Universidad de El SalvadorQuímica Analítica

Índice

Pág.Objetivos.................................................................................................................................. IResumen.................................................................................................................................. II

Capitulo 11.1. Parámetros para la calidad del agua...................................................................... 2

1.1.1. Parámetros físicos..................................................................................1.1.2. Parámetros químicos..............................................................................1.1.3. Parámetros biológicos............................................................................

Capitulo 22.1. Color.....................................................................................................................2.2. Turbidez................................................................................................................2.3. Potencial de Hidrogeno (pH)..................................................................................

2.4. Otros parámetros..................................................................................................

Capitulo 33.1. Procedimiento de muestreo..................................................................................3.2. Dispositivo de muestreo........................................................................................

Capitulo 44.1. Color (fotometría)

4.1.1. Objetivo................................................................................................4.1.2. Material y equipo..................................................................................4.1.3. Procedimiento experimental.................................................................4.1.4 Análisis de datos.....................................................................................

4.2. Turbidez (Nefelómetro)4.2 .1. Objetivo................................................................................................4.2.2. Material y equipo...................................................................................4.2.3. Procedimiento experimental..................................................................4.2.4 Análisis de datos.....................................................................................

4.3. Potencial de Hidrogeno, pH (Colorimetría)4.3.1. Objetivo.................................................................................................4.3.2. Material y equipo...................................................................................4.3.3. Procedimiento experimental..................................................................4.3.4 Análisis de datos.....................................................................................

Objetivos

1. Muestrear zonas representativas de agua del Lago de Ilopango para su posterior análisis de calidad.

2. Establecer el procedimiento necesario para el análisis de la calidad del agua del lago de Ilopango.

3. Medir la calidad del agua del Lago de Ilopango a través de los parámetros físicos como turbidez, color y del parámetro físico-químico, pH.

4. Comparar estos resultados con las normas establecidas en las Instituciones nacionales de control de las calidades.

Resumen

La calidad del agua se refiere a las condiciones en que se encuentra el agua respecto a características físicas, químicas y biológicas, en su estado natural o después de ser alteradas por el accionar humano. El concepto de calidad del agua ha sido asociado al uso del agua para consumo humano, entendiéndose que el agua es de calidad cuando puede ser usada sin causar daño. Sin embargo, dependiendo de otros usos que se requieran para el agua, así se puede determinar la calidad del agua para dichos usos.

En este contexto, se considera que el agua es de buena calidad cuando esta exenta de sustancias y microrganismos que sean peligrosos para los consumidores y esta exenta de sustancias que transmitan sensaciones sensoriales desagradables para el consumo, como el color, el olor, el sabor o turbiedad. La importancia de la calidad del agua radica en que el agua es uno de los principales medios para la transmisión de muchas enfermedades que afectan a los humanos.

La calidad del agua superficial, del lago de Ilopango medida a través de parámetros físicos, como lo son el color, la turbidez y el pH, dependen de muchos factores que tienen una gran influencia en el ecosistema del lago; la investigación obtiene resultados que demuestra que la calidad del agua de dicho lago se encuentra entre los parámetros establecidos por las normativas de la ley.

La variación de los parámetros (Color, turbidez y pH) a distintas distancias y profundidades del lago queda determina, con los resultados obtenidos las pruebas realizadas en laboratorio el siguiente cuadro resumen muestra valores obtenidos como resultado de la investigación desarrollada:

Identificación Color Turbidez pH

Zona1 1.2 Pt-Co 1.188 NTU 8

Zona2 4.0 Pt-Co 2.684 NTU 7Zona3 1.9 Pt-Co 2.316 NTU 8

Factores como los animales, vegetación y plancton, son influyentes en los parámetros medidos. La calidad del agua del lago de llapango, se ve afectada por estos factores, los cuales deben ser tomados en cuenta para futuros estudios que se desarrollen sobre la calidad del agua del lago de Ilopango.

Cap1Marco teórico, descripción

El agua es uno de los compuestos más abundantes en la naturaleza, cubriendo aproximadamente ¾ partes de la superficie del planeta. A pesar de esta aparente abundancia, algunos factores limitan considerablemente la cantidad de agua disponible para uso humano. En la tabla 1.1 se muestra la distribución del agua en el planeta:

Localización: Volumen,1012 m3 % del totalÁreas terrestres: Lagos de agua dulce 125 0.009 Lagos salados y mares interiores 104 0.008 Ríos 1.25 0.0001 Humedad del suelo 67 0.005 Agua subterránea 8,350 0.61 Polo y glaciares 29,200 2.14 Total de áreas terrestres: 37,800 2.8Atmosfera: 13 0.001Océanos: 11320,000 97.3

Total: 11360,000 100

Como puede observarse, más del 97 por ciento del total del agua se encuentra en los océanos y otros cuerpos de agua salados, lo cual la hace inapropiada para la mayoría de los usos. Del remanente 3 %, un poco más del 2 % se encuentra congelada en los polos y glaciares. La cantidad que realmente está disponible para ser utilizada por el hombre en sus diferentes actividades (técnicas, agrícolas y abastecimiento público), corresponde a un 62 %, el cual se encuentra en los lagos de agua dulce, ríos y cuerpos de agua subterránea.El agua se encuentra en un estado de movimiento constante a través del ciclo hidrológico, el cual se esquematiza en la figura 1.1. El agua atmosférica se condensa y cae sobre la tierra en forma de lluvia, nieve o alguna otra forma de precipitación. Una vez en la superficie de la tierra, el agua fluye formando corrientes superficiales, alcanzando cuerpos de aguas mayores como los lagos y eventualmente los océanos, o se infiltra a través del suelo y alcanza los cuerpos de agua subterránea, los cuales pueden estar interconectados a algún río. A través de la evaporación de las aguas superficiales, o por evapotranspiración de las plantas, las moléculas de agua regresan a la atmósfera para repetir el ciclo.El agua en la naturaleza se encuentra casi en estado puro cuando está en la forma de vapor. Debido a que el proceso de condensación requiere el contacto con una superficie, o la presencia de núcleos, el agua adquiere impurezas en el momento mismo de la condensación.Adicionalmente, el agua adquiere impurezas cuando circula a través de las otras etapas del ciclo hidrológico y cuando entra en contacto con materiales que se encuentran en el aire y sobre y bajo la superficie de la tierra. Las actividades humanas contribuyen con impurezas en forma de desechos domésticos e industriales, agroquímicos y otros contaminantes menos obvios. A la larga, estas aguas impuras completarán el ciclo hidrológico y regresarán a la atmósfera como moléculas de agua relativamente puras. Sin embargo el la calidad del agua en las etapas intermedias la que tiene mayor importancia, ya que puede afectar al humano.

