El agua es uno de los compuestos químicos más importantes para los seres humanos y la vida en general. El agua es uno de los recursos naturales más valiosos en nuestro planeta. En el presente trabajo, se pretende describir la composición y los tipos de aguas naturales a través de la explicación de sus características desde un punto de vista químico, para tener mejor conocimiento acerca de las fuentes, reacciones, transporte, efecto y destino de las especies químicas en el agua y para saber cómo pueden afectar en la disposición y en la calidad del agua. Se entiende por agua natural un sistema de cierta complejidad, no homogéneo, que puede estar constituido por una fase acuosa, una gaseosa y una o más fases sólidas. Las aguas naturales contienen en su seno una amplia variedad de sustancias y especies químicas, a causa fundamentalmente de la gran capacidad disolvente y reactiva del agua y de su potencial erosivo. Las aguas naturales están compuestas por gases, iones, especies ácidas, especies inorgánicas y materia orgánica. Existen procesos físico-químicos que influyen en la composición de las aguas. Hay una serie de fenómenos que pueden influir notablemente en los procesos físico-químicos y que limitan el contenido de sales disueltas. Las aguas naturales se clasifican en diferentes tipos, de esta forma se tienen el agua atmosférica, las aguas del subsuelo, como la edáfica y la subterránea, las aguas superficiales y aguas marinas. Cada tipo posee unas características y composición específicas. A través del desarrollo del presente documento, se concluyó que el agua es una sustancia verdaderamente prodigiosa, ya que nos relaciona a unos con otros y con el planeta entero; sin embargo, a pesar de su importancia, la despilfarramos y la contaminamos sin pensar antes que este es un recurso para el que no hay sustituto.
Palabras clave: agua, composición, propiedades, tipos, importancia
Water is one of the most important chemical compounds to human beings and life in general. Water is one of the most valuable natural resources on our planet. In the present work aims to describe the composition and the types of natural waters through the explanation of its characteristics from a chemical point of view, to have better knowledge about the sources, reactions, transport, effects and fate of chemical species in the water and to know how they might affect the provision and the quality of the water. Water is a natural system with a certain degree of complexity, not homogeneous, which can be formed by an aqueous phase, a soda and one or more solid phases. Natural waters contain within a wide variety of substances and chemical species, mainly due to the large capacity and reactive solvent water and its potential erosive. Natural waters are composed of gases, ions, acidic species, species inorganic and organic matter. There are physical-chemical processes that influence the composition of the water. There is a series of phenomena which can significantly influence the physical-chemical processes and limiting the content of dissolved salts. Natural waters are classified into different types, in this way are the atmospheric water, the water of the subsoil, as the soil and groundwater, surface water and marine waters. Each type has a specific characteristics and composition. Through the development of this document, it was concluded that the water is a truly miraculous substance, because we are related to each other and to the entire planet; however, in spite of its importance, and pollute it because without thinking before that this is a resource for which there is no substitute.
Keywords: water, composition, properties, types, importance
Describir la composición y los tipos de aguas naturales a través de la explicación de sus características desde un punto de vista químico, para que con ello se entiendan aspectos que tienen que ver con las fuentes, reacciones, transporte, efecto y destino de las especies químicas en el agua y para saber cómo pueden afectar en la disposición y en la calidad de la misma.
El agua es uno de los compuestos más importantes para la vida animal y vegetal y es el más empleado de los disolventes (Orozco et al., 2003).
El agua es un líquido incoloro, inodoro e insípido, (Snoeyink y Jenkins, 2004). Está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno formando un ángulo de 105º (Rigola, 1989). Debido a la simetría de la molécula resultante, se presenta una polaridad de cargas que inducen la formación de enlaces de hidrógeno, responsables de las especiales propiedades físicas y químicas del agua (Rigola, 1989).
Se entiende por agua natural un sistema de cierta complejidad, no homogéneo, que puede estar constituido por una fase acuosa, una gaseosa y una o más fases sólidas (Orozco et al., 2003).
Las aguas naturales van a contener en su seno una amplia variedad de sustancias o especies químicas, a causa fundamentalmente de la gran capacidad disolvente y reactiva del agua y de su potencial erosivo (Orozco et al., 2003).
