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La contaminación del agua

La contaminación del agua (o contaminación acuática ) es la contaminación de los cuerpos de agua , generalmente como resultado de actividades humanas, de modo que afecta negativamente a sus usos. [1] : 6  Los cuerpos de agua incluyen lagos , ríos , océanos , acuíferos , embalses y aguas subterráneas . La contaminación del agua se produce cuando los contaminantes se mezclan con estos cuerpos de agua. Los contaminantes pueden provenir de una de cuatro fuentes principales: descargas de aguas residuales , actividades industriales, actividades agrícolas y escorrentías urbanas, incluidas aguas pluviales . [2] La contaminación del agua es la contaminación de las aguas superficiales o la contaminación de las aguas subterráneas . Esta forma de contaminación puede provocar muchos problemas, como la degradación de los ecosistemas acuáticos o la propagación de enfermedades transmitidas por el agua cuando la gente utiliza agua contaminada para beber o irrigar . [3] Otro problema es que la contaminación del agua reduce los servicios ecosistémicos (como el suministro de agua potable ) que de otro modo proporcionaría el recurso hídrico .

Las fuentes de contaminación del agua son puntuales o difusas . Las fuentes puntuales tienen una causa identificable, como un drenaje pluvial , una planta de tratamiento de aguas residuales o un derrame de petróleo . Las fuentes difusas son más difusas, como la escorrentía agrícola . [4] La contaminación es el resultado del efecto acumulativo en el tiempo. La contaminación puede tomar la forma de sustancias tóxicas (p. ej., petróleo, metales, plásticos, pesticidas , contaminantes orgánicos persistentes , productos de desecho industrial), condiciones estresantes (p. ej., cambios de pH, hipoxia o anoxia, aumento de temperaturas, turbidez excesiva , cambios de salinidad ), o la introducción de organismos patógenos . Los contaminantes pueden incluir sustancias orgánicas e inorgánicas . Una causa común de contaminación térmica es el uso de agua como refrigerante por parte de centrales eléctricas y fabricantes industriales.

El control de la contaminación del agua requiere infraestructura y planes de gestión adecuados, así como legislación. Las soluciones tecnológicas pueden incluir la mejora del saneamiento , el tratamiento de aguas residuales , el tratamiento de aguas residuales industriales , el tratamiento de aguas residuales agrícolas , el control de la erosión , el control de sedimentos y el control de la escorrentía urbana (incluida la gestión de aguas pluviales).

Definición

Una definición práctica de contaminación del agua es: "La contaminación del agua es la adición de sustancias o formas de energía que directa o indirectamente alteran la naturaleza del cuerpo de agua de tal manera que afecta negativamente sus usos legítimos". [1] : 6  Normalmente se dice que el agua está contaminada cuando está afectada por contaminantes antropogénicos . Debido a estos contaminantes, ya no soporta un determinado uso humano, como el agua potable , o sufre un cambio marcado en su capacidad para sustentar sus comunidades bióticas, como los peces.

Contaminantes

Contaminantes con origen en aguas residuales

Todos los siguientes compuestos pueden llegar a cuerpos de agua a través de aguas residuales sin tratar o incluso de descargas de aguas residuales tratadas:

Si la contaminación del agua proviene de aguas residuales (aguas residuales municipales), los principales contaminantes son: sólidos en suspensión, materia orgánica biodegradable, nutrientes y organismos patógenos (que causan enfermedades). [  dieciséis

Póster para enseñar a la gente del sur de Asia sobre las actividades humanas que conducen a la contaminación de las fuentes de agua.

Patógenos

Los principales grupos de organismos patógenos son: (a) bacterias, (b) virus, (c) protozoos y (d) helmintos. [1] : 47  En la práctica, los organismos indicadores se utilizan para investigar la contaminación patógena del agua porque la detección de organismos patógenos en muestras de agua es difícil y costosa debido a sus bajas concentraciones. Los indicadores ( indicador bacteriano ) de contaminación fecal de muestras de agua más utilizados son: coliformes totales (CT), coliformes fecales (FC) o coliformes termotolerantes, E. coli. [1] : 47 

Los patógenos pueden producir enfermedades transmitidas por el agua tanto en huéspedes humanos como animales. [10] Algunos microorganismos que a veces se encuentran en aguas superficiales contaminadas y que han causado problemas de salud humana incluyen: Burkholderia pseudomallei , Cryptosporidium parvum , Giardia lamblia , Salmonella , norovirus y otros virus, gusanos parásitos , incluido el tipo Schistosoma . [11]

La fuente de altos niveles de patógenos en los cuerpos de agua puede ser las heces humanas (debido a la defecación al aire libre ), las aguas residuales, las aguas negras o el estiércol que ha llegado al cuerpo de agua. La causa de esto puede ser la falta de procedimientos de saneamiento o sistemas de saneamiento in situ que funcionan mal ( fosas sépticas , letrinas de pozo ), plantas de tratamiento de aguas residuales sin pasos de desinfección, desbordamientos de alcantarillado sanitario y desbordamientos combinados de alcantarillado (CSO) [12] durante tormentas y Agricultura intensiva (operaciones ganaderas mal gestionadas).