Figura 1.1. Esquema del ciclo hidrológico

Las impurezas acumuladas por el agua a través del ciclo hidrológico y como resultado de las actividades humanas, pueden estar en forma disuelta o suspendida. Los materiales disueltos consisten de moléculas o iones que son sostenidas en la estructura molecular del agua.Contaminación del agua puede ser definida como la presencia en el agua de impurezas en tal cantidad y de tal naturaleza que impidan el uso del agua para un propósito establecido.

1.1. Parámetros para la calidad del agua

Los parámetros que definen la calidad del agua son muchos y muy variados y pueden ser clasificados de muy diversas maneras, atendiendo ya sea a su origen, a su impacto en el medio, su persistencia, su forma de remoción, o a sus características microbiológicas, físicas, organolépticas, químicas, etc.Aunque la cantidad de parámetros que pueden determinarse en el agua para establecer su calidad se pueden contar por decenas, para los fines de la investigación realizada, sólo se considerarán aquellos que se puedan determinar con cierta facilidad, por razones de tiempo e infraestructura. Así pues, los habremos de clasificar en parámetros físicos, químicos y biológicos.

1.1.1 Parámetros físicos

Los parámetros que definen las características físicas y organolépticas del agua son los que se detectan sensorialmente. Entre ellos y para efectos de evaluación, el sabor y olor se ponderan por medio de los sentidos, mientras que el color y la turbiedad se determinan por medio de métodos analíticos de laboratorio. También deben considerarse otros parámetros tales como los sólidos disueltos, sólidos suspendidos, fijos y volátiles para ambos, sólidos sediméntales y la temperatura.

1.1.2 Parámetros químicos

Los parámetros asociados a las características químicas, las debidas a elementos o compuestos químicos, que como resultado de investigación científica se ha comprobado que pueden causar efectos nocivos a la salud humana, incluyen, además de otros, la alcalinidad (iones carbonato, bicarbonato e hidróxido), la dureza (iones de calcio y magnesio), los iones cloruro. Además de los anteriores, se deben considerar aquellos parámetros cuya determinación se basa en la conjugación de propiedades físicas y químicas, tales como el potencial hidrógeno y la conductividad eléctrica.Se incluye en el curso una prueba de jarras que consiste en la aplicación de sustancias químicas que favorezcan, ya sea la remoción de sustancias que imparten color y turbiedad, o bien la remoción de sustancias que imparten dureza al agua, llamándose éste proceso de ablandamiento, ambos basados en los principios de la coagulación y precipitación.

Se ha determinado que en el lago de Ilopango los parámetros fisicoquímicos de mayor importancia son los siguientes (referencia: buscar la referencia: P):

Parámetro Rango ObservacionesTransparencia del agua

1.80 a 12.0 metros

Los menores datos se reportan en los períodos de reproducciones de algas y los mayores en las épocas de Mezcas

Temperatura Ambiental

21 a 31°C La menor temperatura ha sido registrada en los meses de enero y es cuando se presenta el período de mezcla de las capas de agua. Solo en septiembre de 1997 se presentó una temperatura mayor que fue de 34.0°C, lo cual fue atribuido al fenómeno del niño.

Temperatura del Agua.

26° a 31 °C Las mayores temperaturas se alcanzan en los primeros 15 metros de profundidad y las menores después de los 25 metros.

Potencial de Hidrógeno

7 a 9.5 El menor valor se encuentra a profundidades mayores a los 50 metros de profundidad y es más evidente en los Cerros Quemados, la mayor parte del tiempo el lago presenta una condición alcalina sobrepasándose a los niveles permisibles de la vida marina.

Oxígeno disuelto

0.1 a 8.7 mg / l

Este parámetro está relacionado con los niveles de oxígeno y la descomposición anaeróbica de la materia orgánica.

REDOX 132.00 a 381 m V

Parámetro relacionado con las sales disueltas, esta es menor en la parte superficial y mayor después de los 25 metros de profundidad.

Salinidad 0.9 a 1.1 ppm

Los mayores valores fueron registrados cuando existieron muchos sólidos y organismos suspendidos en la profundidad

1.1.3 Parámetros biológicos

Se entiende por características biológicas a aquellas debidas a la presencia de microrganismos, así como de sustancias que, por sus propiedades y características bioquímicas, provocan, ya sea deterioro de las condiciones aeróbicas de los cuerpos de agua, o resultan nocivos a la salud humana. Para efectos de control sanitario se determina el

contenido de indicadores generales de contaminación microbiológica, específicamente organismos coliformes totales y Escherichia coli o coliformes fecales. También se estudia el efecto de diversas sustancias, como el cloro y su efecto desinfectante. La presencia de materia orgánica en las aguas residuales, se estudia a través de las pruebas de Oxígeno Disuelto y Demanda Bioquímica de Oxígeno.

Cap2Parámetros físicos (Color, Turbidez y pH)

1.1 Color

1.1.1. Origen del color en el agua

Esta característica del agua puede estar ligada a la turbiedad o presentarse independientemente de ella. Aún no es posible establecer las estructuras químicas fundamentales de las especies responsables del color. Esta característica del agua se atribuye comúnmente a la presencia de taninos, lignina, ácidos húmicos, ácidos grasos, ácidos fúlvicos, etcétera. Se considera que el color natural del agua, excluyendo el que resulta de descargas industriales, puede originarse por las siguientes causas:

a. La extracción acuosa de sustancias de origen vegetal, vegetales provenientes de hojas, semillas, madera, humos, plancton, etc., sustancias que en la mayoría de los casos son inocuas.

b. La descomposición de la materia.c. La materia orgánica del suelo.d. La presencia de hierro, manganeso y otros compuestos metálicos.e. Una combinación de los procesos descritos.

