Material Didáctico. Principios para la gestión de los recursos agua y aire TMGA0041

Material Didáctico

Principios para la gestión de los recursos agua y

aire

TMGA0041

PROGRAMA/MÓDULO AL QUE PERTENECE: AUXILIAR EN IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMAS DE

GESTIÓN AMBIENTAL

NÚCLEO TECNOLOGÍA DE MATERIALES

EDICIÓN: 2

San José, Diciembre 2016

Instituto Nacional de Aprendizaje

Gestión de Formación y Servicios Tecnológicos

FR GFST 67

_{EDICIÓN 01}

(25/06/2015)

Instituto Nacional de Aprendizaje (Costa Rica)

Principios para la gestión de los recursos agua y aire /

Roy Alfaro Trejos, Sharon Fernández Quesada —San José, C. R. INA, 2016.

cantidad p.222 ; 21,6x28 cm.

Material didáctico – No comerciable ISBN

Segunda Edición

Instituto Nacional de Aprendizaje, San José, Costa Rica.

© Instituto Nacional de Aprendizaje, 2016 ISBN

Hecho el depósito de ley

Prohibida la reproducción parcial o total del contenido De este documento sin la autorización expresa del INA.

ÍNDICE

Presentación iii

Introducción iv

CAPÍTULO 1: LOS RECURSOS AGUA Y AIRE

1.1 Conceptos relacionados 2

1.2 El agua y el recurso hídrico 6 1.3 Gestión del recurso hídrico y problemática existente 16 1.4 Composición y calidad del aire 21 Ejercicios de autoevaluación #1 23

CAPÍTULO2:CONTAMINACIÓN DEL AGUA Y DEL AIRE

2.1 Contaminación del agua 29

2.2 Efectos sobre la salud y el ambiente 35 2.3 Manejo de aguas residuales en Costa Rica 36 2.4 Tratamiento de aguas residuales 37 2.5 Sistemas alternativos de tratamiento de aguas residuales 41

2.6 Contaminación del aire 46

2.7 Efectos de la contaminación atmosférica 49 Ejercicios de autoevaluación #2 64

CAPITULO3:LEGISLACIÓN SOBRE RECURSO HÍDRICO Y AIRE

3.1 Legislación ambiental 71

3.2 Leyes 75

3.3 Reglamentos 80

3.4 Canon ambiental 86

3.5 Revisión técnica vehicular 88

3.6 Estrategia Nacional Carbono Neutralidad 89

3.7 Instituciones relacionadas 90

CAPÍTULO4:MEDIDAS AMBIENTALES APLICABLES PARA LA GESTIÓN DEL RECURSO HÍDRICO Y DEL AIRE

4.1 Buenas prácticas en el manejo del recurso hídrico 98 4.2 Iniciativas y alianzas en el manejo del recurso hídrico 115

4.3 Producción más limpia 120

4.4 Tecnologías de control de contaminantes en las emisiones 122 4.5 La captación de gases de efecto invernadero: sumideros y reservorios 125 4.6 Buenas prácticas: energía, hogar, oficina, transporte y agricultura 126

4.7 Alianzas estratégicas y responsabilidad compartida 131

4.8 Diagnostico ambiental 133

Ejercicios de autoevaluación #4 135

Glosario 138

Respuestas a ejercicios de autoevaluación 143

Bibliografía 153

PRESENTACIÓN

Para la conversión a la modalidad virtual del módulo “Principios para la gestión de los recursos agua y aire”, el cual se ofrece como curso independiente y además forma parte del programa Auxiliar en implementación de Sistemas de Gestión Ambiental, se realizó una reestructuración del diseño de módulo.

Al realizar dicha reestructuración fue necesario también actualizar el material didáctico existente. Este documento es la segunda edición del material para el módulo en mención; el cual va dirigido a las personas participantes en cualquiera de las modalidades en que se imparta.

El objetivo que persigue este módulo es que la persona participante pueda aplicar medidas ambientales de prevención y control de la contaminación para la gestión de los recursos agua y aire, con el fin de mejorar la situación actual de ambos recursos, en su comunidad o lugar de trabajo.

Los temas abarcados son: recursos de agua y aire, contaminación del agua y del aire, legislación ambiental, manejo de aguas residuales y emisiones y medidas para reducir la afectación al agua y al aire.

Se extiende un agradecimiento a las personas docentes del subsector Gestión Ambiental que hicieron aportes para la elaboración de este documento.

INTRODUCCIÓN

Costa Rica tiene una cantidad importante de recursos naturales y ecosistemas, que le permiten contar con una biodiversidad y fuentes de materias primas y recursos de gran valor.

El país cuenta con 34 cuencas hidrográficas que son aprovechadas para el abastecimiento de la población, la industria, la agricultura, actividades recreativas y la generación eléctrica. Pero ya muchas de estas cuencas presentan serios problemas de contaminación por aguas negras, plaguicidas, aguas residuales industriales y deterioro de las riberas y cubierta boscosa.

Tanto el recurso hídrico como el aire han tenido un proceso de deterioro debido al abuso y a la descarga de contaminantes. Esto ha provocado problemas locales como pérdida de la calidad de ríos y pozos, desabastecimiento de agua, playas sucias y pérdida de ecosistemas. Además de problemas globales como el deterioro de la capa de ozono y el cambio climático.

Uno de los factores que agravan esta problemática ambiental es el desconocimiento de la población sobre las actividades y hábitos que aportan contaminación, la legislación ambiental y las medidas para reducir el impacto ambiental y mejorar la calidad de estos dos recursos. Por ello este módulo busca darle a las personas los conocimientos básicos que le permitan entender las dimensiones del problema e ideas para colaborar a mitigar la contaminación en su vida personal, social y laboral.

Es importante que la población conozca y pueda interpretar la legislación para proteger los recursos agua y aire, así como para controlar la contaminación del agua y atmosférica. Costa Rica cuenta con una Política Hídrica Nacional que dicta las guías para gestión de los recursos hídricos a nivel nacional. Además existe el compromiso país de carbono neutralidad para el 2100, lo cual requiere

de la participación de todos los actores de la sociedad para alcanzar resultados a largo plazo.

Para las personas estudiantes que cursan este módulo como parte del programa de “Auxiliar en implementación de sistemas de gestión ambiental”, los contenidos desarrollados en este material son una ayuda para el desarrollo del programa de gestión ambiental institucional (PGAI), en específico para los aspectos ambientales de consumo de agua, generación de aguas residuales y emisiones al aire.

Se insta a la persona participante a hacer cambios en su estilo de vida para reducir los efectos de la contaminación en el ambiente y reducir así los efectos negativos sobre la sociedad. Para ello en este material va a encontrar alternativas para aplicar tanto en su vida personal como laboral, pero se le invita a investigar sobre más acciones que ayuden a combatir la degradación de los cuerpos de agua y la atmósfera, así como proteger los recursos naturales, pues cada día aparecen más opciones tecnológicas, buenas prácticas y esfuerzos colectivos de modo que cada quien pueda aportar según sus posibilidades a cuidar el ambiente y los recursos naturales.

Lo anterior para cumplir con el objetivo de aplicar medidas ambientales de prevención y control de la contaminación para la gestión de los recursos agua y aire según la legislación vigente.

1

CAPÍTULO 2:

L

Subtemas

1.1 Conceptos relacionados 1.2 El agua y el recurso hídrico

1.3 Gestión del recurso hídrico y problemática existente 1.4 Composición y calidad del aire

1.5 Cooperación en la gestión de los recursos

Objetivos

Al finalizar el estudio de este capítulo, entre otras habilidades, usted será capaz de:

 Describirlos aspectos más relevantes de la gestión de los recursos agua y aire de acuerdo con la situación nacional

En este capítulo se presentan diversos conceptos básicos para entender la importancia del recurso hídrico y del aire, además de ser una base para los contenidos de los siguientes capítulos.

