QUIMICA AMBIENTAL

CONCEPTOSCOMPOSICIN DE LA ATMSFERACAPA DE OZONOLA INDUSTRIA QUIMICA Y EL MEDIO AMBIENTECONTAMINACIN DEL MEDIO AMBIENTEMEDIDA PARA EVITAR LA CONTAMINACIN DEL MEDIO AMBIENTE

CONCEPTOS

Definicin: La Qumica ambiental estudia las propiedades fsicas y qumicas de la atmsfera.Tanto la atmsfera como la hidrosfera hacen posible la vida en nuestro planetaDebemos cuidar la calidad de esta, evitando contaminarlas.

COMPOSICIN DE LA ATMSFERALa atmsfera se compone de cuatro regiones: Troposfera, Estratosfera, mesosfera y termosfera.En cuanto a su composicin qumica, la atmsfera esta compuesta por una mezcla de gases, en su mayor parte de Nitrgeno y oxgeno y en pequeas cantidades de otros gases como, Ar, Ne, He, CH4, Kr, NO, NO2, Xe, Vapor de agua, SO2, CO2, CO, NH3. Cada uno de estos gases poseen propiedades fsicas y qumicas.

TROPOSFERAVocablo griego que significa darse vueltaEs la regin ms amplia de la atmsfera. Tiene una distancia entre 10 y 12 Km.El lmite superior de esta regin se conoce como Tropopausa.La mezcla de gases tiene una composicin qumica bastante uniforme.En esta regin se produce las brisas, viento, lluvias, cielo soleado y las nubes.

TROPOSFERALos gases que forman la atmsfera pueden aumentar su concentracin debido a las actividades del ser humano.Uno de ellos es el smog fotoqumico.En esta regin la temperatura disminuye normalmente al aumentar la altitud.El lmite superior de la troposfera se conoce como tropopausa. Por encima de esta la temperatura aumenta con la altitud.

ESTRATOSFERAEs la regin siguiente a la troposferaOcuap una distancia de hasta 50 Km de latitud.Junto con la troposfera constituyen el 99.9% de la masa de la atmsfera.La presin disminuye rpidamente siendo de 0.01 torr a una altura de 80 Km.La zona superior de esta regin se llama estratopausa.

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MESOSFERA La mesosfera regin que sigue a la estratosfera y est debajo de la termosfera.La temperatura aumenta la principio entre los 30 y los 50 Km. Hasta alcanzar un mximo de 10C y depus sufre un descenso hasta unos -90C a los 80 Km arpoximadmaente.

La mesosfera, contiene slo cerca del 0,1% de la masa total del aire. Es importante por la ionizacin y las reacciones qumicas que ocurren en ella. La disminucin de la temperatura combinada con la baja densidad del aire en la mesosfera determinan la formacin de turbulencias y ondas atmosfricas que actan a escalas espaciales y temporales muy grandes. La mesosfera es la regin donde las naves espaciales que vuelven a la Tierra empiezan a notar la estructura de los vientos de fondo.

TERMOSFERACapa de atmsfera que se extiende entre los 80 y 500 Km de altura.Se caracteriza por su aumento continuo de temperatura, puede llegar hasta los 1500C.En su interior se encuentra la ionosfera , ah los gases aparecen ionizados, porque es la capa donde se absorben las radiaciones menor longitud de onda comoLos rayos gamma y rayos X que son altamente energticos.

Slo las especies qumicas ms simples sobreviven al bombardeo de partculas y radiacin de alta energa provenientes del sol.

En esta capa se desintegran los meteoritos debido a las altas temperaturas y dan lugar a meteoros o estrellas fugaces; y se producen las auroras boreales.

Las auroras boreales (luces del norte) . Este espectculo luminoso de los cielos septentrionales es producto de las colisiones de electrones y protones de alta velocidad provenientes del sol con molculas de aire. Se producen usualmente en las zonas polares. La Aurora Boreal, comnmente ocurre de Septiembre a Octubre y de Marzo a Abril. Su equivalente en latitud sur, Aurora austral posee propiedades similares.

Aurora boreal enAlaska

Composicin QumicaEl nitrgeno y el oxgeno constituyen alrededor del 99% de la totalidad de la atmsfera.El resto de componentes se encuentra en trazas (ppm), formada por los gases nobles y el CO2.La composicin qumica de la atmsfera Solar se mide usando espectros de alta resolucin.