1.1.1. Impacto del color

Las sustancias naturales le imparten al agua una coloración amarillo – pardo, produciendo que exista por parte del consumidor una aversión natural debido a las comparaciones antiestéticas que se le asocian.En algunos procesos industriales el color del agua puede ser perjudicial como son los de la producción de papel y telas. Es también de consideración importante en la industria en la que se utiliza el agua para la elaboración de bebidas o alimentos. En el uso doméstico también puede producir inconvenientes como son manchas de ropa, de muebles sanitarios, etc.

1.1.1. Uso y aplicación

En ocasiones las aguas pueden parecer coloreadas por materia suspendida, como es el caso de las aguas superficiales. Al color producido por materia suspendida se le denomina color aparente, es decir, es el color que se le determina a la muestra sin eliminarle las partículas suspendidas.El término color significa color real y es aquel que tienen las aguas después de que les han sido eliminadas las partículas en suspensión por centrifugación. No es recomendable el filtrado por existir la posibilidad de quedarse adherido algo de color al medio filtrante.

1.1.2. Remoción del color

Los procesos de tratamiento preferibles desde el punto de vista económico para la remoción del color, son los procesos fisicoquímicos de coagulación sedimentación y filtración, utilizados también para la remoción de turbiedad, sin embargo, para el color resultan más efectivos estos procesos a pH’s más bajos en el rango de 4 a 6.

1.1.3. Medición del color

El color natural se debe a una gran variedad de sustancias por lo que ha sido necesario adoptar un estándar arbitrario para su medición. El color natural en las aguas es generalmente amarillo–cafesoso por lo que se buscó alguna sustancia estable que produjera colores semejantes. Finalmente se encontró que las soluciones de cloroplatinato de potasio (K2PtCl6) con pequeñas cantidades de cloruro cobaltoso que producen colores muy semejantes a los naturales, y se adoptó como unidad estándar de color al producido por un miligramo de platino por litro de agua destilada (como K2PtCl6). La medición del color a las muestras se les hace por comparación directa con estándares preparados en diferentes diluciones contenidos en tubos de comparación de color llamados comúnmente tubos de Nessler, como los mostrados en la figura 2.1.

Los estándares preparados generalmente varían de 0 a 70 unidades de color y sirven por varios meses si se encuentran bien protegidos del polvo y la evaporación. Aquellas muestras que exceden de 70 unidades, son diluidas de tal manera que el color quede dentro de los estándares, usando un factor de corrección de acuerdo a la dilución empleada.

Figura 2.1. Tubos de Nessler para comparación de color

Para eliminar la necesidad de estar renovando los estándares de color se han desarrollado una serie de instrumentos, los cuales, emplean discos con vidrios coloreados que simulan los estándares de color. Estos aparatos controlan ciertos errores que pueden incluirse en el

método de los tubos de Nessler debido a variaciones de la luz en los diferente estándares, sin embargo, puede haber variaciones en los colores de los discos, o cambios de sus características debido a huellas, polvo, etc. (ver figura 2.2)Cuando el color del agua proviene de desechos industriales, la evaluación del color con la escala platino – cobalto generalmente no resulta aplicable, ya que, los matices no corresponden a la escala amarillo – cafesoso. En este caso la medición se efectúa por medio de un espectrofotómetro variando la longitud de onda hasta encontrar la longitud de onda dominante. (Ver figura 2.3)

Figura 2.2. Colorímetro Aquatester de Hellige.

Figura 2.3. Espectrofotómetro Sequoia-Turner Modelo 340

El color del agua es muy influenciado por la flora marina que existe en el lugar, sobre todo al considerar poblaciones de algas. Dependiendo de las características del agua (salinidad,

temperatura, tipo de partículas en suspensión, presencia de contaminantes metálicos pesados, etc.), así será el tipo de poblaciones de algas que se desarrollen, y por lo tanto el color que se produzca. El color del agua producido, en relación al tipo de población de algas nativas se detalla mejor a continuación:

Verde claro o brillante. Este color se debe al crecimiento de algas verdes, especialmente Chlorella. Además, están presentes Dunaliella, Platymonas, Carteria, Chlamydomonas. En aguas menos salinas, también pueden encontrarse Scenedesmus y Euglena. Generalmente, el agua de esta color es casi estable.

Verde oscuro. Cuando la temperatura del agua es muy alta o la materia orgánica se acumula rápidamente, las algas azul-verdosas desarrollan más rápido que las algas verdes. Predominan algas azul-verdosas tales como Oscillatoria, Phormidium y Microcoleus (representando hasta el 90%).

Color amarillento. La formación de aguas amarillas es debida al crecimiento de Chrisophyta. Aun más, los flagelados verdes también pueden crecer moderadamente.

Agua turbia. La formación de agua turbia puede deberse a la suspensión de zooplancton, partículas de arcilla, detritus. Esta clase de agua puede ser beneficiosa o perjudicial, dependiendo de la calidad o cantidad de los materiales suspendidos.

Agua clara. El agua es transparente. Esto puede ser causado por una carencia de nutrientes, la presencia de contaminantes metálicos pesados como cobre, manganeso, hierro arcilla de fondo ácido (pH 5.5 o menor). Bajo estas condiciones, ningún organismo puede crecer apropiadamente. Demasiado uso de desechos de pescado puede causar la floración de flagelados, lo cual no es deseable.

2.2. Turbiedad

2.2.1. Origen de la turbiedad

La turbiedad es una característica física del agua producida por material suspendido orgánico e inorgánico tal como arcilla, limo plancton, microrganismos o materia orgánica e inorgánica finamente dividida.

La turbiedad puede definirse como la expresión de la propiedad óptica que causa que la luz sea dispersada o absorbida en lugar de ser transmitida en línea recta a través del agua.

2.2.2. Impacto de la turbiedad

A pesar de que la turbiedad no resulta nociva para la salud, salvo que el material que la produzca sean microrganismos patógenos vivos, es de una consideración muy importante en abastecimientos públicos de agua por varias razones.

