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Una de las formas más intuitivas para la caracterización física del agua es utilizar los sentidos, es decir, oler, ver y degustar. Estos parámetros sensitivos (y también subjetivos) se llaman organolépticos, y en algunos casos pueden evitar la realización de análisis intermedios: por ejemplo, un color amarillento del agua es indicativo de una elevada cantidad de hierro, un sabor salado indica la presencia de sales disueltas en el agua y un olor a huevos podridos puede indicar un vertido de ácido sulfhídrico.

Otro parámetro útil para la caracterización es la materia en suspensión (partículas insolubles) presente en el agua. El estudio de estas partículas es útil para el diseño de unidades de tratamiento de las aguas, si es ese su destino. Pero la presencia de materia en suspensión es negativa para los ecosistemas porque dificulta la entrada de luz, puede contener sustancias dañinas como pesticidas, puede obstruir torrentes, etc. La cantidad de materia en suspensión se puede cuantificar y medir en porcentaje o ppm (partes por millón) cogiendo una muestra y utilizando un filtro adecuado.

Por último, la cantidad de calor aportada a los ecosistemas acuáticos nos indica hasta qué punto los procesos industriales de refrigeración por agua influyen en este medio, ya que un aumento de calor hace disminuir el contenido en oxígeno disuelto. Además muchas especies pueden verse afectadas negativamente por estos cambios térmicos, que pueden llegar incluso a provocar su muerte.