Contaminación hídrica

La contaminación hídrica, contaminación del agua o contaminación acuífera es la contaminación de los cuerpos de agua, generalmente como resultado de las actividades humanas, de tal manera que afecta negativamente a sus usos legítimos. La contaminación del agua reduce la capacidad de la masa de agua para proporcionar los servicios ecosistémicos que de otro modo proporcionaría. Los cuerpos de agua incluyen, por ejemplo, lagos, ríos, océanos, acuíferos, embalses y aguas subterráneas. La contaminación del agua se produce cuando se introducen contaminantes en estos cuerpos de agua. La contaminación del agua generalmente se puede atribuir a una de cuatro fuentes: aguas residuales, industria, agricultura y escorrentía urbana, incluidas las aguas pluviales.Por ejemplo, verter aguas residuales tratadas inadecuadamente en aguas naturales puede conducir a la degradación de estos ecosistemas acuáticos. La contaminación del agua también puede provocar enfermedades transmitidas por el agua para las personas que usan agua contaminada para beber, bañarse, lavarse o regar. El suministro de agua potable limpia es un servicio ecosistémico importante proporcionado por algunos sistemas de agua dulce, pero aproximadamente 785 millones de personas en el mundo no tienen acceso a agua potable limpia debido a la contaminación.

La contaminación del agua se puede clasificar como contaminación de las aguas superficiales (por ejemplo, lagos, arroyos, estuarios y partes del océano en la contaminación marina) o contaminación de las aguas subterráneas. Las fuentes de contaminación del agua pueden ser fuentes puntuales o no puntuales. 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 difusas son más difusas, como la escorrentía agrícola. La contaminación es el resultado del efecto acumulativo en el tiempo.

La contaminación puede tomar la forma de sustancias tóxicas (p. ej., petróleo, metales, plásticos, pesticidas, contaminantes orgánicos persistentes, productos de desecho industrial), condiciones estresantes (p. ej., cambios de pH, hipoxia o anoxia, temperaturas estresantes, turbidez excesiva, sabor desagradable o olor y cambios de salinidad), u organismos patógenos. Los contaminantes pueden incluir sustancias orgánicas e inorgánicas. El calor también puede ser un contaminante, y esto se llama contaminación térmica. Una causa común de la 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 mejorar el 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). El control efectivo de la escorrentía urbana incluye la reducción de la velocidad y la cantidad de flujo.

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". Por lo tanto, la contaminación está asociada a conceptos atribuidos a los humanos, a saber, las alteraciones negativas y los usos del cuerpo de agua. Por lo general, se dice que el agua está contaminada cuando se ve afectada por contaminantes antropogénicos. Debido a estos contaminantes, no admite un uso humano, como el agua potable, o sufre un cambio marcado en su capacidad para sustentar sus comunidades bióticas, como los peces.

Contaminantes y sus fuentes.

Visión de conjunto

Si la contaminación del agua proviene de aguas residuales (aguas residuales municipales), los principales contaminantes son: sólidos en suspensión, materia orgánica biodegradable, nutrientes y organismos patógenos.

Patógenos de las aguas residuales y la agricultura

Los microorganismos causantes de enfermedades se denominan patógenos. Los principales grupos de organismos patógenos son: (a) bacterias, (b) virus, (c) protozoos y (d) helmintos. En la práctica, los organismos indicadores se utilizan para investigar la contaminación patógena del agua debido a que 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 utilizados son: coliformes totales (TC), coliformes fecales (FC) o coliformes termotolerantes, escherichia coli (EC).

Los patógenos pueden producir enfermedades transmitidas por el agua en huéspedes humanos o animales. 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, gusanos parásitos, incluido el tipo Schistosoma .

La fuente de altos niveles de patógenos en los cuerpos de agua puede provenir de heces humanas (debido a la defecación al aire libre), aguas residuales, aguas negras, estiércol que ha encontrado su camino hacia el cuerpo de agua. La causa de esto puede ser la falta de saneamiento o el mal funcionamiento de los sistemas de saneamiento en el sitio (fosas sépticas, letrinas de pozo), plantas de tratamiento de aguas residuales sin pasos de desinfección, desbordamientos de alcantarillado sanitario y desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO) durante tormentas y agricultura intensiva (mal explotaciones ganaderas gestionadas).

