el mismo. Otra parte del agua puede infiltrarse a mayor profundidad, recargando así los acuíferos subterráneos. Si los acuíferos son lo suficientemente porosos y poco profundos como para permitir que el agua se mueva libremente a través de ellos, pueden realizaser perforaciones en el suelo y utilizar el agua para satisfacer las necesidades de las personas. El agua puede viajar largas distancias o permanecer por largos períodos como agua subterránea antes de retornar a la superficie o filtrarse hacia otros cuerpos de agua, como océanos o arroyos.
Agua subsuperficial
El agua, al infiltrarse en el suelo subsuperficial, generalmente va formando una zona no saturada y otra saturada. En la zona de no saturación hay algo de agua presente en las aperturas del material subsuperficial, pero el suelo no se encuentra saturado. La parte superior de la zona no saturada es la zona del suelo. La zona del suelo presenta espacios creados por las raíces de las plantas que permiten que la precipitación se infiltre dentro del suelo. Por debajo de la zona no saturada se encuentra una zona saturada, donde el agua ocupa por completo los espacios que se encuentran entre las partículas del suelo y las rocas. Las personas pueden realizar perforaciones para extraer el agua que se localiza en esta zona.
12. Descarga de agua subterránea: el movimiento del agua hacia afuera del suelo
El agua subterránea es, en muchos casos, el principal contribuyente de los cursos de agua. Las personas han utilizado el agua subterránea por cientos de años y lo continúan haciendo hasta el día de hoy, principalmente para beber y para riego. La vida en la Tierra depende del agua subterránea tanto como depende del agua superficial.
El agua subterránea fluye bajo la superficie
Una porción de la precipitación que cae sobre la tierra se infiltra en el suelo y pasa a formar parte del agua subterránea. Una vez en el suelo, parte de esta agua se mueve cerca de la superficie de la tierra y emerge rápidamente, siendo descargada en los lechos de las corrientes de agua pero, debido a la gravedad, una gran parte de ésta continúa moviéndose hacia zonas más profundas.
Como muestra el diagrama superior, la dirección y velocidad del movimiento del agua subterránea están determinadas por varias características del acuífero y de las capas confinadas del suelo (donde el agua tiene dificultad en penetrar). El movimiento del agua por debajo de la superficie depende de la permeabilidad (qué tan fácil o difícil es el movimiento del agua) y de la porosidad (la cantidad de espacio abierto en el material) de la roca subsuperficial. Si la roca permite que el agua se mueva de una forma relativamente libre dentro de ella, el agua puede moverse distancias significativas en un corto período de tiempo. Pero el agua también puede moverse hacia acuíferos más profundos, desde donde demorará años en volver a ser parte del ambiente.
13. ¿Qué es un manantial?
Un manantial resulta cuando un acuífero se llena hasta el punto en que el agua se desborda hacia la superficie de la tierra. Los manantiales varían en tamaño: hay desde pequeños manantiales -que únicamente fluyen después de grandes lluvias- hasta grandes piscinas -donde fluyen millones de litros de agua diariamente.
Los manantiales pueden formarse en cualquier tipo de roca pero se encuentran principalmente en las calizas y dolomitas. Este tipo de roca se disuelve fácilmente con la lluvia y se fractura. El agua resultante es ácida. A medida que la roca se disuelve y fractura, se forman espacios que permiten que el agua fluya. Si el flujo es horizontal, éste puede alcanzar la superficie de la tierra, resultando en un manantial.
El agua de un manantial no siempre es transparente
El agua de un manantial generalmente es transparente, aunque en algunos casos puede presentar cierto color marrón que se debe a que el agua ha estado en contacto con minerales. En Florida (Estados Unidos), muchas aguas superficiales contienen taninos ácidos naturales que provienen de la materia orgánica de las rocas subterráneas: el agua se tiñe cuando entra en contacto con estas rocas. La descarga de agua de un manantial fuertemente coloreado puede indicar que el agua está fluyendo rápidamente por grandes canales dentro del acuífero sin estar siendo filtrada a través de la roca caliza.
Manantiales termales
Los manantiales termales son manantiales comunes, salvo que el agua está tibia o en algunos casos caliente, como en los lodos burbujeantes del Parque nacional de Yellowstone en Wyoming, Estados Unidos. Muchos manantiales termales se encuentran en regiones con actividad volcánica reciente y su agua es caliente debido a que ha estado en contacto con rocas que se encuentran a altas temperaturas, ubicadas en las zonas más profundas. Las rocas se vuelven más calientes a medida que aumenta la profundidad y, si el agua subterránea profunda alcanza una gran grieta que ofrece un camino hacia la superficie, se puede producir un manantial termal. Los famosos Manantiales Tibios de Georgia y los Manantiales Calientes de Arkansas son de este tipo. Los manantiales termales se encuentran en todo el mundo, incluso pueden coexistir con los glaciares, como en Groenlandia.
14. Transpiración y las hojas de las plantas
La transpiración es el proceso por el cual el agua es llevada desde las raíces hasta pequeños poros que se encuentran en la cara inferior de las hojas, donde se transforma en vapor de agua y se libera a la atmósfera. La transpiración es esencialmente la evaporación del agua desde las hojas de las plantas. Se estima que alrededor de 10% de la humedad de la atmósfera proviene de la transpiración de las plantas.
Durante la estación de crecimiento, una hoja transpirará una cantidad de agua mucho mayor a su propio peso. Un acre plantado con maíz produce de 11,400 a 15,100 litros de agua por día y un roble grande puede transpirar alrededor de 151,000 litros por año.
