Contaminación hídrica

La contaminación hídrica o la contaminación del agua es una modificación de esta, que la vuelve impropia o peligrosa para el consumo, la industria, la agricultura, la pesca y las actividades, así como para los animales.​
Aunque la contaminación de las aguas puede provenir de fuentes naturales, como la ceniza de un volcán,​ la mayor parte de la contaminación actual proviene de actividades humanas. Se da por la liberación de residuos y contaminantes que drenan a las escorrentías y luego son transportados hacia ríos, penetrando en aguas subterráneas o descargado en lagos o mares. Por derrames o descargas de aguas residuales, eutrofización o descarga de basura. O por liberación descontrolada del gas de invernadero CO2 que produce la acidificación de los océanos. Los desechos marinos son desechos mayormente plásticos que contaminan los océanos y costas, algunas veces se acumulan en alta mar como en la gran mancha de basura del Pacífico Norte. Los derrames de petróleo en mar abierto por el hundimiento o fugas en petroleros y algunas veces derrames desde el mismo pozo petrolero.
El desarrollo y la industrialización suponen un mayor uso de agua, una gran generación de residuos, muchos de los cuales van a parar al agua y el uso de medios de transporte fluvial y marítimo que en muchas ocasiones, son causa de contaminación de las aguas por su petróleo o combustible. Las aguas superficiales son en general más vulnerables a la contaminación de origen antrópico que las aguas subterráneas, por su exposición directa a la actividad humana. Por otra parte, una fuente superficial puede restaurarse más rápidamente que una fuente subterránea a través de ciclos de escorrentía estacionales. Los efectos sobre la calidad - precio serán distintos para lagos y embalses que para ríos, y diferentes para acuíferos de roca o arena y grava de arena.
La presencia de contaminación genera lo que se denominan “ecosistemas forzados”, es decir ecosistemas alterados por agentes externos, desviados de la situación de equilibrio previa obligados a modificar su funcionamiento para minimizar la tensión a la que se ven sometidos.​
Los principales contaminantes del agua son los siguientes:
Los mares son un sumidero. De forma constante, grandes cantidades de fangos y otros materiales, arrastrados desde tierra, se vierten en los océanos. Hoy en día, sin embargo, a los aportes naturales se añaden cantidades cada vez mayores de desechos generados por nuestras sociedades, especialmente aguas residuales cargadas de contaminantes químicos y de productos de desecho procedentes de la industria, la agricultura y la actividad doméstica, pero también de residuos radiactivos y de otros tipos.
En realidad, los océanos operan como gigantescas plantas carnívoras, a condición de no superar el umbral de lo que pueden tolerar. De lo contrario, se generan destrucción y muerte de las personas, e inconvenientes económicos y envenenamientos de la población humana. Esto, a corto plazo. A largo plazo, las consecuencias podrían ser catastróficas. Basta pensar únicamente en los efectos que la contaminación biológica –como consecuencia del incremento de fertilizantes- podría acarrear si la proliferación de formas microscópicas fuera tan grande que se redujera significativamente el nivel de oxígeno disuelto en el agua oceánica.
La contaminación tiende a concentrarse en los lugares próximos a las zonas habitadas e industrializadas. Así, la contaminación marina de origen atmosférico es, en determinadas zonas adyacentes a Europa (Báltico, mar del Norte, Mediterráneo), por término general, diez veces mayor que mar adentro, en el propio Atlántico norte; cien veces superior que en el Pacífico norte y mil veces más elevada que en el Pacífico sur. Sin embargo, y como consecuencia de la circulación general de los aires y de las aguas, cada año se detectan nuevos contaminantes en zonas tan apartadas como la Antártida –se ha encontrado DDT en la grasa de los pingüinos antárticos- o las fosas oceánicas.
La contaminación del medio marino provocada por el ser humano es muy superior a la atribuible a causas naturales. Las tasas de aporte de algunos elementos son elocuentes: el mercurio llega al océano a un ritmo dos veces y media superior al que sería debido únicamente a factores naturales; el manganeso multiplica por cuatro dicho ritmo natural; el cobre, el plomo y el cinc por doce; el antimonio por treinta y el fósforo por ochenta.
Algunos de los metales pesados, como el mercurio y el plomo, junto con el cadmio y el arsénico, son contaminantes graves, pues penetran en las cadenas alimentarias marinas, y, a través de ellas, se concentran. Así, por ejemplo, la enfermedad de Minamata –descubierta en los años 20 en la bahía japonesa de mismo nombre- ha provocado, en Japón y en Indonesia, miles de muertes y un número mucho mayor de enfermos con lesiones cerebrales. La causa que la produjo fue el consumo de atún y otros peces con contenidos elevados de mercurio procedente de los vertidos industriales de aquella zona costera. Igualmente, productos químicos como el DDT y los PCB son otros contaminantes químicos muy peligrosos.
El crecimiento de la contaminación en el agua solo ha hecho que cada día más nos veamos afectados, ya que esta afectación hace que cada uno de nosotros esté desaprovechando este valioso recurso como lo es el agua, y si no dejamos de botar basuras o desechos y si no hacemos algo suficientemente importante que cambie la mentalidad de nuestra gente, nunca se va a lograr llegar al objetivo por el que muchos de nosotros hemos tratado de luchar de alguna manera, así sea con un poco de lo que hemos aprendido sobre el cuidado ambiental. Y esto, sin un poco de conciencia hacia las industrias que son la principal causa de contaminación en nuestros océanos, va a continuar igual y en pocos años no vamos a poder contar con estas grandes y maravillosas hojas azules que recorren todo nuestro planeta y que por el descuido de todos nosotros hemos dejado atrás. Esto solo es una de las cosas por las cuales se debe cuidar lo que tenemos a nuestro alrededor, incluyendo este ecosistema que cubre el 71 % de nuestra corteza terrestre y que estamos dejando ir.