1.1 Conceptos relacionados

1.1.1 Conceptos relacionados con el agua

En el mundo actual, el agua está inmersa en muchas de las actividades diarias, algunas de manera directa y otras de manera indirecta. Por ejemplo, beber agua como parte de la alimentación, la lluvia, la generación de electricidad, inundaciones, entre otros.

En esta sección se presentan algunos conceptos básicos que la persona participante debe manejar a lo largo de este módulo, empezando por definir qué es el ambiente y el agua.

Ambiente es el conjunto de elementos naturales y sociales que

rodean a un organismo a los cuales este responde de forma determinada. En otras palabras, representa todos los elementos que rodean a un ser vivo.

Agua es un líquido inodoro, incoloro e insípido, ampliamente distribuido en la naturaleza. Representa alrededor del 70% de la superficie de la Tierra. Formado por dos partes de hidrógeno y una de oxígeno. Se encuentra en estado sólido, líquido y gaseoso.

Calidad de agua se refiere al nivel de cumplimiento de ciertos

parámetros establecidos para garantizar un uso específico y sin riesgo.

3

Existe cierta discusión sobre si se dice “ambiente” o “medio ambiente”, la Real Academia Española indica que se pueden usar como sinónimos. Algunos autores indican que “medio ambiente” apareció como una mala interpretación de la traducción del término en idioma inglés “environment”. Para efectos de este material no habrá distinción entre los dos términos.

Continuando con las definiciones:

• Es una masa o extensión de agua, tal como un lago, mar u océano que cubre parte de la Tierra. • Incluye ríos, manantiales, zona de recarga, lago,

laguna, marisma, embalse, estuario, manglar, pantano, canal, etc., de agua dulce o salada; natural o artificial.

Cuerpo de

agua

• Líquido apto para consumo humano

• Agua tratada que cumple con las disposiciones de valores máximos admisibles estéticos,

organolépticos, físicos, químicos, biológicos y

microbiológicos, establecidos en la legislación y que al ser consumida por la población no causa daño a la salud.

Agua

potable

• Sistema formado por obras accesorias, tuberías, o conductos de carácteres diferentes, cuyo objeto es captar, tratar y distribuir agua potable,

aprovechando la gravedad, o bien, la utilización de energía para su correspondiente bombeo, con la finalidad de proporcionar agua a un núcleo de población determinado.

Las siguientes definiciones se relacionan con el tema de aguas residuales y se refieren a la disposición de estas:

Contaminación:Es la presencia o introducción de compuestos y

sustancias químicas, agentes biológicos y formas de energía que cambian las características de algún elemento del ambiente y pueden

afectar a las personas u otros componentes de los ecosistemas y recursos naturales

Agua residual:es agua que ha recibido un uso y cuya calidad ha sido

modificada por la incorporación de agentes contaminantes.

Aguas negras: tipo de agua residual en la que el agua está

contaminada con materia fecal y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales.

Efluente de agua residual

• Es el caudal de agua residual que sale al final de un sistema de tratamiento

Vertido

• Es la descarga final de un efluente de agua residual a un cuerpo de agua receptor (río, mar. etc.) o al

5

Fuente: Reglamento para la Calidad del Agua Potable Nº 38924-S; Reglamento de las Asociaciones Administradoras de Sistemas de Acueductos y Alcantarillados Comunales Nº 32529-S-MINAE; Reglamento de Vertido y Reuso de Aguas Residuales N° 33601-MINAE-S; (Guevara, 2010); (Red de Institutos de Formación Profesional, 2012)

1.1.2 Conceptos relacionados a la contaminación atmosférica

Como introducción al tema de la contaminación del aire, se presentan a continuación algunas definiciones y conceptos que son base para entender las formas de contaminación y sus efectos sobre el ambiente y las personas.

Alcantarillado

• Red pública de estructuras y tuberías que recoge y transporta las aguas residuales (o pluviales) desde el lugar de generación hasta el sitio de tratamiento o vertido

Lixiviados

• El “caldo” o agua residual que se genera en los camiones municipales de recolección de residuos o en los rellenos sanitarios, por la percolación de agua a través de los residuos sólidos

1.2 El agua y el recurso hídrico

El agua es una de las sustancias más abundantes sobre la superficie del planeta, aunque no se encuentra distribuida uniformemente.

A pesar de ser una sustancia muy abundante en la naturaleza, no se le encuentra pura, pues siempre se presenta la disolución de otras sustancias o la presencia de microrganismos. El agua tiene una gran cantidad de características y propiedades, siendo algunas más relevantes que otras dependiendo del uso o

Inmisión

7

propósito al que se ligue. En la figura 1.1 se presentan unas cuantas propiedades del agua.

Figura 1.1 Algunas propiedades del agua

Fuente: adaptado de http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

Los recursos hídricos son definidos, por la UNESCO, como los recursos disponibles o potencialmente disponibles, en cantidad y calidad suficientes, en un lugar y en un período de tiempo apropiados para satisfacer una demanda identificable. Molécula con 2 hidrógenos y 1 oxígeno (H2O) Disuelve muchas sustancias 3 estados de la materia: gas, líquido

y sólido Temperatura de ebullición de 100 °C (depende de la altura) Temperatura de congelación de 0 °C Alta capacidad calorífica (la molécula puede retener mucha

energía) Poca conductividad

eléctrica que aumenta al disolver

sustancias iónicas Disuelve todos los componentes principales de

las células de proteínas, ADN y polisacáridos

1.2.1 El ciclo hidrológico

El ciclo hidrológico es el movimiento o circulación del agua sobre la Tierra, donde se suceden los tres estados de la materia y el desplazamiento de agua de unos lugares a otros. Grandes volúmenes de agua están en constante movimiento sobre la Tierra en el ciclo hidrológico. Es un movimiento continuo y cíclico de vital importancia para el planeta.

La energía es el motor por el cual se activa el ciclo hidrológico, la cual proviene del Sol. Dentro de este fenómeno se da el transporte de materiales y energía a través de las diferentes zonas del planeta.

En el ciclo hidrológico ocurren fenómenos de dispersión del agua como: evaporación, precipitación, filtración, percolación y escorrentía superficial, los cuales se representan en la figura 1.2.

Figura 1.2 El ciclo del agua

9

La evaporación es el cambio de estado de líquido a gas del agua que ocurre sobre la superficie de los océanos, ríos, lagos y el suelo. El agua también se puede evaporar de las hojas de las plantas, lo cual se denomina evapotranspiración. El vapor de agua es transportado por las masas de aire o viento y se convierte en humedad atmosférica.

Ese vapor de agua puede condensarse en forma de nubes. La precipitación es el fenómeno mediante el cual la humedad atmosférica precipita o desciende a la tierra desde las nubes. Las formas más comunes de precipitación son la lluvia, la nieve y el granizo.

El agua precipitada puede tomar varios recorridos: uno de ellos es permanecer brevemente estancada donde cayó para luego evaporarse otra vez. Otra porción viaja por la superficie del suelo, lo que se conoce como escorrentía superficial. Esta es la forma por la que el agua se reintegra a ríos, lagos y océanos. También puede ser absorbida por la capa superficial del suelo hacia las capas interiores, lo que se denomina infiltración. Cuando el agua logra penetrar las primeras capas de suelo y se interna hasta encontrar un cauce de agua subterránea se denomina percolación.

1.2.2 Disponibilidad y consumo

En cuanto a la cantidad de agua, solo hay estimaciones del volumen de agua sobre la Tierra, por ejemplo se citan cifras de 1 386 millones de kilómetros

Cooperación

Se define como el conjunto de acciones y esfuerzos que, un conjunto de individuos realiza con el objetivo de alcanzar una meta común.