En la composición de las aguas naturales, van a influir una serie de variables, como son: el tipo de agua que se trate (marina, lacustre, superficial, subterránea, hielo, lluvia), y el tipo de terreno en el que se encuentre o atraviese, la temperatura y presión del medio, la época del año, etc. (Orozco et al., 2003).
Fijándose en el aspecto puramente cuantitativo, se debe indicar que el agua cubre aproximadamente el 72% de la superficie terrestre, y que la materia viva incluye en su composición altísimos porcentajes de esta sustancia. Valgan como ejemplo del contenido aproximado en agua de diversos organismos los siguientes datos: medusa 98%, embriones humanos >95%, recién nacido 70%, hombre adulto 60% y árboles 50% (Orozco et al., 2003).
Desde el punto de vista cualitativo, se puede señalar que todas las formas de vida, aun en el desierto, requieren una entrada importante de agua y casi todas las funciones de nutrición y excreción en los seres vivos se basan en el agua (Orozco et al., 2003).
El agua juega también un papel fundamental esculpiendo la superficie de la Tierra, moderando el clima y diluyendo los contaminantes. De hecho, sin agua la Tierra no tendría océanos, no habría vida tal como la conocemos y no habría seres humanos (Tyler, 2002).
La composición del agua natural depende de muchos factores, tales como el tipo de agua (subterránea, marina, atmosférica), de su localización geográfica, de la estación del año que se considere, de la influencia antropogénica, etc. (Doménech, 2000).
Los gases más abundantes son los provenientes de la disolución de gases atmosféricos (CO2, N2 y O2 principalmente), los producidos por la actividad de los seres vivos (CO2 y O2) y los originados por la descomposición, aerobia o anaerobia, de los mismos (CO2, CH4, H2S, N2) (Orozco et al., 2003).
Los iones que se presentan en mayor concentración provienen (Orozco et al., 2003):
Los iones alcalinos más abundantes en el agua son el Na+ y el K+, los cuales están presentes en el medio acuoso a causa de procesos de meteorización de minerales (Doménech, 2000).
El ión sodio suele estar asociado con el ión cloruro. El contenido en aguas dulces suele estar entre 1 y 150 ppm, pero es fácil encontrar valores muy superiores, de hasta varios miles de ppm (Rigola, 1989).
El ión potasio es un nutriente esencial par la plantas y su concentración es usualmente inferior a la del ión sodio, en una relación inferior a 0.1(K+:Na+) (Doménech, 2000). Las aguas dulces no suelen contener más de 10 ppm y el agua de mar contiene alrededor de 400 ppm (Rigola, 1989).
Entre los iones alcalinotérreos, los más comunes en las aguas naturales son el Ca2+ y el Mg2+. Estos elementos están presentes en forma de iones libres, y formando pares iónicos o complejos con aniones (M2+SO42-, MOH+, etc.). El origen de estos elementos debe buscarse en los procesos de disolución de minerales calcáreos, como la calcita (CaCO3) o la dolomita (MgCa(CO3)2). El calcio suele estar a una mayor concentración, por lo general en una relación Ca2+ :Mg2+ compendia entre 4:1 y 2:1. En el agua de mar y en otras aguas muy mineralizadas la relación puede invertirse. El factor que limita la presencia de estos elementos en el agua es la solubilidad de ciertas sales. Así, el carbonato de calcio es unas seis veces menos soluble que la correspondiente sal de magnesio. Otra sal de calcio bastante insoluble es la hidroxiapatita (Ca5(PO4)OH)), que se forma en medios alcalinos y que su precipitación es un factor limitante para la asimilación de fósforo por parte de las plantas (Doménech, 2000).
El contenido de calcio presente en las aguas dulces es de 10 a 250 ppm y de unos 400 ppm en el agua de mar. El contenido de magnesio en agua dulces está entre 1 y 100 ppm, y el agua de mar contiene unos 1300 ppm (Rigola, 1989).
Aluminio
Al pH que se encuentran las aguas naturales, el aluminio está presente a muy baja concentración en forma disuelta, debido a la baja solubilidad de los minerales que contienen este elemento, como son los aluminosilicatos y los hidróxidos y los óxidos de aluminio. Solamente a pH < 4, el aluminio en forma iónica puede liberarse de sus minerales. En disolución forma hidroxocomplejos, como Al(H2O)63+, Al(OH)(H2O)52+ y Al(OH)2(H2O)4+. En medios neutros precipita gasita (Al2O3·3H2O), formando pequeñas partículas coloidales (Doménech, 2000).
