Diapositiva 1

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Factores de control de la calidad natural de las
aguas Dra. Belén Buil Gutiérrez Investigadora
CIEMAT
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1.- Contextualización de la calidad natural del
agua ciclo hidrológico 2.- Ámbitos de
incorporación de constituyentes al agua 3.-
Factores de control de la calidad natural de las
aguas 4.- Constituyentes del agua natural 5.-
Factores antrópicos de la calidad del agua
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CONCEPTOS
Factores de control de la calidad natural de las
aguas
4
Dónde se localiza y cómo se mueve el agua en
nuestro Planeta?
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CICLO HIDROLÓGICO
El comportamiento geoquímico y las propiedades
químicas e isótopicas de las aguas naturales
están relacionadas con su localización en la
hidrosfera, es decir, como precipitación, flujos
de agua superficiales, agua del suelo,
aguas subterráneas océanos, etc.
El ciclo del agua, también conocido como ciclo
hidrológico, describe el movimiento continuo y
cíclico del agua (líquida y vapor) entre los
distintos reservorios de la Tierra, incluyendo
el océano, la atmósfera, lagos y aguas
superficiales, suelos y aguas subterráneas. El
agua tiene un tiempo de residencia en cada uno de
estos reservorios.
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CICLO HIDROLÓGICO
PUNTO FINAL del ciclo
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CICLO HIDROLÓGICO
Todas las aguas del mundo están concentadas a
través del ciclo hidrológico por lo que, la
entrada de contaminantes en un determinado punto
del ciclo hidrogeológico puede transmitirse a
otros cuerpos/tipos de aguas integrantes. Con
este mismo razonamiento, añadir, que la
composición química del agua en un determinado
punto del ciclo hidrogeológico está influenciada,
además de por numerosos procesos asociados al
movimiento y circulación de las aguas, por la
composición química de las aguas que integran
dicho ciclo.
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Cómo adquiere el agua los constituyentes que
determinan su calidad natural?
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AMBITOS DE INCORPORACIÓN DE CONSTITUYENTES A LAS
AGUAS
Dentro del ciclo hidrológico pueden distinguirse.
a grandes rasgos tres sistemas o ámbitos en que
el agua adquiere y ve modificado su quimismo

• Zonas no contaminadas lluvia
• débil mineralización
• pH 5 a 6
• Carácter oxidante
• Facilidad alteración materiales
• f( sitúación geográfica, clima, suelo
• actividad biológica, etc)

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AMBITOS DE INCORPORACIÓN DE CONSTITUYENTES A LAS
AGUAS

• Desde infiltración hasta alcanzar el nivel
  freático, quimismo agua sufre modificaciones
• como consecuencia
• Concentración por evapotranspiración----------agua
  infiltración gt salinidad
• Contacto con materiales
• Capacidad suelo para generar gran cantidad de
  ácidos (H2C03, ácidos húmicos. etc.)
• Capacidad zona edáfica para consumir el oxígeno
  disuelto en el agua en la oxidación de la
• materia orgánica.
• Intercambio de gases entre aire del suelo y aire
  exterior

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AMBITOS DE INCORPORACIÓN DE CONSTITUYENTES A LAS
AGUAS
Zona saturada El agua subterránea se incorpora
al sistema de flujo propio de cada acuífero
realizando recorridos muy variables en función de
las características de cada uno de ellos. El
conjunto de materiales por los que circula el
agua y con los que interacciona constituye el
tercer sistema en que el agua adquiere o modifica
su quimismo. La composición de la roca, muy
importante, no es determinante en mineralización
agua subterránea, tb pureza, textura, porosidad,
grado de fisuración, estructura regional, así
como P, Tª, tiempo de permanencia y de contacto
agua-roca, fenómenos modificadores. etc., pueden
tener una influencia decisiva en la adquisición y
evolución del quimismo.
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La composición natural de un agua puede
contemplarse desde diferentes puntos de vista
químico, bacteriológico, isotópico, etc.
La incorporación de los constituyentes al agua
debido COMIENZA incluso antes de que se
incorpore al sistema de flujo subterráneo propio
de cada acuífero. Gases, aerosoles, polvo y
sales diversas, presentes en la ATMÓSFERA,
reaccionan con el agua marcando el primer esbozo
del quimismo del agua de infiltración. Una vez
INFILTRADA (con unas características químicas
definidas originadas en la atmósfera o en la
superficie del terreno por evapotranspiración)
el agua puede sufrir modificaciones drásticas en
su composición como consecuencia de un CONJUNTO
DE INTERACCIONES QUIMICAS, FÍSICAS Y BIOLÓGICAS
complejas con el medio.

• elevado poder disolvente
• propiedades de combinación.

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(No Transcript)
14
Qué factores condicionan o controlan la calidad
natural de las aguas?
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
Geología Clima Cantidad y tipo de
vegetación presente Características
morfológicas (tamaño, forma, anchura, etc) de
los cuerpos de agua Hidrogeológicos (EVP, T,
EVPT, INF, localización del agua en la
superficie terrestre, etc)
Condiciones/factores naturales del medio
ambiente
Disolución (y alteración) Precipitación/coprecipit
ación Íntercambio iónico Reemplazamiento
Factores químicos (termodinamicos y cinéticos)
Textura Estructura Fracturación
(macro/micro) porosidad permeabilidad superficie
específica Adsorción/desorción Difusión Intercambi
o atmósfera
Factores físicos
Producción primaria Crecimiento (ciclo)
microbiológico Descomposición materia
orgánica Bioacumulación, etc
Factores biológicos
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IMPORTANTE RESALTAR
La composición del agua subterránea natural debe
contemplarse con la perspectiva de su posible
variación espacio-temporal. Una composición
quimica concreta no queda completamente definida
si no se refiere a un lugar y momento determinados
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
CLIMA
El clima influye en la calidad natural del agua
ya que la Tª, la precipitación y el viento
afectan a las características químicas, físicas y
biológicas de las mismas.
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
CLIMA
Precipitación
cantidad y tamaño de los cuerpos de agua (menores
y escasos en climas secos y, por tanto, más
susceptibles a la contaminación efecto
dilución)
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
CLIMA
La influencia del clima en la calidad del agua va
más allá de estos efectos directos
Los tipos de climas asociados a distintas áreas
geográficas, condicionan los tipos vegetación y
de suelos que en ellas se desarrollan y,por
tanto, la composición de las aguas que drenan
estas áreas puede considerarse como un producto
del equilibrio ecológico.
Algunos de los componentes mayoritarios del agua
están influenciados en mayor grado por el clima
que otros Ej. Bicarbonato domina en aguas de
zonas donde ala vegetación crece
profusamente Ej. Algunos metales son acumulados
por la vegetación, cuya descomposición,
constituirá una fuente de metales a las aguas
circulantes (observable en ríos)..
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
Clima
CLIMA HUMEDOS Y TEMPLADOS O HUMEDOS EN GENERAL Elevado desarrollo de vegetación Aguas de escorrentía con bajo contenido en sólidos disueltos
CLIMAS ÁRIDOS Aguas de escorrentía con elevados contenidos en solidos disueltos, por evaporación, a pesar de ser desfavorable la meteorización de solutos Aguas de escorretía asociadas a inundaciones ocasionales pueden presentar bajo contenido en sólidos disueltos, si los productos resultantes de la meteorización no están disponibles en grandes cantidades
CLIMAS CON ALTERNANCIA DE ESTACIONES SECAS Y HÚMEDAS Reacciones de meteorización (que producen cantidades de materia inorgánica soluble) favorecidas en unas estaciones respecto a otras. Aguas de escorrentía fluctúan tanto en volumen de flujo como en rangos de composición química Calidad química fluctúa en función la estación
CLIMAS FRÍOS Bajas temperaturas inhiben la tasa de las reacciones de meteorización (incluyendo procesos mediados por la biota) Agua en estado sólido Escorrentía bajo contenido en sólidos disueltos
Calidad del agua en función del clima
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua

