Composición del agua del mar y del agua continental




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TEMA 4. LA HIDROSFERA.


  1. Concepto y características de hidrosfera.


La hidrosfera es la capa de agua que rodea la Tierra. El agua circula continuamente de unos lugares a otros, cambiando su estado físico, en una sucesión cíclica de procesos que constituyen el denominado ciclo hidrológico, el cual es la causa fundamental de la constante transformación de la superficie terrestre. La energía necesaria para que se puedan realizar esos cambios de estado del agua y el ciclo hidrológico procede del Sol. En resumen es una cubierta dinámica, con continuos movimientos y cambios de estado, que regula el clima, participa en el modelado del relieve y hace posible la vida sobre la Tierra. La hidrosfera es también responsable de riesgos geológicos externos como inundaciones, muchos deslizamientos del terreno, algunas subsidencias del terreno…
La hidrosfera se formó por la condensación y solidificación del vapor de agua conteniendo en la atmósfera primitiva. El agua cubre casi las tres cuartas partes de la superficie de la Tierra. La mayoría (97%) es agua salada que forma mares y océanos y, una pequeña parte (3%), se encuentra en la atmósfera y sobre los continentes, generalmente en forma de agua dulce. Esta última parte se encuentra de mayor a menor cantidad de agua: hielo> agua subterránea> lagos, embalses, pantanos, ríos > atmósfera > biosfera (seres vivos).

Entre las características de la hidrosfera destacamos su composición mineral, salinidad, contenido en oxígeno, variación de la temperatura con la profundidad y densidad:

-Composición del agua del mar y del agua continental.
La salinidad media de mares y océanos es de 35 gr/l (3,5%), las sales principales son el Cl- y el Na+, y en menor proporción SO42-, Mg2+ y otros iones, mientras que la salinidad de las aguas continentales varía muchísimo dependiendo de las rocas por donde discurra el agua (si son rocas muy solubles el agua se carga de sales superando la salinidad del mar), también puede variar su composición química dependiendo de la naturaleza de los terrenos que atraviesan, aunque en general, en las aguas continentales predominan los aniones CO32-, HCO3-, SO42-, , Cl- y los cationes Na+, K+, Ca2+ y Mg2+.
-Características del agua oceánica: salinidad, temperatura: termoclina. Densidad y contenido en oxígeno.
Salinidad: es la concentración total de los iones disueltos presentes en el agua. La salinidad media de mares y océanos es de 35 gr/l, aunque existen variaciones de unos mares a otros debido a la mayor evaporación que concentra las sales (Mar Mediterráneo 38 g/L, Mar Rojo 40 g/L, Mar Muerto 226 g/L) o al aporte de aguas dulces como las procedentes de la fusión glacial (Mar Báltico 5 g/L).
Temperatura: varía en los océanos con la profundidad y la latitud (latitudes bajas presentan aguas cálidas mientras que latitudes altas aguas frías). En las latitudes medias y bajas es típica la presencia de 3 capas en profundidad con diferentes características térmicas:

- Capa superficial o epilimnion: afectada por la temperatura exterior y la radiación solar, tiene una profundidad de unos 200 metros, la temperatura (de 12 a 30 ºC según latitud) suele ser bastante uniforme gracias también a la mezcla que produce el oleaje.
- Capa de transición o termoclina: situado debajo de la anterior capa cálida, aquí se produce un descenso brusco de la temperatura con la profundidad, el límite es muy variable, según la latitud y estación del año, pudiendo llegar a 1.000 metros de profundidad. Esta agua fría (más densa) situada debajo de la cálida (menos densa) impide la mezcla del agua cálida con las aguas profundas.


- Capa profunda o hipolimnion: presenta temperaturas frías (0-5 ºC) y constantes (con poca o nula variación térmica, aunque en algunos casos disminuye la temperatura muy lentamente con la profundidad), ya que la termoclina impide la mezcla con las aguas cálidas superficiales, por lo que también disminuye e incluso puede desaparecer el oxígeno disuelto.
Esta diferenciación térmica se aprecia durante todo el año en las zonas tropicales, en verano en las zonas templadas (en invierno no hay termoclina) y no existe en las regiones frías (en latitudes árticas y antárticas, la temperatura del agua superficial es cercana a los 0 ºC, con lo que varía muy poco con la profundidad y así, no hay diferentes capas).
Densidad: la densidad del agua oceánica es algo mayor que la del agua pura, variando en proporción directa con la salinidad (más sales más densidad) y en proporción inversa con la temperatura (más temperatura menos densidad). De estos dos factores, tiene una mayor incidencia la temperatura, por lo que el agua más densa es la de los mares polares.
La distinta densidad de las masas de agua provoca su desplazamiento tanto en horizontal como en la vertical, de manera que las más densas se colocan por debajo de las más ligeras. Así las variaciones de densidad constituyen un factor determinante en la dinámica oceánica (responsable junto con la dinámica atmosférica de suavizar las diferencias de temperatura en la Tierra).
Contenido en oxígeno: Los gases disueltos en el agua son los mismos que componen el aire libre, pero en diferentes proporciones, condicionadas por la aportación atmosférica y diversos factores. La temperatura y la salinidad influyen reduciendo la solubilidad de los gases cuando cualquiera de esos dos parámetros aumenta. Otros factores son la actividad metabólica de los seres vivos. El oxígeno (O2) abunda sobre todo en la superficie, donde predomina la fotosíntesis sobre la respiración, y suele presentar su mínimo hacia los 400m de profundidad, donde los efectos de la difusión desde el aire libre y de la fotosíntesis ya no alcanzan, pero donde todavía es alta la densidad de organismos consumidores, que lo agotan. En resumen, las aguas más agitadas, frías y con abundantes organismos fotosintéticos tendrán más oxígeno.


