El agua

¡No se puede vivir sin agua! El 70% de nuestro cuerpo está formado por agua y significa un alimento para nuestro organismo porque contiene sales minerales. Además, es una herramienta útil para la realización de múltiples tareas diarias como el aseo. También contribuye a mantener los ecosistemas en equilibrio y a regular la temperatura tanto corporal como planetaria. Actualmente se habla mucho sobre este tema en torno a su contaminación y su empleo innecesario. A continuación te explicamos todo lo que necesitas saber.

Representación de una molécula de agua: dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

El agua en nuestro planeta

El agua es una sustancia química cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Nuestro planeta Tierra está cubierto por 70% de agua, es la única sustancia capaz de experimentar tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Así, en los témpanos encontramos agua sólida; en las gotas de lluvia, agua líquida; y en las nubes, vapor de agua.

En el mar el agua es salada, tiene aproximadamente 35 gr de sal disuelta por litro. El principal tipo de sal que posee es el cloruro de sodio y en menor proporción, cloruro de magnesio, sulfato de magnesio, sulfato de cobre y sulfato de potasio.

Sin embargo, no toda el agua de nuestro planeta contiene ese porcentaje de sal. Existen las aguas dulces de los arroyos, lagos y ríos que apenas tienen 3 gr de sal por litro. Este tipo de agua, que es la más escaza en el mundo, se puede potabilizar para que llegue a nuestros hogares. Actualmente se trabaja con la idea de potabilizar el agua de mar para consumo humano ya que sería una gran solución para la escasez de agua potable. Pero, tan sólo es un proyecto; el costo de potabilizar agua de mar para consumo masivo es muy elevado.

El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, describe el movimiento continuo y cíclico del agua que circula entre los océanos, la atmósfera y la litosfera-biosfera de nuestro planeta. El agua de las precipitaciones (lluvia, nevadas y glaciares) alimenta manantiales, ríos, lagos y acuíferos. Gracias a este ciclo todos los seres vivos tienen acceso al agua. Para conocer su recorrido te dejamos en las hojas siguientes una infografía sobre este tema.

El agua en sus tres estados.

El agua como regulador de la temperatura

El agua, además de ser la principal fuente de vida de todos los seres vivos, juega un rol importante en la regulación de la temperatura a nivel corporal y planetario.

La temperatura corporal es regulada por el agua a través de la transpiración. El cuerpo incorpora agua de los alimentos que se consumen y de los subproductos del metabolismo. Cuando no se consume diariamente la cantidad de agua requerida, se genera un desequilibrio en los líquidos corporales, provocando deshidratación; en algunos casos puede ser causa de muerte.

¿Sabías qué...?
Una canilla que gotea desperdicia más de 75 litros de agua por día aproximadamente.

Por su parte, la hidrosfera y la atmósfera tiene un papel esencial en la regulación de la temperatura atmosférica. El agua de los mares y los océanos intercambian energía con la atmósfera en los períodos cálidos para devolverlo en períodos fríos, así se evitan los cambios bruscos de temperatura. Al mismo tiempo, los vientos empujan las corrientes marinas que distribuyen el calor: llevan agua caliente procedente de latitudes tropicales hasta regiones que son frías. Por otro lado, los casquetes polares y los hielos de los glaciares también contribuyen a la regulación de la temperatura terrestre al reflejar gran cantidad de radiación solar.

Propiedades

El agua cuenta con diferentes propiedades que se clasifican en organolépticas y en fisicoquímicas. Las primeras son las que percibimos con nuestros sentidos y las segundas tienen relación con la composición química.

PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS

Inodora: no tiene olor
Incolora: no tiene color
Insípida: no tiene sabor

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS

Polaridad: tiene una distribución irregular de la densidad electrónica.
Capacidad calorífica: el agua necesita mucho calor para elevar su temperatura.
Tensión superficial: es un fenómeno a través del cual la gota de agua pareciera tener una superficie resistente. Así, un insecto se puede posar sobre una gota y no hundirse mediante adaptaciones en sus patas.
Capacidad de disolución: es el solvente universal.
Cambios de estado: sólido, líquido y gaseoso.

