Fisika-Kimika»Fisika - Kimika

Uraren kutsadura

Uraren kutsadura neurtzeko parametroak

Aintzira bateko ura ez dago, bistakoa den bezala, beirazko ontzi batean bakartua edo isolatua. Airea eta lurra ukituz dagoenez berorietatik zenbait gai jasotzen ditu eta uretan disolbaturik gelditzen dira (edo suspentsioan, disolbagarriak ez badira). Urak beraz, katioiak eta anioiak izan ditzake:

Lurzoruaren izaerak eta urak lurzorua ukitzen daraman denborak mugatuko du zein ioi eta zein kantitatetan dauden. Gainera urak oxigenoa eta anhidrido karbonikoa hartzen ditu airetik. Anhidrido karbonikoak karbonatoekin oreka desberdinak emango ditu eta beroriek mugatuko dute uraren pH-a.

Lurzoruaren kalitateak mugatzen ditu, batik bat, oreka horiek, hau da, lurzoru silizeotik doan urak karbonato gutxi izango ditu disolbaturik eta pH-a azido samarra izango da. Aldiz, kararrizko lurzorutik doan urak karbonato gehiago eramango ditu disolbatuta eta pH-a basiko samarra izango da. Ur naturalaren pH-a 6 eta 8 artean egon ohi da. Urak duen indargetzaile efektuari esker kutsatzaile azido eta basikoek ez dute uraren pH-a asko aldatzen. Atmosferatik hartu eta uretan disolbatzen den oxigenoa oso garrantzitsua da uretan gertatzen diren biologia prozesuetarako. Oxigeno kantitatea uraren tenperaturak eta gatz kantitateak mugatuko dute. Normalean 8-12 mg/l-ko kontzentrazioan aurkitzen da.

Bestalde, kutsadurarik ez badago ere, uretan gertatzen diren prozesu biologikoek beste gai organiko batzuk gehitzen dituzte uretara. Gai horien osagarriak, batik bat, karbonoa, nitrogenoa, oxigenoa, hidrogenoa eta fosforoa izango dira. Baina urak badu berez arazteko ahalmena: bakterio egokiek erreduzitu egiten dituzte gai organik k.

Ura kutsatzeko modu asko daude:

1.- Berez uretan aurkitzen ez diren gaiak gehitu zaizkiolako (ad. materia organikoa)

2.- Berez uretan aurkitzen diren gai batzuk behar baino kantitate handiagoetan daudelako.

3.- Kutsadura termikoa, ura hozte sistemetan erabili delako.

4.- Uretan dauden gorputz gotorrengatik (uraren gardentasuna eta kolorea aldatzen baitituzte)

5.- Kutsadura azidoa edo basikoa.

Badira, ordea, gai asko ta asko ur naturalean agertzen ez dir enak: hidrokarburoak, pestizidak, metal astunak, zianuroak, garbikariak, fenolak eta kutsadura bakteriologikoa. Kutsatzaile hauek guztiek uraren kalitatea gutxiagotzen dute. Urari zein erabilera eman behar zaion, horrexek mugatuko du urak izan behar duen gutxieneko kalitatea, ad. ur edangarria, erabilpen industrialeko ura, jolaserako ura, nekazaritzarako ura…

Ura izadian, bi egoera desberdinetan

Kutsadura organikoa

Kutsadura arruntena da, behar bada. Hiriguneetako hondakin uretan, baserrietan, paper fabriketan, elikaduraren inguruko industrietan… eta abarretan sortzen da. Kutsadura organikoa neurtzeko «Oxigeno Eskaera Kimikoa» (OEK) eta «Oxigeno Eskaera Biokimikoa 5 egunetan» izeneko parametroak erabiltzen dira.

OEK neurtzeko, ur kantitate bat (50 ml) dikromatoarekin tratatu eta uretan dagoen materia organikoa oxidatu egingo da:

Ondoren, soberan gelditu den dikromatoa neurtuko dugu eta oxigenoaren pisu baliokideaz (8) biderkatuta, OEK kalkula dezakegu. OEK parametroak gure materia organikoa oxidatzeko beharrezkoa den oxigeno kantitatea emango digu.

