ciclos biogeoguímicos 1 ciclos biogeoquímicos los nutrientes fluyen desde componentes del...

Ciclos biogeoguímicos 1

Ciclos biogeoquímicos

Los nutrientes fluyen desde componentes del ecosistema no vivos a los vivos y viceversa, en forma más o menos cíclica

CO2

CO2

O2

O2

N2

SO4

S2

PO4

GaseosoSedimentario

Ciclos gaseosos: globales

Ciclos biogeoguímicos 1Compuestos inorgánicos accesibles

Agua. Aire, suelo

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos fósiles

Rocas, sedimentos marinos

Seres vivos

BiósferaDepósitos en tierra y océanos

Compuestos inorgánicos inaccesibles

Modelo de Compartimentos del ecosistema

Erosión

meteorización

Sedimentación

Combustión, erosión

Asimilación FS

Desasimilación R


Balance de nutrientes en un sistema terrestre

Ingresos Egresos

Reciclado

Erosión de roca madre

Desde la atmósfera

Caída con la lluvia

Depósito de partículas sólidas

Aportes hidrológicos

Actividades humanas: fijación de N, fertilización

Por arroyos y ríos

Escurrimiento y lavado

Combustión

Deforestación

Cosechas

CO2, N2

Ca, Fe, Mg, P, K

SO2, NOx, Na, Mg, Cl, S

Ca, K, S

A la atmósfera


Humedal

Río

LagosDesde sedimentos, rocas

Arroyos y ríos

Vegetación costeraIntercambio con la

atmósfera

RecicladoAguas subterráneas

Espiralado de nutrientes


Ingresos Egresos

Reciclado

Sistema terrestre

EgresosIngresos

Reciclado

Arroyos y ríos


El ciclo del agua

97,571%

0,001%

2,428%

Evaporación Precipitación

Evapotranspiración

Escurrimiento

Tiempo de residencia del agua en la atmósfera: 2 semanas

Origen del agua= emanaciones volcánicas

Procesos que impulsan el ciclo= evaporación y condensación (físicos)

Cambios de estado

110.0000 km3

73.333 km3

40.000 km3


¿De qué depende la relación del contenido de agua entre compartimentos?

Agua líquida

Vapor de agua

Agua congelada

CondensaciónEvaporación

Temperatura

Núcleos de condensación

Descenso crioscópico por contaminantes

Núcleos de condensación

Contaminación (hollín)

Naturales

Contaminantes


¿Cómo influye la temperatura en el balance entre compartimentos?

T·Derretimiento hielos

Aumento del nivel del mar

Más vapor de agua en la atmósfera

flotantes continentales

Mayor temperatura del agua


Los reservorios de agua

Océanos y mares

Ríos, arroyos bañados

Aguas subterráneas

Capas de hielo, suelos congelados (permafrost), hielos flotantes

Agua en la atmósfera

2,6% dulceAccesible sólo 0,003% del total

Distribución del agua en la Tierra

Océanos

Atmósfera

Suelo

Si se derriten y van al mar se pierde la reserva

Permiten tránsito

Ciclos biogeoguímicos 1Datos de UNESCO, 2006

Representación porcentual de la precipitación y la población humana por continente


Disponibilidad de agua en Argentina: 21981 m3 por año por habitante

Camilloni y Vera. 2006. Eudeba m3 = 1000 litros


Usos del agua

Usos del agua en África

Agricultura

Industria

Domiciliario

Uso del agua Global

Agricultura

Industria

Domiciliario

Uso del agua en Europa

Agricultura

Industria

Domiciliario


Aguas subterráneas: napa freática y acuíferos

Nivel freático: División entre suelo saturado y no saturado

Acuíferos: Formaciones geológicas capaces de almacenar agua

Cicerone, Sánchez- Proaño y Reich. 2005

Balance entre recarga y descarga


Acuífero Guaraní

1.190.000 km2 de superficie

37.000 km3 de agua

1 km3 = 109 litros

http://www.medioambiente.gov.ar/acuifero_guarani/default.htm


Acuíferos Pampeano y Puelche. NE de la Pcia de Buenos Aires. 89.000 m2

Extracciones domiciliarias: del Pampeano

Extracciones de los municipios, industrias: Puelche

Alimentan el 60% del total de consumo de agua de La Plata. Se extraen 74 hm3/año

Auge et al. 2003


En Argentina el 75% del territorio es árido o semiárido: hay déficit hídrico

Sólo la Mesopotamia y la Cordillera Patagónica disponen de agua superficial potabilizable

A nivel país, 50% del agua utilizada proviene de la superficie y el 50 % es agua subterránea

En el conurbano bonaerense, el uso de agua subterránea era de más del 62% hasta 1990, cuando pasó a utilizarse agua del Río de la Plata, disminuyendo el uso de agua subterránea al 5%.