Compuestos orgánicos

Las sustancias orgánicas que entran en los cuerpos de agua suelen ser tóxicas . [13] : 229 

Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) son contaminantes orgánicos persistentes . [15] [16]

Contaminantes inorgánicos

Los residuos de bauxita son un residuo industrial peligrosamente alcalino y pueden provocar la contaminación del agua si no se gestionan adecuadamente (foto de Stade , Alemania).
Río fangoso contaminado por sedimentos

Los contaminantes inorgánicos del agua incluyen, por ejemplo:

Contaminantes farmacéuticos

El efecto medioambiental de los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) se investiga al menos desde la década de 1990. Los PPCP incluyen sustancias utilizadas por personas por motivos cosméticos o de salud personal y los productos utilizados por la agroindustria para impulsar el crecimiento o la salud del ganado. Cada año se producen más de veinte millones de toneladas de PPCP. [21] La Unión Europea ha declarado "sustancias prioritarias" los residuos farmacéuticos con potencial de contaminación del agua y del suelo. [3]

Se han detectado PPCP en masas de agua de todo el mundo. Se necesita más investigación para evaluar los riesgos de toxicidad , persistencia y bioacumulación , pero el estado actual de la investigación muestra que los productos de cuidado personal impactan el medio ambiente y otras especies, como los arrecifes de coral [22] [23] [24] y los peces. [25] [26] Los PPCP abarcan contaminantes farmacéuticos persistentes (EPPP) ambientales y son un tipo de contaminantes orgánicos persistentes . No se eliminan en las depuradoras de aguas residuales convencionales , sino que requieren una cuarta etapa de tratamiento que no muchas plantas disponen. [21]

En 2022, el estudio más completo sobre la contaminación farmacéutica de los ríos del mundo encontró que amenaza "la salud ambiental y/o humana en más de una cuarta parte de los lugares estudiados". Investigó 1.052 sitios de muestreo a lo largo de 258 ríos en 104 países, lo que representa la contaminación fluvial de 470 millones de personas. Encontró que "los sitios más contaminados estaban en países de ingresos bajos a medios y estaban asociados con áreas con infraestructura deficiente de gestión de aguas residuales y residuos y fabricación de productos farmacéuticos " y enumera los productos farmacéuticos detectados y concentrados con mayor frecuencia. [27] [28]

Residuos sólidos y plásticos.

Residuos sólidos y plásticos en el Canal de Lachine , Canadá

Los desechos sólidos pueden ingresar a los cuerpos de agua a través de aguas residuales no tratadas, desbordamientos combinados de alcantarillado, escorrentías urbanas, personas que arrojan basura al medio ambiente, viento que transporta desechos sólidos municipales desde los vertederos , etc. Esto da como resultado una contaminación macroscópica (grandes objetos visibles que contaminan el agua), pero también una contaminación por microplásticos que no es directamente visible. Los términos desechos marinos y contaminación plástica marina se utilizan en el contexto de la contaminación de los océanos.

Los microplásticos persisten en el medio ambiente en niveles elevados, particularmente en los ecosistemas acuáticos y marinos , donde provocan la contaminación del agua. [31] El 35% de todos los microplásticos oceánicos provienen de textiles y prendas de vestir, principalmente debido a la erosión de las prendas de poliéster, acrílico o nailon, a menudo durante el proceso de lavado. [32]

Las aguas pluviales, las aguas residuales no tratadas y el viento son los principales conductos de los microplásticos de la tierra al mar. Los tejidos sintéticos, los neumáticos y el polvo urbano son las fuentes más comunes de microplásticos. Estas tres fuentes representan más del 80% de toda la contaminación por microplásticos. [33] [34]

Tipos de contaminación de las aguas superficiales

La contaminación de las aguas superficiales incluye la contaminación de ríos, lagos y océanos. Un subconjunto de la contaminación de las aguas superficiales es la contaminación marina que afecta a los océanos. La contaminación por nutrientes se refiere a la contaminación por aportes excesivos de nutrientes .

A nivel mundial, alrededor de 4.500 millones de personas no cuentan con servicios de saneamiento gestionados de forma segura en 2017, según una estimación del Programa Conjunto de Monitoreo del Abastecimiento de Agua y Saneamiento . [35] La falta de acceso al saneamiento es preocupante y a menudo conduce a la contaminación del agua, por ejemplo, a través de la práctica de la defecación al aire libre : durante las lluvias o las inundaciones, las heces humanas se trasladan del suelo donde fueron depositadas a las aguas superficiales. Las letrinas de pozo simples también pueden inundarse durante las lluvias.

