Protocolos de prueba de cribado de agua para la guía MS4 de aguas pluviales utilizando técnicas colorimétricas y turbidimétricas

RESUMEN

Las aguas pluviales se definen típicamente como el agua generada como resultado de un evento de precipitación. Esta agua puede fluir por cualquier camino (barranco, arroyo, conducto, canal, etc.) o zona adyacente que esté sujeta a desbordamientos o inundaciones generadas por ese evento. Esta agua atraviesa una gran variedad de entornos naturales o artificiales, arrastrando a menudo constituyentes orgánicos e inorgánicos al cauce a través de sistemas municipales de drenaje pluvial. Estos entornos pueden incluir proyectos de oleoductos, obras de construcción, áreas ajardinadas, escorrentía agrícola, zanjas de riego, sitios industriales y una variedad de otras fuentes. En la mayoría de los casos, este material acaba alimentándose en un arroyo, río u otra vía fluvial, contribuyendo a la carga total de contaminantes en ese cuerpo de agua.

Aunque el muestreo in situ y las pruebas fuera del sitio pueden realizarse durante varios días, la fuente de este vertido continúa contaminando el curso de agua con componentes tanto inorgánicos como orgánicos durante eventos de precipitación posteriores. Se requiere un medio para filtrar el vertido y así determinar potencialmente su origen, la contribución que está aportando a la carga contaminante y el curso adecuado de acción a seguir.

Actualmente, existen instrumentos y sistemas de reactivos disponibles para realizar las mediciones necesarias para proporcionar un cribado preliminar del flujo de salida y determinar si contribuye a la carga total de contaminantes en relación con los constituyentes inorgánicos. En muchos casos, estas mediciones pueden realizarse cerca de la fuente, utilizando instrumentación portátil, pruebas y/o reactivos, que pueden proporcionar alguna indicación sobre la fuente y el contenido de la salida, o indicar qué pruebas adicionales se requieren.

EJEMPLOS DE SALIDAS

Las salidas atribuibles a un evento de lluvia pueden producirse en varios entornos diferentes.

Entre ellas se encuentran:

Escorrentía agrícola

Zonas industriales

Obras de construcción

Escorrentía de riego

Aparcamientos y pavimento

Otro

Aunque los vertidos ilícitos de diversos componentes químicos en los desagües de aguas pluviales representan una parte del problema general, normalmente no se definen como eventos de aguas pluviales. Estas salidas pueden contener una amplia variedad de contaminantes tanto inorgánicos como orgánicos, y deben considerarse al caracterizar la fuente de la salida. Los constituyentes inorgánicos a menudo pueden proporcionar un indicador de tales salidas cuando se usan de manera que todos los indicadores tengan en cuenta.

Cuando surjan preguntas y preocupaciones, ya sea por el uso de indicadores inorgánicos o cuando surjan sospechas sobre contaminantes orgánicos, se deben enviar muestras para análisis posteriores.

Aunque las mediciones individuales de prueba pueden utilizarse eficazmente para filtrar las salidas, las tendencias a largo plazo son importantes tras establecer valores de referencia para indicadores inorgánicos (y indicadores orgánicos según sea necesario).

REALIZACIÓN DE MEDICIONES

Colorimétrica

Los métodos colorimétricos se basan en medir la intensidad del color de un producto químico o reacción de color. La absorbancia óptica se mide utilizando luz de una longitud de onda adecuada. La concentración se determina mediante una curva de calibración obtenida utilizando concentraciones conocidas del determinante.

Turbidimétrico

Los métodos turbidimétricos (también conocidos como nefelometría) utilizan un instrumento para medir la concentración de partículas en suspensión en un líquido. Un nefelómetro (turbidímetro) mide partículas suspendidas empleando un haz de luz (haz fuente) y un detector de luz situado a un lado (90 grados) y/o directamente opuesto (180 grados) al haz fuente. La densidad de partículas es entonces función de la luz reflejada y/o dirigida hacia los detectores por las partículas.

Titrimétrico

En la titulación volumétrica, los productos químicos se analizan mediante titulación con un titulante estandarizado. El punto final de titulación se identifica por el desarrollo del color resultante de la reacción con un indicador, por el cambio de potencial eléctrico o por el cambio del valor del pH.

Electrodo selectivo de iones

La ISE es un transductor (o sensor) que convierte la actividad de un ion específico disuelto en una solución en un potencial eléctrico, que puede medirse mediante un voltímetro o un medidor de pH. La parte de detección del electrodo suele estar hecha como una membrana específica de iones, junto con un electrodo de referencia.

INDICADORES

La EPA de EE. UU. recomienda realizar pruebas para los siguientes parámetros indicadores, basándose en el proceso de permisos MS4:

Amoníaco

El amoníaco es un buen indicador de aguas residuales, ya que su concentración allí es mucho mayor que en el agua subterránea o del grifo. Concentraciones altas de amoníaco también pueden indicar residuos líquidos procedentes de algunos sitios industriales. El amoníaco es relativamente sencillo y seguro de analizar. Algunos desafíos incluyen la tendencia del amoníaco a volatilizarse y su posible generación a partir de fuentes no humanas, como mascotas o fauna.