Esto condujo al ascenso del nivel freático y problemas de inundaciones

http://www.filo.uba.ar/contenidos/investigacion/institutos/geo/gaye/archivos_pdf/AguaFuentedeVida.pdf

Situación en Argentina


Problemas

•Sobreexplotación

•Contaminación

Ascenso. Salinización del agua

Nitratos

Arsénico

Aguas cloacales

Lixiviados de rellenos sanitarios

12.000 km3 en el mundo


Cicerone, Sánchez- Proaño y Reich. 2005


Problemas de salinización del agua y la superficie del suelo

Las aguas superficiales pueden ser dulces pero las profundas suelen ser salinas, por descenso de aguas con sales en solución o por la intrusión de agua marina en zonas costeras

Al extraer aguas superficiales suben las aguas profundas salinas y en zonas costeras provocan el ingreso de agua de mar.

Al evaporarse el agua en superficie forma una capa de sal


Transpiración y evaporación

percoladoAgua en el suelo

Extracción por raíces

evaporación

Evapotranspiración > precipitación y agua en el suelo

Ascenso de agua profunda salada

Precipitación


Problemas de salinización en

Sistemas agrícolas irrigados

Áreas urbanas con gran demanda de agua

Evolución anual de la salinidad del agua y del suelo (μmhos). Mendoza (Llop Salinidad suelo Salinidad suelo promedioAño Salinidad agua pre riego1 1000 1000 10002 1112 2699 19053 1294 3145 22204 1492 3627 25595 1720 4181 29516 1984 4821 34027 2287 5559 39238 2637 6409 45239 3041 7390 521510 3506 8521 6013


Ciclo del oxígeno

O2 disuelto

O2

RFS

FS

R

Principal reservorio para los organismos vivos: el aire y el agua

La atmósfera primitiva no tenía O2

El enriquecimiento en O2 se debió a la FS

9,3 mg/l en el agua a 20 ·C

21%

0,0009%

Fotodisociación del vapor de aguaFS


El ozono: O3

Troposfera

Estratosfera

biosfera

12 km

45 km

O2 + UV < 240 nm O + O

O2 + O + M

O3 + UV < 310 nm

O3+M Ozogénesis

O2 + O

O + O3 O2 + O2 Ozonólisis

>UV

< UV

Absorbe parte de la energía


Efecto del Cl sobre el equilibrio en la concentración de ozono

Cl + O3ClO + O2

ClO + O

Cl + O2Balance neto

O3 + O O2 + O2

1 átomo de cloro puede destruir 100.000 moléculas de ozono

CFC + UV

Cl2 + UV Cl + Cl


Efecto de otros compuestos sobre el equilibrio en la concentración de ozono

NO + O3 NO2 + O2

NO2 + O NO + O2

O3 + O O2 + O2

Balance neto

Oxidación de Combustibles fósiles


Formación y distribución del ozono


Distribución del ozono

Zona de producciónTierra < O3

> O3

> O3Agujero de ozono

N

S

Camilloni y Vera. 2006. Eudeba

Circulación en la estratósfera

260 UD

> 400 UD

< 220 UD en P y V


¿Por qué se produce el agujero de ozono?

Camilloni y Vera. 2006. Eudeba

Durante la noche polar

Estratósfera

Descenso de T·

Descenso de aire

Vórtice ciclónico

No hay intercambio de aire

Cl2

Formación de Cl2

Primavera: Cl2 + UV

Cl

O3


Medidas de ozono atmosférico: a partir de 1980

Se detectó descenso en primavera, especialmente en la Antártida. Diferencia entre invierno y verano > 50%

Satélites Ozonosondas en globos

Unidades: moléculas de O3/cm3 de aire

Unidades Dobson: Cantidad total de ozono presente en una columna de atmósfera.

Una unidad Dobson: capa de 0,01cm de espesor de ozono puro a 1 atm de presión

O3


Variación en el agujero de ozono entre octubre 1979 y octubre 1990


Diferencias en la absorción de luz UV de distintas longitudes de onda

UV A

320- 400 nm

Poco perjudicial

UV B

290- 320 nm

UV C

200- 290 nm

Es la que produce más daño

Muy perjudicial

Muy absorbida


Daños producidos por la radiación UV B

Cáncer de piel

Trastornos del sistema inmunológico

Afecta huevos de anfibios y reptiles

Penetra hasta 20 m de profundidad en cuerpos de agua

Causa mortalidad y descenso de productividad del fitoplancton

Funciona como gas invernadero

Afecta el ADN


Protocolo de Montreal

1985. Convención de Viena

1987. Firma del Protocolo. Compromiso: reducción de emisiones de Clorofluorocarbonados a la mitad a fines

del siglo XX

1989. Entrada en vigencia del Protocolo.

1990, 1992, 1997, 1999. Enmiendas

•Concentración de cloro en la atmósfera inferior llegó a un máximo

•En la estratósfera se espera que baje a partir del 2010

•Recuperación del ozono dentro de 50 años.