En 2022, Europa y Asia Central representarán alrededor del 16% de los microplásticos vertidos a los mares a nivel mundial. [36] [33] [37]

contaminación marítima

La contaminación marina se produce cuando sustancias utilizadas o diseminadas por el hombre, como residuos industriales , agrícolas y residenciales , partículas , ruido , exceso de dióxido de carbono u organismos invasores ingresan al océano y causan allí efectos nocivos. La mayoría de estos residuos (80%) provienen de actividades terrestres, aunque el transporte marítimo también contribuye significativamente. [38] Es una combinación de productos químicos y basura, la mayor parte de la cual proviene de fuentes terrestres y es arrastrada o arrastrada al océano. Esta contaminación produce daños al medio ambiente, a la salud de todos los organismos y a las estructuras económicas en todo el mundo. [39] Dado que la mayoría de los insumos provienen de la tierra, ya sea a través de los ríos , las aguas residuales o la atmósfera, significa que las plataformas continentales son más vulnerables a la contaminación. La contaminación del aire también es un factor contribuyente al arrastrar hierro, ácido carbónico, nitrógeno , silicio, azufre, pesticidas o partículas de polvo al océano. [40] La contaminación a menudo proviene de fuentes difusas , como escorrentías agrícolas, escombros arrastrados por el viento y polvo. Estas fuentes difusas se deben en gran medida a la escorrentía que ingresa al océano a través de los ríos, pero los desechos y el polvo arrastrados por el viento también pueden influir, ya que estos contaminantes pueden depositarse en los cursos de agua y los océanos. [41] Las vías de contaminación incluyen descargas directas, escorrentías terrestres, contaminación de barcos , contaminación de sentinas , contaminación atmosférica y, potencialmente, minería en aguas profundas .

Contaminación de nutrientes

La contaminación por nutrientes, una forma de contaminación del agua, se refiere a la contaminación por aportes excesivos de nutrientes . Es una de las principales causas de eutrofización de las aguas superficiales (lagos, ríos y aguas costeras ), en las que el exceso de nutrientes, normalmente nitrógeno o fósforo , estimula el crecimiento de algas . [42] Las fuentes de contaminación por nutrientes incluyen la escorrentía superficial de campos agrícolas y pastos, descargas de fosas sépticas y corrales de engorde , y emisiones provenientes de la combustión. Las aguas residuales sin tratar contribuyen en gran medida a la eutrofización cultural, ya que las aguas residuales tienen un alto contenido de nutrientes. La liberación de aguas residuales sin tratar en una gran masa de agua se conoce como vertido de aguas residuales y todavía ocurre en todo el mundo. El exceso de compuestos de nitrógeno reactivos en el medio ambiente está asociado con muchas preocupaciones ambientales a gran escala. Estos incluyen la eutrofización de las aguas superficiales , la proliferación de algas nocivas , la hipoxia , la lluvia ácida , la saturación de nitrógeno en los bosques y el cambio climático . [43]

Contaminación térmica

La central eléctrica de Brayton Point en Massachusetts descarga agua caliente a la bahía de Mount Hope .
La contaminación térmica , a veces llamada "enriquecimiento térmico", es la degradación de la calidad del agua por cualquier proceso que cambie la temperatura ambiente del agua . La contaminación térmica es el aumento o descenso de la temperatura de un cuerpo de agua natural provocado por la influencia humana . La contaminación térmica, a diferencia de la contaminación química, produce un cambio en las propiedades físicas del agua . Una causa común de contaminación térmica es el uso de agua como refrigerante por parte de centrales eléctricas y fabricantes industriales. [44] La escorrentía urbana ( aguas pluviales descargadas a las aguas superficiales desde tejados, carreteras y estacionamientos) y los embalses también pueden ser una fuente de contaminación térmica. [45] La contaminación térmica también puede ser causada por la liberación de agua muy fría desde la base de los embalses hacia ríos más cálidos.

Las temperaturas elevadas del agua disminuyen los niveles de oxígeno (debido a niveles más bajos de oxígeno disuelto , ya que los gases son menos solubles en líquidos más cálidos), lo que puede matar a los peces (que luego pueden pudrirse) y alterar la composición de la cadena alimentaria , reducir la biodiversidad de las especies y fomentar la invasión de nuevas especies. especies termófilas . [46] : 179  [13] : 375 

Contaminación biológica

La introducción de organismos acuáticos invasores también es una forma de contaminación del agua. Provoca contaminación biológica . [47]

Contaminación de las aguas subterráneas

La contaminación de las aguas subterráneas (también llamada contaminación de las aguas subterráneas) ocurre cuando los contaminantes se liberan al suelo y llegan a las aguas subterráneas . Este tipo de contaminación del agua también puede ocurrir naturalmente debido a la presencia de un constituyente, contaminante o impureza menor y no deseado en el agua subterránea, en cuyo caso es más probable que se la denomine contaminación en lugar de contaminación . La contaminación de las aguas subterráneas puede deberse a sistemas de saneamiento in situ , lixiviados de vertederos , efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales , alcantarillas con fugas, estaciones de servicio de gasolina , fracturación hidráulica (fracking) o aplicación excesiva de fertilizantes en la agricultura . La contaminación (o contaminación) también puede ocurrir a partir de contaminantes naturales, como el arsénico o el fluoruro . [48] ​​El uso de aguas subterráneas contaminadas provoca riesgos para la salud pública debido al envenenamiento o la propagación de enfermedades ( enfermedades transmitidas por el agua ).

