Los parámetros químicos del agua purificada permiten comprobar la presencia y la concentración de sales, minerales, materia orgánica, metales, compuestos nitrogenados, desinfectantes y otros contaminantes que pueden afectar su calidad y su uso. El análisis debe complementarse con controles físicos, microbiológicos y sensoriales, porque la calidad del agua describe sus características químicas, físicas y biológicas dependiendo del uso que se le va a dar.
En el caso del agua destinada al consumo humano, los parámetros fisicoquímicos deben seguir unos límites para los tóxicos y no deseables. La selección de los análisis depende de la procedencia del agua, el tratamiento que recibe y cuál será su destino.
Qué se entiende por calidad del agua purificada
La calidad del agua es el término que describe las características químicas, físicas y biológicas del agua dependiendo del uso que se le va a dar. Para determinarla, se miden y analizan estos elementos, como, por ejemplo, la temperatura, el contenido mineral disuelto en ella y la cantidad de bacterias que tiene.
A partir de esa información, los datos obtenidos se comparan con ciertos estándares para decidir cuál es el uso apropiado para esa agua analizada. Es decir, una determinada agua puede ser apta para lavar, pero no para beber.
El agua purificada debe cumplir con los siguientes parámetros de calidad: Características físicas: El agua debe ser incolora, inodora y tener un sabor agradable. Características químicas: El agua debe cumplir con los límites permisibles de contaminantes químicos, como metales pesados, pesticidas y otros compuestos orgánicos. Características microbiológicas: El agua debe estar libre de microorganismos patógenos, como bacterias, virus y protozoos.
Por qué es necesario analizar el agua
Las aguas naturales están en contacto constante con diferentes agentes de la naturaleza como el suelo, el aire o la vegetación incorporando parte de los mismos por disolución, arrastre o incluso, en el caso de ciertos gases, por intercambio. Por ello, es muy importante controlar la calidad del agua que llega a la población.
En lo que respecta al agua dulce, y teniendo en cuenta los procesos biológicos producidos por un gran número de seres vivos existentes en el medio acuático que consumen y desprenden distintas sustancias, se pueden encontrar compuestos que dependen de diferentes factores como las características del terreno o la concentración de gases, entre otros.
De este modo, es posible hallar carbonatos, bicarbonatos, nitratos, sulfatos y cloruros junto con otros constituyentes minoritarios como lo pueden ser los fosfatos y silicatos. Al igual que también pueden encontrarse metales utilizados como elementos de traza y gases disueltos como el nitrógeno, el oxígeno o el dióxido de carbono.
También es importante tener en cuenta la composición química del agua, ya que esta puede verse afectada por actividades humanas como la agricultura, la ganadería o procesos industriales. Tengamos en cuenta que estas actividades incorporan al agua sustancias como aceites, grasas, pesticidas, fenoles, metales pesados, etc., que provocan cambios en sus propiedades físicas.
Cuándo y dónde se realiza el análisis
Para analizar la calidad del agua, se debe tener en cuenta todo el proceso. Primero su origen en embalses, ríos y pozos; después, durante su tratamiento en las ETAP (Estaciones de tratamiento de agua potable); y, finalmente, en su llegada al consumidor a través de las redes de distribución correspondientes.
En cada momento se deben analizar muestras en el laboratorio para concretar si el agua es o no adecuada para el consumo humano. Los establecimientos que producen y envasan agua purificada deben llevar a cabo controles de calidad periódicos para verificar que el agua cumple con los requisitos establecidos en la normativa.
Estos controles incluyen análisis microbiológicos, fisicoquímicos y sensoriales. A la hora de determinar cuáles serán los parámetros de control del agua potable, se deberá tener en cuenta la procedencia, el tratamiento que recibe y cuál será su destino.
Principales parámetros químicos del agua purificada
pH
El pH es un parámetro importante en los sistemas químicos y biológicos de las aguas naturales. Suele aplicarse en el ámbito de las aguas residuales y naturales.
Se puede producir alcalinidad y suele elevar el PH del agua por encima de los valores adecuados. Además, la acidez proporciona un descenso de este. Ambos, controlan la capacidad de taponamiento del agua y puede regularse mediante el sistema carbonato.
