Efectos del agua sobre la civilización humana
La historia muestra que las primeras civilizaciones florecieron en zonas favorables a la agricultura, como las cuencas de los ríos. Es el caso de Mesopotamia, considerada la cuna de la civilización humana, surgida en el fértil valle del Éufrates y el Tigris; y también el de Egipto, que dependía por completo del Nilo y sus periódicas crecidas. Muchas otras grandes ciudades, como Róterdam, Londres, Montreal, París, Nueva York, Buenos Aires, Shanghái, Tokio, Chicago y Hong Kong deben su riqueza a la conexión con alguna gran vía de agua que favoreció su crecimiento y su prosperidad. Las islas que contaban con un puerto natural seguro —como Singapur— florecieron por la misma razón. Del mismo modo, las áreas en las que el agua es muy escasa tienen dificultades de desarrollo, a no ser que posean otros recursos en grandes cantidades.
El agua como derecho humano
La Asamblea General de las Naciones Unidas, aprobó el 28 de julio de 2010, en su sexagésimo cuarto período de sesiones, una resolución que reconoce al agua potable y al saneamiento básico como derecho humano esencial para el pleno disfrute de la vida y de todos los derechos humanos. Esta resolución fue precedida, en noviembre de 2002, por la «Observación General nº 15 sobre el derecho al agua», que establece el derecho al acceso asequible al agua como una condición indispensable para «una vida humana digna». El artículo I.1 establece que «El derecho humano al agua es indispensable para una vida humana digna».
En la resolución de la Asamblea General de 2010, se estimaba en 884 millones el número de personas sin acceso al agua potable, y en más de 2 600 000 000 las personas sin saneamiento básico. Asimismo, calculaba que unos 1,5 millones de niños menores de 5 años fallecían anualmente como consecuencia de la carencia de agua.
Agua para beber: necesidad del cuerpo humano
El cuerpo humano está compuesto de entre un 55 % y un 78 % de agua, dependiendo de sus medidas y complexión. La actividad metabólica, como por ejemplo, la oxidación de las grasas o hidratos de carbono, genera cierta cantidad de agua; sin embargo, el agua metabólica es insuficiente para compensar las pérdidas a través de la orina, las heces, el sudor, o por exhalación del aliento, por lo que para mantener el balance hídrico del cuerpo es necesario consumir agua. El agua se puede absorber tanto de las bebidas líquidas o de los alimentos, entre los cuales las frutas y verduras frescas contienen el porcentaje mayor, hasta un 85 %, similar al de muchas bebidas, mientras que los cereales o frutos secos suelen componerse solo de un 5 % de agua.
El agua también es útil para lubricar las articulaciones, facilitar el proceso de digestión y mantener los órganos en función y en buen estado.
Para evitar problemas asociados a la deshidratación, un documento de la Plataforma de Alimentación y Nutrición del Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos recomendaba en 1945 consumir un mililitro de agua por cada caloría de comida. La última referencia ofrecida por este mismo organismo habla de 2,7 litros de agua diarios para una mujer y 3,7 litros para un hombre, incluyendo el consumo de agua a través de los alimentos. Naturalmente, durante el embarazo y la lactancia la mujer debe consumir más agua para mantenerse hidratada. Según el Instituto de Medicina —que recomienda una media de 2,2 litros/día para una mujer, y 3,0 litros/día para un varón— una mujer embarazada debe consumir 2,4 litros, y hasta 3 litros durante la lactancia, considerada la gran cantidad de líquido que se pierde durante este periodo. la Asociación Británica de Dietética recomienda un mínimo de unos dos litros y medio diarios de agua. Otras fuentes discrepan, y la literatura médica cita una cantidad mínima menor, típicamente un litro de agua diario para un individuo varón adulto. En cualquier caso, cantidad exacta variará en función del nivel de actividad, la temperatura, la humedad, la dieta y otros factores.
La ingesta excesiva de agua —por ejemplo, durante el ejercicio físico— puede causar hiperhidratación, o intoxicación de agua, una condición que puede ser peligrosa. Hay varios mitos no demostrados sobre el consumo de agua y la salud, como por ejemplo usa supuesta relación entre el consumo de agua, la pérdida de peso y el estreñimiento.
