ctma 3 2 recursos

Departament de Ciències

Tema 3: Hidrosfera s e le c tiv ita t lo g s e

3.2 RECURSOS HIDRICS

Planeta “Terra” (o seria millor dir-li “Aigua”) és un sistema tancat i té recursos hídrics limitats Aigua forma un gran cicle però la quantitat total sempre roman constant



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM

La distribució en el consum d’aigua a Catalunya és la següent:

18%

9%

71%

2%

Domèstic Industrial Agricultura Ramaderia

Font: ACA: Distribució consum a Catalunya (2005)

Catalunya consumeix 3120 Hm3/any

Depuradores verteixen uns 650 Hm3/any (només es reutilitzen 15 Hm3 (3%))1 Hm3: Dipòsit d’una illa de Eixample amb 35 pisos alçada o tres camps del barça…



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM

Període 1990-2003: Increment 10% regadius / Descens 15% secà

Només 10% regadius per goteig (més eficient)

Preu aigua per agricultura: 0.06 euros/1000 llitres

Consum d’aigua per produir:

1 Kg blat: 1000 l.

1 Kg carn de porc: 3000 l.

Gral. camps de fruiters consumeixen 4000000-6000000 l / Ha

El sector agrícula és responsable de la major part de consum d’aigua. Algunes raons són:



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM DOMESTIC

El consum mig habitant/dia al domicili és de 140 litres

Mòdul de Sensibilització Ambiental Jose Nuñez Soto curs 2007- 08

70 L

Bany

35 LRentar robaRentar plats

30 LAltres

5 L Beure Cuinar




Cisterna wàter Degoteix aixeta (1 gota/s) per dia:

Banyera plena

Rentar les dents

Afeitar-se




Cisterna wàter Aixeta tancada

Dutxa

Rentar les dents

Afeitar-se

Amb unes bones pràctiques és pot reduix moltísim el consum domèstic...



3.2 RECURSOS HIDRICS. MESURES ESTALVI DOMESTIQUES

La mesura més eficient per minimitzar l’impacte ambiental de qualsevol acció és l’aplicació de les conegudes 3 erres:

REDUIRREUTILITZAR

RECICLAR

I existeix una erre més que te a veure amb el sentit comú

RESPONSABILITAT



3.2 RECURSOS HIDRICS. MESURES ESTALVI DOMESTIQUES

Planificació i ordenació territorial que minimitzi consum aigua

Dipòsit aigües pluvials

Reciclatge aigües grises mitjançant canalització i minidepòsit

Disminucio pressió aigua (clau pas general)

Airejadors / escumadors redueixen fins a un 10%

Electrodomèstics de línia ecològica (redueixen fins al 70% consum)

Bones pràctiques amb electrodomèstics (omplir bé)

Xerojardineria (tipus gairebé autosuficient que optimitza al màxim tots els recursos ,sobretot aigua). Molt recomenable en climes secs

Sistemes de reg amb degoteig i canonades d’exudació (amb mànega només 45% eficiència amb degoteig fins al 90%)



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM. PARAMETRES QUALITAT

FISICS

Sòlids (totals, volàtils, suspensió (>1µm) i dissolts/col.loides (< 1µm) Terbolesa (SS i col.loides) es mesura en FTU

Gust, olor i color Temperatura Amb increment temperatura:

Disminució dissolució O2

Augment dissolució components orgànicsMajor activitat biològica (major consum O2)*Menor viscositat i densitat (màx als 4º)

* Afavoreix procés d’eutrofització de les aigües




Ió bicarbonat

Àcid carbònic

Ió Carbonat

Elements inorgànics més comuns a l’aigua natural (estimacions):

Majoritaris (1-1000 ppm) HCO3- (Ión bicarbonat), SO4

2- (Ión sulfat), Cl- Na+, Ca2+, Mg2+

Secundaris (0.1-10 ppm) CO32- (Ió carbonat) , NO3

- (Ió nitrat), F-

Fe2+, Fe3+, K+

Exemple reacció química important (carbonatació)

Dissolució/Precipitació carbonats: CaCO3 (s) + CO2 (ac) + H2O Ca 2+ + HCO3- + H + CO3

2- + H +

QUIMICS

H2CO3-




QUIMICS

Alcalinitat (CO3, HCO3, OH-) Salinitat (Cl- , SO4

2-) Duresa (Ca2+, Mg2+ i altres cations). Precipitació CaCO3 en aigües dures amb increment Tº. Màxim permés en aigua potable: 500 mg/l CaCO3 (dura a partir de 150-300 mg/l). Aigües dures perden propietats surfactants Metalls tòxics regulats per legislació: As, Pb, Hg, Cd, Ag, Ba, Zn, Cu