Compuestos orgánicos no biodegradables

Las sustancias orgánicas no biodegradables pueden ingresar a los cuerpos de agua desde una variedad de fuentes, por ejemplo, las aguas residuales industriales. Muchas de estas sustancias químicas son tóxicas.

• Productos químicos de insecticidas y herbicidas.
• Hidrocarburos de petróleo, incluidos combustibles (gasolina, combustible diésel, combustibles para aviones y fueloil) y lubricantes (aceite de motor) y subproductos de la combustión de combustibles, de derrames de petróleo o escorrentía de aguas pluviales
• Compuestos orgánicos volátiles, como solventes industriales, por almacenamiento inadecuado.
• Contaminantes orgánicos persistentes, por ejemplo, sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS),
• Organocloruros, bifenilos policlorados (PCB), tricloroetileno, perclorato (estos se utilizan actualmente o se utilizaron en el pasado como plaguicidas, disolventes, productos farmacéuticos y productos químicos industriales).

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

• Diversos compuestos químicos que se encuentran en productos de higiene personal y cosméticos.
• Contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes, que pueden incluir varios medicamentos y sus metabolitos (ver también contaminación por medicamentos), como los medicamentos antidepresivos, los antibióticos o la píldora anticonceptiva.
• Metabolitos de drogas ilícitas (ver también epidemiología de aguas residuales), por ejemplo, metanfetamina y éxtasis.
• Subproductos de la desinfección que se encuentran en el agua potable desinfectada químicamente (aunque estos productos químicos pueden ser un contaminante en la red de distribución de agua, son bastante volátiles y, por lo tanto, no suelen encontrarse en las aguas ambientales).
• Hormonas (procedentes de la cría de animales y residuos de métodos anticonceptivos hormonales humanos) y materiales sintéticos como los ftalatos que imitan a las hormonas en su acción. Estos pueden tener impactos adversos incluso en concentraciones muy bajas en la biota natural y potencialmente en los humanos si el agua se trata y se utiliza para beber.

Contaminantes orgánicos persistentes

Los contaminantes orgánicos persistentes (COP), a veces conocidos como "productos químicos permanentes", son compuestos orgánicos que son resistentes a la degradación ambiental a través de procesos químicos, biológicos y fotolíticos.Son sustancias químicas tóxicas que afectan negativamente a la salud humana y al medio ambiente en todo el mundo. Debido a que pueden ser transportados por el viento y el agua, la mayoría de los COP generados en un país pueden afectar y afectan a las personas y la vida silvestre lejos de donde se usan y liberan. El efecto de los COP en la salud humana y ambiental fue discutido, con la intención de eliminar o restringir severamente su producción, por la comunidad internacional en la Convención de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes en 2001. Estados Unidos ha tomado fuertes medidas internas para reducir las emisiones de COP . Por ejemplo, ninguno de los pesticidas COP originales enumerados en el Convenio de Estocolmo está registrado para la venta y distribución en los Estados Unidos hoy y en 1978, El Congreso prohibió la fabricación de bifenilo policlorado (PCB) y restringió severamente el uso de las existencias restantes de PCB. Además, desde 1987, la Agencia de Protección Ambiental y los estados han reducido efectivamente las emisiones ambientales de dioxinas y furanos a la tierra, el aire y el agua de fuentes estadounidenses.

Contaminantes inorgánicos

Los contaminantes inorgánicos del agua incluyen, por ejemplo:

• Acidez causada por descargas industriales (especialmente dióxido de azufre de plantas de energía) o por mayores concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera (ver también acidificación de los océanos). En áreas industrializadas, la lluvia ácida en el pasado ha resultado en la contaminación de lagos y ríos debido a la contaminación del aire con óxidos de azufre y nitrógeno disueltos.
• Amoníaco de los residuos del procesamiento de alimentos
• Metales pesados ​​de los vehículos motorizados (a través de la escorrentía de aguas pluviales urbanas) y drenaje ácido de minas
• Nitratos y fosfatos, de aguas residuales y agricultura (ver contaminación por nutrientes)
• Limo (sedimento) en la escorrentía de los sitios de construcción o aguas residuales, tala, prácticas de tala y quema o sitios de desmonte.

