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GRUPO DE TRABAJO: “CALIDAD DE LAS AGUAS DE
TORREMOLINOS”
Realización: Grupo de trabajo del I.E.S. "Los
Manantiales".
Coordinador: Demetrio Calle Martínez.
1. INTRODUCCIÓN.
El
agua es, como el aire que respiramos, el patrimonio más preciado de la
humanidad. Actualmente, más de dos mil millones de seres humanos no se
aprovisionan de agua potable y el desarrollo acelerado de metrópolis
gigantescas, acompañado del crecimiento demográfico, no hace más que
incrementar la demanda. La situación de crisis afecta tanto a los países en
vías de desarrollo como a los industrializados. ¿Y si el agua llegara a faltar?
¿Y si no fuera tan inofensiva para la salud? ¿Y si estuviéramos poniendo en
peligro nuestro medio ambiente y, sobre todo, la calidad del agua, víctima de
la creciente contaminación urbana, industrial y agrícola?. Los ríos están
contaminados por fosfatos, nitratos, metales pesados, materia orgánica, etc.
Esto pone de manifiesto la fragilidad, la vulnerabilidad de un elemento considerado
inmortal y que su misma omnipresencia hace invisible. Analizar, comprender
estas crisis y sus confines no es cosa fácil. Aceptando el reto de la pluridisciplinariedad
intentaremos formarnos en los diferentes aspectos del tema y aplicar esa
formación para que nuestros alumnos conozcan las múltiples facetas de la imagen
del agua.
2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.
2.1. Grupo de trabajo encargado del proyecto.
Coordinador del Proyecto:
1) Demetrio Calle Martínez, Doctor en C.
Biológicas, Profesor de Biología y Geología del I.E.S. "Los
Manantiales" de Torremolinos.
Miembros participantes:
2) Dña. Mª del Mar Cambil de Jodra,
Licenciada en Ciencias.
3) Dña. Carmen López Fernández,
Licenciada en Ciencias.
4) D. Miguel Angel Durán Alvarez,
Licenciado en Ciencias.
2.2. Objetivos generales.
Se
pretende realizar un trabajo multidisciplinar enfocado a continuar nuestra
formación en un tema tan candente como es el estudio integral de la calidad de
las aguas, que nos ayude en nuestra labor de mentalizar a nuestros alumnos
acerca de la importancia del agua, su necesidad, posibilidades de agotamiento,
usos, etc, en definitiva, una búsqueda de la utilización racional del agua.
2.3. Objetivos específicos.
1) Puesta al día en las técnicas de
análisis de las características físico-químicas del agua.
2) Adquirir información sobre los
criterios de calidad de las aguas (normativas, decretos, etc.).
3) Analizar las principales fuentes de
contaminación del agua.
4) Interpretación de gráficos evolutivos
y comparativos de los resultados obtenidos en los análisis de laboratorio.
5) Fomentar el trabajo en equipo.
6) Elaboración de propuestas e ideas
para la mejora o mantenimiento de la calidad del agua.
7) Relacionar la buena calidad del agua
con la actividad económica.
2.4. Actuaciones teóricas.
El
equipo docente, siguiendo el programa común elaborado y las directrices
enunciadas en los objetivos señalados, recopilará la suficiente información
científica y técnica para el desarrollo de los temas y elaborará el
correspondiente material didáctico. Los temas de nuestro interés son:
- El ciclo del agua y el clima
(distribución del agua, renovación, movimientos de las masas de agua,
importancia de los bosques).
- El agua en las ciudades (recogida,
almacenamiento, infiltraciones, sistemas de control a distancia).
- El agua subterránea (manantiales,
reservas explotables, sobreexplotación, gestión de las reservas).
- El
mar como fuente natural reciclable.
- La calidad del agua (normas de
calidad, tecnología de producción de agua potable, consecuencias de la baja
calidad del agua).
- La contaminación de los ríos (fuentes
de contaminación, estado de calidad de los ríos andaluces, características
físico-químicas de los arroyos de Torremolinos -se tratará junto con las
prácticas de laboratorio-, lucha contra la contaminación, efectos en las
cadenas tróficas).
- Historia de las aguas residuales
(diversas formas de eliminación, depuración moderna, reciclado completo).