El agua es el único líquido vital, es decir, sin ella no podríamos vivir. A día de hoy, más de 2.200 millones de personas en el mundo no tienen acceso al agua potable.​ En los últimos años se ha visto un gran deterioro del planeta. El ser humano ha avanzado en cuanto a Ciencia y Tecnología, pero, como consecuencia, muchos ecosistemas se han visto afectados por el avance del desarrollo humano.
Los principales contaminantes del agua son desechos tóxicos, estos son arrojados por el ser humano; puede ir desde una persona que ensucia el agua con grandes cantidades de detergente o bien y el más perjudicial, empresas y fábricas que vierten toneladas de veneno a ríos, lagos, valles y océanos. Una manera muy efectiva para disminuir la contaminación hídrica podría ser no utilizar cantidades inmensas de detergentes y que las fábricas buscaran implementar técnicas para no tirar sus desechos tóxicos a zonas vitales para el planeta, pero gastarían más dinero del que ellos tienen previsto y seguramente no lo harían por su propia voluntad ya que lo que desean es tener mucha más ganancia económica.
Algunas fuentes de contaminación del agua son naturales. Por ejemplo: el mercurio que se encuentra naturalmente en la corteza de la Tierra y en los océanos, genera contaminación de forma natural. Algo similar pasa con los hidrocarburos y con muchos otros productos.
Normalmente, las fuentes de contaminación natural son muy dispersas y no provocan concentraciones altas de polución, excepto en algunos lugares muy concretos. La contaminación de origen humano, en cambio, se concentra en zonas concretas y, para la mayor parte de los contaminantes, es mucho más peligrosa que la natural.
Los factores naturales no pueden controlarse fácilmente y pueden tener un impacto significativo sobre la calidad de una fuente de agua. Los factores que se deben considerar son los siguientes: el clima, las características de la cuenca, la geología, el crecimiento microbiológico y de los nutrientes, los incendios, la intrusión salina y la estratificación térmica. Pero eso no significa que el ser humano sea menos contaminante, al contrario.
El agua que nos proporciona, en sus distintas formas, la naturaleza, no reúne los requisitos para ser consumida de forma directa por el ser humano, debido a la contaminación que contiene. Para lograr la calidad satisfactoria en el agua, y que esta sea potable, se realizan destilaciones u otros procesos de purificación.
El agua puede contaminarse de diferentes formas, aunque la más común en la actualidad, es mediante descargas de aguas servidas o cloacas de áreas urbanas en ríos y arroyos.
Otros focos de contaminación de las aguas son los desechos orgánicos provenientes de mataderos de ganado o de aves. El procesamiento de frutas y vegetales requiere grandes cantidades de agua para el lavado, pelado y blanqueado, lo que produce gran cantidad de agua servida con alto contenido orgánico.
Estas concentraciones de materia orgánica originan un alto porcentaje de fosfatos en el agua de los ríos o arroyos en que se descargan. Estos fosfatos ocasionan un rápido crecimiento en la población de algas. Las algas utilizan el oxígeno en gran cantidad, lo que hace que disminuya en el agua la concentración necesaria de este para permitir la respiración de los animales acuáticos, causando su muerte.
El efecto principal causado por efectos climáticos que afecta a la calidad del agua es la precipitación. Los climas húmedos o con períodos de precipitación de régimen considerable pueden dar lugar a velocidades de escorrentía elevadas, o favorecer condiciones de inundación que pueden causar la resuspensión de los sedimentos, incrementando los niveles de turbiedad, color, metales u otro tipo de contaminantes. En condiciones de sequía prolongada, los niveles bajos de drenaje pueden generar estancamiento, incrementando en consecuencia la posibilidad de actividad microbiológica y crecimiento de algas. Del mismo modo, se incrementa el impacto de descargas de fuentes puntuales por la reducción en el efecto de dilución y en la capacidad asimilativa del cuerpo de agua.
La temperatura también es un factor climático importante que afecta la velocidad de la actividad biológica, la concentración de oxígeno y los coeficientes de transferencia de masa.
Las diferentes características naturales de una cuenca de drenaje pueden tener un efecto significativo en la calidad del agua. Así, por ejemplo, la topografía afecta la velocidad de flujo. Las pendientes pronunciadas pueden erosionar la capa superficial de suelo o las márgenes de ríos o arroyos, introduciendo residuos, sedimentos y nutrientes que pueden incrementar el contenido de algas, color y turbidez. El tiempo de residencia en lagos y reservorios también es función de la topografía y afecta la calidad del agua, influyendo en la sedimentación y la actividad biológica. Otro aspecto de importancia es la descomposición de la cubierta vegetal que produce color y es una fuente de compuestos húmicos y fúlvicos, frecuentemente asociados con la formación de subproductos de desinfección.
La cubierta vegetal, sin embargo, actúa como filtro natural frente a la acción de la escorrentía de contaminantes provenientes de fuentes no puntuales, ejerciendo un mecanismo de protección a la actividad humana.
Contaminación térmica: El agua caliente que es liberada por centrales de energía o procesos industriales eleva, en ocasiones, la temperatura de ríos o embalses con lo que disminuye su capacidad de contener oxígeno y afecta a la vida de los organismos.
La geología local impacta en forma directa sobre la calidad de fuentes superficiales y subterráneas. Un agua subterránea que, por ejemplo, presenta dureza elevada, deriva de una formación geológica subterránea con un contenido de calcio y magnesio considerable. Los suelos juegan un rol importante por su capacidad amortiguadora en la escorrentía de la precipitación ácida. La presencia de radionucleidos en aguas subterráneas, tales como el radón, o la presencia de cenizas generadas en erupciones volcánicas, constituyen ejemplos del efecto significativo que ejerce la geología sobre la calidad del agua.