Ciclo del fósforo

Rocas y depósitos naturales

Plantas

PO4

Fósforo orgánico

Bacterias fosfatizadoras

No hay reacciones de óxido reducción

No hay reservorio atmosférico

Animales

10- 100 años en tierra

100 x 1.000 años en oceános

100.000.000 años


Efectos del hombre sobre el ciclo del fósforo

Enriquecimiento de aguas en fósforo

•por drenaje desde campos cultivados

•Detergentes

Eutroficación

•Aumento de la PPN

•Disminución de la diversidad

•Aumento de la turbidez


Atmósfera

Tierra

Océano

volcanes

fitoplancton bacterias

DMS y H2SSulfatos

Lluvia o

seco

Sulfatos

Lluvia o

seco

sulfatos

sulfatos

Erosión roca

Una menor proporción del flujo de S implica reciclado interno en las comunidades acuáticas o terrestres en comparación con P o N

Ciclo del Azufre sedimentario y gaseoso


Ciclo del azufre

SO4

Azufre orgánico

Plantas y microorganismos

Sulfuro H2S, FeS

Azufre elemental

SO3

Bacterias fotoautótrofas

Bacterias quimioautótrofas

Desulfidración (anóxica)

Animales y microorganismos

Anoxia

Bacterias

Oxida-ción CH2O

+ reducido

+ oxidado


Ciclo del azufre

SO4

Azufre orgánico

Plantas y microorganismos

Sulfuro H2S, FeS

Azufre elemental

SO3

Bacterias autótrofas

Bacterias quimioautótrofas

Desulfidración (anóxica)

Animales y microorganismos

Anoxia

Bacterias

Oxida-ción CH2O

+ reducido

+ oxidado

SO2

H2SO4


Atmósfera

Tierra

Océano

fitoplancton bacterias

nitratos

nitratos

bacterias

N2

NOx H2O HNO3

N orgánico

Relámpagos

industria

amonio

Ciclo del Nitrógeno

Principalmente gaseoso


Ciclo del nitrógeno

Nitrato NO3

-

Nitrógeno orgánico

+ reducido

+ oxidado

Amonio

Amonificación

Nitrito NO2

Nitrificación por bacterias


NO

N2 Nitrógeno molecular

Desnitrificación por bacterias en ausencia de oxígeno

Fijación de N2

N2 O


Efectos antrópicos sobre el ciclo del nitrógeno

Nitrato NO3

-

Nitrógeno orgánico

Amonio

Amonificación

Nitrito NO2



NO

N2 Nitrógeno molecular

Desnitrificación por bacterias

Fijación de N2

N2 O

Natural: relámpagos, organismos

Pérdida de humedales

-

Combustión

Humana: industrias y cultivos

+

+


050

100150200250300350

Rel

ámpa

gos

Org

anis

mos

terre

stre

s

Org

anis

mos

acuá

ticos

Org

acu

at

Indu

stria

l

Cul

tivos

Tg d

e N

fija

dos

por

año

Fuentes de Fijación de Nitrógeno

N total almacenado: 296000 Tg/año


Concentración de óxido nitroso en la atmósfera (ppm)

La actividad del hombre incrementó la concentración de amonio y óxidos de nitrógeno en la atmósfera


Las consecuencias de los cambios producidos por el hombre en el ciclo del nitrógeno

Combustión de depósitos de Materia orgánica

Fijación artificial de N

Disminución de bacterias desnitrificantes

Aumento de amonio y óxidos de nitrógeno en la atmósfera

Aumento del nitrógeno disponible para los seres vivos

Lluvia ácida

Efecto invernadero

Escala regional

Escala global

Aumento en la fijación de CO2

Pérdida de otros nutrientes, como Ca y K

+ N en ríos y estuarios


Producción de lluvia ácida

NOx

bacterias


Daños que produce la lluvia ácida

Acidificación de cuerpos de agua

Disminución de peces, anfibios y otros organismos

Deterioro de bosques de montaña

Corrosión de edificios y estatuas

El efecto sobre agua y suelo depende de la capacidad de neutralización

pH en base de nubes muy bajo: 3,6

Se diluye al precipitar: 4,6


Regiones del mundo más afectadas por la lluvia ácida

ciclos biogeoguímicos 1 ciclos biogeoquímicos los nutrientes fluyen desde componentes del...

Documents