Factores atmosféricos que afectan la transpiración
La cantidad de agua que transpiran las plantas varía según la región geográfica y a través del tiempo. Hay varios factores que determinan las tasas de transpiración:
- Temperatura. La tasa de transpiración aumenta a medida que aumenta la temperatura, especialmente durante la estación de crecimiento, cuando el aire es más cálido.
- Humedad relativa. A medida que aumenta la humedad del aire que rodea a la planta, la tasa de transpiración disminuye. Es más fácil para el agua evaporarse hacia el aire seco que hacia el aire saturado.
- Viento y movimiento del aire. El aumento en el movimiento del aire que rodea a la planta provocará una mayor transpiración
- Tipos de planta. Las distintas plantas presentan distintas tasas de transpiración. Algunas de las plantas que crecen en las zonas áridas, como los cactus, conservan la tan preciada agua transpirando menos.
15. Agua subterránea almacenada
El agua almacenada forma parte del ciclo del agua; el agua debajo de la tierra ha estado ahí por millones de años.
El suelo almacena randes cantidades de agua. Esta agua sigue moviéndose, aunque de manera muy lenta, y sigue siendo parte del ciclo del agua. La mayor parte del agua del suelo proviene de la lluvia que se infiltra a través de la superficie del suelo. La capa superior del suelo es la zona no saturada, donde las cantidades de agua varían con el tiempo pero no alcanzan a saturar el suelo. Por debajo de esta capa se encuentra la zona de saturación, donde todos los poros, grietas y espacios entre las partículas de roca se encuentran llenos de agua. El término agua subterránea seutiliza para describir esta zona. Otro término para el agua subterránea es "acuífero". Los acuíferos son los grandes almacenes de agua en la Tierra: muchas personas alrededor de todo el mundo dependen del agua subterránea en su diario vivir.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL AGUA
El agua no tiene olor, sabor, ni color. Para obtener agua químicamente pura es necesario realizar diversos procesos físicos de purificación ya que el agua es capaz de disolver una gran cantidad de sustancias químicas, incluyendo gases.
Se llama agua destilada al agua que ha sido evaporada y posteriormente condensada. Al realizar este proceso se eliminan casi la totalidad de sustancias disueltas y microorganismos que suele contener el agua; es prácticamente la sustancia química pura H2O.
El punto de ebullición del agua a la presión de una atmósfera, que suele ser la que hay al nivel del mar, es de 100 ºC, y su punto de congelación es de 0 ºC. La densidad máxima del agua líquida es 1 g/cm3, alcanzándose este valor a una temperatura de 3,8 ºC; la densidad del agua sólida es menor que la del agua líquida a la misma temperatura, 0,917 g/ml.
El agua tiene una tensión superficial muy elevada. El calor específico del agua es de 1 cal/ºC·g.
El agua es considerada un disolvente universal, ya que es el líquido que más sustancias disuelve, lo que tiene que ver con que es una molécula polar. Las moléculas de agua están unidas por lo que se llama puentes de hidrógeno.
Se dice del agua que es una molécula polar porque presenta polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa junto al oxígeno, compensada por otra positiva repartida entre los dos átomos de hidrógeno; los dos enlaces entre hidrógeno y oxígeno no ocupan una posición simétrica, sino que forman un ángulo de 104º 45'. El agua es un termorregulador del clima, gracias a su elevada capacidad calorífica. Su elevada tensión superficial hace que se vea muy afectada por fenómenos de capilaridad.
• Presenta un punto de ebullición de 373 K (100 °C) a presión de 1 atm.
• Tiene un punto de fusión de 273 K (0 °C) a presión de 1 atm.
• El agua pura no conduce la electricidad (agua pura quiere decir agua destilada libre de sales y minerales).
• Es un líquido inodoro e insípido. Estas son las propiedades organolépticas, es decir, las que se perciben con los órganos de los sentidos del ser humano.
• Se presenta en la naturaleza de tres formas, que son: sólido, líquido o gas.
• Tiene una densidad máxima de 1 g/cm3 a 277 K y presión 1 atm. Esto quiere decir que por cada centímetro cúbico (cm3) hay 1g de agua.
• Forma dos diferentes tipos de meniscos: cóncavo y convexo.
• Tiene una tensión superficial, cuando la superficie de los líquidos se comporta como una película capaz de alargarse y al mismo tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar romperla y esta propiedad ayuda a que algunas cosas muy ligeras floten en la superficie del agua.
• Posee capilaridad, que es la propiedad de ascenso o descenso de un líquido dentro de un tubo capilar.
• La capacidad calorífica es mayor que la de otros líquidos.
• El calor latente de fusión del hielo se define como la cantidad de calor que necesita un gramo de hielo para pasar del estado sólido al líquido, manteniendo la temperatura constante en el punto de fusión (273 k).
• Calor latente de fusión del hielo a 0 °C: 80 cal/g (ó 335 J/g)
• Calor latente de evaporación del agua a 100 °C: 540 cal/g (ó 2260 J/g)
• Se cristaliza esponjosa (nieve)
• Tiene un estado de sobre enfriado, es decir, líquido a -25ºC.
• Ayuda a regular el calor de los animales.
• Tiene un elevado calor de vaporización y una elevada constante dieléctrica.
• Proporciona flexibilidad a los tejidos.
• Tiene una gran fuerza de cohesión entre sus moléculas, y la fuerza de adhesión por los puentes de hidrógeno que son muy termo hábiles.
