Turbiedad

La turbidez es la opacidad o neblina de un fluido causada por una gran cantidad de partículas individuales que generalmente son invisibles a simple vista . La medición de la turbidez es una prueba clave tanto para la claridad como para la calidad del agua .

Los fluidos pueden contener materia sólida en suspensión, compuesta por partículas de muy diversos tamaños. Si bien algunos sólidos en suspensión son lo suficientemente grandes y pesados ​​como para depositarse rápidamente en el fondo del recipiente si se deja reposar la muestra líquida (los sólidos sedimentables ), las partículas muy pequeñas se sedimentan muy lentamente o no se sedimentan en absoluto si la muestra se agita regularmente o si las partículas son coloidales . Estas pequeñas partículas sólidas hacen que el líquido parezca turbio.

La turbidez (o neblina) también se aplica a sólidos transparentes como el vidrio o el plástico. En la producción de plástico, la neblina se define como el porcentaje de luz que se desvía más de 2,5° de la dirección de la luz incidente. ^{[ 1 ]}

La turbidez en aguas abiertas puede ser causada por el crecimiento de fitoplancton . Las actividades humanas que alteran la tierra, como la construcción , la minería y la agricultura , pueden provocar altos niveles de sedimentos que ingresan a los cuerpos de agua durante las tormentas de lluvia debido a la escorrentía de aguas pluviales . Las áreas propensas a altas tasas de erosión de riberas, así como las áreas urbanizadas, también contribuyen con grandes cantidades de turbidez a las aguas cercanas, a través de la contaminación de aguas pluviales de superficies pavimentadas como carreteras, puentes, estacionamientos y aeropuertos. ^{[ 2 ]} Algunas industrias como la extracción de canteras , la minería y la recuperación de carbón pueden generar niveles muy altos de turbidez debido a partículas de roca coloidal.

En el agua potable, cuanto mayor sea el nivel de turbidez, mayor será el riesgo de que las personas desarrollen enfermedades gastrointestinales . ^{[ 3 ]} Esto es especialmente problemático para las personas inmunocomprometidas, ya que contaminantes como virus o bacterias pueden adherirse a los sólidos en suspensión. Los sólidos en suspensión interfieren con la desinfección del agua con cloro ^{[ 4 ]} porque las partículas actúan como escudos para virus y bacterias. De manera similar, los sólidos en suspensión pueden proteger a las bacterias de la esterilización del agua mediante luz ultravioleta (UV) . ^{[ 5 ]}

En cuerpos de agua como lagos , ríos y embalses , los altos niveles de turbidez pueden reducir la cantidad de luz que llega a las profundidades, lo que puede inhibir el crecimiento de plantas acuáticas sumergidas y, en consecuencia, afectar a las especies que dependen de ellas, como los peces y los mariscos . Los altos niveles de turbidez también pueden afectar la capacidad de las branquias de los peces para absorber el oxígeno disuelto. Este fenómeno se ha observado regularmente en toda la bahía de Chesapeake , en el este de Estados Unidos. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

En muchas zonas de manglares , se requiere una alta turbidez para sustentar ciertas especies, como por ejemplo para proteger a los peces jóvenes de los depredadores. En la mayoría de los manglares de la costa este de Australia , en particular en la bahía de Moreton , se necesitan niveles de turbidez de hasta 600 unidades nefelométricas de turbidez (UNT) para un correcto funcionamiento del ecosistema .

La medición de la turbidez es una prueba clave tanto para la claridad como para la calidad del agua. Existen dos unidades estándar para reportar la turbidez: Unidades Nefelométricas de Formazina (FNU) de la norma ISO 7027 y Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU) del Método 180.1 de la USEPA. La norma ISO 7027 y las FNU se utilizan principalmente en Europa, mientras que las NTU se utilizan principalmente en EE. UU. La norma ISO 7027 proporciona el método para la determinación de la turbidez en la calidad del agua. Se utiliza para determinar la concentración de partículas en suspensión en una muestra de agua midiendo la luz incidente dispersada en ángulo recto desde la muestra. La luz dispersada es capturada por un fotodiodo , que produce una señal electrónica que se convierte en turbidez. Se ha desarrollado hardware de código abierto siguiendo el método ISO 7027 para medir la turbidez de forma fiable utilizando un microcontrolador Arduino y LED económicos . ^{[ 8 ]}

Existen varias formas prácticas de comprobar la calidad del agua, la más directa consiste en medir la atenuación (es decir, la reducción de la intensidad) de la luz al pasar a través de una columna de agua. ^{[ 9 ]} El método alternativo de la vela de Jackson (unidades: Unidad de Turbidez de Jackson o UTH ) es esencialmente la medida inversa de la longitud de una columna de agua necesaria para ocultar completamente la llama de una vela vista a través de ella. Cuanta más agua se necesite (cuanto más larga sea la columna de agua), más clara será el agua. Por supuesto, el agua por sí sola produce cierta atenuación, y cualquier sustancia disuelta en ella que produzca color puede atenuar algunas longitudes de onda. Los instrumentos modernos no utilizan velas, pero este método de atenuación de un haz de luz a través de una columna de agua debe calibrarse y expresarse en UTH. ^{[ 9 ]}