  1. DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN LA TIERRA.


97% salada (océanos y mares)

3% dulce (hielo > agua subterránea > lagos-embalses, pantanos, ríos > atmósfera > biosfera).




  1. CONCEPTO Y BALANCE DEL CICLO HIDROLÓGICO.


El ciclo hidrológico es posible debido a unos procesos que hacen pasar el agua de unos compartimentos de la hidrosfera a otros, en algunos casos con cambio de estado incluido. Estos procesos son: evaporación, evapotranspiración, condensación, precipitación, infiltración y escorrentía. Tanto el agua de escorrentía como la infiltrada en el terreno (agua subterránea) se dirigen de vuelta al mar cerrando el ciclo. Para que se produzcan estos procesos es necesaria la energía del Sol (produce la evaporación y evapotranspiración) y la fuerza de la gravedad (causa precipitaciones, escorrentía y la infiltración).

Balance: en los océanos se evapora más cantidad de agua de la que se precipita en los océanos. En los continentes precipita más agua de la que se evapora en los continentes. Los continentes por lo tanto, tienen un balance positivo del agua y los océanos tienen un balance negativo. Esta diferencia se ve compensada por el agua que regresa a los océanos desde los continentes. Entonces el balance global del ciclo hidrológico está equilibrado.



  1. LA CONTAMINACIÓN HIDRICA: DETECCION, CORRECCION Y PREVENCION.



    1. Contaminacion de las aguas. Concepto.


El agua está contaminada cuando su composición o su estado natural se ven modificados, de tal modo que el agua pierde las condiciones aptas para los usos a los que estaba destinada. Así, un agua contaminada presenta alteraciones en sus propiedades físicas (temperatura, color, densidad o radiactividad) y químicas (composición) que la hacen inadecuada para su uso, especialmente en el consumo humano o para su función ecológica.

La ley de aguas (en su artículo 85) define la contaminación del agua como la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función biológica.
4.2 ORIGEN Y TIPOS DE CONTAMINACIÓN.

4.2.1 Contaminación natural.
Sin intervención humana. Suelen ocasionar la presencia en el agua de partículas sólidas minerales, debido a los procesos erosivos y de transporte o a erupciones volcánicas, y de partículas orgánicas procedentes de restos vegetales o de cadáveres o excrementos de animales. La capacidad autodepuradota del agua es suficiente para eliminarlos.


      1. Contaminación antrópica


Con intervención humana. A su vez, dependiendo del uso que haya producido la contaminación. Se pueden distinguir tres tipos.
Urbana o doméstica. Resultado del uso del agua en viviendas, actividades comerciales y servicios. El agua suele presentar restos fecales, restos de alimentos y productos químicos procedentes de detergentes, lejías, cosméticos, productos de bricolaje, etc. Además, suele contener gran cantidad de microorganismos, algunos patógenos.
Agrícola y ganadera. Es una fuente de contaminación muy seria. Se produce por el uso de abonos, fertilizantes, plaguicidas, etc. Los componentes de estos productos son arrastrados por el agua de riego o lluvia o por el agua utilizada en la limpieza de los enseres agrícolas, en la limpieza de establos, corrales, etc. Esta agua lleva estiércol y orines, materia orgánica en suspensión, sales minerales, productos tóxicos empleados en los plaguicidas y microorganismos. Generalmente, estos restos pasan a contaminar las aguas subterráneas. En nuestro caso, en el campo de Cartagena, vía agua subterránea o vía escorrentía por las ramblas, estos contaminantes llegan en grandes cantidades al Mar Menor, siendo responsables entre otros problemas de la gran proliferación de medusas.
Industrial. La actividad industrial produce un gran impacto debido a la gran variedad de contaminantes que puede aportar el agua, tanto productos sólidos y líquidos como formas de energía: materia orgánica, metales pesados, acidificación, alcalinización, aceites, grasas, incremento de la temperatura, cambios de pH, radiactividad, etc.


Otras fuentes (vertederos, fugas, escapes…)


  • Vertederos de residuos: urbanos, industriales o agrarios.