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DEL AGUA
Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas; la sal se dice entonces que delicuesce, tal es el caso del cloruro cálcico.
El agua como compuesto quimico: Habitualmente se piensa que el agua natural que conocemos es un compuesto químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su gran capacidad disolvente toda el agua que se encuentra en la naturaleza contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en suspensión, lo que corresponde a una mezcla.
El agua químicamente pura es un compuesto de fórmula molecular H2O. Como el átomo de oxígeno tiene sólo 2 electrones no apareados, para explicar la formación de la molécula H2O se considera que de la hibridación de los orbitales atómicos 2s y 2p resulta la formación de 2 orbitales híbridos sp3. El traslape de cada uno de los 2 orbitales atómicos híbridos con el orbital 1s1 de un átomo de hidrógeno se forman dos enlaces covalentes que generan la formación de la molécula H2O, y se orientan los 2 orbitales sp3 hacia los vértices de un tetraedro triangular regular y los otros vértices son ocupados por los pares de electrones no compartidos del oxígeno.
Esto cumple con el principio de exclusión de Pauli y con la tendencia de los electrones no apareados a separarse lo más posible.Experimentalmente se encontró que el ángulo que forman los 2 enlaces covalentes oxígeno-hidrógeno es de 105º y la longitud de enlace oxígeno-hidrógeno es de 0.96 angstroms y se requiere de 118 kcal/mol para romper uno de éstos enlaces covalentes de la molécula H2O. Además, el que el ángulo experimental de enlace sea menor que el esperado teóricamente (109º) se explica como resultado del efecto de los 2 pares de electrones no compartidos del oxígeno que son muy voluminosos y comprimen el ángulo de enlace hasta los 105º.Las fuerzas de repulsión se deben a que los electrones tienden a mantenerse separados al máximo (porque tienen la misma carga) y cuando no están apareados también se repelen (principio de exclusión de Pauli).
Además núcleos atómicos de igual carga se repelen mutuamente.Las fuerzas de atracción se deben a que los electrones y los núcleos se atraen mutuamente porque tienen carga opuesta, el espín opuesto permite que 2 electrones ocupen la misma región pero manteniéndose alejados lo más posible del resto de los electrones.La estructura de una molécula es el resultado neto de la interacción de las fuerzas de atracción y de repulsión (fuerzas intermoleculares), las que se relacionan con las cargas eléctricas y con el espín de los electrones.De acuerdo con la definición de ácido y álcali de Brönsted-Lowry, los 2 pares de electrones no compartidos del oxígeno en la molécula H2O le proporciona características alcalinas. Los 2 enlaces covalentes de la molécula H2O son polares porque el átomo de oxígeno es más electronegativo que el de hidrógeno, por lo que esta molécula tiene un momento dipolar electrostático igual a 6.13x10-30 (coulombs)(angstrom), lo que también indica que la molécula H2O no es lineal, H-O-H.El agua es un compuesto tan versátil principalmente debido a que el tamaño de su molécula es muy pequeño, a que su molécula es buena donadora de pares de electrones, a que forma puentes de hidrógeno entre sí y con otros compuestos que tengan enlaces como: N-H, O-H y F-H, a que tiene una constante dieléctrica muy grande y a su capacidad para reaccionar con compuestos que forman otros compuestos solubles.El agua es, quizá el compuesto químico más importante en las actividades del hombre y también más versátil, ya que como reactivo químico funciona como ácido, álcali, ligando, agente oxidante y agente reductor.
DifusiónProceso mediante el cual ocurre un flujo de partículas (átomos, iones o moléculas) de una región de mayor concentración a una de menor concentración, provocado por un gradiente de concentración. Si se coloca un terrón de azúcar en el fondo de un vaso de agua, el azúcar se disolverá y se difundirá lentamente a través del agua, pero si no se remueve el líquido pueden pasar semanas antes de que la solución se aproxime a la homogeneidad.
ÓsmosisFenómeno que consiste en el paso del solvente de una solución de menor concentración a otra de mayor concentración que las separe una membrana semipermeable, a temperatura constante. En la ósmosis clásica, se introduce en un recipiente con agua un tubo vertical con el fondo cerrado con una membrana semipermeable y que contiene una disolución de azúcar. A medida que el agua pasa a través de la membrana hacia el tubo, el nivel de la disolución de azúcar sube visiblemente. Una membrana semipermeable idónea para este experimento es la que existe en el interior de los huevos, entre la clara y la cáscara.
En este experimento, el agua pasa en ambos sentidos a través de la membrana. Pasa más cantidad de agua hacia donde se encuentra la disolución concentrada de azúcar, pues la concentración de agua es mayor en el recipiente con agua pura; o lo que es lo mismo, hay en ésta menos sustancias diluidas que en la disolución de azúcar. El nivel del líquido en el tubo de la disolución de azúcar se elevará hasta que la presión hidrostática iguale el flujo de moléculas de disolvente a través de la membrana en ambos sentidos. Esta presión hidrostática recibe el nombre de presión osmótica. Numerosos principios de la física y la química intervienen en el fenómeno de la ósmosis en animales y plantas.
CapilaridadEs el ascenso o descenso de un líquido en un tubo de pequeño diámetro (tubo capilar), o en un medio poroso (por ej. un suelo), debido a la acción de la tensión superficial del líquido sobre la superficie del sólido. Este fenómeno es una excepción a la ley hidrostática de los vasos comunicantes, según la cual una masa de líquido tiene el mismo nivel en todos los puntos; el efecto se produce de forma más marcada en tubos capilares, es decir, tubos de diámetro muy pequeño. La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (mojado) superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático.
