¿Qué es la Conductividad del Agua?
La conductividad es una medida de la capacidad del agua para pasar el flujo eléctrico. Esta capacidad está directamente relacionada con la concentración de iones en el agua.
Estos iones conductores provienen de sales disueltas y materiales inorgánicos como álcalis, cloruros, sulfuros y compuestos de carbonato. Los compuestos que se disuelven en iones también se conocen como electrolitos.
Cuantos más iones estén presentes, mayor será la conductividad del agua. Del mismo modo, cuantos menos iones hay en el agua, menos conductiva es. El agua destilada o desionizada puede actuar como aislante debido a su muy bajo (si no despreciable) valor de conductividad. El agua de mar, por otro lado, tiene una conductividad muy alta.
Los iones conducen electricidad debido a sus cargas positivas y negativas. Cuando los electrolitos se disuelven en agua, se dividen en partículas con carga positiva (catión) y carga negativa (anión). A medida que las sustancias disueltas se dividen en agua, las concentraciones de cada carga positiva y negativa permanecen iguales. Esto significa que a pesar de que la conductividad del agua aumenta con los iones añadidos, permanece eléctricamente neutral.
¿Por Qué es Importante la Conductividad?
La conductividad, en particular la conductancia específica, es uno de los parámetros de calidad del agua más útiles y comúnmente medidos.
Además de ser la base de la mayoría de los cálculos de salinidad y sólidos disueltos totales, la conductividad es un indicador temprano de cambio en un sistema de agua. La mayoría de las masas de agua mantienen una conductividad bastante constante que se puede utilizar como línea de base de comparación con mediciones futuras.
Un cambio significativo, ya sea debido a inundaciones naturales, evaporación o contaminación artificial, puede ser muy perjudicial para la calidad del agua.
El agua de mar no puede retener tanto oxígeno disuelto como el agua dulce debido a su alta salinidad.
La conductividad y la salinidad tienen una fuerte correlación. Como la conductividad es más fácil de medir, se usa en algoritmos que estiman la salinidad y el TDS, los cuales afectan la calidad del agua y la vida acuática.
La salinidad es importante en particular ya que afecta la solubilidad del oxígeno disuelto. Cuanto mayor sea el nivel de salinidad, menor será la concentración de oxígeno disuelto.
El oxígeno es aproximadamente un 20% menos soluble en agua de mar que en agua dulce a la misma temperatura. Esto significa que, en promedio, el agua de mar tiene una menor concentración de oxígeno disuelto que las fuentes de agua dulce.
El efecto de la salinidad sobre la solubilidad de los gases disueltos se debe a la Ley de Henry; la constante utilizada cambiará según las concentraciones de iones de sal.
El Cambio de Conductividad puede Indicar Contaminación
Un aumento o disminución repentina de la conductividad en un cuerpo de agua puede indicar contaminación. La escorrentía agrícola o una fuga de aguas residuales aumentará la conductividad debido a los iones adicionales de cloruro, fosfato y nitrato.
Un derrame de petróleo o la adición de otros compuestos orgánicos disminuiría la conductividad ya que estos elementos no se descomponen en iones. En ambos casos, los sólidos disueltos adicionales tendrán un impacto negativo en la calidad del agua.
¿De Dónde Vienen el TDS y la Salinidad?
La conductividad y la salinidad varían mucho entre los diferentes cuerpos de agua. La mayoría de las corrientes y lagos de agua dulce tienen valores bajos de salinidad y conductividad. Los océanos tienen una alta conductividad y salinidad debido a la gran cantidad de sales disueltas presentes.
Fuentes de Conductividad de Agua Dulce
En arroyos y ríos, los niveles normales de conductividad provienen de la geología circundante. Los suelos arcillosos contribuirán a la conductividad, mientras que la roca madre de granito no. Los minerales en la arcilla se ionizarán a medida que se disuelvan, mientras que el granito permanece inerte.