Proceso de potabilización

El agua que llega a nuestro hogar puede proceder de un río, arroyo o lago. Éstas reciben el nombre de aguas superficiales porque fluyen sobre el suelo. En cambio si el agua proviene de un pozo, se denominan aguas subterráneas.

Cuando el agua se extrae del subsuelo, por medio de perforaciones, va sufriendo un proceso de filtración natural al pasar a través de las distintas capas porosas del terreno. Sin embargo, siempre debe ser controlada su calidad y, en algunos casos, es necesario someterla al proceso de desinfección.

Dado que las primeras napas de la tierra suelen estar expuestas a contaminación química y/o microbiológica debido a su cercanía con la superficie del terreno, el agua extraída a poca profundidad no es apta para su consumo.

El agua proveniente de fuentes superficiales se encuentra más expuesta que la subterránea a la incorporación de distintos materiales y microorganismos que puedan afectar su calidad. Por eso requiere de un procedimiento más complejo para su tratamiento.

Podemos sintetizar en 6 pasos el proceso de potabilización:

1. Cámara de carga: por lo general el agua se extrae con tomas ubicadas en torres construidas sobre el curso de agua. Estas tomas cuentan con un filtro que impide la entrada de rocas u otros sólidos de gran tamaño.
2. Coagulación: el agua llega a una cámara donde se le agrega una dosis de sustancias coagulantes. En este paso las partículas de suciedad, que enturbian el agua, quedan aglutinadas y esto permite que su extracción sea más sencilla.
3. Alcalinización: el proceso de decantación de los coágulos se lleva a cabo en piletas grandes.
4. Filtración: el agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de sucesivas capas de arena de distinto grosor. Sale prácticamente potable.
5. Cloración: la desinfección se realiza con cloro gaseoso que elimina los microorganismos.
6. Control de calidad: antes de llegar al consumo, el agua es severamente controlada por químicos que analizan su calidad microbiológica.

Según datos de la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO), el consumo de agua promedio, a nivel global, actualmente es de alrededor de 800 m3 por persona por año.

Aguas residuales

Cuando limpiamos nuestro hogar, nos bañamos o cocinamos desechamos agua; es la que luego corre por las alcantarillas. A este tipo de agua se le denomina residual y es la que también proviene de los procesos industriales. Para devolverla al medio de donde fue tomada es necesario someterla a un proceso de limpieza para descontaminarla. Para esto se llevan cabo procedimientos físicos, químicos y biológicos que pueden sintetizarse de la siguiente manera:

1. Recepción del agua
2. Sedimentación: el agua es vertida en piletas donde se retienen los sólidos sedimentables, como la arena.
3. Descontaminación: por acción bacteriana se eliminan sustancias contaminantes.
Luego de esta etapa, se llevan a cabo tres procesos iguales al de la potabilización del agua.
4. Coagulación
5. Filtración
6. Cloración y desinfección
7. Devolución al ambiente

Contaminación del agua

Muchas de las actividades que realiza el hombre produce contaminación en el agua, de este modo pierde calidad. Es por esto que la gestión de aguas residuales debe llevarse a cabo con responsabilidad con el objetivo de evitar que esas aguas contaminadas, por los desechos industriales y domésticos, vuelvan a introducirse en el cauce de un río, lago, arroyo o mar.

Los materiales que se disuelven o quedan flotando en el agua generan un medio apto para el crecimiento de virus y microorganismos infecciosos. Algunas de las enfermedades que se transmiten por el consumo de agua contaminada son: cólera, gastroenteritis, meningitis, hepatitis infecciosa, entre otras.

Uno de los efectos de la contaminación es la eutrofización, proceso por el cual una excesiva cantidad de nutrientes, como el nitrógeno y fosfato, provoca la proliferación de vegetación y de otros organismos que agotan el oxígeno en el agua.

Los aportes adicionales de nutrientes, fósforo y nitrógeno a las aguas proceden generalmente de los residuos urbanos, de ciertas instalaciones industriales y del uso creciente de fertilizantes y pesticidas en la agricultura.
Cuando muere la vegetación y los peces, los mismos se pudren y aportan importantes cantidades de materia orgánica al medio. Por esta razón el agua comienza a emanar feos olores y adopta un aspecto descuidado disminuyendo drásticamente la calidad.