OEB 5 parametroak uraren berezko arazketa neurtzen du nolabait. Izatez, ibaian gertatuko den arazketa laborategian gertaraziko dugu.

Botila batean ur kantitate bat bakterio egokiekin eta behar bezalako egoeran ipini ondoren, bost egunez erreakzionatzen uzten da. Hasierako eta bukaerako oxigeno kantitatea neurtuz OEB 5 lortuko dugu.

Beste parametro bat disolbatutako oxigenoa litzateke. Ur garbiaren oxigeno kontzentrazioa disoluzio asearen baliotik gertu egoten da eta balio hori tenperaturaren arabera aldatzen da:

Ur kutsatuetan, berezko arazketa dela eta, oxigeno kantitatea jaitsi egiten da. Ibai bateko oxigeno kantitatea disoluzio asearen %80 baino gutxiago baldin bada, kutsadura organikoa duela pentsa daiteke. Arrain guztiek ez dute oxigeno kantitate berbera behar: ad. izokiak 6 mg/l behar ditu, karpak 4 mg/l, angirak askoz eer gutxiago …

Gipuzkoako ibaietan balioak ez dira oso txarrak, ibaiak oso motzak baitira eta ez dago denborarik hain ibilbide laburr ean OEB5 prozesua bukaeraraino iristeko.

Amoniozko gatzen kutsadura

Uretan amonioa baldin badago erreakzioa jasango du bakterioek lagunduta:

<

Amonio kutsadurak eragin kaltegarri bikoitza du: oxigenoa kontsumitzen duelako eta toxikoa delako. Gainera, fosfatoekin batera badago, uraren EUTROFIZAZIOA eragin dezake, hau da, fotosintesia gertatzeko nahikoa nitrato eta fosfato dagoenez, landare eta alga gehiegi haziko dira.

Amoniozko gatzak, batez ere, materia organikotik edo ongarrien industrietatik etortzen dira.

Fosfatoen kutsadura

Kutsadura honen iturri nagusia ongarrien industriak, materia organikoa eta garbikari industrialak dira. Ibaira iritsitakoan katioi egokiak egonez gero, hauspeatu egiten dira fosfatoak eta horregatik espero baino kantitate txikiagoak aurkitzen dira.

Kutsadura termikoa

Gehienetan, ura hozte zirkuituetan erabiltzeagatik sortzen da kutsadura mota hau. Ibaiko uraren tenperatura igotzeak honako ondorio hauek ekartzen ditu:

– oxigenoak uretan duen disolbagarritasuna txikiagotu egiten da.

– tenperatura handietan uraren berezko arazketaren lastertasuna bizkortu eta oxigeno gehiago xahutzen da.

– ingurune biologikoa aldatu egingo da.

Oro har, legediaren arabera, ibaiko uraren tenperaturak 25 ºC inguruan ibili behar du ibai babestuetan, eta 30 ºC inguruan ibai arruntetan. Izokiak dituen ibai bateko urak 20 ºC-ko tenperatura izan behar du gehienez ere.

Suspentsioan dauden solidoak

Industrietatik ibaietara ixurtzen diren uretan gai asko ez dira disolbatzen eta bi eratako kutsadura eragiten dute, bata gotor moduan gelditzen direlako (kolorea, gardentasuna … aldatuz), eta bestea gai horien egitura kimikoaren ondorioz sortzen dena. Gai gotorren tamainaren arabera, ibaiaren hondora joaten dira dekantatu eta gero. Dekantatutako gai gotor horiek organikoak baldin badira, ibaiaren hondoan ingurune anaerobioa sortaraziko dute, bakterioek eragindako gai organiko horien deskonposaketa anaerobioaren ondorioz. Uraren berezko arazketa aerobioak ez du produktu kaltegarririk sortzen, baina deskonposaketa anaerobioak bai: metanoa eta azido sulfhidrikoa adibidez. Tamaina txikiko gai gotorrak ez dira dekantatzen eta beraiei zor zaie urak izango duen uhertasuna.