Hierro
El hierro está presente en la hidrosfera en forma de Fe divalente y trivalente. La primera es la forma habitual en ambientes reductores, tales como aguas subterráneas o en aguas profundas. En estas condiciones, se encuentra la forma iónica libre, Fe2+, o complejada con iones OH- (Fe(OH)+ y Fe(OH)3-). La especie Fe(OH)2 solo se encuentra en medios muy alcalinos en contraste, en medios bien aireados la forma estable es la trivalente. En medios ácidos las especies predominantes son Fe3+, Fe(OH)2+ y Fe(OH)2+. En medios con pH > 4, el Fe precipita como hidróxido. Normalmente, el Fe se encuentra en las aguas naturales a concentraciones de algunas unidades de ppm. No obstante, en aguas ricas en materia orgánica el Fe, y en particular el Fe(III), está a mayores concentraciones gracias a la formación de complejos con la fracción húmica de materia orgánica (Doménech, 2000).
Manganeso
El manganeso, al igual que el hierro, puede estar presente en el agua en varios estados de oxidación, siendo el II y el IV los más frecuentes. La forma II se encuentra en medios reductores, estando su concentración limitada por la formación del hidróxido, sulfuro y carbonato de Mn(II), cuyas respectivas solubilidades son muy bajas. La especie Mn(II) también forma complejos con el material húmico en disolución. En contacto con oxígeno disuelto, el Mn(II) se oxida a Mn(IV). Este proceso se realiza con rapidez en medios con pH > 9, si bien en presencia de partículas sólidas, principalmente óxidos de metales de transición, la oxidación puede ocurrir con facilidad en medios neutros. Una vez formada, la especie Mn(IV) se precipita como MnO2, la cual deteriora ostensiblemente las propiedades organolépticas del agua (Doménech, 2000).
Nitrógeno y Fósforo
Los compuestos inorgánicos de N y P, aunque se encuentran a bajas concentraciones en las aguas naturales, su presencia es relevante puesto que constituyen nutrientes esenciales para los organismos vivos. La presencia de ambos elementos en excesiva cantidad en el agua provoca un crecimiento rápido de algas y otras plantas verdes, que recubren la superficie de las aguas e impiden el paso de luz solar a las capas inferiores. Además, la descomposición de la biomasa generada consume oxígeno, empobreciendo el medio en este elemento. Este fenómeno se denomina eutrofización (Doménech, 2000).
La forma inorgánica predominante del P es como fosfato, particularmente H2PO4- y HPO42-. La concentración a la que se suele encontrar en las aguas naturales es muy baja (< 0.1 ppm), y ello es debido a la formación de los fosfatos de hierro (FePO4), aluminio (AlPO4), magnesio (Mg3(PO4)2) y, sobre todo, a la formación de la hidroxiapatita, cuya solubilidad es muy reducida (Doménech, 2000).
El nitrógeno se presenta en las aguas naturales bajo diferentes formas: amoniaco (NH3) o ión amonio (NH4+), nitrito (NO2-) o nitrato (NO3-). El NH4+ se encuentra en equilibrio con el NH3, siendo el pK de acidez del NH4+ de 9.25. en consecuencia, a pH neutro predominará el ión NH4+, siendo su concentración 180 veces mayor a la del NH3. el nitrógeno amoniacal, que procede básicamente de la descomposición de la materia orgánica animal, está presente en las aguas a concentraciones bajas (algunas centésimas de ppm). Buena parte de ello es debido a la fijación de ión amonio en los suelos, gracias a procesos de intercambio catiónico llevados a cabo principalmente con materiales arcillosos. La oxidación del ión NH4+, catalizada por bacterias nitrificantes, origina el ión NO2-. La concentración de esta especie en las aguas naturales es muy baja, debido a su oxidación a NO3-, que es la especie de nitrógeno inorgánico más estable en condiciones aerobias. La concentración a la que suele estar presente el ión NO3- en aguas naturales es superior a 0.01 ppm; la razón de lo anterior es que, a diferencia de lo que le sucede a ión NH4+, no es retenido por el suelo, sino que el NO3- presente en e medio edáfico es fácilmente percolado por el agua de infiltración. En efecto, las partículas sólidas del suelo poseen mayoritariamente carga negativa, debido a sustituciones isomórficas en aluminosilicatos o a la disolución de grupos ácidos y fenólico del humus. A consecuencia de ello, tienen lugar repulsiones electrostáticas entre estas partículas y las especies aniónicas en disolución que facilitan su percolación (Doménech, 2000).