- Consecuencias de la escasez de agua:
la desertificación (actuaciones mundiales contra la desertificación, la
irrigación del futuro).
- Características de los manantiales de
Torremolinos (localización, singularidad, capacidad). Se completará esta visión
teórica con la realización de prácticas de laboratorio para conocer la
analítica de sus aguas.
2.5. Actuaciones prácticas.
a) visitas y excursiones:
- Desplazamientos a los manantiales y
arroyos del término municipal de Torremolinos para la toma de muestras de agua
que serán tratadas posteriormente en el laboratorio.
- Visita a la empresa ASTOSAN para
recibir información sobre la estructura-red de canalizaciones en nuestra
localidad (Torremolinos), problemas de la pérdida de agua por escapes,
necesidades de agua por habitante y día en invierno y en verano, consumo de
electrodomésticos, medidas para disminuir el consumo, cortes de agua en época
de sequía (necesidad, respuestas erróneas de los consumidores, explicación de
las necesidades mínimas en época de razonamiento).
- Visita a una estación depuradora y de
bombeo.
b) actividades directas de los alumnos en el Centro:
- actividad en la que se les haga pensar
a los alumnos en un verano sin agua (aseo, alimentación, piscinas, parques
acuáticos, playas contaminadas, campamentos, sierras, parques, etc.). Se hace
un relato, suponiendo que lo escribe un chico/a y se lee despacio para crear
conciencia.
- actividad en la que un chico/a del
grupo sale a relatar su relación corporal, mental y personal con el agua,
durante todo el día.
- Escenificación de un supuesto virtual:
un desierto, una ciudad con muy poca agua. Se representa con un grupo de
alumnos y se analiza el tema escenificado.
- Simulación de un guión de cine donde
los alumnos realizan en vivo una secuencia de unos hombres prehistóricos que se
enfrentan por una charca de agua.
c) actividades en el laboratorio:
Las
muestras de agua recogidas en los manantiales y arroyos serán sometidas a las
técnicas de análisis de laboratorio para obtener los datos que permitan
elaborar conclusiones sobre las características físico-químicas y calidad de
las aguas. Esta fase del proyecto será incorporada a las prácticas de los
alumnos de ESO en el laboratorio del Instituto. Los resultados obtenidos serán discutidos y analizados en las charlas teóricas
que se les impartirán. La metodología que aplicaremos para las prácticas de
laboratorio la desarrollamos ampliamente en el Anexo.
2.6. Calendario de trabajo. Lugar y fecha de las
reuniones.
El
proyecto se está desarrollando a lo largo del presente curso desde el mes de
noviembre de 2.000 hasta mayo del año 2.001. Las prácticas de laboratorio y
restantes actividades (escenificaciones, etc.) se realizan los martes por la
tarde de 16,30 a 18,30 (2 prácticas mensuales), salvo las de aplicación directa
con los alumnos que se realizan en sus horas de clase. Las reuniones del Grupo
de Trabajo serán también los martes por la tarde a la finalización de las
prácticas y actividades.
3. COSTO DEL PROYECTO.
Para
llevar a cabo un proyecto de esta naturaleza no basta el material de prácticas
disponible en el laboratorio ni los materiales audiovisuales de que disponemos
que raramente tratan el tema del agua tal como lo hemos enfocado en nuestro
proyecto. Por todo ello hemos elaborado un presupuesto realista teniendo en
cuenta el número de alumnos al que va enfocado y el material que tenemos
disponible.
a) costo de material científico (no se
incluye en el total el material disponible que utilizaremos en el proyecto):
productos químicos para el análisis del agua, reactivos, botes de muestras,
pipetas, buretas, matraces Erlenmeyer, vasos de precipitado, kits de análisis,
etc.: .... 155.000 pts.
b) costo de material audiovisual y
bibliografía, diapositivas, cintas, documentales: .... 35.000 pts.
c) transportes a los lugares de recogida
de muestras y a las visitas previstas: ..... 90.000 pts.
d) papelería y reprografía: .... 15.000 pts.
_________________________________________
COSTE TOTAL DEL PROYECTO: .... 295.000 pts.
4. DIVULGACIÓN DE LOS RESULTADOS.
Una
vez concluida la elaboración de todos los aspectos tratados se realizará una
memoria donde se detallen las actividades realizadas así como los resultados
obtenidos con su consiguiente interpretación.