Contaminantes farmacéuticos

El efecto ambiental de los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) se está investigando desde al menos la década de 1990. Los PPCP incluyen sustancias utilizadas por individuos por razones cosméticas o de salud personal y los productos utilizados por la agroindustria para impulsar el crecimiento o la salud del ganado. Cada año se producen más de veinte millones de toneladas de PPCP. La Unión Europea ha declarado como "sustancias prioritarias" los residuos farmacéuticos con potencial de contaminación de aguas y suelos.Se han detectado PPCP en masas 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 para el cuidado personal tienen un impacto sobre el medio ambiente y otras especies, como los arrecifes de coral y los peces. Los PPCP abarcan los contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes (EPPP) y son un tipo de contaminantes orgánicos persistentes. No se eliminan en las depuradoras convencionales sino que requieren una cuarta etapa de tratamiento de la que no disponen muchas depuradoras.

En 2022, el estudio más completo sobre la contaminación farmacéutica de los ríos del mundo revela que amenaza "la salud ambiental y/o humana en más de una cuarta parte de los lugares estudiados". Investigó 1.052 sitios de muestreo a lo largo de 258 ríos en 104 países, lo que representa la contaminación de los ríos de 470 millones de personas. Encontró que "los sitios más contaminados se encontraban en países de ingresos bajos a medianos y estaban asociados con áreas con mala infraestructura de gestión de aguas residuales y desechos y fabricación de productos farmacéuticos" y enumera los productos farmacéuticos detectados y concentrados con mayor frecuencia.

• Ubicaciones de ríos/cuencas estudiadas (n = 137).
  Puntos = grupos de sitios de muestreo en las respectivas cuencas fluviales;
  Tonos de países = número total de sitios de muestreo.
• Concentraciones
• Frecuencias de detección y número de principios activos farmacéuticos detectados
• Concentraciones acumuladas de ingredientes farmacéuticos activos
• Sitios que superan los límites "seguros"

Residuos sólidos y plásticos

Los desechos sólidos pueden ingresar a los cuerpos de agua a través de aguas residuales sin tratar, desbordamientos de alcantarillado combinado, escorrentía urbana, personas que arrojan basura al medio ambiente, desechos sólidos municipales transportados por el viento desde los vertederos, etc. Esto da como resultado una contaminación macroscópica (elementos grandes y visibles que contaminan el agua), pero también una contaminación por microplásticos que no es directamente visible. Los términos desechos marinos y contaminación plástica marina 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 provocan la contaminación del agua. El 35% de todos los microplásticos oceánicos provienen de textiles/ropa, principalmente debido a la erosión de la ropa a base de poliéster, acrílico o nailon, a menudo durante el proceso de lavado.

Diversos contaminantes de las aguas residuales industriales

Si la contaminación proviene de aguas residuales industriales, los contaminantes de interés pueden incluir:

• Metales pesados, incluidos mercurio, plomo y cromo
• Materia orgánica como residuos de alimentos, residuos de mataderos, fibras de papel, material vegetal, etc.;
• Partículas inorgánicas como arena, gravilla, partículas metálicas, residuos de caucho de neumáticos, cerámica, etc.;
• Toxinas como pesticidas, venenos, herbicidas, etc.
• Productos farmacéuticos, disruptores endocrinos, hormonas, compuestos perfluorados, siloxanos, drogas de abuso y otras sustancias peligrosas
• Microplásticos como perlas de polietileno y polipropileno, poliéster y poliamida
• Contaminación térmica de centrales eléctricas y fabricantes industriales
• Radionucleidos de la extracción de uranio, el procesamiento de combustible nuclear, la operación de reactores nucleares o la eliminación de desechos radiactivos.