Color

El color es un cálculo numérico del color observado en una muestra de calidad del agua, medido en unidades cobalto-platino (APHA, 1998). Tanto los residuos líquidos industriales como las aguas residuales tienden a tener valores de color elevados.

Desafortunadamente, algunos tipos de flujo «limpios» también pueden tener valores de color altos. Las pruebas de campo han encontrado valores de color altos asociados a todos los flujos contaminados, pero también muchos flujos no contaminados, lo que ha dado numerosos falsos positivos. En general, el color puede ser una buena primera pantalla para posibles desenlaces, pero debe complementarse con otros parámetros indicadores.

Conductividad

La conductividad, o conductancia específica, es una medida de lo fácil que puede fluir electricidad a través de una muestra de agua. La conductividad suele estar fuertemente correlacionada con la cantidad total de material disuelto en agua, conocido como sólidos disueltos totales. Como indicador depende de si las concentraciones están elevadas en aguas «naturales» o limpias. En particular, la conductividad es un mal indicador de descarga ilícita en aguas estuarinas o en regiones del norte donde se utilizan sales de deshielo (ambas tienen lecturas de conductividad altas).

La conductividad tiene cierto valor para detectar descargas industriales que pueden mostrar lecturas de conductividad extremadamente altas.

Dureza

La dureza mide los iones positivos disueltos en agua e incluye principalmente magnesio y calcio en aguas naturales, aunque a veces está influenciada por otros metales. Las pruebas de campo sugieren que la dureza tiene un valor limitado como parámetro indicador, salvo cuando los valores son extremadamente altos o bajos (lo que puede indicar la presencia de algunos residuos líquidos). La dureza puede ser aplicable en comunidades donde los niveles de dureza son elevados en aguas subterráneas debido a terrenos kársticos o calizas. En estas regiones, la dureza puede ayudar a distinguir los flujos naturales de agua subterránea presentes en los desagües del agua del grifo y otros tipos de flujo.

pH

La mayoría de los tipos de flujo de descarga son neutros, con un pH alrededor de 7, aunque las concentraciones de agua subterránea pueden variar de alguna manera. El pH es un indicador razonablemente bueno para los residuos líquidos procedentes de industrias, que pueden tener pH muy alto o bajo (que va de 3 a 12). El pH del agua de lavado residencial suele ser bastante básico (pH de 8 o 9).

El pH de una descarga es muy sencillo de monitorizar en el campo con tiras de prueba o sondas de bajo coste. Aunque los datos de pH a menudo no son concluyentes por sí solos, pueden identificar consecuencias problemáticas que justifican investigaciones de seguimiento utilizando indicadores más efectivos. El agua de lluvia normal tiene un pH de aproximadamente 5,6

Potasio

El potasio se encuentra en concentraciones relativamente altas en aguas residuales y en concentraciones extremadamente altas en muchas aguas de procesos industriales. En consecuencia, el potasio puede actuar como un buen primer cribado para residuos industriales y también puede usarse en combinación con amoníaco para distinguir las aguas de lavado de los residuos sanitarios.

Turbidez

La turbidez es una medida cuantitativa de la turbiedad en el agua y normalmente se mide con un medidor de campo simple. Aunque la turbidez en sí misma no siempre puede distinguir entre tipos de flujo contaminados, es un indicador potencialmente útil para determinar si el vertido está contaminado (es decir, si no está compuesto por agua del grifo o agua subterránea).

Factor de prueba	Metodología	Límite de acción
nitrógeno amoníaco	El amoníaco forma un complejo coloreado con el reactivo de Nessler en proporción a la cantidad de amoníaco presente en la muestra. Se añade sal de Rochelle para evitar la precipitación de calcio o magnesio en muestras no destiladas.	≥50 mg/L
Color	El color se determina mediante un medidor calibrado con estándares de color con concentración conocida de platino cobalto. Se mide el color verdadero, el color del agua en el que se ha eliminado la turbidez.	≥500 unidades de color
Conductividad	La conductividad se determina midiendo la cantidad de corriente conducida por los iones en la muestra.	≥2000 μS/cm
Dureza	El calcio y el magnesio reaccionan en un medio fuertemente amortiguado con un indicador para desarrollar un color púrpura pálido en proporción a la concentración.	≤10 mg/L como CaCO3 o≥ 2.000 mg/L como CaCO3
pH	El medidor de pH mide la diferencia de potencial entre el electrodo y el electrodo de referencia y convierte la lectura en unidades de pH.	≤5 o ≥9
Potasio	El potasio reacciona con el tetrafenilborato sódico para formar un precipitado blanco coloidal en cantidades proporcionales a la concentración de potasio.	≥20 mg/L
Turbidez	La intensidad de un haz de luz que atraviesa una muestra turbia se compara con la intensidad de un haz de luz que pasa por una muestra libre de turbidez a 180 grados de la fuente de luz.	≥1.000 NTU