En muchas zonas del mundo, la contaminación de las aguas subterráneas representa un peligro para el bienestar de las personas y los ecosistemas. Una cuarta parte de la población mundial depende del agua subterránea para beber, pero se sabe que la recarga concentrada transporta contaminantes de vida corta a los acuíferos carbonatados y pone en peligro la pureza de esas aguas. [49]

Contaminación de fuentes puntuales

La contaminación del agua de fuente puntual se refiere a contaminantes que ingresan a una vía fluvial desde una fuente única e identificable, como una tubería o una zanja . Ejemplos de fuentes en esta categoría incluyen descargas de una planta de tratamiento de aguas residuales, una fábrica o un drenaje pluvial de la ciudad .

La Ley de Agua Limpia de EE. UU . (CWA) define la fuente puntual para fines de cumplimiento normativo ( consulte la regulación de los Estados Unidos sobre la contaminación del agua de fuente puntual ). [50] La definición de fuente puntual de la CWA fue modificada en 1987 para incluir los sistemas municipales de alcantarillado pluvial, así como las aguas pluviales industriales, como las de los sitios de construcción. [51]

Aguas residuales

Las aguas residuales suelen estar compuestas por un 99,9 % de agua y un 0,1 % de sólidos. [52] Las aguas residuales aportan muchas clases de nutrientes que conducen a la eutrofización. Es una fuente importante de fosfato, por ejemplo. [53] Las aguas residuales a menudo están contaminadas con diversos compuestos que se encuentran en la higiene personal , cosméticos , medicamentos farmacéuticos (ver también contaminación por medicamentos ) y sus metabolitos [54] [30] La contaminación del agua debido a contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes puede tener consecuencias de amplio alcance. Cuando las alcantarillas se desbordan durante las tormentas, esto puede provocar la contaminación del agua debido a aguas residuales no tratadas. Este tipo de eventos se denominan desbordamientos de alcantarillado sanitario o desbordamientos combinados de alcantarillado .

Un río contaminado que drena una mina de cobre abandonada en Anglesey

Aguas residuales industriales

El ácido perfluorooctanosulfónico (PFOS) es un contaminante global que se ha encontrado en el agua potable. Parece no biodegradarse. [55]

Los procesos industriales que utilizan agua también producen aguas residuales. Esto se llama aguas residuales industriales . Si utilizamos a Estados Unidos como ejemplo, los principales consumidores industriales de agua (que utilizan más del 60% del consumo total) son las centrales eléctricas, las refinerías de petróleo, las fábricas de hierro y acero, las fábricas de pulpa y papel y las industrias procesadoras de alimentos. [2] Algunas industrias descargan desechos químicos, incluidos disolventes y metales pesados ​​(que son tóxicos) y otros contaminantes nocivos.

Las aguas residuales industriales podrían agregar los siguientes contaminantes a los cuerpos de agua receptores si no se tratan y gestionan adecuadamente:

Derrames de petróleo

Un derrame de petróleo es la liberación de un hidrocarburo líquido del petróleo al medio ambiente, especialmente al ecosistema marino , debido a la actividad humana, y es una forma de contaminación . El término suele darse a los derrames de petróleo marinos, donde el petróleo se libera al océano o a las aguas costeras , pero los derrames también pueden ocurrir en tierra. Los derrames de petróleo pueden deberse a liberaciones de petróleo crudo desde buques cisterna , plataformas marinas , plataformas de perforación y pozos , así como a derrames de productos refinados del petróleo (como gasolina y diésel ) y sus subproductos, combustibles más pesados ​​utilizados por grandes buques como como combustible para buques , o el derrame de cualquier desperdicio oleoso o aceite usado . [ cita necesaria ]

