Contaminación del agua
Contaminación de cuerpos de agua

Parte de una serie sobre
Contaminación
Aguas residuales y desechos industriales en el río Nuevo a su paso desde Mexicali (México) hasta Calexico, California
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La contaminación del agua (o contaminación acuática ) es la contaminación de los cuerpos de agua , con un impacto negativo en sus usos. [1] : 6  Por lo general, es resultado de actividades humanas. 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. Estas son descargas de aguas residuales , actividades industriales, actividades agrícolas y escorrentías urbanas, incluidas las aguas pluviales . [2] La contaminación del agua puede afectar tanto a las aguas superficiales como a las subterráneas . Esta forma de contaminación puede provocar muchos problemas. Uno es la degradación de los ecosistemas acuáticos . Otro es la propagación de enfermedades transmitidas por el agua cuando las personas usan agua contaminada para beber o regar . [3] La contaminación del agua también reduce los servicios ecosistémicos , como el agua potable, que proporciona el recurso hídrico .

Las fuentes de contaminación del agua son fuentes puntuales o fuentes no puntuales . [4] Las fuentes puntuales tienen una causa identificable, como un desagüe pluvial , una planta de tratamiento de aguas residuales o un derrame de petróleo . Las fuentes no puntuales son más difusas. Un ejemplo es la escorrentía agrícola . [5] La contaminación es el resultado del efecto acumulativo a lo largo del tiempo. La contaminación puede adoptar muchas formas. Una de ellas son las sustancias tóxicas como el petróleo, los metales, los plásticos, los pesticidas , los contaminantes orgánicos persistentes y los productos de desecho industriales. Otra son las condiciones estresantes como los cambios de pH , la hipoxia o la anoxia, el aumento de las temperaturas, la turbidez excesiva o los cambios de salinidad ). La introducción de organismos patógenos es otra. Los contaminantes pueden incluir sustancias orgánicas e inorgánicas . Una causa común de contaminación térmica es el uso de agua como refrigerante por parte de las centrales eléctricas y los fabricantes industriales.

El control de la contaminación del agua requiere una infraestructura adecuada y planes de gestión, 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 la contaminación del agua es: "La contaminación del agua es la adición de sustancias o formas de energía que alteran directa o indirectamente la naturaleza del cuerpo de agua de tal manera que afecta negativamente sus usos legítimos". [1] : 6  Por lo general, se dice que el agua está contaminada cuando se ve afectada por contaminantes antropogénicos . Debido a estos contaminantes, ya no admite un determinado uso humano, como el agua potable , o sufre un cambio marcado en su capacidad para sustentar a sus comunidades bióticas, como los peces.

Contaminantes

Contaminantes de origen cloacal

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

Las aguas residuales tratadas inadecuadamente pueden transportar nutrientes, patógenos, sólidos suspendidos heterogéneos y materia fecal orgánica. [1] : 6 

Cartel para educar a la población del sur de Asia sobre las actividades humanas que provocan la contaminación de las fuentes de agua
Contaminantes y sus efectos*
ContaminanteParámetro representativo principalPosible efecto del contaminante
Sólidos suspendidosSólidos suspendidos totales
Materia orgánica biodegradableDemanda biológica de oxígeno (DBO)
  • Consumo de oxígeno
  • Muerte de peces
  • Condiciones sépticas
Nutrientes
Patógenos
  • Los coliformes, como E. coli , pueden no ser patógenos por sí mismos, pero se utilizan como un indicador de patógenos coexistentes que deberían tardar un poco menos de tiempo en morir o degradarse [1] : 51 
  • Huevos de helmintos [1] : 55  [11]
Enfermedades transmitidas por el agua
Materia orgánica no biodegradable
Sólidos disueltos inorgánicos
* Las fuentes de estos contaminantes son las aguas residuales domésticas e industriales, las escorrentías urbanas y el drenaje pluvial de las zonas agrícolas [1] : 7 

Patógenos

Las bacterias, los virus, los protozoos y los gusanos parásitos son ejemplos de patógenos que se pueden encontrar en las aguas residuales. [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 comúnmente utilizados son los coliformes totales (TC) o los coliformes fecales (FC), estos últimos también denominados coliformes termotolerantes, como Escherichia coli . [1] : 52–53 

Los patógenos pueden producir enfermedades transmitidas por el agua tanto en huéspedes humanos como animales. [12] 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, y gusanos parásitos, incluido el tipo Schistosoma . [13]

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, desbordes de alcantarillado sanitario y desbordes de alcantarillado combinados (CSO) [14] durante tormentas y agricultura intensiva (operaciones ganaderas mal gestionadas).