Nitrgeno78.08 %Oxgeno20.95 %Argn0.93 %Anhdrido Carbnico0.03 %Nen0.018 %Helio0.005 %Criptn0.001 %Hidrgeno0.00006 %Ozono0.00004 %Xenn0.000008 %

El vapor de agua slo alccanza el 0.0001 %.

Tambin existen vestigios de radn, xido nitroso y metano, aunque son considerados ms como residuos contaminantes que como elementos integrantes de la atmsfera tipo.

De todos los gases que componen el aire que nos rodea, el oxgeno es el ms importante para la vida terrestre . Es vital para la respiracin animal, ya que los tejidos no pueden utilizar otros gases como comburentes. El nitrgeno, por ejemplo, es asimilado a travs de los alimentos, donde casi siempre est combinado con carbono, oxgeno e hidrgeno.

CAPA DE OZONO

El ozono es una variedad alotrpica del oxgeno, esto es que el oxgeno puede existir como elemento de ms de una forma, una de estas es la que conocemos como ozono. El gas ozono tiene un color agudo y permanente. En su estado puro es de color azul. Cuando se enfra a 162 K (punto de ebullicin), el ozono forma un lquido azul oscuro que es explosivo en virtud de la tendencia espontnea del ozono para descomponerse en oxgeno. Si se lo enfra para llegar a los 251,4 C bajo cero (punto de fusin), es un slido de color violeta negruzco.

Se descompone en presencia de Cloro y oxida a la mayor parte de los metales. Es ms estable a altas temperaturas, y es muy peligroso ya que en ciertas concentraciones es violentamente explosivo. El ozono se produce cuando grandes cantidades de energa se ponen en contacto con las molculas de oxgeno, haciendo que estas se dividan en tomos individuales (radicales libres), estos a su vez reaccionan con molculas de oxgeno, reaccin favorecida por la presencia de un catalizador en el medio, y forman molculas de ozono. Este gas es sumamente inestable y el tercer tomo de oxgeno tiende a escaparse generalmente unos segundos despus de su formacin.

Las mayores cantidades de ozono de la atmsfera se producen por accin de los rayos UV, que penetran en esta y la altura de la estratsfera, entre los 10 a los 50 Km., producen una reaccin fotoqumica. El ozono es el absorbente fundamental de los fotones con de 1240 a 310 nm.

La fotodescomposicin del ozono revierte la reaccin que le da origen. O2 (g) + h O (g) + O (g) O (g) + O2 (g) + M (g) O3 (g) + M (g) Se desprende calor O3 (g) + h O2 (g) + O (g) O (g) + O (g) + M (g) O2 (g) + M (g)Desprende calor.M tomo o molcula con el que el O3 choca. (N2 u O2 son las ms abundantes) .

Las mediciones de concentracin de O3 en la atmsfera se realizan con globos sonda, con cohetes o con satlites provistos de espectrgrafos que analizan la radiacin. Las primeras mediciones son del ao 1930 de una estacin meteorolgica de Arosa en Suiza.

Reduccin de la Capa de Ozono :

La teora ms difundida y de aceptacin ms generalizada, es la que seala a los CFCs (Clorofluorocarbonos), como los causantes del adelgazamiento de la capa de ozono; pero no es la nica .

Estas sustancias principalmente, CFCl3 (Fren 11) y CF2Cl2 (Fren 12)

Estos se han usado como propelentes en latas de aerosoles, como gases refrigerantes y en acondicionadores de aire, yt como agentes espumantes de plsticos. Estos gases no son reactivos en la atmsfera baja, son insolubles en agua y por lo tanto , no se eliminan con las lluvias de la atmsfera.

Cuando sedifunden en la estatsfera, los CFC quedan expuestos a la radiacin de alta energa que provoca fotodisociacin.

