La importancia de la calidad del agua

INTRODUCCIÓN

El agua es uno de los recursos naturales fundamentales, y junto con el aire, la tierra y la energía constituye los cuatro recursos básicos en que se apoya el desarrollo.

La importancia de la calidad del agua ha tenido un lento desarrollo. Hasta finales del siglo XIX no se reconoció el agua como origen de numerosas enfermedades infecciosas. Hoy en día, la importancia tanto de la cantidad como de la calidad del agua está fuera de toda duda.

El agua es el líquido más abundante y la sustancia más común de la tierra. Cubre el 72% de la superficie terrestre. Se encuentra en la naturaleza como líquido, como sólido (hielo y nieve) y como gas (vapor de agua) en la atmósfera. Es esencial para la vida; entre un 65 y 70 % en masa del cuerpo humano es agua.

La forma más conveniente de llevar a cabo muchas reacciones químicas es hacer que transcurran en disolución y el agua es el disolvente más comúnmente utilizado con este fin. La solubilidad de las sustancias en agua y otros líquidos depende en gran parte de las fuerzas que se establecen entre las moléculas del disolvente y las del soluto.

El agua pese a ser el compuesto más abundante de la naturaleza, en contra de lo que pudiera parecer, diversos factores limitan su disponibilidad para el uso humano. El uso de los recursos naturales provoca un efecto sobre los ecosistemas de donde se extraen y en los ecosistemas en donde se utilizan. El caso del agua es uno de los ejemplos más claros: un mayor suministro de agua significa una mayor carga de aguas residuales. Si se entiende por desarrollo sostenible aquel que permita compatibilizar el uso de los recursos con la conservación de los ecosistemas.

Hay que considerar también que el hombre influye sobre el ciclo del agua de dos formas distintas, bien directamente mediante extracción de las mismas y posterior vertido de aguas contaminadas como o bien indirectamente alterando la vegetación y la calidad de las aguas.

El contenido de agua del planeta se estima en 1.300 trillones de litros. La mayor parte, un 97,23 %, la almacenan los océanos y los casquetes polares un 2,15 %; los acuíferos, la verdadera reserva para el hombre, un 0,61 %. Los lagos encierran el 0,009 %, mientras que la cifra desciende en los mares interiores a un 0,008 %. La humedad del suelo acumula el 0,005 % la atmósfera el 0,001 % y los ríos tan sólo 0,0001 % del total. Esta cantidad ha estado circulando siempre por la Tierra, originando y conservando la vida en ella. Disponemos actualmente de la misma cantidad de la que disfrutaban los dinosaurios hace 65 millones de años. Por tanto, podemos concluir que para el hombre y sus actividades industriales y agrícolas, sólo resta un 0,62 % que se encuentra en lagos, ríos y agua subterráneas. La cantidad de agua disponible es ciertamente escasa, aunque mayor problema es aún su distribución irregular en el planeta

El agua, elemento fundamental, prácticamente fuente de toda vida, constituye parte integrante de todos los tejidos animales y vegetales, siendo necesaria como vehículo fundamental para el proceso de las funciones orgánicas, pero, además, es indispensable para toda una serie de usos humanos que comportan un mayor bienestar, desde la salud y la alimentación, a la industria y al esparcimiento.

El agua se encuentra en la naturaleza con diversas formas y características y cada una de ellas tiene su función dentro del gran ecosistema del planeta Tierra. La que nos interesa, principalmente, para los usos humanos, es en forma líquida y la conocida como agua dulce, en la cual existe una gama de componentes en disolución en pequeñas proporción, que la hace más o menos apta para los distintos usos, para lo cual se han desarrollado una serie de normas que definen la calidad y tratan de regularla, desde el agua para el consumo directo o agua potable hasta el agua para usos industriales. Esta agua dulce es solo una pequeña parte del conjunto de agua que existe en la tierra y, a su vez, de ella solo es aprovechable otra pequeña parte.

PROPIEDADES FÍSICAS y QUIMICAS DEL AGUA

El agua es la única sustancia que existe de modo natural en los tres estados de la materia: sólido, líquido y gas. Los estados físicos del agua dependen de la temperatura y la presión. La fusión, evaporización, ebullición y sublimación de cualquier sustancia incluyendo el agua requieren calor; ocurren cuando aumenta la temperatura o cuando disminuye la presión. La solidificación, condensación, licuefacción y sublimación inversa ceden calor y ocurren cuando baja la temperatura o aumenta la presión.