Compuestos orgánicos

Las sustancias orgánicas que ingresan a los cuerpos de agua a menudo son tóxicas . [15] : 229 

Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS) son contaminantes orgánicos persistentes . [17] [18]

Contaminantes inorgánicos

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

Los contaminantes inorgánicos del agua incluyen, por ejemplo:

Contaminantes farmacéuticos

El efecto ambiental de los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) se viene investigando desde al menos los años 1990. Los PPCP incluyen sustancias utilizadas por personas con fines de salud personal o cosméticos y los productos utilizados por la agroindustria para estimular el crecimiento o la salud del ganado. Cada año se producen más de veinte millones de toneladas de PPCP. [23] La Unión Europea ha declarado que los residuos farmacéuticos con potencial de contaminación del agua y el suelo son "sustancias prioritarias". [3]

Se han detectado PPCP en cuerpos de agua en 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 [24] [25] [26] y los peces. [27] [28] Los PPCP abarcan contaminantes farmacéuticos persistentes ambientales (EPPP) y son un tipo de contaminantes orgánicos persistentes . No se eliminan en plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales , sino que requieren una cuarta etapa de tratamiento que no muchas plantas tienen. [23]

En 2022, el estudio más completo sobre la contaminación farmacéutica de los ríos del mundo concluyó que esta amenaza "la salud ambiental y/o humana en más de una cuarta parte de los lugares estudiados". Se investigaron 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. Se concluyó que "los sitios más contaminados se encontraban en países de ingresos bajos a medios y estaban asociados con áreas con infraestructura deficiente de gestión de aguas residuales y desechos y con fabricación de productos farmacéuticos " y se enumeran los productos farmacéuticos detectados y concentrados con mayor frecuencia. [29] [30]

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 sin tratar, desbordes de alcantarillado combinado, escorrentías urbanas, basura que las personas arrojan al medio ambiente, desechos sólidos municipales que el viento arrastra desde los vertederos , etc. Esto da como resultado contaminación macroscópica (objetos visibles de gran tamaño que contaminan el agua), pero también contaminación por microplásticos que no son directamente visibles. Los términos desechos marinos y contaminación marina por plásticos se utilizan en el contexto de la contaminación de los océanos.

Los microplásticos persisten en el medio ambiente en niveles elevados, en particular en los ecosistemas acuáticos y marinos , donde causan contaminación del agua. [33] El 35% de todos los microplásticos oceánicos provienen de textiles/ropa, principalmente debido a la erosión de la ropa de poliéster, acrílico o nailon, a menudo durante el proceso de lavado. [34]

Las aguas pluviales, las aguas residuales no tratadas y el viento son las principales vías de transporte de los microplásticos desde la tierra hasta el 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. [35] [36]

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 .

Según una estimación del Programa Conjunto de Monitoreo del Abastecimiento de Agua y el Saneamiento , en 2017 aproximadamente 4.500 millones de personas en todo el mundo carecían de servicios de saneamiento gestionados de manera segura . [37] 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 desde el suelo donde se depositaron a las aguas superficiales. Las letrinas de pozo simples también pueden inundarse durante las lluvias.

A partir de 2022, Europa y Asia Central representan alrededor del 16% de la descarga mundial de microplásticos en los mares, [35] [38] y, aunque la gestión de los residuos plásticos y su reciclaje está mejorando a nivel mundial, la cantidad absoluta de contaminación plástica continúa aumentando sin cesar debido a la gran cantidad de plástico que se está produciendo y eliminando. [39] Incluso si la contaminación plástica del mar se detuviera por completo, se proyecta que la contaminación microplástica de la superficie del océano continuaría aumentando. [39]