El pH también se utiliza como referencia para el acondicionamiento del agua. En el proceso de purificación, se ajusta el pH y se pueden añadir minerales para mejorar el sabor y la calidad del agua.
Sólidos disueltos totales y sólidos en suspensión
Los sólidos disueltos incluyen todos los elementos que no son ni agua ni gases y que pueden estar en forma disuelta o en suspensión, presentándose como sólidos volátiles o no volátiles. Los sólidos disueltos influyen en la salinidad o la conductividad.
Los sólidos en suspensión hacen referencia a las sustancias suspendidas en el agua y que no están en ella de forma natural. Cuando existen sólidos en suspensión, suelen afectar a otros parámetros como la turbidez o el color.
Una medida muy utilizada para medir la calidad del agua es el TDS (Total de Sólidos Disueltos, por sus siglas en inglés). Se trata de un método barato y sencillo de utilizar; pero, debido a su limitación para abordar todos los parámetros establecidos para la calidad del agua, se puede considerar problemático.
En realidad, no es suficiente medir el TDS en el agua dado que deja de lado características muy importantes para establecer su calidad. El TDS es el porcentaje de residuo seco que engloba sales inorgánicas y pequeñas cantidades de materia orgánica disueltas en el agua.
Sus principales constituyentes son los cationes de calcio, magnesio, sodio y potasio y los aniones de carbonato, bicarbonato, cloro, sulfato y nitrato. El TDS se expresa en mg por unidad de volumen de agua (mg/L) o como partes por millón (ppm).
| Nivel de TDS (mg/l) | Interpretación |
|---|---|
| Menos de 300 | Excelente |
| 300 - 600 | Bueno |
| 600 - 900 | Regular |
| 900 - 1,200 | Pobre |
| Más de 1,200 | Inaceptable |
El agua mineral natural y el agua de grifo tienen un valor promedio de TDS de entre 100 y 200 mg/l, si bien en áreas con una alta concentración de minerales el agua de grifo puede tener valores bastante más altos. Pero gran parte del agua mineral tiene niveles mayores.
Conductividad eléctrica y resistividad
La conductividad determina la capacidad que tiene el agua de transportar la corriente eléctrica y, dependiendo de las especies iónicas, la conductividad variará llegando a influir en este proceso la temperatura a la que se encuentra el agua.
La conductividad es especialmente útil para detectar cambios en la cantidad de sales y especies iónicas disueltas. En aguas de alta pureza también puede expresarse el resultado mediante la resistividad eléctrica.
Materia orgánica, DQO y DBO
Es posible encontrar materia orgánica de forma disuelta en partículas y pueden diferenciarse dos grupos dependiendo de su biodegradabilidad. Para realizar su medición se utilizan los parámetros de demanda química de oxígeno (DQO) y demanda bioquímica de oxígeno (DBO).
La demanda química de oxígeno (DQO) evalúa la cantidad de oxígeno que es consumido por cuerpos reductores que están presentes en el agua, pero sin que intervengan organismos vivos. Ayuda a determinar el contenido de materia orgánica oxidable que es biodegradable.
La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) hace referencia a la cantidad de oxígeno que se necesita para descomponer la materia orgánica para la acción bioquímica aerobia. Facilita averiguar qué cantidad de materia orgánica es biodegradable.
Carbono orgánico total
El carbono orgánico total permite controlar la presencia global de compuestos orgánicos en el agua. Las especificaciones para agua de calidad de reactivo establecen valores máximos de TOC de 10 µg/L para el Tipo I, 50 µg/L para el Tipo II y 200 µg/L para el Tipo III.
En las normas de farmacopea, el carbono orgánico total debe ser inferior a 500 µg/L C tanto en la EP como en la USP.
Nitrógeno y derivados
En el agua natural se pueden encontrar compuestos inorgánicos nitrogenados que contienen nitrógeno amínico o amídico que suelen provenir de la disolución de rocas. También minerales, descomposición de vegetales, animales, procesos industriales e incluso de fertilizantes o abonos. Todos deben tenerse en cuenta de cara al proceso hídrico.