Silicio
Un constituyente importante de las aguas naturales que suele encontrarse a concentraciones superiores a 1 ppm es el silicio. Este elemento se encuentra principalmente en forma de partículas de silicatos, sobre todo aluminosilicatos, las cuales se presentan en forma de granos muy finos, incluso de tamaño coloidal (diámetro inferior a 1 μm), razón por la que en medio acuoso permanecen en suspensión. Son aluminosilicatos típicos las arcillas, como la montmorillonita, la caolinita, la pirifilita, etc. Estos minerales presentan una gran superficie específica, así como una cierta carga en la red cristalográfica, la cual es el origen de la repulsión entre las partículas coloidales y dificulta a su vez su agregación y posterior precipitación (Doménech, 2000).
Cloruros
El ión cloruro, Cl-, forma sales en general muy solubles suele estar asociado al ión sodio, especialmente en aguas muy salinas. Las aguas dulces contienen entre 10 y 250 ppm de cloruros, pero no es raro encontrar valores mucho mayores. Las aguas salobres pueden tener centenares e incluso millares de ppm. El agua de mar contiene alrededor de 20000 ppm (Rigola, 1989).
El contenido en cloruros afecta la potabilidad del agua y su potencial uso agrícola e industrial. A partir de 300 ppm el agua empieza a adquirir un sabor salado (Rigola, 1989).
Sulfatos
El ión sulfato, SO42-, corresponde a sales de moderadamente solubles a muy solubles. Las aguas dulces contienen de 2 a 150 ppm, y el agua de mar cerca de 3000 ppm (Rigola, 1989).
Fluoruros
El ión fluoruro, F-, corresponde a sales de solubilidad en general muy limitada. No suele hallarse en proporciones superiores a 1 ppm. Tiene un efecto beneficioso sobre la dentadura si se mantiene su contenido alrededor de 1 ppm, y por este motivo, se añade a veces al agua potable (Rigola, 1989).
Merece ser señalada la presencia de especies ácidas en las aguas, que pueden tener un efecto importante en los procesos de meteorización, entre las que caben ser destacadas el CO2 o los ácidos orgánicos provenientes de la oxidación de la materia orgánica (Orozco et al., 2003).
Otras especies inorgánicas que se encuentran en suspensión proceden de la erosión y el ataque químico del agua sobre los materiales terrestres, siendo las arenas (sílice) y las arcillas (aluminosilicatos) las más abundantes (Orozco et al., 2003).
Los principales constituyentes inorgánicos presentas en las aguas naturales se muestran en la tabla 1 clasificados según su concentración y e la forma química en la que se encuentran, a excepción de los constituyentes minoritarios y traza, para los que solamente se especifica su símbolo químico (Doménech, 2000).
Tabla 1. Constituyentes inorgánicos en las aguas naturales (Doménech, 2000).
| Especies mayoritarias (1-1000 ppm) | Na+, Ca2+, Mg2+, HCO3-, SO42-, Cl- |
| Especies secundarias (0.1-10 ppm) | Fe2+, Fe3+, Sr2+, K+, CO32-, NO3-, F-, H3BO3 |
| Especies traza (<10-3 ppm) | Be, Bi, Cs, Au, Pt, Ra, Ag, Sn |
Sustancias orgánicas
En cuanto a la materia orgánica disuelta presente en el agua y procedente de fuentes naturales, deben destacarse las especies provenientes de seres vivos, tales como aminoácidos, hidratos de carbono, ácidos grasos, alcoholes, terpenos, pigmentos naturales, etc., y en suspensión o estado coloidal las sustancias húmicas y fúlvicas, que constituyen la materia orgánica de los suelos, junto a otras macromoléculas orgánicas de origen natural, como proteínas y polisacáridos (Orozco et al., 2003).
Los compuestos orgánicos presentes en las aguas naturales provienen de los procesos metabólicos llevados a cabo por organismos autótrofos. Estos organismos sintetizan estos compuestos a partir de especies inorgánicas sencillas. Así mismo, la descomposición de la biomasa genera compuestos orgánicos. Como resultado de todo ello, se incorporan al agua una variada gama de compuestos orgánicos, como por ejemplo hidratos de carbono, ácidos carboxílicos, aminoácidos, aminas, polipéptidos, fenoles, ácidos grasos, etc. (Doménech, 2000).
