Los sólidos disueltos totales ( TDS ) son una medida del contenido disuelto combinado de todas las sustancias inorgánicas y orgánicas presentes en un líquido en forma de suspensión molecular , ionizada o microgranular ( sol coloidal ). Los TDS se miden a menudo en partes por millón (ppm). Los TDS en agua se pueden medir utilizando un medidor digital. [1]
En general, la definición operativa es que los sólidos deben ser lo suficientemente pequeños como para sobrevivir a la filtración a través de un filtro con poros de 2 micrómetros (tamaño nominal o más pequeños). Los sólidos disueltos totales normalmente se analizan solo para sistemas de agua dulce , ya que la salinidad incluye algunos de los iones que constituyen la definición de TDS. La principal aplicación de TDS es en el estudio de la calidad del agua para arroyos , ríos y lagos . Aunque los TDS generalmente no se consideran un contaminante primario (por ejemplo, no se considera que estén asociados con efectos sobre la salud), se utilizan como una indicación de las características estéticas del agua potable y como un indicador agregado de la presencia de una amplia gama de contaminantes químicos.
Las fuentes principales de TDS en las aguas receptoras son la escorrentía agrícola y la escorrentía residencial (urbana) , las aguas de montaña ricas en arcilla, la lixiviación de la contaminación del suelo y la descarga de contaminación del agua de fuente puntual de plantas de tratamiento industrial o de aguas residuales . Los componentes químicos más comunes son calcio , fosfatos , nitratos , sodio , potasio y cloruro , que se encuentran en la escorrentía de nutrientes , la escorrentía general de aguas pluviales y la escorrentía de climas nevados donde se aplican sales para descongelar carreteras. Los productos químicos pueden ser cationes , aniones , moléculas o aglomeraciones del orden de mil moléculas o menos, siempre que se forme un microgránulo soluble. Los elementos más exóticos y dañinos de TDS son los pesticidas que surgen de la escorrentía superficial . Ciertos sólidos disueltos totales naturales surgen de la erosión y disolución de rocas y suelos. Estados Unidos ha establecido un estándar secundario de calidad del agua de 500 mg/L para garantizar la palatabilidad del agua potable.
Los sólidos disueltos totales se diferencian de los sólidos suspendidos totales (SST) en que estos últimos no pueden pasar a través de un tamiz de 2 micrómetros y, sin embargo, permanecen suspendidos indefinidamente en la solución. El término sólidos sedimentables se refiere a material de cualquier tamaño que no permanecerá suspendido o disuelto en un tanque de retención no sujeto a movimiento, y excluye tanto a los SDT como a los SST. [2] Los sólidos sedimentables pueden incluir partículas de mayor tamaño o moléculas insolubles.
Los sólidos disueltos totales incluyen sólidos volátiles y no volátiles. Los sólidos volátiles son aquellos que pueden pasar fácilmente del estado sólido al gaseoso. Los sólidos no volátiles deben calentarse a una temperatura alta, normalmente 550 °C, para lograr este cambio de estado. Algunos ejemplos de sustancias no volátiles son las sales y los azúcares. [3]
Los dos métodos principales para medir los sólidos disueltos totales son el análisis gravimétrico y la conductividad . [4] Los métodos gravimétricos son los más precisos e implican la evaporación del disolvente líquido y la medición de la masa de los residuos que quedan. Este método es generalmente el mejor, aunque requiere mucho tiempo. Si las sales inorgánicas comprenden la gran mayoría de los TDS, los métodos basados en la conductividad son apropiados.
La conductividad del agua está directamente relacionada con la concentración de sólidos ionizados disueltos. Estos iones permiten que el agua conduzca la corriente eléctrica . Esta corriente eléctrica se puede medir utilizando un medidor de conductividad convencional o un medidor de TDS . Cuando se correlaciona con las mediciones de TDS de laboratorio, la conductividad proporciona un valor aproximado de la concentración de TDS , con una precisión de alrededor del 10%.
La relación entre los TDS y la conductancia específica del agua subterránea se puede aproximar mediante la siguiente ecuación:
donde TDS se expresa en mg/L y EC es la conductividad eléctrica en microsiemens por centímetro a 25 °C. El factor de conversión k e varía entre 0,55 y 0,8. [5]
Algunos medidores de TDS utilizan una medición de conductividad eléctrica en ppm utilizando la fórmula anterior. En cuanto a las unidades, 1 ppm indica 1 mg de sólidos disueltos por cada 1000 g de agua. [6]
Los modelos de transporte hidrológico se utilizan para analizar matemáticamente el movimiento de TDS dentro de los sistemas fluviales. Los modelos más comunes abordan la escorrentía superficial, lo que permite la variación en el tipo de uso de la tierra , la topografía , el tipo de suelo , la cubierta vegetal , la precipitación y la práctica de gestión de la tierra (por ejemplo, la tasa de aplicación de un fertilizante ). Los modelos de escorrentía han evolucionado hasta alcanzar un buen grado de precisión y permiten la evaluación de prácticas alternativas de gestión de la tierra en función de los impactos en la calidad del agua de los arroyos.