Entre los compuestos que deben considerarse se encuentran los nitratos, los nitritos, el amoníaco y el ión amonio total. Su presencia puede estar relacionada con la composición natural del terreno, la descomposición de materia orgánica, los fertilizantes o determinadas actividades industriales.
En las normas de farmacopea, los nitratos deben ser inferiores a 0,2 ppm en la EP.
Fósforo y derivados
No es común encontrar fósforo en la naturaleza, pero otros compuestos como ortofosfatos, metafosfatos, polifosfatos, pirofosfatos o fosfatos unidos de manera orgánica si son más comunes en aguas residuales y naturales.
El fósforo está considerado un macronutriente esencial porque es acumulado por una gran variedad de organismos vivos. En determinados controles se analiza como fósforo total.
Cloro residual y cloruros
El cloro es un gas amarillo-verdoso altamente soluble en agua. El cloro reacciona fácilmente con sustancias nitrogenadas y cuando permanece en agua tras su tratamiento, se convierte en cloro residual.
Los cloruros pueden producir un sabor desagradable o corrosión en las canalizaciones y depósitos. Por ello, el análisis debe diferenciar el control del cloro utilizado en la desinfección y la concentración de cloruros presentes en el agua.
Fluoruros
Normalmente, los fluoruros son los que se forman con cationes monovalentes y son solubles en el agua. En cambio, los que se forman con cationes divalentes no lo son.
El fluoruro forma parte de los parámetros químicos que pueden determinarse en el agua potable y en el agua destinada a usos de laboratorio, farmacéuticos o industriales, según el nivel de pureza requerido.
Sulfatos
Cuando los sulfatos se presentan en la forma oxidada del azufre son muy solubles en el agua, pero cuando se trata de sulfatos de bario, plomo o estroncio no se produce esta solubilidad.
Los sulfatos son útiles como fuente de oxígeno para las bacterias convirtiéndose en sulfuro de hidrógeno. Su determinación ayuda a valorar la composición iónica y la posible presencia de compuestos derivados del azufre.
Aceites y grasas
Los aceites y grasas suelen ser compuestos no solubles en el agua, pero sí pueden presentarse de forma saponificada o emulsionada. Estos pueden ser de origen animal, mineral o vegetal, y pueden presentar sabor u olor extraños en el agua, además de un aspecto irisado.
Su presencia puede indicar contaminación de origen industrial, urbano, ganadero o agrícola. También puede alterar las propiedades sensoriales y dificultar algunas etapas del tratamiento.
Hidrocarburos
Bajo la denominación de hidrocarburos se encuentran agrupados una serie de compuestos cuya característica común es presentar en su estructura átomos de carbono y de hidrógeno.
Pueden distinguirse dos grupos, los derivados del petróleo y los aromáticos policíclicos que son cancerígenos. De ahí la importancia de analizar bien este parámetro.
Detergentes
Los detergentes son sustancias que tienen grandes propiedades de limpieza y están compuestas por surfactantes y minerales, las cuales son las más comunes porque reducen la tensión superficial del agua.
Su presencia puede afectar las propiedades físicas del agua y asociarse con contaminación de origen doméstico, urbano o industrial.
Fenoles
Los fenoles pueden afectar a las especies piscícolas por toxicidad directa a los organismos vivos del medio acuático que les sirven como alimento. También pueden disminuir la cantidad de oxígeno disponible.
La detección de fenoles resulta relevante porque algunos pueden modificar el olor y el sabor del agua incluso cuando están presentes en concentraciones reducidas.
Cianuros
Los peces y los gérmenes aerobios que se encargan de la depuración son muy sensibles a este compuesto, aunque se encuentre en pequeñas cantidades.
Por su toxicidad, los cianuros deben incluirse en los controles cuando la procedencia del agua o las actividades existentes en la zona de abastecimiento puedan justificar su análisis.
Haloformos
Los haloformos son derivados orgánicos de los halógenos y están presentes en el agua. Los más comunes son trihalometanos, tetracloruro de carbono o dicloroetano.
