La mayoría de los organismos que intervienen en la purificación del agua provienen de los desechos, las aguas residuales o la corriente de agua en sí, o llegan como esporas en reposo de alguna forma desde la atmósfera. En muy pocos casos, en su mayoría asociados con humedales artificiales , se plantan organismos específicos para maximizar la eficiencia del proceso.
La biota es un componente esencial de la mayoría de los procesos de tratamiento de aguas residuales y de muchos sistemas de purificación de agua . La mayoría de los organismos que intervienen en el proceso proceden de los propios residuos, aguas residuales o corrientes de agua, o de la atmósfera o del agua del suelo. Sin embargo, algunos procesos, especialmente los que se ocupan de la eliminación de concentraciones muy bajas de contaminantes, pueden utilizar ecosistemas diseñados mediante la introducción de determinadas plantas y, a veces, animales. Algunas plantas de tratamiento de aguas residuales a gran escala también utilizan humedales artificiales para proporcionar el tratamiento.
Los parásitos , bacterias y virus pueden ser perjudiciales para la salud de las personas o el ganado que ingieren el agua contaminada . Estos patógenos pueden tener su origen en aguas residuales o en heces de aves o mamíferos domésticos o salvajes . Los patógenos pueden morir por ingestión por organismos más grandes, oxidación, infección por fagos o irradiación con luz solar ultravioleta , a menos que dicha luz solar sea bloqueada por plantas o sólidos en suspensión. [1]
En el agua pueden estar suspendidas partículas de tierra o materia orgánica, que pueden dar al agua un aspecto turbio o turbio . La descomposición anóxica de algunos materiales orgánicos puede dar lugar a olores desagradables o desagradables, ya que se liberan compuestos que contienen azufre. [2]
Los compuestos que contienen nitrógeno , potasio o fósforo pueden estimular el crecimiento de las plantas acuáticas y, por lo tanto, aumentar la energía disponible en la red alimentaria local. Esto puede conducir a mayores concentraciones de materia orgánica en suspensión. En algunos casos, pueden ser necesarios micronutrientes específicos para permitir que los nutrientes disponibles sean utilizados en su totalidad por los organismos vivos. En otros casos, la presencia de especies químicas específicas puede producir efectos tóxicos que limiten el crecimiento y la abundancia de materia viva. [3]
Muchas sales metálicas disueltas o suspendidas ejercen efectos nocivos en el medio ambiente, a veces en concentraciones muy bajas. Algunas plantas acuáticas son capaces de eliminar concentraciones muy bajas de metales, que acaban unidos a la arcilla u otras partículas minerales.
Las bacterias y hongos saprofitos pueden convertir la materia orgánica en masa celular viva, dióxido de carbono, agua y una variedad de subproductos metabólicos. Estos organismos saprofitos pueden ser depredados por protozoos , rotíferos y, en aguas más limpias, briozoos que consumen partículas orgánicas suspendidas, incluidos virus y bacterias patógenas. La claridad del agua puede comenzar a mejorar a medida que los protozoos son posteriormente consumidos por rotíferos y cladóceros . [4] Las bacterias, protozoos y rotíferos purificadores deben mezclarse en toda el agua o hacer que el agua circule a través de ellos para que sean efectivos. Las plantas de tratamiento de aguas residuales mezclan estos organismos como lodos activados o hacen circular el agua a través de organismos que viven en filtros percoladores o contactores biológicos rotativos . [5]
La vegetación acuática puede proporcionar un hábitat superficial similar para bacterias purificadoras, protozoos y rotíferos en un estanque o pantano; aunque la circulación del agua suele ser menos efectiva. Las plantas y las algas tienen la ventaja adicional de eliminar nutrientes del agua; pero algunos de esos nutrientes volverán al agua cuando las plantas mueran, a menos que se las retire del agua. Debido a la compleja química del fósforo, gran parte de este elemento está en una forma no disponible a menos que la descomposición cree condiciones anóxicas que hagan que el fósforo esté disponible para su recaptación. Las plantas también proporcionan sombra , un refugio para los peces y oxígeno para las bacterias aeróbicas . Además, los peces pueden limitar plagas como los mosquitos . Las heces de los peces y las aves acuáticas devuelven los desechos al agua, y sus hábitos alimentarios pueden aumentar la turbidez . Las cianobacterias tienen la capacidad desventajosa de agregar nutrientes del aire al agua que se está purificando y de generar toxinas en algunos casos.