• Espesor de la columna de agua
• Estratificación de las aguas Influye en la
  calidad de las aguas
• Principalmente asociado a elevados
• espesores de columna de agua
• (lagos profundos, reservorios, mares)
• Tipos Física por cambios de densidad
  (por Tª)
• Química por cambios en su composición

LAGO ESTRATIFICADO
Contacto con la atmósfera (fuente de gases
O2) Recibe luz solar
gt profundidad, lt Tª
No contacto con la atmósfera (fuente de gases
O2) No recibe luz solar Contacto con sedimentos
en descomposición demanda de oxígeno
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua

• Espesor de la columna de agua

Ejemplo
Lagos poco profundos composición homogénea
debido a la mezcla del agua por
efecto del viento y las
olas Resultado calidad
homogénea. Lagos profundos No
procesos mezcla/homogenización
en profundidad menos oxígeno y
más minerales que en superficie.
Resultado estratificación calidad agualt
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua

• Tamaño de las cuencas hidrográficas
• lt 100 Km2 CALIDAD HETEROGÉNEA
• la variación de un único factor
  puede provocar
• variaciones de más de un orden de
  magnitud en
• variables fisicoquímicas o
  químicas medidas
• gt 100 Km2 CALIDAD
  HOMOGENÉA/CONSTANTE
• las variaciones en las variables
  medidas
• son de un orden de magnitud.

• Pendiente y velocidad corrientes AUMENTO DE LA
  CALIDAD
• favorecen la
  turbulencia y mezcla con
• aire, añadiendo oxígeno al agua
• DISMINUCIÓN CALIDAD
• Mayor capacidad de erosión y, por tanto,
• mayor sedimentos en suspensión (turbidez)

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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
Morfología/dimensiones de los cuerpos de agua
Variación composición química en función de los
tipos de cuerpo de agua
Ejemplo
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
ATMÓSFERA COMO FUENTE DE SOLUTOS

• Cualquier agua natural debería estar saturada
  respecto a los principales constituyentes
• gaseosos de la atmósfera

• El contenido de los mismos en disolución es
  proporcional a
• -solubilidad
• -presión parcial
• -temperatura
• Los gases que reaccionan con el agua son más
  solubles que aquellos que no lo hacen,
• de ahí la importancia del CO2, a pesar de
  representar un 0.03 de a composición
• de gases en una atmósfera no contaminada
• Gases como H2O, SO2, NH3, N2O, NO2, HCl, CO, y
  CO2 son producidos en
• cantidades importantes como la quema de
  combustibles, procesos metalúrgicos, otras
• actividades antropogénicas, así como procesos
  bioquímicos en el suelo y el agua,
• actividad volcánica y geotérmica
• ENRIQUECIMIENTO LOCAL--------------AFECCIÓN PROP
  QUÍMICAS AGUA LLUVIA .

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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
ATMÓSFERA COMO FUENTE DE SOLUTOS

• Aproximadamente 9 iones inorgánicos (SO4 2-, NO3
  -, Cl-, NH4 , Na, K, Ca2, Mg2 y HCO3-), se
  encuentran presentes en concentraciones lo
  suficientemente altas como para ser considerados
  principales componentes de la lluvia, (siendo
  monitoreados alrededor del mundo por las
  diferentes redes de monitoreo de la química de la
  precipitación pluvial)

La atmósfera también puede
contener -elementos como el 3H y 14C se
producen en la atmósfera por bombardeo de
rayos cósmicos. -partículas de material
extraterrestre introducidas desde el espacio
(basandose en contenido en Ni de la nieve
antártica, se realizaron cálculos, estimándose
que sobre la superficie terrestre Caen de 3 a 10
millones de toneladas/año de este tipo de
material) -particulas de polvo terrestre, polvo
vólcanico, NaCl u otras sales procedentes del
mar, llevados a suspensión por el
viento. -material de origen antrópico (vertidos
industriales, gases vehículos, etc)
Este material partículado es importante en la
formación de núcleos de condensación del agua y
como fuente de solutos en la precipitación.
influye también procesos químicos mediados en
superfie.
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ATMOSFÉRICA
La cantidad lluvia tiene gran influencia que la
en la concentración de partículas (aerosoles) en
la atmósfera, ya que actúa como depuradora de su
contenido. Evidente al comparar la concentración
de aerosoles entre los meses de mayor
precipitación pluvial y aquellos en los que ésta
disminuye o no se presenta.
La composición química de las partículas está
constituída principalmente por SO4 2-, NO3 -,
Cl-, NH4 , Ca2 y Mg2, ácidos, metales y carbón
elemental y orgánico
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
ALTERACIÓN DE LA COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN
ATMOSFÉRICA
Lluvia ácida ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOx) Los
principales compuestos de nitrógeno presentes en
la atmósfera son las formas oxidadas NO, NO2 y
HNO3, que están relacionadas químicamente entre
sí, por una serie de reacciones cíclicas. El HNO3
se forma en la atmósfera por oxidación del
dióxido de nitrógeno, principalmente por reacción
con el radical hidroxil NO2OH-------HNO3 Las
pequeñas gotas de HNO3 constituyen núcleos de
condensación muy activos, con diámetros
inferiores a una décima de micrón, están
presentes en todo momento en el aire terrestre.
El vapor de agua también comienza a
condensarse sobre ellas a humedades relativas por
debajo del 100. Por tanto Las emisiones de
NO2 se convierten en un medio acidificante de la
precipitación pluvial
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ATMOSFÉRICA
Lluvia ácida