La cooperación es primordial para la vida en sociedad, ya que es una manera eficiente de trabajar por un bien común, para nuestro caso particular la protección del recurso hídrico y del aire, ya que si todas las personas cooperamos y colaboramos con buenas prácticas en el manejo de estos preciados recursos, podremos reducir la presión que enfrentan actualmente estos recursos.

cúbicos1_{. La figura 1.3 presenta la distribución del agua sobre el planeta, donde}

se observa que la mayor parte está en los océanos como agua salada.

Figura 1.3 Distribución del agua en el planeta, % aproximados

Fuente: http://jumapam.gob.mx (s.f.) .

Como puede observarse en la figura, solo el 3% de toda el agua sobre la Tierra es agua dulce, de la cual, la mayor parte permanece estacionada en nieve e hielo donde puede permanecer por años, restando así su potencial uso para consumo humano.

Otra situación que se presenta es la distribución desigual de los recursos hídricos renovables, vitales para el uso humano, a lo largo de la superficie del planeta. A manera de ejemplo, de los datos del Programa de la Naciones Unidades para el Medio Ambiente (PNUMA), el continente asiático tiene cerca del 60% de la población mundial pero solo un 36% de los recursos hídricos

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renovables disponibles, mientras que el continente americano con solo un 14% de la población mundial posee un 40% de los recursos hídricos mundiales.

En el caso de Costa Rica, el XX Informe del Estado de la Nación indica que según las estimaciones del Plan Nacional de Gestión Integrada de los Recursos Hídricos (PNGIRH), la oferta hídrica del país es alta. Costa Rica cuenta con 110 km3 _{anuales de agua}2_{, por lo que en promedio cada persona dispondría}

de 25571 m3_{. Este volumen triplica el promedio mundial (7000 m}3_).

Este recurso es muy valioso y todo lo que se realiza en la sociedad depende de él, los principales usos que se le da son:

 Consumo humano y alimentación  Consumo industrial  Consumo comercial e institucional  Agricultura  Riego  Recreación y paisajismo  Medio de transporte  Generación de energía eléctrica

Gráfico 1: Uso del agua concesionada en Costa Rica

Fuente: XXI Informe del Estado de la Nación, según la Dirección de Agua del MINAE (2016)

2 _{En un metro cúbico (1 m}3_{) hay mil litros. En un kilómetro cúbico (1 km}3_{) hay 1 000 000 000 m}3_.

Uso del agua concesionada en Costa Rica

42,4 % Actividades Agropecuarias 22,2% Riego de cultivos 17,3% Agroindustria 11,0% Consumo humano

1.2.3 Cuencas hidrográficas

Según se define en el Reglamento a la Ley de Uso, Manejo y Conservación de Suelos cuenca hidrográfica es el área geográfica cuyas aguas superficiales vierten a un sistema de desagüe o red hidrológica común, confluyendo a su vez en un cauce mayor, que puede desembocar en un río principal, lago, pantano, marisma, embalse o directamente en el mar. Está delimitada por la línea divisoria de aguas y puede constituir una unidad para la planificación integral del desarrollo socioeconómico y la utilización y conservación de los recursos agua, suelo, flora y fauna. (Decreto Nº 29375 MAG-MINAE-S-HACIENDA-MOPT)

La cuenca, como sistema, está conformada por 3 componentes:

Los tres componentes están interrelacionados y deben mantenerse en equilibrio entre sí, ya que al afectarse a uno de ellos, se produce un desequilibrio ambiental que podría poner en peligro el sistema en sí.

En este espacio físico-geográfico se desarrollan todos los procesos naturales, así como el desarrollo agrícola, ambiental y socioeconómico. (Mora & Bolaños, 2008)

Cada cuenca presenta características particulares que le permiten contribuir con diversos servicios ecosistémicos esenciales para el bienestar del ser humano. (Molina & López, 2014)

Biofísicos

Biológicos

Antropogénicos

13

El país está dividido en 34 cuencas siendo la de mayor tamaño la del Rio Grande de Térraba. La figura 1.4 muestra la distribución de las diferentes cuencas.

Para mejorar la identificación y gestión de las cuencas hidrográficas Costa Rica ha adoptado las categorías que en la mayoría de los países latinoamericanos se ha utilizado: cuenca, subcuenca y microcuenca (ver figura 1.5). La cuenca se considera como la zona entera de afluencia de un río, la subcuenca como la unidad de drenaje de menor superficie que una cuenca y que forma parte de esta, constituyendo un tributario de la misma. Pueden considerarse para Costa Rica aquellas que ocupan un área comprendida aproximadamente entre 4000 a 5000 hectáreas.

Figura 1.4 Mapa de cuencas hidrográficas de Costa Rica

Fuente: Molina, J. M., & López, M. C. (2014)

La microcuenca es la mínima unidad territorial de drenaje dentro de una cuenca y tributaria de una subcuenca. En Costa Rica se consideran aquellas que ocupan un área menor a 1000 hectáreas.

Cualquier modelo de desarrollo sostenible debe tener en cuenta la protección y gestión adecuada de las cuencas hidrográficas.

15 Figura 1.5 Clasificación de los niveles de una cuenca

Fuente: (ACEPESA, s.a.)

La Red Nacional de Cuencas define gestión de cuencas como la gestión que el ser humano realiza en forma integrada para aprovechar, conservar, proteger y restaurar los recursos naturales y los recursos generados por las actividades humanas, con el fin de obtener una producción óptima y sostenida. Trata del uso apropiado de estos recursos, en función de la intervención humana y sus necesidades. (Rivera, s.f.)

1.2.4 Fuentes de agua

Las fuentes de agua se utilizan para el abastecimiento de agua para las diferentes necesidades de la sociedad actual, en orden de importancia, las siguientes:Superficial, como ríos y lagos

 Subterránea, como pozos

 Lluvias

 Océano

 Condensación

Todas las personas debemos cooperar con acciones de protección al recurso hídrico, ya que su disponibilidad es limitada.

Se indica en el XXI Informe del Estado de la Nación que desde la perspectiva del uso, el volumen de agua concesionado durante el 2014 fue 138 millones de metros cúbicos. El 75,6% de la proporción extraída provino de fuentes superficiales y el 24,4% de fuentes subterráneas.

Actividad de aprendizaje # 1

Tema: “Cuencas hidrográficas”

1. Identifique la cuenca del lugar donde vive o se encuentra su actividad económica usando el mapa de cuencas aportado en la figura 1.4. Ubique el río principal, los ríos secundarios y el lugar donde la cuenca desemboca. Puede buscar en Internet mapas regionales para ubicar mejor la cuenca y el o los ríos de la cuenca.

2. Describa los usos o explotaciones que se realizan en el área de la cuenca que usted identificó.

3. Para la cuenca indique cuáles son los principales factores que amenazan su sostenibilidad.

1.3 Gestión del recurso hídrico y problemática existente

En Costa Rica, la gestión del recurso hídrico está basada en la legislación sobre el mismo, para lo cual las autoridades competentes supervisan y establecen políticas para su uso y conservación. Más adelante se estudia el tema de legislación ambiental relacionada con el agua.

Se ha definido una estructura de instrumentos para la gestión del recurso hídrico, la cual parte de la Política Hídrica Nacional (2002), la Estrategia Gestión

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Integrada de los Recursos Hídricos (2005), el Plan Nacional de Gestión Integrada de los Recursos Hídricos (2008), los cuales son insumos para las diferentes instituciones del Estado, desde planes nacionales a programas institucionales.

La Política Hídrica Nacional establece los principios que regirán la gestión de los recursos hídricos y deberán ser incorporados según corresponda, en los planes de trabajo de las instituciones públicas involucradas, éstos son:

1. El acceso al agua potable constituye un derecho humano inalienable y debe garantizarse constitucionalmente.

2. La gestión del agua y sobre todo las reglas de acceso a este recurso deben regirse por un principio de equidad y solidaridad social e intergeneracional.