Tipos de contaminación de aguas superficiales

Contaminación de ríos, lagos y océanos

La contaminación del agua superficial incluye la contaminación de ríos, lagos y océanos. Un subconjunto de la contaminación del agua superficial es la contaminación marina que afecta a los océanos. La contaminación por nutrientes se refiere a la contaminación por aportes excesivos de nutrientes.

A nivel mundial, alrededor de 4.500 millones de personas no cuentan con saneamiento gestionado de manera segura a partir de 2017, según una estimación del Programa Conjunto de Monitoreo para el Abastecimiento de Agua y Saneamiento. 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 fueron depositadas a las aguas superficiales. Las letrinas de pozo simples también pueden inundarse durante las lluvias.

Contaminación marítima

La contaminación marina se produce cuando las sustancias utilizadas o difundidas por los seres humanos, como desechos industriales, agrícolas y residenciales, partículas, ruido, exceso de dióxido de carbono u organismos invasores, ingresan al océano y causan efectos nocivos allí. La mayor parte de estos residuos (80%) proviene de la actividad terrestre, aunque el transporte marítimo también contribuye significativamente. 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 transportar hierro, ácido carbónico, nitrógeno, silicio, azufre, pesticidas o partículas de polvo al océano.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 desechos 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. Las vías de contaminación incluyen la descarga directa, la escorrentía terrestre, la contaminación de los barcos, la contaminación atmosférica y, potencialmente, la minería en aguas profundas.

Contaminación por nutrientes

La contaminación por nutrientes, una forma de contaminación del agua, se refiere a la contaminación por aportes excesivos de nutrientes. Es una de las causas principales de la eutrofización de las aguas superficiales, en las que el exceso de nutrientes, normalmente nitrógeno o fósforo, estimula el crecimiento de algas.Las fuentes de contaminación por nutrientes incluyen la escorrentía superficial de los campos agrícolas y los pastos, las descargas de los tanques sépticos y los corrales de engorde, y las emisiones de la combustión. Las aguas residuales sin tratar contribuyen en gran medida a la eutrofización cultural, ya que las aguas residuales tienen un alto contenido de nutrientes. La descarga de aguas residuales sin tratar en una gran masa de agua se conoce como vertido de aguas residuales y todavía ocurre en todo el mundo. El exceso de compuestos de nitrógeno reactivo en el medio ambiente está asociado con muchas preocupaciones ambientales a gran escala. Estos incluyen la eutrofización de las aguas superficiales, la proliferación de algas nocivas, la hipoxia, la lluvia ácida, la saturación de nitrógeno en los bosques y el cambio climático.

Salinización

La salinización del agua dulce es el proceso de escorrentía salada que contamina los ecosistemas de agua dulce, lo que puede dañar las especies acuáticas en ciertas cantidades y contaminar el agua potable. A menudo se mide por la mayor cantidad de minerales disueltos de lo que se considera normal para el área que se observa.La salinización natural se denomina salinización primaria; esto incluye lluvia, meteorización de rocas, intrusión de agua de mar y depósitos de aerosoles. La salinización inducida por el hombre se denomina salinización secundaria, con el uso de sales de carreteras para descongelar como la forma más común de escorrentía.  Aproximadamente el 37% del drenaje en los Estados Unidos ha sido efectuado por salinización en el siglo pasado. La EPA ha definido dos umbrales para niveles saludables de salinidad en ecosistemas de agua dulce: 230 mg/L Cl para niveles de salinidad promedio y 860 mg/L Cl para aportes agudos.

Contaminación térmica

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 disminución de la temperatura de un cuerpo de agua natural causado por la influencia humana. La contaminación térmica, a diferencia de la contaminación química, produce un cambio en las propiedades físicas del agua. Una causa común de la contaminación térmica es el uso de agua como refrigerante por parte de las centrales eléctricas y los fabricantes industriales. La escorrentía urbana (aguas pluviales descargadas a las aguas superficiales desde los techos, las carreteras y los estacionamientos) y los embalses también pueden ser una fuente de contaminación térmica. La contaminación térmica también puede ser causada por la liberación de agua muy fría desde la base de los embalses hacia 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 calientes), 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 nuevos peces. especies termófilas.