Contaminación de fuentes difusas

La contaminación de fuentes difusas (NPS) se refiere a la contaminación difusa (o contaminación ) del agua o del aire que no se origina en una única fuente discreta. Este tipo de contaminación es a menudo el efecto acumulativo de pequeñas cantidades de contaminantes recolectados en un área grande. Esto contrasta con la contaminación de fuente puntual que resulta de una sola fuente. La contaminación de fuentes difusas generalmente resulta de la escorrentía terrestre , la precipitación, la deposición atmosférica , el drenaje , la filtración o la modificación hidrológica (lluvias y deshielo), donde es difícil rastrear la contaminación hasta una sola fuente. [61] La contaminación del agua de fuentes difusas afecta un cuerpo de agua proveniente de fuentes como la escorrentía contaminada de áreas agrícolas que desembocan en un río o los desechos transportados por el viento que llegan al mar. La contaminación del aire de fuentes difusas afecta la calidad del aire, provenientes de fuentes como chimeneas o tubos de escape de automóviles . Aunque estos contaminantes se han originado en una fuente puntual, la capacidad de transporte a larga distancia y las múltiples fuentes del contaminante lo convierten en una fuente de contaminación no puntual; Si las descargas se produjeran en una masa de agua o en la atmósfera en un solo lugar, la contaminación sería de un solo punto.

Agricultura

La agricultura es uno de los principales contribuyentes a la contaminación del agua procedente de fuentes difusas. El uso de fertilizantes, así como la escorrentía superficial de los campos agrícolas, pastos y corrales de engorde , provocan contaminación por nutrientes. [62] Además de la agricultura centrada en las plantas, la piscicultura también es una fuente de contaminación. Además, la escorrentía agrícola suele contener altos niveles de pesticidas. [2]

Contribuciones atmosféricas (contaminación del aire)

La deposición en el aire es un proceso mediante el cual los contaminantes del aire de fuentes industriales o naturales se depositan en los cuerpos de agua. La deposición puede dar lugar a agua contaminada cerca de la fuente o a distancias de hasta unos pocos miles de kilómetros de distancia. Los contaminantes del agua observados con más frecuencia como resultado de la deposición industrial en el aire son compuestos de azufre, compuestos de nitrógeno, compuestos de mercurio, otros metales pesados ​​y algunos pesticidas y subproductos industriales. Las fuentes naturales de deposición en el aire incluyen incendios forestales y actividad microbiana. [63]

La lluvia ácida es causada por emisiones de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno , que reaccionan con las moléculas de agua de la atmósfera para producir ácidos. [64] Algunos gobiernos han hecho esfuerzos desde la década de 1970 para reducir la liberación de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno a la atmósfera. La principal fuente de compuestos de azufre y nitrógeno que dan lugar a la lluvia ácida son antropogénicas , pero los óxidos de nitrógeno también pueden producirse naturalmente por la caída de rayos y el dióxido de azufre se produce por las erupciones volcánicas . [65] La lluvia ácida puede tener efectos nocivos en las plantas, los ecosistemas acuáticos y la infraestructura. [66] [67]

Las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera han aumentado desde la década de 1850 debido a influencias antropogénicas ( emisiones de gases de efecto invernadero ). [68] Esto conduce a la acidificación de los océanos y es otra forma de contaminación del agua debido a contribuciones atmosféricas. [69]

Muestreo, mediciones, análisis.

Científicos ambientales preparan muestreadores automáticos de agua

La contaminación del agua se puede analizar mediante varias categorías amplias de métodos: físicos, químicos y biológicos. Algunos métodos pueden realizarse in situ , sin muestreo, como la temperatura. Otros implican la recolección de muestras, seguida de pruebas analíticas especializadas en el laboratorio. Se han publicado métodos de prueba analíticos estandarizados y validados para muestras de agua y aguas residuales. [70]

Las pruebas físicas comunes del agua incluyen temperatura, conductancia específica o conductancia eléctrica (CE) o conductividad, concentraciones de sólidos (por ejemplo, sólidos suspendidos totales (SST)) y turbidez . Las muestras de agua se pueden examinar utilizando métodos de química analítica . Muchos métodos de prueba publicados están disponibles para compuestos orgánicos e inorgánicos. Los parámetros frecuentemente utilizados que se cuantifican son pH , DBO, [71] : 102  demanda química de oxígeno (DQO), [71] : 104  oxígeno disuelto (DO), dureza total , nutrientes ( compuestos de nitrógeno y fósforo , por ejemplo , nitrato y ortofosfatos ), metales (incluidos cobre, zinc , cadmio , plomo y mercurio ), aceites y grasas, hidrocarburos totales de petróleo (TPH), tensioactivos y pesticidas .

El uso de un biomonitor o bioindicador se describe como monitoreo biológico . Esto se refiere a la medición de propiedades específicas de un organismo para obtener información sobre el entorno físico y químico que lo rodea. [72] Las pruebas biológicas implican el uso de indicadores vegetales, animales o microbianos para monitorear la salud de un ecosistema acuático . Son cualquier especie biológica o grupo de especies cuya función, población o estado puede revelar qué grado de integridad ecosistémica o ambiental está presente. [73] Un ejemplo de un grupo de bioindicadores son los copépodos y otros pequeños crustáceos de agua que están presentes en muchos cuerpos de agua. Estos organismos pueden ser monitoreados para detectar cambios (bioquímicos, fisiológicos o de comportamiento) que puedan indicar un problema dentro de su ecosistema.