3. El agua debe ser considerada dentro de la legislación como un bien de dominio público y consecuentemente se convierte en un bien inembargable, inalienable e imprescriptible.

4. Debe reconocerse el valor económico del agua que procede del costo de administrarla, protegerla y recuperarla para el bienestar de todos. Con esto se defiende una correcta valoración del recurso que se manifieste en conductas de ahorro y protección por parte de las personas usuarias. 5. Debe reconocerse la función ecológica del agua como fuente de vida y de

sobrevivencia de todas las especies y ecosistemas que dependen de ella. 6. El aprovechamiento del agua debe realizarse utilizando la mejor infraestructura y tecnología posibles de modo que se evite su desperdicio y contaminación.

7. La gestión del recurso hídrico debe ser integrada, descentralizada y participativa partiendo de la cuenca hidrográfica como unidad de planificación y gestión.

8. El Ministerio de Ambiente y Energía ejerce la rectoría en materia de recursos hídricos. La gestión institucional en este campo debe adoptar el principio precautorio o in dubio pro natura.

9. El recurso hídrico y las fuerzas que se derivan de éste son bienes estratégicos del país.

10. Que es de suma importancia la promoción de fuentes energéticas renovables alternativas que reduzcan o eliminen el impacto de esta actividad sobre el recurso hídrico.

Sin embargo, los recursos hídricos se han visto seriamente afectados y disminuidos por las actividades humanas, lo cual pone en riesgo el abastecimiento actual y futuro, así como los ecosistemas dependientes de estos cuerpos de agua.

Entre las principales afectaciones de ríos, quebradas, mares y costas de Costa Rica están:

 Sobreexplotación de los recursos disponibles en el cuerpo de agua

 Explotaciones ilegales de ríos y pozos

 Contaminación por residuos sólidos, ver figuras 1.6 y 1.7

 Vertido de aguas residuales sobretodo en el área metropolitana los ríos y las costas.

 Invasión al cauce de ríos y costas: levantamiento de construcciones a las orillas de ríos o en las costas irrespetando las leyes. Se magnifica por deslizamientos e inundaciones convirtiéndose en un problema cíclico. Ver figura 1.6.

 Derrames de sustancias químicas por accidentes o negligencia en ríos y quebradas

 Vertido incontrolado de lodos de tanques sépticos en ríos y quebradas.

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(a) residuos sólidos en el río Virilla a la altura de Tibás

(b) invasión y deterioro de la margen de un río

Figura 1.6 Ejemplos de contaminación y degradación de ríos en Costa Rica

Fuentes: (a) Observatorio judicial, vol. 83 (2009)

(b) Aguilar, B. (s.f.) http://neotropica.org/article/ley-de-gestion-integral-del-recurso-hidrico-benefi/

Actividad de aprendizaje # 2

Tema: “Recurso Hídrico”

Elabore un esquema donde presente una descripción de cómo se afectan los recursos hídricos de su comunidad o área de trabajo/estudio y cómo estos afectan de diferentes formas al país y a la población.

Figura 1.7 Ejemplo sobre la contaminación por residuos en la cuenca del Tárcoles

Fuente: La Nación (2015)

En general los efectos de las situaciones descritas anteriormente son una disminución de las fuentes de agua limpia para consumo humano y la degradación de los cuerpos de agua y los ecosistemas asociados.

21

1.4 Composición y calidad del aire

La atmósfera es la capa gaseosa que cubre la tierra. Proporciona los gases esenciales que hacen posible la vida. En ella ocurren todos los fenómenos meteorológicos determinantes del clima de una región. Capta la radiación del sol y la distribuye por el planeta, así se controla las variaciones bruscas de temperatura. Actúa como filtro de la radiación ultravioleta (UV) del sol. Las capas de la atmósfera se muestran en la figura 1.8.

La mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. A nivel de la superficie terrestre, la composición del aire es:

*Otros incluye Vapor de agua, Ozono, Dióxido de carbono, Hidrógeno, Contaminantes: monóxido de carbono, metano, NOx, SOx

El nitrógeno y oxígeno (este último es indispensable para la mayoría de los seres vivos) son transparentes tanto a la luz visible como a la luz infrarroja, por lo tanto no tienen ningún efecto sobre el clima.

Nitrógeno

78%

Oxígeno

21%

Figura 1.8 Estructura de la atmósfera

Fuentes: www.pasionporvolar.com/, http://cambioclimaticoglobal.com/atmosfe1, https://es.wikipedia.org/wiki/Atmósfera_terrestre

Zona límite entre la atmósfera terrestre y el espacio exterior. En ella orbitan muchos satélites.

Dentro de esta capa se reflejan las ondas de radio. Suceden las auroras boreales.

Capa más fría de la atmósfera. En ella se desintegran la mayoría de los meteoritos (estrellas fugaces).

Los aviones vuelan en la parte baja de esta capa. Contiene la capa de ozono que actúa como filtro de la radiación UV.

Capa más cercana sobre la superficie terrestre. En ella suceden los fenómenos climáticos.

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Ejercicios de autoevaluación # 1

Complete el siguiente crucigrama con las pistas que se indican, las cuales se refieren a diferentes conceptos estudiados en este capítulo.

Horizontal

1. Presencia o introducción de compuestos o agentes que cambian la calidad del agua, pudiendo afectar a las personas o al ambiente

3. Fenómeno del ciclo hidrológico en el cual la humedad precipita o desciende a la tierra desde las nubes, como la lluvia

9. Contienen el 97% de toda el agua en el planeta

10. Red pública de estructuras y tuberías que recoge y transporta aguas residuales de una población hacia una planta de tratamiento

12. Cuenca más grande de Costa Rica en cuanto a área

13. Unidad mínima territorial dentro de una cuenca que alimenta una subcuenca

14. Zona entera de afluencia de un río y que desemboca en el mar

15. Agua de lluvia que viaja sobre la superficie del suelo

Vertical

2. El conjunto de elementos naturales y sociales que rodean a un organismo y que su interacción permite la vida

4. Cambio de estado de líquido a gas del agua en el ciclo hidrológico

5. El más abundante de los 3 estados de la materia del agua

6. Aguas residuales contaminada con materia fecal y orina de las personas

7. Agua apta para consumo humano y que ha sido tratada para ser consumida por la población

8. Agua residual que se genera en los residuos sólidos luego de varios días, bien sea en las bolsas o en los camiones recolectores

11. Sistema de tuberías, bombas y otros cuya finalidad es abastecer de agua a una población

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A continuación se presenta un dibujo con el ciclo del agua. Escriba el nombre del proceso o etapa que se indica en cada número:

www.jugarycolorear.com Etapas: 1 _____________________________ 2 _____________________________ 3 _____________________________ 4 _____________________________ 5 _____________________________

Cite dos razones por las cuales usted considera que es importante cooperar con acciones de protección a los recursos agua y aire

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 1 2 3 4 5

2

3

Asocie los conceptos de la columna A con las definiciones de la columna B. Escriba en el ( ) el número de concepto correspondiente.