FUENTES DE CONTAMINACIÓN
Origen de la contaminación Contaminantes Consecuencias
Industriales Minerales, plomo, mercurio, nitratos. Efectos en la salud humana por intoxicación.
Agricultura Herbicidas, plaguicidas, fertilizantes. Intoxicación de fauna acuática.
Urbana Plásticos, pinturas, ácido. Asfixia de peces y vida acuática, alteración estética.
Doméstica Detergentes, productos de limpieza, insecticidas. Disminuye el oxígeno en el agua. Efectos nocivos sobre la comunidad acuática.
Accidentales Petróleo. Altera ecosistemas acuáticos.

África, un continente con pocos grifos

África cuenta con abundantes recursos hídricos que están muy subexplotados y se hallan distribuidos desigualmente entre países y regiones. Allí se encuentran algunos de los ríos más largos, anchos, regulares y caudalosos del mundo; entre ellos, el más largo: el Nilo (6.671 km). Pero, además, están el río Níger (4.160 km) y la cuenca del Zaire o Congo (4.200 km) que es el segundo más caudaloso del mundo, además del Senegal (1.600 km), el Zambeze (2.600 km), el Orange (1.860 km) o el Limpopo (1.600 km). A su vez, una reciente investigación de un equipo del British Geological Survey reveló que el mapa de aguas subterráneas de África esconde 660.000 kilómetros cúbicos de agua, es decir, cien veces la superficie de todo el continente.

Sin embargo, según las Naciones Unidas, millones de personas mueren cada año, en este continente, por enfermedades relacionadas con la falta de agua potable y de higiene. Algunas de las causas de este problema son: falta de infraestructura, desigualdad, cambio climático, etc. Esta situación ya está suponiendo una amenaza para la seguridad alimentaria en las regiones más áridas. A su vez, existen grandes zonas que no disponen de aguas superficiales, por lo que la explotación de las aguas subterráneas es muy frecuente.

Mujeres transportando agua en Etiopia.

La rutina diaria cambia radicalmente cuando la tarea de conseguir agua no significa abrir un grifo. Millones de mujeres y niñas emplean cinco horas al día en ir a buscar el agua. Esta tarea la realizan aunque el agua que puedan conseguir no tenga condiciones óptimas de calidad, además durante el camino corren peligro de enfrentarse a hombres que amenazan con violarlas. Así, estas mujeres pierden la posibilidad de invertir horas de sus vidas en trabajar, estudiar o estar con su familia.

• La escasez de agua afecta a todos los continentes y a cuatro de cada diez personas en el mundo.
• La escasez de agua obliga a la población a utilizar fuentes contaminadas de agua para beber. Ello también significa que no puedan asearse, lavar la ropa y limpiar sus casas adecuadamente.
• La escasez de agua induce a la población a almacenar agua en sus casas. Ello puede aumentar el riesgo de contaminación del agua doméstica y ofrecer criaderos para los mosquitos, que son los vectores del dengue, el dengue hemorrágico, el paludismo y otras enfermedades.
• La escasez de agua pone de relieve la necesidad de gestionar mejor los recursos hídricos.

 

Los ciclos de la naturaleza

Los ciclos en los ecosistemas son de vital importancia para su funcionamiento, y es que cada ser vivo depende de los nutrientes que éstos le aportan para realizar sus funciones vitales; por lo que una variación en ellos generaría cambios drásticos a corto y largo plazo.

Un ciclo es definido por la Real Academia Española como una “serie de fases por las que pasa un fenómeno periódico”; por lo que al aplicarlo a los ciclos de la naturaleza podemos decir que son eventos o procesos naturales que ocurren continuamente.

Los seres vivos, tanto plantas como animales, están formados por elementos químicos (oxígeno, fósforo, carbono, entre otros) que funcionan como nutrientes esenciales para su funcionamiento normal y además el del ambiente circundante.