Dada
la envergadura del proyecto, se podrán publicar en revistas especializadas
tanto la metodología didáctica como la científica aplicadas así como los
resultados de los análisis físico-químicos y su discusión. Esto último reviste
gran interés en el caso de los arroyos y manantiales de Torremolinos dadas sus
peculiares condiciones ecológicas (cursos de agua calcáreos, alimentados en
gran proporción por manantiales cársticos subterráneos, con un régimen
hidrológico esencialmente mediterráneo -secos gran parte del año, con frecuentes
oscilaciones de caudal- y con importantes perturbaciones ligadas a la
influencia humana).
ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DEL AGUA.
Técnica de estudio.
Programa de muestreo. Estaciones de muestreo: situación.
Se han seleccionado los 6 puntos de muestreo que se señalan a
continuación. Para cada estación se indica su situación en coordenadas U.T.M.
en los mapas del Servicio Geográfico del Ejército.
1) Arroyo del Pinillo. Situación:
30SUF647522.
2) Arroyo de la Cueva de la Higuera.
Situación: 30SUF651536.
3) Arroyo del Nacimiento. Situación:
30SUF651553.
4) Arroyo Pedregal. Situación:
30SUF635533.
5) Arroyo de los Gatos. Situación:
30SUF626535.
6) Arroyo del Saltillo. Situación:
30SUF615541.
Asimismo
se recogerán muestras en los distintos manantiales y fuentes potables de
Torremolinos a fin de comparar la calidad del agua de todos ellos.
Toma de muestras de agua y obtención de datos.
Se
recogerán 2 muestras de agua durante el curso escolar en cada punto de
muestreo. Para la toma de agua se
utilizará el siguiente material:
a) Botellas de plástico de un litro de
capacidad para los análisis químicos usuales.
b) Botes DBO de vidrio topacio de 250 cc
de capacidad para el análisis del oxígeno disuelto y Demanda Bioquímica de Oxígeno.
Los botes de plástico se transportarán y almacenarán en frío hasta el
momento de proceder a la determinación de los diversos parámetros, procurando
que no transcurra nunca más de cinco días entre la recogida y el análisis.
Parámetros para analizar: determinación.
Se analizarán 15 parámetros habitualmente utilizados en los estudios de
caracterización físico-química de las aguas. La utilidad de su determinación en
este tipo de estudios, así como la información que la mayor parte de ellos
proporcionan sobre las características del agua, han sido ampliamente
comentadas por numerosos autores (Catalán, 1969; Golterman, 1971; Odum, 1972;
Margalef, 1986; Arrignon, 1979; Leynaud, 1979; Rochefort, 1979; Thauvin, 1981;
Canteras Jordana, 1984; García Garrido, 1986;...).
Los parámetros serán
los siguientes:
a) Físicos: conductividad eléctrica,
temperatura (del aire y del agua), velocidad de la corriente y caudal.
b) Químicos: pH, alcalinidad total,
carbonatos, bicarbonatos, cloruros, amonio, nitritos, nitratos, fosfatos,
oxígeno disuelto y Demanda Bioquímica de Oxígeno.
La determinación se efectuará en cada caso como sigue:
Parámetros físicos. Conductividad: se utilizará un conductivímetro digital de precisión 0,1
mS. Las medidas se realizan introduciendo el electrodo totalmente en el agua y
manteniéndolo unos segundos hasta que se estabiliza el valor en el visor. Para
eliminar el condicionamiento de la temperatura los resultados se referirán a la
de 25 oC, sin que sea necesario realizar cálculos para la
transformación, pues el aparato dispone de un sistema de compensación de
temperatura automático.
Temperatura: mediante termómetros de mercurio que miden
temperaturas máximas y mínimas. Se introducirán totalmente en la misma
procurando una firme sujeción sin que se vea afectado el depósito de mercurio
que por el propio diseño del instrumento se encuentra protegido.