El estado de un cuerpo de agua depende de los niveles de nutrientes y actividad microbiológica. El ciclo de vida natural de un cuerpo de agua involucra tres estados conocidos como niveles tróficos: oligotrófico (concentración de nutrientes y actividad microbiológica bajas), mesotrófico (concentración de nutrientes y actividad microbiológica moderadas) y eutrófico (concentración de nutrientes y actividad microbiológica altas).
En la mayoría de lagos, ríos y corrientes de agua, la producción de plantas está principalmente regulada por la disponibilidad de fósforo. Se verifica que los lagos que presentan un contenido de fósforo elevado sufren un gran crecimiento de algas generando turbiedad en el agua y produciéndose acumulaciones de algas sobre sus costas. De igual forma, a largo plazo, también se favorece el crecimiento de vegetación con raíces. Por estos motivos el estado trófico de los lagos y cursos de agua generalmente se expresa en función de su concentración de fósforo. Sin embargo, en algunos casos particulares, como por ejemplo cuerpos de agua que se encuentran muy eutrofizados, los niveles de fósforo pueden ser tan altos que el suministro de nitrógeno puede llegar a ser el limitante de la producción vegetal.
El indicador de eutrofización más común es la presencia de algas, en especial las del tipo cianobacterias. Suelen producirse crecimientos desmedidos de la población de algas, causando problemas antiestéticos y sobre la calidad del cuerpo de agua. Es muy común que durante los meses de invierno, en que la temperatura del agua es baja y se tienen períodos de luz más cortos, se produzca una disminución de la actividad fotosintética. Durante este tiempo los nutrientes permanecen disponibles y se van acumulando.
Cuando los días se alargan y la temperatura aumenta, se produce un incremento de la actividad microbiológica con un crecimiento desmedido de la población de algas. Este incremento continúa hasta que se agotan los nutrientes del medio, produciéndose entonces la disminución de la población de microorganismos. La deficiencia de oxígeno causada por la actividad microbiológica, desarrolla un ambiente reductor que produce la solubilización de minerales y nutrientes que se encuentran presentes en los sedimentos.
Aunque los incendios forestales pueden ocurrir como resultado de la actividad humana, el fuego se considera como un factor natural puesto que este tipo de desastres suele producirse por la combinación de sequía y luz.
La destrucción de bosques puede producir efectos adversos sobre la calidad del agua, ya que al eliminarse su función de filtro natural, aumenta la velocidad de drenaje superficial, incrementándose la probabilidad de erosión. Por otra parte las cenizas pueden lixiviar nitratos, mientras que la madera carbonizada contribuye a incrementar el contenido de fenol que al combinarse con el cloro produce problemas de olor y sabor.
Sin embargo, los incendios forestales tienen también un efecto positivo, ya que son un medio natural de rejuvenecimiento de los bosques.
Es una fuente de contaminación debida al movimiento permanente o temporal del agua salada que desplaza al agua dulce. La intrusión salina puede ocurrir tanto en fuentes superficiales como subterráneas que se encuentren ubicadas en regiones costeras. En el caso de aguas subterráneas, la explotación del acuífero puede producir un abatimiento del nivel estático tal que genere un movimiento de la interfase salina, con lo cual ingresará el agua salada.
En un acuífero costero sin explotación el agua dulce se vierte al mar, ya sea a través de cursos de aguas superficiales o bien subterráneas. Esta fuga de agua subterránea mantiene una cierta posición de la interfaz agua dulce-salada. Si se ubican bombeos para recuperar esta agua, es en detrimento de este flujo y, por lo tanto, debe establecerse un nuevo equilibrio con el agua del mar.
Si se quiere mantener limitada la intrusión marina debe dejarse un cierto flujo de agua de mar, que es el tributo que hay que pagar para mantener un cierto equilibrio. Si, como consecuencia de una reducción de flujo de agua al mar, existe una recirculación del agua dulce que deje las sales en el terreno, como en los regadíos con agua subterránea, se tiene un cierto incremento de la salinidad del agua dulce de origen diferente a la contaminación por el agua del mar.
Los acuíferos cautivos y los acuíferos libres con un nivel impermeable superior están protegidos naturalmente contra la contaminación, la cual en principio solo puede producirse donde el acuífero cautivo pasa a ser libre o falta el nivel impermeable superior. En la realidad, un acuífero cautivo puede contaminarse a través de pozos mal construidos o con corrosiones.
La mayoría de los lagos y reservorios con una profundidad de más de 5 metros se estratifican durante gran parte del año. Este fenómeno se desarrolla durante la primavera debido a que la superficie se calienta por la radiación atmosférica y solar. Como la densidad del agua disminuye con el aumento de la temperatura se produce una situación de equilibrio hidrodinámico, en donde la capa más liviana sobrenada a la más pesada.
Como consecuencia, se desarrolla una estructura térmica vertical con una capa superior bien mezclada llamada epilimnio, seguida por una región de rápido descenso de temperatura llamada termoclina, y una tercera capa de agua más densa y fría llamada hipolimnio.
Las fuentes de contaminación antrópica que afectan a la calidad del agua suelen categorizarse en dos tipos: puntuales y no puntuales.
A continuación se mencionan algunas características de aguas residuales de las distintas actividades humanas.