Contaminación biológica

La introducción de organismos invasores acuáticos también es una forma de contaminación del agua. Provoca contaminación biológica.

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 camino hacia las aguas subterráneas. Este tipo de contaminación del agua también puede ocurrir naturalmente debido a la presencia de un componente, contaminante o impureza menor e indeseable en el agua subterránea, en cuyo caso es más probable que se le llame contaminación en lugar de contaminación. La contaminación de las aguas subterráneas puede deberse a los sistemas de saneamiento in situ, los lixiviados de los vertederos, los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales, las fugas de alcantarillas, las estaciones de servicio de gasolina, la fracturación hidráulica (fracking) o la aplicación excesiva de fertilizantes en la agricultura. La contaminación (o contaminación) también puede ocurrir a partir de contaminantes naturales, como el arsénico o el fluoruro.El uso de aguas subterráneas contaminadas genera peligros para la salud pública a través del envenenamiento o la propagación de enfermedades (enfermedades transmitidas por el agua).

Contaminación de fuentes puntuales

La contaminación del agua de fuente puntual se refiere a los contaminantes que ingresan a una vía fluvial desde una fuente única e identificable, como una tubería o zanja. Los ejemplos de fuentes en esta categoría incluyen descargas de una planta de tratamiento de aguas residuales, una fábrica o un drenaje pluvial de la ciudad.

La Ley de Agua Limpia (CWA, por sus siglas en inglés) de EE. UU. define la fuente puntual para fines de cumplimiento normativo (consulte la regulación de los Estados Unidos sobre la contaminación del agua por fuente puntual). La definición de CWA de fuente puntual se modificó en 1987 para incluir los sistemas de alcantarillado pluvial municipales, así como las aguas pluviales industriales, como las de los sitios de construcción.

Aguas residuales

Las aguas residuales típicamente consisten en 99.9% de agua y 0.1% de sólidos. Las aguas residuales aportan muchas clases de nutrientes que conducen a la eutrofización. Es una fuente importante de fosfato, por ejemplo. Las aguas residuales a menudo están contaminadas con diversos compuestos que se encuentran en la higiene personal, los cosméticos, las drogas farmacéuticas (ver también contaminación por drogas) y sus metabolitos . La contaminación del agua debido a contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes puede tener consecuencias de gran alcance. Cuando las alcantarillas se desbordan durante las tormentas, esto puede provocar la contaminación del agua debido a las aguas residuales no tratadas. Tales eventos se denominan desbordamientos de alcantarillado sanitario o desbordamientos de alcantarillado combinado.

Aguas residuales industriales

Los procesos industriales que utilizan agua también producen aguas residuales. Usando los EE. UU. como ejemplo, los principales consumidores industriales de agua (utilizando más del 60% del consumo total) son las centrales eléctricas, las refinerías de petróleo, las acerías, las fábricas de pulpa y papel y las industrias de procesamiento de alimentos. Algunas industrias descargan desechos químicos, incluidos solventes y metales pesados ​​(que son tóxicos) y otros contaminantes nocivos como los nutrientes. Ciertas industrias (por ejemplo, procesamiento de alimentos) descargan altas concentraciones de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y aceite y grasa. Algunas descargas industriales incluyen contaminantes orgánicos persistentes como las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS).

Derrames de petróleo

Un derrame de petróleo es la liberación de un hidrocarburo líquido del petróleo al medio ambiente, especialmente al ecosistema marino, debido a la actividad humana, y es una forma de contaminación. El término se suele dar a los derrames de petróleo en el mar, donde el petróleo se libera en el océano o en las aguas costeras, pero los derrames también pueden ocurrir en tierra. Los derrames de petróleo pueden deberse a derrames de petróleo crudo de buques tanque, plataformas en alta mar, plataformas de perforación y pozos, así como derrames de productos de petróleo refinado (como gasolina, diesel) y sus derivados, combustibles más pesados ​​utilizados por barcos grandes como combustible búnker, o el derrame de cualquier basura aceitosa o aceite de desecho.