La elección del organismo depende del clima local, de las diferentes especies y de otros factores. Las especies autóctonas suelen estar mejor adaptadas al entorno local.
La elección de plantas en humedales artificiales o lagunas gestionadas depende de los requisitos de purificación del sistema y esto puede implicar plantaciones de distintas especies de plantas a distintas profundidades para lograr el objetivo requerido.
Las plantas purifican el agua al consumir el exceso de nutrientes y al proporcionar superficies sobre las que puede vivir una amplia gama de otros organismos purificadores. También son oxigenadores eficaces bajo la luz del sol. También tienen la capacidad de trasladar sustancias químicas entre su follaje sumergido y sus sistemas de raíces, lo que es importante en los humedales diseñados para desintoxicar las aguas residuales. Entre las plantas que se han utilizado en climas templados se incluyen Nymphea alba , Phragmites australis , Sparganium erectum , Iris pseudacorus , Schoenoplectus lacustris y Carex acutiformis . [ cita requerida ]
Cuando la oxigenación es un requisito crítico, se han utilizado Stratiotes aloides , Hydrocharis morsus-ranae , Acorus calamus , especies de Myriophyllum y Elodea . Se han utilizado Hydrocharis morsus-ranae y Nuphar lutea cuando se requiere sombra y cobertura.
Los peces son con frecuencia los depredadores de primer nivel en un ecosistema de tratamiento controlado y en algunos casos pueden ser simplemente un monocultivo de especies herbívoras. La gestión de la pesca de múltiples especies requiere una gestión cuidadosa y puede involucrar una variedad de especies de peces, incluidos los peces que se alimentan en el fondo y las especies depredadoras, para limitar el crecimiento de la población de peces herbívoros.
Los rotíferos son organismos complejos microscópicos que se alimentan por filtración y eliminan partículas finas del agua. Se encuentran de forma natural en lagunas aeróbicas, procesos de lodos activados, filtros percoladores y tanques de sedimentación final y son un factor importante en la eliminación de células bacterianas y algas suspendidas de la columna de agua. [6] [7]
Los gusanos anélidos son esenciales para el funcionamiento eficaz de los filtros percoladores [8], ya que ayudan a eliminar el exceso de biomasa y mejoran el desprendimiento natural de la biopelícula. Los gusanos supernumerarios se encuentran muy comúnmente en los canales de drenaje alrededor de los filtros percoladores y en el lodo de sedimentación final. Los anélidos también desempeñan un papel clave en los sistemas de tratamiento de lagunas y en los humedales de trabajo o de ingeniería eficaces. En este entorno, los gusanos son una fuerza principal en la mezcla en los primeros centímetros de la capa de sedimento, exponiendo el material orgánico a entornos tanto oxidativos como anóxicos, lo que ayuda a la descomposición completa de la mayoría de los compuestos orgánicos. También son un ingrediente clave en la cadena alimentaria, transfiriendo energía hacia arriba a los peces y las aves acuáticas.
La gama de especies de protozoos encontradas es muy amplia pero puede incluir especies de los siguientes géneros:
Las bacterias son probablemente el grupo más importante de organismos que intervienen en la purificación del agua y están presentes en todos los entornos de purificación biológica. Algunas, como Sphaerotilus natans, suelen estar asociadas a aguas muy contaminadas, pero incluso en esos entornos las bacterias degradan la materia orgánica presente.