Igerian dauden gai gotorrak neurtzeko bi parametro erabiltzen dira nagusiki: batetik, igerian dauden gai gotor edo solidoen guztien osoko kantitatea neurtzen da (horretarako ura iragazten da galbahe egokiz) eta hauetatik dekantatuko direnak bereiztu ondoren, disoluzioan geratzen direnak neurtzen dira uhertasuna neurtzeko tresnaren bitartez (turbidimetroa).

Uraren pH-a

Ur naturaletan pH-a berez kontrolatzen da, hau da, urak badu aldaketa arrunten aurrean erreakzionatzeko aukera (azido karbonikoaren inguruko orekak), pH-ari balio jakin batzuen artean eutsiz. Baina industriatik ibaira botatako hondakinen artean askotan gatz azido eta alkalinoak aurkitzen dira. Gatz hauek oso erraz disolbatzen dira uretan eta ez da batere erraza uretatik erauztea. pH aldaketak erabat aldatzen du ingurune biologikoa. Oro har, ibaietako arrainek eta landareek 6,8 eta 8ren arteko balioak onartzen dituztela esan ohi da.

Garbikari anionikoak

Garbikari hauek xaboi naturalak ordeztu dituzte. Ondorengo familia hauetakoak izaten dira: alkilsulfatoak, alkilsulfonatoak, alkilbentzenosulfonatoak (ABS), alkanofosfatoak eta alkanofosfonatoak.

Ur kutsatua Pasai Antxon

Duela urte batzuk itxura gabe erabiltzen hasi ziren mota honetako garbikariak eta oso ezaguna izan zen ABS-a. Xaboi honek eragiten duen kutsadura oso kontuan hartzekoa da, bere formulan dagoen eraztun aromatikoa ez baita biodegradagarria. Gaur egun legediak debekatu egin ditu eraztun aromatikoak dituzten garbikariak. Hona garbikariek uretan sortarazten dituzten zenbait arazo:

– Oso kontzentrazio altuak izan gabe ere (0.3 mg/l), apar itsusiak agertzen dira uretan.

– Tentsoaktiboak direnez ibaiaren gainazalean gelditzen dira eta urak “arnasa” hartzea galerazten dute. Oxigeno falta horrek uraren berezko arazketa zaildu egiten du.

– Toxikoak dira. Gizakietan eragindako efektuak oso argi ez badaude ere, arrainetan argi dago, kontzentrazioa handia izanez gero, hilgarriak suertatzen direla. Ez dituzte eragin berdinak sortarazten ur bigunetan eta ur gogorretan.

Ibaietako arazoez gain, garbikariek korrosioa sortzen dute tutuetan eta galdaretan.

Fenolak

Fenola ez da gai kutsatzaile arrunta, oso industria berezien hondakinetan agertzen da (industria petrokimikoetan, industria kimikoetan, paper-fabriketan). Nahiz kantitate txikietan egon oso kutsakorrak dira, kloroarekin klorofenola ematen baitute eta kontzentrazio oso baxuetan egonda ere, klorofenolak usain sarkorra eta oso txarra ematen dio urari. Ura edangarria izan dadin kloratu egiten da eta fenol apur bat balu ezinezkoa litzateke kloratzea. Ad. ur edangarrian onartzen den fenol kontzentraziorik handiena 0.001 mg-koa da litroko.

Hidrokarburoak

Hidrokarburoak petrolioaren inguruko industrietatik datoz: garraiotik, petrolio findegietatik … Hidrokarburoak esaten denean modu askotakoak adierazten dira, ad. hidrokarburo aromatikoak izan daitezke, polinukleatu aromatikoak … Denak neurtzeko balioko duen metodoa aurkitzea ez da erraza. Olioak eta koipeak neurtzeko kloroformotako bereizketa egin daiteke (ez da oso zehatza) eta hidrokarburo guztien kantitatea jakiteko berriz, karbono tetraklorurotako bereizketa eta infragorria. Neurketa zehatzagoa nahi izanez gero, gas kromatografia erabili ohi da (aromatikoentzako ez) eta aromatikoak bakarrik neurtu nahi baldin badira fluoreszentzia edo ultramorea. Eraztun aromatiko anitzak dituztenak (fenantrenoa, antrazenoa, bentzopirenoa …) oso kantitate urrian egoten dira baina minbizi sortzaileak eta mutagenikoak dira. Eskuarki gas kromatografiaz eta masen espektrometriaz neurtzen dira.