A diferencia de las pérdidas de agua a través de la piel o los pulmones, el volumen excretado con la orina está sujeto a un estricto control, llevado a cabo en los riñones. El porcentaje de agua presente en la orina puede variar mucho, dependiendo de la cantidad de sustancias de desecho, como minerales y urea, a excretar. La concentración u osmolaridad máxima de estos solutos en de la orina es de 1200 mOsm/L, que define el volumen mínimo de líquido necesario para su eliminación, independientemente del estado de hidratación del organismo.
Desinfección del agua potable
El agua de beber es uno de los principales transmisores de microorganismos causantes de enfermedades, principalmente bacterias, virus y protozoos intestinales. Las grandes epidemias de la humanidad han prosperado por la contaminación del agua. Por referencias, se conoce que se recomendaba hervir el agua desde quinientos años antes de nuestra era.
Actualmente en los países desarrollados están prácticamente controlados los problemas que planteaban las aguas contaminadas. Los procesos de filtración y desinfección del agua previamente al consumo humano se impusieron en el siglo XX y se estima que son los causantes del 50 % de aumento de la expectativa de vida de los países desarrollados en el siglo pasado. La revista Life consideró la cloración y filtración del agua como probablemente el más importante progreso de la salud pública del milenio. Existen varios agentes que se pueden emplear para la desinfección del agua, entre ellos el peróxido, compuestos de cloro y otros halógenos, plata-cobre, ozono y radiación ultravioleta.
El cloro, bien en forma de gas o como hipoclorito, es el material más usado como desinfectante del agua, por sus propiedades oxidantes. Una vez que ha atravesado la membrana de los microorganismos, los compuestos clorados los eliminan mediante la oxidación las enzimas respiratorias de estos.
El cloro puede resultar irritante para las mucosas y la piel por ello su utilización está estrictamente vigilada. La proporción usada varía entre 1ppm cuando se trata de purificar el agua para su consumo, y entre 1-2 ppm para la preparación de agua de baño. La aplicación inadecuada de componentes químicos en el agua puede resultar peligroso. La aplicación de cloro como desinfectante comenzó en 1912 en los Estados Unidos. Al año siguiente Wallace y Tiernan diseñaron unos equipos que podían medir el cloro gas y formar una solución concentrada que se añadía al agua a tratar. Desde entonces la técnica de cloración ha seguido progresando. Además de su capacidad destructora de gérmenes, su acción también es muy beneficiosa en la eliminación del hierro, manganeso, sulfhídricos, sulfuros y otras sustancias reductoras del agua. Muchos países en sus normativas establecen desinfecciones mediante cloro y exigen el mantenimiento de una determinada concentración residual de desinfectante en sus redes de tuberías de distribución de agua. A veces se emplea cloraminas como desinfectante secundario para mantener durante más tiempo una determinada concentración de cloro en el sistema de abastecimiento de agua potable.
Dificultades en el mundo para acceder al agua potable
La población mundial ha pasado de 2.630.000.000 en 1950 a 6.671.000.000 en 2008. En este periodo, la población urbana ha pasado de 733.000.000 a 3.505.000.000. Es en los asentamientos humanos donde se concentra el uso del agua no agrícola y donde se contraen la mayoría de las enfermedades relacionadas con el agua.
Ante la dificultad de disponer de agua potable para consumo humano en muchos lugares del planeta, se ha consolidado un concepto intermedio, el agua segura como el agua que no contiene bacterias peligrosas, metales tóxicos disueltos, o productos químicos dañinos a la salud, y es por lo tanto considerada segura para beber, por tanto se emplea cuando el suministro de agua potable está comprometido. Es un agua que no resulta perjudicial para el ser humano, aunque no reúna las condiciones ideales para su consumo.