Del mismo modo, las entradas de agua subterránea contribuirán a la conductividad de la corriente o río dependiendo de la geología por la que fluye el agua subterránea. El agua subterránea que está fuertemente ionizada de minerales disueltos aumentará la conductividad del agua en la que fluye.
Fuentes de Conductividad de Agua Salada
La mayor parte de la sal en el océano proviene de la escorrentía (agua de lluvia que circula libremente sobre la superficie de un terreno), los sedimentos y la actividad tectónica.
La lluvia contiene ácido carbónico, que puede contribuir a la erosión de las rocas. A medida que la lluvia fluye sobre las rocas y el suelo, los minerales y las sales se descomponen en iones y se transportan, llegando finalmente al océano.
Los respiraderos hidrotermales a lo largo del fondo del océano también contribuyen con minerales disueltos. A medida que el agua caliente se filtra por los respiraderos, libera minerales con ella. Los volcanes submarinos pueden arrojar minerales disueltos y dióxido de carbono al océano.
El dióxido de carbono disuelto puede convertirse en ácido carbónico, lo que puede erosionar las rocas del fondo marino circundante y aumentar la salinidad. A medida que el agua se evapora de la superficie del océano, las sales de estas fuentes se acumulan durante millones de años.
La polución y la contaminación también pueden contribuir a la salinidad y al TDS, ya que el efluente de las aguas residuales aumenta los iones de sal y un derrame de petróleo aumenta el total de sólidos disueltos.
¿Cuándo Fluctúa la Conductividad?
La conductividad depende de la temperatura del agua y la salinidad / TDS. El flujo del agua y los cambios en el nivel del agua también pueden contribuir a la conductividad a través de su impacto en la salinidad.
La temperatura del agua puede hacer que los niveles de conductividad fluctúen diariamente. Además de su efecto directo sobre la conductividad, la temperatura también influye en la densidad del agua, lo que conduce a la estratificación. El agua estratificada puede tener diferentes valores de conductividad a diferentes profundidades.
El flujo de agua, ya sea de un manantial, agua subterránea, lluvia, confluencia u otras fuentes puede afectar la salinidad y la conductividad del agua. Del mismo modo, las reducciones en el flujo de presas o desviaciones de ríos también pueden alterar los niveles de conductividad.
Los cambios en el nivel del agua, como las fases de la marea y la evaporación, también harán que los niveles de salinidad y conductividad cambien.
Conductividad y Temperatura
Cuando la temperatura del agua aumenta, también aumentará la conductividad. Por cada aumento de 1 ° C, los valores de conductividad pueden aumentar 2-4%.
La temperatura afecta la conductividad al aumentar la movilidad iónica, así como la solubilidad de muchas sales y minerales. Esto se puede ver en las variaciones diurnas a medida que un cuerpo de agua se calienta debido a la luz solar (y aumenta la conductividad) y luego se enfría por la noche (disminuyendo la conductividad).
Debido al efecto directo de la temperatura, la conductividad se mide o se corrige a una temperatura estandarizada (generalmente 25 ° C) para compararla. Este método de informe estandarizado se llama conductancia específica.
Las variaciones estacionales en la conductividad, aunque se ven afectadas por las temperaturas medias, también se ven afectadas por el flujo de agua. En algunos ríos, como la primavera a menudo tiene el mayor volumen de flujo, la conductividad puede ser menor en ese momento que en invierno a pesar de las diferencias de temperatura.
En agua con poca o ninguna afluencia, los promedios estacionales dependen más de la temperatura y la evaporación.
Conductividad y Flujo de Agua
El efecto del flujo de agua sobre los valores de conductividad y salinidad es bastante básico. Si el flujo de entrada es una fuente de agua dulce, disminuirá los valores de salinidad y conductividad.
Las fuentes de agua dulce incluyen manantiales, deshielo, arroyos claros y limpios y agua subterránea fresca. En el otro lado del espectro, las entradas de aguas subterráneas altamente mineralizadas aumentarán la conductividad y la salinidad.