Zein ibilbide egiten dute hidrokarburoek uretara iritsi ondoren? Batzuk uraren azalean daudelako (dentsitate baxuagoa baitute) eguzkiaren indarraz lurrindu eta atmosferara pasako dira, beste batzuk uretan disolbatzen dira (talde funtzionalak mugatzen du disolbagarritasuna), beste batzuk igerian dauden gotorrekin batera dekantatu eta hondoan metatzen dira (itsasoaren hondoan metatzen direnak ez dira erraz biodegradatzen eta denbora luzez iraun dezakete –alkanoek ad. 2 urte–) eta azkenik hidrokarburo batzuk degradatu egiten dira. Oro har, hidrokarburoak biodegradagarriak baldin badira ere, zenbait faktorek mugatzen dute biodegradagarritasuna: nahiko oxigeno ba ote den, nitrogeno eta fosforozko gairik ba ote dagoen (bakterioen elikagaiak), hidrokarburoa gainazalean metatu eta bi fase eman ote dituen … Askotan, istripu baten ondorioz petrolioa itsasora ixuri baldin bada, garbikariak bota izan dira, orbana beste txikiago batzutan zatitu eta horrela errazago biodegradatzeko. Baina zer da hobe, hasierako arazoa ala emandako konponbidea?

Zeintzuk dira kutsadura mota honek sortutako arazoak? Batetik zikinkeriak duen itxura desatsegina (turismo lekuetan garrantzitsua izan daiteke), bestetik urari galerazi egiten diola eguratseko oxigenoa hartzea (hidrokarburoak gainazalean gelditzen baitira), eta gainera toxikoak direla. Hidrokarburoak, fitoplanktonean eta zooplanktonean asimilatu eta metatu ondoren, katea trofikoan zehar gizakienganaino iritsi daitezke.

Fluoruroak

Berezko osagaia da fluoroa zenbait uretan –ad. ura fosfato meatzeak dauden lekutik pasa baldin bada edo Vichyko ur ospetsuan (15 mg/l)–. Bestalde, fosforo eta aluminio lantegietatik eta ongarri lantegietatik isur daiteke uretara. Ezaguna da fluoroak hezurretarako duen eragin kaltegarria. Bertan metatu eta hazkuntza handiegia, deformazioak eta, zenbait kasutan, heriotza ere eragiten du.

Ur edangarrian komenigarria al da fluoroa egotea? 5 mg/l baino kontzentrazio handiagoko ura edateagatik fluorosia agertu da, hots, ahoan deformazioak gertatu eta hortzetako esmaltea erortzea. Baina gauza jakina da kontzentrazio baxuagoetan txantxarraren aurkako elementu eraginkorra dela. Horrexegatik leku askotan gaur egun ur edangarria fluoratu egiten da, 1-2 mg/l-ko kontzentrazioan.

Zianuroak

Elementu kutsatzaile hau ezagunagoa da gure artean. Metalen gainazaleko tratamenduetarako industrien hondakinetan agertzen da, ad. piezak zinkez edo kromoz gainestaltzen dituzten lantegietan, eta baita labe garaietan ere.

Zianuroaren toxikotasuna aztertzeko kontuan izan behar da, uraren pH-aren arabera, zianuroak az. zianhidrikoa sortuko duela kantitate handiagoan edo txikiagoan.

Gainazal tratamenduetarako lantegietan ez da etengabe zianuro asko isurtzen, baina arazorik larriena une jakin batzuetan isurtzen diren ur pozointsuak dira (ur zianurodunak), alegia, jarraitasun gabeko kutsadura da. Beraz, une jakin batean, zianuro kantitate izugarria eta oso toxikoa isurtzen da ibaira.