Una de estas razones es el aspecto estético, ya que el consumidor demanda agua libre de turbiedad porque el agua turbia es automáticamente asociada con una posible contaminación por aguas negras y con los peligros ocasionados por esto. En la industria la medida de la turbiedad es importante cuando el producto es destinado para consumo humano y el agua forma parte de dicho producto, como es el caso de las industrias que producen alimentos y bebidas y en las plantas de tratamiento para abastecimiento municipal. En plantas de tratamiento de agua el proceso de filtración resulta más difícil y costoso conforme la turbiedad aumenta. En el proceso de desinfección la turbiedad excesiva reduce la efectividad del desinfectante sobre todo en los casos en que la turbiedad es causada por partículas de aguas residuales domésticas, ya que, gran parte de los microrganismos patógenos, pueden quedar encerrados dentro de las partículas y ser protegidos contra el desinfectante.

La turbiedad causada en los cuerpos de agua receptores (ríos, lagos, mar, etc.) por descargas de aguas residuales domésticas o industriales también es de consideración importante, ya que, ofrece peligro al sistema ecológico. La turbiedad excesiva reduce la penetración de la luz, afectándose de esta manera la fotosíntesis de los organismos fitoplantónicos así como la vegetación que se desarrolla en el lecho y que a su vez sirve de alimento a la fauna acuática.

2.2.3. Uso y aplicación

La turbiedad en exceso de 5 unidades es perceptible para el consumidor y por lo tanto representa una condición que no cumple con los requisitos de potabilidad.

2.2.4. Remoción de la turbiedad

Los procesos de tratamiento necesarios para eliminar la turbiedad del agua son los de coagulación, sedimentación y filtración. Cuando los procesos mencionados trabajan en forma eficiente, deben producir agua con una turbiedad inferior a una unidad de turbiedad.

2.2.5. Medición de la turbiedad

Debido a la gran variedad de materiales que causan la turbiedad, fue necesario usar un estándar arbitrario. La unidad patrón fue definida como la obstrucción óptica a la luz causada por una parte por millón de sílice insoluble en agua destilada.1 mg SiO2/1 = 1 unidad de turbiedad

El estándar de sílice fue usado originalmente para calibrar el turbidímetro de bujía Jackson, y el método estándar para determinar la turbiedad esta basado en dicho turbidímetro, porque es el que nos permite una medición de la turbiedad en función del paso de la luz, mientras que otros métodos son comparaciones de la luz dispersada por la muestra, con la luz dispersada por estándares como la sílice, caolín, polímeros de formazina, etc., cuyas características de tamaño, forma e índice de refracción pueden ser muy diferentes al de la muestra.

A pesar de que el método visual de turbidímetro de Jackson es el método estándar, no nos permite lecturas directas menores que 25 UJT, ya que, la mayoría de las aguas tratadas varían de 0 a 5 UJT, los métodos instrumentales por comparación han sido de gran aceptación para medir bajas turbiedades.La mayoría de los turbidímetros comerciales para medir bajas turbiedades dan comparativamente buena indicación de la intensidad de la luz dispersada en una dirección particular, predominantemente en ángulos rectos a la luz incidente. Estos instrumentos son todos precalibrados con el turbidímetro de bujía Jackson. El estándar de comparación para estos instrumentos que ha tenido gran aceptación es el polímero de Formazin por ser más reproducible en sus propiedades de dispersión de la luz.Para el caso de la presente práctica, la turbiedad de una muestra de agua se medirá utilizando el Turbidímetro de Lamotte (ver figura 2, Anexo B)

1.2 Potencial hidrógeno (pH)

1.2.1 Constante de Ionización del Agua

El pH es un término universal que expresa la intensidad de las condiciones ácidas o alcalinas de una solución. El concepto del pH proviene de una serie de descubrimientos, que llevaron al entendimiento completo de los ácidos y las bases. Los ácidos y las bases se distinguieron originalmente por su diferencia en sabor y posteriormente por el modo en que afectaban ciertos materiales que se denominaron como indicadores. Con la teoría de ionización de Arrhenius (1887) y posteriormente con el descubrimiento de que el electrodo de hidrógeno es un aparato que nos permite la medición de la concentración del ion hidrógeno, se pueden determinar las concentraciones de hidrógeno que le dan los diferentes grados de acidez al agua.El agua químicamente pura se disocia en la siguiente forma:

H2O H+ + OH-

Sin embargo, el agua es muy débilmente ionizable, esto es que una pequeñísima cantidad de moléculas de agua se van a separar en iones. De acuerdo a la ley del equilibrio:

¿¿= K Cte. de equilibrio

Debido a que la concentración del agua es extremadamente grande, y su concentración disminuye tan poco al disociarse por el pequeñísimo grado de ionización, se puede considerar que H2O permanece constante, por lo tanto:

[H+ ][OH- ]= Kw cte. de ionizaciónEl valor de Kw a 25o C es de 1 x 10-14 mol / 1.Donde:

[H +] = 10-7 mol /l.[OH-] = 10-7 mol /l.

1.2.2 Rango de pH. Acidez y Basicidad

Dado que el efecto del ion H + y el ion OH- se neutraliza cuando las concentraciones son iguales. Las concentraciones anteriores corresponden a la neutralidad. Concentraciones de mayores de 10-7 mol /1, indican acidez y menores basicidad o alcalinidad.La expresión de la concentración del ión hidrógeno o en otras palabras del grado de acidez, expresado en moles por litro resulta difícil ya que sus valores son decimales pequeños.Para eliminar esta dificultad, Sorenson (1909) propone expresar tales valores en términos de sus logaritmos negativos y llamarle a este nuevo valor pH.

pH = log 1/ H+ o PH = -log H+

La escala de pH se representa de 0 a 14 en la que pH = 7 representa la neutralidad absoluta.|-------------------|------------------|

0 7 14Rango ácido Rango básico o alcalino

Las condiciones ácidas se incrementan conforme los valores de pH decrecen, y las condiciones alcalinas se incrementan conforme el pH se incrementa.