Las aguas domésticas son las que provienen de núcleos urbanos. Contienen sustancias procedentes de la actividad humana (alimentos, deyecciones, basuras, productos de limpieza, jabones, etc.). La contaminación de un agua usada urbana se estima en función de su caudal, de su concentración en materias en suspensión y de su demanda biológica. Se admite que un habitante de una comunidad concreta, en un país o región determinados, y según las condiciones de abastecimiento de agua, nivel de vida y sistemas de alcantarillado disponible, vierte una cantidad media de contaminación fija, bien determinada, base del equivalente-habitante. En general, se ha fijado un valor de 60 mg/día de DBO y 70 mg/día de sólidos en suspensión por habitante-equivalente. La dotación de agua se sitúa en torno a los 100-300 l/Hb/día. En las grandes ciudades se incrementa por su uso en jardines y limpieza pública diaria. El caudal de aguas residuales domésticas presenta una variación diaria de tipo sinusoidal. El máximo se presenta al mediodía, los valores medios a las 9 de la mañana y a la 7 de la tarde y el valor mínimo hacia las 6 de la mañana. Físicamente presentan color gris y diversas materias flotantes. Químicamente contienen gran cantidad de materia orgánica. Biológicamente contienen gran cantidad de microorganismos, algunos de los cuales pueden transmitir enfermedades. Una de las características principales de un agua residual urbana es su biodegradabilidad, es decir, la posibilidad de depuración mediante tratamientos biológicos, siempre que pueda darse una alimentación equilibrada de las bacterias en nitrógeno y fósforo. Es conveniente que las aguas residuales lleguen a la estación de tratamiento en un estado suficientemente fresco, ya que un agua nauseabunda es tóxica para el tratamiento, por lo que, si se quisiera conseguir una buena depuración, habría de someterse a una preaereación o a una precoloración antes de la decantación.
Son el resultado del riego y de otras labores como las actividades de limpieza ganadera, que pueden aportar al agua grandes cantidades de estiércol y orines, es decir, mucha materia orgánica, nutrientes y microorganismos. Quizá uno de los mayores problemas que origina la agricultura sea la contaminación difusa, siendo la más importante la provocada por nitratos. Se tratan de actividades extendidas en grandes áreas, por lo que resulta prácticamente imposible su depuración. Se deben tomar las medidas precisas para atajar y reducir en la medida de lo posible la contaminación por nitratos, tanto en aguas subterráneas, porque su efecto es acumulativo, como en las superficies en las que favorecen el proceso de eutrofización.
Al llover, el agua arrastra toda la suciedad que encuentra a su paso, presentándose más turbia que la que se deriva del consumo doméstico. En las ciudades esta agua arrastra aceites, materia orgánica y diferentes contaminantes de la atmósfera, en el campo arrastran pesticidas, abonos, etc. En la industria las aguas pluviales arrastran las sustancias que se han caído sobre el terreno, pudiendo presentar un gran problema si son sustancias tóxicas. Además, si existe acumulación de residuos en zonas no preparadas para ello, los lixiviados de los residuos serán arrastrados.
En un estudio publicado por Environmental Science & Technology, Schmidt et al (2017) calcularon que los ríos Yangtsé, Indus, Amarillo, Hai, Nilo, Ganges, de las Perlas, Amur, Níger, y el Mekong "transportan 88–95% de la carga global de [plásticos] al mar."​​ Dichos ríos corresponden con los países que más polución marítima emiten, según un estudio publicado por Science, donde Jambeck et al (2015) estimaron que los 10 mayores emisores de polución marítima son, de mayor a menor, China, Indonesia, Las Filipinas, Vietnam, Ceilán, Tailandia, Egipto, Malaysia, Nigeria, y Bangladés.​
Las zonas más contaminadas en mar abierto, corresponden a las rutas de navegación, principalmente de barcos petroleros. Los vertidos de petróleo, accidentales o no, provocan importantes daños ecológicos.
Según el estudio realizado por el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos, en 1985 se vertieron al mar unas 3 200 000 toneladas de hidrocarburos.
Los océanos fueron considerados, hasta hace algunas décadas, un gigantesco depósito de desechos que podía recibir, sin daño alguno, todo tipo de desecho. Esta situación produce playas insalubres y un aumento de algas. Con un efecto similar al de la eutrofización de las aguas continentales. Los efectos en el ambiente marino, especialmente los cercanos a las costas, se observan tanto en la destrucción de corales, en mares tropicales, como en los daños a la salud de los seres humanos.
A lo largo de la década de los ochenta se tomaron diversas medidas para disminuir la contaminación de los mares y la Academia de las Ciencias de Estados Unidos estimaba que se habían reducido en un 60 % los vertidos durante estos años. Se puede calcular que en 1989 se vertieron al océano algo más de 2 000 000 de toneladas. De esta cifra, el mayor porcentaje corresponde a las aguas residuales urbanas y a las descargas industriales (en total más del 35 %). Otro tercio correspondería a vertidos procedentes de buques (más por operaciones de limpieza y similares, aunque su valor va disminuyendo en los últimos años, que por accidentes) y el resto a filtraciones naturales e hidrocarburos que llegan a través de la atmósfera. Convenios como el Marpol (Disminución de la polución marina procedente de tierra) de 1974 y actualizado en 1986 y otros, han impulsado una serie de medidas para frenar este tipo de contaminación.
Los procesos industriales generan una gran variedad de aguas residuales, que pueden tener orígenes muy distintos, en función de los usos más frecuentes a los que se destine:
Por lo tanto, los tipos de aguas residuales obtenidas serán las utilizadas como medio de transporte de sustancias y calor en lavado y enjuague, en las transformaciones químicas, como disolvente y subproducto de procesos físicos de filtración o destilación, etc.
Con independencia del posible contenido de sustancias similares a los vertidos de origen doméstico, pueden aparecer elementos propios de cada actividad industrial, entre los que cabe citar: tóxicos, iones metálicos, productos químicos, hidrocarburos, detergentes, pesticidas, etc.
Los residuos orgánicos de algunas industrias, por ejemplo las de pasta de papel, pueden ser iguales o más importantes que los de una comunidad media de habitantes.
Los contaminantes pueden encontrarse en forma disuelta o en suspensión, y ser orgánicos e inorgánicos por su naturaleza química.