Por diversos motivos, la disponibilidad del agua resulta problemática en buena parte del mundo, y por ello se ha convertido en una de las principales preocupaciones de gobiernos en todo el mundo. Actualmente, se estima que alrededor de mil millones de personas tienen un deficiente acceso al agua potable. Esta situación se agrava por el consumo de aguas en malas condiciones, que favorece la proliferación de enfermedades y brotes epidémicos. Muchos de los países reunidos en Evian en la XXIX.ª conferencia del G8 se marcaron 2015 como fecha límite para conseguir el acceso universal a agua en mejores condiciones en todo el mundo. Incluso si se lograse este difícil objetivo, se calcula que aún quedarían alrededor de 500 millones sin acceso al agua potable, y más de mil millones carecerían de un adecuado sistema de saneamiento. La mala calidad el agua y el saneamiento irregular afectan gravemente el estado sanitario de la población: solo el consumo de agua contaminada causa 5 000 000 de muertes al año, según varios informes de las Naciones Unidas, que declararon 2005-2015 la Década de la Acción. La OMS estima que la adopción de políticas de agua segura podría evitar la muerte de 1 400 000 niños al año, víctimas de diarrea. 50 países, que reúnen a casi un tercio de la población mundial, carecen de un adecuado suministro de agua, y 17 de ellos extraen anualmente más agua de sus acuíferos de la que puede renovarse naturalmente. La contaminación, por otra parte, no solo contamina el agua de ríos y mares, sino los recursos hídricos subterráneos que sirven de abastecimiento del consumo humano.
El uso doméstico del agua
Además de precisar los seres humanos el agua para su existencia precisan del agua para su propio aseo y la limpieza. Se ha estimado que los humanos consumen directamente o indirectamente alrededor de un 54 % del agua dulce superficial disponible en el mundo. Este porcentaje se desglosa en:
- Un 20 %, utilizado para mantener la fauna y la flora, para el transporte de bienes (barcos) y para la pesca, y
- el 34 % restante, utilizado de la siguiente manera: El 70 % en irrigación, un 20 % en la industria y un 10 % en las ciudades y los hogares.
El consumo humano directo representa un porcentaje reducido del volumen de agua consumido a diario en el mundo. Se estima que un habitante de un país desarrollado consume alrededor de cinco litros diarios en forma de alimentos y bebidas. Estas cifras se elevan dramáticamente cuando se considera el consumo total doméstico. Un cálculo aproximado de consumo de agua por persona/día en un país desarrollado, considerando el consumo industrial doméstico arroja los siguientes datos:
| Actividad | Consumo de agua |
|---|---|
| Lavar la ropa | 60-100 litros |
| Limpiar la casa | 15-40 litros |
| Limpiar la vajilla a máquina | 18-50 litros |
| Limpiar la vajilla a mano | 100 litros |
| Cocinar | 6-8 litros |
| Darse una ducha | 35-70 litros |
| Bañarse | 200 litros |
| Lavarse los dientes | 30 litros |
| Lavarse los dientes (cerrando el grifo) | 1,5 litros |
| Lavarse las manos | 1,5 litros |
| Afeitarse | 40-75 litros |
| Afeitarse (cerrando el grifo) | 3 litros |
| Lavar el coche con manguera | 500 litros |
| Descargar la cisterna | 10-15 litros |
| Media descarga de cisterna | 6 litros |
| Regar un jardín pequeño | 75 litros |
| Riego de plantas domésticas | 15 litros |
| Beber | 1,5 litros |
La época del agua fácil ya terminó… Desde hace 50 años las políticas del agua en todo el mundo consistieron en aportar siempre más agua. Tenemos que entrar en políticas de regulación de la demanda.
Recomendaciones para el cuidado del agua en el hogar
- Evitar tirar cualquier tipo de aceite por las coladeras.
- Mantener toda llave de agua cerrada mientras se talla/lava/enjabona.
- Atender fugas. Algunas no son visibles, pero puede saberse en el recibo de consumo.
- Reducir el uso de la tina de baño.
- Hacer duchas de 5-8 minutos.
- Recolectar el agua que sale de la regadera (la que usualmente se desperdicia antes de comenzar a bañarnos).
