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INTRODUCCION A LA PROBLEMTICA Y ESTUDIO DEL MEDIO AMBIENTETRABAJO COLABORATIVO UNIDAD 2ACTIVIDAD 10

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUELA DE CIENCIAS AGRCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

358001A INTRODUCCION A LA PROBLEMTICA Y ESTUDIO DEL MEDIO AMBIENTE Act 10.TRABAJO COLABORATIVO 2

(TUTORA)

DAMILETH DEARMAS DUARTE

LUZ KARINA CUBILLOS SANJUAN(ESTUDIANTE UNAD)

VILLAVICENCIOMAYO 2013CEAD ACACIAS META

INDICE CONTENIDO

ACTIVIDAD 1:1. Cada uno de los integrantes del grupo debe elegir dos (2) casos de contaminacin ambiental presentes en su barrio, municipio, empresa, vereda o localidad (puede elegir un caso de contaminacin hdrica, atmosfrica, paisajstica o por residuos slidos). Para la seleccin de los casos, tengan en cuenta la disponibilidad de informacin y su nivel de conocimiento.

ACTIVIDAD 2:

2. Una vez que tengan claro los casos a analizar, cada uno de los integrantes debe diligenciar la siguiente matriz:

- Localizacin: describa de forma general el lugar donde se presenta el caso de contaminacin, es decir, aclare dnde exactamente se presenta el caso de contaminacin seleccionado.

- Fuente de generacin: describa claramente cul es la fuente de generacin de la contaminacin (caractersticas de la empresa, industria, sector econmico, una poblacin especfica, el desarrollo de alguna actividad, etc.).- Descripcin de contaminantes: identifique y describa los contaminantes fsicos, qumicos y biolgicos que estn alterando la calidad ambiental. Seale claramente qu tipo de contaminante es.

- Efectos de la contaminacin: describa de qu forma se ve alterada la calidad del ambiente ante la presencia de los contaminantes presentados en el punto anterior.- Aporte de su profesin: argumente qu podra aportar su profesin para el mejoramiento del caso de contaminacin analizado.

- Fotografa: debe presentar por lo menos dos (2) fotografas donde muestre los efectos de la contaminacin. Las fotografas necesariamente deben ser de autora del estudiante. Adems: -Es necesario que en las dos fotografas aparezca el estudiante.

- Debe explicar cada una de las fotografas, de tal forma que aclare qu se puede observar en ellas y dnde fueron tomadas.

- Las fotos deben indicar la fecha en que se tomaron.

INTRODUCCION

En los ltimos aos, desde la dcada de los aos setenta del Siglo XX, el tema de la problemtica ambiental se ha posicionado como un asunto de gran relevancia a nivel internacional. Este auge se dio como resultado de la aparicin de diferentes informes cientficos e investigativos que, de forma temprana, informaban y advertan sobre los niveles de alteracin a los que se estaban exponiendo los ecosistemas, tras el avance de diferentes actividades antrpicas tales como la industrializacin, urbanizacin, minera, deforestacin, agricultura, uso masivo de plaguicidas y compuestos qumicos, entre otras. Dichas actividades generan una serie de variaciones sobre la calidad de los cuerpos hdricos, suelo y aire, representando as una amenaza para la supervivencia de otras especies y, claro est, para la propia especie humana.

Villavicencio, cuidad reconocida como Puerta al Llano como esta ciudad al igual que todas, cuentan con departamentos como CORMACARENA que vela por la conservacin del medio ambiente y aun as, Villavicencio por sus actividades antrpicas presentan contaminacin al medio, contaminaciones al Agua y al suelo que son las ms representativas en la ciudad y que van dejando un hulla negativa en el medio.

OBJETIVOS

- Identificar dos (2) escenarios de contaminacin ambiental representativos de mi ciudad (Villavicencio), de tal forma que logre relacionar los conceptos vistos en la Unidad 2 del curso con problemticas concretas del pas.

