El color de una muestra de agua puede proporcionar información valiosa sobre sus características, pero no siempre es consecuencia de pigmentos, sedimentos o contaminantes industriales. En muchos cuerpos de agua, una parte importante de la coloración está relacionada con la materia orgánica disuelta.
Hojas, restos vegetales, microorganismos y otros materiales orgánicos experimentan procesos de degradación que pueden liberar al agua una mezcla compleja de sustancias. Algunas de ellas absorben radiación en el espectro visible y pueden producir tonalidades amarillas, ámbar o cafés.
Este fenómeno es importante para comprender el color verdadero del agua, ya que este parámetro se relaciona con las sustancias disueltas capaces de modificar sus propiedades ópticas.
En aguas naturales, la presencia de materia orgánica coloreada puede formar parte del funcionamiento normal de un ecosistema. En aguas residuales, en cambio, la materia orgánica también puede provenir de procesos productivos. Por eso, interpretar correctamente el color requiere conocer el origen de la muestra y las condiciones en las que fue obtenida.
La materia orgánica acuática comprende una gran variedad de compuestos que contienen carbono y que pueden tener origen natural o derivarse de actividades humanas.
No se trata de una sola sustancia. En una muestra pueden coexistir moléculas con diferentes tamaños, estructuras, propiedades químicas y comportamientos ópticos.
En ríos, lagos, humedales y otros cuerpos de agua, una parte de la materia orgánica procede de la vegetación y del suelo de la cuenca.
Las hojas, ramas y otros restos biológicos se degradan gradualmente. Durante estos procesos, determinados compuestos pueden incorporarse al agua.
También existe materia orgánica producida dentro del propio ecosistema por algas, plantas acuáticas, microorganismos y otros organismos.
Las aguas residuales municipales e industriales también pueden aportar materia orgánica.
Su composición dependerá del proceso que genera el efluente. Industrias alimentarias, papeleras y otras actividades que utilizan o transforman materiales orgánicos pueden producir aguas residuales con cargas importantes de este tipo de sustancias.
Encontrar materia orgánica en el agua no significa automáticamente que exista contaminación.
Lo importante es determinar su procedencia, concentración, características y relación con las condiciones naturales del sitio o con la actividad que genera el agua residual.
Para comprender esta relación es necesario observar qué ocurre cuando la luz atraviesa una muestra.
Algunas moléculas orgánicas poseen estructuras químicas capaces de absorber radiación electromagnética.
Dentro de la materia orgánica natural existen mezclas complejas de compuestos formados durante la transformación y degradación de materiales biológicos.
Entre ellos se encuentran las denominadas sustancias húmicas, tradicionalmente asociadas con tonalidades amarillas y cafés en determinados cuerpos de agua.
La intensidad del color dependerá de la cantidad y características de las sustancias presentes.
Determinadas estructuras químicas pueden absorber algunas longitudes de onda con mayor intensidad que otras.
La radiación que no es absorbida contribuye al color que finalmente percibimos.
Este punto es fundamental.
Dos muestras pueden contener materia orgánica y, aun así, presentar colores muy diferentes. Esto ocurre porque la composición química de la materia orgánica puede variar considerablemente.
Por ello, materia orgánica y color están relacionados, pero no son equivalentes.
En ciencias acuáticas suele utilizarse el concepto de materia orgánica disuelta coloreada, conocida también como CDOM por sus siglas en inglés (Colored Dissolved Organic Matter).
Esta fracción de la materia orgánica disuelta tiene la capacidad de absorber radiación, especialmente en las regiones ultravioleta y visible del espectro.
La CDOM participa directamente en las propiedades ópticas de numerosos cuerpos de agua.
Cuando su concentración y capacidad de absorción aumentan, el agua puede adquirir una tonalidad amarilla o café más intensa y puede reducirse la penetración de determinadas longitudes de onda.
Un lago rodeado de vegetación abundante, por ejemplo, puede recibir cantidades importantes de materia orgánica provenientes del suelo y de restos vegetales.
La coloración puede ser una característica propia del ecosistema.
Por eso, interpretar un resultado sin conocer las condiciones naturales del cuerpo de agua puede llevar a conclusiones incorrectas.
El color verdadero busca caracterizar el color asociado con las sustancias disueltas presentes en una muestra, reduciendo la influencia de la materia suspendida.
La materia orgánica disuelta coloreada puede contribuir directamente a este parámetro.
Imaginemos un río café después de una tormenta.
Una parte importante de esa tonalidad puede deberse a partículas de suelo y sedimentos suspendidos. Sin embargo, el agua también puede contener materia orgánica disuelta capaz de absorber luz.
Si se retiran las partículas, parte de la coloración puede desaparecer, mientras que otra puede permanecer.
Precisamente ahí adquiere relevancia la determinación del color verdadero.
El color aparente puede incluir los efectos producidos por materiales suspendidos y sustancias disueltas.
El color verdadero se enfoca en la coloración asociada con la fracción disuelta después de la preparación establecida por el método.
En México, la NMX-AA-017-SCFI-2021 establece un método para medir el color verdadero mediante coeficientes de absorción espectral en aguas naturales, residuales, residuales tratadas y marinas.
El principio consiste en determinar cómo la muestra absorbe radiación a longitudes de onda específicas.
Para la determinación del color verdadero, la muestra se filtra utilizando una membrana con tamaño de poro de 0.45 µm.
Esta preparación ayuda a retirar materiales suspendidos que podrían producir dispersión de la luz e interferir con la evaluación de la fracción disuelta.
La metodología contempla mediciones a:
436 nm, 525 nm y 620 nm.
Estas longitudes de onda corresponden a diferentes regiones del espectro visible.