- Almacenar el agua de lluvia para regar plantas, lavar terrazas y patios, etc.
El agua en la agricultura
Según la FAO, la agricultura supone un 69 % del agua total extraída en el mundo, porcentaje que en algunas zonas áridas puede superar el supera el 90 %. La necesidad de los recursos hídricos para la producción de alimentos debe conciliarse con la demanda procedente de otros sectores, como el uso en las zonas urbanas y la preservación de los ecosistemas. En muchos lugares, la agricultura supone una importante presión sobre las masas naturales de agua, y el agua que precisan los regadíos supone una disminución de los caudales naturales de los ríos y un descenso de los niveles de las aguas subterráneas que ocasionan un efecto negativo en los ecosistemas acuáticos.
Según datos de la UNESCO, menos del 20 % del agua de riego llega a la planta; el resto se desperdicia y además transporta residuos con sustancias tóxicas que inevitablemente van a parar a los ríos. El uso de nitratos y pesticidas en las labores agrícolas suponen la principal contaminación difusa de las masas de agua tanto superficial como subterránea. La más significativa es la contaminación por nitratos, que produce la eutrofización de las aguas. En España el consumo anual de fertilizantes se estima en 1 076 000 toneladas de nitrógeno, 576 000 toneladas de fósforo y 444.000 toneladas de potasio. Aunque la mayor parte de los abonos son absorbidos por los cultivos, el resto es un potencial contaminante de las aguas.
Por ser la agricultura un sistema de producción antiguo, se ha adaptado a los diferentes regímenes hídricos de cada región: Así, en zonas donde se den abundantes precipitaciones suelen realizarse cultivos de regadío, mientras que en zonas más secas son comunes los cultivos de secano. Dado que las tierras de regadío son aproximadamente tres veces más productivas que las de secano, las inversiones en el desarrollo de infraestructuras de riego y gestión de recursos hídricos son importantes para un desarrollo sostenible de la agricultura. Este desarrollo se da de forma muy desigual en distintas partes del mundo. Por ejemplo, en África, solo el 7 % de la superficie cultivable es de regadío, mientras que en Asia, supone el 38 %.
Más recientemente se ha experimentado con nuevas formas de cultivo e irrigación destinadas a minimizar el uso de agua. Las técnicas de riego localizado —por goteo o por aspersión—, la agricultura en invernaderos en condiciones ambientales controladas y la selección de variedades genéticamente adaptadas a climas secos, forman parte de estas prácticas. En la actualidad una de las vertientes más activas de la investigación genética intenta optimizar el consumo de agua de las especies que el hombre usa como alimento. En los experimentos de agricultura espacial, como se conoce al cultivo de plantas en las condiciones de estaciones espaciales, también se han desarrollado tecnologías que limitan el gasto de agua entre el 25 y el 45 %. La agrosilvicultura y los bocados son soluciones para construir microclimas y permitir la circulación del agua hasta el interior de las tierras gracias a los fenómenos de evapotranspiración de las plantas. Por ejemplo, una hectárea de hayedo, que consume entre 2000 y 5000 toneladas de agua al año, devuelve 2000 por evaporación.
El uso del agua en la industria
La industria precisa el agua para múltiples aplicaciones, como pueden ser para calentar y enfriar en intercambiadores de calor, para producir vapor de agua en turbinas de vapor o como disolvente, como materia prima o para limpiar. El agua presurizada se emplea en equipos de hidrodemolición, en máquinas de corte con chorro de agua, y también se utiliza en pistolas de agua con alta presión para cortar de forma eficaz y precisa varios materiales como acero, hormigón, hormigón armado, cerámica, etc. y como líquido refrigerante para evitar el recalentamiento de maquinaria como las sierras eléctricas o entre elementos sometidos a un intenso rozamiento. Después de su uso, la mayor parte se elimina devolviéndola nuevamente a la naturaleza. A veces se tratan los vertidos, pero otras el agua residual industrial contaminada con metales pesados, sustancias químicas o materia orgánica vuelve al ciclo del agua sin un tratamiento adecuado, lo que repercute negativamente en la calidad del agua y en el medio ambiente acuático. También se puede producir una contaminación indirecta: por medio de residuos sólidos que contienen agua contaminada u otros líquidos, el lixiviado, que se acaban filtrando al terreno y contaminando acuíferos si no se aíslan adecuadamente. También se da contaminación térmica por la descarga de agua usada como refrigerante.