Contaminación marina

La contaminación marina se produce cuando las sustancias utilizadas o difundidas por los seres humanos, como los desechos industriales , agrícolas y residenciales , las partículas , el ruido , el exceso de dióxido de carbono o los organismos invasores, ingresan al océano y causan allí efectos nocivos. La mayoría de estos desechos (80%) provienen de la actividad terrestre, aunque el transporte marítimo también contribuye significativamente. [40] Es una combinación de productos químicos y basura, la mayoría de los cuales provienen de fuentes terrestres y son arrastrados o arrastrados 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. [41] 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. [42] La contaminación a menudo proviene de fuentes no puntuales como la escorrentía agrícola, los escombros arrastrados por el viento y el polvo. Estas fuentes no puntuales se deben en gran medida a la escorrentía que ingresa al océano a través de los ríos, pero los escombros y el polvo arrastrados por el viento también pueden desempeñar un papel, ya que estos contaminantes pueden depositarse en las vías fluviales y los océanos. [43] Las vías de contaminación incluyen la descarga directa, la escorrentía terrestre, la contaminación de los barcos , la contaminación de las sentinas , la contaminación atmosférica y, potencialmente, la minería de aguas profundas .

Contaminación por nutrientes

Contaminación por nutrientes causada por la escorrentía superficial del suelo y fertilizantes durante una tormenta de lluvia
La contaminación por nutrientes, una forma de contaminación del agua, se refiere a la contaminación por aportes excesivos de nutrientes . Es una causa primaria de la eutrofización de las aguas superficiales (lagos, ríos y aguas costeras ), en la que el exceso de nutrientes, generalmente nitrógeno o fósforo , estimula el crecimiento de algas . [44] Las fuentes de contaminación por nutrientes incluyen la escorrentía superficial de los campos agrícolas y los pastos, las descargas de fosas sépticas y corrales de engorde , y las emisiones de la combustión. Las aguas residuales sin tratar son un gran contribuyente a la eutrofización cultural ya que las aguas residuales tienen un alto contenido de nutrientes. La liberación de aguas residuales sin tratar en un gran cuerpo de agua se conoce como vertido de aguas residuales, y todavía ocurre en todo el mundo. El exceso de compuestos reactivos de nitrógeno en el medio ambiente está asociado con muchos problemas ambientales a gran escala. Estos incluyen la eutrofización de las aguas superficiales , las floraciones de algas nocivas , la hipoxia , la lluvia ácida , la saturación de nitrógeno en los bosques y el cambio climático . [45]

Contaminación térmica

La central eléctrica de Brayton Point , en Massachusetts, descargó agua caliente en la bahía de Mount Hope hasta 2011.
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 la caída de la temperatura de un cuerpo natural de agua causado por la influencia humana . La contaminación térmica, a diferencia de la contaminación química, resulta en un cambio en las propiedades físicas del agua . Una causa común de contaminación térmica es el uso del agua como refrigerante por parte de las centrales eléctricas y los fabricantes industriales. [46] La escorrentía urbana ( aguas pluviales descargadas a las aguas superficiales desde los tejados, las carreteras y los estacionamientos) y los embalses también pueden ser una fuente de contaminación térmica. [47] La ​​contaminación térmica también puede ser causada por la liberación de agua muy fría desde la base de los embalses a ríos más cálidos.

Las temperaturas elevadas del agua disminuyen los niveles de oxígeno (debido a los 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 termófilas . [48] : 179  [15] : 375 

Contaminación biológica

La introducción de organismos acuáticos invasores también es una forma de contaminación del agua y provoca contaminación biológica . [49]

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 se abren paso hasta las aguas subterráneas . Este tipo de contaminación del agua también puede ocurrir de forma natural debido a la presencia de un componente, contaminante o impureza menor y no deseado en las aguas subterráneas, en cuyo caso es más probable que se la denomine contaminación en lugar de polución . La contaminación de las aguas subterráneas puede producirse por sistemas de saneamiento in situ , lixiviados de vertederos , efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales , fugas de alcantarillas, gasolineras , fracturación hidráulica (fracking) o por la aplicación excesiva de fertilizantes en la agricultura . La polución (o contaminación) también puede producirse por contaminantes naturales, como el arsénico o el flúor . [50] El uso de aguas subterráneas contaminadas provoca peligros para la salud pública a través del envenenamiento o la propagación de enfermedades ( enfermedades transmitidas por el agua ).