Estos compuestos orgánicos sufren transformaciones químicas que dan lugar, o bien a productos de degradación más simples que los originales o bien a compuestos de condensación más resistentes a la biodegradación. Estos últimos pueden formar partículas coloidales que se mantienen en suspensión en el medio acuoso (Doménech, 2000).
La concentración a la que se suele encontrar la materia orgánica en las aguas naturales es, algunas decenas de ppm. En realidad, la concentración es muy variable, dependiendo del tipo de reservorio que se considere, del entorno natural y de la estación del año (Doménech, 2000).
Los compuestos fenólicos son las sustancias orgánicas comúnmente más abundantes en el medio hídrico. Pueden distinguirse compuestos monoméricos –mono y polihidroxifenólicos, generados como producto de transformaciones metabólicas de compuestos aromáticos y poliméricos, como los taninos y ligninas. Otra fracción importante de materia orgánica disuelta o en estado coloidal corresponde a las sustancias húmicas. Estos compuestos son polielectrolitos, es decir, polímeros con grupos iónicos o ionizables en las cadenas, que contienen fundamentalmente grupos hidroxilo y carboxilo. En realidad, se desconoce cuál es su fórmula química exacta (Doménech, 2000).
En las aguas naturales la fracción húmica comprende entre el 5 y el 75% de toda la materia orgánica disuelta y proviene, básicamente, de la percolación del agua a través del suelo. La materia húmica causa una degradación de las propiedades organolépticas del agua, dando lugar a una coloración entre amarilla y marrón, cuya intensidad aumenta al aumentar el pH del medio. Los dos componentes principales del humus, fácilmente separables mediante procesos de hidrólisis, son los ácidos húmicos y fúlvicos. Estos componentes se diferencian entre ellos por su composición empírica y en el número de grupos ácido en sus cadenas. Así, los ácidos húmicos, son más ricos en carbono y más pobres en oxígeno que los ácidos fúlvicos, mientras que éstos contienen más grupos ácido que aquellos (Doménech, 2000).
Se puede resumir la posibilidad de incorporación de sustancias al agua según el siguiente esquema, el cual señala los tipos de procesos y reacciones en los que participa la propia agua o algunas de las especies existentes en el seno de la misma. También se indica la naturaleza de algunas de las sustancias que con más frecuencia aparecen en las aguas (Orozco et al., 2003):
Factores que afectan a los procesos físico-químicos
Se pueden señalar tanto factores inherentes a las propias características del agua como otros de tipo ambiental o referentes a las interacciones del agua con los terrenos y ricas con los que se pone en contacto (Orozco et al., 2003).
La composición de un agua cambia a lo largo de su recorrido por el correspondiente cause, ya sea superficial o subterráneo, como consecuencia no sólo de los procesos físico-químicos, sino también por una serie de fenómenos que pueden influir en los mismos, entre los que se pueden destacar (Orozco et al., 2003):
El agua atmosférica corresponde al agua líquida natural presente en la atmósfera. Esta se concentra, prácticamente toda, en las nubes; el contenido de agua en las nubes es entre mil y cien mil veces mayor que el contenido en los aerosoles atmosféricos (Doménech, 2000). Se caracteriza porque (Orozco et al., 2003):
Una nube es una solución supersaturada de partículas de agua líquida o sólida en el aire. Normalmente, en las nubes hay una mezcla de partículas sólidas y líquidas. Por término medio, el espacio libre entre partículas en la nube es unas cien veces la dimensión de éstas. El tamaño de las gotas en la nube está comprendido entre 10 y 50 μm. Sin embargo, las gotas terminan por agregarse para generar gotas de lluvia, las cuales poseen un diámetro aproximado de 1000 μm. Con tal tamaño, las gotas precipitan en la superficie terrestre (Doménech, 2000).
Tanto en su formación dentro de las nubes como durante su precipitación, las gotas líquidas van disolviendo sustancia atmosféricas, tanto sólidas como gaseosas. En realidad, las pequeñas gotas en el interior de la nube suelen formarse alrededor de partículas sólidas, las cuales actúan como núcleos de condensación. El tipo de partículas que suelen actuar como dichos núcleos son las partículas marinas, constituidas básicamente de NaCl, o bien partículas sólidas de óxidos procedentes de la erosión continental. Otras partículas nucleadoras son las sales amónicas (sulfatos y nitratos) (Doménech, 2000).