• ÓXIDOS DE AZUFRE (SOx)
• El principal compuesto de azufre presente en la
  atmósfera es el dióxido de azufre (SO2),
• emitido directamente por
• -procesos de combustión de combustibles
  fósilesque contienen azufre,
• -por la oxidación de las formas reducidas del
  azufre, procedentes
• de procesos naturales, formando CS2, CH3SCH3,
  CH3SOCH3, H2S etc.
• El proceso final es la conversión de SO2 en ácido
  sulfúrico y la incorporación de este
• ácido a la precipitación pluvial, a la nieve y al
  granizo

Posteriormente el H2SO4 puede neutralizarse por
medio de iones, principalmente, NH4 y Ca2,
formando las correspondientes sales. Cuando el
contenido de estos iones no es suficientemente
alto, y existe predominancia del SO2, hace que
exista un exceso de H2SO4, que junto con el HNO3
SON RESPONSABLES DE LA LLUVIA ÁCIDA.
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
COMPOSICIÓN DE LA PRECIPITACIÓN ATMOSFÉRICA
Lluvia ácida
Existe también otra forma de contaminación ácida
conocida como deposición seca, y hace
referencia a gases y partículas ácidos que son
arrastrados por el viento, chocando contra
edificios, coches, casas y árboles. Otra vía de
arrastre son las lluvias fuertes. En este caso
las sustancias ácidas se incorporan a la lluvia
ácida, lo que contribuye a aumentar su acidez.
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
FACTORES BIOQUÍMICOS

• Influencia del suelo y procesos de formación del
  suelo
• Una parte importante de las principales
  características de la composición
• química de mayoría de aguas naturales son
  resultado de los procesos de
• formación del suelo o de las reacciones de
  interacción que en el se producen.
• El agua de precipitación, así como de
  escorrentía y agua subterránea,
• han experimentado en mayor o menor medida
  contacto elevado con el
• suelo, o retenida durante tiempo en el mismo
• Los factores que influyen en la composición
  química del agua del suelo
• son la alteración o/y disolución de silicatos y
  otros minerales, precipitación
• de minerales moderadamente solubles (ej
  carbonato calcico), eliminación
• selectiva y circulación de nutrientes por las
  plantas, reacciones bioquímicas
• con producción de CO2, sorción/desorción de
  iones por minerales
• y superficies orgánicas, concentración de
  solutos por evapotranspiración,
• coversion del N2 (g) a especies químicas para la
  nutrición de las plantas

H2O CO2--------------H2CO3-------HCO3-
H----------CO32- H Control del pH y
alteración minerales
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
FACTORES BIOQUÍMICOS

• Biota acuática
• La mayoría de procesos químicos que tienen lugar
  en el suelo, también
• se producen en los cuerpos de agua.
• La fotosíntesis, respiración y descomposición de
  las distintas especies
• de plantas que se encuentran en el lecho de
  lagos, arroyos, o flotando en
• los cuerpos de agua, producen la liberación o
  perdida de O2 y/o CO2,
• pudiendo dar lugar a fluctuaciones ciclicas
  diarias del pH, contenidos en O2, etc.
• (observado en lagos y ríos)
• La adquisición de nutrientes por las plantas
  puede realizarse
• directamente de los sedimentos del agua o el
  propio agua
• Ej. P y N
• Sílice (caso de las diatomas)
• Elementos traza (algunos de ellos
  controlados por dichos procesos, ej. Fe)
• Una forma de medir la actividad biológica en el
  agua es su productividad

fotosíntesis
respiración
descomposición
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
FACTORES BIOQUÍMICOS
Ejemplo
Variación calidad natural aguas a lo largo de un
día
Variación en la concentración de oxígeno, materia
orgánica y nutrientes en un agua oligotrófica
(líneas punteadas) y en un estanque eutrófico
(líneas sólidas) a lo largo de dos días
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA

• Las asociaciones de minerales que conforman las
  rocas por las que circula el agua constituyen la
  fuente última de iones en disolución.

• Sin embargo, existen numerosos factores que
  controlan el proceso de incorporación de iones a
  las aguas y, por tanto, en su composición final
• Ej.
• Pureza/alteración y tamaño de los cristales
  minerales
• Textura y porosidad de la roca
• Grado de fisuración
• Tiempo de interacción agua/roca
• Temperatura (aumenta la solubilidad y tasas de
  disolución de minerales), etc
• Presión
• Además de factores más generales, como los
  vistos
• Condiciones climáticas
• Composición del agua de recarga
• Longitud de los recorridos, etc

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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
No obstante podemos establecer una serie de
criterios generales que relacionan el aporte de
sales al aguas en función de los diferentes tipos
de roca
ROCAS IGNEAS
Formación Cristalización de un magma (masa
viscosa de silicatos fundidos) originado en la
corteza o el manto superior (gt700ºC)
Clasificación/Tipos Plutónicas (intrusivas),
Volcánicas (extrusivas) Fillonianas
Minerales
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
ROCAS SEDIMENTARIAS
Formación Rocas originadas a partir de la
consolidación de fragmentos de otras rocas,
restos plantas y animales o precipitados químicos
Clasificación

• ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS formadas a partir
  de sedimentación de fragmentos de otras rocas
  después de una fase de transporte. Su
  clasificación se basa en los tamaños de los
  trozos que las componen (conglomerado, arenisca,
  limolita, lutita)
• ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS Y ORGÁNICAS formadas
  a partir de precipitación de determinados
  compuestos químicos en soluciones acuosas o bien
  por acumulación de substancias de origen
  orgánico. (ej. Rocs carbonatadas, evaporiticas,
  silíceas, calizas biogénicas, carbones, rocas
  orgánicas )

Minerales -origen clástico silicatos (cuarzo,
feldespatos y arcillas) -precipitación química o
bioquímica carbonatos (calcita y dolomita),
sulfatos (yeso y anhidrita) y cloruros (halita).
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
METAMÓRFICAS
Formación A partir de otras rocas preexistentes
que, sin llegar a fundirse (estado sólido), han
estado sometidas a grandes presiones y
temperaturas y se han transformado.
Clasificación (distintas) Condiciones de
formación/tipos metamórfismoBajo grado, Medio
grado y Alto grado Composición Máfica,
ultramáfica (R. ígneas máficas y
ultramáficas) Pelítica (rocas arcillosas) Gneisica
(R. ïgneas básicas y sedimentarias tipos
areniscas arcósicas) Carbonáticas (calizas y
dolomías) Calcosilicatadas (carbonatadas impuras
comp. arcilloso y margas- Origen roca
original Rocas ortoderivadas (originalmente
ígneas) Rocas paraderivadas (originalmente
sedimentarias)
Minerales Silicatos cuarzo, feldespatos, micas,
piroxenos y anfíboles, Otros típicos disteno,
sillimanita, andalucita, estaurolita
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA

• No todos los solutos presentes en el agua
  proceden de la disolución/alteración de las fases
  minerales presentes en las rocas por las que
  circulan.