Los mayores consumidores de agua para la industria en el año 2000 fueron: Estados Unidos (220,7 km³); China (162 km³); Federación Rusa (48,7 km³); India (35,2 km³); Alemania (32 km³); Canadá (31,6 km³) y Francia (29,8 km³). En los países de habla hispana, el mayor consumo se dio en España (6,6 km³); México (4,3 km³); Chile (3,2 km³) y Argentina (2,8 km³). El consumo global industrial de agua supera al doméstico en más del doble.
El agua es utilizada para la generación de energía eléctrica. La hidroelectricidad es la que se obtiene a través de la energía hidráulica. La energía hidroeléctrica se produce cuando el agua embalsada previamente en una presa cae por gravedad en una central hidroeléctrica, haciendo girar en dicho proceso una turbina engranada a un alternador de energía eléctrica. Este tipo de energía es de bajo coste, no produce contaminación, y es renovable, aunque la construcción de embalses tiene un impacto ambiental.
El agua como transmisor de calor
El agua y el vapor son usados como transmisores de calor en diversos sistemas de intercambio de calor, debido a su abundancia y por su elevada capacidad calorífica, que le permite absorber grandes cantidades de energía calorífica sin que cambie en exceso su temperatura. El vapor condensado es un calentador eficiente debido a su elevado calor latente. La desventaja del agua y el vapor es que, sin tratamiento, son corrosivos para muchos metales, como el acero y el cobre. En la mayoría de centrales eléctricas, el agua es utilizada como refrigerante, bien por intercambio de calor o por evaporación.
En la industria nuclear, el agua puede ser usada como moderador nuclear. En un reactor de agua a presión, el agua actúa como refrigerante y moderador. Esto aumenta la eficacia del sistema de seguridad pasivo de la central nuclear, ya que el agua ralentiza la reacción nuclear, manteniendo la reacción en cadena.
Procesamiento de alimentos
El agua desempeña un papel crucial en la tecnología de alimentos. Es un elemento básico en el procesamiento de alimentos e influye en la calidad de estos.
Los solutos que se encuentran en el agua, tales como las sales y los azúcares, afectan las propiedades físicas del agua tales como el punto de ebullición y de congelación y disminuyen la actividad acuosa, o relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor de agua pura. Los solutos tienen un efecto en muchas reacciones químicas y en el crecimiento de microorganismos en los alimentos. El crecimiento bacteriano cesa a niveles bajos de actividad acuosa.
La concentración de compuestos minerales, especialmente carbonato de calcio y magnesio es conocida como la dureza del agua. Según su dureza, el agua se clasifica en:
- Agua blanda, {\displaystyle \leq } 17 mg/L;
- agua moderadamente dura, {\displaystyle \leq }120 mg/L;
- agua dura, {\displaystyle \leq }180 mg/L.
La dureza es otro factor crítico en el procesamiento de alimentos debido a su influencia en el pH. La dureza puede afectar drásticamente la calidad de un producto a la vez que ejerce un papel en las condiciones de salubridad; cuando la dureza aumenta, el agua pierde su efectividad desinfectante. Los sistemas químicos de intercambio iónico permiten tratar el agua para disminuir su dureza.
Algunos métodos populares utilizados en la cocción de alimentos son: la ebullición, la cocción al vapor y el hervor a fuego lento. Estos procedimientos culinarios requieren la inmersión de los alimentos en el agua cuando esta se encuentra en estado líquido o de vapor.
De acuerdo a datos de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), se requieren aproximadamente 1500 litros de agua para obtener 1 kg de granos, y 15.000 litros para producir 1 kg de carne.