Este efecto ocurre por ejemplo con agua en tubos de vidrio limpios. Si las fuerzas de cohesión superan a las fuerzas de adhesión, la superficie del líquido será convexa y el líquido caerá por debajo del nivel hidrostático. Así sucede por ejemplo con agua en tubos de vidrio grasientos (donde la adhesión es pequeña) o con mercurio en tubos de vidrio limpios (donde la cohesión es grande). La absorción de agua por una esponja y la ascensión de la cera fundida por el pabilo de una vela son ejemplos familiares de ascensión capilar. El agua sube por la tierra debido en parte a la capilaridad, y algunos instrumentos de escritura como la pluma estilográfica (fuente) o el rotulador (plumón) se basan en este principio.
Los microorganismos más importantes que podemos encontrar en las aguas son: bacterias, virus, hongos, protozoos y distintos tipos de algas (por ej. Las azul verdosas). La contaminación de tipo bacteriológico es debida fundamentalmente a los desechos humanos y animales, ya que los agentes patógenos –bacterias y virus- se encuentran en las heces, orina y sangre, y son de origen de muchas enfermedades y epidemias (fiebres tifoideas, disentería, cólera, polio, hepatitis infecciosa,...). Desde el punto de vista histórico, la prevención de las enfermedades originadas por las aguas constituyó la razón fundamental del control de la contaminación.
En la red de control de aguas superficiales se analizan los Coliformes totales y Escherichia coli que es un indicador de contaminación fecal. En la red de control de aguas de baño se realizan controles de Escherichia coli y Enterococos intestinales.
Coliformes totales
Las bacterias del género coliformes se encuentran principalmente en el intestino de los humanos y de los animales de sangre caliente, es decir, homeotermos, pero también ampliamente distribuidas en la naturaleza, especialmente en suelos, semillas y vegetales. Los coliformes se introducen en gran número al medio ambiente por las heces de humanos y animales. Por tal motivo suele deducirse que la mayoría de los coliformes que se encuentran en el ambiente son de origen fecal. Sin embargo, existen muchos coliformes de vida libre.
Tradicionalmente se los ha considerado como indicadores de contaminación fecal en el control de calidad del agua destinada al consumo humano en razón de que, en los medios acuáticos, los coliformes son más resistentes que las bacterias patógenas intestinales y porque su origen es principalmente fecal. Por tanto, su ausencia indica que el agua es bacteriológicamente segura. Asimismo, su número en el agua es proporcional al grado de contaminación fecal; mientras más coliformes se aislan del agua, mayor es la gravedad de la descarga de heces.
No todos los coliformes son de origen fecal, por lo que se hizo necesario desarrollar pruebas para diferenciarlos a efectos de emplearlos como indicadores de contaminación. Se distinguen, por lo tanto, los coliformes totales -que comprende la totalidad del grupo- y los coliformes fecales -aquellos de origen intestinal-. Desde el punto de vista de la salud pública esta diferenciación es importante puesto que permite asegurar con alto grado de certeza que la contaminación que presenta el agua es de origen fecal.
Escherichia coli
Escherichia coli (E. coli) es quizás el organismo procarionte más estudiado por el ser humano, se trata de una bacteria que se encuentra generalmente en los intestinos animales y por ende en las aguas negras. Es la bacteria más conocida del grupo de los coniformes, y E. coli, en su hábitat natural, vive en los intestinos de la mayor parte de mamíferos sanos. Es el principal organismo anaerobio facultativo del sistema digestivo.
Como indicador de la calidad del agua se considera como indicador de contaminación fecal reciente.
Enterococos intestinales
El grupo de los enterococos intestinales puede utilizarse como índice de contaminación fecal, ya que la mayoría de las especies no proliferan en medios acuáticos. La concentración de enterococos intestinales en las heces humanas es, generalmente, alrededor de un orden de magnitud menor que la de E. coli. Este grupo presenta importantes ventajas: tienden a sobrevivir durante más tiempo que E. coli (o que los coliformes termotolerantes) en medios acuáticos, y son más resistentes a la desecación y a la cloración. Los entero cocos intestinales se han utilizado en el análisis del agua natural como índice de la presencia de agentes patógenos fecales que sobreviven durante más tiempo que E. coli.Los enterococos intestinales se excretan habitualmente en las heces humanas y de otros animales de sangre caliente. Algunas especies de este grupo también se han detectado en suelos, en ausencia de contaminación fecal. Hay concentraciones altas de enterococos intestinales en las aguas residuales y en los medios acuáticos contaminados por aguas residuales o por residuos humanos o animales.
CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES
Procedencia de la contaminación en los núcleos urbanos:
Tipos de contaminantes:
- Materia Orgánica (principalmente) en suspensión y disuelta
- N; P; NaCl y otras sales minerales
- Microcontaminantes procedentes de nuevos productos
- Las A.R. de lavado de calles arrastran principalmente materia sólida
inorgánica en suspensión, además de otros productos (fenoles, plomo -escape vehículos motor-, insecticidas -jardines-...)
Características Físico-Químicas
La Temperatura de las A.R. oscila entre 10-20 oC (15 oC) · Además de las cargas contaminantes en Materias en suspensión y Materias Orgánicas, las A.R. contienen otros muchos compuestos como nutrientes (N y P), Cloruros, detergentes... cuyos valores orientativos de la carga por habitante y día son:
- N amoniacal: 3-10 gr/hab/d
- N total: 6.5-13 gr/hab/d
- P (PO43-) ; 4-8 gr/hab/d
- Detergentes : 7-12 gr/hab/d
En lugares donde existen trituradoras de residuos sólidos las A.R.(aguas residuales)Urbanas están mucho más cargadas (100 % más)
Características Biológicas.