• Ej. Rocas que contienen aguas connatas, altamente
  mineralizadas, que pueden alterar la calidad
  química de las aguas superficiales y/o
  subterráneas asociadas a
• las mismas
• Bicarbonatos (interacción aire/atmósfera y suelo)
• Cloruros, sulfuros (oxido-reducción biológica,
  contenido en atmósfera)

• Las relaciones entre la composición del agua y
  rocas encajantes pueden ser sencillas o
• muy complejas.

Como en el caso de interconexion de acuíferos de
diversas composiciones, mezclas de aguas en
general, reacciones químicas como intercambio
catiónico o procesos de adsorción de iones, la
influencia biológica, composición e interacciones
agua-suelo, etc.

• Los minerales principales de una roca no son
  siempre los que controlan la composición final
  de un agua, en contacto con la misma. En
  ocasiones, algunos minerales accesorios en la
  parágeneisis mineral de la roca son los
  responsables de la composición química de las
  aguas circulantes

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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
Mecanismos de incorporación de solutos al agua
subterránea

• La incorporación de solutos al agua está ligada
  estrechamente a la meteorización de los
  materiales de la corteza terrestre. Esta
  incorporación puede realizarse de forma
  inmediata. por
• disolución de sales directamente solubles,
• O sustancias no tan solubles tras una serie de
  transformaciones químico-biológicas previas a la
  solubilización.

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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS

• ROCAS ÍGNEAS
• Formadas esencialmente por silicatos
• Textura y estructura importantes al determinar la
  superficie de contacto con el agua
• (superficie de reacción)
• La mayoría de rocas ígneas son bastante
  impermeables
• El ataque o meteorización de estas rocas es lento
• Concentraciones en el agua de elementos
  procedentes de la interacción con una roca ígnea
• Tiempo de interacción
• Superficie de reacción
• Disponibilidad de H (procesos de fm. suelo,
  vegetación)
• Factores anteriores
• La impronta geoquímica resultante de la
  interacción de un agua con rocas ígneas es mas
• fácilmente observable en aguas subterráneas que
  superficiales (tiempo de interacción,
• superposición de procesos derivados de
  interacción suelo y atmosf en aguas
  superficiales, etc)

Aguas diluidas (bajo TSD)
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS

• Proceso de disolución función
• pH (gt pH ácido)
• Tª
• Estado de saturación

Caolinita, sílice y cationes relacionados (ej.
Na, Ca) en medio ÁCIDO Montmorillonita
en medio BÁSICO
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
ROCAS ÍGNEAS

• Productos de la alteración de los feldepatos a
  las aguas
• Alcalinos y alcalinotérreos, sílice disuelta (o
  coloidal) preferentemente a pH mayores,
• alumina (despreciable si el pH 5-7.5)
• La relación Na/Ca en el agua similar a la del
  Fto. Alterado.
• SIO2 Feldespatos alcalinos (Na)---------------2-3
  moles SiO2 (parte retenida como SiO2 insoluble)
• 1 mol Na, K
• Feldespatos cálcicos (Ca)---------------
  --pueden no liberar sílice
• Silicatos ferromagnesianos--------------
  - 1 mol de SiO2
• 1 mol de Mg y Fe

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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
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• PLUTÓNICAS VOLCÁNICAS
• lt salinidad gt salinidad
• Na, K, Mg (disuelven) Na, K, Mg (disuelven)
• Fe y K (pp y retenido) Fe y K
  (pp y retenido)
• gt SIO2 liberado lt SiO2
• Cl- y SO42- escasos Cl- y SO42-
  escasos
• Na/Ca similar a los feldespatos Na/Ca
  similar a roca 0.3
• Mg/Calt 1 (en torno a 0.3) Mg/Ca en torno
  a 1 (incluso superior)
• Na, Ca, Mg pasan al agua Na, Ca, Mg
  pasan al agua
• Cl y SO42- escasos
  Cl y SO42- escasos
  

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Composición de aguas subterráneas en contacto con
rocas ígneas
Contenido en SiO2 en agua es gt en rocas ácidas,
con feldespatos Na respecto a rocas con otros
minerales Ca/Na en agua depende del tipo de
Fto/Pl de las rocas Mg función de
ferromagnesianos
Rocas intermedias Na intermedio SiO2/HCO3-
intermedia
Mg/Si 3.3, indicativo disolución olivino, 4
Mg y Ca asociado procesos serpentinización de
peridotita
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
GEOLOGÍA
ROCAS SEDIMENTARIAS

• 1.- Rocas resistiticas
• Formadas por materiales que no se disolvieron
  durante los procesos que dieron lugar
• a su formación. Raramente incluyen materiales
  finos.
• Un ejemplo son areniscas formadas por granos de Q
  y otros minerales resistentes como
• granate turmalina o zircón.
• La mayoría de estas rocas (areniscas y gravas)
  estan cementadas con materiales más
• o menos solubles de naturaleza principalmente
  carbonatada y que constituyen la fuente
• de elementos a las aguas.
• La composición del agua en contacto con este tipo
  de rocas tendrá una composición
• química similar a los cementos y/o a la del agua
  que se producría por el ataque de las
• rocas que forman la mayoría de los clastos.
• Otro proceso que puede controlar la composición
  de las aguas que circulan por estas rocas
• son los procesos de adsorción e intercambio
  iónico, oxidación-reducción , etc.

La gran variedad de rocas sedimentarias obliga a
clasificarlas en grupos con objeto de definir
algunas ideas sobre las sales que pueden aportar
a las aguas Al ser más porosas, son capaces de
aportar más sales y a mayor velocidad que los
otros tipos de roca, al menos inicialmente.
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Análisis de aguas de resistitas
Aguas circulando por material de relleno de un
valle. Composición refleja la influencia del
agua de drenaje de regadío La composición en
cationes alterada por Procesos de intercambio
iónico del agua con el suelo suprayacente
Agua asociada a resistitas puede presentar un
amplio abanico de composiciones y calidad
química debido a los numerosos procesos que
pueden modificar la composición original de
dichas aguas. Por tanto, la interacción con estos
materiales no origina una determinada tipología
de aguas.
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FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
GEOLOGÍA
ROCAS SEDIMENTARIAS