CF2Cl2 (g) + H CF2Cl(g) + Cl (g)

El Cl atmico reaaciona rpidamente con el ozono para formar monxido de Cloro (ClO) y oxgeno molecualr (O2)

ClO (g) + h Cl (g) + O (g)

Los tomos de Cl generados reaccionan con ms O3 El ciclo de descomposicin de O3 a O2 catalizada por tomos de Cl, sera :

2Cl (g) + 2 O3 (g) 2ClO (g) + 2O2 (g) 2ClO (g) + h 2 Cl (g) + 2 (g) O (g) + O (g) O2 (g)2Cl(g+2O3(g)+2ClO(g+2O(g) 2Cl(g)+2ClO(g+3O2 (g)+ 2O(g)

Simplificando la ecuacin nos queda:

2 O3 (g) Cl 3O2 (g)

La Industria Qumica y el Medio AmbienteLa Industria Qumica lo que hace es transformar los matriales naturales de forma tal que los haga ms til.Desde comienzos de la civilizacin , se ha empleado la qumica para ayudar a satisfacer diversas necesidades humanas.Por ejemplo en la poca colonial, en la costa , el agua de mar se evaporaba para obtener sal , que se utilizaba para conservar el pescado y curar las pieles.

Las cenizas de los hogares se lavaban para obtener potas (KOH), que serva para hacer jabn y velas a partir de grasas animales.

Conforme aumentaban los conocimientos qumicos, se haca un mejor uso de los recursos naturales; se creaban productos y procesos nuevos para satisfacer los requerimientos bsicos de supervivencia y logarar mayor bienestar y comodidad.

Productos Qumicos: La gama de los productos de la industria qumica se puede clasificar en tres categoras generales de materiales, con base en su identidad y en el uso al que se destinan: - Productos Qumicos bsicos: Esta categora incluye cidos , bases, sales y compuestos orgnicos comunes.

Productos qumicos que se emplean en procesos de fabricacin posteriores: Aqu se incluyen productos como , pigmentos, materiales plsticos y fibras sintticas.

- Productos qumicos terminados : Estos materiales estn destinados : a) Al consumo final (frmacos, detergentes, cosmticos) o b) al empleo como materiales y suministros en otras industrias (pinturas y materiales para la industria de la construccin, y fertilizantes para la agricultura)

Contribuciones de la Qumica Se puede resumir las principales contribuciones actuales de la industria qumica de la siguiente forma:

- Procesos Nuevos : Los avances en procesos catalticos, y sntesis qumicas nos ofrecen mejores productos ; como por ejemplo; cermicas ms resistentes, que puedan reemplazar a los metales en muchos materiales. Otro ejemplo es, la elaboracin de materiales ms livianos para fabricar aviones, automviles, casas yartefctos.

- Ms energa : Actualmente las fuentes de energa son el petrleo, carbn y gas natural. La produccin de energa est basada en tecnologa qumica. Conforme el suministro de combustibles fsiles se haga menos abundante y ms costoso, tendrn que aprovechar nuevas fuentes de enega basadas en la qumica.

Disponibilidad de Alimentos : Para proveer una nutricin adecuada a la creciente poblacin mundial, se hace neceario mejorar la produccin y conservacin dealimentos, el mantenimiento del suelo y el aprovechamiento de la fotosntesis. La biotecnologa ofrece posibilidades de mayor produccin a travs de plantas modificadas genticamente.

- Mejor Salud: La industria farmacutica a aplicado nuevas tcnicas para producir frmacos que han contribuido a una vida ms sana y agradable; pero todava queda el reto de seguir investigando para combatir nuevas enfermedades como el Sida.

Nuevos Materiales : A travs de los aos la industria qumica a suministrado nuevos materiales para construccin , vestido y usos domsticos. Las fibras sintticas, por ejemplo, proveen ropa, alfombras y recubrimiento de paredes que son ms econmicos, fciles de cuidae y verstiles.

Un mejor entorno : La industria qumica se ha visto en la necesidad de proteger el entorno. Es por eso que los productos qumicos que se elaboran deben tener las especificaciones necesarias para su uso , conservacin y deshecho. Con la ayuda de tcnicas analticas, que advierten a tiempo delos problemas que puedan surgir, para evitar daos al entorno. Por ejemplo, un anlisis al agua potable en las redes de distribucin en una ciudad, para evitar contaminaciones y enfermedades como elclera.

Biotecnologa : El notable progreso logrado en aos recientes por los bilogos moleculares y los bioqumicos ha incrementado nuestro conocimiento de los principios qumicos bsicos que determinan la estructura y funcin de las macromolculas en el interior de los sistemas biolgicos.

La industria qumica a reconocido su responsabilidad para asegurar que los productos qumicos se fabriquen con un beneficio neto y un riesgo mnimo para la sociedad.

Las actividades industriales producen residuos que contaminan el aire y las aguas subterrneas; es por eso que a tras de los aos se estn dando una serie de normas tcnicas para evitar la contaminacin.