En muchas zonas del mundo, la contaminación de las aguas subterráneas supone un peligro para el bienestar de las personas y los ecosistemas. Una cuarta parte de la población mundial depende de las aguas subterráneas para beber, pero se sabe que la recarga concentrada lleva contaminantes de corta duración a los acuíferos carbonatados y pone en peligro la pureza de esas aguas. [51]

Contaminación de fuentes puntuales

La contaminación del agua de origen puntual se refiere a los contaminantes que ingresan a un curso de agua desde una única fuente identificable, como una tubería o una zanja . Algunos ejemplos de fuentes de esta categoría incluyen los vertidos de una planta de tratamiento de aguas residuales, una fábrica o un desagüe pluvial de la ciudad .

La Ley de Agua Limpia de los Estados Unidos (CWA) define el concepto de fuente puntual para fines de aplicación de la normativa ( véase la reglamentación de los Estados Unidos sobre la contaminación del agua de fuentes puntuales ). [52] La definición de fuente puntual de la CWA se modificó en 1987 para incluir los sistemas de alcantarillado pluvial municipal, así como las aguas pluviales industriales, como las de los sitios de construcción. [53]

Aguas residuales

Las aguas residuales generalmente consisten en 99,9% de agua y 0,1% de sólidos. [54] Las aguas residuales aportan muchas clases de nutrientes que conducen a la eutrofización . Es una fuente importante de fosfato, por ejemplo. [55] Las aguas residuales a menudo están contaminadas con diversos compuestos que se encuentran en la higiene personal , los cosméticos , los medicamentos farmacéuticos (ver también contaminación por medicamentos ) y sus metabolitos [56] [32] La contaminación del agua debido a contaminantes farmacéuticos persistentes ambientales puede tener consecuencias de amplio alcance. Cuando las alcantarillas se desbordan durante tormentas, esto puede provocar contaminación del agua por aguas residuales sin tratar. Dichos eventos se denominan desbordamientos de alcantarillado sanitario o desbordamientos de alcantarillado combinados .

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. [57]

Los procesos industriales que utilizan agua también producen aguas residuales, llamadas aguas residuales industriales . Si tomamos como ejemplo a los EE. UU., los principales consumidores industriales de agua (que utilizan más del 60 % del consumo total) son las centrales eléctricas, las refinerías de petróleo, las plantas siderúrgicas, las fábricas de pulpa y papel y las industrias de procesamiento de alimentos. [2] Algunas industrias vierten 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 de petróleo líquido al medio ambiente, especialmente al ecosistema marino , debido a la actividad humana, y es una forma de contaminación . El término se aplica generalmente a los derrames de petróleo marinos, donde el petróleo se libera en el océano o las aguas costeras , pero los derrames también pueden ocurrir en tierra. Los derrames de petróleo pueden deberse a liberaciones de petróleo crudo de petroleros , plataformas marinas , plataformas de perforación y pozos , así como a derrames de productos refinados del petróleo (como gasolina y combustible diésel ) y sus subproductos, combustibles más pesados ​​utilizados por grandes barcos como el combustible búnker , o el derrame de cualquier residuo aceitoso o aceite usado . [ cita requerida ]

Contaminación de fuentes no puntuales

La contaminación de fuentes no puntuales (NPS) se refiere a la contaminación difusa (o contaminación ) del agua o el aire que no se origina de una única fuente discreta. Este tipo de contaminación es a menudo el efecto acumulativo de pequeñas cantidades de contaminantes recogidos de una gran zona. Es en contraste con la contaminación de fuentes puntuales que resulta de una única fuente. La contaminación de fuentes no puntuales generalmente resulta de la escorrentía terrestre , la precipitación, la deposición atmosférica , el drenaje , la filtración o la modificación hidrológica (lluvia y deshielo) donde es difícil rastrear la contaminación hasta una única fuente. [63] La contaminación del agua de fuentes no puntuales afecta a un cuerpo de agua a partir de fuentes como la escorrentía contaminada de las zonas agrícolas que drenan en un río o los escombros transportados por el viento que soplan hacia el mar. La contaminación del aire de fuentes no puntuales afecta la calidad del aire, a partir de fuentes como las chimeneas o los tubos de escape de los automóviles . Aunque estos contaminantes se han originado a partir de una fuente puntual, la capacidad de transporte de largo alcance y las múltiples fuentes del contaminante lo convierten en una fuente no puntual de contaminación; Si las descargas se produjeran en un cuerpo de agua o en la atmósfera en un solo lugar, la contaminación sería puntual.

