Estudio e interpretación de las características químicas del agua natural

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Título original:

Study and Interpretation of the Chemical Characteristics of Natural Water

Contenido del libro:

La composición química del agua natural procede de muchas fuentes diferentes de solutos, como los gases y aerosoles de la atmósfera, la meteorización y erosión de las rocas y el suelo, las reacciones de disolución o precipitación que se producen bajo la superficie terrestre y los efectos culturales derivados de las actividades del hombre. Algunos de los procesos de disolución o precipitación de minerales pueden evaluarse detenidamente mediante los principios del equilibrio químico, incluida la ley de acción de masas y la ecuación de Nernst. Otros procesos son irreversibles y requieren la consideración de mecanismos y tasas de reacción. La composición química de las rocas de la corteza terrestre y la composición del océano y la atmósfera son importantes para evaluar las fuentes de solutos en el agua dulce natural. Las formas en que se absorben o precipitan los solutos y las cantidades presentes en solución están influidas por muchos factores ambientales, especialmente el clima, la estructura y posición de los estratos rocosos y los efectos bioquímicos asociados a los ciclos vitales de plantas y animales, tanto microscópicos como macroscópicos. Tomados en conjunto y en aplicación con la influencia adicional de la circulación general de toda el agua en el ciclo hidrológico, los principios químicos y los factores ambientales forman una base para el desarrollo de la ciencia de la química del agua natural.

Los datos fundamentales utilizados en la determinación de la calidad del agua se obtienen mediante el análisis químico de muestras de agua en el laboratorio o la detección in situ de las propiedades químicas sobre el terreno. La toma de muestras se complica por los cambios en la composición del agua en movimiento y los efectos de las partículas en suspensión. La mayoría de los constituyentes determinados se indican en unidades gravimétricas, normalmente miligramos por litro o miliequivalentes por litro. Más de 60 constituyentes y propiedades se incluyen en los análisis del agua con la frecuencia suficiente para proporcionar una base para la consideración de las fuentes de las que generalmente se deriva cada uno, las formas más probables de los elementos e iones en solución, los controles de solubilidad, los rangos de concentración esperados y otros factores químicos. Las concentraciones de elementos que suelen estar presentes en cantidades inferiores a unas pocas decenas de microgramos por litro no siempre pueden explicarse fácilmente, pero la información actual sugiere que muchas de ellas están controladas por la solubilidad del hidróxido o el carbonato o por la sorción en partículas sólidas. Los análisis químicos pueden agruparse y evaluarse estadísticamente mediante promedios, distribuciones de frecuencia o correlaciones iónicas para resumir grandes volúmenes de datos. La representación gráfica de los análisis o de grupos de análisis ayuda a mostrar las relaciones químicas entre las aguas, las fuentes probables de solutos, el régimen de calidad del agua por zonas y la evaluación de los recursos hídricos.

Los gráficos pueden mostrar el tipo de agua basándose en la composición química, las relaciones entre iones o los grupos de iones en aguas individuales o en muchas aguas consideradas simultáneamente. Las relaciones entre la calidad del agua y los parámetros hidrológicos, como la tasa de descarga de los arroyos o los patrones de flujo de las aguas subterráneas, pueden mostrarse mediante ecuaciones matemáticas, gráficos y mapas. Para ilustrar las relaciones descritas se tabulan unos 75 análisis de aguas seleccionados de la bibliografía, y algunos de ellos, junto con muchos otros que no se tabulan, se utilizan también para demostrar las técnicas gráficas y cartográficas. Las relaciones entre la composición del agua y el tipo de roca madre se ilustran mediante gráficos de algunos de los análisis tabulados. Las actividades humanas pueden modificar en gran medida la composición del agua debido a los efectos directos de la contaminación y a los resultados indirectos del desarrollo hídrico, como la intrusión de agua marina en acuíferos subterráneos. Diversos organismos han publicado normas de calidad del agua para uso doméstico, agrícola e industrial. Los requisitos de calidad del agua en los proyectos de irrigación son especialmente complejos. Para una gestión racional de la calidad del agua es necesario un conocimiento fundamental de los procesos que controlan su composición natural.