Agua dulce
Es el agua, que independientemente de ser o no potable, tiene un contenido de sales tal que no llega a darle sabor (Nebel y Wright, 1999).
Como resultado de la purificación por evaporación, todas las formas de precipitación son de agua dulce, lo mismo que lagos, ríos, aguas subterráneas y otras masas que reciben un flujo abundante de agua de lluvia (Nebel y Wright, 1999).
Aguas superficiales de escorrentía (fluviales)
Entre sus características se pueden citar (Orozco et al., 2003):
Aguas lacustres y embalses
Se puede destacar que (Orozco et al., 2003):
En los que tienen una profundidad importante, superior a 8 metros, se produce una estratificación térmica que lleva a la existencia de dos zonas separadas por el termoclina, en una y otra tienen lugar distintos procesos, lo que origina una composición diferente en cada una de ellas Orozco et al., 2003):
En ellas merece destacarse (Orozco et al., 2003):
Como muestra de lo señalado anteriormente, se puede observar, por ejemplo en la tabla 2, la diferencia de composición entre aguas saldas y agua dulces, en cuanto a algunas de las especies iónicas mayoritarias. Naturalmente, se trata de valores medios y de aguas no especiales, dentro de cada tipo (Orozco et al., 2003).
Tabla 2. Especies iónicas presentes en los diferentes tipos de aguas (Orozco et al., 2003).
| Iones principales | Agua de mar promedio(g/kg) | Agua fluvial promedio(g/kg) | Agua lacustre promedio(g/kg) |
| Cl- | 19.35 * | 0.008 | 0.026 |
| SO42- | 10.76 | 0.011 | 0.027 |
| HCO3- | 0.14 | 0.059 * | 0.155 * |
| Br- | 0.07 | - | - |
| Na+ | 10.76 * | 0.006 | 0.012 |
| Mg2+ | 1.29 | 0.004 | 0.006 |
| Ca2+ | 0.41 | 0.015 * | 0.043 * |
| K+ | 0.39 | 0.002 | 0.0015 |
Se observa cómo e el agua de mar la concentración de los iones que se encuentran en mayor proporción (ver asterisco) tiene valores mil veces más elevados que en los otros tipos de aguas. Los iones mayoritarios en la aguas marinas son Na+ y Cl-, frente a Ca2+ y HCO3- de las aguas fluviales. La razón parece deberse, en buena parte, a los crustáceos presentes en los océanos, que serían los responsables de la disminución de los iones calcio e hidrogenocarbonato del agua marina, al utilizarlos para formar sus esqueletos de carbonato de calcio (Orozco et al., 2003).
Pero además, el agua de los ríos y lagos puede tener una composición muy distinta en función de los terrenos que recorra o se encuentre, pues según la naturaleza de éstos, y dependiendo de multitud de factores como lo superficie y tiempo de contacto, velocidad de difusión, temperatura, presión, concentración de especies disueltas, etc., puede arrastrar en su seno diferentes sustancias. Así, las zonas yesíferas son responsables de mayor abundancia de iones sulfato y calcio; en zonas calizas y dolomíticas, gracias a la acidez de la aguas, será posible la disolución de algunas especies presentes en esta rocas; las zonas feldespáticas incorporan sílice, tanto en suspensión como n solución; las zonas ricas en sulfuro de hierro pueden aportar el catión hierro (II) e incluso aumentar la acidez de las aguas. La existencia de catión hierro (III) en algunas aguas profundas parece estar relacionada con depósitos subterráneos de compuestos de hierro, capaces de formar hidróxidos de hierro (III) con agua caliente, etc. En general, las aguas lacustres contienen una mayor concentración de sales disueltas que las fluviales, como se puede observar en la tabla 2 (Orozco et al., 2003).
Agua salada o salina
Agua de océanos y mares en su mayoría, que contiene al menos tres por ciento de sales (30 partes por millar). Es el agua que contiene sales en mayor proporción que las aguas normalmente destinadas a usos domésticos, agrícolas o industriales (Nebel y Wright, 1999).