Aplicaciones químicas
El agua se usa muy a menudo en reacciones químicas como disolvente o reactivo y, más raramente, como soluto o como catalizador. En las reacciones inorgánicas es un solvente común, debido a que muchos compuestos iónicos y polares se disuelven fácilmente en ella. Tiene menos usos en las reacciones orgánicas, porque no suele disolver los reactivos bien y es una sustancia anfótera y nucleófila, aunque estas propiedades son a veces deseables. Se ha observado que el agua causa una aceleración en la reacción de Diels-Alder. El agua supercrítica es un sujeto de investigación; se ha averiguado que el agua supercrítica saturada en oxígeno es muy eficaz para destruir contaminantes orgánicos por oxidación.
El vapor de agua se utiliza para procesos industriales como la oxidación de propano y propileno a ácido acrílico. El agua tiene varios efectos estas reacciones, como la interacción física o química del agua con el catalizador y la reacción química con los compuestos intermedios de reacción. El rendimiento de ácido acrılico aumenta con contenidos de vapor entre 0 y 20 % en volumen y se nivela a mayores concentraciones. La composición superficial del catalizador cambia dinámicamente en presencia de vapor y estos cambios se correlacionan con la mejora de la productividad.
El agua empleada como disolvente
El agua es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos conocidos. Sin embargo, no llega a disolver todos los compuestos.
En términos químicos, el agua es un solvente eficaz porque permite disolver iones y moléculas polares. En el proceso de disolución, las moléculas del agua se agrupan alrededor de los iones o moléculas de la sustancia para mantenerlas alejadas o dispersadas. Los aniones o porciones de la molécula con carga negativa atraen a hidrógenos presentes en la molécula del agua, mientras que los oxígenos presentan afinidad por los cationes o superficies con carga positiva. La solvatación o la suspensión de sustancias en el agua se emplea a diario para el lavado de la vestimenta, pisos, alimentos, mascotas, automóviles y el cuerpo humano. El uso del agua como solvente de limpieza es muy elevado en los países industrializados.
El agua facilita el procesamiento biológico y químico de las aguas residuales. El ambiente acuoso ayuda a descomponer los contaminantes, debido a su capacidad de volverse una solución homogénea, que puede ser tratada de manera flexible. Los microorganismos que viven en el agua pueden acceder a los residuos disueltos y pueden alimentarse de ellos, descomponiéndolos en sustancias menos contaminantes. Para ello los tratamientos aeróbicos se utilizan de forma generalizada añadiendo oxígeno o aire a la solución, incrementando la velocidad de descomposición y reduciendo la reactividad de las sustancias nocivas que lo componen. Otros ejemplos de sistemas biológicos para el tratamiento de las aguas residuales son los cañaverales y los biodigestores anaeróbicos. Por lo general en los tratamientos químicos y biológicos de los desperdicios, quedan residuos sólidos del proceso de tratamiento. Dependiendo de su composición, el residuo restante puede ser secado y utilizado como fertilizante si sus propiedades son beneficiosas, o puede ser desechado en un vertedero o incinerado.
Otros usos del agua
El agua como extintor de fuego
El elevado calor latente de vaporización del agua y su relativamente baja reactividad química la convierten en un fluido eficaz para apagar incendios. El agua extingue el fuego por enfriamiento, mediante la absorción del calor procedente de la combustión. El agua también disminuye la concentración de oxígeno al evaporarse, contribuyendo así a sofocar el fuego. Sin embargo, el uso del agua para apagar las llamas sobre equipos eléctricos no es recomendable, debido a sus propiedades como conductora de la electricidad, que pueden provocar una electrocución. Asimismo, no debe ser empleada para extinguir combustibles líquidos o disolventes orgánicos, puesto que flotan en el agua y la ebullición explosiva del agua tiende a extender el fuego.
Cuando se utiliza el agua para apagar incendios se debe considerar el riesgo de una explosión de vapor, ya que puede ocurrir cuando se la utiliza en espacios reducidos y en fuegos sobrecalentados. También se debe tomar en cuenta el peligro de una explosión cuando ciertas sustancias, como metales alcalinos o el grafito caliente, descomponen en el agua produciendo hidrógeno.
