Tratamiento de aguas y metales tóxicos disueltos en el agua

Esta lección es parte de Temario de Química de Undécimo año Lección 6 de 12

Por Andrea del Carmen actualizado el 26 de octubre de 2026 12 min de lectura

El agua que sale del tubo de tu casa pasó antes por varios procesos para que se pueda tomar sin riesgo, y el agua que se va por el desagüe debería tratarse antes de volver a un río. En los dos casos se trabaja con disoluciones: lo que se quiere quitar o controlar son sustancias disueltas o suspendidas en el agua, y su cantidad se mide con las unidades de concentración, sobre todo en mg/L o partes por millón.

En esta lección vas a conocer cómo se tratan el agua potable y las aguas residuales, por qué importa el oxígeno disuelto, qué valores máximos de metales tóxicos fija Costa Rica y qué efectos tienen en la salud según la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Definición

El tratamiento de aguas es el conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos que eliminan o reducen los contaminantes del agua. Cuando el objetivo es que el agua se pueda consumir, se llama potabilización; cuando el objetivo es devolver al ambiente el agua usada en casas e industrias sin dañarlo, se habla de tratamiento de aguas residuales.

Del río al tubo: la potabilización#

El agua de un río o de un pozo trae partículas en suspensión, microorganismos y sustancias disueltas. Una planta potabilizadora suele aplicar estas etapas:

Captación y cribado: se toma el agua y se retienen con rejas las ramas, hojas y basura grande.
Coagulación y floculación: se agregan sustancias químicas que neutralizan las cargas de las partículas finas para que se unan en grumos más grandes, llamados flóculos.
Sedimentación: en tanques tranquilos, los flóculos se van al fondo por su peso.
Filtración: el agua pasa por capas de arena y grava que retienen las partículas que no se sedimentaron.
Desinfección: se agrega un desinfectante, por lo general cloro, que elimina los microorganismos y deja un residuo que protege el agua en las tuberías.

El Reglamento para la Calidad del Agua Potable (Decreto Ejecutivo N.° 38924-S), en su cuadro 2 reformado por el Decreto Ejecutivo N.° 44220 de 2023, establece rangos permisibles para el control básico: el cloro residual libre debe estar entre 0,3 y 1,0 mg/L y el pH, entre 6,0 y 8,0. Para la turbiedad fija un valor de alerta de 1,0 UNT y un valor máximo admisible de 5,0 UNT.

Ejemplo. En una muestra de agua de un tubo se mide un cloro residual libre de 0,2 mg/L y un pH de 7,1. ¿Están dentro de los rangos del reglamento?

Solución. El pH de 7,1 está entre 6,0 y 8,0, así que cumple. El cloro residual libre de 0,2 mg/L está por debajo del mínimo de 0,3 mg/L: el agua tiene muy poco desinfectante para protegerse de una contaminación en la red, y el operador del acueducto debe corregir la dosis.

Del desagüe al río: el tratamiento de aguas residuales#

Las aguas residuales de casas e industrias llevan materia orgánica, sólidos, grasas, detergentes, nutrientes y, a veces, metales. Su tratamiento se organiza por etapas:

Etapa	Qué se hace	Qué se elimina
Preliminar	Rejas, desarenadores y desengrasadores	Basura, arena, grasas que flotan
Primaria	Sedimentación en tanques	Buena parte de los sólidos en suspensión y de la materia orgánica que sedimenta
Secundaria	Microorganismos que se alimentan de la materia orgánica disuelta (por ejemplo, en tanques con aire inyectado)	La mayor parte de la materia orgánica disuelta
Terciaria o avanzada	Procesos químicos y físicos específicos y desinfección	Nutrientes, metales, microorganismos

Un ejemplo en Costa Rica es la planta de tratamiento Los Tajos, del AyA. Un artículo publicado en 2022 en la revista Uniciencia de la Universidad Nacional, escrito por personal del AyA y de la UNA, describe que la planta inició operaciones en 2015 y que su primera etapa es un tratamiento primario (cribado, desarenado, desengrasado y sedimentación). El estudio reporta remociones del 68,5 % de los sólidos suspendidos, del 49,8 % de la DBO y del 54,7 % de las grasas y aceites, y concluye que hacen falta las siguientes etapas, con tratamiento secundario, para mejorar la remoción de materia orgánica, surfactantes y nutrientes.

En la industria#

Cada industria trata el agua según lo que contamina. Entre los procesos más comunes están la neutralización de aguas ácidas o básicas, las trampas de grasa, la precipitación química de metales y la adsorción en carbón activado. En la precipitación se agrega una base para que los iones metálicos formen hidróxidos insolubles que se separan como lodo, por ejemplo: Pb²⁺(ac) + 2 OH⁻(ac) → Pb(OH)₂(s).