Metal astunak

Metal hauen artean interesgarrienak, behar bada, ondorengo hauek dira: merkurioa, kadmioa, beruna, burdina, manganesoa, kromoa, zinka eta nikela. Metal hauek industria desberdinetako hondakinetan agertzen dira: industria metalurgikoetan, gainazaleko tratamenduetarako industrietan, industria kimikoetan, ehungintzan… Lantegitik isuritako metala, ibaira iritsi eta, disolbaturik edo suspentsioan, urarekin batera joaten da. Ibaia itsasora hurbiltzen denean, itsas adarrean hain zuzen, uraren lastertasuna dexente jaisten da eta gainera pH-a ere aldatu egingo da, itsasoko uraren eraginez. Bi efektu hauen ondorioz suspentsioan datozen metalak dekantazioz hondora joan eta disolbatutako metalak gatz desberdin moduan hauspeatzen dira (hidroxidoak edo karbonatoak)

Horregatik itsas adarretako lokatzetan metalak metatuz joaten dira. Metatze honi esker ez dira itsasoraino heltzen baina hor gelditzen dira kutsatzaile iraunkor moduan. Metalek toxikotasun desberdinak eragiten dituzte: zorrotzak ala kronikoak izaten dira funtsean. Lehenengo kasuan izaki biziaren heriotza gerta daiteke metal kontzentrazio arriskutsuak direla kausa, eta bigarrenean berriz, piskanaka-piskanaka gorputzean metatuz joan den metal kantitate txikiek eragingo dituzten efektu txarrak agertuko dira.

Oso zaila da legeen bidez metalen gehienezko balioak mugatzea. Ezagutzen da zeintzuk diren gizakiak onar ditzakeen balioak, baina bide askotatik iristen dira metalak gizakiaren gorputzeraino, ad. katea trofikotik, ur edangarritik zuzenean, eguratsetik (gasolinak, aerosolak …)

Merkurioa kloroa eta sodio hidroxidoa ekoizten duten lantegietako hondakina izaten da. Merkurioak –berez toxikoa bada ere– materia organikoekin elkartzean metilmerkurioa sortzen du, oso gai toxikoa. Merkurioa arrainen eta –batez ere– soinberen bitartez iristen da gureganaino. Osasunerako Mundu Erakundeak (OME) proposatutako gehieneko balioa 5 mg/kg da.

Langintza desberdinetatik iristen da kadmioa uretara: piezak kadmioz gainestaltzen dituzten industrietatik, pinturak ekoizten dituzten lantegietatik, eta zinka isurtzen dutenetatik. Kadmioak giltzurrunetako arazoak sortzen ditu.

Beruna airean dauden partikuletatik (gasolinatik, errekuntza desberdinetatik) eta pinturetatik etortzen da batik bat. Bestalde, duela urte batzuk, etxeetara ura eramateko tutuak berunezkoak ziren eta ur bigunak (azidoak) ziren tokietan, urte askoren buruan tututik ateratako beruna kontuan hartzeko kantitatea izan zitekeen. Gaur egun hodiak PVC-zkoak izan ohi dira (PVC-ren etsaiek arazoak baino ez dizkiote ikusten material honi). Izaki batean dagoen berun kantitatea neurtzeko odol analisiak egiten dira (x mg Pb/100 ml odol). Era honetako analisiak egin ondoren zera ikusi izan da: emaitza desberdinak lortzen direla nekazaritza munduan eta hirian. Bestalde, gizonezkoek berun gehiago metatzen dute gorputzean emakumezkoek baino. Balio normalak 10-20 mg/100 ml izaten dira.

Kromoa da beste metal arriskutsu bat. Bere jatorria altzairuen munduan, industria kimikoetan, pinturen inguruko lantokietan, kromatuak egiten diren lantegietan, hozte-sistemetan … e.a. kokatzen da. Kromoa bi modutan agertu ohi da: eta Bigarrena da bietan arriskutsuena: gizakiarentzat minbizi sortzailea da eta arrainentzat pozointsua.