- Identificar las fuentes de contaminacin, los contaminantes y los efectos generados por dos (2) escenarios especficos de contaminacin ambiental.

DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES

ACTIVIDAD 1:

VillavicencioContaminacin al Agua

Contaminacin al suelo

ACTIVIDAD 2: MATRIZ

NOMBRE DEL ESTUDIANTETIPO DE CONTAMINACIONLOCALIZACIONFUENTE DE GENERACIONDESCRIPCION DE CONTAMINANTESEFECTOS DE LA CONTAMINACIONAPORTE DE SU PROFESIONFOTOGRAFIAS

LUZ KARINA CUBILLOS SANJUANCASO 1:

CONTAMINACION HIDRICA

Generada por aguas residuales, provenientes de las casa aledaas a la fuente de agua que desembocan al Rio ocoa

El caso uno, se localiza en Villavicencio Meta, Barrio nuevo Amanecer, cao Piri

Los habitantes del Barrio nuevo Amanecer, por no contar con un sistema de alcantarillado para que conduzcan las aguas residuales hacia las plantas de tratamiento de Villavicencio.

Fsicos: Todo lo slido, como desechos como papel, arenas, grasas, aceites.

Qumicos: Inorgnicos y orgnicos: sales, desechos cidos, jabones, grasas. Plaguicidas.

Biolgicas: bacteriolgicas: coliformes totales y fecales, salmonellas y virus.Alteracin de las propiedades organolepticas del agua, la flora y fauna al recibir el agua lluvia afectada por este tipo de contaminacin tambin se ve afectada la salud de las personas comoEnfermedades por microorganismos patgenos tanto a animales como a humanos, generacin de gas metanoComo futura profesional, mi aporte y misin seria, pasar un informe a la identidad correspondiente sobre el impacto ambiental presente en esta rea.Para que las aguas sean conducidas a las plantas de Tratamiento de aguas residuales en la estacin depuradoras de aguas residuales que incluyan tratamientos biolgicos y qumicos que eliminan el fsforo y el nitrgeno.

NOMBRE DEL ESTUDIANTETIPO DE CONTAMINACIONLOCALIZACIONFUENTE DE GENERACIONDESCRIPCION DE CONTAMINANTESEFECTOS DE LA CONTAMINACIONAPORTE DE SU PROFESIONFOTOGRAFIAS

LUZ KARINA CUBILLOS SANJUANCASO 2:

CONTAMINACION AL SUELO

Generada por mal manejo de aceites en los talleres de mantenimiento de motos y carros , que contaminan el suelo natural directamente.

El caso dos, se localiza en Villavicencio Meta, Barrio la Rochela aledao al Barrio nuevo Amanecer

Los propietarios de los talleres de mantenimiento de motos y carros del Barrio la Rochela, por no contar con un sistema de contencin (diques),para realizar los cambios de aceite y mantenimientos

Fsicos: Todo lo slido, como desechos envases plsticos, grasas, aceites.

Qumicos: Inorgnicos y orgnicos: sales, desechos cidos, jabones, grasas. Plaguicidas.

La contaminacin del suelo consiste en la acumulacin de sustancias a unos niveles tales que repercuten negativamente en el comportamiento de los suelos. Las sustancias, a esos niveles de concentracin, se vuelven txicas para los organismos del suelo. Se trata pues de una degradacin qumica que provoca la prdida parcial o total de la productividad del suelo.Como futura profesional, mi aporte y misin seria, exigirles y llevar un control de inspecciones a los propietarios de los talleres un PACA (Plan de Accin y Cumplimiento Ambiental), que tenga cobertura para todas las actividades que ejecuten ,la generacin de sus residuos, productos qumicos y sistemas de contencin, tales como diques, carcamos y trampas de grasas.