En las A·R. van numerosos microorganismos., unos patógenos y otros no. Entre los primeros cabe destacar los virus de la Hepatitis. Por ej. en 1 gr. de heces de un enfermo existen entre 10-106 dosis infecciosas del virus de la hepatitis.
El tracto intestinal del hombre contiene numerosas bacterias conocidas como Organismos COLIFORMES. Cada individuo evacua de 105-4x105 millones de coliformes por día, que aunque no son dañinos, se utilizan como indicadores de contaminación debido a que su presencia indica la posibilidad de que existan gérmenes patógenos de más difícil detección.
Las A.R.Urbanas contienen: l06 colif. totales / 100 ml
VALORES MÁXIMOS PERMISIBLES DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO EN COLOMBIA LEY( 2115)
Características químicas que
tienen reconocido efecto adverso en la salud humana
Nombre de elementos,
compuestos químicos y diferentes plaguicidas
|
Expresados como
|
Valor máximo permisible (mg/L)
|
antimonio
|
Sb
|
0,02
|
arsénico
|
As
|
0,01
|
bario
|
Ba
|
0,7
|
cadmio
|
Cd
|
0,003
|
Cianuro libre y disociable
|
CN-
|
0,05
|
cobre
|
Cu
|
1,0
|
Cromo total
|
Cr
|
0,05
|
mercurio
|
Hg
|
0,001
|
níquel
|
Ni
|
0,02
|
plomo
|
Pb
|
0,01
|
selenio
|
Se
|
0,01
|
Trihalometanos totales
|
THMs
|
0,2
|
Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP)
|
HAP
|
0,01
|
Características químicas que
tienen implicaciones sobre la salud humana
Nombre de Elementos,
compuestos químicos y mezclas químicas con implicaciones sobre la salud humana
|
Expresadas como
|
Valor máximo permisible (mg/L)
|
Carbono orgánico total
|
COT
|
5,0
|
nitritos
|
NO2-
|
0,1
|
nitratos
|
NO3-
|
10
|
fluoruros
|
F-
|
1,0
|
Características químicas que
tienen mayores consecuencias
económicas e indirectas sobre la salud humana.
No se encuentran elementos de tabla de ilustraciones.
|
Expresadas como
|
Valor máximo permisble
(Mg/L)
|
calcio
|
Ca
|
60
|
Alcalinidad total
|
CaCO3
|
200
|
cloruros
|
CL-
|
250
|
aluminio
|
Al3+
|
0,2
|
Dureza total
|
CaCO3
|
300
|
Hierro total
|
Fe
|
0,3
|
magnesio
|
Mg
|
36
|
manganeso
|
Mn
|
0,1
|
molibdeno
|
Mo
|
0,07
|
sulfatos
|
SO42-
|
250
|
zinc
|
Zn
|
3
|
fosfatos
|
PO43-
|
0,5
|
Características
microbiológicas.
Técnica
utilizada
|
Coliformes
totales
|
Escherichia
coli
|
Filtración por membrana
|
0
UFC/100 cm3
|
0
UFC/100 cm3
|
Enzima sustrato
|
<
de 1 microorganismo en 100 cm3
|
<
de 1 microorganismo en 100 cm3
|
Sustrato definido
|
0
microorganismos en 100 cm3
|
0
microorganismos en 100 cm3
|
Presencia ausencia
|
Ausencia
en 100cm3
|
Ausencia
en 100
|
características generales
parámetro
|
Valor admisible
(mg/L)
|
olor
|
Aceptable
|
color
|
15 (UPC)
|
PH
|
6,5 – 9,0 (UPH)
|
conductividad
|
300 a 1000 micro
Siemens/cm3
|
turbiedad
|
2 (UNT)
|
Cloro residual libre
|
0,3 – 2,0 mg/L
|
Cloruros (CL)
|
250 mg/L
|
Carbono orgánico total (COT)
|
5,0 mg/L
|
calcio (Ca)
|
60 mg/L
|
magnesio (Mg)
|
36 mg/L
|
Alcalinidad total (CaCO3)
|
200 mg/L
|
nitratos NO3-
|
10 mg/L
|
Coliformes totales
|
0 (UFC)/100 cm3
|
Dureza total (CaCO3)
|
300 mg/L
|
nitritos (NO2-)
|
0,1 mg/L
|
sulfatos (SO42-)
|
25 mg/L
|
Hierro (Fe)
|
0,3 mg/L
|
E. coli
|
0 (UFC)/100 cm3
|
Solidos totales
|
200 mg/L
|
Cloro total
|
2 mg/L
|
CARACTERÍSTICAS QUE SE TOMAN EN CUENTA EN UN MUESTREO DE AGUAS
CONDUCTIVIDAD
Al determinar la conductividad se evalúa la capacidad del agua para conducir la
corriente eléctrica, es una medida indirecta la cantidad de iones en solución
(fundamentalmente cloruro, nitrato, sulfato, fosfato, sodio, magnesio y calcio). La
conductividad en los cuerpos de agua dulce se encuentra primariamente determinada
por la geología del área a través de la cual fluye el agua (cuenca). Por ejemplo, aguas
que corren en sustrato graníticos tienden a tener menor conductividad, ya que ese
sustrato esta compuesto por materiales que no se ionizan. Descargas de aguas residuales
suelen aumentar la conductividad debido al aumento de la concentración de Cl-, NO3 - y SO4-2, u otros iones. Debe tenerse en cuenta que derrames de hidrocarburos (aceites,
petróleo), compuestos orgánicos como aceites, fenol, alcohol, azúcar y otros
compuestos no ionizables (aunque contaminantes), no modifican mayormente la
conductividad.