Contaminación de fuentes difusas

La contaminación de fuentes no puntuales (NPS, por sus siglas en inglés) se refiere a la contaminación difusa (o contaminación) del agua o el aire que no se origina en una sola fuente discreta. Este tipo de contaminación suele ser el efecto acumulativo de pequeñas cantidades de contaminantes recolectados en un área grande. Está en contraste con la contaminación de fuente puntual que resulta de una sola fuente. La contaminación de fuente difusa 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 sola fuente.La contaminación del agua de fuentes no puntuales afecta a un cuerpo de agua de fuentes tales como la escorrentía contaminada de las áreas agrícolas que desembocan en un río o los desechos transportados por el viento que soplan hacia el mar. La contaminación del aire de fuentes difusas afecta la calidad del aire, desde 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 de contaminación no puntual; si las descargas ocurrieran en un cuerpo de agua o en la atmósfera en un solo lugar, la contaminación sería de un solo punto.

Agricultura

La agricultura es uno de los principales contribuyentes a la contaminación del agua de fuentes no puntuales. El uso de fertilizantes, así como la escorrentía superficial de los campos de cultivo, pastos y corrales de engorde, conduce a la contaminación por nutrientes. Además de la agricultura centrada en las plantas, la piscicultura también es una fuente de contaminación. Además, la escorrentía agrícola a menudo contiene altos niveles de pesticidas.

Medición

La contaminación del agua se puede analizar a través de varias categorías amplias de métodos: físicos, químicos y biológicos. Algunos métodos pueden realizarse 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 analíticos estandarizados y validados para muestras de agua y aguas residuales.

Las pruebas físicas comunes del agua incluyen temperatura, conductancia específica o conductancia eléctrica (EC) o conductividad, concentraciones de sólidos (p. ej., sólidos suspendidos totales (TSS)) y turbidez. Las muestras de agua pueden examinarse utilizando métodos de química analítica. Muchos métodos de prueba publicados están disponibles para compuestos orgánicos e inorgánicos. Los parámetros de uso frecuente que se cuantifican son el pH, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO), el oxígeno disuelto (OD), la dureza total, los nutrientes (compuestos de nitrógeno y fósforo, por ejemplo, nitrato y ortofosfatos), los metales (incluido el cobre, zinc, cadmio, plomo y mercurio), aceites y grasas, hidrocarburos totales de petróleo (TPH), surfactantes y pesticidas.

Muestreo

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 en el sitio, porque el agua existe en equilibrio con su entorno. Las mediciones comúnmente realizadas en el sitio 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 Secchi.

Pruebas biológicas

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. Las pruebas biológicas involucran 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 ecosistema o integridad ambiental está presente. 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 en busca de cambios (bioquímicos, fisiológicos o de comportamiento) que puedan indicar un problema dentro de su ecosistema.

Los biosensores tienen el potencial de "alta sensibilidad, selectividad, confiabilidad, simplicidad, bajo costo y respuesta en tiempo real". Por ejemplo, los bionanotecnólogos informaron sobre el desarrollo de ROSALIND 2.0 , que puede detectar niveles de diversos contaminantes del agua.

Impactos

Ecosistemas

La contaminación del agua es un problema ambiental global importante porque puede resultar en la degradación de los ecosistemas acuáticos.Los contaminantes específicos que conducen a la contaminación del agua incluyen un amplio espectro de sustancias químicas, patógenos y cambios físicos, como la temperatura elevada. Si bien muchos de los químicos y sustancias que están regulados pueden ocurrir de forma natural (calcio, sodio, hierro, manganeso, etc.), la concentración generalmente determina qué es un componente natural del agua y qué es un contaminante. Las altas concentraciones de sustancias naturales pueden tener impactos negativos en la flora y fauna acuática. Las sustancias que agotan el oxígeno pueden ser materiales naturales como la materia vegetal (p. ej., hojas y hierba), así como productos químicos fabricados por el hombre. Otras sustancias naturales y antropogénicas pueden causar turbidez (turbidez) que bloquea la luz e interrumpe el crecimiento de las plantas y obstruye las branquias de algunas especies de peces.