Agricultura

La agricultura es una de las principales fuentes de contaminación del agua procedente de fuentes no puntuales. El uso de fertilizantes, así como la escorrentía superficial de los campos agrícolas, los pastos y los corrales de engorde, provocan contaminación por nutrientes. [64] 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 atmosférica es un proceso por el cual los contaminantes del aire provenientes de fuentes industriales o naturales se depositan en los cuerpos de agua. La deposición puede contaminar el agua cerca de la fuente o a distancias de hasta varios miles de kilómetros. Los contaminantes del agua que se observan con más frecuencia como resultado de la deposición atmosférica industrial son los compuestos de azufre, los compuestos de nitrógeno, los compuestos de mercurio, otros metales pesados ​​y algunos pesticidas y subproductos industriales. Las fuentes naturales de deposición atmosférica incluyen los incendios forestales y la actividad microbiana. [65]

La lluvia ácida es causada por emisiones de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno , que reaccionan con las moléculas de agua en la atmósfera para producir ácidos. [66] 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 resultan en lluvia ácida son antropogénicos , pero los óxidos de nitrógeno también pueden producirse naturalmente por rayos y el dióxido de azufre es producido por erupciones volcánicas . [67] La ​​lluvia ácida puede tener efectos nocivos sobre las plantas, los ecosistemas acuáticos y la infraestructura. [68] [69]

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 ). [70] Esto conduce a la acidificación de los océanos y es otra forma de contaminación del agua por contribuciones atmosféricas. [71]

Muestreo, mediciones, análisis

Científicos ambientales preparan muestreadores automáticos de agua

La contaminación del agua puede analizarse mediante varias categorías amplias de métodos: físicos, químicos y biológicos. Algunos métodos pueden llevarse a cabo 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 analítica estandarizados y validados para muestras de agua y aguas residuales. [72]

Las pruebas físicas comunes del agua incluyen temperatura, conductancia específica o conductancia eléctrica (CE) o conductividad, concentraciones de sólidos (p. ej., sólidos suspendidos totales (SST)) y turbidez . Las muestras de agua se pueden examinar utilizando métodos de química analítica . Hay muchos métodos de prueba publicados disponibles tanto para compuestos orgánicos como inorgánicos. Los parámetros utilizados con frecuencia que se cuantifican son pH , DBO, [73] : 102  demanda química de oxígeno (DQO), [73] : 104  oxígeno disuelto (OD), dureza total , nutrientes ( compuestos de nitrógeno y fósforo , p. ej. nitrato y ortofosfatos ), metales (incluidos cobre, zinc , cadmio , plomo y mercurio ), aceite y grasa, hidrocarburos totales de petróleo (HTP), surfactantes 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 circundante. [74] 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 ambiental o del ecosistema está presente. [75] Un ejemplo de un grupo de bioindicadores son los copépodos y otros pequeños crustáceos acuáticos que están presentes en muchos cuerpos de agua. Dichos 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 in situ, porque el agua existe en equilibrio con su entorno . Las mediciones que se realizan comúnmente in situ 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 global porque puede provocar la degradación de todos los ecosistemas acuáticos : aguas dulces, costeras y oceánicas. [76] Los contaminantes específicos que provocan la contaminación del agua incluyen un amplio espectro de productos químicos , patógenos y cambios físicos como la temperatura elevada. Si bien muchos de los productos químicos y sustancias que se regulan pueden ser de origen natural ( calcio , sodio , hierro, manganeso , etc.), la concentración suele determinar qué es un componente natural del agua y qué es un contaminante. Las altas concentraciones de sustancias de origen natural pueden tener efectos negativos en la flora y la fauna acuáticas. 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. [77]

Los lodos fecales recogidos de las 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 afirmó que "el agua contaminada propagó enfermedades gastrointestinales e infecciones parasitarias y mató a 1,8 millones de personas" (también conocidas como enfermedades transmitidas por el agua). [78] 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. [79]

