El total de sólidos disueltos ( TDS ) es una medida del contenido combinado disuelto de todas las sustancias orgánicas e inorgánicas presentes en un líquido en forma suspendida molecular , ionizada o microgranular ( sol coloidal ). Los TDS a menudo se miden en partes por millón (ppm). El TDS en el agua se puede medir con un medidor digital. [1]
Generalmente, la definición operativa es que los sólidos deben ser lo suficientemente pequeños 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 sólo para los 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 el estudio de la calidad del agua de arroyos , ríos y lagos . Aunque el TDS generalmente no se considera un contaminante primario (por ejemplo, no se considera asociado con efectos sobre la salud), se utiliza como indicación de las características estéticas del agua potable y como indicador agregado de la presencia de una amplia gama de contaminantes químicos. .
Las fuentes primarias 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 las descargas de contaminación del agua de fuentes puntuales procedentes de plantas industriales o de tratamiento 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 deshielo de carreteras. Los productos químicos pueden ser cationes , aniones , moléculas o aglomeraciones del orden de mil o menos moléculas, siempre que se forme un microgránulo soluble. Los elementos más exóticos y dañinos del TDS son los pesticidas que surgen de la escorrentía superficial . Ciertos sólidos disueltos totales de origen natural 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 totales disueltos se diferencian de los sólidos totales en suspensión (SST), en que estos últimos no pueden pasar por un tamiz de 2 micrómetros y, sin embargo, quedan suspendidos indefinidamente en 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 TDS como TSS. [2] Los sólidos sedimentables pueden incluir partículas más grandes o moléculas insolubles.
Los sólidos disueltos totales incluyen tanto sólidos volátiles como no volátiles. Los sólidos volátiles son aquellos que pueden pasar fácilmente de un estado sólido a gaseoso. Los sólidos no volátiles deben calentarse a una temperatura alta, normalmente 550 °C, para lograr este cambio de estado. Ejemplos de sustancias no volátiles incluyen sales y 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 evaporar el disolvente líquido y medir la masa de residuos que quedan. Este método suele ser el mejor, aunque lleva mucho tiempo. Si las sales inorgánicas constituyen la gran mayoría del 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 corriente eléctrica . Esta corriente eléctrica se puede medir utilizando un conductímetro convencional o un medidor TDS . Cuando se correlaciona con las mediciones de TDS de laboratorio, la conductividad proporciona un valor aproximado para la concentración de TDS , con alrededor del 10% de precisión.
La relación entre TDS y 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 unidades, 1 ppm indica 1 mg de sólidos disueltos por 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, permitiendo variaciones en el tipo de uso de la tierra , topografía , tipo de suelo , cubierta vegetal , precipitación y prácticas de manejo 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 manera más integral los sólidos disueltos totales dentro de una cuenca de captación y dinámicamente a lo largo de varios tramos de arroyos. El modelo DSSAM fue desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA). [7] Este modelo de transporte hidrológico en realidad se basa en la métrica de carga de contaminantes llamada " Carga diaria máxima total " (TMDL), que aborda los TDS y otros contaminantes químicos específicos. El éxito de este modelo contribuyó al compromiso ampliado de la Agencia con el uso del protocolo TMDL subyacente en su política nacional para la gestión de muchos sistemas fluviales en los Estados Unidos. [8]
Cuando se mide agua tratada con ablandadores de agua , los niveles altos de sólidos disueltos totales no se correlacionan con el agua dura, ya que los ablandadores de agua no reducen el TDS; más bien, 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 observar en acuarios , spas , piscinas y sistemas de tratamiento de agua por ósmosis inversa . Normalmente, en estas aplicaciones, los sólidos disueltos totales se prueban con frecuencia y las membranas de filtración se revisan para evitar efectos adversos.
En el caso de la hidroponía y la acuicultura , el TDS a menudo se monitorea para crear un ambiente de calidad del agua favorable para la productividad de los organismos . Para las ostras de agua dulce , las truchas y otros productos del mar de alto valor , la mayor productividad y rentabilidad económica se logran imitando los niveles de TDS y pH del entorno nativo de cada especie . Para usos hidropónicos, el total de sólidos disueltos se considera uno de los mejores índices de disponibilidad de nutrientes para las plantas acuáticas que se cultivan.
Debido a que el umbral de 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 más bajo que el requerido para causar daño. Se han realizado varios estudios que indican que las reacciones de varias especies van desde la intolerancia hasta la toxicidad absoluta debido al TDS elevado. Los resultados numéricos deben interpretarse con cautela, ya que los verdaderos resultados de toxicidad se relacionarán con componentes químicos específicos. Sin embargo, cierta información numérica es una guía útil sobre la naturaleza de los riesgos al exponer organismos acuáticos o animales terrestres a niveles altos de TDS. La mayoría de los ecosistemas acuáticos que involucran una fauna mixta de peces pueden tolerar niveles de TDS de 1000 mg/L. [10]
El pececillo cabezona ( Pimephales promelas ), por ejemplo, alcanza una concentración LD 50 de 5600 ppm basada en una exposición de 96 horas. 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 miembro primario de la cadena alimentaria , es un pequeño crustáceo planctónico , de aproximadamente 0,5 mm de longitud, que tiene una LD50 de aproximadamente 10.000 ppm TDS durante 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 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 concentraciones por debajo de 200 mg/L promovieron condiciones de desove aún más saludables. [12] En el río Truckee , la EPA encontró que los juveniles de trucha degollada de Lahontan estaban sujetos a una mayor mortalidad cuando se exponían al estrés de la contaminación térmica combinado con altas concentraciones totales de sólidos disueltos. [7]
Para los animales terrestres, las aves de corral normalmente poseen un límite superior seguro de exposición a TDS de aproximadamente 2900 mg/L, mientras que se mide que el ganado lechero tiene un límite superior seguro de aproximadamente 7100 mg/L. Las investigaciones han demostrado que la exposición al TDS se ve agravada por la toxicidad cuando hay otros factores estresantes presentes, como pH anormal, alta turbiedad o reducción de oxígeno disuelto , y este último factor estresante actúa solo en el caso de Animalia. [13]
En países con suministros de agua del grifo a menudo inseguros o sucios, los técnicos suelen comprobar el TDS del agua potable para evaluar la eficacia con la que están funcionando sus dispositivos de filtración de agua/RO. Si bien las lecturas de TDS no darán una respuesta sobre la cantidad de microorganismos presentes en una muestra de agua, pueden dar una buena idea de la eficiencia del filtro según la cantidad de TDS presente.
[14] El agua se puede clasificar por 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 TDS más alto es potable, pero el sabor puede ser desagradable.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace ){{cite journal}}: Cite Journal requiere |journal=( ayuda ) Serie de tecnología de protección ambiental. Documento No. EPA-660/2-73-003.
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