QUIMICS

Compostos orgànics es poden classificar en: Biodegradables: es descomposen en un temps “raonable”: hidrats C, proteïnes, greixos, aldehids,... No biodegradables: molt resistents a la degradació biològica: compostos fenòlics (tanins, lignina), cel.lulosa, pesticides, bencè, alguns productes neteja,... Demanda d’oxigen: és l’O2 necessari per oxidar el contingut present a una mostra Es mesura amb diversos indicadors: DBO: demanda biològica d’O2 (mg O2/l) DQO: demanda química d’O2 (mg O2/l) COT: carboni orgànic total (mg C/l)

[O2 consumit]

DBO

[matèria orgànica]

Temps (dies)

DBO5 (als cinc dies degradació de 65% aproximadament, en aigües residuals valors de 80 – 300 mgO2/l)

5 10 20




QUIMICS

Nutrients: bàsicament nitrògen i fòsfor Fòsfor (PO4

3-) pot provocar eutrofització Nitrògen pot provocar eutrofització i contaminació per nitrats. Aquests es transformen en nitrits que perjudiquen la salut perquè inhibeixen l’acció de l’hemoglobina i també formen nitrosamines (cancerígenes)

Valors límit:< 1-2 mg / l (PO4

3-)< 50 mg / l (NO3)

(EPA <10 mg/l)




BIOLOGICS

Amb relació a l’aigua potable es mesuren:

Patògens (indicador important: Escherichia coli). En aquest grup es poden incloure virus, bacteris, protozoos i cucs paràsits D’altra banda es fan servir determinats organismes com a bioindicadors per tal de mesurar el grau de qualitat d’unes aigües (o dit d’una altre manera el grau de contaminació).




INDEX DE QÜALITAT (ISQA)

Fòrmules que determinen el grau de qüalitat de l’aigua en funció d’uns paràmetres determinats. El més utilitzat a Catalunya és ISQA (índex simplificat de qualitat de l’aigua) i es basa en temperatura, sòlids en suspensió, l’oxigen dissolt i les demandes d’oxigen (DBO5 i DQO).

L’ISQA prén valors entre 0 (aigua molt bruta sense cap ús recomanat) fins a 100 (aigua molt neta on es recomanen tots els usos) Per exemple es donen valors d’ISQA < 30 amb els següents valors:

Paràmetre Valor

Temperatura > 30º

Oxígen dissolt Absència

DBO5 > 25 mg/L

DQO > 80 mg/L



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM.

AIGÜES SUBTERRANIES

Permeabilitat: capacitat per deixar circular l’aigua relacionada amb la estructura interna dels porus existents

Porositat: relació entre espais buits i el volum total del material. Determina la quantitat total d’aigua que pot enmatzagemar un aqüífer Porositat primària: donada per la porositat que té la roca en origen Porositat secundària: formada posteriorment pels processos geodinàmics que hagi tingut (meteorització o dissolució, per exemple). A Catalunya molt importants materials granítics amb porositat secundària

Macroporositat: permet circulació d’aigua (permeabilitat)

Microporositat: permet retenció d’aigua i nutrients



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM. PROPIETATS SÒL

Macroporositat (circula aigua, aire i arrels)

Microporositat (acumulació i retenció d’aigua i nutrients)

Agregat format per:

Un “esquelet” de sorres i llim

Un “ciment” d’argiles, mo i humus

Un sòl saturat té una porositat nul.la (nivell freàtic)




TIPUS TEXTURAL

PERMEABILITAT AIREACIO

MACROPOROSITAT

RETENCIO AIGUA I NUTRIENTS

MICROPOROSITAT

ALTRES CARACTERISTIQUES

SORRA Erosionabilitat eòlica alta

LLIMRisc encrostrament superficial

ARGILAMolt fèrtil (CIC)

Molt alta

Molt alta

Mitja

Baixa

Mitja

Baixa

Relació permeabilitat / porositat en funció del tipus textural




Relació formacions litològiques / porositat

Tipuis de roca Porositat total

Porositat Primària

Porositat Secundària

Permeabilitat Aqüífer

Sediments detrítics recents (*)

30 - 40 x x x Si

Gres 5 - 20 x x Si

Calcàries fissurades 20 x x Si

ArgilesMargues

40 - 50 x(microporositat)