• 2.- Rocas hidrolisitas
• Formadas en su mayor parte por partículas
  derivadas de la hidrólisis de otras
• rocas. Entre ellas arcillas, pizarras, etc, rocas
  que son poco permeables.
• En su formación atrapan cantidades notables de
  agua, la cual van expulsando
• poco a poco en su compactación y litificación.
• El agua que queda atrapada es la principal fuente
  de sales, en especial si es agua
• marina, por tanto, el lavado y meteorización/alter
  ación de estas rocas proporciona
• aguas salinas , produciéndose, además, notables
  fenómenos de intercambio
• Iónico.
• La alteración de minerales hidrolizados, en sí
  misma, no es tan importante en la
• composición final del agua como los procesos
  anteriores, a excepción de ambientes
• con una circulación de aguas rápida y
  significativa (ej. Asociada a lluvias) o aguas
• con bajo pH.
• Su contenido en SO42-, Na, Ca2, Mg 2 (y en
  ocasiones SiO2), son elevados

50
Se evidencian dos procesos Intercambio iónico,
con un aumento significativo del Na, a expensas
del Ca 2 y Mg2 Reducción de sulfatos Aumento
del contenido en HCO3- en parte aexpensas del
contenido en SO42-
51
FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
GEOLOGÍA
ROCAS SEDIMENTARIAS

• 3.- Rocas precipititas
• Formadas como resultado de reacciones químicas
  que dan lugar a sales insolubles.
• Representadas por calizas y dolomías,
  fundamentalmente
• Las calizas puras aportan pocos iones, Ca2 y
  HCO3- y cantidades variables de Mg2
• Por otro lado, en calizas impuras, y sobre todo
  margas, existen más sales solubles,
• tendiéndose hacia valores correspondientes a
  rocas hidrolisitas.
• Las dolimías puras aportan, a su vez, Ca2, Mg2
  y HCO3-
• Tanto las calizas como las dolomías aportan
  cantidades muy pequeñas de Sílice y cloruros.

52
Análisis de aguas de precipititas
53
FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
GEOLOGÍA
ROCAS SEDIMENTARIAS
4.- Rocas evaporitas Formadas por evaporación de
aguas y por tanto son sales fácilmente
solubles La principal roca es el yeso Las aguas
en contacto con ellas presentan elevadas
cantidades de sales, pudiendo incluso originar
salmueras Las formaciones yesiferas pueden dar
concentraciones muy elevadas de SO42- y Ca2, y
con frecuencia tb Mg2, Na y Cl-, debido a la
disolución preferente cuando el yeso tiene
atrapadas sales de esos iones. 5.- Rocas
carbonosas o bituminosas Fuente de cantidades
notables de sales solubles procedentes de la
materia viva que las originó. Permiten creación
ambiente reductor con presencia de Fe2 y S2-. Si
el agua aporta oxígeno o si existe reducción de
SO42-, existe suministro de CO2 aguas agresivas
54
FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
GEOLOGÍA
ROCAS METAMÓRFICAS
Las rocas metamórficas constituyen una gradación
entre las rocas plutónicas y sedimentarias, por
tanto, las aguas en contacto tendrán
características intermedias más próximas a unas u
otras según el grado de metamorfismo.
55
Composición de aguas subterráneas en contacto con
rocas metamórficas
La circulación del agua a través de
fracturas siendo reducido su contacto con
superficies Minerales aguas ? TSD
(SiO2 generalmente lt 30ppm)

• Algunos autores describen características del
  agua que ser atribuidas a su interacción con
  rocas metamórficas
• Alto contenido Na
• Alto contenido HCO32-
• Alto contenido B
• Bajo contenido Cl-

Influencia SILICATOS
56
FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
GEOLOGÍA
SALES SOLUBLES QUE PUEDEN SER APORTADAS POR
DISTINTOS TIPOS DE ROCAS
Fenómenos modificadores de la composición del
agua (alteración calidad natural)

• Intercambio iónico o proceso por el que algunas
  substancias cambian iones por los existentes en
  el agua (preferentemente los divalentes.ablandami
  ento de aguas por ? Ca2 y Mg2)
• Concentración (aumento por disolución,
  alteración, evaporación, EVPT, enfriamiento,
  ósmosis..
• Reducción (ej. En aguas que han sufrido reducción
  de sulfatos se produce una acusada disminución
  del contenido en ión SO42-)
• Temperatura. La temperatura es un parámetro que
  afecta notablemente a la solubilidad de
• diferentes sales en el sentido de aumento de
  solubilidad con el aumento de temperatura.
• Mezclas (ej. El efecto de ión común puede
  conducir a la precipitación de ciertas sales)
• Orden secuencial de interacción A lo largo del
  flujo. el agua puede encontrar una secuencia
  mineralógica completa que da origen a una
  composición del agua determinada.

57
FACTORES DE CONTROL DE LA CALIDAD NATURAL DE LAS
AGUAS
CONCLUSIONES GENERALES
De lo expuesto con anterioridad se deduce
claramente que la calidad natural de las aguas,
especialmente las subterráneas, representa una
situación dinámica y cambiante en el espacio y en
el tiempo, resultado de la superposición de
numerosos factores y procesos. Por tanto, la
interpretación de el origen y evolución de la
calidad de las aguas ha de realizarse teniendo en
cuenta la interacción de los procesos y fenómenos
citados anteriormente, sobre una base geológica e
hidrogeológica lo más completa posible.
58
CONSTITUYENTES DEL AGUA
La composición del agua natural debe contemplarse
con la perspectiva de su posible variación
espacio-temporal. Una composición quimica
concreta, por lo tanto, no queda completamente
definida si no se refiere a un lugar y momento
determinados
59
Como consecuencia de su composicion y de acciones
naturales externas el agua presenta una serie de
caracteristicas fisicoquimicas y químicas
Constituyentes del agua
En condiciones particulares un ion minoritario
puede alcanzar rangos de concentración que
permitan considerarlo como mayoritario elevadas
60
CONSTITUYENTES DEL AGUA
61
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Características químicas
• El CO2 disuelto en agua y los diversos compuestos
  que forma en ella juegan un papel muy importante
  en la química del agua.
• Existe una relación estrecha entre estos
  constituyentes y el pH
• Responsables de la alcalinidad del agua, dan
  capacidad de consumo del ácido al crear una
  solución tampón.
• No son oxidables ni reducibles en aguas naturales
• Pueden precipitar con mucha facilidad como CaCO3
• El anhídrido carbónico se disuelve en el agua en
  función de su presión parcial (PC02)
• Una parte permanece en disolución en forma de gas
  mientras otra reacciona con el agua para dar
  ácido carbónico (H2CO3,) que se disocia
  parcialmente para dar
• iones carbonato y bicarbonato
• CO2 H2O ? H2CO3 ? HCO3- H ?CO32- 2H

62
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Fuentes del CO2, bicarbonatos y carbonatos al
  agua
• El CO2 disuelto en agua procede fundamentalmente
  de la zona edáfica (respiración de
• organismos y descomposición de la materia
  orgánica) en la que alcanza presiones parciales
  del orden de 10-1 a 10-3 bares
• La disolución de calizas y dolomias, potenciada
  por el aporte de CO2 y/o ácidos orgánicos o
  inorgánicos, es otra de las fuentes principales
  de carbonatos y bicarbonatos.
• Aunque con velocidades de incorporación al agua
  mucho menores, la hidrólisis de silicatos es otro
  de los mecanismos que da lugar a la formación de
  estos iones.