La complejidad de la calidad del agua como tema se refleja en los muchos tipos de mediciones de indicadores de calidad del agua. Algunas mediciones de la calidad del agua se realizan con mayor precisión en el sitio, porque el agua existe en equilibrio con su entorno . Las mediciones comúnmente realizadas en el sitio y en contacto directo con la fuente de agua en cuestión incluyen temperatura , pH , oxígeno disuelto , conductividad , potencial de reducción de oxígeno (ORP) , turbidez y profundidad del disco de Secchi .

Impactos

El agotamiento del oxígeno , resultante de la contaminación por nitrógeno y la eutrofización , es una causa común de muerte de peces.

Ecosistemas

La contaminación del agua es un importante problema ambiental mundial porque puede provocar la degradación de todos los ecosistemas acuáticos : aguas dulces, costeras y oceánicas. [74] Los contaminantes específicos que conducen a la contaminación del agua incluyen un amplio espectro de sustancias químicas , patógenos y cambios físicos como la temperatura elevada. Si bien muchos de los químicos y sustancias que están regulados pueden ser naturales ( calcio , sodio , hierro, manganeso , etc.), la concentración generalmente determina qué es un componente natural del agua y qué es un contaminante. Las altas concentraciones de sustancias naturales pueden tener impactos negativos en la flora y fauna acuática. Las sustancias que agotan el oxígeno pueden ser materiales naturales como materia vegetal (por ejemplo, hojas y hierba), así como productos químicos fabricados por el hombre. Otras sustancias naturales y antropogénicas pueden causar turbidez (nubosidad) que bloquea la luz e interrumpe el crecimiento de las plantas y obstruye las branquias de algunas especies de peces. [75]

Los lodos fecales recogidos en letrinas de pozo se vierten en un río en el barrio marginal de Korogocho en Nairobi, Kenia .

Salud pública y enfermedades transmitidas por el agua

Un estudio publicado en 2017 afirmaba que "el agua contaminada propagó enfermedades gastrointestinales e infecciones parasitarias y mató a 1,8 millones de personas" (también llamadas enfermedades transmitidas por el agua). [76] La exposición persistente a contaminantes a través del agua es un peligro para la salud ambiental , que puede aumentar la probabilidad de desarrollar cáncer u otras enfermedades. [77]

Eutrofización por contaminación por nitrógeno

La contaminación por nitrógeno puede provocar eutrofización, especialmente en los lagos. La eutrofización es un aumento en la concentración de nutrientes químicos en un ecosistema hasta un punto que aumenta la productividad primaria del ecosistema. Pueden producirse efectos ambientales negativos posteriores, como anoxia (agotamiento de oxígeno) y graves reducciones en la calidad del agua. [1] : 131  Esto puede dañar a los peces y otras poblaciones animales.


La eutrofización es un término general que describe un proceso en el que los nutrientes se acumulan en una masa de agua, lo que da como resultado un mayor crecimiento de microorganismos que pueden agotar el oxígeno del agua . [78] [79] Cuando ocurre naturalmente, la eutrofización generalmente es causada por la acumulación natural de nutrientes de minerales de fosfato disueltos y materia vegetal muerta en el agua. [80] [81] La "eutrofización cultural" o provocada por el hombre es a menudo un proceso más rápido en el que una variedad de insumos contaminantes, incluidas aguas residuales mal tratadas , aguas residuales industriales y escorrentías de fertilizantes, fluyen hacia el agua. [82] Esta contaminación de nutrientes generalmente causa proliferación de algas y crecimiento bacteriano, lo que resulta en el agotamiento del oxígeno disuelto en el agua y causa una degradación ambiental sustancial . [83]

Acidificación oceánica

La acidificación de los océanos es otro impacto de la contaminación del agua. La acidificación de los océanos es la disminución continua del valor del pH de los océanos de la Tierra, causada por la absorción de dióxido de carbono (CO 2 ) de la atmósfera. [68]

Predominio

La contaminación del agua es un problema tanto en los países en desarrollo como en los países desarrollados .

Por país

Por ejemplo, la contaminación del agua en India y China está muy extendida. Alrededor del 90 por ciento del agua de las ciudades de China está contaminada. [84]

Control y reducción

Vista de los reactores de tratamiento secundario (proceso de lodos activados) en la Planta Avanzada de Tratamiento de Aguas Residuales de Blue Plains , Washington, DC, Estados Unidos. A lo lejos se ven el edificio del digestor de lodos y los reactores de hidrólisis térmica.

Filosofía de control de la contaminación.