La unidad básica para medir la conductividad es el siemens por centímetro. El agua
destilada tiene una conductividad en el rango de 0,5 a 3 μSiemens/cm (un μS1 es la
millonésima parte de un Siemens). La conductividad de nuestros sistemas continentales
generalmente es baja, variando entre 50 y 1.500 μS/cm. En sistemas dulceacuícolas,
conductividades por fuera de este rango pueden indicar que el agua no es adecuada para
la vida de ciertas especies de peces o invertebrados. Algunos efluentes industriales
pueden llegar a tener más de 10.000 μS/cm.
Es por esto que la conductividad es una medida generalmente útil como indicador de la
calidad de aguas dulces. Cada cuerpo de agua tiene un rango relativamente constante de
conductividad, que una vez conocido, puede ser utilizado como línea de base para
comparaciones con otras determinaciones puntuales. Cambios significativos pueden ser
indicadores eventos puntuales de contaminación.
TEMPERATURA
es un factor abiótico abiótico que regula procesos vitales para los
es un factor abiótico abiótico que regula procesos vitales para los
organismos vivos, así como también afecta las propiedades químicas y físicas de otros
factores abióticos en un ecosistema. Antes de discutir la naturaleza de dichas
interacciones, considero necesario iniciar la presentación con una distinción entre los
conceptos de temperatura y calor. La distinción entre estos dos conceptos es a menudo
confusa, llevándonos a intercambiarlos erróneamente. El término calor implica energía
transferida desde un cuerpo o sistema hacia su ambiente inmediato o viceversa. El flujo
de energía procede siempre de un área de mayor concentración a un área de menor
concentración, en conformidad con la segunda ley de termodinámica. Del otro lado, la
temperatura es un parámetro que nos revela que existe un contraste o gradiente de
energía que provoca el transferimiento de calor.
En términos fisiológicos, la temperatura es considerada un parámetro de mayor
significado que el contenido de calor de un cuerpo o sistema. Un protozoario que nada
libremente en un cuerpo de agua con una temperatura promedio de 10°C, es apenas
afectado por la energía total contenida en su hábitat (sin importar que su hábitat sea una
pequeña charca o sea un gran lago). El factor de intensidad, la temperatura (10°C), es el
mismo para ambos cuerpos de agua, controlando de igual forma el metabolismo del
protozoario. Asumiendo claro está, que las únicas diferencias entre los dos ambientes
son el tamaño de sus respectivas cuencas hidrológicas y el contenido de calor asociado
a éstas.
factores abióticos en un ecosistema. Antes de discutir la naturaleza de dichas
interacciones, considero necesario iniciar la presentación con una distinción entre los
conceptos de temperatura y calor. La distinción entre estos dos conceptos es a menudo
confusa, llevándonos a intercambiarlos erróneamente. El término calor implica energía
transferida desde un cuerpo o sistema hacia su ambiente inmediato o viceversa. El flujo
de energía procede siempre de un área de mayor concentración a un área de menor
concentración, en conformidad con la segunda ley de termodinámica. Del otro lado, la
temperatura es un parámetro que nos revela que existe un contraste o gradiente de
energía que provoca el transferimiento de calor.
En términos fisiológicos, la temperatura es considerada un parámetro de mayor
significado que el contenido de calor de un cuerpo o sistema. Un protozoario que nada
libremente en un cuerpo de agua con una temperatura promedio de 10°C, es apenas
afectado por la energía total contenida en su hábitat (sin importar que su hábitat sea una
pequeña charca o sea un gran lago). El factor de intensidad, la temperatura (10°C), es el
mismo para ambos cuerpos de agua, controlando de igual forma el metabolismo del
protozoario. Asumiendo claro está, que las únicas diferencias entre los dos ambientes
son el tamaño de sus respectivas cuencas hidrológicas y el contenido de calor asociado
a éstas.
POTENCIAL DE HIDRÓGENO (PH)
Mantener un pH balanceado en el agua es crítico para la vida acuática sana. Los peces y otros organismos dependen de la alta calidad del agua con la cantidad justa de oxígeno disuelto y sus nutrientes. Un alto o bajo pH puede romper el balance de los químicos del agua y mobilizar a los contaminantes, causando condiciones tóxicas. Los organismos acuáticos pueden experimentar problemas haciendo que las poblaciones declinen. Por esa razón, generalmente los científicos de la calidad del agua, la analizan para determinar la salud de los arroyos, los lagos, los ríos y el agua del suelo.
Mantener un pH balanceado en el agua es crítico para la vida acuática sana. Los peces y otros organismos dependen de la alta calidad del agua con la cantidad justa de oxígeno disuelto y sus nutrientes. Un alto o bajo pH puede romper el balance de los químicos del agua y mobilizar a los contaminantes, causando condiciones tóxicas. Los organismos acuáticos pueden experimentar problemas haciendo que las poblaciones declinen. Por esa razón, generalmente los científicos de la calidad del agua, la analizan para determinar la salud de los arroyos, los lagos, los ríos y el agua del suelo.