Los modelos de cuenca se utilizan para evaluar de forma más exhaustiva los sólidos disueltos totales dentro de una cuenca de captación y de forma dinámica a lo largo de varios tramos fluviales. El modelo DSSAM fue desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). [7] Este modelo de transporte hidrológico se basa en realidad en la métrica de carga de contaminantes denominada " Carga diaria máxima total " (TMDL), que aborda los sólidos disueltos totales y otros contaminantes químicos específicos. El éxito de este modelo contribuyó al compromiso ampliado de la Agencia con el uso del protocolo subyacente TMDL en su política nacional para la gestión de muchos sistemas fluviales en los Estados Unidos. [8]
Al medir el agua tratada con ablandadores de agua , los altos niveles de sólidos disueltos totales no se correlacionan con el agua dura, ya que los ablandadores de agua no reducen los TDS; en cambio, reemplazan los iones de magnesio y calcio, que causan agua dura, con una carga igual de iones de sodio o potasio, por ejemplo, Ca 2+ ⇌ 2 Na + , dejando el TDS general sin cambios [9] o incluso aumentado. El agua dura puede causar acumulación de sarro en tuberías, válvulas y filtros , lo que reduce el rendimiento y aumenta los costos de mantenimiento del sistema. Estos efectos se pueden ver en acuarios , spas , piscinas y sistemas de tratamiento de agua por ósmosis inversa . Por lo general, los sólidos disueltos totales se prueban con frecuencia en estas aplicaciones y se revisan las membranas de filtración para evitar efectos adversos.
En el caso de la hidroponía y la acuicultura , los sólidos disueltos totales (TDS) se controlan a menudo para crear un entorno de calidad del agua favorable para la productividad de los organismos . En el caso de los peces de agua dulce, las ostras , las truchas y otros mariscos de alto valor , la mayor productividad y los mayores beneficios económicos se logran imitando los niveles de TDS y pH del entorno nativo de cada especie . En el caso de los usos hidropónicos, los sólidos disueltos totales se consideran uno de los mejores índices de disponibilidad de nutrientes para las plantas acuáticas que se cultivan.
Debido a que el umbral de los criterios estéticos aceptables para el agua potable humana es de 500 mg/L, no existe una preocupación general por el olor , el sabor y el color a un nivel mucho menor que el requerido para que resulte nocivo. Se han realizado varios estudios que indican que las reacciones de varias especies varían desde la intolerancia hasta la toxicidad absoluta debido a los elevados niveles de TDS. Los resultados numéricos deben interpretarse con cautela, ya que los resultados precisos de toxicidad se relacionan con componentes químicos específicos. Sin embargo, cierta información numérica es una guía útil sobre la naturaleza de los riesgos de exponer a los organismos acuáticos o animales terrestres a altos niveles de TDS. La mayoría de los ecosistemas acuáticos que incluyen fauna de peces mixta pueden tolerar niveles de TDS de 1000 mg/L. [10]
El pez cabeza gorda ( Pimephales promelas ), por ejemplo, alcanza una concentración LD50 de 5.600 ppm en base a una exposición de 96 horas. La LD50 es la concentración necesaria para producir un efecto letal en el 50 por ciento de la población expuesta . Daphnia magna , un buen ejemplo de un miembro primario de la cadena alimentaria , es un pequeño crustáceo planctónico , de aproximadamente 0,5 mm (0,020 pulgadas) de longitud, que tiene una LD50 de aproximadamente 10.000 ppm TDS para una exposición de 96 horas. [11]
Los peces en desove y los juveniles parecen ser más sensibles a los altos niveles de TDS. Por ejemplo, se encontró que las concentraciones de 350 mg/L de TDS redujeron el desove de la lubina rayada ( Morone saxatilis ) en la región del delta de la bahía de San Francisco , y que las concentraciones inferiores a 200 mg/L promovieron condiciones de desove aún más saludables. [12] En el río Truckee , la EPA encontró que las truchas degolladas Lahontan juveniles estaban sujetas a una mayor mortalidad cuando se exponían al estrés de la contaminación térmica combinado con altas concentraciones de sólidos disueltos totales. [7]
En el caso de los animales terrestres, las aves de corral suelen tener un límite superior seguro de exposición a TDS de aproximadamente 2900 mg/L, mientras que el ganado lechero tiene un límite superior seguro de aproximadamente 7100 mg/L. Las investigaciones han demostrado que la exposición a TDS se agrava en la toxicidad cuando hay otros factores estresantes presentes, como un pH anormal, una turbidez alta o un oxígeno disuelto reducido ; este último factor estresante actúa solo en el caso de Animalia. [13]
En países donde el suministro de agua corriente suele ser inseguro o inmundo, los técnicos controlan con frecuencia los sólidos disueltos totales (TDS) del agua potable para evaluar la eficacia de sus dispositivos de ósmosis inversa o filtración de agua. Si bien las lecturas de TDS no indican la cantidad de microorganismos presentes en una muestra de agua, pueden indicar la eficacia del filtro según la presencia de TDS.
[14] El agua se puede clasificar según el nivel de sólidos disueltos totales (TDS) en el agua:
El agua potable generalmente tiene un TDS inferior a 500 ppm. El agua dulce con un TDS más alto es potable, pero su sabor puede resultar desagradable.
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