La turbidez es la turbiedad o turbidez de un fluido causada por una gran cantidad de partículas individuales que generalmente son invisibles a simple vista , similar al humo en el aire . La medición de la turbidez es una prueba clave tanto de la claridad como de la calidad del agua .
Los fluidos pueden contener materia sólida suspendida formada por partículas de muchos tamaños diferentes. Mientras que parte del material suspendido será lo suficientemente grande y pesado como para sedimentar rápidamente en el fondo del recipiente si se deja reposar una muestra líquida (los sólidos sedimentables ), las partículas muy pequeñas se sedimentarán muy lentamente o no se sedimentarán en absoluto si la muestra se deposita. agitado regularmente o las partículas son coloidales . Estas pequeñas partículas sólidas hacen que el líquido parezca turbio.
La turbidez (o turbiedad) también se aplica a sólidos transparentes como el vidrio o el plástico. En la producción de plástico, la neblina se define como el porcentaje de luz que se desvía más de 2,5° de la dirección de la luz entrante. [1]
La turbidez en aguas abiertas puede ser causada por el crecimiento de fitoplancton . Las actividades humanas que perturban la tierra, como la construcción , la minería y la agricultura , pueden provocar que altos niveles de sedimentos ingresen a los cuerpos de agua durante las tormentas debido a la escorrentía de aguas pluviales . Las áreas propensas a altas tasas de erosión de los bancos, así como las áreas urbanizadas , también contribuyen con grandes cantidades de turbidez a las aguas cercanas, a través de la contaminación de las aguas pluviales de superficies pavimentadas como carreteras, puentes, estacionamientos y aeropuertos. [2] Algunas industrias, como las canteras , la minería y la recuperación de carbón, pueden generar niveles muy altos de turbidez a partir de partículas de roca coloidal.
En el agua potable, cuanto mayor es el nivel de turbidez, mayor es el riesgo de que las personas puedan desarrollar enfermedades gastrointestinales . [3] Esto es especialmente problemático para las personas inmunocomprometidas, porque contaminantes como virus o bacterias pueden adherirse a los sólidos suspendidos. Los sólidos suspendidos interfieren con la desinfección del agua con cloro porque las partículas actúan como escudos para virus y bacterias. De manera similar, los sólidos suspendidos pueden proteger a las bacterias de la esterilización ultravioleta (UV) del agua. [ cita necesaria ]
En cuerpos de agua como lagos , ríos y embalses , los altos niveles de turbidez pueden reducir la cantidad de luz que llega a profundidades más bajas, lo que puede inhibir el crecimiento de plantas acuáticas sumergidas y, en consecuencia, afectar a las especies que dependen de ellas, como peces y mariscos . Los niveles altos de turbidez también pueden afectar la capacidad de las branquias de los peces para absorber oxígeno disuelto. Este fenómeno se ha observado periódicamente en toda la Bahía de Chesapeake , en el este de Estados Unidos. [4] [5]
En muchas zonas de manglares se necesita una alta turbidez para sustentar a determinadas especies, como por ejemplo para proteger a los peces juveniles de los depredadores. Para la mayoría de los manglares a lo largo de la costa oriental de Australia , en particular la Bahía Moreton , se necesitan niveles de turbidez de hasta 600 Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU) para la salud adecuada del ecosistema . [ cita necesaria ]
La medición de la turbidez es una prueba clave tanto de la claridad como de la calidad del agua . [ cita necesaria ] Hay dos unidades estándar para informar la turbidez: Unidades nefelométricas de formazina (FNU) de ISO 7027 y Unidades de turbidez nefelométricas (NTU) del Método 180.1 de la USEPA. ISO 7027 y FNU se utilizan principalmente en Europa, mientras que NTU se utiliza principalmente en los EE. UU. La ISO 7027 proporciona el método de calidad del agua para la determinación de la turbidez. Se utiliza para determinar la concentración de partículas suspendidas en una muestra de agua midiendo la luz incidente dispersada en ángulo recto desde la muestra. La luz dispersada es capturada por un fotodiodo , que produce una señal electrónica que se convierte en turbidez. Se ha desarrollado hardware de código abierto siguiendo el método ISO 7027 para medir la turbidez de forma fiable utilizando un microcontrolador Arduino y LED económicos . [6]
Hay varias formas prácticas de comprobar la calidad del agua, siendo la más directa alguna medida de atenuación (es decir, reducción de la intensidad) de la luz cuando pasa a través de una columna de muestra de agua. [7] El método de la vela Jackson utilizado alternativamente (unidades: Unidad de turbidez de Jackson o JTU ) es esencialmente la medida inversa de la longitud de una columna de agua necesaria para oscurecer completamente la llama de una vela vista a través de ella. Cuanta más agua se necesite (cuanto más larga sea la columna de agua), más clara será el agua. Por supuesto, el agua por sí sola produce cierta atenuación, y cualquier sustancia disuelta en el agua que produzca color puede atenuar algunas longitudes de onda. Los instrumentos modernos no utilizan velas, pero este método de atenuación de un haz de luz a través de una columna de agua debe calibrarse e informarse en JTU. [7]