Columna A Columna B

Atmósfera ( ) Se refiere a los contaminantes gaseosos o particulados que puede emitir una fuente fija o móvil, durante un periodo determinado

Contaminación atmosférica ( ) Se denomina a los gases cuya presencia en la atmósfera contribuye al efecto invernadero

Emisión ( ) Se refiere a la concentración de contaminantes en el aire en un área geográfica

Gas de efecto invernadero ( ) Es la presencia de sustancias químicas, partículas o microrganismos que provocan riesgos a los seres vivos o a otros elementos del ambiente

Inmisión ( ) Es la capa gaseosa que cubre la tierra

4

27

Escriba el nombre de cada una de las capas que conforman la atmósfera y diga alguna característica de ella

_

__

__

__ ___

CAPÍTULO

2:

C

A

A

Subtemas

2.1 Contaminación del agua

2.2 Efectos sobre la salud y el ambiente

2.3 Manejo de aguas residuales en Costa Rica 2.4 Tratamiento de aguas residuales

2.5 Sistemas alternativos de tratamiento de aguas residuales 2.6 Contaminación del aire

2.7 Efectos de la contaminación atmosférica

Objetivos

Al finalizar el estudio de este capítulo, entre otras habilidades, usted será capaz de:

 Identificar la problemática de contaminación del agua y del aire, las consecuencias que ocasiona sobre el ambiente y la salud pública y algunas opciones de tratamiento existentes

29

En este capítulo se explican los tipos de aguas residuales que contaminan el ambiente, las fuentes de contaminación del aire y sus principales contaminantes. Se describen las operaciones de tratamiento convencional de las aguas residuales, así como nuevas técnicas que tienen un concepto más integrado a los procesos de purificación de la naturaleza, además de los efectos a la salud y al ambiente que generan los contaminantes del agua y del aire.

2.1 Contaminación del agua

La contaminación del agua es el resultado de introducir condiciones o materia extraña en ella, originando una alteración no deseada en la composición o el estado de la misma, impidiendo ser utilizada posteriormente para el consumo humano o de otros seres vivos. (León Morales, 2010). Puede darse por cambios químicos, físicos, biológicos o una combinación de estos, que la hacen inutilizable para un fin o que puede perjudicar otros elementos del ambiente o de los ecosistemas.

En la naturaleza el agua también se puede contaminar de manera natural, pero esta se regenera gracias a la acción de diversos agentes de la misma naturaleza en un periodo variable. Pero cuando es resultado de las actividades humanas (lo que se denomina antropogénica) puede llegar a ser difícil la auto purificación por la presencia de formas de contaminación que la naturaleza no tiene la capacidad de asimilar, lo que genera que se pierdan los recursos hídricos.

2.1.1 Tipos de aguas residuales

Según la legislación costarricense, agua residual es aquella que ha recibido un uso y cuya calidad ha sido modificada por la incorporación de agentes contaminantes. Se establece que hay dos tipos:

Aunque no está formalmente establecido en la legislación, las aguas residuales domésticas se puede dividir en:

Algunos especialistas incluso consideran separar las aguas negras en dos: aguas amarillas (solo con orina) y aguas marrón (mezcla con orina y heces), sobre todo cuando se plantea la máxima separación de aguas según su tipo y características. Es posible que al leer en otros libros o en Internet se incluya las aguas azules, estas son principalmente las aguas limpias, como las de lluvia, que tiene muy poca contaminación pero que no se aprovechan sino que se descargan a un recolector.

En el caso de las aguas residuales especiales, la división es tan amplia como fuentes hay, pueden ser de actividades agrícolas, industriales, comerciales, hospitalarias y otras. En ellas es frecuente que se presenten una variedad de contaminantes peligrosos muy amplios, como plaguicidas, residuos orgánicos, compuestos químicos y microrganismos peligrosos. Usualmente en las casas de habitación sólo se generan aguas residuales ordinarias. Pero en un establecimiento institucional o de producción se pueden encontrar varios o todos los tipos.

Agua residual ordinaria

• Generada por las actividades domésticas del ser humano

• Tales como uso de inodoros, duchas, fregaderos, lavado de ropa, etc.

Agua residual especial

• Todas aquellas diferentes a las ordinarias

• Como de actividades industriales, comerciales, hospitales, etc.

Aguas residuales

ordinarias

Aguas grises: aguas jabonosas, de lavado, con aceite y similares

Aguas negras: que contienen material fecal

31 2.1.2 Fuentes de contaminación

Las fuentes de contaminación del agua más comunes son:

 Domésticas: excretas, aguas de lavado, residuos de comida.

 Pluviales: las cuales por arrastre recogen del suelo y del aire residuos contaminantes.

 Producción agrícola y agricultura: contienen una alta cantidad de materia orgánica y residuos de compuestos químicos no deseados como fertilizantes y agroquímicos.

 Actividad pecuaria: excretas de ganado y porquerizas

 Mataderos: contienen una alta cantidad de materia orgánica por los restos de partes corporales

 Industria: aguas residuales compuestas principalmente con sustancias tóxicas y materia orgánica.

 Hospitales: muchas veces conteniendo organismos patógenos y desechos biológicos. León, R. (2010)

2.1.3 Tipos de contaminantes

Un contaminante es toda aquella sustancia o forma de energía (radiación) cuya incorporación al agua conlleva el deterioro de su calidad física, química o biológica. La figura 2.1 presenta una clasificación muy general de los contaminantes del agua.

Figura 2.1 Tipos de contaminantes

Tipos de contaminantes

Un contaminante es toda aquella sustancia o forma de energía (radiación) cuya incorporación al agua conlleva

el deterioro de su calidad física, química o biológica.

Físicos Químicos Biológicos

Alteran las propiedades físicas y de apariencia del agua Presencia de sustancias químicas de varios tipos Presencia de formas de vida, microscópica o macroscópica peligrosas Sólidos suspendidos, espumas, olor, color, turbiedad, temperatura Sólidos disueltos, aceites, metales pesados, jabón, plaguicidas Virus, bacterias, parásitos, larvas definición Se clasifican en:

Son los que Son la Son la

33

Actividad de aprendizaje # 3

Tema: “Gestión del agua”

Para la región donde usted vive y/o trabaja, resuma los siguientes puntos sobre la gestión del agua. Puede hacer una lista, un croquis o mapa donde las señale:

 Las fuentes de abastecimiento de agua

 Los principales usos del agua

 La cuenca en la que se ubica

 Las principales fuentes de aguas residuales

 Los tipos de aguas residuales

 El destino final de las aguas residuales

 Los principales problemas que enfrenta el recurso hídrico en la zona

2.1.4 Parámetros indicadores de calidad de agua

Se utilizan los parámetros indicadores de la calidad del agua para establecer un perfil de la calidad en un momento y lugar dado, o bien para seguimientos geográficos o de tiempo. Algunos de estos parámetros son:

Fisicoquímicos Temperatura

Turbiedad

Grado de acidez (pH) Alcalinidad y Dureza

Demanda de oxígeno (bioquímica y química)

Biológicos Micro:

Coliformes totales y Coliformes Fecales Macros:

Organismos que viven en los cuerpos de agua y sus alrededores (escarabajo, gusanos, arañas)

Organolépticos Transparencia del agua

Olor Color

Paisajísticos Cobertura de las laderas

En la figura 2.2 se resumen varios parámetros, los cuales se agrupan por afinidad para mayor comprensión.

Figura 2.2 Parámetros de calidad del agua

Parámetros de medición de calidad del agua

Mediciones de las características del agua utilizadas para determinar su calidad en un momento dado y poder

realizar comparaciones que permitan diagnosticar el estado del agua o su evolución con un objetivo

específico

Organolépticos Físicos Químicos Biológicos

Se perciben por los sentidos

Alteran las propiedades físicas del agua

Presencia de sustancias químicas de varios tipos Presencia de formas de vida, microscópica o macroscópica peligrosas Olor, color, apariencia Sólidos suspendidos, turbiedad, temperatura pH, DBO, DQO, sólidos disueltos, concentración de grasas, metales pesados, plaguicidas, etc. Virus, recuento de bacterias (coliformes, E. Coli, pseudomonas), parásitos Se definen Se clasifican en:

Son los que

ejemplos

Son los que Son la Son la

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Los profesionales de las ciencias (como químicos, biólogos, microbiólogos e ingenieros) han desarrollado procedimientos de medición de estos parámetros. Así también, en el mercado se encuentran muchos equipos e instrumentos para realizar las mediciones. Los métodos y equipamiento para realizar las mediciones no son parte de los objetivos de este curso, si es de su interés conocer alguno puede consultar a la persona docente o buscar en bibliografía especializada.