Los contaminantes del agua se pueden clasificar de diferentes maneras. Una posibilidad bastante usada es agruparlos en los siguientes ocho grupos:
Un río, un lago o un embalse sufren eutrofización cuando sus aguas se enriquecen en nutrientes. Podría parecer, a primera vista, que es bueno que las aguas estén bien repletas de nutrientes, porque así podrían vivir más fácil los seres vivos. Pero la situación no es tan sencilla. El problema está en que, si hay exceso de nutrientes, crecen en abundancia las plantas y otros organismos. Más tarde, cuando mueren, se pudren y llenan el agua de malos olores y le dan un aspecto nauseabundo, disminuyendo drásticamente su calidad.
El proceso de putrefacción consume una gran cantidad del oxígeno disuelto y las aguas dejan de ser aptas para la mayor parte de los seres vivos. El resultado final es un ecosistema casi destruido.
Cuando un lago o embalse es pobre en nutrientes (oligotrófico) tiene las aguas claras, la luz penetra bien, el crecimiento de las algas es pequeño y mantiene a pocos animales. Las plantas y animales que se encuentran son los característicos de aguas bien oxigenadas como las truchas.
Al ir cargándose de nutrientes el lago se convierte en eutrófico. Crecen las algas en gran cantidad con lo que el agua se enturbia. Las algas y otros organismos, cuando mueren, son descompuestos por la actividad de las bacterias con lo que se gasta el oxígeno. No pueden vivir peces que necesitan aguas ricas en oxígeno, por eso en un lago de estas características encontraremos barbos, percas y otros organismos de aguas poco ventiladas. En algunos casos se producirán putrefacciones anaeróbicas acompañadas de malos olores. Las aguas son turbias y de poca calidad desde el punto de vista del consumo humano o de su uso para actividades deportivas. El fondo del lago se va rellenando de sedimentos y su profundidad va disminuyendo.
Los nutrientes que más influyen en este proceso son los fosfatos y los Nitratos. En algunos ecosistemas el factor limitante es el fosfato, como sucede en la mayoría de los lagos de agua dulce, pero en muchos mares el factor limitante es el nitrógeno para la mayoría de las especies de plantas.​
En los últimos 20 o 30 años las concentraciones de nitrógeno y fósforo en muchos mares y lagos casi se han duplicado. La mayor parte les llega por los ríos. En el caso del nitrógeno, una elevada proporción (alrededor del 30 %) llega a través de la contaminación atmosférica. El nitrógeno es más móvil que el fósforo y puede ser lavado a través del suelo o saltar al aire por evaporación del amoníaco o por desnitrificación. El fósforo es absorbido con más facilidad por las partículas del suelo y es arrastrado por la erosión o disuelto por las aguas de escorrentía superficiales.​
En condiciones naturales entra a un sistema acuático menos de 1 kg de fosfato por hectárea y año. Con los vertidos humanos esta cantidad sube mucho. Durante muchos años los jabones y detergentes fueron los principales causantes de este problema. En las décadas de 1960 y 1970 el 65 % del peso de los detergentes era un compuesto de fósforo, el tripolifosfato de sodio, que se usaba para "sujetar" (quelar) a los iones Ca, Mg, Fe y Mn. De esta forma se conseguía que estos iones no impidieran el trabajo de las moléculas surfactantes que son las que hacen el lavado. Estos detergentes tenían alrededor de un 16 % en peso de fósforo. El resultado era que los vertidos domésticos y de lavanderías contenían una gran proporción de ion fosfato. A partir de 1973, Canadá primero y luego otros países, prohibieron el uso de detergentes que tuvieran más de un 2,2 % de fósforo, obligando así a usar otros quelantes con menor contenido de este elemento. Algunas legislaciones han llegado a prohibir los detergentes con más de 0,5 % de fósforo.​
Para conocer el nivel de eutrofización de un agua determinada se suele medir el contenido de clorofila de algas en la columna de agua, y este valor se combina con otros parámetros, como el contenido de fósforo y de nitrógeno y el valor de penetración de la luz.
Lo más eficaz para luchar contra este tipo de contaminación es disminuir la cantidad de fosfatos y Nitratos en los vertidos, usando detergentes con baja proporción de fosfatos, empleando menor cantidad de detergentes, no abonando en exceso los campos, usando los desechos agrícolas y ganaderos como fertilizantes, en vez de verterlos, etc.
En concreto:
Los contaminantes del agua, ya sean introducidos por vía doméstica, industrial o agrícola, pueden producir, en general, numerosos tipos de efectos que habrán de estudiarse en función del uso que se quiera dar al agua, o bien, dentro de la perspectiva de tener unas aguas de mejor calidad, con el fin de preservar la vida acuática y poderla dedicar a fines recreativos o puramente estéticos. A continuación, se mencionan los principales efectos que producen cada uno de los elementos contaminantes, ya sea sobre el hombre, los ecosistemas o los materiales.
Hay que destacar, además, los efectos que el agua contaminada puede producir por su consumo directo, como son los que se originan indirectamente; tal es el caso de la producción de alimentos con agua contaminada o la transmisión de enfermedades (huéspedes intermedios).
Los sólidos en suspensión absorben la radiación solar, de modo que disminuyen la actividad fotosintética de la vegetación acuática. Al mismo tiempo obstruyen los cauces, embalses y lagos. También intervienen en los procesos de producción industrial y pueden corroer los materiales y encarecer el costo de depuración del agua.
Los peces, especialmente las especies grasas como la trucha, el salmón y las anguilas, los acumulan. Pero el mayor problema reside en que, cuando llegan a las plantas de cloración convencionales, dan lugar a los clorofenoles, confiriendo al agua un sabor muy desagradable, incluso en unidades de ppm (partes por millón).