63
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Contenido iones carbonatados en las aguas
• La especie carbonatada dominante en un agua
  fuertemente está influenciada por el pH de las
  mismas
• En mayoría de aguas contenido de CO32- lt HCO3-
  si pH lt 8.3 ?CO32- 0.
• En aguas alcalinas con pHgt8.3 CO32- hasta
  50 ppm
• En agua del mar CO32- lt 1ppm y
• Contenidos de HCO3- en aguas dulces de 50 a 350
  ppm, pudiendo llegar en ocasiones hasta 800 ppm
  
• Contenidos de HCO3- en agua de mar ? 100 ppm

64
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Nocividad y toxicidad
• No presenta problemas de toxicidad.
• Las aguas bicarbonatadas sódicas no son de buena
  calidad para el riego por fijación Na en
• terreno y creación de medio alcalino.
• El equilibrio entre CO2, HCO3- CO32- y pH es
  determinante para la corrosividad (tendencia a
• disolver caliza) e incrustabilidad (tendencia a
  precipitar caliza).

65
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Cloruros (Cl-)

• Características químicas
• Sales muy solubles y estables en disolución,
  siendo dificilmente precipitables
• No se oxida ni se reduce en aguas naturales, ni
  es adsorbido significativamente ni entra a formar
  parte de procesos bioquímicos-----buen trazador
  natural
• En general asociado al Na, especialmente en aguas
  salinas (meq no necesariamente igual)
• Fuentes de Cl - al agua
• Si se exceptúan las evaporitas y rocas de origen
  marino, las rocas por lo común presentan escasa
  proporción de cloruros (rocas ígneas de 70 to 520
  mg/kg y sedimentarias una media de 160 mg/kg) .
  Sin embargo, dada la elevada solubilidad de sus
  sales, estos pasan rápidamente a la fase acuosa
  pudiendo alcanzar concentraciones muy altas.
• El agua de lluvia puede constituir una fuente
  importante de ion Cl-, especialmente en zonas
  próximas a la costa. La concentración de Cl-en el
  agua de lluvia disminuye rápidamente tierra
  adentro.
• Aguas ácidas y aerosoles

66
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Cloruros (Cl-)
Contenido ion Cl- en las aguas

• En aguas dulces entre 10 y 250 ppm, no siendo
  raro encontrar contenidos mucho mayores hasta
  varios miles de ppm
• La concentración de Cl- en aguas subterráneas es
  muy variable, desde menos de 10 ppm a más de 2000
  o 3000 ppml.
• El rango de concentración usual en las aguas
  naturales subterráneas españolas se mantiene por
  debajo de los 100 mg/l. encontrándose los valores
  más frecuentes entre 20 y 60 mg/l.
• En salmueras naturales, próximas a la saturación
  de NaCI, puede llegar a
• casi 220.000 mg/l
• El agua de mar contiene alrededor de 20.000 ppm
  (entre 18000-21000 ppm) de CI.

67
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Nocividad y toxicidad
• Más de 300 ppm dan como resultado un sabor salado
  al agua, no siendo perjudicial para la salud
  hasta, al menos, algunos miles de ppm.
• Contenidos elevados son perjudiciales para muchas
  plantas y confieren corrosividad al agua.
• Sin embargo, es esencial para la vida y tb es
  usado como desinfectante y biocida en aguas

68
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Características químicas
• Sales de moderadamente solubles a muy solubles,
  excepto las de Sr y de Ba.
• El comportamiento del sulfato puede desviarse
  significativamente del teórico predecible, en
  base a los principios de su disolución, por su
  tendencia a formar iones complejos con Na y Ca2
  , así como por incorporarse a procesos biológicos
  
• El comportamiento del S, en general, es muy
  dependiente del Eh del agua, pudiendo
• aparecer en estados de oxidación de -2 a 6.
  Siendo muy móvil en condiciones oxidantes
  (sulfatos) e inmovil en reducidas.
• Así el ión sulfato está sometido a procesos de
  reducción, especialmente en presencia de
  bacterias y de materia orgánica. En ambientes
  reductores, a pH menor que 7, la forma reducida
  estable es el H2S mientras que en soluciones
  alcalinas predomina el ión HS-.

69
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Fuentes de SO42- al agua

• El ión sulfato procede
• -del lavado de terrenos formados en ambiente
  marino,
• -de la oxidación de sulfuros, que se encuentran
  ampliamente distribuidos en rocas igneas y
  sedimentarias.
• -de la descomposición de substancias orgánicas.
  etc.
• Sin embargo. la disolución de yeso (CaS04-2H20)y
  anhidrita (CaSO4), así como de otros tipos de
  sulfatos dispersos en el terreno, representa
  frecuentemente el aporte cuantitativamente más
  significativo de este ión a las aguas y,
  especialmente, a las subterráneas.

70
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Contenido ion SO42- en las aguas

• Entre 2 y 150 ppm en aguas dulces
• En aguas salinas puede llegar a 5000 ppm, si
  existe Ca, y hasta 200000 ppm si está asociado a
  Mg y Na en ciertas salmueras
• El agua de mar contiene en torno a 3000 ppm
• La mayoría de las aguas subterráneas
  sulfurosas presentan contenidos apreciables de
  HS-ó H2S que, incluso a concentración muy baja,
  le confieren al agua el típico olor a huevos
  podridos.

71
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Nocividad y toxicidad
• Las aguas selenitosas (?SO42-) tienen sabor
  amargo y no quitan la sed
• Por sí mismo, o asociado al Mg o Na, en cantidad
  importante, pueden comunicar propiedades
• Laxantes.
• En cantidades elevadas perjudicial para las
  plantas
• Más de centenares de ppm perjudican a la
  resistencia del hormigón y cemento
• El sulfuro es considerado tóxico en cantidades
  significativas

72
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Características químicas

• Compuestos nitrogenados de las aguas naturales
  relacionados con ciclo del nitrógeno.
• El nitrógeno puede aparecer en forma de NH3. NH4
  y, por oxidación, estas formas reducidas pueden
  transformarse en N2, (gas) y, finalmente. en
  NO3-, que es la forma más usual y estable en que
  el nitrógeno se presenta en las aguas
  subterráneas.
• El nitrato constituye sales muy solubles y
  difícilmente precipitables. Tiene tendencia a ser
  estable, aun en condiciones reductoras, pero
  puede pasar a N2 y excepcionalmente a NO2-. La
  mayoría de compuestos nitrogenados pasan a NO3-
  en medio oxidante.
• Los procesos de oxidación-reducción, de las
  especies nitrogenadas en el agua, están
  influenciados por fenómenos biológicos y, en
  consecuencia, los productos finales dependerán
  del número y tipo de organismos que intervengan
  en ellos