El Reglamento de Vertido y Reuso de Aguas Residuales (Decreto Ejecutivo N.° 33601) fija en su tabla 4 los límites para las aguas que se vierten en un río u otro cuerpo receptor: por ejemplo, DBO de 50 mg/L, DQO de 150 mg/L, sólidos suspendidos de 50 mg/L, grasas y aceites de 30 mg/L y un pH entre 5 y 9.

Ejemplo. Una industria (datos inventados para practicar) produce agua residual con una DBO de 400 mg/L. Su sistema de tratamiento remueve el 90 % de la DBO. ¿Cumple el límite de vertido de 50 mg/L?

Solución. Si se remueve el 90 %, queda el 10 %: 400 · 10 ÷ 100 = 40 mg/L. Como 40 mg/L es menor que 50 mg/L, el vertido cumple ese parámetro.

El oxígeno disuelto: por qué el agua lo necesita#

Los peces y la mayoría de los organismos acuáticos respiran el oxígeno que está disuelto en el agua. El Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) explica que las bacterias del agua consumen oxígeno al descomponer la materia orgánica y que el agua fría puede contener más oxígeno disuelto que la caliente. También indica que el agua con menos de 2 mg/L de oxígeno se define como hipóxica y que la hipoxia mata a muchos organismos que no pueden escapar.

Por eso, la materia orgánica de un vertido se mide como demanda bioquímica de oxígeno (DBO). El Reglamento para la Evaluación y Clasificación de la Calidad de Cuerpos de Agua Superficiales (Decreto Ejecutivo N.° 33903-MINAE-S) la define como la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos aeróbicos para oxidar la materia orgánica de una muestra, medida a los cinco días y a 20 °C. Ese mismo reglamento usa el porcentaje de saturación de oxígeno (PSO): la relación entre el oxígeno disuelto medido en el sitio y el oxígeno teórico del agua limpia a la misma temperatura y presión.

Fórmula

PSO = (oxígeno disuelto medido ÷ oxígeno disuelto de saturación) · 100

Un PSO cercano al 100 % indica un agua bien oxigenada; un PSO bajo indica que algo está consumiendo el oxígeno.

Ejemplo. En un río se miden 6,3 mg/L de oxígeno disuelto. Supón que, a esa temperatura y presión, el agua limpia tendría 9,0 mg/L. ¿Cuál es el PSO?

Solución. PSO = 6,3 ÷ 9,0 · 100 = 70 %. El río tiene el 70 % del oxígeno que podría tener: algo está consumiendo parte de él.

Los metales tóxicos y sus valores máximos en Costa Rica#

Algunos metales y metaloides son tóxicos aun en concentraciones muy pequeñas. El cuadro 4 del Reglamento para la Calidad del Agua Potable, reformado por el Decreto Ejecutivo N.° 41499 de 2018, fija estos valores máximos admisibles para el agua potable:

Elemento	Valor máximo admisible (mg/L)	Equivale a (μg/L o ppb)
Arsénico (As)	0,01	10
Cadmio (Cd)	0,003	3
Cromo (Cr)	0,05	50
Mercurio (Hg)	0,001	1
Níquel (Ni)	0,02	20
Plomo (Pb)	0,01	10
Selenio (Se)	0,01	10

Para comparar, el mismo reglamento permite hasta 2,0 mg/L de cobre en el agua potable (cuadro 3), doscientas veces más que el plomo. Y el Reglamento de Vertido (tabla 5) permite que un vertido a un río lleve hasta 0,01 mg/L de mercurio, 0,1 mg/L de arsénico, 0,1 mg/L de cadmio y 0,5 mg/L de plomo: límites más altos que los del agua potable, porque un vertido no es agua para beber.

Ejemplo. Expresa el valor máximo de plomo en el agua potable (0,01 mg/L) en molaridad. Usa la masa atómica del plomo de la CIAAW, 207,2 g/mol.

Solución. 0,01 mg/L son 0,01 · 10⁻³ g/L = 1 · 10⁻⁵ g/L. En moles: 1 · 10⁻⁵ ÷ 207,2 = 4,83 · 10⁻⁸ mol/L. Es una molaridad tan pequeña que resulta más práctico hablar de 0,01 ppm o 10 ppb.