Deportes y diversión
Los humanos utilizan el agua para varios propósitos recreativos, entre los cuales se encuentran la ejercitación y la práctica de deportes. Algunos de estos deportes incluyen la natación, el esquí acuático, la navegación, el surf y el salto. Existen además otros deportes que se practican sobre una superficie de hielo como el hockey sobre hielo y el patinaje sobre hielo.
Las riberas de los lagos, las playas, y los parques acuáticos son lugares populares de relajación y diversión. El sonido del flujo del agua tiene un efecto tranquilizante, debido a su carácter de ruido blanco. Otras personas tienen acuarios o estanques con peces y vida marina por diversión, compañía, o para exhibirlos. Los humanos también practican deportes de nieve como el esquí o el snowboarding. También se utiliza para juegos de pelea mediante el lanzamiento de bolas de nieve, globos de agua, e inclusive con el uso de pistolas de agua.
Las fuentes y canales, construidos en un principio para facilitar el uso del agua para el consumo humano, riego y transporte, han pasado a convertirse en elementos ornamentales para decorar lugares públicos o privados.
Como estándar científico
El 7 de abril de 1795, el gramo fue definido en Francia como «el peso absoluto de un volumen de agua pura igual a un cubo de la centésima parte de un metro, a la temperatura de fusión del hielo». Por motivos prácticos, se popularizó una medida mil veces mayor de referencia para los metales y otros sólidos. El trabajo encargado era por tanto calcular con precisión la masa de un litro de agua. A pesar del hecho de que la propia definición de gramo especificaba los 0 °C, un punto de temperatura muy estable, los científicos prefirieron redefinir el estándar y realizar sus mediciones en función de la densidad máxima del agua, es decir, alrededor de los 4 °C.
La escala de temperaturas Kelvin del SI se basa en el punto triple del agua o 273,16 K (0,01 °C). La escala Kelvin está basada en el mismo incremento que la escala Celsius, definida por el punto de ebullición (100 °C) y el punto de fusión (0 °C) del agua a presión atmosférica.
El agua natural se compone principalmente de isótopos hidrógeno-1 y oxígeno-16, pero contiene también una pequeña cantidad de isótopos más pesados como el hidrógeno-2 o deuterio. La cantidad de óxidos de deuterio del agua pesada es también muy reducida, pero afecta enormemente a las propiedades del agua. El agua de ríos y lagos suele tener menos deuterio que el agua del mar. Por ello, se definió un estándar de agua según su contenido en deuterio, conocido como estándar de Viena del Agua Oceánica Media o VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water).
La contaminación y la depuración del agua
La deposición de residuos sin tratar en la atmósfera, en la tierra y en el agua causa la contaminación de las precipitaciones, aguas superficiales, subterráneas y la degradación de los ecosistemas naturales. El crecimiento de la población y la expansión de sus actividades económicas tienen un efecto negativo en los ecosistemas de las aguas costeras, los ríos, los lagos, los humedales y los acuíferos. Ejemplos son la construcción a lo largo de la costa de nuevos puertos y zonas urbanas, la alteración de los sistemas fluviales para la navegación y para embalses de almacenamiento de agua, el drenaje de humedales para aumentar la superficie agrícola, la sobreexplotación de los fondos pesqueros, las múltiples fuentes de contaminación provenientes de la agricultura, la industria, el turismo y las aguas residuales de los hogares. Según datos de la UNESCO, desde entre 1990 y 2006 la extracción de agua ha doblado la tasa de crecimiento de la población. La calidad de las masas naturales de agua se está reduciendo debido a todos estos factores.
