Turbidez: unidades, métodos, ejemplos
La turbidez o turbiedad es la pérdida de transparencia del agua debido a la presencia de partículas en suspensión. Estas partículas pueden ser invisibles a la vista, como el fitoplancton, partículas de arcillas, etc. Sin embargo, tienen el tamaño suficiente para interaccionar con la luz.
Muchas de estas partículas se originan por la actividad desarrollada por el hombre en la construcción, la minería, así como en la agricultura. Esto genera partículas que son transportadas hacia los ríos, los lagos y los embalses que son las principales fuentes del agua consumidas por las poblaciones.
La turbidez tiene graves consecuencias ecológicas. Por ejemplo, las partículas en suspensión absorben el calor de las radiaciones solares, lo que trae consigo un aumento de la temperatura, y también una reducción en la concentración de oxígeno del agua.
Por otro lado, las partículas en suspensión dispersan la luz solar, limitando su acceso al lecho acuático. Esto afecta la actividad fotosintética de las plantas acuáticas, y con ello disminuye la presencia y el desarrollo de la fauna acuática.
La turbidez permite que ciertas bacterias se adhieran a las partículas en suspensión, logrando una cierta protección contra la acción de los desinfectantes. Esta podría ser causa de enfermedades intestinales como la gastroenteritis.
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Existen diferentes unidades para medir la turbidez:
Las unidades de medición de la turbidez, a excepción de la unidad del método de Jackson, han sido elaboradas con base a la formacina.
El patrón de turbidez de formacina se forma por la combinación de hexametilen-tetramina (C6H12N4) con sulfato de hidracina (N2H6SO4).
La unidad FTU (Formazin Turbidity Units) fue la unidad de medición de la turbidez más usada. Posteriormente, ISO (International Standarization Organization) sugirió usar como unidad de turbidez a la FNU (Formazin Nephelometric Units), al aplicar el método de turbidez ISO 7027 (europeo).
La unidad NTU (Nephelometric Turbidity Units) es usada con mayor frecuencia cuando se usa en el estudio de la turbidez el método US-EPA 180,1 o el método estándar para el examen de agua corriente y aguas residuales. También se usa la formacina para la elaboración de la unidad NTU para expresar la turbidez.
Con este fin se creó una suspensión de formacina, mezclando soluciones acuosas de hexametilentetramina y sulfato de hidracina en unas proporciones conocidas para formar un patrón de turbidez de 400 NTU.
Antiguamente se usó el método de Jackson de la vela para medir la turbidez, usándose la unidad JTU (Jackson Turbidity Units). A pesar de que usan métodos diferentes para medir la turbidez, se ha hecho equivaler el valor de las unidades JTU y NTU.
De tal manera, que 40 JTU son aproximadamente iguales a 40 NTU. Por lo que no son necesarias las equivalencias entre los valores de las unidades. Asimismo, las unidades NTU, FNU, FTU y FAU están basadas en los mismos estándares de formacina, por lo que el valor de cada una de estas unidades es el mismo.
Se ha establecido una relación entre las unidades NTU y la masa de las partículas en suspensión: una masa de solutos en suspensión de 1 mg/L o ppm equivale a 3 NTU. Mientras, una masa de 300 mg/L o ppm, equivale a 900 NTU.
Es el método más antiguo para la determinación de la turbidez del agua. Consiste en el uso de un medio de soporte, dotado de una plataforma de material de vidrio, debajo de la cual se coloca una vela encendida.
El agua examinada para la turbidez es vertida en forma continua en un cilindro, colocado sobre la plataforma de vidrio, observándose desde la parte superior del cilindro el momento en que cesa de verse la luz de la vela. Luego se mide la altura de la columna de agua en el cilindro y se analiza el resultado.
Mientras mayor sea la altura de la columna de agua, menor será la turbidez del agua. La turbidez se expresa en unidades JTU (Jackson Turbidity Units).
En este método se mide la cantidad de luz que es transmitida a través de la suspensión a la que se está determinando la turbidez. En este caso, la lámpara que emite la luz, la muestra examinada y el detector de la luz transmitida forman un ángulo de 180º.
El método tiene la dificultad que la turbidez no siempre está originada por el mismo tipo de partículas en suspensión, por lo que se produce una variación importante en la dispersión de la luz entre muestras examinadas para la turbidez.
Esto afecta la transmisión de la luz a través de las suspensiones de partículas examinadas para determinar su grado de turbidez. Por lo tanto, este método tiene poco uso.
En este método se usa la unidad FAU (Formazin Attenuation Units), para expresar el grado de turbidez de una muestra de agua.
En el método nefelométrico la luz proveniente de una lámpara o diodo incide sobra una suspensión de partículas, produciéndose su dispersión. En este método el detector de la luz es colocado de tal manera que forma un ángulo de 90º con relación a la muestra.
Por lo tanto, solamente se mide la luz dispersada en esa dirección. Este método tiene dos versiones: la Norma ISO 7027, seguida en Europa, y la Norma US EPA 180,1.
Norma ISO 7027
Esta norma recomienda como fuente de luz un diodo que suministra una longitud de onda de 860 nM, que se corresponde con la luz infrarroja. El uso de esta longitud de onda tiene la ventaja que elimina la interferencia producida por la coloración de la suspensión de partículas, midiéndose solo su turbidez.
Pero la sensibilidad para detectar las partículas pequeñas es baja a la longitud de onda de 860 nM. Esta es una limitación en el uso de la norma ISO 7027.
La unidad para expresar el grado de turbidez de la Norma ISO es la FNU (Formazin Nephelometric Units).
Norma US EPA 180,1
Entre las diferencias con la Norma ISO 7027, está el uso de una lámpara de tungsteno como fuente de luz. Y además, la luz usada es blanca, no infrarroja. La norma expresa el grado de turbidez usando la unidad NTU (Nephelometric Turbidity Units).
Es un método utilizado para estimar la turbidez en lagos y embalses de agua. El artefacto consiste en un disco con un diámetro de 20 a 30 cm, dividido en cuatro porciones: dos son pintadas de color blanco, y dos de color negro, estando las porciones del mismo color antepuestas entre sí (imagen superior).
El disco tiene en su parte central un aro que sirve para atarle un cordel, mediante el cual se guía su hundimiento y recuperación del agua. El disco se va hundiendo en el agua hasta que deja de verse, sirviendo la longitud del cordel del disco para estimar la turbidez del lago.
Existen un conjunto de normas en los diferentes países que establecen los límites de tolerancia a la turbidez del agua. Por ejemplo, en Estados Unidos a la salida de las plantas procesadoras de agua, que usan métodos de filtración convencional, la turbidez no debe exceder 1 unidad NTU.
Pero en todo caso, la turbidez no debe exceder a 5 unidades NTU. Mientras, en la Unión Europea el límite de tolerancia a la turbidez ha sido establecido en 4 unidades NTU.
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