Un aspecto de la protección del medio ambiente son las normas obligatorias, pero son sólo una parte de la solución. Otras herramientas importantes en el control de la contaminación incluyen la educación ambiental, los instrumentos económicos, las fuerzas del mercado y la aplicación de medidas más estrictas. Las normas pueden ser "precisas" (para un valor mínimo o máximo cuantificable definido para un contaminante), o "imprecisas", lo que requeriría el uso de la mejor tecnología disponible (BAT) o la mejor opción ambiental practicable (BPEO). Los instrumentos económicos basados ​​en el mercado para el control de la contaminación pueden incluir: cargos, subsidios, esquemas de depósito o reembolso, la creación de un mercado de créditos por contaminación e incentivos para la aplicación de la ley. [85]

Avanzar hacia un enfoque holístico en el control de la contaminación química combina los siguientes enfoques: medidas de control integradas, consideraciones transfronterizas, medidas de control complementarias y suplementarias, consideraciones sobre el ciclo de vida , los impactos de las mezclas químicas. [85]

El control de la contaminación del agua requiere infraestructura y planes de gestión adecuados. La infraestructura puede incluir plantas de tratamiento de aguas residuales , por ejemplo plantas depuradoras de aguas residuales y plantas de tratamiento de aguas residuales industriales . El tratamiento de aguas residuales agrícolas para granjas y el control de la erosión en sitios de construcción también pueden ayudar a prevenir la contaminación del agua. El control efectivo de la escorrentía urbana incluye reducir la velocidad y la cantidad del flujo.

La contaminación del agua requiere una evaluación y revisión continua de la política de recursos hídricos en todos los niveles (internacional hasta acuíferos y pozos individuales).

Saneamiento y tratamiento de aguas residuales.

Desechos plásticos en el gran drenaje y contaminación del aire en el otro extremo del drenaje en Ghana

Las aguas residuales municipales pueden tratarse mediante plantas de tratamiento de aguas residuales centralizadas, sistemas descentralizados de aguas residuales , soluciones basadas en la naturaleza [86] o en instalaciones de alcantarillado y fosas sépticas in situ. Por ejemplo, los estanques de estabilización de residuos son una opción de tratamiento de aguas residuales de bajo costo, particularmente en regiones con climas cálidos. [1] : 182  La luz ultravioleta (luz solar) se puede utilizar para degradar algunos contaminantes en estanques de estabilización de residuos (lagunas de aguas residuales). [87] El uso de servicios de saneamiento gestionados de forma segura evitaría la contaminación del agua causada por la falta de acceso al saneamiento. [35]

Los sistemas bien diseñados y operados (es decir, con etapas de tratamiento secundario o tratamiento terciario más avanzado) pueden eliminar el 90 por ciento o más de la carga contaminante de las aguas residuales. [88] Algunas plantas tienen sistemas adicionales para eliminar nutrientes y patógenos. Si bien estas técnicas de tratamiento avanzadas reducirán sin duda las descargas de microcontaminantes, también pueden generar grandes costos financieros, así como aumentos ambientalmente indeseables en el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero . [89]

Los desbordes de alcantarillado durante tormentas se pueden abordar mediante el mantenimiento y las mejoras oportunas del sistema de alcantarillado . En los EE. UU., las ciudades con grandes sistemas combinados no han llevado a cabo proyectos de separación de todo el sistema debido al alto costo, [90] pero han implementado proyectos de separación parcial y enfoques de infraestructura verde . [91] En algunos casos, los municipios han instalado instalaciones adicionales de almacenamiento de CSO [92] o han ampliado la capacidad de tratamiento de aguas residuales. [93]

Tratamiento de aguas residuales industriales

El tratamiento de aguas residuales industriales describe los procesos utilizados para tratar las aguas residuales producidas por las industrias como un subproducto indeseable. Después del tratamiento, las aguas residuales (o efluentes) industriales tratadas pueden reutilizarse o liberarse a un alcantarillado sanitario o a un agua superficial en el medio ambiente. Algunas instalaciones industriales generan aguas residuales que pueden ser tratadas en plantas depuradoras . La mayoría de los procesos industriales, como las refinerías de petróleo , las plantas químicas y petroquímicas , tienen sus propias instalaciones especializadas para tratar sus aguas residuales, de modo que las concentraciones de contaminantes en las aguas residuales tratadas cumplan con las regulaciones relativas a la eliminación de aguas residuales en alcantarillas o en ríos, lagos u océanos . [94] : 1412  Esto se aplica a industrias que generan aguas residuales con altas concentraciones de materia orgánica (por ejemplo, aceites y grasas), contaminantes tóxicos (por ejemplo, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles ) o nutrientes como el amoniaco . [95] : 180  Algunas industrias instalan un sistema de pretratamiento para eliminar algunos contaminantes (por ejemplo, compuestos tóxicos) y luego descargan las aguas residuales parcialmente tratadas al sistema de alcantarillado municipal. [96] : 60 