Bakterioen kutsadura

Gauza jakina da birus eta bakterio garraiobide aparta dela ura, eta ondorioz, gaixotasun asko ta asko (hepatitisa, kolera, meningitisa …) barreiatzeko bidea izan ohi dela. Ezinezkoa litzateke bakterio guztiak banaka-banaka aztertzea, horren ordez zeharkako bideak erabiltzen dira. Uraren kalitatea jakiteko bakterio anaerobioen neurketa egiten da eta balio hori uraren bakterio kutsaduraren erakusle izango da. Bakterio hauek erabiltzearen arrazoia honetan datza: oso erraz analizatzen dira eta gorozki jatorria dute. Aztertzen diren bakterioak ondorengo hauek dira: gorozkietako koliformeak, Escherichia Coli, gorozkietako estreptokokoak, koliforme guztiak eta Clostridium sulfito-erreduzitzaileak. Lehenengo hirurak dira garrantzizkoenak, hesteetan bakarrik bizi baitira (gorozkietan dute, beraz, jatorri bakarra). Uretan duten iraunkortasuna ondorengo ordenan joaten da txikiagotzen: gorozkietako estreptokokoak > gorozkietako koliformeak > Escherichia Coli. Bestalde, arazoak eta gaixotasunak dakartzaten bakterio gehienek Escherichia Coliren antzeko iraunkortasuna dute (ad. Salmonella).

Uraren analisia egin eta 3 forma hauek aurkitzen baditugu, ziurtasun osoz esan dezakegu gorozki kutsadura duela gutxi gertatu dela eta ondorioz beste mikrobio patogeno batzuk ere egon daitezke. Gorozkietako estreptokokoa bai, baina Escherichia Coli eta gorozkietako koliformerik ez badugu aurkitzen bi aukera ditugu: gorozki kutsadura duela zenbait denbora gertatu izatea edota txerrien gorozki kutsadura izatea. Baina analisia egiterakoan lehenengo hiru motak ez badira agertzen eta beste biak bai, gorozki jatorriko kutsadura oso zaharra izan daiteke (horregatik ez dira lehenengo hiru bakterioak agertzen, desagertu egin direlako) edota ur horietan berezkoak dira azken bi motak (Clostridium sulfito-erreduzitzaileak eta koliforme guztiak).

Gorozki kutsadura saihesteko nahikoa litzateke Escherichia Coli eta gorozkietako koliformeak debekatzea (gorozkietako estreptokokoa egonda ere, badakigu gaixotasunak eragiten dituzten beste mikrobioek Escherichia Coliren antzeko iraunkortasuna dutela). Ura tratatzeko aukera desberdinak daude:

– Kloratzea: Escherichia Coli eta Gorozkietako Koliformeekin eraginkorra da baina ez Gorozkietako Estreptokokoekin.

– Tratamendu fisiko-kimikoa: ad. dekantatze-flokulatzea eta ondoren iragaztea Gorozkietako Estreptokokoak ezabatzeko.

Orain arte aipatu ditugun substantzia kutsatzaileak neurtzeko azterketa fisiko-kimikoak egiten dira. Analisi hauek arazo bat izaten dute: batetik erakuskaria hartu den uneko informazioa ematen digute (hau da, askotan industrietatik ibaietara isurtzen diren hondakinak ez dira etengabe isurtzen, hots, kutsadura ez jarraia izaten da) eta bestetik erakuskaria ibaiaren zein lekutan hartu den garrantzi handia izango du, hots, toki hartakoxe informazioa ematen digu analisiak. Horregatik, ibaiko uraren kalitatea neurtzeko beste parametro bat indize biotikoena da. Indize biotiko hauek ibaiko landaredi eta faunari buruzko informazioa ematen digute. Ibaiko lokatzetako zenbait erakuskari hartzen dira eta zein izaki bizi desberdin dauden eta berorien kantitatea neurtzen da. Honekin batera makrofaunaren azterketa egiten da. Datuak erkatu ahal izateko, inguruko kutsatu gabeko puntu batean, erakuskari bat hartzen da erreferentzia gisa. Kutsadurak eragin desberdinak izan ditzake makrofauna horretan: zenbait motatako izaki kantitatea gutxiagotzea, zenbait mota desagertzea edo espezie berriak agertzea (ziurrenik, mota horretakoak kutsatu gabeko uretan ez dira agertzen beste motaren batekoek hiltzen dituztelako).

Datu guztiekin, indize biotikoak deritzatenak erabakitzen dira (1- 10). Indize horiek zein kutsadura mota egon den ere adierazten dute eta analisi fisiko-kimikoek baino informazio orokorragoa eskeintzen dute.