La propensión de las partículas a dispersar un haz de luz enfocado en ellas se considera ahora una medida más significativa de la turbiedad en el agua. La turbidez medida de esta manera utiliza un instrumento llamado nefelómetro con el detector colocado al lado del haz de luz. Llega más luz al detector si hay muchas partículas pequeñas dispersando el haz fuente que si hay pocas. Las unidades de turbidez de un nefelómetro calibrado pueden ser NTU o FTU, según el método estándar utilizado. Hasta cierto punto, la cantidad de luz que se refleja para una determinada cantidad de partículas depende de propiedades de las partículas como su forma, color y reflectividad. Por esta razón (y la razón por la que las partículas más pesadas se sedimentan rápidamente y no contribuyen a una lectura de turbidez), una correlación entre la turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST) es algo inusual para cada ubicación o situación. [7]
La turbidez en lagos, embalses, canales y el océano se puede medir utilizando un disco de Secchi . Este disco blanco y negro se sumerge en el agua hasta que ya no se puede ver; Luego se registra la profundidad (profundidad de Secchi) como medida de la transparencia del agua (inversamente relacionada con la turbidez). El disco Secchi tiene las ventajas de integrar la turbidez sobre la profundidad (donde hay capas de turbidez variables), siendo rápido, fácil de usar y económico. Puede proporcionar una indicación aproximada de la profundidad de la zona eufótica con una división triple de la profundidad de Secchi ; sin embargo, esto no se puede utilizar en aguas poco profundas donde el disco todavía se puede ver en el fondo. [8]
Un dispositivo adicional que puede ayudar a medir la turbidez en aguas poco profundas es el tubo de turbidez. [9] [8] El tubo de turbidez condensa agua en un tubo graduado que permite la determinación de la turbidez basándose en un disco de contraste en su fondo, siendo análogo al disco de Secchi.
La turbidez del aire, que provoca la atenuación solar, se utiliza como medida de contaminación. Para modelar la atenuación de la irradiancia del haz, se han introducido varios parámetros de turbidez, incluido el factor de turbidez de Linke (TL ) . [10] [11]
Los gobiernos han establecido estándares sobre la turbidez permitida en el agua potable. En los Estados Unidos, los sistemas públicos de agua que utilizan métodos de filtración convencionales o directos no deben tener una turbidez superior a 1,0 NTU en la salida de la planta y todas las muestras de turbidez deben ser inferiores o iguales a 0,3 NTU en al menos el 95 por ciento de las muestras. en cualquier mes. Los sistemas que utilizan filtración distinta a la convencional o directa deben seguir los límites estatales, que deben incluir una turbiedad que en ningún momento debe exceder 5 NTU. Muchas empresas de agua potable se esfuerzan por alcanzar niveles tan bajos como 0,1 NTU. [12] El estándar europeo de turbidez es 4 NTU. [13]
La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) ha publicado criterios de turbidez en la calidad del agua. [14] Estos criterios son evaluaciones científicas de los efectos de la turbidez, que son utilizadas por los estados para desarrollar estándares de calidad del agua para cuerpos de agua. (Los estados también pueden publicar sus propios criterios). Algunos estados han promulgado estándares de calidad del agua para la turbiedad, que incluyen:
Los métodos de prueba analíticos publicados para turbidez incluyen:
La turbidez se trata comúnmente mediante un proceso de sedimentación o filtración, o ambos, sedimentación y filtración. Dependiendo de la aplicación, se pueden dosificar floculantes en la corriente de agua para aumentar la eficacia del proceso de sedimentación o filtración. [21] [22] Las plantas de tratamiento de agua potable y de aguas residuales municipales a menudo eliminan la turbidez con una combinación de tanques de sedimentación, filtración de medios granulares y clarificadores .
El tratamiento del agua in situ o la dosificación directa para el tratamiento de la turbiedad es común cuando las masas de agua afectadas están dispersas (es decir, existen numerosas masas de agua repartidas en un área geográfica, como pequeños embalses de agua potable), cuando el problema no es consistente. (es decir, cuando hay turbidez en un cuerpo de agua sólo durante y después de la temporada de lluvias) o cuando se requiere una solución de bajo costo. El tratamiento in situ de la turbidez implica la adición de un reactivo, generalmente un floculante , distribuido uniformemente sobre la superficie del cuerpo de agua. Luego, los flóculos se depositan en el fondo del cuerpo de agua, donde permanecen o se eliminan cuando se drena el cuerpo de agua. Este método se usa comúnmente en minas de carbón e instalaciones de carga de carbón donde los estanques de recolección de aguas pluviales tienen problemas estacionales de turbidez. Varias empresas ofrecen sistemas de tratamiento portátiles para el tratamiento de agua in situ o la dosificación directa de reactivos.
Hay varios reactivos químicos disponibles para tratar la turbidez. Los reactivos disponibles para tratar la turbidez incluyen sulfato de aluminio o alumbre (Al 2 (SO 4 ) 3 ·nH 2 O), cloruro férrico (FeCl 3 ), yeso (CaSO 4 ·2H 2 O), cloruro de polialuminio , polímeros a base de acrilamida y numerosos reactivos patentados. [23] La química del agua debe considerarse cuidadosamente cuando se dosifican productos químicos, ya que algunos reactivos, como el alumbre, alterarán el pH del agua.
El proceso de dosificación también debe tenerse en cuenta al utilizar reactivos, ya que los flóculos pueden romperse si se mezclan excesivamente.