1.2.3 Control del pH

En la práctica de la Ingeniería Ambiental, el pH tiene mucha importancia porque influye en la mayoría de los procesos de tratamiento de aguas. El sistema ecológico puede ser afectado porque la alteración del pH en un cuerpo de agua puede causar la muerte de los peces. Los procesos de tratamiento en los que el pH debe ser considerado son los procesos de coagulación química, desinfección, ablandamiento de agua y control de la corrosión. En sistemas de tratamiento de aguas negras que utilicen procesos biológicos, el pH debe de controlarse dentro de un rango favorable a los microorganismos encargados de la purificación. Los tratamientos químicos usados para coagular aguas residuales, el secado de

lodos o la oxidación de ciertas sustancias como cianuros, requieren de un control exacto del pH.El pH de las aguas naturales varían entre 4 y 9, sin embargo, la mayoría de las aguas son ligeramente básicas debido a la presencia de carbonatos. La normatividad vigente recomienda que el pH del agua potable esté comprendido entre 6 y 8 de manera general.

1.2.4 Medición del pH

El pH puede ser medido colorimétrica o electrométricamente. Los métodos colorimétricos son más baratos, pero sufren de interferencias debido al color, turbiedad, salinidad, materia coloidal y sustancias oxidantes o reductoras. Los indicadores son objeto de deterioración, así como los estándares con los cuales se comparan. Presenta también el método, el inconveniente de que un solo indicador no cubre el rango de pH de interés en tratamiento de aguas, sino que se requieren varios de ellos. Por estas razones el método colorimétrico es usado únicamente para estimaciones gruesas. El método del electrodo de vidrio es la técnica estándar.Para el caso de la presente práctica, el potencial de hidrogeno de las muestras de agua se medirá utilizando el método colorimétrico, utilizando una escala de color, color pHast® (ver figura 3, Anexo B)

1.3 Otros parámetros

Aparte de los parámetros antes mencionados (Color, Turbidez y pH), existen otros parámetros que se pueden medir también, para determinar la calidad del agua, y así darle su uso adecuado, a partir de su calidad. Estos parámetros tienen una gran aplicación a nivel industrial, por eso es de suma importancia también conocerlos, entre ellos se encuentran:

1. Alcalinidad: La alcalinidad es una medida de la capacidad que tiene el agua para absorber iones hidrógeno sin tener un cambio significativo en su pH (capacidad para neutralizar ácidos). Las sustancias que le imparten alcalinidad al agua son fundamentalmente, los iones carbonato, bicarbonato e hidróxido. Algunos otros materiales también le imparten alcalinidad al agua, como son los silicatos, boratos y fosfatos, pero su contenido en las aguas naturales es generalmente insignificante y su efecto puede ignorarse.

2. Conductividad: La conductividad es la capacidad que posee una solución acuosa de conducir la corriente eléctrica, a 25ºC. El método consiste en la medida directa de la conductividad utilizando una celda de conductividad previamente estandarizada con una solución de KCl.

3. Dureza: La dureza en el agua es causada principalmente por la presencia de iones de calcio y magnesio. Algunos otros cationes divalentes también contribuyen a la dureza como son,

estroncio, hierro y manganeso, pero en menor grado ya que generalmente están contenidos en pequeñas cantidades.La dureza la adquiere el agua a su paso a través de las formaciones de roca que contienen los elementos que la producen. El poder solvente lo adquiere el agua, debido a las condiciones ácidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la acción de las bacterias generan CO2, el cual existe en equilibrio con el ácido carbónico. En estas condiciones de pH bajo el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solución.

4. Cloruros: Los cloruros son aniones que generalmente se encuentran contenidos en las aguas naturales. La magnitud de su concentración es muy variable, siendo mayor normalmente cuando aumenta el contenido mineral de las aguas.No se conocen efectos tóxicos para el hombre por altas concentraciones de cloruros, sin embargo, su valor en agua potable se recomienda que no exceda de 250 mg/1 por razones de sabor, ya que los cloruros en concentraciones superiores a este valor, cuando el agua contiene sodio le imparten sabor salado al agua.

5. Cloro residual: En los procesos de tratamiento convencional para la remoción del color y la turbiedad, la mayoría de las bacterias patógenas y muchos otros microrganismos son removidos del agua ya sea por eliminación física a través de los procesos de coagulación, sedimentación y filtración, o por muerte natural de los microrganismos en un ambiente desfavorable durante el almacenamiento o con la introducción de agentes químicos en los diferentes procesos. Sin embargo, la remoción aún no es completa y es necesario aplicar algún método de desinfección.

6. Prueba de Jarras: La coagulación y floculación es un proceso utilizado generalmente en todas las plantas de tratamiento de agua (potabilizadoras) para eliminar al agua turbiedad y por lo tanto también color. En general este proceso consiste en: cloración, agitado rápido, agitado lento, sedimentación, filtración y desinfección.Todas las aguas naturales cuyo uso esté destinado al abastecimiento público, requerirán de algún grado de tratamiento para poder cumplir con las normas de calidad de agua potable. La naturaleza e intensidad del tratamiento, dependerá de la naturaleza de las impurezas.Los procesos seleccionados para el tratamiento de agua potable dependerán de la calidad de las aguas crudas. La mayoría de las aguas subterráneas son claras y libres de patógenos y no contienen cantidades significativas de materia orgánica. Tales aguas, con frecuencia pueden ser utilizadas en sistemas de agua potable con una mínima dosis de cloro para prevenir la contaminación en los sistemas de distribución. Otras aguas, pueden contener grandes cantidades de sólidos disueltos o gases. Cuando en estos se incluyen el hierro, manganeso o dureza, se requerirá de un tratamiento químico y físico.Por otra parte, las aguas superficiales pueden contener una muy amplia variedad de contaminantes y los tratamientos a los cuales deben ser sometidas pueden ser más

complejos. La mayoría de las aguas superficiales presentan turbiedad en exceso de lo establecido en la normatividad para agua potable. La mayoría de los materiales en suspensión deberán ser removidos mediante una coagulación química.

Estos son algunos de los parámetros más significativos, y fáciles de determinar en laboratorio, existen otras pruebas que nos dan datos específicos sobre la calidad del agua, pero su determinación es más complicada. La presente investigación se restringe a la determinación de la calidad del agua por medio de Turbidez, Color y potencial de hidrogeno, en aguas superficiales.