Eutrofización por contaminación por nitrógeno

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

La eutrofización es un término general que describe un proceso en el que los nutrientes se acumulan en un cuerpo de agua, lo que resulta en un mayor crecimiento de microorganismos que pueden agotar el oxígeno del agua . [80] [81] La eutrofización puede ocurrir de forma natural o como resultado de acciones humanas. La eutrofización provocada por el hombre o cultural ocurre cuando las aguas residuales , las aguas residuales industriales , la escorrentía de fertilizantes y otras fuentes de nutrientes se liberan al medio ambiente. [82] Esta contaminación por nutrientes suele provocar floraciones 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 de los océanos

La acidificación de los océanos es otro de los efectos 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. [70]

Predominio

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

Por país

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

Control y reducción

Vista de los reactores de tratamiento secundario (proceso de lodos activados) en la planta de tratamiento avanzado 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, que son sólo una parte de la solución. Otras herramientas importantes para el control de la contaminación son la educación ambiental, los instrumentos económicos, las fuerzas del mercado y una aplicación más estricta de las normas. 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 (MTD) o la mejor opción ambiental practicable (OPPA). Los instrumentos económicos basados ​​en el mercado para el control de la contaminación pueden incluir cargos, subsidios, sistemas de depósito o reembolso, la creación de un mercado de créditos por contaminación e incentivos para la aplicación de las normas. [85]

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

El control de la contaminación del agua requiere una infraestructura adecuada y planes de gestión. La infraestructura puede incluir plantas de tratamiento de aguas residuales , por ejemplo, plantas de tratamiento 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 eficaz de la escorrentía urbana incluye la reducción de la velocidad y la cantidad del flujo.

La contaminación del agua requiere una evaluación y revisión constantes de las políticas de recursos hídricos a todos los niveles (desde el nivel internacional hasta los acuíferos y pozos individuales).

Saneamiento y tratamiento de aguas residuales

Residuos plásticos en los grandes desagües y contaminación del aire en el otro extremo de los mismos en Ghana

Las aguas residuales municipales pueden ser tratadas mediante plantas de tratamiento de aguas residuales centralizadas, sistemas descentralizados de aguas residuales , soluciones basadas en la naturaleza [86] o en instalaciones de alcantarillado in situ y fosas sépticas. Por ejemplo, los estanques de estabilización de residuos pueden ser una opción de tratamiento de bajo costo para las aguas residuales. [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. [37]

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 en las aguas residuales. [88] Algunas plantas tienen sistemas adicionales para eliminar nutrientes y patógenos. Si bien estas técnicas de tratamiento avanzadas sin duda reducirán las descargas de microcontaminantes, también pueden resultar en grandes costos financieros, así como en aumentos ambientalmente indeseables en el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero . [89]

Los desbordes de las alcantarillas durante tormentas se pueden abordar mediante un mantenimiento y mejoras oportunos 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 que las industrias producen como un subproducto indeseable. Después del tratamiento, las aguas residuales industriales tratadas (o efluentes) 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 tratarse en plantas de tratamiento de aguas residuales . 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 sobre la eliminación de aguas residuales en alcantarillas o en ríos, lagos u océanos . [94] : 1412  Esto se aplica a las industrias que generan aguas residuales con altas concentraciones de materia orgánica (por ejemplo, aceite y grasa), contaminantes tóxicos (por ejemplo, metales pesados, compuestos orgánicos volátiles ) o nutrientes como el amoníaco . [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 de las operaciones con animales confinados y de la escorrentía superficial que puede estar contaminada 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. Puede realizarse en plantas que utilizan unidades de tratamiento mecanizadas similares a las que se utilizan para las aguas residuales industriales . Cuando hay tierra disponible para estanques, cuencas de sedimentación y lagunas facultativas pueden tener costos operativos más bajos para las condiciones de uso estacional de los ciclos de cría o cosecha. [97] : 6–8  Los purines animales generalmente se tratan mediante contención en lagunas anaeróbicas antes de su eliminación mediante aspersión o aplicación por goteo en los pastizales. A veces se utilizan humedales construidos para facilitar el tratamiento de los desechos animales.

