Contaminantes Tóxicos, Potabilización del Agua y Química de la Atmósfera: Conceptos Clave

Agentes tóxicos y parámetros de toxicidad

Los agentes tóxicos se caracterizan mediante los siguientes parámetros:

1. Contaminante: sustancia o agente capaz de causar efectos adversos.
2. Tiempo de exposición: duración del contacto con el tóxico.
3. Concentración efectiva (CE): concentración que se estudia para organismos determinados.
4. Concentración letal (CL): concentración que provoca la muerte del organismo.
5. Dosis letal (DL): cantidad de sustancia que, administrada de una vez, produce la muerte.
6. Límite medio de tolerancia (LMT₅₀): tiempo en el que muere el 50 % de los organismos expuestos.

Clasificación de los tóxicos

• Caracteres inorgánicos: metales pesados y compuestos de As, Be, Sb, Se, CN^- y NO₂.
• Microcontaminantes orgánicos: fenoles y clorofenoles, pesticidas, PCBs y dioxinas.
• Elementos radiactivos.
• Microorganismos patógenos: bacterias, virus, protozoos y hongos.

Potabilización de aguas de consumo

Etapas comunes

1. Desbaste o cribado: eliminación de sólidos gruesos.
2. Aireación: ayuda a eliminar sustancias y gases disueltos.
3. Preoxidación: el oxígeno del aire puede añadir un oxidante si con la aireación no se elimina lo suficiente.
4. Coagulación-floculación: las partículas más pequeñas (coloides y partículas finas) se agrupan formando partículas más grandes y pesadas, que luego se separan mejor.
   • Floculación: formación de flóculos de un tamaño y peso determinados a partir de las partículas más finas.
5. Decantación y filtración: separación de los flóculos y de las partículas restantes.
6. Desinfección: métodos físicos y químicos para eliminar únicamente los organismos patógenos. Con cloro:
   Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HClO
   HClO ⇌ H⁺ + ClO^-
   NaClO → Na⁺ + ClO^-
   ClO^- + H₂O ⇌ HClO + OH^-

Tratamiento de fangos

Etapas opcionales

• Desalación: retirada de sales inorgánicas.
• Ablandamiento.
• Adsorción con carbón activado.
• Prevención de la corrosión (tratamiento químico).

Carbón activado

Se obtiene a partir de grafito y presenta una gran capacidad de adsorción, ya que el proceso ocurre únicamente en la superficie. Se utiliza para sustancias orgánicas.

Ablandamiento del agua

1) Precipitación con cal

Método de la cal (Ca(OH)₂) y de la sosa.

• a) Eliminación de la dureza cálcica:
  Disociación de la cal: Ca(OH)₂ → Ca²⁺_(aq) + 2OH^-_(aq)
  Formación de carbonatos: 2HCO₃^-_(aq) + 2OH^-_(aq) → 2CO₃^2-_(aq) + 2H₂O
  Reacción global: Ca²⁺ + 2HCO₃^- + (Ca²⁺ + 2OH^-) → 2CaCO₃↓ + 2H₂O
• b) Eliminación del magnesio:
  Reacción global: Mg²⁺ + 2HCO₃^- + 2[Ca²⁺ + 2OH^-] → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O

2) Ablandamiento por intercambio iónico

Se emplean resinas intercambiadoras (naturales y sintéticas):

R-Na₂ + Ca²⁺ ⇌ R-Ca + 2Na⁺

También se utilizan zeolitas: Na₂Al₂Si₃O₁₀ + Ca²⁺ ⇌ CaAl₂Si₃O₁₀ + 2Na⁺

La atmósfera

Estructura de la atmósfera

La atmósfera está formada por una composición química de gases y aerosoles, y se divide en capas:

• Troposfera: espesor de 12 km; contiene el 75 % de la masa atmosférica. En ella se producen la densidad variable y los fenómenos meteorológicos.
• Estratosfera: espesor de unos 50 km; presenta la mayor concentración de O₃.

Radiación solar en la atmósfera

La radiación solar incidente puede ser absorbida, reflejada o dispersada.

Procesos fotoquímicos

Los procesos fotoquímicos en la atmósfera implican oxígeno y ozono, y son responsables de la formación y mantenimiento de la capa de ozono estratosférico, que filtra gran parte de la radiación solar dañina.