Velocidad de la corriente y
caudal: se pueden obtener valores
ajustados de la velocidad media y del caudal siguiendo un método sencillo
propuesto por Needhan y Needhan (1978), que consiste en fijar una determinada
distancia entre dos puntos para que sea recorrida por un objeto flotante en un
determinado tiempo. Los dos puntos se sitúan a una distancia de 10 m y se mide
el tiempo que tarda un objeto flotante en ir del primero al segundo. Se repite
cada medida tres veces y se calcula la media correspondiente. La velocidad
viene dada por el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en
segundos. Para calcular el caudal se multiplica la velocidad hallada por la
sección del río, que se estima aproximadamente realizando un perfil transversal
del río. Los valores se corrigen multiplicando por 0,85, pues la velocidad
hallada lo es de la capa superficial del río y no la velocidad media de la
corriente, que es estimada en un 85 % de la superficial en cauces de ríos
de características semejantes a los que se refiere este estudio (Needhan y
Needhan, 1978).
Parámetros químicos. Carbonatos, bicarbonatos, alcalinidad: la alcalinidad se expresa por títulos alcalimétricos,
que son los siguientes:
TA: título alcalimétrico simple o alcalinidad a la fenolftaleína.
Expresa el contenido en carbonatos e hidróxidos. TAC: título alcalimétrico completo o alcalinidad
al naranja de metilo. Expresa el contenido de carbonatos, hidróxidos y
bicarbonatos.
Para
determinarlos se sigue el método de neutralización de un cierto volumen de agua
con un ácido fuerte diluido en presencia de un indicador (Golterman, 1971).
Como indicadores, se utilizan fenolftaleína en solución alcohólica para
la primera valoración y un indicador
mixto formado por rojo de metilo y verde de bromocresol en solución alcohólica
para la segunda. Como ácido, se usa el sulfúrico 0,01 N.
Para hallar la concentración de cada ion se acude a la relación citada
por Canteras Jordana (1984).
pH: con un pHmetro digital con precisión centesimal y
selector de temperatura, introduciendo el electrodo en el agua durante treinta
segundos aproximadamente hasta estabilizarse la lectura. Los datos se referirán
a 20 oC, pues el producto iónico del agua (del que depende el valor
del pH), es función de la temperatura.
Cloruros: para su determinación se ha elegido el método
volumétrico de Mohr, valorándolos con una solución de nitrato de plata N/10 en
presencia de una solución de cromato potásico al 10 % como indicador.
Amonio: se utiliza el método colorimétrico del azul de
indofenol. Se basa en que, en un medio alcalino y en presencia de nitroprusiato
(catalizador), el ion amonio, tratado con una solución de hipoclorito sódico y
de fenol, da azul de indofenol, que se determina en el espectrofotómetro a 640
nm. La capacidad del método es 0‑2 microgramos/l. En el momento de
efectuar el análisis se deberá tener especial cuidado en evitar la gran
facilidad de contaminación que se presenta en los laboratorios (humo de tabaco,
sudor, etc.).
Nitritos: por el método de Shinn, haciéndolos reaccionar con
sulfanilamida en medio ácido, originándose un diazocompuesto que reacciona con
la N (1‑naftil) etilendiamina formando un compuesto coloreado cuya
extinción se mide a 543 nm. El límite de capacidad del método es de 0,001‑2,5
nM/l. (Ros, 1979; Strickland y Parsons, 1965).
Nitratos: por el método del salicilato sódico (Rodier, 1981). Se
basa en la reacción de los nitratos con el salicilato sódico dando
paranitrosalicilato sódico de color amarillo que se determina por colorimetría
a 415 nm. Se obtiene así una curva de calibrado que nos da directamente el contenido
de nitrógeno nítrico expresado en mg/l. Para obtener la concentración de ion
nitrato se multiplica por 4,43. La precisión del método para una concentración
de1 mg/l es del 3 %.
Fosfatos: los ortofosfatos se determinan haciéndolos reaccionar
con molibdato amónico en medio ácido. Esto origina un complejo que, en
presencia de ácido ascórbico (reductor), da una coloración azul que queda
fijada con tartrato de antimonio y potasio. Se mide en el espectrofotómetro a
885 nm. El límite de la capacidad del método es de 0,03 a 5 microgr.at/l de
fósforo. (Strikland y
Parsons, 1965; Ros, 1979). En el
proceso analítico se deberá tener especial cuidado en lavar los recipientes con
ClH diluido y enjuagarlos bien con agua destilada para eliminar los fosfatos de
los detergentes usados en el laboratorio.