La Asamblea General de la ONU estableció en el año 2000 ocho objetivos para el futuro (Objetivos de Desarrollo del Milenio). Entre ellos estaba el de invertir la tendencia de pérdida de recursos medioambientales, pues se reconocía la necesidad de preservar los ecosistemas, esenciales para mantener la biodiversidad y el bienestar humano, ya que de ellos depende la obtención de agua potable y alimentos. Para ello, además de políticas de desarrollo sostenible, se precisan sistemas de depuración que mejoren la calidad de los vertidos generados por la actividad humana. La depuración del agua es el conjunto de tratamientos de tipo físico, químico o biológico que mejoran la calidad de las aguas o que eliminan o reducen la contaminación. Hay dos tipos de tratamientos: los que se aplican para obtener agua de calidad apta para el consumo humano y los que reducen la contaminación del agua en los vertidos a la naturaleza después de su uso. Es imperativo generar proyectos de investigación para encontarr alternativas viables y económicas para el tratamiento no convencional de este valioso recurso.
La depuración del agua para beber
El agua destinada al consumo humano es la que sirve para beber, cocinar, preparar alimentos u otros usos domésticos. Cada país regula por ley la calidad del agua destinada al consumo humano. La ley europea protege «la salud de las personas de los efectos adversos derivados de cualquier tipo de contaminación de las aguas destinadas al consumo humano garantizando su salubridad y limpieza» y por ello no puede contener ningún tipo de microorganismo, parásito o sustancia, en una cantidad o concentración que pueda suponer un peligro para la salud humana. Así debe estar totalmente exenta de las bacterias Escherichia coli y Enterococcus, y su composición debe cumplir ciertas restricciones, como contener menos de 50 miligramos de nitratos por litro de agua o menos de 2 miligramos de cobre y otras sustancias químicas.
Habitualmente el agua potable se capta en embalses, manantiales o se extrae del suelo mediante túneles artificiales o pozos de un acuífero. Otras fuentes de agua son el agua de lluvia, los ríos y los lagos. No obstante, el agua debe ser tratada para el consumo humano, y puede ser necesaria la extracción de sustancias disueltas, de sustancias sin disolver y de microorganismos perjudiciales para la salud. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua. Habitualmente incluyen diversos procesos donde toda el agua que se trata puede pasar por tratamientos de filtración, coagulación, floculación o decantación. Uno de los métodos empleados es la filtración del agua con arena, en el que únicamente se eliminan las sustancias sin disolver. Por otro lado mediante la cloración se logra eliminar microbios peligrosos. Existen técnicas más avanzadas de purificación del agua como la ósmosis inversa. También existe el método de desalinización, un proceso por el cual se retira la sal del agua de mar, mediante procesos físicos y químicos; sin embargo, es costoso, por el elevado gasto de energía eléctrica que conlleva y suele emplearse con más frecuencia en las zonas costeras con clima árido.
La distribución del agua potable se realiza a través de la red de abastecimiento de agua potable por tuberías subterráneas o mediante el agua embotellada.
En algunas ciudades donde escasea, como Hong Kong, el agua de mar es usada ampliamente en los inodoros con el propósito de conservar el agua potable.
La depuración del agua residual
El tratamiento de aguas residuales se aplica a los residuos urbanos generados por la actividad humana y a los residuos provenientes de la industria. El agua residual, también llamada negra o fecal, lleva en suspensión una combinación de heces fecales y orina, de compuestos procedentes del lavado con detergentes del cuerpo humano o su vestimenta y de la limpieza, de desperdicios de cocina y domésticos y de productos de desecho industriales.
En la depuración se realizan una serie de tratamientos en cadena. El primero, denominado pretratamiento, separa los sólidos gruesos mediante rejas, desarenadores o separadores de grasas, para permitir que el agua circule sin obstrucciones hasta las cámaras de depuración. En el segundo paso, el agua se almacena en tanques de sedimentación, donde los residuos se depositan en el fondo para su incineración o posterior tratamiento. El agua clarificada se somete entonces a un tratamiento biológico, con la ayuda de microorganismos, que descomponen los materiales contaminantes y residuos orgánicos. Posteriormente, el agua se filtra y se traslada a cámaras donde se realizan diversos procesos de tratamiento químico y desinfección mediante la aplicación de cloro o irradiación por rayos ultravioleta hasta alcanzar una condición en que pueda ser reintroducida al medio ambiente sin perjuicios.
Fuente: Wikipedia