CONTAMINACION DELMEDIO AMBIENTEEl aire sucio es tan comn informes meteorolgicos de las principales ciudades del mundo incluyen ahora ndices de ciertos contaminantes del aire. Son muchos los contaminantes del aire, como el humo de los automviles, residuos industriales, el humo del cigarrillo.

Se denomina Contaminacin ambiental a la presencia en el ambiente de cualquier agente (fsico, qumico o biolgico) o bien de una combinacin de varios agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, la seguridad o para el bienestar de la poblacin, o bien, que puedan ser perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal de las propiedades y lugares de recreacin y goce de los mismos.

La contaminacin ambiental es tambin la incorporacin a los cuerpos receptores de sustancias slidas, liquidas o gaseosas, o mezclas de ellas, siempre que alteren desfavorablemente las condiciones naturales del mismo, o que puedan afectar la salud, la higiene o el bienestar del pblico.

Nios y adultos en La Oroya, Per, estn expuestos a emisiones txicas.

Emisiones Mundiales de Contaminantes del Aire CO2 : Se produce por la combustin de la madera y combustibles fsiles. Incendio forestales, respiracin. CO : Combustin incompleta . Incendios forestales y reacciones fotoqumicas. SO2 : Combustin del carbn y petrleo, fundicin de menas. Erupcin de volcanes y descomposicin. CH4 : Combustin, fuga de gas natural. NOx : Combustin a alta temperatura. Accin bacteriana en el suelo. Hidrocarburos (no metano) : Combustin incompleta. Procesos biolgicos. NH3 : Tratamiento de aguas negras. Descomposicin anaerobia. H2S : Refinacin de petrleo y tratamiento de aguas negras. Volcanes y descomposicin anaerobia.

Existen otros contaminantes del aire :

Contaminantes secundarios del aire : son sustancias que se forman en la atmsfera al reaccionar los contaminantes primarios del aire y/o los componentes naturales de ste. Por ejemplo la formacin del cido sulfrico a partir del SO2 .

Partculas : incluye todas las partculas slidas que entran al aire, bien sea a causa de actividades humanas (quema de deshechos, minera) o por procesos naturales (incendios forestales, erosin causada por el viento, erupciones volcnicas) Tambin son partculas las emisiones visibles de las chimeneas o de los escapes de loa automviles.

Sustancias Sintticas : algunos contaminantes como los clorofluorocarbonos .

CLOROFLUOROCARBONOS

Es cada uno de los derivados de los hidrocarburos saturados obtenidos mediante la sustitucin de tomos de hidrgeno por tomos de cloro y flor.Debido a su alta estabilidad fsico-qumica han sido muy usados como lquidos refrigerantes, agentes extintores y propelentes para aerosoles. En este uso sustituan al cloruro de vinilo monmero, prohibido previamente por su alta toxicidad.

La fabricacin y empleo de clorofluorocarburos fueron prohibidos por el rpotocolo de Montreal, debido a que atacan la capa de ozono situada en la estratosfera, a 50 km sobre el nivel del mar.

CONTAMINANTES ORGNICOS PERSISENTES ( COP )

Los Contaminantes Orgnicos Persistentes, son sustancias qumicas txicas, persistentes y bioacumulables en los organismos, causando efectos diversos en la salud humana y en el ambiente. Estas sustancias se transportan a grandes distancias y se han dispersado por todo el mundo. La comunidad internacional tiene ahora que tomar acciones globales urgentes para eliminarlos. Son contaminantes porque en muy bajas concentraciones afectan gravemente lasalud de los seres humanos, animales y el ambiene.

Son persistentes porque, permanecen mucho tiempo en el ambiente, incluso decenas de aos, resistiendo la degradacin por el sol, su degradacin qumica y la degradacin por otros microorganismos. Son bioacumulables porque, se acumulan en los tejidos grasos de los organismos. Se biomagnifican, es decir, aumentan su concentracin en cientos o hasta millones de veces a medida que van subiendo en las cadenas alimenticias. Se dispersan ampliamente, en el medio ambiente, a travs del viento, ros y corrientes marinas, trasladndose a todas partes del planeta. Se han encontrado en el agua, suelo, sedimentos, animales y personas, incluso en el Artico y en lugares muy alejados de donde originalmente fueron liberados.