Cap3Muestreo

El muestro, se llevo a cabo en el lago de llapango ubicado en el municipio de Ilopango, san salvador. La tabla 3.1 muestra los datos así como las diferentes distancias a las cuales fueron tomadas las muestras:

Tabla3.1 Muestras obtenidasIdentificación Ubicación Hora Cantidad

Zona 1 Lago de llapango, 300 m. desde la orilla (tomando como referencia el faro ),

Profundidad 7 m

3:22 Pm 1 Litro de muestra

Zona 2 Lago de llapango, 200 m. desde la orilla (tomando

como referencia el faro ) , Profundidad 5 m

3:30 Pm 1 Litro de muestra

Zona 3 Lago de llapango, 5 m. desde la orilla (tomando como referencia el faro ),

Profundidad 50 cm

3:55 Pm 1 Litro de muestra

3.1. Procedimiento de muestreo

El procedimiento de muestreo, consistió en sumergir el dispositivo que se muestra en la figura 4, anexo B. Dicho dispositivo tenia la función de captar el agua de sus alrededores, al irse sumergiendo con lo cual se conseguía tomar agua a distintos niveles. Luego de ser sumergido y haberse llenado el dispositivo con toda su capacidad se procede a su recolección, para finalmente ser trasvasados en los frascos contenedores, los cuales a su vez se almacenaron en una caja contenedora hermética, de color oscuro con lo cual se prevenía la descomposición.

Se toman muestras de distintas distancias del lago, con el fin de determinar la variación de las propiedades físicas en las diferentes zonas, y así tener una mejor apreciación de la calidad del agua.

3.2. Dispositivo de muestreo

El dispositivo de muestro consta de un diseño simple, basándose un materiales reciclables;Partiendo de una botella plástica perforada a dos diferentes niveles con los cuales se permite el paso del fluido (agua, del lago) atreves de los alrededores, logrando así llenar un volumen necesario del instrumento, lo cual constituye la muestra obtenida del lugar deseado.Un diseño rustico pero funcional, que permite y facilita la obtención de la muestra, figura 4, anexo B.

Cap4Procedimiento experimental

4.1. Color (Fotometría)

4.1.1. Objetivo

Conocer la importancia que el color tiene en la definición de la calidad del agua y el impacto que tiene según el uso que se destine.

4.1.2. Material y equipo

• Un comparador colorimétrico marca Hellige.• Una centrífuga.• Vasos de precipitado.• Pipetas.• Tubos de ensayo.• Tubos de Nessler• Tapón para tubos de Nessler (buzos esmerilados)

4.1.3. Procedimiento experimental

1. Llenar un tubo de Nessler del aparato con agua destilada hasta la marca. Tapar con el buzo esmerilado y colocarlo sobre el soporte izquierdo del comparador.

2. Tomar un segundo tubo de Nessler y llenarlo con agua de la muestra hasta la marca. Tapar con el buzo y colocarlo sobre el soporte derecho del comparador.

3. Una vez colocados los tubos dentro del comparador, cerrar la portezuela y colocar en la parte superior del aparato el disco adecuado de colores patrón. Finalmente colocar el ocular.

4. Encender el aparato y comparar el color del agua de la muestra con los patrones del disco. Tomar la lectura cuando los colores del agua de la muestra y del disco patrón coincidan. Interpretar si el color de la muestra está entre dos colores patrón.

5. Si el color de la muestra excede al color del patrón de máximo valor en el disco, diluya la muestra con agua destilada en proporciones conocidas, hasta que el color quede dentro del rango de estándares. Si la muestra ha sido diluida, calcule las unidades del color

4.1.4. Análisis de datos

Según las normas de CONACYT para agua potable (2° actualización) NSO 13.07.01:0.8 del país el color del agua no debe exceder 15Pt-Co. Todos los resultados obtenidos en el análisis en el LABORATORIO DE FISICOQUIMICO DE AGUAS (De la facultad de química y farmacia DE LA Universidad de El Salvador) fueron menores al dato estándar.Los resultados acerca del color en las diferentes zonas, se muestran en las siguientes tablas:

Tabla 4.1.4.1. Datos del color zona 1

Parámetros Identificación de la muestra Resultados Norma CONACYT

Color

Lago de Ilopango, 300 m desde la orilla (Tomando como referencia el Faro),Profundidad de tomado de muestra: 3 m

1.2 Pt-Co 15 Pt-Co

Tabla 4.1.4.2. Datos del color zona 2

Parámetros Identificación de la muestra Resultados Norma CONACYT

Color

Lago de Ilopango, 200 m desde la orilla (Tomando como referencia el Faro),Profundidad de tomado de muestra: 3 m

4.0 Pt-Co 15 Pt-Co

Tabla 4.1.4.3. Datos del color zona 3

Parámetros Identificación de la muestra Resultados Norma CONACYT

Color

Lago de Ilopango, 300 m desde la orilla (Tomando como referencia el Faro),Profundidad de tomado de muestra: 0.5 m

1.9 Pt-Co 15 Pt-Co

4.2. Turbidez (Nefelómetro)

4.2.1. Objetivo

Conocer la importancia que el color tiene en la definición de la calidad del agua y el impacto que tiene según el uso que se destine.

4.2.2. Material y equipo

• Un comparador colorimétrico.• Una centrífuga.• Vasos de precipitado.• Pipetas.• Tubos de ensayo.• Tubos de Nessler• Tapón para tubos de Nessler (buzos esmerilados)

4.2.3. Procedimiento experimental

1. Llenar un tubo de Nessler del aparato con agua destilada hasta la marca. Tapar con el buzo esmerilado y colocarlo sobre el soporte izquierdo del comparador.

2. Tomar un segundo tubo de Nessler y llenarlo con agua de la muestra hasta la marca. Tapar con el buzo y colocarlo sobre el soporte derecho del comparador.

3. Una vez colocados los tubos dentro del comparador, cerrar la portezuela y colocar en la parte superior del aparato el disco adecuado de colores patrón. Finalmente colocar el ocular.

4. Encender el aparato y comparar el color del agua de la muestra con los patrones del disco. Tomar la lectura cuando los colores del agua de la muestra y del disco patrón coincidan. Interpretar si el color de la muestra está entre dos colores patrón.

