Alcalinidad de l'aigua

Erro al crear miniatura:

Alcalinidad total de les aigües superficials en Estats Units (Segons estudis de l'EPA realisats en 1983)

La alcalinidad de l'aigua és la capacitat de l'aigua per a acceptar ions H⁺; és dir, és un paràmetro que determina la capacitat amortiguadora d'una mostra d'aigua natural. A diferència del pH, que indica si una solució és àcida o bàsica, la alcalinidad expressa quànt àcit pot absorbir una solució sense canviar el pH de forma dràstica. Es pot definir com una mida de la seua capacitat per a neutralisar àcit. En les aigües naturals, esta propietat es deu principalment a la presència de certes sales de àcit dèbils, generalment derivades de l'àcit carbónico encara que també pot contribuir la presència d'atres bases dèbils i fortes, especialment en aigües contaminades.

Introducció

Una característica rellevant de les aigües naturals és la presència en ella d'importants cantitats d'espècies químiques de carbono inorgànic. Part d'este carbono inorgànic procedix dels processos de respiració dels organismes vius i de la dissolució de diòxit de carbono de l'atmòsfera. No obstant, la part més important procedix de la dissolució de carbonat procedents del sol i de les roques (principalment calcàrea i magnesita).

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{a}(\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2(\mathrm{s})+2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{a}\mathrm{q})+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶4\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}+\mathrm{M}\mathrm{g}{\phantom{A}}^{2+}$

D'esta manera, mentres que els ions Ca²⁺i Mg²⁺ són els principals contribuents de la durea de l'aigua, el ion bicarbonat és el principal causant de la alcalinidad de l'aigua, ya que, d'acort en la reacció anterior, es forma fàcilment per l'acció del diòxit de carbono atmosfèric sobre els materials constitutius dels sols en presència d'aigua. Atres composts presents en aigües naturals i residuals també poden contribuir llaugerament a la alcalinidad. Per eixemple, l'amoníac i les sals d'àcit inorgànics dèbils, com borat i fosfat, poden contribuir a la alcalinidad, de la mateixa manera que les sals de àcit orgànics (p. eix., húmic, acètic i propiónico). Els silicats també poden contribuir de forma significativa a la alcalinidad total de les aigües naturals, devent la seua presència essencialment a la meteorización de feldespat. En l'aigua natural també estan presents atres aniones majoritaris, ademés de carbonats i bicarbonats, provinents de la dissolució de sals minerals, com els sulfats i clorurs. Estos aniones, en provindre de àcit forts no tenen reacció alcalina per lo que no tenen incidència en la alcalinidad de l'aigua. En general podria dir-se que en promig el 80 % de la alcalinidad d'un aigua natural prové de la dissolució de roques carbonatadas, mentres que el 20 % restant s'origina per la meteorización de alumino-silicat (argila i feldespat).

La principal característica de les aigües en un alt contingut en bicarbonats i atres aniones procedents de àcit dèbils, és que formen sistemes esmortidors del pH, per lo que es veu menys afectada per la presència de substàncies àcides, tant d'orige natural com per contaminació (abocades, pluja àcida, etc.). Açò té una gran importància des del punt de vista migambiental, puix evita els danys que sobre la flora i fauna aquàtica pot produir canvis bruscs del pH del mig, sobretot els descensos de pH. Tinga's en conte que la majoria de les espècies presents en l'aigua no soporten pH's àcits. A títul d'eixemple, els salmones escomencen a desaparéixer a pH per baix de 6.5, les percas per baix de pH 6.0 i les anguiles a pH inferior a 5.0. L'erradicació d'alguna de les espècies en un cos d'aigua pot aplegar a produir-se per un canvi de poc més d'una unitat de pH. Per tant, la alcalinidad de les aigües naturals permet determinar la capacitat tamponadora d'un aigua natural al mateix temps que permet estimar la fertilitat d'un aigua, puix a partir del seu valor es pot estimar el contingut de carbono inorgànic dissolt i l'extensió de la fotosíntesis i el creiximent de la biomassa en un reservorio natural.

Mida

Donada l'importància que té este paràmetro en la calitat de l'aigua, existixen numerosos métodos per a determinar la alcalinidad de l'aigua, varis d'ells es consideren métodos de referència i es troben normalisats, com són els métodos EPA-NERL: 310.1; o la norma europea UNE-EN ISO 9963-1:1996. Abdós métodos estan encaminats a determina la alcalinidad total de l'aigua per mig de valoració àcit-base amprant un àcit fort de concentració coneguda (p. eix., àcit sulfúric), fins a virage del taronja de metilo o verda de bromocresol, que són indicadors de virage a pH moderadament àcit, al voltant de 4,5. També és possible realisar la determinació de la alcalinidad total per mig de valoració potenciométrica i l'ocupació de valoradores automàtics. Per mig d'este procediment es determina la alcalinidad deguda a carbonat i bicarbonats presents en l'aigua, aixina com a qualsevol atra base, forta o dèbil, present en la mateixa. El resultat s'expressa en miligrams per litro de carbonat de calci (mg de CaCO₃ /L ). Ocasionalment pot interessar la determinació de la alcalinidad de l'aigua deguda exclusivament al carbonat i a la presència de possibles bases fortes, com l'hidròxit sòdic, procedents d'abocades. En este cas la valoració es fa fins a virage de la fenolftaleína (perduda del color rosat cap a pH 8) i el paràmetro determinat rep el nom de alcalinidad del carbonat o fenolftaleínica.

Com a alternativa a les valoracions àcit-base en àcit forts en concentració coneguda, existixen atres métodos de determinació de la alcalinidad total, alguns basats en mides espectrofotométricas, com el método EPA-NERL: 310.2 En este método s'utilisa el taronja de metilo com a indicador indirecte de la alcalinidad total, ya que el seu interval de virage coincidix en el punt d'equivalència de la alcalinidad total i presenta un canvi de color distintiu que es pot medir fàcilment. En este cas, la mostra i l'indicador es tamponan a pH de 3,1, just per baix del punt d'equivalència, i l'intensitat del color desenrollat es medix espectrofotométricamente i es compara en diferents dissolució patró de concentració coneguda. El método és aplicable per a alcalinidad compresa entre 10 i 200 mg de CaCO₃ /L sempre que les mostres estiga lliures de turbidez o no presenten coloració que puga interferir en el resultat.