El hecho de que sean menos densos que el agua e inmiscibles con ella, hace que se difundan por la superficie, de modo que pequeñas cantidades de grasas y aceites pueden cubrir grandes superficies de agua. Además de producir un impacto estético, reducen la reoxigenación a través de la interfase aire-agua, disminuyendo el oxígeno disuelto y absorbiendo la radiación solar, afectando a la actividad fotosintética y, en consecuencia, a la producción interna de oxígeno disuelto. Encarecen los tratamientos de depuración, y algunos aceites, especialmente los minerales, suelen ser tóxicos.
El principal efecto es la disminución del oxígeno disuelto. Del mismo modo, puede actuar directamente sobre el metabolismo de los animales acuáticos. El aumento de temperatura incrementa las velocidades de reacción biológicas y la solubilidad de algunos compuestos.
No es solo la bioconcentración el problema medioambiental, también los detergentes, una vez diluidos en el agua, no permiten el acceso del oxígeno a la masa de agua, a causa de la espuma generada en la superficie y el hecho de aumentar la toxicidad del 3,4-benzopireno, otro microcontaminante de enorme acción cancerígena. El verdadero problema medioambiental causado por los detergentes reside en los polifosfatos, incluidos en su formulación para ablandar el agua.
Los más destacables por su peligrosidad son los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), (núcleos aromáticos condensados), no solo presentes en pequeñísima cantidad en el petróleo sino también en los bosques de abetos y hayas. Son cancerígenos y, en particular el benzopireno –que es el mejor estudiado-, en el que se ha observado un corto periodo de latencia.
A pesar de su enorme liposolubilidad, apenas se acumulan en el tejido graso ya que se metabolizan pronto, siendo uno de sus metabolitos el agente cancerígeno. Constituyen un gran número, y por ello se suele limitar su análisis a los seis más frecuentes: fluoranteno; 3,4-benzofluoranthene; 11,12-benzofluoranthene; 3,4-benzopireno; 1,12-benzo pireno; indeno-1,2,3-pireno.
En el proceso de potabilización, una parte suele ser eliminada en la floculación-filtración y la otra en la oxidación, quedando muy poca cantidad en el agua tratada.
Parece ser que los detergentes potencian su toxicidad, como antes se ha dicho. A pesar de su inercia química se ha comprobado su biodegradación, aunque lenta.
Los efectos de la contaminación del petróleo pueden considerarse a corto y a largo plazo. Los efectos a corto plazo se engloban en dos categorías:
Entre los efectos a largo plazo podemos destacar:
No presentan un problema medioambiental por sí solas, sino porque al ser degradadas lentamente, llegan, entre tanto, a las plantas urbanas de cloración, donde producen compuestos orgánicos (generalmente clorados) de uno o dos átomos de carbono, sustancias, como sabemos, cancerígenas (el más abundante es el cloroformo). Esto no sería problema si se añadiera mayor cantidad de cloro, de forma tal que se completara su oxidación, pero al no ser posible, solo se oxidan parcialmente y los restos orgánicos que quedan producen los llamados trihalometanos o compuestos haloformos. Como en tantos tóxicos cancerígenos, resulta muy difícil establecer la relación causa-efecto entre cloración y carcinogenicidad, debido al largo periodo de latencia (de 20 a 30 años) entre exposición y supuesta aparición del cáncer.
Sus efectos son diferentes según se trate de materia orgánica biodegradable o no biodegradable. La primera provoca una disminución del oxígeno disuelto por consumo de este en los procesos de degradación, reduciendo la capacidad de autodepuración de un río.
Cuando se ha consumido todo el oxígeno disuelto, la degradación se torna anaeróbica, desapareciendo la vida animal y apareciendo compuestos típicos de la putrefacción, generalmente mal olor, como el sulfhídrico, la putrescina, etc. La segunda puede presentar efectos diferentes como son la acumulación en los tejidos animales y la toxicidad.
Los efectos debidos a la presencia de materia inorgánica pueden ser de características muy diversas. Pueden ser tóxicos, como los efectos producidos por las sales de los metales pesados, inductivos, como los producidos por la acidez y la alcalinidad, que varían la toxicidad de algunas sustancias, disuelven precipitados, etc.
La salinidad, en general, disminuye la concentración de oxígeno disuelto, favorece la formación de espumas y aumenta la presión osmótica. Por otra parte, la presencia de sales inorgánicas en grandes cantidades puede inutilizar procesos industriales y producir incrustaciones.
Un problema peligroso es el que presentan los Nitratos que entran a formar parte del medio hídrico por vía agrícola. Todavía no está totalmente aclarado el efecto que puede tener sobre la salud humana el consumo de agua con alto contenido de nitratos. El principal efecto patógeno que podría atribuirse a los nitratos es la metahemoglobinemia, originada por la reacción de los nitritos con la hemoglobina de la sangre, con formación de hierro ferroso y generación de metahemoglobina.
Esta enfermedad se caracteriza por una dificultad respiratoria que en ocasiones acaba en asfixia. Los más propensos a sufrir esta intoxicación son los niños y los animales de granja.
Cuando la concentración normal de meta hemoglobina, que está comprendida entre el 1 y 2 % se eleva al 10 %, se presenta como primera manifestación clínica un proceso de cianosis. Concentraciones entre el 30 y el 40 % producen signos de anoxia, pudiendo presentarse estados de coma con concentraciones superiores.
Por lo que se refiere a una posible relación de los nitratos con el cáncer, debida a la formación de nitrosaminas, no existe hasta el momento evidencia directa.