73
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Fuentes generales de N a las aguas La mayor
parte del nitrógeno aparece en forma gaseosa en
la atmósfera (78 en volumen). En forma oxidada
constituye una relativamente importante fracción
en los suelos y sustancias orgánicas (teiidos de
animales o vegetales que lo extraen de la
atmósfera para su metabolismo) En las rocas
sólo se presenta como elemento minoritario.
74
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Contenido de compuestos nitrogenados en el agua

• El ión nitrato es el más abundante en las aguas
  (entre 0.1 y 10 ppm, pudiendo alcanzar 200, y en
  ocasiones hasta 1000 ppm en aguas polucionadas.
• Los nitratos pueden estar presentes en las aguas
  subterráneas bien como resultado de la
• disolución de rocas que los contengan, lo que
  ocurre raramente, bien por la oxidación
  bacteriana de materia orgánica.
• Su origen en las aguas subterráneas no siempre es
  claro. Son relativamente estables pero pueden ser
  fijados por el terreno o ser reducidos a N2 o
  NH4 en ambientes reductores.
• A menudo son indicadores de contaminación
  alcanzando entonces elevadas concentraciones y
  presentando. por regla general, una
  estratificación clara con predominio de las
  concentraciones más elevadas en la parte superior
  de los acuiferos libres
• El tipo de contaminación a que es debida su
  presencia en el agua subterránea está relacionado
  con las actividades urbanas, industriales y
  ganaderas y muy frecuentemente, con carácter no
  puntual, con las prácticas de abonados
  intensivos inadecuados con compuestos
  nitrogenados.

75
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• El NH4y el amoniaco libre NH3. pueden aparecer
  como trazas aguas subterráneas naturales,
  aumentando su concentración cuando el medio es
  fuertemente reductor. Este compuesto es el
  producto final de la reducción de sustancias
  orgánicas o inorgánicas nitrogenadas que
  naturalmente se incorporan al agua subterránea
• Dado que la presencia de amonio favorece la
  multiplicación microbiana su detección en
  cantidad significativa en el agua se considera
  como indicación de contaminación reciente
  probable.
• El ión nitrito (NO2- ) puede estar presente en
  las aguas bien como consecuencia de la oxidación
  del NH3 o como resultado de la reducción,
  microbiana o no, de los nitratos.
• Su presencia en el agua ha de considerarse como
  un indicio fundado de una posible contaminación
  reciente (dada su inestabilidad)
• No obstante, la sola presencia de NO2- y NH4 en
  el agua subterránea, no debe ser considerada como
  resultado de una contaminación, sin analizar las
  posibles causas de su presencia dado que, en un
  acuifero las condiciones de oxidación no son
  siempre favorables y estos iones, incorporados de
  manera natural al acuifero, pueden mantenerse
  durante cierto tiempo en equilibrio con su forma
  oxidada. el NO3-

76
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Nocividad y Toxicidad

• la contaminación producida por nitratos y
  nitritos en el agua puede producir
• la impotabilidad del agua debida a la toxicidad
  del nitrito,,consecuencia de su acción
• metahemoglobizante o hipotensiva, que puede
  producir metahemoglobinemia en niños
• y cancer de estómago en adultos
• concentraciones elevadas en el agua de bebida
  puede producir también cianosis y asfixia
• en niños
• -el ion nitrito comunica corrosividad
  (oxidaciones) al agua y producen interferencia en
  
• Fermentaciones
• -respecto al amoniaco y amonio no se ha
  relacionado enferemedades con su exceso
• el agua potable, aunque, obviamente, afecta a sus
  propiedades organolépticas.
• Por otro lado, la OMS da un valor máximo
  recomendado de amoníaco de 1.5mg, la UE lo da
• En 0.5 mg/l

77
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Características químicas
• Sales desde moderadamente solubles a muy solubles
• Fácil de pp como CaCO3
• Química asociada a la de los iones HCO3- y CO32-,
  en aguas naturales, pudiendo pp o
• disolverse con facilidad al cambiar el pH o
  PpCO2.
• Puede ser afectado por cambio de bases

Fuentes generales de Ca2 a las aguas

• El calcio suele ser el catión principal en la
  mayoría de las aguas naturales debido a su amplia
  difusión en rocas ígneas(lt8), sedimentarlas (30
  -2) y metamórficas.
• En rocas ígneas aparece como constituyente
  esencial de los silicatos, especialmente en el
  grupo de las plagioclasas.
• En rocas sedimentarias aparece fundamentalmente
  en forma de carbonato calcita y aragonito,
  dolomía o de sulfato (yeso y anhidrita).

78
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Contenido de Ca2 en las aguas

• En aguas naturales la concentración varía de 10 a
  250 ppm, si bien puede alcanzar hasta 600
• ppm en aguas selenitosas.
• El agua del mar contiene aprox 400 ppm
• Excepcionalmente podemos tener salmueras de Cl2Ca
  con hasta 50000 ppm
• Los controles de la concentración de Ca2 en el
  agua subterránea pueden resumirse en tres
• equilibrio carbonático.
• aporte de H (función del aporte de CO2) e
• intercambio iónico.
• Los dos primeros, íntimamente relacionados entre
  si, limitan la concentración de Ca2
• a la correspondiente a las condiciones de
  equilibrio en función de PC02. pH. HCO3- y CO32-
  .
• El intercambio iónico entre el Ca2 y otros
  cationes (Na fundamentalmente), retenidos en la
• superficie de minerales con los que entra en
  contacto el agua, se potencia notablemente en
• terrenos arcillosos de baja permeabilidad.

79
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Nocividad y Toxicidad

• Aporte de dureza y producción de incrustaciones
• Investigaciones han relacionado la dureza del
  agua con enfermedades cardiovasculares,
• si bien no está clara si dicha consecuencia es
  debida al Ca2 y/o Mg2 o a que los
• metales son más solubles en aguas de mayor dureza.

80
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Características químicas
• Solubilidad elevada y difícil de precipitar
• Afectado fácilmente por el cambio de bases
• Suele asociarse al Cl-, aunque no siempre.
• Las aguas naturales con elevados contenidos en
  Na, suelen tener tb elevados contenidos en F-

• El Na puede ser adsorbido en arcillas de
  elevada capacidad de cambio catiónico y puede ser
  intercambiado por Ca2 del agua, provocando una
  disminución de la dureza de las aguas
  (ablandamiento natural).