Dichos nutrientes se encuentran en las capas de la Tierra (atmósfera, hidrósfera y geósfera) durante un período de tiempo, pero pronto siguen una trayectoria hasta la superficie terrestre (suelo, agua) y a los individuos que en ella se encuentran, para posteriormente regresar a las capas de la Tierra y continuar el ciclo, formando lo que se conoce como ciclos biogeoquímicos.

Los nutrientes van circulando entre la superficie terrestre y las capas de la Tierra a través de diferentes procesos (lluvias, evaporación, condensación, transpiración, etc.).
Ciclos biogeoquímicos
bio”: organismos vivos.
geo”: capas de la Tierra (rocas, aire, agua).
químicos”: elementos químicos.

Si decimos que los nutrientes siguen un ciclo constante en la Tierra, podemos calificarla entonces como un sistema cerrado, en el que los nutrientes están siendo aprovechados primero por los organismos y luego por los ecosistemas o viceversa.

Los ciclos biogeoquímicos de los nutrientes que circulan constantemente en la naturaleza son:

Ciclo del Carbono (C): El carbono es, si se quiere, el elemento principal del esqueleto de las biomoléculas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) que constituyen a los seres vivos; lo encontramos en el aire, en el suelo o disuelto en el agua.

Atmósfera: capa de gas que rodea la Tierra.

Hidrósfera: capas de agua que se encuentran debajo o cubriendo la superficie de la Tierra.

Geósfera: capa de rocas (sólidas o fluidas) que se encuentra en la Tierra.

La forma en la que principalmente se presenta el carbono es como dióxido de carbono (CO2).

El dióxido de carbono (CO2) que se encuentra en la atmósfera es utilizado por las plantas para realizar la fotosíntesis. De igual forma, durante la respiración éstas tomarán oxígeno para convertirlo en moléculas de CO2 que serán devueltas a la atmósfera.

La superficie terrestre, específicamente el suelo, presenta grandes cantidades de carbono producto de la descomposición de los desechos orgánicos de plantas y animales (excremento, hojas secas, etc.); de este proceso de descomposición realizado principalmente por bacterias, se produce CO2.

En el subsuelo, por su parte, existen los llamados combustibles fósiles, que no son más que yacimientos de carbón, gas natural y petróleo. Al extraerlos del suelo y realizar la combustión desprenden CO2 como un subproducto.

Las rocas, la acción de las industrias, los vehículos, las erupciones volcánicas y los incendios son fuentes de carbono, que es liberado a la atmósfera para que continúe el ciclo.

Ciclo del carbono.
En la naturaleza se presentan varios ciclos geoquímicos.

Ciclo del Oxígeno (O2): Este ciclo va de la mano del ciclo del carbono, ya que, producto de la fotosíntesis, a pesar de que se invierte CO2, se produce oxígeno que es liberado a la atmósfera. Caso contrario al proceso de respiración, donde se consume oxígeno por los animales y plantas.

¿Sabías qué...?
El dióxido de carbono representa el 0,03% de los compuestos gaseosos que están presentes en la atmósfera.

El oxígeno es indispensable para los seres vivos, debido a ello lo podemos encontrar como parte de las siguientes moléculas:

Ciclo del oxígeno.

Ciclo del agua o ciclo hidrológico: El 71 % de la superficie terrestre y el 65-75 % del peso corporal del hombre está formado por agua, por lo que la circulación de esta molécula es de gran importancia en los ecosistemas.

En la Tierra la podemos encontrar en forma líquida, sólida (glaciares, iceberg) o en forma de vapor, dependiendo de la fase del ciclo en la que se encuentre.

El ciclo del agua está condicionado principalmente por la energía emitida por el Sol y por la fuerza de gravedad.

En la atmósfera el agua se encuentra en forma de vapor (gas) proveniente de la transpiración de las plantas, animales y de la evaporación de esta en los océanos. Cuando desciende la temperatura, este vapor de agua se condensa y se forman las nubes, las cuales llegado el momento precipitan a la superficie terrestre (ríos, lagos, mares, suelo) en forma de granizo, nieve o lluvia.