Los metales pesados son tóxicos por ser biorefractarios y bioacumulativos. Cuando se arranca desde los niveles tróficos más bajos y alcanza a los superiores o el hombre, el metal ha podido concentrarse incluso varios miles de veces. El ejemplo más espectacular, en relación con la actividad biológica, es el trágico episodio ocurrido en la ciudad de Minamata (Japón) en 1960. En efecto, en la bahía del mismo nombre eran vertidas aguas residuales que contenían compuestos orgánicos e inorgánicos de mercurio. Los microorganismos presentes en el agua transforman estos compuestos de mercurio en metilmercurio, compuesto extraordinariamente tóxico que es fácilmente asimilado y concentrado por la cadena alimentaria hasta llegar a la población humana a través de los peces.
La exposición a concentraciones elevadas del mercurio puede provocar daños permanentes en el cerebro, los riñones y en los fetos en desarrollo, como ocurrió en los habitantes de Minamata que ingirieron pescado contaminado con mercurio, o con la población de Guatemala que ingirió semillas tratadas con mercurio. En particular, el sistema nervioso es muy sensible a los efectos del mercurio, los cuales se manifiestan por distintos tipos de desórdenes que son más severos conforme la exposición aumenta (irritabilidad, nerviosismo, temblor, cambios en la visión y audición, problemas de memoria). Aunado a lo anterior, exposiciones de corta duración a vapores conteniendo concentraciones elevadas de mercurio metálico, así como exposiciones continuas por largos periodos a concentraciones menores, pueden dañar los pulmones, causar náusea, vómito o diarrea, elevar la presión sanguínea y causar irritación de la piel y de los ojos. La absorción del mercurio depende de su forma química, por ejemplo, el metilmercurio se absorbe en un 90 % y el cloruro de mercurio sólo en un 2 %. Los niños son especialmente vulnerables a los efectos del mercurio ya que pasa más a su cerebro que en el adulto e interfiere con su desarrollo.​
En las últimas décadas se ha producido una intensa proliferación de compuestos orgánicos de síntesis. Entre ellos, los PCB y los pesticidas son los que mayor preocupación ambiental han suscitado. Esto se debe a que son compuestos relativamente estables, difíciles o lentamente degradables, capaces de bioacumularse y de amplificarse a lo largo de las cadenas tróficas de los ecosistemas, y con efectos tóxicos para distintos niveles de organismos, manifestando su toxicidad de forma aguda y, sobre todo, crónica: alteraciones en la conducta, en el desarrollo embrionario, en la viabilidad de los individuos.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), los efectos que los diferentes tipos de organismos pueden producir sobre el hombre son los siguientes:
Sistemas de saneamiento en el ambiente, como fosas sépticas y letrinas de hoyo, o descargas de residuos que faltan de tratamiento suficiente, pueden causar niveles altos de patógenos.​
En grandes masas de agua el sonido viaja a una gran velocidad y las ondas pueden viajar kilómetros sin perder intensidad y a lo largo de los últimos dos siglos ha aumentado considerablemente la cantidad de ruido submarino ocasionado por centros comerciales, militares y científicos; el tráfico marino, las exploraciones petrolíferas y sonares de baja frecuencia. Todo esto ha generado daños severos de la vida marina principalmente a los cetáceos.
La contaminación acústica por parte de las embarcaciones afecta a estos animales. Por ejemplo, se encontró una correlación entre el tránsito de belugas por la desembocadura del río Saguenay (disminuido en el 60 %) y las actividades recreativas con botes a motor en el área. También se encontró una reducción drástica de llamados (de 3,4 a 10,5 llamados/min a 0 o <1) entre los animales, después de la exposición al ruido producido por los buques, siendo más persistente e intensa con embarcaciones grandes como los transbordadores que con navíos más pequeños. Pueden detectar a gran distancia, incluso a 50 km, la presencia de buques grandes (por ejemplo rompehielos) y los evitan moviéndose rápidamente en dirección contraria o perpendicular siguiendo los bordes del hielo, desplazándose, incluso, hasta 80 km para eludirlos. La presencia de navíos produce reacciones de evitación induciendo grandes inmersiones para alimentarse, disgregación de los grupos y asincronía en el buceo.
Pero, quizás el mayor problema esté unido al consumismo, cada vez hay más objetos que están fabricados para durar unos años y después ser sustituidos por otros, lo que se denomina obsolescencia programada. Muchos productos, como los ordenadores, electrodomésticos, etc., están diseñados para ser usados y luego desechados, y el caso es que tampoco hay una conciencia clara, en muchos casos, de qué hacer con ellos.
Esta economía basada en la máxima producción, el consumo, la explotación ilimitada de recursos y el beneficio como único criterio de la buena marcha económica, es insostenible, imponiéndose cada vez más en la sociedad la idea, o por lo menos esa es la percepción actual, de que hay que ir a un desarrollo real, que permita la mejora de las condiciones de vida, pero compatible con una explotación racional del planeta que cuide y respete el medio ambiente y así proteger el valioso recurso.
En principio, estos productos son sustancias poco solubles, fácilmente degradables y se absorben fuertemente por el suelo, lo que limita su afección a los acuíferos. Pero si se da la circunstancia de que alcancen a las aguas subterráneas, los procesos de degradación y retención de los contaminantes se ralentizan notablemente, y los efectos pueden ser muy graves.
La presencia de plaguicidas se ha constatado en los acuíferos de todos los países desarrollados. Las técnicas analíticas actuales no permiten detectar algunos fitosanitarios o sus productos de degradación a concentraciones muy bajas, es posible que los estudios realizados sean poco realistas, pues el muestreo representativo de pesticidas es bastante complejo, y los elevados costes de las analíticas han limitado a unas pocas las sustancias rastreadas. En definitiva, no se conoce exactamente la contaminación por fitosanitarios de las aguas subterráneas, pero sí se sabe con certeza que estos productos están presentes en los acuíferos de todas las regiones con agricultura intensiva.​
También se sabe que los productos más problemáticos son los insecticidas organoclorados y organofosforados y los herbicidas del grupo de las triazinas (atrazina, desmetrina, simazina, terbutrina).