No

Pissarra 3 No

Basalt 5 No

Granit no meteoritzat 0 - 3 No

Granit meteoritzat(sauló)

2 – 10 x x Si

Granit fissurat 5 x x Si

(*) al.luvions (terrasses fluvials), deltes, cons de dejecció,…



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM. AQÜIFERS

AQÜIFERS

Formacions geològiques que tenen la capacitat d’emmagatzemar aigua (porositat) i de deixar-la fluir (permeabilitat) en el seu interior, de manera que pot ésser explotada amb eficiència, bé mitjançant brolladors naturals, bé per extraccions mecàniques

Tipus: Aqüífers lliures: buits en contacte directe amb atmosfera i, per tant, reben recàrrega directament d’infiltració de pluviometria incident. Coincideix nivell freàtic amb piezomètric Aqüífers confinats o captius: separats de superfície de terreny per formacions geològiques poc permeables i on el nivell piezomètric quedarà per sobre del freàtic, per tant al fer un pou l’aigua brollarà a la superfície (pou artesià)

Aqüicludes: formacions que no permeten emmagatzenement o flux de l’aigua, tot i tenir aigua

Aqüitard: un aqüiclude però que permet petita explotació




AQÜIFER LLIURE

Nivell piezomètric

Nivell freàtic

Material permeable

Material impermeable

Nivell freàtic = nivell piezomètric

Presenta zones no saturades

Sòl saturat

Riu efluent (rep aigua de l’aqüífer)

Nivell freàtic: divisió entre zona saturada i no saturada del sòl. Límit superior d’un aqüífer

Nivell piezomètric: nivell on la pressió de l’aigua coincideix amb l’atmosfèrica. Es el nivell que assoleix l’aigua a l’explotar l’aquífer




AQÜIFER CONFINAT

Nivell piezomètric

Nivell freàtic

Material impermeable

Nivell freàtic < nivell piezomètric

Totalment saturat (dóna lloc a pous artesians amb aigua que brollarà a superfície

Sòl saturat

Pou artesià




HIDROLOGIA SUBTERRANIA

Nivell freàtic

Fluxes d’aigua subterrània

Riu influent: recarrega aqüífer

Fluxes d’aigua subterrània

Nivell freàtic

Riu efluent: rep aigües de l’aqüífer

Linies equipotencials idèntic nivell piezomètric

Riu Riu




HIDROLOGIA SUBTERRANIA LITORAL

a a’

a’a

Aiguamoll

Aiguamoll

Dunes

Aigua dolça

Intrusió marina

(límit entre aigües dolces i salades)

Aigua salada

Nivell freàtic



3.2 RECURSOS HIDRICS. CONSUM. TRACTAMENT

CICLE DE L’AIGUA A L’AREA METROPOLITANA DE BARCELONA (*)

1. Tractament potabilització (aigües potables) 1.1. Captació 1.2. Depuració/Potabilització 1.2.1. Clarificació 1.2.2. Desinfecció 1.2.3. Tractaments específics descontaminants 1.3. Emmagatzematge 2. Tractament sanejament (aigües residuals) 2.1. Xarxa distribució aigües residuals (clavegueram, dipòsits pluvials,...) 2.2. Depuració 2.2.1. Pretractament 2.2.2. Tractament primari 2.2.3. Tractament secundari 2.2.4. Tractament de fangs o llots 2.3. Reutilització/Retorn a natura

(*) Formada per 33 municipis (uns 3000000 hab). L’Entitat Metropolitana del Medi Ambient (1987) és la responsable del subministrament i el sanejament de l’aigua




CICLE DE L’AIGUA A L’AREA METROPOLITANA DE BARCELONA 1.TRACTAMENTS DE POTABILITZACIO

1.1. CAPTACIO: recollida de l’aigua del medi natural - Aqüífers del Besòs i Llobregat - Fonts superfícials rius Ter (embassaments Sau i Suaqueda) i Llobregat (la Baells, La Llosa del cavall i Sant Ponç)

1.2. DEPURACIO. PLANTA POTABILITZADORA (*) 1.2.1. CLARIFICACIO: eliminació sustàncies que produeixen terbolesa 1.2.2. DESINFECCIO: per eliminar microorganismes (patògens). Tractaments més habituals amb Clor, O3 o UVC 1.2.3. DESCONTAMINACIO SUBSTÀNCIES ESPECÍFIQUES: per exemple es poden eliminar compostos orgànics volàtils amb processos d’aireació