Su control se relaciona con la presencia de compuestos orgánicos halogenados y con las reacciones que pueden producirse durante determinados tratamientos de desinfección.
Metales y metales pesados
Los metales agrupan los compuestos constituidos por los diferentes elementos metálicos. Así que las características de los mismos dependen del metal que esté incorporado.
Los compuestos formados por mercurio o cadmio son los más comunes y los que mayores efectos pueden ocasionar. El mercurio es muy tóxico, mientras que el cadmio se presenta en forma divalente.
Los sulfuros, carbonatos e hidróxidos de cadmio pueden presentar una baja solubilidad. Mientras que los iones de cadmio disminuyen el incremento del PH y son muy tóxicos cuando se presentan de forma acumulativa.
En los análisis de agua potable también pueden determinarse aluminio, plomo, hierro, cobre, zinc y otros elementos metálicos. Las normas de farmacopea establecen para los metales pesados un valor inferior a 0,1 ppm en la EP.
Pesticidas
Los pesticidas pueden clasificarse en función de sus características químicas o su uso como los herbicidas o fungicidas. La toxicidad de los pesticidas en el agua depende de la naturaleza y las especies que viven en él.
Los herbicidas son menos tóxicos que los insecticidas, mientras que los fosforados son peores para el ser humano. El análisis debe valorar la posible influencia de las actividades agrícolas, especialmente cuando se utilizan fertilizantes, abonos o productos fitosanitarios.
Oxígeno disuelto
El oxígeno disuelto es una sustancia necesaria para los peces y organismos acuáticos porque de ella depende su vida. Posee una solubilidad media y está condicionada por factores como la salinidad, la temperatura, la turbulencia o la presión atmosférica.
Aunque el oxígeno disuelto tiene especial importancia en los medios acuáticos con organismos vivos, también ayuda a interpretar las condiciones químicas y biológicas del agua y su posible alteración por materia orgánica.
Radiactividad
La radiactividad puede ser originada por elementos naturales como el uranio, el actinio o el torio, y por productos de descomposición. Estos últimos pueden proceder tanto de fuentes naturales como de actividades humanas como, por ejemplo, la extracción de minerales.
La mayoría de los compuestos radiactivos tienen baja solubilidad en el agua y no suponen unos altos niveles de radiactividad. Aun así, la procedencia del agua puede justificar la inclusión de este control.
Parámetros físicos y sensoriales que complementan el análisis químico
Los parámetros físicos no sustituyen al análisis químico, pero ayudan a detectar cambios en la calidad del agua, problemas de tratamiento o contaminación. Los principales parámetros que se tienen en cuenta son el olor, el sabor, el color, la temperatura, el pH y la turbidez.
Color
El color es una propiedad muy importante debido a que afecta a la estética del agua. Sus principales efectos están relacionados con la falta de transparencia, la cual puede disminuir la visión de los peces o reducir la capacidad de transmisión de la luz solar a través de ella.
Las sustancias que afectan directamente al color pueden ser de origen vegetal tales como ácidos húmicos, turba, plancton, o debido a ciertos metales como el hierro, el manganeso o el cobre.
Olor y sabor
El olor no supone un indicativo de que existan sustancias peligrosas en el agua, pero sí puede afectar a su apreciación, que tiene un carácter subjetivo. En las aguas de consumo no debe haber ningún olor en el momento de la muestra ni posteriormente a ella.
Algunos olores pueden deberse al ácido sulfhídrico, el cloro o a fenoles principalmente. Los aceites, grasas, cloruros, hidrocarburos y otros compuestos también pueden modificar el sabor o producir olores extraños.
Turbidez
Cuando existe presencia de sustancias suspendidas en el agua podrían suponer una mala calidad o la presencia de arena o arcilla. Es un factor ambiental de gran importancia, ya que afecta a la penetración de la luz y su aspecto estético, suponiendo un obstáculo en la desinfección o incluso provocando un olor o gusto no aptos para el consumo.
Temperatura
La temperatura es un parámetro importante debido a los efectos que puede tener en la solubilidad del oxígeno, la velocidad del metabolismo o las reacciones químicas y bioquímicas.