5. Si el color de la muestra excede al color del patrón de máximo valor en el disco, diluya la muestra con agua destilada en proporciones conocidas, hasta que el color quede dentro del rango de estándares. Si la muestra ha sido diluida, calcule las unidades del color

4.2.4. Análisis de datos

Tabla 4.2.4.1 Datos de turbidez para distintas zonas muestreadas

Muestra, Zona1 Muestra, Zona2 Muestra, Zona3N° Prueba Turbidez (NTU) N° Prueba Turbidez (NTU) N° Prueba Turbidez (NTU)

1 1.16 1 2.67 1 2.372 1.22 2 2.52 2 2.253 1.15 3 2.75 3 2.324 1.2 4 2.65 4 2.295 1.21 5 2.83 5 2.35

X = 1.188 X = 2.684 X = 2.316σ = 0.031 σ = 0.116 σ = 0.048

Los valores aceptados para la turbidez del agua en un intervalo de 0 a 5 NTU, y los valores de las muestras de agua tomando de referencia la tabla N°2 están entre el rango aceptable. Para la zona N°1 se obtuvo un valor promedio de los 5 datos, de x= 1.188 y una desviación estándar de σ= 0.0311, recordando que la desviación estándar indica que tan alejados están los datos del valor promedio de dicho conjunto de datos. A continuación se presenta un ejemplo del promedio de los datos de turbidez tomados de la tabla N°2, para la zona 1:

X=∑i=1

n x in

Ec. 1

σ=√∑i=1

n

(x i−x)2

n−1

Ec.2

X=∑i=1

5 x in

=1.16+1.22+1.15+1.21+1.23

5=1.188

∑i=1

n

(x i−x)2= (1.16-1.188)2+ (1.22-1.188)2+ (1.15-1.188)2+ (1.21-1.188)2+ (1.23-1.188)2

=0.005441

σ=√∑i=1

n

(x i−x)2

n−1=√ 0.005441

5−1=0.0311

Resultado de los cálculos de los datos de la zona N°2:X=¿2.684σ=¿0.116

Resultado de los cálculos de los datos de la zona N°3:X=2.316σ=¿0.048

4.3. Potencial de Hidrogeno, pH (Colorimetría)

4.3.1 Objetivo

Mostrar la importancia del pH en la calidad de aguas superficiales.

4.3.2. Material y Equipo

Papel para medir pH. Muestras de agua.

4.3.3. Proceso experimental

1. Extraer con un gotero una gota de muestra de agua y pasar a vertir esa gota en la tira de papel ph.

2. Esperar cambio de color en el papel ph.3. Pasar a comparar el color del papel ph con la tabla de colores que tiene tabulado las

distintas escala de ph con sus diferentes tonalidades de color (la tabla con los valores

de ph vienen con el papel ph incluido), buscamos el color más parecido que tiene el papel con la muestra, en dicha tabla para así obtener la escala de pH que tiene la sustancia de estudio.

4. Tomar nota de los resultados.

4.3.4 Análisis de datos

Tabla 4.3.4.1. Datos de pH en las distintas zonas muestreadas

Zona pH1 82 73 8

El análisis resultante en el pH del agua en las tres diferentes zonas del lago en la que se tomaron las muestras, se mantuvieron casi constantes entre ellas y según la calidad de agua potable en el país el nivel máximo aceptable de pH es de 8.5, sin embargo, cabe aclarar que las muestras en las cuales se tomaron el pH fueron alcalinas en dos zonas fue de pH 8 y una zona fue de pH 7

Conclusiones

Se utilizó un recipiente de material plástico, para obtener muestras de agua. Este recipiente contaba con un cierto número de agujeros pequeños que permitían el paso del agua a distintas alturas (tanto como la longitud de la botella lo permitía). Las muestras fueron recolectadas en tres distintas zonas: orilla, cerca del centro y centro del lago, revelando posteriormente, en el análisis, la variación de las características físicas (color y turbidz) y físico-químicas (pH) del agua.

El procedimiento determinado para la turbidez, color y pH se realizó en base a la bibliografía consultada de libros y de publicaciones en línea. Únicamente los procedimientos para determinación de turbidez y pH pudieron llevarse a cabo, debido a la limitación en cuanto a reactivos y, principalmente, del equipo necesario para la determinación de color. Para la práctica de color se hizo uso del laboratorio físico-químico de aguas de la Facultad de Química y Farmacia, Universidad de El Salvador

Según las normas de CONACYT para agua potable (2° actualización), NSO 13.07.01:0.8 del país el color del agua no debe exceder 15Pt-Co . Todos los resultados obtenidos en el análisis en el LABORATORIO DE FISICOQUIMICO DE AGUAS (De la facultad de química y farmacia DE LA Universidad de El Salvador) fueron menores al dato estándar el cual es de 15 unidades de color de Pt-Co.

Sin embargo en la zona 1 en las condiciones de 300 m desde la orilla (Tomando como referencia el Faro) con una profundidad de tomado de muestra: 3 m, se obtuvo 1.2 Pt-Co. Para la zona 2 tenemos 1.9 Pt-Co a Lago de Ilopango, 5 m desde la orilla (Tomando como referencia el Faro) y con una profundidad de tomado de muestra: 3 m. Por último, en la zona 3 tenemos un valor de 4.0 Pt-Co siendo este valor mucho mayor con respecto al color de las muestras anteriores, esta explicación la encontramos en las condiciones de la zona 2, en donde se afirma poca presencia de algas marinas.

Aunque cabe afirmar que la razón por la cual el color del agua es mayor en las zonas 1 y 3, es debido a la alta presencia de materia orgánica proveniente del suelo, y a una elevada presencia de hierro, manganeso y otros compuestos metálicos, factores principales que brindan un color cafesoso-amarillo al agua. En las zonas donde había más presencia de algas marinas (zonas 1 y 3) tenía un color verdoso, área en la que había algas y plancton

Para la turbidez, en la zona N°1, se obtuvo un valor promedio de 1.188 NTU; en la zona 2, la media de turbidez resultó de 2.684 NTU; mientras que para la zona 3, la turbidez era de 2.316 NTU.