1.3. EMMAGATZEMATGE Més de 150 dipòsits (uns 500000 m3) que seràn distribuïts per una xarxa d’uns 5500 Km de canonades

(*) A l’AMB les més importants: S. Joan d’Espí, Abrera i Cardedeu




CICLE DE L’AIGUA A L’AREA METROPOLITANA DE BARCELONA 2.TRACTAMENTS DE SANEJAMENT (AIGÜES RESIDUALS). Tenen lloc a les estacions depuradores d’aigües residuals (EDAR (*)) 2.1. DESBAST (1) : Recepció d’aigües residuals i separació partícules més gruixudes mitjançant una reixa 2.2. DEPURACIÓ: Eliminació substàncies que malmetin la qüalitat de l’aigua amb l’objectiu de minimitzar l’impacte ambiental del seu abocament i/o permetre la seva correcta reutilització

2.2.1.PRETRACTAMENT (2) : Eliminació d’elements gruixuts, sorres i greixos

2.2.2.TRACTAMENT PRIMARI (3) : Separació de sòlids sedimentables a decantadors circulars (s’hi addicionen substàncies floculants).

2.2.3. TRACTAMENT SECUNDARI (4) : a reactor biològic es fan actuar una sèrie de microorganismes que oxiden la matèria orgànica

(*) A l’AMB: St. Feliu, Montcada i Reixac, Begues, St Adrià Besòs, Gavà, Vallvidrera i el Prat Llobregat




CICLE DE L’AIGUA A L’AREA METROPOLITANA DE BARCELONA 2. SANEJAMENT D’AIGÜES RESIDUALS. 2.2.4. TRACTAMENT DE FANGS O LLOTS (7-9) : com a conseqüència processos fisicoquímics i biològics de depuració es generen fangs que cal estabilitzar i deshidratar convenientment per tal de poder-los reutilitzar. Es fan servir digestors tant aerobis com anaerobis

Esquema d’una EDAR tipus (amb tractament fisicoquímic i biològic)

2.3. REUTILITZACIO (Reg, extinció incendis, recàrrega aqüífers, potabilització,...) RETORN A LA NATURA (Emissors submarins)



3.2 RECURSOS HIDRICS. AIGUA COM A FONT ENERGETICA

CENTRAL HIDROELECTRICA Catalunya representa l’origen del 8% de l’ectricitat consumida

Consisteix en aprofitar energia potencial de l’aigua per produïr electricitat per electromagnetisme



3.2 RECURSOS HIDRICS. AIGUA COM A FONT ENERGETICA

CENTRAL HIDROELECTRICA

AVANTATGES INCONVENIENTS

Font inesgotable (renovable) i gratuïta

Sense emissions gasos contaminants

Producció local a determinades zones

Minicentrals minimitzen molt impacte a ecosistemes fluvials

La presa constitueix un mecanisme de control de cursos fluvials que permet evitar avingudes i inundacions. També permet mantenir reserves d’aigua i fer aprofitament lúdic (turisme fluvial, pesca esportiva, etc)

Impacte ambiental a ecosistemes fluvials i associats a vegetació de ribera

Elevat cost de les macroinfraestructuresaixí com l’ocupació d’espais tradicionalment ocupats per activitats humanes (zones de residència, agrícoles, etc.)

Sedimentació acaba per colmatar i inutilitzar la infraestructura (rebliment) i evita aport de sediments (nutrients) a curs inferior de riu (cabal ecològic) que també pot afavorir processos d’intrusió marina a litoral

Risc accidents (Presa Tous o Biescas)



3.2 RECURSOS HIDRICS. NOUS RECURSOS

CENTRAL MAREMOTRIU Producció d’electricitat aprofitant efecte de marees (diferència entre pleamar i la baixamar)

REUTILITZACIO AIGÜES DEPURADES Es comencen a fer servir per recarregar els aqüífers i per reg

TRANSVASSAMENTS De conques excedentàries a deficitàries

DESSALINITZACIO D’AIGÜES MARINES Bàsicament es pot fer servir mecanismes per destil.lació o per òsmosi inversa (mitjançant membranes)

Bomba pressió

Aigua marina

Membrana semipermeable

Aigua dessalinitzada

residu

Té problema de l’elevat cost energètic perquè és reacció molt desfavorable termodinàmicament

(vèncer pressió osmòtica de l’aigua)



3.2 RECURSOS HIDRICS. NOUS RECURSOS

DIPOSITS PLUVIALS A LA CIUTAT DE BARCELONA Capacitat total d’uns 345000 m3 (> de 100 piscines olímpiques)

ctma 3 2 recursos

Education