La escorrentía agrícola, además de ser rica en nutrientes, a menudo tiene una mayor concentración de sólidos disueltos que pueden influir en la conductividad. Tanto para el agua dulce como para el agua mineralizada, cuanto mayor sea el volumen de flujo, más afectará la salinidad y la conductividad.
La lluvia misma puede tener una conductividad más alta que el agua pura debido a la incorporación de gases y partículas de polvo. Sin embargo, las fuertes lluvias pueden disminuir la conductividad de un cuerpo de agua, ya que diluye la concentración de salinidad actual.
Si las fuertes lluvias u otro evento climático importante contribuyen a las inundaciones, el efecto sobre la conductividad depende del cuerpo de agua y el suelo circundante. En áreas con estaciones secas y húmedas, la conductividad generalmente cae en general durante la estación húmeda debido a la dilución de la fuente de agua.
Aunque la conductividad general es más baja para la temporada, a menudo hay picos de conductividad cuando el agua ingresa inicialmente en una llanura de inundación. Si una llanura aluvial contiene suelo rico en nutrientes o mineralizado, los iones de sal previamente secos pueden ingresar a la solución a medida que se inunda, elevando la conductividad del agua.
Si se inunda el agua costera, puede ocurrir el efecto contrario. Aunque la turbidez aumentará, la conductividad del agua a menudo disminuye durante una inundación costera. El agua de mar recogerá sólidos y nutrientes suspendidos del suelo, pero también puede depositar sus sales en la tierra, disminuyendo la conductividad del agua.
Las represas y las desviaciones de los ríos afectan la conductividad al reducir el volumen natural del flujo de agua a un área. Cuando este flujo se desvía, el efecto del agua dulce adicional (disminución de la conductividad) se minimiza. Las áreas aguas abajo de una presa o un desvío del río tendrán un valor de conductividad alterado debido a la disminución del flujo de entrada.
Conductividad y Nivel de Agua
La conductividad del agua debido a las fluctuaciones del nivel del agua a menudo está directamente conectada al flujo de agua. Las fluctuaciones de conductividad y salinidad debido a los cambios en el nivel del agua son más notables en los estuarios.
A medida que aumentan las mareas, el agua salada del océano se empuja hacia un estuario, elevando los valores de salinidad y conductividad. Cuando cae la marea, el agua salada es arrastrada hacia el océano, bajando la conductividad y la salinidad.
La evaporación puede aumentar las concentraciones de salinidad. A medida que el nivel del agua disminuye, los iones presentes se concentran, contribuyendo a niveles de conductividad más altos. Es por eso que los valores de conductividad y salinidad a menudo aumentan en verano debido a un menor volumen de flujo y evaporación. En el otro lado de la escala, la lluvia puede aumentar el volumen y el nivel del agua, disminuyendo la conductividad.
Consecuencias de Niveles Inusuales
Los niveles inusuales de conductividad y salinidad suelen ser indicativos de contaminación. En algunos casos, como la lluvia excesiva o la sequía, se pueden conectar a causas naturales extremas. Independientemente de si el resultado fue causado por fuentes artificiales o naturales, los cambios en la conductividad, la salinidad y el TDS pueden tener un impacto en la vida acuática y la calidad del agua.
La mayoría de las especies acuáticas se han adaptado a niveles de salinidad específicos. Los valores de salinidad fuera de un rango normal pueden provocar la muerte de peces debido a cambios en las concentraciones de oxígeno disuelto, la regulación de la ósmosis y la toxicidad del TDS.
Cuando los valores de conductividad y salinidad se extienden demasiado lejos de su rango habitual, puede ser perjudicial para la vida acuática que reside en un cuerpo de agua. Esta es la razón por la cual menos especies, pero quizás más resistentes, se han adaptado a la vida en los estuarios, donde la salinidad está en constante cambio.
La vida del estuario puede tolerar los niveles de salinidad que cambian rápidamente mejor que sus contrapartes de agua dulce y marina. Pero incluso estas especies de agua salobre pueden sufrir si los cambios de salinidad se vuelven demasiado extremos.
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