2.2 Efectos sobre la salud y el ambiente

Al deteriorarse la calidad del agua se presentan varias situaciones, tales como la imposibilidad de usarla para otros fines, riesgos a la salud pública y deterioro del ambiente.

A nivel de cuencas, la incorrecta o inexistente gestión de cuencas puede llevar a situaciones negativas como:

 Desabastecimiento de agua para consumo humano

 Pérdida de capacidad de las fuentes superficiales y subterráneas para atender las necesidades de la población

 Contaminación de las fuentes de agua

 Problemas de erosión o lavado de suelo, así como de deslizamientos

 Inundaciones por mala colección de las aguas o por obstrucción con residuos sólidos

 Aumento de costos para las personas usuarias de los diferentes servicios asociados al agua (agua potable, generación de electricidad, etc.)

Estas situaciones pueden verse agravadas por el cambio climático, fenómenos climáticos como El Niño y La Niña y el aumento de la población y la consecuente demanda de servicios relacionados al agua.

A nivel de salud pública cuando hay una mala gestión del recurso hídrico, como por ejemplo un inadecuado manejo de las aguas residuales, se presentan riesgos para las personas tales como:

 Proliferación de vectores sanitarios (seres vivos que pueden transmitir enfermedades) como el mosquito Aedes Aegypti, portador del dengue

 Enfermedades infecciosas, como diarreas

 Alergias

 Enfermedades asociadas a contaminantes (plaguicidas, metales pesados, etc.) como infertilidad, cáncer, hepatitis A, entre otras

En el ambiente la mala gestión del recurso hídrico presenta efectos por contaminación de aguas residuales como:

 Pérdida visual o estética de cuerpos de agua o los alrededores

 Eutrofización, que es el crecimiento excesivo de algas en los cuerpos de agua por la contaminación con nutrientes como nitratos

 Mareas rojas, donde se desarrollan algas y otros microorganismos tóxicos gracias a los contaminantes descargados en el mar y que son absorbidos a través de la cadena alimenticia a las especies de moluscos y peces, y eventualmente al ser humano.

 Afectación a la salud de animales del ecosistema o que son de consumo humano por contaminantes disueltos en el agua.

2.3 Manejo de aguas residuales en Costa Rica

El manejo inadecuado o inexistente de las aguas residuales es de las principales debilidades identificada por los expertos en el país en cuanto a desarrollo sostenible. Los informes del Estado de La Nación han repetido cada año que el tema de manejo de aguas residuales sigue siendo uno de los grandes pendientes a resolver por parte de las autoridades. Esto no significa que no se realice esfuerzos, sino que estos no han sido suficientes y que los entes fiscalizadores no alcanzan a realizar una labor que minimice el impacto

37

ambiental. A nivel de aguas residuales domésticas, el tanque séptico es la técnica de tratamiento más empleada. El problema con ellos, no es el proceso en sí, sino que ha sido utilizado indiscriminadamente, con malos diseños y con serias carencias técnicas, además de malos hábitos por parte de las personas usuarias. (Rosales Escalante, 2003)

De acuerdo con el XXI Informe del Estado de La Nación, después de más de diez años de no mostrar variaciones, en el 2014 se reportó un avance en la cobertura de alcantarillado sanitario con tratamiento de aguas residuales, que pasó de 3,6% en 2012, a 4,2%, esto gracias a la instalación y puesta en marcha de la Planta de Tratamiento Los Tajos, se estima que para el año 2020 la cobertura será de 20%. (Mora Rodríguez, 2015)

El país tiene más de cinco mil generadores de agua residual, los cuales deben presentar reportes operacionales al Ministerio de Salud sobre el desempeño del sistema de tratamiento, pero solo un 30% de estos generadores cumple con su presentación. (Fuentes: XVIII, XIX y XX Informes del Estado de La Nación)

2.4 Tratamiento de aguas residuales

El tratamiento de aguas consiste en una serie de operaciones y procesos que buscan reducir las características contaminantes del agua hasta que alcance los valores de calidad objetivo; esta depende del fin último del usuario, tal como hacerla potable o apta para recreación en una piscina, o bien verterla en un río. Ese nivel de calidad de agua normalmente está definido en la legislación, la cual puede consultar en capítulos posteriores de este material.

La legislación nacional indica que todo generador es responsable de las aguas residuales que genera. Sin embargo, no todos los generadores están sometidos a control, las viviendas unifamiliares no tienen que cumplir ninguna

legislación, el resto de casos sí deben cumplir con la normativa establecida, la que se estudiará posteriormente.

Según la legislación, los generadores pueden descargar las aguas residuales en un sistema de alcantarillado o un cuerpo de agua cumpliendo ciertos valores en los parámetros de calidad de agua. Además se permite, bajo ciertas regulaciones, el reuso para actividades como el riego de áreas verdes o en agricultura.

Los procesos de tratamiento de aguas residuales se dividen en tres tipos donde hay varias técnicas de tratamiento, tal y como se muestra continuación:

El tratamiento de aguas residuales se puede agrupar en cuatro grandes etapas, donde el equipamiento y las operaciones varían según cada caso particular, en función de los contaminantes presentes. Estas etapas son:

Procesos físicos

•remoción de sólidos gruesos en tamices o rejillas

•sedimentación: separación de sólidos suspendidos por gravedad •eliminación de grasas y aceites

•filtración: retención de sólidos en un medio filtrante •aireación

•nivelación de temperatura •ósmosis

Procesos químicos

•neutralización de la acidez/alcalinidad

•floculación-coagulación: precipitación de contaminantes coloidales o de difícil sedimentación

•oxidación

•adsorción en carbón activado •desinfección

Procesos biológicos

•hay procesos aeróbicos (con microorganismos que consumen oxígeno) y anaeróbicos (con microrganismos que no consumen oxígeno) o combinados

•reactores de lodos activados •lagunas

•reactores y filtros biológicos •tanques septicos

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Tratamiento terciario

Eliminación de contaminantes que no se removieron en las etapas anteriores. Generalmente son procesos de remoción de

contaminantes muy específicos que requieren tratamientos particulares o bien

para el acondicionamiento final del agua residual tratada

Desinfección o cloración Filtros de carbón activado Intercambiadores de iones

Ósmosis

Tratamiento secundario

Consiste en la conversión biológica de los contaminantes a través de

microorganismos (biomasa), lo cual genera más biomasa que hay que remover por

medios físicos como la sedimentación

Reactores de lodos activados Filtros biológicos o percoladores Lagunas biológicas aeróbicas, anaeróbicas

o facultativas

Sedimentación o clarificación secundaria

Tratamiento primario

Se basa en los principios de separación mecánica y separación hidráulica de

sólidos Sedimentadores y clarificadores Filtros Tanques de aereación-flotación Floculación-coagulación

Recolección y pretratamiento

Consiste en capturar las aguas residuales y remover sólidos de gran tamaño. Muchas veces están en conjunto con el tratamiento

primario

Rejillas de desbaste y tamices Desarenadores (sedimentación de sólidos

de gran tamaño) Remoción de natas o flotantes

Las plantas de tratamiento de aguas residuales son muy variadas en cuanto a las operaciones y equipos, dependiendo del origen, los contaminantes presentes, el posible receptor de las aguas tratadas y la regulación vigente. En la figura 2.3 se muestra un ejemplo de planta de tratamiento.