Gestión de la erosión y control de sedimentos

Valla de sedimentos instalada en un sitio de construcción

Los sedimentos de los sitios de construcción se pueden controlar mediante la instalación de controles de erosión , como mantillo e hidrosiembra , y controles de sedimentos , como cuencas de sedimentos y cercas de sedimento . [98] La descarga de productos químicos tóxicos, como combustibles para motores y el lavado de hormigón, se pueden prevenir mediante el uso de planes de prevención y control de derrames, y contenedores especialmente diseñados (por ejemplo, para el lavado de hormigón) y estructuras como controles de desbordamiento y bermas de desviación. [99]

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

Control de escorrentías urbanas (aguas pluviales)

El control eficaz de la escorrentía urbana implica reducir la velocidad y el caudal de las aguas pluviales, así como las descargas de contaminantes. Los gobiernos locales utilizan diversas técnicas de gestión de las aguas pluviales para reducir los efectos de la escorrentía urbana. Estas técnicas, denominadas mejores prácticas de gestión de la contaminación del agua (BMP) 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 cumplen 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 Oriente Medio, como la instalación de techos verdes y la manipulación mejorada de productos químicos (por ejemplo, la gestión de combustibles y aceite de motor, fertilizantes, pesticidas y descongelantes de carreteras ). [103] [104] Los sistemas de mitigación de escorrentía incluyen cuencas de infiltración , sistemas de biorretención , humedales construidos , cuencas de retención y dispositivos similares. [105] [106]
Porcentaje de masas de agua con buena calidad del agua en 2020. Una masa de agua se clasifica como de "buena" calidad si al menos el 80% de los valores de monitoreo cumplen los niveles de calidad objetivo, véase también el ODS 6 , Indicador 6.3.2.

Legislación

Filipinas

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

Reino Unido

En 2024, la Real Academia de Ingeniería publicó un estudio sobre los efectos de las aguas residuales en la salud pública en el Reino Unido. [108] El estudio ganó la atención de los medios, con comentarios de los principales profesionales de la salud del Reino Unido, incluido Sir Chris Whitty . Se describen 15 recomendaciones para que varios organismos del Reino Unido reduzcan drásticamente los riesgos para la salud pública aumentando la calidad del agua en sus vías fluviales , como ríos y lagos.

Tras la publicación del informe, el periódico The Guardian entrevistó a Whitty, quien afirmó que la mejora de la calidad del agua y el tratamiento de las aguas residuales debería ser de gran importancia y una "prioridad de salud pública". Lo comparó con la erradicación del cólera en el siglo XIX en el país tras las mejoras en la red de tratamiento de aguas residuales . [109] El estudio también identificó que los bajos caudales de agua en los ríos provocaban altos niveles de concentración de aguas residuales , así como épocas de inundaciones o fuertes lluvias. Si bien las fuertes lluvias siempre se habían asociado con desbordamientos de aguas residuales en arroyos y ríos, los medios británicos llegaron al extremo de advertir a los padres sobre los peligros de remar en ríos poco profundos durante el clima cálido. [110]

Los comentarios de Whitty se produjeron después de que el estudio revelara que el Reino Unido estaba experimentando un crecimiento en el número de personas que utilizaban las aguas costeras e interiores con fines recreativos. Esto podría estar relacionado con un creciente interés en actividades como la natación en aguas abiertas u otros deportes acuáticos . [111] A pesar de este crecimiento en la recreación, la mala calidad del agua hizo que algunas personas se sintieran mal durante los eventos. [112] En particular, los Juegos Olímpicos de París de 2024 tuvieron que retrasar numerosos eventos centrados en la natación, como el triatlón, debido a los altos niveles de aguas residuales en el río Sena . [113]

Estados Unidos

La Ley de Agua Limpia es la principal ley federal de los Estados Unidos que regula la contaminación del agua en las aguas superficiales. [114] Las enmiendas de 1972 a la CWA establecieron un amplio marco regulatorio para mejorar la calidad del agua. La ley define los procedimientos para el control de la contaminación y el desarrollo de criterios y estándares para los contaminantes en las aguas superficiales. [115] La ley autoriza a la Agencia de Protección Ambiental a regular la contaminación de las aguas superficiales en los Estados Unidos, en asociación con las agencias estatales. Antes de 1972 era legal descargar aguas residuales en las 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 fondos de subvenciones para la construcción para los gobiernos locales, regular las descargas de alcantarillado pluvial municipal y, posteriormente, establecer el Fondo Rotatorio Estatal de Agua Limpia . El fondo proporciona préstamos a bajo interés para mejorar los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales y financiar otras mejoras de la calidad del agua. [116]

Véase también

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