Agua dura y agua blanda
El agua dura es aquella que contiene minerales, sobre todo carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio, por lo que corta el jabón e impide la formación de espuma. Produce escoria, cuajos u óxidos en calderas y calentadores. En cambio, el agua blanda es aquella casi libre de los minerales que hacen que el jabón precipite y forme incrustaciones, es decir, está casi libre de calcio y magnesio (Nebel y Wright, 1999).
En términos de dureza las aguas pueden clasificarse así (Romero, 1999):
| 0-75 mg/L | Blanda |
| 75-150 mg/L | Moderadamente dura |
| 150-300 mg/L | Dura |
| >300 mg/L | Muy dura |
Aguas del subsuelo
Como agua del subsuelo se entiende aquélla que se encuentra debajo de la corteza terrestre. Al igual que el agua superficial, la composición química del agua del subsuelo es muy variable, dependiendo de la localización y de la profundidad que se considere. Se pueden distinguir dos tipos de aguas: agua edáfica y agua subterránea, en las que se podría destacar (Orozco et al., 2003):
Agua edáfica
El agua edáfica se localiza en la zona no saturada del subsuelo, en la cual el agua forma una capa superficial adsorbida sobre la superficie de las partículas sólidas. La composición química del agua edáfica es el resultado de su interacción con las partículas minerales, especialmente a través de intercambio iónico. La presencia de especies en el agua edáfica se debe también a su interacción con el aire del suelo, ya que el agua no llena completamente los poros existentes entre las partículas, sino que comparte el espacio poroso con el aire infiltrado. Los iones más abundantes en el agua edáfica son Cl-, SO42- y Ca2+, los cuales se encuentran a niveles comprendidos entre algunas decenas y varias centenas de ppm. Otros iones no tan abundantes son: Mg2+, H3SiO4-, HCO3-, K+, Na+ y Mn2+. La materia orgánica es mucho menos abundante en el agua edáfica, debido a su descomposición en procesos microbiológicos y en procesos químicos de oxidación que ocurren en el suelo (Doménech, 2000).
Agua subterránea
Esta agua se localiza en la zona saturada del subsuelo, es decir, en la región donde todos los poros están llenos de agua. Esta agua tiene su origen en la infiltración del agua superficial, lo cual hace que varíe su composición química, enriqueciéndose de elementos minerales y empobreciéndose de materia orgánica. Por lo anterior, usualmente el agua subterránea es de gran calidad para el consumo humano. Su elevada mineralización se debe a diversos procesos. Durante la infiltración del agua superficial se van incorporando sales solubles presentes en el suelo como cloruros, nitratos y sulfatos de metales alcalinos y alcalinotérreos. Además, a causa de la presencia de CO2 en el agua edáfica, se produce la solubilización de carbonatos. Por ejemplo (Doménech, 2000):
En general, para los iones más abundantes, presentes a concentraciones entre algunas unidades y algunas centenas de ppm, se observa la siguiente ordenación para cationes: Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+; los aniones se presentan en el siguiente orden: HCO3- > Cl- > SO42-. El CO2 está presente en disolución a niveles elevados, mientras que la concentración de O2 es baja, siendo mínima en los horizontes más profundos del suelo, lugar en el que se desarrollan procesos anaerobios (Doménech, 2000).
Fórmula para preparar 8 litros de agua de mar (Covanaugh, 1956):
| Sustancia | Cantidad (g/8L) |
| NaCl | 197.8 |
| KCl | 4.96 |
| CaCl2·2H2O | 10.88 |
| MgCl2·6H2O | 37.28 |
| MgSO4·7H2O | 50.32 |
| KBr | 0.712 |
| NaF | 0.024 |
| SrCl2·6H2O | 0.296 |
| H3BO3 | 0.192 |
Fórmula para preparar 8 litros de agua de mar libre de HCO3- (Covanaugh, 1956):
| Sustancia | Cantidad (g/8L) |
| NaCl | 197.8 |
| KCl | 5.36 |
| CaCl2·2H2O | 10.88 |
| MgCl2·6H2O | 37.28 |
| MgSO4·7H2O | 50.32 |
Fórmula para preparar 1 litro de agua de mar libre de calcio y magnesio (Covanaugh, 1956):
| Sustancia | Cantidad (g/L) |
| NaCl | 25.53 |
| KCl | 9.00 |
| MgCl2 | 22.94 |
| MgSO4 | 25.50 |
| NaHCO3 | 2.15 |
Fórmula para preparar 1 litro de agua de mar libre de magnesio (Covanaugh, 1956):
| Sustancia | Cantidad (g/L) |
| NaCl | 28.15 |
| Na2SO4 | 7.24 |
| KCl | 9.00 |
| CaCl2 | 9.27 |
| NaHCO3 | 2.15 |
¿Por qué el agua es tan importante?