Cuando las temperaturas son muy elevadas pueden suponer una putrefacción del agua o alteraciones en valores DBO o el oxígeno disuelto.
Densidad
La densidad es un parámetro de vital importancia en las aguas de alta salinidad para poder convertir las medidas de volumen en peso, ya que los resultados de las muestras analizadas se suelen expresar en medidas de peso/volumen.
Parámetros microbiológicos
El agua purificada debe estar libre de microorganismos patógenos, como bacterias, virus y protozoos. Las características biológicas que pueden controlarse incluyen algas, bacterias, hongos, mohos y levaduras.
La contaminación es la causa principal del deterioro de la calidad del agua, dado que produce cambios en la composición física, química o biológica del agua por la introducción de sustancias o microorganismos no deseados que pueden llegar a convertirse en un riesgo para la salud de las personas a corto o a largo plazo.
Un mal tratamiento no solo produce una reducción de la calidad, sino que también presenta riesgos sanitarios. Por esta razón, los controles microbiológicos deben realizarse junto con los análisis fisicoquímicos y no sustituirse por una única medición química.
Relación entre la purificación y los parámetros analizados
El agua purificada se obtiene a través de un proceso que incluye las siguientes etapas: Filtración: Se eliminan las partículas sólidas y sedimentos presentes en el agua. Desinfección: Se eliminan o inactivan los microorganismos patógenos mediante métodos como la cloración, la luz ultravioleta o el ozono.
Ósmosis inversa: Se eliminan las sales disueltas, minerales y otros contaminantes químicos. Acondicionamiento: Se ajusta el pH y se pueden añadir minerales para mejorar el sabor y la calidad del agua.
La filtración se relaciona especialmente con el control de sólidos en suspensión, turbidez y color. La ósmosis inversa influye en la conductividad, la resistividad, los sólidos disueltos, los nitratos, los cloruros, los sulfatos, los fluoruros y determinados metales.
La desinfección requiere controlar el cloro residual cuando se utiliza cloro, así como verificar que el tratamiento no genere concentraciones inadecuadas de compuestos derivados. El acondicionamiento hace necesario comprobar el pH y la composición mineral final.
Normas y valores de referencia para agua purificada
Distintas organizaciones han fijado estándares de calidad para el Agua Purificada en función del uso al que se destina. Entre ellas, destacan las siguientes:
- ASTM D1193 2011 (American Society for Testing and Materials)
- ISO 3696 (International Organization for Standardization)
- CLSI NCCLS (Clinical and Laboratory Standards Institute)
- EP y USP (Pharmacopea Europea y Pharmacopea Americana)
Especificaciones ASTM D1193-91
(ASTM) D1193-91 Sociedad Americana de Pruebas y Materiales Especificaciones estándar para el Agua de calidad de reactivo.
| Parámetro | Tipo I | Tipo II | Tipo III | Tipo IV |
|---|---|---|---|---|
| Conductividad eléctrica Max. (µS/cm @ 25ºC) | 0,056 | 1,0 | 4,0 | 5,0 |
| Resistividad eléctrica Min. (MΩ-cm @ 25ºC) | 18,2 | 1,0 | 0,25 | 0,2 |
| pH a 25ºC | - | - | - | 5,0 - 8,0 |
| TOC máx. (µg/L) | 10 | 50 | 200 | Sin límite |
| Sodio máx. (µg/L) | 1 | 5 | 10 | 50 |
| Sílice max. (µg/L) | 3 | 3 | 500 | Sin límite |
| Cloro max. (µg/L) | 1 | 5 | 10 | 50 |
Parámetros del CLSI NCCLS
Comité Nacional para Normas de Laboratorios Clínicos (NCCLS).
| Parámetro | Tipo I | Tipo II | Tipo III |
|---|---|---|---|
| Bacterias (CFU/ml) | < 10 | < 1000 | NA |
| pH | NA | NA | 5,0 - 8,0 |
| Resistividad (MΩ.cm @ 25ºC) | > 10* | > 1 | > 0,1 |
| Sílice (mg/L) | < 0,05 | < 0,1 | < 1 |
| Sólidos totales (mg/L) | 0,1 | 1 | 5 |
| Carbono orgánico total oxidable (mg/L) | < 0,05 | < 0,2 | < 1 |
Agua Tipo I no debe tener partículas mayores que 0,2µm * La resistividad del Agua Tipo I debe medirse en línea.