Oxígeno disuelto: por el método de Winkler, descrito en Canteras Jordana
(1984), con una capacidad de 0,005‑8,0 mgat/l.
Saturación de Oxígeno: el índice de saturación de oxígeno es el contenido de
oxígeno de un agua expresado como porcentaje del valor de saturación de
oxígeno. Esta es función de la temperatura y de la presión del aire en la
superficie del agua, por lo que para conocer su valor se deberá en cuenta
también la altitud de las estaciones de muestreo.
Demanda bioquímica de
oxígeno: la DBO se determina por
diferencia entre el contenido de oxígeno inicial y al cabo de 5 días en una
estufa a 20 oC y en la oscuridad en dos muestras equivalentes
(Golterman, 1971).
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS.
Para
resaltar la importancia de los distintos parámetros medidos y de las relaciones
positivas o negativas de su variación en las muestras estudiadas, se llevará a
cabo un análisis multivariante de los datos, procedimiento empleado por
numerosos autores para tratar de determinar las tendencias en la variación
tanto de parámetros físico-químicos como biológicos (Angelier et al., 1978; Cushing et al., 1980; Prat et al., 1982; Sabater y Armengol, 1986; ...).
El
procedimiento estadístico de los datos se realizará mediante un Análisis de
Componentes Principales (ACP) aplicando el programa 4M del paquete estadístico
BMDP (Dixon, 1985), previa transformación de los datos según x = log (x +1)
para estabilizar la varianza (Ibañez, 1971).
CALIDAD DEL AGUA.
Para uso y consumo humanos.
El Real Decreto 1423/1982 de 18 de junio (B.O.E nº 154 de 29 de junio de
1982), aprueba la Reglamentación Técnico‑sanitaria para el abastecimiento
y control de la calidad de las aguas potables de consumo público. En el Título
II, artículo 3º, se recogen los caracteres que deben tener las aguas de
consumo. Exponemos a continuación los valores que, según esta normativa, deben
tener algunos de los parámetros que se utilizan en este trabajo.
Características físico‑químicas (referidas a la composición natural de las aguas).
1) Orientadores de calidad:
a) pH: de siete enteros a ocho enteros.
b) Conductividad (resistividad) a 20 ºC:
hasta 400 mS/cm.
c) Cloruros (en forma de Cl-):
hasta 25 mg/l.
d) Oxígeno disuelto (en O2):
mínimo 5 mg/l.
2) Tolerables:
a) pH: de seis enteros y cinco décimas a
nueve enteros y cinco décimas.
b) Conductividad: la correspondiente a
la mineralización del agua.
c) Cloruros: hasta 350 mg/l.
Componentes no deseables
1) Orientadores de calidad:
a) Nitratos (en NO3-):
hasta 25 mg/l.
b) Nitritos: ausencia
c) Amoníaco (en NH4+):
hasta 0,05 mg/l.
d) Fósforo (en P): hasta 170 mg/l.
2) Tolerables (niveles
máximos):
a) Nitratos: hasta 50 mg/l.
b) Nitritos: hasta 0,1 mg/l.
c) Amoníaco: hasta 0,5 mg/l.
d) Fósforo: hasta 2150 mg/l.
Para riegos.
Utilizamos
las normas de la U.S. Soil Laboratory (WHO‑UNESCO, 1978), que clasifican
a las aguas según su conductividad a 25 0C, en cuatro categorías:
C1: Agua de baja salinidad.
Conductividad eléctrica situada entre 100 y 250 mS/cm. Son aptas para regar la
mayoría de los suelos y cultivos, sin temor a perjuicios salinos.
C2: Agua de salinidad media.
Conductividad situada entre 250 y 750
mS/cm. Se pueden usar para riego a condición de que exista un grado
moderado de lavado. Los cultivos con
tolerancia a las sales se desarrollan sin prácticas especiales de
control.
C3: Agua altamente salina.
Conductividad comprendida entre 750 y 2250 mS/cm. Sólo se deben emplear para
cultivar plantas muy tolerantes a las sales.
C4:
Agua muy altamente salina. Conductividad superior a los 2250 mS/cm. Sólo son
utilizables para riegos en condiciones especiales. Los suelos deben ser
permeables, el drenaje adecuado y sólo para
cultivos altamente tolerantes.
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