Si existen sustancias orgánicas disueltas que absorben radiación en estas regiones, contribuirán al coeficiente de absorción obtenido.
Sin embargo, el resultado no permite afirmar automáticamente que toda la absorción provenga de materia orgánica, porque también pueden existir otras sustancias disueltas coloreadas.
No necesariamente.
Aunque la materia orgánica disuelta puede contribuir significativamente al color, el análisis de color verdadero no es una medición directa de la concentración total de materia orgánica.
Determinados metales, colorantes y compuestos provenientes de procesos industriales también pueden contribuir a la absorción visible.
Por esta razón, un valor elevado debe interpretarse considerando el origen de la muestra.
Puede existir materia orgánica que tenga poca influencia sobre el espectro visible.
El color verdadero permite conocer una propiedad óptica de la muestra.
Si el objetivo es cuantificar otros componentes o características de la materia orgánica, deben utilizarse los parámetros y métodos analíticos correspondientes.
La relación entre materia orgánica y color también puede estar influenciada por el pH del agua.
Algunos compuestos orgánicos contienen grupos funcionales que pueden cambiar su estado de ionización dependiendo de las condiciones ácido-base.
La protonación o desprotonación de determinados grupos puede alterar la estructura electrónica y las interacciones entre moléculas.
Como consecuencia, pueden producirse modificaciones en sus propiedades ópticas.
Esto significa que una variación de pH puede influir en la intensidad con la que determinados compuestos absorben radiación.
Por esta razón, al comparar muestras de agua conviene considerar sus condiciones químicas y no únicamente el valor de color verdadero.
La materia orgánica disuelta coloreada puede absorber parte de la radiación que ingresa a un río, lago u otro cuerpo de agua.
A medida que aumenta la absorción, la luz puede disminuir más rápidamente con la profundidad.
El efecto no consiste únicamente en hacer que el agua parezca más oscura.
También puede cambiar la cantidad y distribución espectral de la radiación disponible en la columna de agua.
Algas, fitoplancton y plantas acuáticas dependen de la radiación para realizar la fotosíntesis.
Si las condiciones ópticas cambian de manera considerable, también pueden modificarse las condiciones disponibles para estos organismos.
Una alta concentración natural de materia orgánica coloreada puede formar parte del funcionamiento normal de determinados ecosistemas.
El análisis ambiental debe diferenciar entre estas condiciones naturales y modificaciones provocadas por aportes externos.
En el contexto industrial, la relación adquiere una dimensión adicional.
Dependiendo del sector, las aguas residuales pueden contener diferentes tipos de compuestos orgánicos provenientes de materias primas, productos, subproductos y operaciones de limpieza.
Una modificación de materia prima o formulación puede alterar la composición del efluente.
De igual forma, cambios en el funcionamiento del sistema de tratamiento pueden modificar las sustancias que permanecen en el agua después del proceso.
Si una descarga históricamente presenta valores relativamente constantes y comienza a mostrar modificaciones en su color verdadero, puede ser conveniente investigar las condiciones operativas.
La empresa puede revisar cambios en:
El análisis se convierte así en una herramienta de seguimiento.
No. Aunque estos parámetros pueden estar relacionados en algunas muestras, no deben utilizarse como equivalentes.
La Demanda Química de Oxígeno (DQO), por ejemplo, evalúa mediante un método específico una característica distinta a la absorción de luz visible.
Una muestra puede contener compuestos orgánicos que contribuyan fuertemente al color, mientras que otra puede contener sustancias orgánicas prácticamente incoloras.
Por ello, no puede calcularse la cantidad total de materia orgánica únicamente observando el color verdadero.
Un programa de caracterización debe seleccionar los análisis de acuerdo con lo que se necesita conocer.
Que dos parámetros cambien simultáneamente puede proporcionar información interesante sobre el comportamiento de una descarga, pero no significa que uno pueda sustituir al otro.
Para una industria, comparar resultados a través del tiempo suele proporcionar más información que estudiar un valor aislado.
El monitoreo periódico permite conocer cómo se comporta normalmente una descarga.
Por ejemplo, una empresa puede registrar simultáneamente color verdadero, pH y otros parámetros relevantes para su proceso.
Si el perfil de absorción comienza a cambiar, la empresa puede comparar esos resultados con modificaciones realizadas en producción o tratamiento.
Esta es una de las principales ventajas de incorporar los análisis de laboratorio dentro de una estrategia preventiva de control ambiental.
La relación entre materia orgánica y color verdadero del agua se encuentra principalmente en la capacidad de determinadas sustancias orgánicas disueltas para absorber radiación.
La materia orgánica disuelta coloreada puede producir tonalidades características y modificar las propiedades ópticas de ríos, lagos, aguas residuales y otros sistemas acuáticos.
Sin embargo, interpretar correctamente esta relación requiere evitar conclusiones demasiado simples.
Un color verdadero elevado no significa automáticamente una alta concentración de materia orgánica. Tampoco toda la materia orgánica produce una coloración visible. Además, otros compuestos pueden contribuir a la absorción registrada.
Por ello, el color verdadero funciona mejor como un parámetro de caracterización que debe interpretarse junto con el origen de la muestra, el pH, otros resultados analíticos y las condiciones del proceso o ecosistema.
Si tu empresa necesita realizar un análisis de color verdadero, caracterizar sus aguas residuales o investigar cambios en las propiedades de una descarga, Orozco Lab puede ayudarte a obtener información técnica para fortalecer tu programa de control ambiental.
Relacionar el color con otros parámetros permite comprender mejor el comportamiento del agua y tomar decisiones con mayor respaldo analítico.
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