Fuentes generales de Na a las aguas
El Na es liberado por la meteorización de
silicatos tipo albita (NaAlSi308) y la disolución
de rocas sedimentarlas de origen marino y
depósitos evaporíticos, en que se
presenta fundamentalmente como NaCl. Una fuente
importante de Na la constituyen los aportes de
agua marina en regiones costeras, tanto por
fenómenos de intrusión en acuíferos costeros,
como por infiltración del agua de lluvia a la que
se incorpora desde el mar
81
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Contenido de Na en las aguas
• Entre 1 y 150 ppm en aguas dulces, no siendo
  extraña su presencia en concentraciones
• mucho mayores hasta varios miles de ppm.
• El agua del mar aprox 10000 ppm
• Las salmueras naturales pueden alcanzar los
  100000 ppm (no sobrepasando generalmente
• los 110000 ppm)

Nocividad y Toxicidad

• La presencia de sodio en cantidades elevadas es
  muy perjudicial para la agricultura ya que tiende
  a impermeabilizar los suelos, especialmente en
  zonas de drenaje deficiente la presencia de Ca2
  y Mg2 atenúa este efecto.
• En personas, un aumento de ingesta de Na
  aumento presión sanguínea

82
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Características químicas
• Propiedades similares a las del ion Ca2 pero más
  soluble y algo más difícil de precipitar
• La solubilidad de la magnesita (MgC03) en las
  aguas naturales es mayor que la de la calcita
  (CaCO3) por lo que, en condiciones normales, el
  MgC03 no precipita
• directamente de la disolución, de modo que, para
  un período dilatado de tiempo
• puede producirse cierto grado de sobresaturación
  respecto a los diferentes carbonatos
• magnésicos.
• Afectado por procesos de intercambio iónico

Fuentes generales de Mg2 a las aguas
El magnesio, menos abundante que el Ca2 en las
aguas naturales, procede de la disolución de
rocas carbonatadas (dolomías y calizas
magnesianas). evaporitas y de la alteración de
silicatos ferromagnesianos (23 en rocas máficas
ígneas, decreciendo con la acidez de la rocas),
así como de agua marina.
83
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Contenido de Mg2 en las aguas

• Entre 1 y 100 ppm (en terrenos calcáreos) en
  aguas dulces, si bien no
• suele sobrepasar 40 mg/l, en terrenos calcáreos
  puede alcanzar valores más altos
• En aguas salinas y salmueras puede llegar a
  algunos miles de ppm
• El agua del mar aprox 1200 ppm

Nocividad y Toxicidad

• Propiedades laxantes
• Da sabor amargo al agua con algunos centenares de
  ppm
• Contribuye a la dureza del agua
• A pH elevado puede precipitar como Mg(OH)2
  incrustante

84
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Características químicas
• Solubilidad elevada y difícil de precipitar
• Afectado por el cambio de bases
• Adsorbido de forma pococ reversible por arcillas
  de las formaciones (paso de montmorillonita
• a illita, para formar parte de su estructura,
  hecho que lo diferencia del Na). Este tipo de
  proceso
• provoca que, a paser del elevado contenido en
  roca, las aguas tengan menos K que Na,
• Excepto en las aguas muy diluidas.

Fuentes generales de Na a las aguas

• Procede de la meteorización de feldespatos y,
  ocasionalmente, de la solubilización de depósitos
  de evaporitas. en particular de sales tipo
  silvina (KCI) o carnalita (Mg CI2 6H20).

85
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Contenido de K en las aguas

• Entre 0.1 y 10 ppm en aguas dulces
• Extraordinariamente pueden alcanzarse en
  determinadas aguas cientos de ppm
• En salmueras pueden alcanzarse hasta 100000 ppm
• Agua del mar aprox 400 ppm
• No presenta problemas especiales a las
  concentraciones habituales y se trata de un
  elemento vital para las plantas

Nocividad y Toxicidad
86
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS

• Características químicas
• Se cree que la mayoría de la SiO2 en el agua está
  en forma de H4SiO4, disuelta y coloidal, y
• Sólo una pequeña parte está ionizada (SiO4H3-) a
  pH normales. Las aguas bastante básicas
• pueden contener cantidades importante de sílice
  iónica, pero son raras en la nza, siendo la
• solubilidad de la sílce bastante independentiente
  del pH hasta valores superiores a 9.
• La sílice iónica contribuye algo a la alcalinidad
  del agua
• El Co2 juega un pale importante al evitar que el
  pH suba, limitando así la solubilidad de la
  sílice

Fuentes generales de SiO2 a las aguas

• El origen fundamental de la sílice en el agua
  debe buscarse en los procesos de hidrolisis de
  feldespatos y silicatos en general.
• El cuarzo o la sílice amorfa. por su baja
  solubilidad fuertemente dependiente de la
  temperatura, no son fuentes significativas del
  Si02 del agua

87
CONSTITUYENTES MAYORITARIOS
Contenido de SiO2 en las aguas

• La mayoría de las aguas naturales contenidos
  entre 1 y 40 ppm en SiO2 pudiendo
• llegar hasta 100 ppm, en especial en aguas
  bicarbonatads sódicas.
• En aguas muy básicas puede llegar hasta 1000 ppm.

Nocividad y Toxicidad

• El mayor inconveniente ligado a su
  incrustabilidad en calderas y calentadores

88
CONSTITUYENTES DEL AGUA
89
CONSTITUYENTES MINORITARIOS
90
CONSTITUYENTES MINORITARIOS
91
CONSTITUYENTES MINORITARIOS
92
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y FISICOQUÍMICAS DEL AGUA
93
Características físicas y fisicoquímicas
Características físicas
Tª Responde a la media general de la Tª del lugar, incrementándose con el gradiente geotérmico C.E / ? Capacidad agua conducir electricid Varía con Tª C, crece paralelamente a salinidad 100-2000?S/cm Aguas dulces gt100000 ?S/cm Salmueras 45000?S/cm Mar Densidad Varía con Tª y ? con salinidad 1 gr/cm3 Aguas dulces 1.025 gr/cm3 Mar 1.2 gr/cm3 Salmueras Color lt5 ppm Pt Turbidez Contenido mat. coloidales y en suspensión difícil de sedimentar lt1ppm SiO2 (subterráneas)
Materia en suspensión material sedimentable lt1 ppm (subterráneas) Materia en suspensión material sedimentable lt1 ppm (subterráneas) Sabor Determinación organoléptica subjetiva de interés en agua potable Aguas con gt300 ppm Cl- saladas, gt 400 ppm de sulfato son saladas y amargas y con ? CO2 libre son picantes Sabor Determinación organoléptica subjetiva de interés en agua potable Aguas con gt300 ppm Cl- saladas, gt 400 ppm de sulfato son saladas y amargas y con ? CO2 libre son picantes Sabor Determinación organoléptica subjetiva de interés en agua potable Aguas con gt300 ppm Cl- saladas, gt 400 ppm de sulfato son saladas y amargas y con ? CO2 libre son picantes
94
Características físicas y fisicoquímicas