Figura 2.3 Ejemplo de planta de tratamiento de aguas residuales urbanas

Fuente: http://elaguadecadadiaquintosantodomingo.blogspot.com/2013/08/potabilizacion-del-agua-pasos-seguir.html

2.4.1 Tanques sépticos

El sistema de tratamiento de aguas residuales domésticas (casas y conjuntos habitacionales) más empleado en Costa Rica. Según el Laboratorio Nacional de Aguas del AyA, el 71,5% de la población nacional usa tanque séptico. (Programa Estado de la Nación, 2015)

El tanque séptico es un sistema de tratamiento de las aguas residuales domésticas provenientes de una vivienda o conjunto de estas, que combina la separación y digestión de los sólidos presentes en el agua residual en un reactor sedimentador primario anaerobio, como lo muestra la figura 2.4. Como resultado del proceso, se generan gases que son expulsados por un tubo de ventilación. El efluente es dispuesto por infiltración en el terreno y los sólidos sedimentados

41

acumulados en el fondo del tanque son removidos periódicamente. (Organización Panamericana de la Salud, 2015)

Es importante indicar que hay muchas formas de diseñar el tanque séptico que se debe adaptar a las condiciones del lugar. Así también, en el mercado se encuentran sistemas fabricados listos para su instalación, por lo que la forma tradicional de construirlos en cemento se va reduciendo por costos y facilidad.

Figura 2.4 Tanques sépticos y drenajes

Fuente: www.fontaneriasencostarica.com

2.5 Sistemas alternativos de tratamiento de aguas residuales

Como sistemas alternativos se presentarán algunas opciones que promueven la depuración del agua y minimización del impacto ambiental, colaborando con el saneamiento básico requerido en muchas comunidades del país. Trampa de grasas Drenaje Ventila Caja colectora

1. Humedales artificiales

Es un sistema que combina la acción de microorganismos aerobios con plantas, unidos por un medio rocoso. Estos organismos depuran el agua de contaminantes orgánicos, garantizando su calidad de vertido o reuso posteriormente. Son sistemas más económicos que los demás, tanto en la construcción como en la operación. En la figura 2.5 se presenta un esquema.

Figura 2.5 Esquema de un humedal artificial

Fuente: Rosales, E. (2005)

Entre las rocas se forma una película de bacterias que degradan los contaminantes que continúan disueltos en el agua, estas bacterias se mantienen vivas gracias a las plantas que les facilitan oxigeno por sus raíces, ellas también absorben algunos nutrientes que para el agua son contaminantes.

2. Aplicación en terrenos

Algunas aguas residuales, como las ordinarias o las especiales compuestas mayoritariamente por sustancias orgánicas (hidrocarburos, algunos plaguicidas), pueden ser degradadas por los microorganismos existentes en los suelos. Este fenómeno se conoce como biorremediación, el cual implica el aprovechamiento de las condiciones y organismos propios del medio para

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degradar los contaminantes, en algunos casos los microorganismos pueden ser modificados genéticamente para que tengan mejores características.

La aplicación de aguas residuales en terrenos debe considerar algunas condiciones:

 Confinamiento. Ser un espacio que se utilice sólo para aplicación de aguas residuales contaminadas.

 Protección de mantos acuíferos. Verificar la existencia de mantos acuíferos y el nivel freático en la zona que se utilizará para el tratamiento del agua.

 En algunos casos, dependiendo del tipo de agua, puede añadirse directamente a cultivos o vegetación por aspersión, en este caso se debe considerar: la drenabilidad del suelo y el uso de la vegetación.

La aplicación directa en cultivos o campo abierto debe ser utilizada como un tratamiento secundario o terciario, dependiendo de la calidad del efluente.

3. Biofiltros

Son sistemas que utilizan material filtrante natural como rocas o arena, a los que se aplican aguas residuales para su depuración. Son aptos para manejar caudales menores de 500 m3_{/día de agua residual, especialmente de tipo}

ordinario. Entre cada espacio del material filtrante, crece una película bacteriana por las mismas aguas residuales que pasan a través del filtro, como se puede apreciar en la figura 2.6.

Figura 2.6 Película bacteriana formada en el material o medio filtrante

Es una tecnología sencilla, cuyo principal requerimiento es que el pH del agua se mantenga entre 5 y 8; puede tener una eficiencia en aguas agroindustriales del 99% de eliminación de coliformes fecales, remoción del 96% DQO y 99% DBO; en la industria textil hasta un 90% de color verdadero y en la industria petroquímica de un 68 – 90% de aceites y grasas. (Fundación Chile, s.a.)

Como ventajas se tiene que es muy económico comparado a otros sistemas convencionales, alta eficiencia en remoción de contaminantes, puede ser menos extenso que un humedal artificial, fácil de operar y mantener.

Como principales desventajas, puede requerir alto volumen, lo que implica una mayor profundidad en su construcción; requiere de un proceso de adaptación (arranque) para crear la película bacteriana que es el principal removedor de contaminantes del agua; debe estar alimentado constantemente. (Fundación Chile, s.a.)

4. Biodigestores

El biodigestor es una estructura herméticamente cerrada en la cual se fermenta materia orgánica y se obtienen dos productos: lixiviados (que pueden ser utilizados como fertilizante) y biogás. Este biogás contiene metano, el cual tiene un alto poder combustible, por lo que se puede utilizar como fuente de energía, bien sea por uso directo (como en una cocina) o para generar electricidad. En la figura 2.7 se muestra un biodigestor instalado, además en el anexo 6 se presenta un panfleto informativo sobre esta instalación de tratamiento de aguas residuales.

En Costa Rica se ha implementado con mucho éxito en granjas de cerdos y vacas los biodigestores de tipo bolsa como sistema de tratamiento de las aguas residuales generadas, mejorando la calidad de las descargas y obteniendo una fuente de energía con el biogás.

45 Figura 2.7 Biodigestor instalado en una finca

Fuente: El financiero (2014)

Actividad de aprendizaje # 4

Tema: “Sistemas de tratamiento”

Ubique un sistema de aguas residuales cercano y accesible para usted y realice la descripción con dibujos o texto dicho sistema. Dependiendo de su caso lo puede hacer para uno de los siguientes casos:

 Tanque séptico, si su casa cuenta con uno

 Planta de tratamiento de aguas negras, en caso de que sea una urbanización con esta instalación

 Planta de tratamiento de aguas residuales de la empresa, si en su trabajo hay una

 Otro tipo de planta de tratamiento que le sea accesible

 Realice una inspección de campo o consulte al personal encargado de la operación de la planta de tratamiento

2.6 Contaminación del aire

Para efectos de estudio de este material, se estará hablando de contaminación producida por las actividades humanas, dejando de lado la contaminación que tiene origen natural, tal como las erupciones volcánicas.

Es importante indicar que también está asociado con la atmósfera y el ambiente circundante no solo la contaminación atmosférica, sino también la contaminación sónica (ruido) y la contaminación visual.

2.6.1 Fuentes de contaminación atmosférica

En cuanto a la contaminación atmosférica, las emisiones de contaminantes pueden tener diferentes fuentes, las cuales se clasifican en:

Según las investigaciones hechas por los científicos, la principal fuente de contaminación del aire son los vehículos automotores, que superan en mucho la cantidad de contaminantes vertidos por fuentes fijas. Aunque algunas fuentes fijas pueden verter residuos altamente peligrosos.

Fuentes de contaminación del aire

Fuentes móviles: incluyen diversas formas de transporte tales como automóviles, camiones y aviones

Fuentes fijas: son las instalaciones estacionarias o no movibles, como establecimientos industriales y rellenos sanitarios

47 2.6.2 Tipos de contaminantes

Existen muchos contaminantes del aire, los cuales se miden para determinar la calidad del aire o la calidad de una emisión de una fuente particular. En esta sección solo se describen algunos a manera de ejemplo, pues la cantidad es muy grande.

