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Protejamos nuestras redes (III): Parámetros de control y detección de contaminación

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  • Protejamos nuestras redes (III): Parámetros control y detección contaminación

La selección de los parámetros a incluir en un sistema de monitorización de la calidad del agua depende del objetivo, u objetivos, que se quieran obtener con el sistema: control de la contaminación, control de incidentes de presencia de materia suspendida o color, control del cloro residual, verificación de la nitrificación, verificación del control de corrosión, etc.

Pese a existir un gran número de indicadores que pueden ser controlados, suelen considerarse como parámetros básicos de los sistemas de monitorización de la calidad del agua los siguientes:

La contaminación de un sistema de distribución de agua puede tener lugar por numerosas sustancias

  • Cloro residual: definido bien como cloro libre o cloro total (cloro libre más cloraminas), los niveles a mantener están regulados legislativamente. La disminución de este parámetro puede indicar un crecimiento de organismos o de procesos biológicos en el sistema de distribución, incluyendo los causantes de la nitrificación. Además, la mayoría de los químicos que pueden introducirse en un sistema de abastecimiento reaccionan con el cloro residual, produciendo un descenso en la concentración del mismo.
  • pH: definido como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno en la solución acuosa, su evaluación requiere de una cierta comprensión de la química del agua pudiendo usarse en combinación con otros parámetros para, por ejemplo, determinar el potencial de corrosión en conducciones. Asimismo, los contaminantes químicos con grupos funcionales ácidos o básicos que pueden introducirse en un sistema de distribución pueden modificar el pH del agua; la magnitud de este cambio en el pH estará inversamente relacionada con la capacidad de amortiguación del agua.
  • Conductividad específica: definida como la medida de la resistencia iónica de una solución, se utiliza de forma habitual como una medida subrogada de los Solidos Disueltos. Se puede utilizar para diferenciar los distintos suministros de agua a un sistema, permitiendo una vía de comprobación del funcionamiento hidráulico. Asimismo, algunos contaminantes químicos que pueden ser introducidos en el sistema tienen grupos funcionales cargados que pueden disociarse y formar especies iónicas al disolverse en el agua, dando lugar a un aumento de la conductividad específica; sin embargo, puede ser necesaria una concentración elevada del contaminante para producir un cambio medible en la conductividad específica.
  • Temperatura: definida como la medida de la energía térmica del agua, influencia los equilibrios químicos y su cinética, que pueden afectar a la calidad del agua y que de forma general se mide en todos aquellos sensores de calidad que evalúan parámetros dependientes de la temperatura (pH, conductividad) para permitir la compensación de la medida de estos parámetros. Un cambio brusco de la misma puede indicar la entrada de un caudal representativo al sistema (por ejemplo, a través de una conexión cruzada).

La contaminación de un sistema de distribución de agua puede tener lugar por numerosas sustancias, siendo imposible prever cuál puede ser el contaminante que debería de medirse directamente por ser económicamente inviable la mesura de todos los contaminantes potenciales. Es por ello que en los sistemas de monitorización de la calidad del agua para el control de la contaminación se suele acudir a la medida de parámetros subrogados de amplio espectro.

Las investigaciones desarrolladas han demostrado que los parámetros más útiles, además de los básicos ya comentados, para la detección de episodios de contaminación son:

  • Carbono Orgánico Disuelto/Carbono orgánico Total (DOC/TOC): Muchos de los contaminantes de interés son químicos orgánicos, por lo que su presencia da lugar a un aumento de las concentraciones de carbono Orgánico Total y/o Disuelto. Además, un aumento en la concentración del carbono orgánico puede producir una demanda de cloro, reduciendo la concentración de cloro residual y creando una oportunidad de supervivencia para los patógenos sensibles al cloro (p.e. Vibrio Cholerae) y de las biotoxinas (p.e. toxina botulínica).
  • Potencial Redox: los cambios en el potencial Redox pueden indicar la presencia de un contaminante con un potencial oxidativo o reductivo. También se puede usar para confirmar los cambios en las concentraciones de cloro.
  • Absorbancia espectral: algunos compuestos orgánicos y la mayoría de los compuestos inorgánicos absorben parte del espectro UV-visible, por lo que cambios en los valores de absorbancia son indicativos de la presencia de un contaminante químico. Además, algunos instrumentos de medición espectral pueden proporcionar una firma espectral, por lo que un cambio en la firma espectral indica la presencia de un contaminante.
  • UV-254: la medición de la absorbancia a 240 nm, combinada con la medición del carbono orgánico disuelto (DOC) permite calcular la absorbancia ultravioleta específica (SUVA). Un cambio en la SUVA puede indicar un cambio en la composición orgánica del agua, indicando potencialmente la presencia de un contaminante orgánico.

Así por ejemplo podemos observar las variaciones de algunos parámetros frente a distintos contaminantes:

  • Pesticidas y herbicidas (Aldicarb y Glifosato): pudiendo observarse que tras la inyección de cualquiera de ellos se percibe un descenso de los valores de cloro libre y de potencial Redox, junto con un aumento del TOC.

  • Agua residual con tratamiento secundario: para simular la posible intrusión de agua residual bruta (que por razones higiénicas no se ha considerado en los estudios). Se puede observar la disminución del cloro libre a la vez que se produce el aumento del TOC y de la conductividad específica.

  • Bacterias (Terrific Broth): puesto que la mayoría de las bacterias existen como células vegetativas que son altamente susceptible de inactivación por cloro, resulta necesaria la inyección de éstas en forma de un caldo de cultivo, como el Terrific Broth, para mantener la viabilidad de las bacterias. Tras la inyección del caldo de cultivo el cloro residual disminuye mientras que el carbono orgánico total aumenta.

La inclusión de parámetros específicos para el control de la contaminación, como la absorbancia espectral o el carbono orgánico total o disuelto, en las estaciones de control aumentan el precio de las mismas, debiendo seleccionarse adecuadamente la ubicación de las mismas para la sostenibilidad de la inversión.

Resulta interesante resaltar que durante los ejercicios de simulación de sistemas de detección de eventos la EPA definió seis contaminantes básicos, estableciendo las variaciones que estos contaminantes tenían en tan solo cinco de los parámetros característicos: Cloro Residual, Conductividad, pH, TOC y Redox; dejando fuera la evaluación de los parámetros de absorbancia y temperatura, por lo que en cierta medida estos cinco parámetros deben de considerarse como los parámetros más interesantes para la detección de eventos de contaminación.