El valor establecido por la norma NSO 13.07.01:0.8 es de 5 NTU. La turbidez de las muestras de agua no sobrepasan dicho valor. De esta forma, el agua del lago de Ilopango pasa la prueba de turbidez para consumo. Es necesario el uso de parámetros auxiliares (químicos, biológicos y microbiológicos) para determinar si el consumo de agua del lago de Ilopango es posible o no.

El pH promedio de las muestras del agua de Ilopango es de 7.8, indicando presencia de aguas ligeramente alcalinas.

Según los resultados de pH en el laboratorio las zonas en donde el agua tenia mayor pH fue en la zona 1 a 300m desde la orilla en el lago (centro del lago), con un pH de 8, y en la zona 3 con un pH de 8, la posición fue en la orilla, y la zona con bajo pH fue en la zona 2 a 200m desde la orilla del lago, podemos afirmar que el aumento de la alcalinidad del agua en la orilla y en el centro fue debido a la alta concentración de algas en la zona.

Glosario

1. Sustancia coloidal: sistema fisico-químico compuesto por dos fases: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas, de tamaño comprendido entre 10 y 10 000 Å (a medio camino entre los mundos macroscópico y microscópico). Así, se trata de partículas que no son apreciables a simple vista, pero mucho más grandes que cualquier molécula.

2. Sedimentación: la sedimentación es el proceso por el cual el sedimento en movimiento se deposita. Un tipo común de sedimentación ocurre cuando el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo de un río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión y otras moléculas en disolución.

3. Plancton: conjunto de organismos tanto vegetales como animales, en su mayoría de minúsculo tamaño, que tienen en común el flotar entre aguas dejándose llevar más o menos pasivamente por las corrientes marinas. El plancton vegetal (fitoplancton) sólo se encuentra en las capas superiores, ya que depende, al igual que la mayoría de plantas, de la energía solar. Absorbe las sales nutritivas y el dióxido de carbono del agua para elaborar sustancias orgánicas por síntesis química. Está constituido principalmente por algas unicelulares microscópicas de las cuales la mayoría miden 1/10 a 1/1000 mm

4. Fitoplancton: conjunto de los organismos acuáticos autótrofos del plancton, que tienen capacidad fotosintética y que viven dispersos en el agua.

5. Caolin: es silicato de aluminio hidratado formado por la descomposición de feldespato y otros silicatos de aluminio

6. Agua tratada: corresponde al agua cuyas características han sido modificadas por medio deprocesos físicos, químicos, biológicos o cualquiera de sus combinaciones.

7. Bacterias aeróbias mesófilas: son bacterias que viven en presencia de oxigeno libre a temperaturas entre 15 °C y 45 °C.

8. Alcalinidad: es la medida de las sustancias alcalinas presentes en el agua, que pueden ser: hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos, entre otros.

9. Agua potable: aquella apta para el consumo humano y que cumple con los parámetros físicos, químicos y microbiológicos establecidos en esta norma.

10. Turbidez: es una expresión de la propiedad óptica que causa la luz al ser dispersada y absorbida al ser transmitida en líneas rectas a través de la muestra, debido a la presencia de sólidos suspendidos en el agua.

Referencias:

FORMULARIO PARA A AVALIAÇAO DE LABORATORIOS BACTERIOLOGICOS DEANALISES DE AGUAS. CETESB, Sao Paulo.

Aurazo de Zumaeta, M. (2004). MANUAL PARA ANÁLISIS BÁSICOS DE CALIDAD DEL AGUA DE BEBIDA; Lima, Peru

MANUAL DE PROCEDIMIENTOS ANALITICOS PARA AGUAS Y EFLUENTES. Edicion 1996, Uruguay.

http://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p2-ph.pdf

http://www.elsalvador-online.com/ecologia/Agua/h2o/ilopango/lago5.HTML

Agradecimientos

Rosio, por habernos asesorado en el uso y adiestramiento de turbidimetro, para el desarrollo de los análisis de las muestras; por su paciencia y conocimientos aportados al desarrollo de dichas pruebas experimentales

Lic. Rafael Quiñones, por habernos asesorado y corregido el trabajo, gracias por los aportes, paciencia y conocimientos que sin duda alguna nos llevaron a un buen desarrollo de la temática

ANEXOS

Anexo A: Variaciones del pH en cuerpos y superficiales de agua dulce pH y fotosíntesis:

El proceso de fotosíntesis puede tener un efecto marcado sobre el pH del agua. En aguas conteniendo cantidades relativamente altas de bicarbonato de calcio [Ca(HCO3)2], la remoción de CO2 del sistema por actividad fotosintética ocasiona un aumento en el pH del agua. Esta situación es ilustrada por la siguiente ecuación:

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Precipitado

La remoción de CO2 como consecuencia de la actividad fotosintética provoca que el equilibrio se desplace hacia la derecha, generándose así un aumento en el pH. Esta situación se hace evidente por la presencia de incrustaciones calcáreas en la superficie de plantas acuáticas y en otros objetos sumergidos.

Cambios en pH como índices de productividad primaria:

La identificación de las interacciones que hemos descrito entre el ión hidronio y la molécula de CO2

ha permitido el diseño de métodos para estimar la productividad primaria monitoreando los cambios en pH que se registran en un ambiente acuático a lo largo del tiempo. Es de esperar que al medir el pH de un cuerpo acuático natural durante un periodo de 24 horas, el pH más bajo se registre al comienzo del amanecer.Durante el periodo de obscuridad que antecede al amanecer se van acumulando el CO2 y los productos de la oxidación total y parcial de la materia orgánica asimilada por heterótrofos y autótrofos. Con el amanecer se inicia un nuevo periodo de iluminación, reiniciándose, a su vez, la actividad fotosintética. En consecuencia, el CO2 es incorporado por los organismos fototróficos que integran la comunidad acuática. Según se fija el CO2, mediante la actividad fotosintética, el pH aumenta a una razón similar a la razón de fijación de CO2 por los productores primarios.

Anexo B: Mapas e ilustraciones de equipo utilizado

Figura1. Ubicación del lago de Ilopango

Figura2. Modelo de turbidímetro utilizado

Figura3. Tabla de escala de colores asociados con valores de pH,Utilizada en determinación de pH

Figura4. Sistema utilizado para la toma de muestra