Contaminación por
sustancias tóxicas
Referencias
• Chapra, 1997. Surface Water Quality Modelling.
McGraw-Hill
• Thomann & Mueller, 1987. Principles of surface
water quality modeling and control. Harper &
Row, 1987.
• Orozco y otros. 2003. Contaminación Ambiental.
Una visión desde la Química. Thompson.
• Legislación de aguas. Novena edición
actualizada (2005). Tecnos.
Contaminantes convencionales vs.
sustancias tóxicas
• Sustancias naturales vs. sustancias extrañas a los ciclos
biogeoquímicos difícilmente degradable, y por tanto,
acumulables en la cadena trófica (bioacumulación)
• Originalmente, la eliminación de contaminantes
convencionales estuvo motivada por los efectos
estéticos de éstos sobre los sistemas naturales. La
principal motivación para el control de las sustancias
tóxicas son sus efectos directos sobre la salud.
• Unos ‘pocos’ tipos vs. una gran diversidad de
contaminantes (ver Reglamento de Dominio Público
Hidráulico, aprobado por R.D. 849/1986 de 11 de abril)
Contaminantes
(Anejo II del Reglamento de Dominio Público Hidráulico)
• Compuestos organo-halogenados y sustancias que pueden dar origen a
compuestos de este tipo en el medio acuático (ej. PCBs)
• Compuestos organo-fosforados
• Compuestos organo-estánnicos
• Sustancias cancerígenas, mutagénicas o que afecten a la función
esteroidogénica, al tiroides, reproducción o a otras funciones endocrinas
• Hidrocarburos persistentes y sustancias bioacumulables (ej. HAPs)
• Cianuros
• Metales y sus compuestos ( Hg & Cd en la relación I, y los demás en la
relación II del Anejo III)
• Arsénico y sus compuestos
• Biocidas y productos fitosanitarios
• Materias en suspensión
• Sustancias que contribuyen a la eutrofización (en particular, nitratos y
fosfatos)
• Sustancias que ejercen una influencia desfavorable en el balance de
Origen
-Actividades de la minería, fundición y refinado
-Emisiones de la combustión de combustibles fósiles (deposición atmosférica)
-Vertidos de aguas residuales de determinadas industrias sidero-metalúrgicas, tratamiento de superficies, curtidos, etc. -Utilización de productos que llevan en su composición estos elementos (ej. Fungicidas, aditivos de la gasolina, pinturas, etc.)
Efectos
Interacciones en la toxicidad de mezclas de metales en un mismo sistema contaminante, p.ej. -Cadmio-Niquel Antagonismo -Cadmio-Zinc Sinergia -Cobalto-Níquel Aditiva
Toxicidad de los metales (*)
*CE50= Conc. de tóxico en el agua que produce efectos sobre el 50% de individuos
+ ∆ T o x ic id a d
¡Pero, la toxicidad depende también de la forma
química del metal en el agua! (ej. Hg)
Clear Lake, CA
Formas químicas en el agua
Balances de masas para sustancias
tóxicas en un CSTR sin sedimento
Cargas
Salidas
(lavado)
Disuelta - Particulada
Volatilización
Deposición
Descomposición
Balances de masas para formas disuelta
y particulada
d v d d in d dAc
v
kVc
Qc
c
Q
dt
dc
V
=
(
)
−
−
−
p s p p in p pAc
v
kVc
Qc
c
Q
dt
dc
V
=
(
)
−
−
−
(1)
(2)
(1)+(2)
d v p s d p d p in d p d pAc
v
Ac
v
c
c
kV
c
c
Q
c
c
Q
dt
c
c
d
V
−
−
+
−
+
−
+
=
+
)
(
)
(
)
(
)
(
d v p s inQc
kVc
v
AcF
v
AcF
Qc
dt
dc
V
=
−
−
−
−
Partición sólido-líquido
La toxicidad y los procesos que sufre el contaminante
depende de si está en forma disuelta o particulada
p
d
A
A
A
]
[
]
[
]
[
=
+
p dSS
SS
A
A
+
_↔
_]
][
[
]
[
− −=
SS
A
A
SS
K
d p d d d dA
F
SS
K
A
A
[
]
]
[
1
1
]
[
]
[
_=
+
=
p d d pA
F
SS
K
SS
K
A
A
[
]
]
[
1
]
[
]
[
]
[
_ _=
+
=
p dF
F
+
=
1
Ecuaciones de balance de masas
para sustancias tóxicas (CSTR)
agua + sólidos + contaminante
const.
=
⇒
=
=
Q
Q
V
Q
in outAm
v
Qm
Qm
dt
dm
V
=
in−
−
s d v p s inQc
kVc
v
AcF
v
AcF
Qc
dt
dc
V
=
−
−
−
−
Ecuaciones de balance de masas
para sustancias tóxicas (CSTR)
agua + sólidos + contaminante
En estado
estacionario
(horizontes
temporales
muy largos)
in s inm
A
v
Q
Qm
m
=
β
+
=
const.
=
⇒
=
=
Q
Q
V
Q
in out in d v p s inm
AF
v
AF
v
kV
Q
Qc
c
=
β
+
+
+
=
Ejemplo 1
Contaminación por PCB en el Lago Hurón
Balances de masas para sustancias
tóxicas en un CSTR con sedimento
Cargas
Salidas
(lavado)
Disuelta - Particulada
Volatilización
D e p o s ic ió nDescomposición
Disuelta - Particulada
Consolidación (‘burial’)
R e s u s p e n s ió n D if u s ió nBalances de sólidos
2 1 1 1Qm
Qm
v
Am
v
Am
dt
dm
r s in−
−
+
=
2 2 1 2v
Am
v
Am
v
Am
dt
dm
b r s−
−
=
2 1 10
=
Qm
in−
Qm
−
v
sAm
+
v
rAm
2 2 10
=
v
sAm
−
v
rAm
−
v
bAm
En estado estacionario
2 1 10
=
Qm
in−
Qm
−
v
sAm
+
v
rAm
2 2 10
=
v
sAm
−
v
rAm
−
v
bAm
(1)
(2)
1 2m
v
v
v
m
r b s+
=
(
)
in r s r b s r s inm
F
A
v
Q
Q
v
v
v
A
v
A
v
Q
Qm
m
−
+
=
+
−
+
=
1
1 r b r rv
v
v
F
+
=
b rv
v
>>
b rv
v
<<
Sólidos en el sedimento
• Porosidad, Φ
• Densidad ρ
(2.4-2.7 x 10
6gm
-3)
y
concentración de sólidos m
2
p lV
V
V
2=
+
Φ
=
V
l/V
21
−
Φ
=
V
p/
V
2 pV
M
2=
ρ
Masa de la fase sólida en el sedimento(
φ
)
ρ
ρ
−
=
=
=
21
2V
V
V
M
m
p(0.8-0.95)
2 1 10
=
Qm
in−
Qm
−
v
sAm
+
v
rAm
2 2 10
=
v
sAm
−
v
rAm
−
v
bAm
ρ
(
1
−
φ
)
9 parámetros
s
b
s
in
m
v
v
v
m
A
Q
1
ρ
φ
(1)
(2)
Fácilmente observables o de la literatura