Especificaciones ISO 3696
ISO 3696 Organismo Internacional para especificaciones de estandarización del agua para uso de laboratorio.
| Parámetro | Grado 1 | Grado 2 | Grado 3 |
|---|---|---|---|
| pH a 25ºC | N/A | N/A | 5,0 a 7,5 |
| Conductividad eléctrica (µS/cm @25ºC) | 0,1 | 1,0 | 5,0 |
| Materia oxidable. Contenido de oxígeno máx en mg/L. | N/A | 0,08 | 0,4 |
| Absorbancia a 254 nm y 1 cm de longitud de trayectoria óptica, unidades de absorbancia, máx. | 0,001 | 0,01 | No especificado |
| Residuos tras la evaporación al calentar a 110ºC mg/kg, máx. | N/A | 1 | 2 |
| Contenido de sílice (SiO2) máx en mg/L. | 0,01 | 0,02 | No especificado |
Normas de farmacopea
Distintas farmacopeas han establecido calidades para el agua. Entre las más conocidas se encuentran la USP (EE. UU) y la EP (Farmacopea Europea).
Las farmacopeas establecen también criterios de pureza para agua con aplicaciones estériles y para inyectables (criterios microbiológicos y de pirógenos).
| Parámetro | EP | USP |
|---|---|---|
| Nitratos | <0,2 ppm | - |
| Metales pesados | <0,1 ppm | - |
| Carbono orgánico total | <500 µg/L C | <500 µg/L C |
| Conductividad | <4,3 µS/cm a 20ºC | <1.3 µS/cm a 25ºC |
| Bacterias (orientativo) | <100 CFU/ml | <100 CFU/ml |
Normativa para el agua destinada al consumo humano
Cabe destacar la existencia de una normativa que regula la potabilidad del agua, así como la fijación de unos compuestos o sustancias que son aceptables para el consumo.
En los países que forman parte de la UE, lo concerniente al agua potable, está regulado por la Directiva (UE) 2020/2184 del Parlamento Europeo y del Consejo de 16 de diciembre de 2020 relativa a la calidad de las aguas destinadas al consumo humano y en España se articula por el RD 3/2023.
Gracias a estas regulaciones se estipula la calidad del agua potable, estableciendo unos límites en los parámetros para que siempre se cumpla con una calidad admisible en el agua potable.
En aquellos casos en los que se produzca un incumplimiento de estos límites en el control del agua, se debe abrir una investigación para conocer los motivos de su origen y aplicar las medidas oportunas, garantizando siempre la protección de la salud de la población de consumo.
Selección de parámetros según el objetivo del control
La calidad del agua es un tema de gran relevancia en la actualidad, entre otros asuntos, por el gran crecimiento de la población mundial en los últimos años y la previsión de un aumento futuro todavía mayor. También por la expansión y desarrollo de los entornos urbanos, donde se necesita un mayor suministro de agua y un mejor control de la calidad del agua.
En cuanto a las áreas rurales, es un tema central porque en determinadas zonas se presentan problemas debido al uso de fertilizantes para la agricultura que llegan a las aguas superficiales y subterráneas, creando un excedente químico que altera la calidad del agua.
Por ello, el conjunto de análisis debe adaptarse al origen y a los riesgos previsibles. Para medios acuáticos donde haya presencia de organismos vivos, los parámetros a determinar serían:
- Temperatura.
- PH.
- Materia en suspensión.
- DBO5.
- Fósforo total.
- Nitritos.
- Fenoles.
- Hidrocarburos.
- Amoníaco.
- Ión amonio total.
- Cloro residual.
- Zinc y cobre.
Para el agua potable, el control debe incorporar los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos establecidos para el uso previsto, con especial atención a los compuestos tóxicos y no deseables, la materia orgánica, las sales disueltas, los metales, los pesticidas y los subproductos relacionados con la desinfección.
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