Gases producto de la quema de combustibles fósiles

Existen muchos tipos de combustibles, cada uno con su particularidad. Sin embargo, al estar compuestos de carbono con algunos elementos esenciales similares, una vez que son quemados pueden generar desechos como los siguientes:

Dióxido de

carbono

(CO2)

Es un gas que se produce por la combustión de materiales y también está presente en el ciclo de las reacciones fotosintéticas, no es tóxico pero a concentraciones altas es asfixiante y causante de agudizar enfermedades respiratorias.

Monóxido de carbono (CO)

Es producto de la combustión incompleta del carbono. Es un gas transparente, inodoro, no irrita, pero es muy tóxico y afecta el funcionamiento físico normal de los adultos.

Óxidos de

Azufre (SOx)

Son gases incoloros y de olor característico que provienen de los organismos vivos y del petróleo cuando se quema. Contribuyen a la agravación de las enfermedades pulmonares crónicas. El trióxido de azufre al contacto con el vapor de agua (humedad) reacciona produciendo ácido sulfúrico el cual es un ácido fuerte y corrosivo que destruye tejidos vivos y materiales inorgánicos. Las partículas de ácido sulfúrico en estado gaseoso se distribuyen en el aire produciendo lo que se llama “lluvia ácida”.

Óxidos de

nitrógeno (NOx)

Se obtienen de la combustión del petróleo y el carbón vegetal. El dióxido de nitrógeno es un gas de color café rojizo, tiene un olor a ocre fácilmente perceptible, ingresa al organismo por medio del aire que respiramos y se deposita en los pulmones donde se acumula causando cáncer.

Plaguicidas

La aplicación de plaguicidas en Costa Rica se realiza de forma constante tanto con aplicaciones aéreas como de forma manual y por riego. Sus usos principales en el país van desde la agricultura, control de vectores, mantenimiento de áreas verdes y hasta en el hogar.

Los efectos principales de los plaguicidas en la salud humana pueden ser agudos como diarreas, vómitos, alergias o crónicos como cáncer, dermatitis e infertilidad. (Ramírez & Lacasaña, 2001)

Material Particulado (PM)

Partículas provenientes del polvo, ceniza, humo, aerosoles que son capaces de estar en el aire aun en estado sólido. Las PM que son medibles corresponden principalmente a las que tienen diámetros de 10 micras, 2,5 micras y 1 micra.

El material particulado se mantiene suspendido en el aire, propenso a ser respirado por las personas penetrando en el sistema respiratorio como lo muestra la figura 2.8 (Herrera Murillo, 2012).

Figura 2.8 Material Particulado PM respirable

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2.7 Efectos de la contaminación atmosférica

Debido a la gran cantidad de contaminantes que las actividades humanas han vertido al ambiente desde la revolución industrial, se han producido efectos negativos de gran envergadura que la sociedad discute para llegar a soluciones, pues muchos de esos efectos pueden ser irreversibles.

En esta sección se presentan algunos de los más importantes de manera sintetizada, para que la persona estudiante pueda seguir por cuenta propia sus investigaciones de las diferentes situaciones presentadas y luego se comprometa a realizar acciones para reducir el impacto negativo.

2.7.1 Deterioro de la capa de ozono

Como se explicó, la capa de ozono filtra la radiación ultravioleta dañina del sol en una capa alta en la atmósfera. Sin embargo, el ozono es una sustancia muy inestable y fuertemente oxidante, que reacciona con muchas sustancias, entre ellas contaminantes que las actividades humanas han liberado y que han llegado hasta la ozonosfera.

El ozono se regenera en la naturaleza

de manera natural a partir de procesos fotoquímicos del oxígeno en la atmósfera, pero la cantidad de contaminantes que se vierte es mucho más alta que esa tasa de regeneración, provocando el agotamiento del ozono en la estratosfera. La figura 2.9 presenta un esquema que explica el mecanismo de deterioro de la capa de ozono.

Radiaciones ultravioleta:

Radiaciones solares con longitudes de onda entre la luz visible y los rayos X. Esta radiación es invisible y se divide en tres tipos: rayos UV-A, rayos UV-B y rayos UV-C.

Figura 2.9 Esquema del movimiento de sustancias agotadoras de la capa de ozono, derivados de actividades humanas

Fuente: http://cambioclimaticoglobal.com (2013)

El agujero de ozono es un fenómeno descubierto en la Antártida en 1985 y su tamaño ha variado con el tiempo, en la figura 2.10 se muestra una ilustración de este fenómeno. El principal contaminante liberado a la atmósfera que destruye la capa de ozono son los compuestos clorofluorocarbonados (CFC). Estos se utilizan en refrigeración, congeladores, aires acondicionados, aerosoles y espumas sintéticas.

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Figura 2.10 Ilustración del agujero en la capa de ozono en la Antártida en el 2012

generada por la NASA Fuente: www.nasa.gov (2012)

Los colores son usados con fines de mostrar la concentración de ozono, entre más azul menor la cantidad de ozono en la atmósfera.

Los CFC pueden permanecer en la atmósfera por más de 100 años moviéndose lentamente a través de ella, como se muestra en la figura 2.9, antes de descomponerse en elementos químicos que destruyen la capa de ozono, por lo que las emisiones de las últimas décadas seguirán teniendo efecto por muchos años más.

Dentro del grupo de estas sustancias agotadoras de ozono (SAO) están los halones que son CFC que incluyen bromo en la molécula y que fueron muy utilizados como gas extintor de incendios. Otro ejemplo es el metilbromuro utilizado para fumigar campos de cultivo, en Costa Rica se usó por muchos años pero ya está prohibido su importación y empleo.

Al disminuir la capa de ozono aumenta la cantidad de radiación de luz ultravioleta que llega a la superficie. Esta no es perceptible por los sentidos de

los seres humanos como la vista, pero la radiación UV se absorbe en la piel provocando lesiones como:

 Manchas y lunares  Quemaduras de sol  Cáncer de piel

 Envejecimiento prematuro  Enfermedades en los ojos

 Alteración del sistema inmunológico. (Red de Institutos de Formación Profesional, 2012)

También puede haber efectos en otros seres vivos como plantas y vida marina macro y microscópica.

2.7.2 Calentamiento global

Unos de los temas ambientales que está más en boga es el del calentamiento global, a tal punto que todos los años hay cumbres internacionales para discutir su solución, aunque en la mayoría no se alcanzan acuerdos significativos.

Sin embargo, muchas personas desconocen lo que realmente es el calentamiento global y cómo le afecta. Por ello se explican a continuación tres términos relacionados pero que no significan lo mismo: efecto invernadero, calentamiento global y cambio climático.

El efecto invernadero es un fenómeno natural del planeta. La Tierra funciona como un verdadero invernadero gracias que en la atmósfera hay ciertos gases que tienen la capacidad de retener calor que llega del Sol y que es reflejado por la Tierra. En la atmósfera los gases naturales que tiene esa capacidad son el dióxido de carbono, el vapor de agua y el metano. Ver figura 2.11.

53

Este efecto permite al planeta tener una temperatura aceptable para el desarrollo de la vida. Si no sucediera este fenómeno, la atmósfera no retendría calor y se darían cambios bruscos de temperatura entre el día y la noche, haciendo inhabitable el planeta.

Figura 2.11 Esquema del fenómeno natural del efecto invernadero

Fuente: http://cambioclimaticoglobal.com (2013)

Dos son las causas del desequilibrio en la cantidad de gases de efecto invernadero: una es la destrucción del ambiente, por ejemplo la deforestación, pues las selvas y bosques absorben en la

fotosíntesis parte del dióxido de carbono en la atmósfera, pero al desaparecer no hay forma de recircular este gas. Además la destrucción de pantanos y tundras libera gas metano atrapado en el suelo, el cual es un gas de efecto invernadero de gran poder, aún en bajas concentraciones.

La temperatura media mundial aumentó 0,8 °C entre 1880 y 2012. Se espera que con las emisiones actuales suba de 2 a 4 °C para fin de siglo.