Efectos en la salud según la OMS#

Plomo. La OMS afirma que no existe ningún nivel seguro de exposición al plomo que no tenga efectos nocivos. En los niños afecta particularmente el desarrollo del cerebro; en niveles elevados daña el cerebro y el sistema nervioso central, y puede causar anemia, hipertensión e insuficiencia renal. Se deposita en los dientes y los huesos, y puede llegar al agua de consumo al desprenderse de tuberías, soldaduras y accesorios que lo contienen.
Mercurio. Puede ser tóxico para los sistemas nervioso, digestivo e inmunitario, y algunas de sus sales dañan los riñones. En el ambiente, ciertas bacterias lo transforman en metilmercurio, que se acumula en los peces: los peces grandes y depredadores pueden tener niveles altos. La exposición al metilmercurio es peligrosa para el feto. La OMS señala como fuentes la minería artesanal de oro y la quema de carbón.
Arsénico. Es muy tóxico en su forma inorgánica. La mayor amenaza para la salud pública viene de las aguas subterráneas contaminadas: en varios países, el arsénico está presente de forma natural en niveles altos en esas aguas. La exposición prolongada puede causar cáncer y lesiones en la piel. El valor de referencia de la OMS para el agua de bebida, que ella misma considera provisional, es de 10 μg/L: el mismo que el límite costarricense de 0,01 mg/L.
Cadmio. Un documento de la OMS de 2019 indica que tiene efectos tóxicos en los riñones, el sistema óseo y el sistema respiratorio, y que está clasificado como cancerígeno para los seres humanos. Se acumula en organismos como moluscos y crustáceos, y la exposición ocurre sobre todo por alimentos contaminados y por el humo del tabaco.

Los riñones filtran la sangre y eliminan desechos disueltos (puedes repasarlo en la lección del sistema urinario), y los textos de la OMS relacionan los cuatro elementos con daños en los riñones.

Por qué importan las disoluciones y sus unidades#

Todo lo anterior se apoya en una misma idea: no basta con saber qué hay en el agua, hay que saber cuánto. En la naturaleza, el oxígeno disuelto decide si un río tiene peces. En la industria, los mg/L de DBO, grasas o metales deciden si un vertido es legal. En el cuerpo, la concentración de sales y nutrientes de la sangre tiene que mantenerse dentro de márgenes estrechos. Por eso las unidades de concentración no son un ejercicio de cuaderno: son el lenguaje de los reglamentos, de los laboratorios de agua y de la medicina.

Ponte a prueba#

¿Por qué el agua potable debe llevar cloro residual y qué rango pide el reglamento costarricense?#

El cloro se agrega en la desinfección para eliminar microorganismos, y el residuo que queda protege el agua mientras viaja por las tuberías hasta las casas. El Reglamento para la Calidad del Agua Potable (Decreto 38924-S) pide que el cloro residual libre esté entre 0,3 y 1,0 mg/L. Por debajo de 0,3 mg/L el agua queda poco protegida ante una contaminación en la red.

¿Cumple el reglamento un agua potable con 0,004 mg/L de cadmio?#

No. El valor máximo admisible de cadmio en el agua potable es de 0,003 mg/L, que equivale a 3 μg/L o 3 ppb. La muestra tiene 0,004 mg/L, es decir, 4 ppb, que supera el límite. Según la OMS, el cadmio tiene efectos tóxicos en los riñones, los huesos y el sistema respiratorio, así que esa agua no debería consumirse sin tratamiento.

¿Qué porcentaje de la DBO remueve una planta si el agua entra con 300 mg/L y sale con 45 mg/L?#

Se removieron 300 − 45 = 255 mg/L. El porcentaje de remoción es 255 ÷ 300 · 100 = 85 %. Además, como el agua tratada sale con 45 mg/L y el límite de la tabla 4 del Reglamento de Vertido para un cuerpo receptor es de 50 mg/L, ese vertido cumple el parámetro de DBO.

¿Por qué los peces grandes y depredadores pueden tener más mercurio que los pequeños?#

Porque en el agua ciertas bacterias transforman el mercurio en metilmercurio, que se acumula en los tejidos de los organismos. Los peces pequeños lo toman del alimento y, como los depredadores comen muchos peces pequeños durante su vida, van acumulando cada vez más. La OMS explica este proceso y advierte que el metilmercurio es especialmente peligroso para el feto.

¿Cuál es el porcentaje de saturación de oxígeno de un río con 3,6 mg/L de oxígeno disuelto si su valor de saturación es 9,0 mg/L?#

PSO = 3,6 ÷ 9,0 · 100 = 40 %. El río tiene menos de la mitad del oxígeno que podría tener. Un PSO tan bajo indica que algo consume el oxígeno, con frecuencia la descomposición de materia orgánica de aguas residuales, y que la vida acuática que necesita oxígeno está en dificultades.