Tratamiento de aguas residuales agrícolas

El tratamiento de aguas residuales agrícolas es una agenda de gestión agrícola para controlar la contaminación proveniente de operaciones con animales confinados y de escorrentías superficiales que pueden estar contaminadas por productos químicos en fertilizantes , pesticidas , purines animales , residuos de cultivos o agua de riego . El tratamiento de aguas residuales agrícolas es necesario para operaciones continuas con animales confinados, como la producción de leche y huevos. Podrá realizarse en plantas que utilicen unidades de tratamiento mecanizadas similares a las utilizadas para aguas residuales industriales . Cuando hay tierra disponible para estanques, las cuencas de sedimentación y las lagunas facultativas pueden tener costos operativos más bajos para las condiciones de uso estacional de los ciclos de reproducción o cosecha. [97] : 6–8  Los purines animales generalmente se tratan conteniéndolos en lagunas anaeróbicas antes de su eliminación mediante aspersión o aplicación por goteo a los pastizales. A veces se utilizan humedales artificiales para facilitar el tratamiento de los desechos animales.

Gestión de la erosión y control de sedimentos.

Valla de limo instalada en un sitio de construcción

Los sedimentos de los sitios de construcción se pueden controlar mediante la instalación de controles de erosión , como cobertura de mantillo e hidrosiembra , y controles de sedimentos , como cuencas de sedimentos y barreras contra sedimentos . [98] La descarga de sustancias químicas tóxicas, como combustibles para motores y desechos de hormigón, se puede evitar mediante el uso de planes de prevención y control de derrames, y de contenedores especialmente diseñados (por ejemplo, para el lavado de hormigón) y estructuras como controles de desbordamiento y bermas de desvío. [99]

La erosión causada por la deforestación y los cambios en la hidrología (pérdida de suelo debido a la escorrentía de agua) también resulta en pérdida de sedimentos y, potencialmente, contaminación del agua. [100] [101]

Control de escorrentía urbana (aguas pluviales)

El control efectivo de la escorrentía urbana implica reducir la velocidad y el flujo de las aguas pluviales, así como reducir las descargas contaminantes. Los gobiernos locales utilizan una variedad de técnicas de gestión de aguas pluviales para reducir los efectos de la escorrentía urbana. Estas técnicas, denominadas mejores prácticas de gestión de la contaminación del agua (BMP, por sus siglas en inglés) en algunos países, pueden centrarse en el control de la cantidad de agua, mientras que otras se centran en mejorar la calidad del agua, y algunas realizan ambas funciones. [102]

Las prácticas de prevención de la contaminación incluyen técnicas de desarrollo de bajo impacto (LID) o infraestructura verde , conocidas como Sistemas de Drenaje Sostenible (SuDS) en el Reino Unido y Diseño Urbano Sensible al Agua (WSUD) en Australia y Medio Oriente, como la instalación de techos verdes. y una mejor manipulación de productos químicos (por ejemplo, gestión de combustibles y aceites para motores, fertilizantes, pesticidas y descongeladores de carreteras ). [103] [104] Los sistemas de mitigación de escorrentía incluyen cuencas de infiltración , sistemas de biorretención , humedales artificiales , cuencas de retención y dispositivos similares. [105] [106]
Proporción de masas de agua con buena calidad en 2020. Una masa de agua se clasifica como de "buena" calidad si al menos el 80 % de los valores de seguimiento cumplen con los niveles de calidad objetivo; véase también ODS 6 , Indicador 6.3.2.

Legislación

Filipinas

En Filipinas, la Ley de la República 9275, también conocida como Ley de Agua Limpia de Filipinas de 2004, [107] es la ley que rige la gestión de aguas residuales. Señala que es política del país proteger, preservar y revitalizar la calidad de sus aguas dulces, salobres y marinas, para las cuales la gestión de aguas residuales juega un papel particular. [107]

Estados Unidos

La Ley de Agua Limpia es la principal ley federal de los Estados Unidos que rige la contaminación del agua en aguas superficiales. [108] Las enmiendas a la CWA de 1972 establecieron un marco regulatorio amplio para mejorar la calidad del agua. La ley define procedimientos para el control de la contaminación y desarrolla criterios y normas para los contaminantes en las aguas superficiales. [109] La ley autoriza a la Agencia de Protección Ambiental a regular la contaminación de las aguas superficiales en los Estados Unidos, en asociación con agencias estatales. Antes de 1972, era legal descargar aguas residuales a aguas superficiales sin realizar pruebas ni eliminar los contaminantes del agua. La CWA fue enmendada en 1981 y 1987 para ajustar la proporción federal de subvenciones de construcción para gobiernos locales, regular las descargas de alcantarillado pluvial municipal y posteriormente establecer el Fondo Rotatorio Estatal de Agua Limpia . El fondo ofrece préstamos a bajo interés para mejorar los sistemas municipales de tratamiento de aguas residuales y financiar otras mejoras en la calidad del agua. [110]

Ver también

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