Existe la preocupación de que la contaminación del agua pueda dañar el fitoplancton de los océanos, que produce el 70 % del oxígeno y elimina una gran parte del dióxido de carbono de la atmósfera.

Salud pública y enfermedades transmitidas por el agua

Un estudio publicado en 2017 indicó que "el agua contaminada propagó enfermedades gastrointestinales e infecciones parasitarias y mató a 1,8 millones de personas" (estas también se conocen como enfermedades transmitidas por el agua).

Eutrofización por contaminación por nitrógeno

La contaminación por nitrógeno (una forma de contaminación del agua en la que se agregan cantidades excesivas de nutrientes a un cuerpo de agua) puede causar eutrofización, especialmente en los lagos. La eutrofización es un aumento en la concentración de nutrientes químicos en un ecosistema hasta el punto de aumentar la productividad primaria del ecosistema. Dependiendo del grado de eutrofización, pueden ocurrir efectos ambientales negativos posteriores, como anoxia (agotamiento de oxígeno) y reducciones severas en la calidad del agua, que afectan a las poblaciones de peces y otros animales.La eutrofización es el proceso por el cual una masa de agua entera, o partes de ella, se enriquece progresivamente con minerales y nutrientes, particularmente nitrógeno y fósforo. También se ha definido como "aumento de la productividad del fitoplancton inducido por nutrientes". Los cuerpos de agua con niveles muy bajos de nutrientes se denominan oligotróficos y aquellos con niveles moderados de nutrientes se denominan mesotróficos. La eutrofización avanzada también puede denominarse condiciones distróficas e hipertróficas. La eutrofización en los ecosistemas de agua dulce casi siempre es causada por un exceso de fósforo , mientras que en los sistemas marinos, el nitrógeno y el fósforo pueden ser importantes en diferentes lugares.

Acidificación oceánica

La acidificación de los océanos es otro impacto de la contaminación del agua. La acidificación de los océanos es la disminución continua del valor del pH de los océanos de la Tierra, provocada por la absorción de dióxido de carbono (CO ₂ ) de la atmósfera.

Predominio

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

Por país

Por ejemplo, la contaminación del agua en India y China está muy extendida. Alrededor del 90 por ciento del agua en las ciudades de China está contaminada.

Control y reducción

Filosofía de control de la contaminación

Un aspecto de la protección del medio ambiente son las normas obligatorias, pero son solo una parte de la solución. Otras herramientas importantes en el control de la contaminación incluyen la educación ambiental, los instrumentos económicos, las fuerzas del mercado y una aplicación más estricta. Los estándares pueden ser "precisos" (para un valor mínimo o máximo cuantificable definido para un contaminante), o "imprecisos", lo que requeriría el uso de la Mejor Tecnología Disponible (BAT) o la Mejor Opción Ambiental Práctica (BPEO). Los instrumentos económicos basados ​​en el mercado para el control de la contaminación pueden incluir: cargos, subsidios, esquemas de depósito o reembolso, la creación de un mercado de créditos por contaminación e incentivos para hacer cumplir la ley.

Avanzar hacia un enfoque holístico en el control de la contaminación química combina los siguientes enfoques: medidas de control integradas, consideraciones transfronterizas, medidas de control complementarias y complementarias, consideraciones del ciclo de vida, los impactos de las mezclas químicas.

El control de la contaminación del agua requiere una infraestructura y planes de gestión adecuados. 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 los sitios de construcción también pueden ayudar a prevenir la contaminación del agua. El control efectivo de la escorrentía urbana incluye la reducción de la velocidad y la cantidad de flujo.

La contaminación del agua requiere una evaluación y revisión continua de la política de recursos hídricos en todos los niveles (internacional hasta acuíferos y pozos individuales).

Saneamiento y tratamiento de aguas residuales

Las aguas residuales municipales (o aguas residuales) pueden tratarse mediante plantas de tratamiento de aguas residuales centralizadas, sistemas de aguas residuales descentralizados, soluciones basadas en la naturaleza o en instalaciones de aguas residuales y fosas sépticas in situ. Por ejemplo, las lagunas de estabilización de desechos son una opción de tratamiento de bajo costo para las aguas residuales, particularmente en regiones con climas cálidos. La luz ultravioleta (luz solar) se puede utilizar para degradar algunos contaminantes en los estanques de estabilización de desechos (lagunas de aguas residuales). El uso de servicios de saneamiento gestionados de manera segura evitaría la contaminación del agua causada por la falta de acceso al saneamiento.