Son doce los COPs (docena sucia = The Dirty Dozen). Se pueden clasificar en dos grandes grupos : los de produccin intencional y los de produccin no intencional. Los COPs de produccin intencional, no existen en la naturaleza, son sintticos. Se han creado para combatir algn tipo de plaga. Estos son los plaguicidas ( insecticidas, defoliadores, herbicidas ) El DDT (p dicloro difenil tricloroetano) ingresa en el tejido adiposo de algunos insectos. El insecto se hace inmune al insecticida y se queda en las plantas y a travs de esta se transporta. Los plaguicidas pueden absorberse por varias partes del cuerpo; por el cuero cabelludo, frente, odo, detrs de la oreja.

Los COPs de produccin no intencional : Son las dioxinas y furanos, se producen como concesuencia de una quema forestal, cremaciones.

Las dioxinas, cuyo nombre genrico es policloro dibenzo-p-dioxinas (PCDD) son el nombre con el que se conoce a un grupo de 75 compuestos formados por un ncleo bsico de dos anillos de benceno unidos por dos tomos de oxgeno en el cual puede haber como sustitutos de uno a ocho tomos de cloro. La dioxina ms estudiada y ms txica es la 2, 3, 7, 8- tetracloro-dibenzo-p-dioxina, conocida comnmente como TCDD.

Las dioxinas son compuestos qumicos obtenidos a partir de procesos de combustin que implican al cloro .

Son estables quimicamente, poco biodegradables y muy solubles en las grasas, tendiendo a acumularse en suelos, sedimentos y tejidos orgnicos, pudiendo penetrar en la cadena alimenticia. En los alimentos estn presentes en forma de trazas.Los Furanos cuyo nombre genrico es policloro-dibenzofuranos (PCDF) son un grupo de 135 compuestos de estructura y efectos similares a las dioxinas y cuyas fuentes de generacin son la misma. Se considera que estos compuestos son los contaminantes principales de los policlorobifenilos (PCB). Las dioxinas y furanos no son producidos comercialmente, ni se les conoce ninguna utilidad o aplicacin, aunque se forman de manera espontnea en un gran nmero de procesos industriales, principalmente de dos modos: Las dioxinas y furanos no son producidos comercialmente, ni se les conoce ninguna utilidad o aplicacin, aunque se forman de manera espontnea en un gran nmero de procesos industriales, principalmente de dos modos:

- Como un subproducto de procesos industriales en los que interviene el cloro, por ejemplo en la produccin de plsticos PVC , de plaguicidas y de disolventes organoclorados. - Durante procesos de combustin de compuestos organoclorados, que tienen carbono y cloro en su molcula, como ocurre durante incendios accidentales de materiales o productos clorados.

La principal va de exposicin de las dioxinas y furanos para los seres humanos es la ingestin de alimentos contaminados, especialmente carne y productos lcteos. La presencia de dioxinas y furanos en estos alimentos se debe a que el ganado consume forraje vegetal contaminado con estos compuestos bioacumulados en los tejidos grasos y leche de los animales, provenientes principalmente de la deposicin y transporte atmosfrico a grandes distancias desde las fuentes de emisiones atmosfrica. [i]

Otras vas de exposicin importantes en ciertas poblaciones incluyen: a) el consumo de pescado contaminado directamente por las descargas de dioxinas y furanos o por el depsito en aguas superficiales a partir de la atmsfera; b) la inhalacin de dioxinas y furanos en lugares prximos a las fuentes de emisin atmosfrica; y c) ciertas exposiciones ocupacionales, por ejemplo de trabajadores de las industrias que producen compuestos clorados.

La principal fuente de emisin de dioxinas en el agua son las descargas de la industria papelera que usa gas cloro para blanquear la pulpa con que se produce papel, tomando en cuenta que las dioxinas se forman al reaccionar el cloro con la lignina de la madera.

MEDIDAS PARA EVITAR LA CONTAMINACIN DEL MEDIO AMBIENTEA travs de lo mencionado anteriormente nos podemos dar cuenta que nosotros mismos podemos tomar medidas para ayudar a no contaminar el medio ambiente.Tomando medidas correctivas del mal uso de algunos productos qumicos.Difusin de las consecuencias y daos de los contaminantes.

En la actualidad hay una serie de entidades mundiales encargadas de controlar e informar acerca de la conservacin del medio ambiente.

Las normas tcnicas que hoy en da se aplican en el sector industrial estn ayudando a minimizar la contaminacin ambiental.