  • Fugas y escapes en conducciones y depósitos de origen urbano o industrial. Los líquidos residuales del lavado y otros tratamientos a que son sometidos los minerales y rocas que se extraen de un yacimiento, que contienen ácidos, metales pesados y otras sustancias peligrosas, pueden contaminar las aguas y los suelos de las zonas cercanas; por eso, suelen almacenarse en grandes balsas para ser sometidos a una depuración previa a su vertido. Sin embargo, si se producen fugas, como ocurrió con la rotura de la balsa de la mina de Aznalcollar (cerca del parque de Doñana) se producen grandes desastres ecológicos.

  • Uso de automóviles: produce aceites lubricantes, baterías, anticongelantes, combustible, etc.

  • Accidentes y limpieza de petroleros: provoca la aparición de las mareas negras.


Muchos de los contaminantes de origen antrópico son bioacumulables, es decir, se va incrementando su concentración a lo largo de las cadenas tróficas hasta alcanzar valores tóxicos que llegan a ocasionar la muerte del individuo. Esto es debido a que son compuestos sintéticos (creados por el hombre) como el DDT, componentes de plásticos…, que normalmente no aparecen en la naturaleza como los metales pesados, y por tanto, no existen organismos, ni siquiera bacterias, capaces de metabolizarlos y biodegradarlos.


    1. Tipos de contaminantes.


4.3.1Contaminantes físicos: cambios de Tª; radiactividad; particulas en suspension.


        1. Cambios de temperatura.


Aumento o disminución de la temperatura. Su origen es debido a las actividades de refrigeración (se enfrían los motores o cámaras de vapor industriales, sobre todo de centrales nucleares y centrales térmicas que producen energía eléctrica), centrales hidroeléctricas (el agua de las turbinas se vierte al río con una temperatura más baja cuando en las anteriores era temperatura mucho más alta).

Los efectos que produce son la modificación en la fauna y flora en mayor o menor grado según la importancia de la variación (la trucha y el salmón por ejemplo son peces de agua fría y desaparecerían si aumenta la temperatura), interferencia en la duración de los ciclos biológicos de algunas especies (en el crecimiento o en la reproducción, por ejemplo muchos insectos aumentan en número por crecimiento más rápido y más puestas cuando aumenta la temperatura porque piensa que son poiquilotermos y con bajas temperaturas su metabolismo es más lento porque tienen el cuerpo a menor temperatura) y variación del oxígeno disuelto (disminuye con el incremento de la temperatura, pudiendo morir peces y muchos otros animales por la disminución del oxígeno al aumentar la temperatura del agua), sobre todo si existe contaminación con materia orgánica, donde la temperatura aumenta la velocidad de las reacciones químicas, con lo que las bacterias descomponedoras aerobias gastan el oxígeno a mayor velocidad. En ausencia de oxígeno se favorece el desarrollo de microorganismos patógenos. A mayor temperatura se aumenta la solubilidad de sales y compuestos orgánicos, modificando la composición química del agua, ya que algunos de estos compuestos podrían ser tóxicos y alterar el ecosistema acuático.


        1. Radiactividad.


El origen de las partículas radiactivas es: las centrales nucleares, minas de uranio, residuos radiactivos procedentes de centros de investigación, hospitales, volcanes (gas radón radiactivo), industria armamentista… Los submarinos nucleares pueden pasar meses sumergidos gracias a su reactor nuclear, pero sus residuos han contaminado los mares de todo el mundo. Según testimonios de soldados rusos, los contenedores con residuos radiactivos se tiraban directamente al mar y si no se hundían rápidamente los ametrallaban para abrirles agujeros. Otro caso que merece mencionarse fue el vertido indiscriminado de bidones con residuos nucleares al fondo marino (por ejemplo cerca de las costas gallegas) hasta principios de los años 80, cuando fue prohibido por la convección de Londres. Actualmente, muchos de estos bidones presentan corrosiones y agrietamientos, por donde pueden pasar los radioisótopos al agua marina y afectar, por tanto, a las redes tróficas por bioacumulación (recuerda que los seres humanos estamos en los últimos eslabones de las redes tróficas, por lo que la acumulación de radioisótopos es mayor en nosotros que en muchas otras especies).

Los efectos que producen son cáncer; alteraciones genéticas, malformaciones congénitas… Se produce acumulación en lodos de ríos, embalses y fondos oceánicos.


        1. Partículas en suspensión.


Existen materiales en suspensión inorgánicos (lodos, arenas, etc.) y orgánicos (restos vegetales y animales, restos de alimentos, papeles…). Su origen es variado: aguas residuales domésticas, urbanas, agrícolas o industriales, explotaciones mineras, sedimentos transportados hasta el medio acuático por los agentes geológicos externos…

Los efectos que producen son aumento de la turbidez, dificultando la fotosíntesis y la visibilidad, respiración y movilidad de los animales. Modificación de las propiedades físicas del agua, olor, sabor y color, incremento de la actividad bacteriana aeróbica (eutrofización), obstruyen los sistemas de filtración de organismos acuáticos, sobre la superficie de las partículas se pueden agregar contaminantes, favoreciendo su introducción y transporte en el medio. Cuando los sólidos en suspensión coagulan y forman flóculos, sedimentan en el fondo, perjudicando a los organismos que viven allí (larvas de insectos, huevos de peces…).

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