El agua es uno de los compuestos químicos más importantes para los seres humanos y la vida en general, tal como se desarrolla en nuestro planeta (Orozco et al., 2003).
El agua es uno de los recursos más valiosos en nuestro planeta. Este líquido es tan importante porque ahí se originó la vida. Todos los procesos vitales de los seres vivos están asociados con el agua; las reacciones químicas que se llevan a cabo en nuestros cuerpos dependen de ella. Esta es la razón por la que todos los organismos contienen gran cantidad de agua (Leal et al., 1996).
Los organismos terrestres están constituidos en su mayor parte por agua; de un árbol, aproximadamente el 60% en peso es agua y la mayoría de los animales, incluidos los seres humanos, son agua en un 50-65% aproximadamente (Tyler, 2002).
Cada uno de nosotros necesita dos litros de agua al día para sobrevivir, pero se necesitan enormes cantidades de agua para suministrarnos alimento, refugio y el resto de nuestras necesidades y deseos. El agua juega también un papel fundamental esculpiendo la superficie de la Tierra, moderando el clima y diluyendo los contaminantes. De hecho, sin agua la Tierra no tendría océanos, no habría vida tal como la conocemos y no habría seres humanos (Tyler, 2002).
¿Cómo empleamos el agua dulce del mundo?
Desde 1950, la tasa mundial de consumo de agua de fuentes superficiales y subterráneas se ha incrementado en casi cinco veces y el empleo por persona se ha triplicado de acuerdo con un estudio, los humanos emplean en la actualidad aproximadamente el 54% de la escorrentía superficial mundial que, de forma realista, está disponible del ciclo hidrológico. A causa del incremento de la población y del desarrollo económico, las tasas de consumo de agua superficial se proyectan al doble ya exceder la escorrentía superficial disponible en un número creciente de zonas (Tyler, 2002).
Los usos del agua consumida varían de una región a otra y de un país a otro. En todo el mundo, aproximadamente el 25% del agua consumida se emplea en la producción de energía (producción de petróleo y de gas y de refrigeración de centrales energéticas) y en procesos industriales, limpieza y remoción de desechos. La agricultura y los productos manufacturados requieren grandes cantidades de agua, gran parte de la cual podría ser utilizada eficazmente y reutilizada (Tyler, 2002).
¿Qué causa la escasez de agua potable?
De acuerdo con Malin Falkenmark, experto en agua, hay cuatro causas que explican la escasez del agua (Tyler, 2002):
Desde los años 70, la escasez de agua intensificada por las sequías prolongadas ha matado a más de 24000 personas al año y originado muchos refugiados que han tenido que abandonar sus tierras secas. En zonas de escasez de agua, muchas mujeres y niños han de recorrer cada día grandes distancias, trasportando pesados jarros o bidones para conseguir exiguos suministros de agua, algunas veces contaminada. Millones de pobres de los países en vías de desarrollo no tienen otra elección que tratar de sobrevivir en tierras propensas a la sequía (Tyler, 2002).
¿Cómo podemos incrementar los suministros de agua?
Hay cinco maneras de aumentar el suministro de agua dulce en una zona determinada (Tyler, 2002):
¿Por qué es tan importante reducir el derroche de agua?
Es importante aumentar el suministro de agua en algunas zonas, pero el incremento de la población, de las necesidades de alimentos y de la industrialización superan finalmente esta aproximación. Tiene mucho más sentido, económica y ambientalmente, emplear el agua de un modo más eficaz (Tyler, 2002).
Mohamed El-Ashry, del Instituto Mundial de Recursos, estima que el 65-70% del agua que la gente usa en todo el mundo se despilfarra por evaporación, fugas y otras pérdidas. El-Ashry cree que es económica y técnicamente posible reducir la pérdida de agua al 15%, obteniéndose de ahí gran parte de las necesidades de agua para un futuro previsible (Tyler, 2002).
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[a] Profesor Investigador de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.