Algunos de los metabolitos, o productos resultantes de la descomposición, de los fitosanitarios son tanto o más tóxicos que la sustancia original. El paraoxon es un metabolito del insecticida paratión que aumenta la inhibición del enzima colinesterasa (sistema nervioso), el diazoxon se produce a partir del insecticida diazinon y tiene los mismos efectos que el paraoxon, diversos metabolitos del herbicida atrazina tienen efectos cancerígenos, el etilen-tio-urea (ETU) formado a partir de EBDC y diversos fungicidas (maneb, mancoceb, zineb) tiene igualmente efecto cancerígeno y el DDE es un disruptor hormonal tan potente o más que el DDT del que procede.​
La agricultura ecológica basa el control de las plagas y enfermedades en conseguir un equilibrio en la parcela que impida la proliferación de los patógenos a niveles que causen daños. Se procura la mayor diversidad posible, se potencia la presencia de enemigos naturales de las plagas, se realizan asociaciones y rotaciones de cultivos y se selecciona las variedades más rústicas y adaptadas a la zona.
Cuando es necesario realizar algún tratamiento se emplean productos naturales, que resulten inocuos tanto para el medio ambiente como para la salud de las personas, y que se degraden rápidamente en sustancias que no presenten ningún riesgo.
Actualmente existen en el mercado diversos tipos de trampas con las que capturar las plagas, medida que en algunos casos puede ser suficiente. En otros casos el control de una plaga puede realizarse a través de labores culturales como el laboreo, el riego o la poda.
Anualmente más de 3 millones y medio de gramos de petróleo (casi el 100 % de la producción mundial) contaminan el medio marino. En realidad, solamente alrededor del 50 % de este crudo procede de petroleros, a menudo barcos pequeños y anticuados. El resto, proviene de tierra firme. Esta última mitad llega al mar a través de las aguas y vertidos residuales (un 20 % de origen urbano, otro 20 % industrial y a través de la atmósfera el 10 % restante).
Vertidos accidentales aparte, los petroleros arrojan anualmente y de forma deliberada más de un millón de toneladas de crudo en las operaciones de lavado de sus tanques. Tradicionalmente, dicha práctica consistía en bombear agua y arrojarla –mezclada con las impurezas de los tanques- de nuevo al mar, antes de volver a cargar crudo. En la actualidad puede realizarse una limpieza menos agresiva: el lavado a chorro con petróleo crudo a alta presión procedente de la carga del propio barco. Esta nueva técnica puede efectuarse durante el proceso de descarga, a fin de evitar aquella importante fuente de contaminación.
Las pérdidas accidentales de petróleo aportan un volumen global de unas 100 000 toneladas de dicho material a los océanos a lo largo del año. Por otra parte, los vertidos de petróleo, provocados por accidentes, como la explosión en 1979 del Campeche en la costa mexicana, a consecuencia de la cual se vertieron cerca de 400 000 toneladas de petróleo, o el anterior (1978) hundimiento del Amoco Cádiz en el canal de la Mancha,​​ así como el accidente ocurrido en 1989, del Exxon Valdez frente a las costas de Alaska,​ son fenómenos de gran espectacularidad.
La contaminación en el agua también afecta actividades como la pesca. Por ejemplo, el desarrollo de la pesca en Estados Unidos ha disminuido principalmente por factores de contaminación, provocados por el derrame de petróleo en el Golfo de México, el cual afectó a la zona del Atlántico en la producción de langostinos y cangrejos.
Muchas personas de pocos recursos se ven obligadas a vivir en condiciones precarias e inadecuadas a orillas de ríos y/o cañadas; donde finalmente tienen servicios de agua potable, pero muy frecuentemente no tienen servicios de alcantarillados de aguas negras. Esas aguas residuales, que contienen detergentes, agua caliente, grasas, materiales espumosas, sustancias fecales, etc. son descargadas directamente a los ríos y/o cañadas. Alrededor de un 74 % de las aguas residuales domésticas, como también de los establecimientos comerciales, van al río o barrancas, sin antes ser tratadas, situación que origina una gama importante de enfermedades.
Las zonas de recarga de acuíferos son particularmente delicadas desde el punto de vista de la contaminación hídrica, ya que las sustancias contaminantes una vez que entran en los acuíferos permanecen allí durante períodos muy largos. Particularmente, algunas actividades humanas llevan implícitos determinados peligros de contaminación. La tabla siguiente menciona algunas actividades peligrosas si son desarrolladas en zonas de recarga.
Es sabido que la contaminación hídrica es una de las principales fuentes de enfermedad gastrointestinales en niños menores de un año; padecimientos causados por bacterias, virus y protozoarios patógenos que se dispersan a través de la ruta fecal-oral y que potencialmente pueden ser transmitidos por el agua de consumo, utilizada para diversas actividades en el hogar (higiene personal, y recreación). El agua contaminada y el saneamiento deficiente se relacionan directamente con la transmisión de diversas enfermedades; por ejemplo, el cólera, diarrea, disentería, hepatitis A, fiebre tifoidea y poliomielitis, entre otras. Los servicios de agua y saneamiento inexistentes o insuficientes exponen a la población a riesgos prevenibles para su salud.​
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el 80 % de las enfermedades infecciosas y parasitarias gastrointestinales y una tercera parte de las defunciones causadas por estas, se deben al uso y consumo de agua contaminada; este organismo internacional también reconoce que solo un 41 % de la población mundial consume agua tratada y desinfectada como para ser considerada “segura”.​
También existen las llamadas “enfermedades químicas”, asociadas principalmente con la ingestión de sustancias tóxicas naturales o artificiales en concentraciones dañinas, caracterizadas por su localización específica: hidroarsenisismo y fluorosis.