Los sistemas bien diseñados y operados (es decir, con etapas de tratamiento secundario o un tratamiento terciario más avanzado) pueden eliminar el 90 por ciento o más de la carga de contaminantes en las aguas residuales. 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 generar grandes costos financieros, así como aumentos ambientalmente indeseables en el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero.

Los desbordamientos de alcantarillado durante las tormentas pueden solucionarse mediante el mantenimiento oportuno y las actualizaciones 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, pero han implementado proyectos de separación parcial y enfoques de infraestructura verde. En algunos casos, los municipios han instalado instalaciones adicionales de almacenamiento de CSO o ampliado la capacidad de tratamiento de aguas residuales.

Tratamiento de aguas residuales industriales

El tratamiento de aguas residuales industriales describe los procesos utilizados para tratar las aguas residuales producidas por las industrias como un subproducto indeseable. Después del tratamiento, las aguas residuales industriales tratadas (o efluentes) se pueden reutilizar o verter a un alcantarillado sanitario oa aguas superficiales en el medio ambiente. Algunas instalaciones industriales generan aguas residuales que pueden ser tratadas 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 normas relativas a la eliminación de aguas residuales en alcantarillas o en ríos, lagos u océanos. 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. Algunas industrias instalan un sistema de pretratamiento para eliminar algunos contaminantes (p. ej., compuestos tóxicos) y luego descargan las aguas residuales parcialmente tratadas al sistema de alcantarillado municipal.

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, estiércol animal, 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 utilicen unidades de tratamiento mecanizado similares a las que se utilizan para aguas residuales industriales. Donde 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 reproducción o cosecha.Los purines de animales suelen tratarse confinándolos en lagunas anaerobias antes de eliminarlos mediante aspersión o aplicación por goteo en los pastizales. Los humedales construidos a veces se utilizan para facilitar el tratamiento de los desechos animales.

Manejo de erosión y control de sedimentos

Los sedimentos de los sitios de construcción se pueden manejar mediante la instalación de controles de erosión, como mantillo e hidrosiembra, y controles de sedimentos, como depósitos de sedimentos y cercas de sedimentos. La descarga de productos químicos tóxicos, como combustibles para motores y lavado de concreto, se puede evitar mediante el uso de planes de control y prevención de derrames, y contenedores especialmente diseñados (por ejemplo, para lavado de concreto) y estructuras como controles de desbordamiento y bermas de desvío.

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

Control de escorrentía urbana (aguas pluviales)

El control efectivo de la escorrentía urbana implica reducir la velocidad y el flujo de las aguas pluviales, así como reducir las descargas de contaminantes. Los gobiernos locales utilizan una variedad de técnicas de gestión de aguas pluviales para reducir los efectos de la escorrentía urbana. Estas técnicas, denominadas mejores prácticas de gestión de la contaminación del agua (BMP, por sus siglas en inglés) en algunos países, pueden enfocarse en el control de la cantidad de agua, mientras que otros se enfocan en mejorar la calidad del agua y algunas realizan ambas funciones.

Legislación

A continuación se enumeran algunos ejemplos de legislación para controlar la contaminación del agua:

• En Filipinas, la Ley de la República 9275, también conocida como Ley de Agua Limpia de Filipinas de 2004, es la ley que rige la gestión de aguas residuales. Señala que es política del país proteger, preservar y reactivar la calidad de sus aguas dulces, salobres y marinas, para lo cual la gestión de aguas residuales juega un papel particular.
• La Ley de Agua Limpia es la principal ley federal en los Estados Unidos que rige la contaminación del agua en las aguas superficiales. Lo implementa la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. en colaboración con los estados, territorios y tribus. Las disposiciones de protección de aguas subterráneas están incluidas en la Ley de Agua Potable Segura, la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos y la Ley Superfund.