El agua pasa del estado líquido al sólido, y por tanto se convierte en hielo, a los 0 º C, esto permite que los océanos, los lagos y los ríos se congelen empezando por la superficie, y la capa de hielo que se forma protege a los seres vivos que habitan por debajo de dichas aguas, ya que el agua del fondo queda resguardada del frío exterior, presentando temperaturas de entre 4 y 5 ºC, lo que permite la supervivencia de algunas especies acuáticas. Esta característica aislante se aprovecha para construir los Iglúes.

El agua se ha conservado casi sin cambio tanto en cantidad como en tipo desde que se formó la Tierra, pues se ha reciclado a través del ciclo hidrológico o también conocido como “ciclo del agua”

Aunque el agua está en movimiento constante, se almacena temporalmente en los océanos, lagos, ríos, arroyos, cuencas y en el subsuelo. Nos referimos a estas fuentes como aguas superficiales y aguas subterráneas. El sol calienta el agua superficial de la tierra, lluvias, deshielos o nieve, produciendo la evaporación que la convierte en gas. Este vapor de agua se eleva hacia la atmósfera donde se enfría, produciéndose la condensación. Así se forman pequeñas gotas, que se juntan y crecen hasta que se vuelven demasiado pesadas y regresan a la tierra como precipitación. La que sobra se mete a la tierra a través del proceso llamado infiltración, que se produce cuando el agua penetra al subsuelo y es conducida a capas más profundas traspasando a través de los mantos rocosos, por pequeñas grietas, formando las napas subterráneas. Si la precipitación continúa cayendo a la tierra hasta que ésta se satura, el agua excedente pasa a formar parte de las aguas superficiales, escorrentía. Tanto las aguas superficiales como las aguas subterráneas finalmente van a dar al océano.

Las características estructurales del agua, su geometría y el tipo de enlace entre sus moléculas son claves para comprender sus peculiares propiedades.

1.   La ebullición y fusión del agua: A nivel del mar, la temperatura de ebullición del agua es de 100 ºC  y la de fusión es de 0ºC . Estas temperaturas son altas si las comparamos  con la de otros compuestos formados también por hidrógeno y por un elemento no metálico del mismo grupo del oxígeno. (El H2S presenta temperatura de ebullición y fusión de -61 ºC y -82 ºC, respectivamente.. 

2.  Densidad del agua: La masa de un litro de agua pesa 1 Kg  a temperatura de 4 ºC. la densidad del agua es de 1 g/mL  a esa temperatura. Para la mayoría de los líquidos se observa un aumento de la densidad con la disminución de la temperatura y en una sustancia sólida su densidad será mayor que en su estado líquido; en cambio, para el agua sucede lo contrario debido a que ésta se dilata en su estado sólido. El paso de agua líquida a hielo (a 0 °C) va acompañado de un aumento de volumen disminuyendo su densidad. Esta hace que el hielo flote sobre el agua y produce importantes fenómenos mecánicos de rotura y disgregación de las rocas cuando se congela dentro de las grietas. El agua en estado sólido presenta estructura cristalina abierta con canales hexagonales lo cual determina su mayor volumen respecto a la misma cantidad de agua líquida.

4.   Tensión superficial: las fuerzas de cohesión que se establecen entre las moléculas superficiales son diferentes a las del interior. Mientras las moléculas bajo la superficie líquidas experimentan fuerzas de atracción con otras moléculas vecinas en todas las direcciones, las que se encuentran en la superficie están ligadas sólo por otras moléculas superficiales y por aquellas ubicadas inmediatamente debajo. Esto crea una mayor tensión sobre la superficie del líquido, llamada tensión superficial. Con la sola excepción del mercurio, el agua tiene la tensión superficial más elevada de todos los líquidos comunes. 

5.    El agua como solvente: El agua es el mejor disolvente que la mayoría de los  líquidos corrientes. Las sales y otros compuestos iónicos se disuelven en agua con facilidad, pero son insolubles en otros en otros solventes, como la acetona. En la naturaleza es de considerable importancia que el agua sea un buen disolvente, ya que muchas reacciones transcurren en medio acuosas.

6. Gran Calor Específico El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado Celsius la temperatura de un gramo de materia. El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse y a su vez requiere de gran cantidad de energía para elevar su temperatura. No es así en los metales, que tienen una capacidad calorífica menor, es decir, se pueden

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