La propensión de las partículas a dispersar un haz de luz enfocado en ellas se considera ahora una medida más significativa de la turbidez en el agua. La turbidez se mide de esta manera utilizando un nefelómetro, cuyo detector se coloca a un lado del haz de luz. Llega más luz al detector si hay muchas partículas pequeñas que dispersan el haz de luz que si hay pocas. Las unidades de turbidez de un nefelómetro calibrado pueden ser NTU o FTU, según el método estándar utilizado. En cierta medida, la cantidad de luz que refleja una cantidad dada de partículas depende de propiedades de las partículas como su forma, color y reflectividad. Por esta razón (y porque las partículas más pesadas se sedimentan rápidamente y no contribuyen a la lectura de turbidez), la correlación entre la turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST) es algo inusual para cada lugar o situación. ^{[ 9 ]}

La turbidez en lagos, embalses, canales y el océano se puede medir con un disco Secchi . Este disco blanco y negro se sumerge en el agua hasta que deja de ser visible; la profundidad (profundidad de Secchi) se registra como una medida de la transparencia del agua (inversamente relacionada con la turbidez). El disco Secchi ofrece la ventaja de integrar la turbidez en función de la profundidad (en presencia de capas de turbidez variables), ser rápido, fácil de usar y económico. Permite obtener una estimación aproximada de la profundidad de la zona eufótica mediante una división triple de la profundidad de Secchi ; sin embargo, no se puede utilizar en aguas poco profundas donde el disco aún es visible en el fondo. ^{[ 10 ]}

También se han utilizado cámaras y visión artificial para medir la turbidez. ^{[ 11 ]} Este tipo de monitoreo puede utilizar el aprendizaje automático para identificar problemas en las aguas residuales. ^{[ 12 ]}

Otro dispositivo que puede ayudar a medir la turbidez en aguas poco profundas es el tubo de turbidez. ^{[ 13 ] [ 10 ]} El tubo de turbidez condensa el agua en un tubo graduado que permite determinar la turbidez basándose en un disco de contraste en su fondo, análogo al disco de Secchi.

La turbidez del aire, que provoca la atenuación solar, se utiliza como medida de contaminación. Para modelar la atenuación de la irradiancia del haz, se han introducido varios parámetros de turbidez, incluido el factor de turbidez de Linke (T _L ). ^{[ 14 ] [ 15 ]}

La turbidez se trata comúnmente mediante un proceso de sedimentación o filtración, o ambos. Según la aplicación, se pueden dosificar floculantes en el flujo de agua para aumentar la eficacia del proceso de sedimentación o filtración. ^{[ 25 ] [ 26 ]} Las plantas de tratamiento de agua potable y de aguas residuales municipales a menudo eliminan la turbidez con una combinación de tanques de sedimentación, filtración con medios granulares y clarificadores .

El tratamiento de agua in situ o la dosificación directa para el tratamiento de la turbidez es común cuando los cuerpos de agua afectados están dispersos (es decir, hay numerosos cuerpos de agua distribuidos en un área geográfica, como pequeños embalses de agua potable), cuando el problema no es constante (es decir, cuando hay turbidez en un cuerpo de agua solo durante y después de la temporada de lluvias) o cuando se requiere una solución de bajo costo. El tratamiento in situ de la turbidez implica la adición de un reactivo, generalmente un floculante , distribuido uniformemente sobre la superficie del cuerpo de agua. Los flóculos se depositan en el fondo del cuerpo de agua, donde permanecen, o se eliminan cuando se drena el cuerpo de agua. Este método se usa comúnmente en minas de carbón e instalaciones de carga de carbón donde los estanques de recolección de aguas pluviales presentan problemas estacionales de turbidez. Varias empresas ofrecen sistemas de tratamiento portátiles para el tratamiento de agua in situ o la dosificación directa de reactivos.

• Estándares de McFarland : escala para la medición de la turbidez , referencia para el análisis microbiológico. 
• Óptica oceánica
• Transparencia y translucidez : propiedad física que permite el paso de la luz. 

• El agua en la web: "Turbidez" (Universidad de Minnesota, Duluth y Lake Superior College)
• "Turbidez y agua" Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS)
• Manual de campo del USGS sobre la medición de la turbidez
• Calidad del agua - Aguas pluviales, estado de Washington
• Tubidy - Aguas pluviales, estado de Washington