En este punto el agua presente en la superficie se infiltra en el subsuelo, originando depósitos de aguas subterráneas, también puede evaporarse por el calor generado por acción del sol a medida que sigue su trayectoria hacia los océanos.

Ciclo del Nitrógeno (N): El nitrógeno es uno de los componentes principales de los aminoácidos, constituyentes de las proteínas de todos los seres vivientes; aunque este elemento se encuentra en gran abundancia en la atmósfera no es tan sencillo de aprovechar por los organismos vivos, debido a su carácter inerte (no es químicamente reactivo puesto que posee sus capas de valencia saturadas).

Ciclo del nitrógeno.

Sin embargo, para poder emplearlo, la naturaleza ha evolucionado de tal forma que el nitrógeno atmosférico debe fijarse en el suelo con otros elementos, ya sea por acción de un grupo de bacterias especializadas (de vida libre o asociadas a raíces de las plantas) o en menor medida por acción de los relámpagos.

Para esto las bacterias presentes en el suelo convierten parte del nitrógeno que se encuentra en los desechos de los animales y plantas (excremento, hojas secas, etc.) en proteínas, y los restos de nitrógeno lo liberan al suelo en forma de amoniaco (NH3) o amonio (NH4+), proceso conocido como amonificación; o como nitrato (NO3) , generando la nitrificación.

En dicho caso, el nitrato es absorbido por las plantas para formar las proteínas que servirán de alimento a los animales. Posteriormente este nitrógeno regresa al suelo a través de los desechos de los animales o al morir éstos, y vuelven a la atmósfera producto de la desnitrificación, proceso en el que las bacterias transforman el nitrato en nitrógeno gaseoso.

Bacterias como Enterobacter, Rhizobium y Klebsiella transforman el nitrógeno para que este pueda ser aprovechado por plantas y animales.

Ciclo del Fósforo (P): El fósforo a diferencia de los elementos químicos anteriores, no se encuentra en la atmósfera sino más bien en el suelo, específicamente en las rocas o sedimentos en forma de fosfato inorgánico (Pi). Allí, como producto de la erosión por el agua, es liberado y tomado por los productores primarios (plantas, bacterias) para formar biomoléculas, las cuales servirán de alimento para organismos superiores, que podrán incorporar de esta forma el fósforo a su sistema, el cual posteriormente regresará al suelo cuando estos organismos mueran.

La degradación y transporte del suelo (erosión) proporciona el medio ideal para la movilización del fosfato inorgánico (Pi) a los diferentes ecosistemas.
Sedimento: partículas de rocas o suelo que son arrastrados por el agua y que tienden a depositarse en ríos, lagos, mares, océanos.

En la naturaleza, los nutrientes nunca se encuentran distribuidos de forma homogénea ni se encuentran presentes en la misma forma química en todo el ecosistema; he aquí donde radica la importancia de los ciclos para el ecosistema y para los seres vivos que lo componen.

Actualmente los avances en las actividades humanas han generado desequilibrios en la proporción de estos elementos y sus diferentes formas químicas presentes en los ecosistemas, trayendo como consecuencia el calentamiento global, que no es más que el aumento de la temperatura de la Tierra.

¿Sabías qué...?
La mayor cantidad de agua en la Tierra se encuentra en los mares y océanos (95 %).

Las actividades humanas que contribuyen con el desequilibrio en la dinámica de los ciclos biogeoquímicos son: la deforestación, algunas actividades agrícolas (principalmente por el uso de fertilizantes), emanación de gases por las industrias y los automóviles, vertidos de aguas contaminadas (sin tratamiento) a los ecosistemas acuáticos, entre otras.

Una de las mayores consecuencias del aumento de la temperatura es el derretimiento acelerado de los glaciares y icebergs, lo que genera un aumento del nivel del mar.
Los productos químicos (fertilizantes) utilizados en la agricultura aceleran y alteran el flujo del carbono y el nitrógeno a la atmósfera.

Estas actividades no sólo causan variaciones en los ciclos, sino también en los organismos (plantas, animales, bacterias) que los necesitan para realizar sus funciones vitales.

Los animales dependen de los ciclos biogeoquímicos para realizar sus funciones vitales.