DEMANDA BIOLÓGICA DE OXIGENO (DBO)
La DBO es uno de los parámetros de mayor importancia en el estudio y caracterización de las aguas no potables. La determinación de DBO además de indicarnos la presencia y biodegradabilidad del material orgánico presente, es una forma de estimar la cantidad de oxigeno que se requiere para estabilizar el
carbono orgánico y de saber con que rapidez este material va a ser metabolizado por las bacterias que normalmente se encuentran presentes en las aguas residuales.
La importancia de este parámetro requiere de ciertos cuidados y atención en la técnica analítica, ya que por ser un proceso biológico el manejo y tratamiento de la muestra es delicado. El método estándar consiste en tomar un pequeño volumen de la muestra a analizar. Este pequeño volumen debe ser representativo del total de la muestra, por lo que ésta deberá estar completamente homogeneizada. Un volumen que es típicamente de unos cuantos mililitros (1-50 ml), se mezcla con un agua de dilución
previamente preparada y que contiene los nutrientes requeridos para el desarrollo del medio microbiano que digiere el material orgánico presente en la muestra. Estos nutrientes son esencialmente: nitrógeno, fósforo, fierro, calcio, magnesio, etc., y se estabiliza el pH del agua de dilución con un buffer adecuado. Normalmente las aguas residuales ya tienen éstos nutrientes, pero se agregan para el caso de aguas de desecho que no los contengan. No es posible poner grandes cantidades de muestra ya que además del material orgánico digerible, se requiere oxigeno para el metabolismo de las bacterias y la solubilidad del
oxigeno en el agua es bastante limitada (aproximadamente 8 mg/lto a 25ºC y 1 atm. de presión). Si el material orgánico está en exceso estequiométrico de la cantidad de oxigeno requerido,
La importancia de este parámetro requiere de ciertos cuidados y atención en la técnica analítica, ya que por ser un proceso biológico el manejo y tratamiento de la muestra es delicado. El método estándar consiste en tomar un pequeño volumen de la muestra a analizar. Este pequeño volumen debe ser representativo del total de la muestra, por lo que ésta deberá estar completamente homogeneizada. Un volumen que es típicamente de unos cuantos mililitros (1-50 ml), se mezcla con un agua de dilución
previamente preparada y que contiene los nutrientes requeridos para el desarrollo del medio microbiano que digiere el material orgánico presente en la muestra. Estos nutrientes son esencialmente: nitrógeno, fósforo, fierro, calcio, magnesio, etc., y se estabiliza el pH del agua de dilución con un buffer adecuado. Normalmente las aguas residuales ya tienen éstos nutrientes, pero se agregan para el caso de aguas de desecho que no los contengan. No es posible poner grandes cantidades de muestra ya que además del material orgánico digerible, se requiere oxigeno para el metabolismo de las bacterias y la solubilidad del
oxigeno en el agua es bastante limitada (aproximadamente 8 mg/lto a 25ºC y 1 atm. de presión). Si el material orgánico está en exceso estequiométrico de la cantidad de oxigeno requerido,
DEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO
La demanda química de oxígeno (DQO) es un parámetro que mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos que hay disueltas o en suspensión en una muestra líquida. Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). Aunque este método pretende medir principalmente la concentración de materia orgánica, sufre interferencias por la presencia de sustancias inorgánicas susceptibles de ser oxidadas (sulfuros, sulfitos, yoduros...), que también se reflejan en la medida.
Es un método aplicable en aguas continentales (ríos, lagos o acuíferos), aguas negras, aguas pluviales o agua de cualquier otra procedencia que pueda contener una cantidad apreciable demateria orgánica. Este ensayo es muy útil para la apreciación del funcionamiento de las estaciones depuradoras. No es aplicable, sin embargo, a las aguas potables, ya que al tener un contenido tan bajo de materia oxidable la precisión del método no sería adecuada. En este caso se utiliza el método de oxidabilidad con permanganato potásico.
La DQO varía en función de las características de las materias presentes, de sus proporciones respectivas, de sus posibilidades de oxidación y de otras variables. Es por esto que la reproductividad de los resultados y su interpretación no pueden ser satisfechos más que en condiciones de metodología de ensayo bien definidas y estrictamente respetadas.
OXIGENO DISUELTO (OD)
El Oxígeno Disuelto (OD) es la
cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua. Es un indicador de cómo de
contaminada está el agua o de lo bien que puede dar soporte esta agua a la vida
vegetal y animal. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto indica
agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos,
algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir.
El oxígeno disuelto en el agua
proviene del oxígeno en el aire que se ha disuelto en el agua, por lo que están
muy influidos por las turbulencias del río (que aumentan el OD) o ríos sin
velocidad (en los que baja el OD). Parte del oxígeno disuelto en el agua es el
resultado de la fotosíntesis de las plantas acuáticas, por lo que ríos con
muchas plantas en días de sol pueden presentar sobresaturación de OD. Otros
factores como la salinidad, o la altitud (debido a que cambia la presión)
también afectan los niveles de OD.
Además, la cantidad de oxígeno
que puede disolverse en el agua (OD) depende de la temperatura. El agua más
fría puede contener más oxígeno en ella que el agua más caliente.
Los niveles de oxígeno disuelto
típicamente pueden variar de 7 y 12 partes por millón (ppm o mg/l). A veces se
expresan en términos de Porcentaje de Saturación.
Los niveles bajos de OD pueden
encontrarse en áreas donde el material orgánico (vertidos de depuradoras,
granjas, plantas muertas y materia animal) está en descomposición. Las
bacterias requieren oxígeno para descomponer desechos orgánicos y, por lo
tanto, disminuyen el oxígeno del agua.
CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT)
La introducción de materia orgánica en los sistemas de abastecimiento no solamente ocurre a partir de los organismos vivos y de la materia en descomposición de las aguas de manantial, sino también de los materiales de los sistemas de purificación de agua y de distribución. Puede existir una relación entre endotoxinas, crecimiento microbiano, y el desarrollo de biopelículas en las paredes de las tuberías y crecimiento de biopelículas en los sistemas de distribución farmacéutica. Se cree que existe una correlación entre concentraciones de COT y niveles de endotoxina y microbios. El mantenimiento de bajos niveles de COT ayuda a controlar los niveles de endotoxinas y microbios y así prevenir el desarrollo de biopelículas.
TURBIEDAD O TURBIDEZ
Se entiende por turbidez o turbiedad la falta de transparencia de un líquido debido a la presencia de partículas en suspensión. Cuantos más sólidos en suspensión haya en el líquido (generalmente se hace referencia al agua), más sucia parecerá ésta y más alta será la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua, cuanto más turbia, menor será su calidad.
Según la OMS (Organización Mundial para la Salud), la turbidez del agua para consumo humano no debe superar en ningún caso las 5 NTU, y estará idealmente por debajo de 1 NTU.
Los sistemas filtrantes, de las plantas de tratamiento del agua para consumo humano deben asegurar que la turbidez no supere 1 NTU* (0.6NTU para filtración convencional o directa) en por lo menos 95% de las muestras diarias de cualquier mes. A partir del 1 de enero del 2002, en los estándares de los EEUU, la turbidez no debe superar 1 NTU, y no debe superar 0.3 en 95% de las muestras diarias de cualquier mes.
Efectos de una alta turbidez en el agua
Las partículas suspendidas absorben calor de la luz del sol, haciendo que las aguas turbias se vuelvan más calientes, y reduciendo así la concentración de oxígeno en el agua (el oxígeno se disuelve mejor en el agua más fría). Además algunos organismos no pueden sobrevivir en agua más caliente, mientras que se favorece la multiplicación de otros.Las partículas en suspensión dispersan la luz, de esta forma decreciendo la actividad fotosintética en plantas y algas, que contribuye a bajar la concentración de oxígeno más aún.
Como consecuencia de la sedimentación de las partículas en el fondo, los lagos poco profundos se colmatan más rápido, los huevos de peces y las larvas de los insectos son cubiertas y sofocadas, las agallas de los peces se tupen o dañan.
El principal impacto de una alta turbidez es meramente estético: a nadie le gusta el aspecto del agua sucia. Pero además, es esencial eliminar la turbidez para desinfectar efectivamente el agua que desea ser bebida. Esto añade costes extra para el tratamiento de las aguas superficiales. Las partículas suspendidas también ayudan a la adhesión de metales pesados y muchos otros compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas.
La turbidez se mide en Unidades Nefelométricas de turbidez, o Nephelometric Turbidity Unit (NTU).
El instrumento usado para su medida es el nefelómetro o turbidímetro, que mide la intensidad de la luz dispersada a 90 grados cuando un rayo de luz pasa a través de una muestra de agua.
La unidad usada en tiempos antiguos era la Unidad de Turbidez de Jackson (Jackson Turbidity Unit - JTU), medida con el turbidímetro de vela de Jackson. Esta unidad ya no está en uso estándar. En lagos la turbidez se mide con un disco Secchi.
VALORES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA VERTIMIENTOS
Sólidos en suspensión 750.00 mg/l
DQO 1.500.00 mg/l
Aceites y grasas 150.00 mg/l
Cloruros 2.000.00 mg/l
Sólidos en suspensión 750.00 mg/l
Aceites y grasas 150.00 mg/l
Cloruros 2.000.00 mg/l
Cianuros libres 1.00 mg/l
Cianuros totales 5.00 mg/l
Dióxido de azufre 15.00 mg/l
Fenoles totales 0.20 mg/l
Fluoruros 12.00 mg/l
Sulfatos 1.000.00 mg/l
Sulfuros totales 2.00 mg/l
Sulfuros libres 0.30 mg/l
Aluminio 20.00 mg/l
Boro 3.00 mg/l
Cromo total 3.00 mg/l
Zinc 10.00 mg/l
Estaño 5.00 mg/l
Fósforo total 50.00 mg/l
Hierro 5.00 mg/l
Manganeso 2.00 mg/l
Detergentes 10.00 mg/l
Pesticidas 0.10 Mg/l
PODCAST
[podcast]http://www.profeco.gob.mx/Podcast/Programa_podcast/PODCAST32.mp3[/podcast]
BIBLIOGRAFIA DIGITAL
www.yahoo.com
www.wikipedia.com
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www.yahoo.com
www.wikipedia.com
La demanda, evaluación y asignación del agua en el ... - SciELO Chile
Propiedades Físicas y Químicas del agua - Monografias.com
¿cuales son las propiedades fisicas y quimicas del agua? - Yahoo ...
Agua - Wikipedia, la enciclopedia libre
PROPIEDADES DEL AGUA
FisicaNet - Propiedades Físicas Y Químicas Del Agua [Química]
www.fisicanet.com.ar/quimica/aguas/ap05_aguas.php
que insectos pueden caminar en un experimento sobre la tension superficial sin romperla
ResponderEliminarTu vieja
ResponderEliminarDonde puedo encontrar información sobre la transformación del agua en sólidos (no en hielo) cuando es sometida a presión en capilares.
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