BIBLIOGRAFIA

https://www.google.com.co/search?q=MAPAS+DEL+META&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=st-bUY6TNY3l4APuroGYBw&ved=0CCsQsAQ&biw=1366&bih=643

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Escuela de Ciencias Agrcolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Introduccin a la problemtica y estudio del ambiente

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

358001 INTRODUCCIN A LA PROBLEMTICA Y ESTUDIO DEL AMBIENTE

Autor:

Ing. MSc. OMAR JAVIER RAMREZ

BOGOT

2012

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NDICE DE CONTENIDO Pg. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO 8 INTRODUCCIN 9 UNIDAD 1. DEFINICIONES, REFERENTES Y CARACTERIZACIN DE LA PROBLEMTICA AMBIENTAL 12

CAPTULO 1. CONCEPTOS BSICOS 12

Leccin 1. Ecologa 12

Leccin 2. Flujos de energa 16

Leccin 3. Estructura y funcin de los ecosistemas 19

Leccin 4. Conceptos bsicos de microbiologa 25

Leccin 5. Sistema internacional de unidades de medida 27

CAPTULO 2. PERTURBACIONES AMBIENTALES DE ORIGEN ANTRPICO 30

Leccin 6. Agotamiento de recursos y contaminacin ambiental 30

Leccin 7. Sistemas ecolgicos y contaminacin 33

Leccin 8. Industrializacin, urbanizacin y otras fuentes de perturbacin ambiental 36

Leccin 9. Agotamiento de la capa de ozono y efecto de invernadero 40

Leccin 10. Lluvia cida 43

CAPTULO 3. ANTECEDENTES INSTITUCIONALES DE LA PROBLEMTICA AMBIENTAL 44

Leccin 11. Historia del entorno agua, aire y residuos slidos 45

Leccin 12. Antecedentes de la Conferencia de Estocolmo (1972) 49

Leccin 13. Conferencia de Estocolmo (1972) y concepto de desarrollo sostenible (1987) 51

Leccin 14. Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo (1992) 55

Leccin 15. Algunos referentes del tema ambiental en Colombia 57

UNIDAD 2. INTRODUCCIN A LA CONTAMINACIN AMBIENTAL 60

CAPTULO 4. COMPONENTE HDRICO 60

Leccin 16. Generalidades y propiedades del agua 60

Leccin 17. Calidad del agua 63

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Leccin 18. Tipos de contaminacin del agua 66

Leccin 19. Caractersticas de las aguas residuales 68

Leccin 20. Introduccin al tratamiento del agua 70

CAPTULO 5. COMPONENTE ATMOSFRICO 74

Leccin 21. Generalidades de la atmsfera 75

Leccin 22. Tipo de contaminantes atmosfricos y sus efectos 77

Leccin 23. Fuentes de contaminacin 80

Leccin 24. Ruido 82

Leccin 25. Introduccin al control de emisin de fuentes fijas 86

CAPTULO 6. COMPONENTE SUELO Y RESIDUOS SLIDOS 89

Leccin 26. Generalidades del suelo 89

Leccin 27. Contaminacin del suelo 91

Leccin 28. Generalidades de los residuos slidos 94

Leccin 29. Gestin integral de los residuos slidos 96

Leccin 30. Campo de accin de la ingeniera ambiental y el saneamiento ambiental 99

BIBLIOGRAFA 103

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NDICE DE CUADROS

Pg.

Cuadro 1. Cobertura actual de los biomas (tipos de ecosistemas) en Colombia 15

Cuadro 2. Clasificacin del mundo microbiano 25 Cuadro 3. Clasificacin de microorganismo segn nivel de organizacin celular 26

Cuadro 4. Unidades bsicas del SI 28

Cuadro 5. Unidades derivadas del SI sin nombre especial 28

Cuadro 6. Unidades derivadas del SI con nombre especial 29

Cuadro 7. Prefijos del SI 29

Cuadro 8. Unidades que no pertenecen al SI pero se aceptan su uso 29

Cuadro 9. Clasificacin de la contaminacin 32 Cuadro 10. Etapas de produccin de la sociedad y consumo de energa (kilocaloras-persona/da) 36

Cuadro 11. Otras fuentes de perturbacin ambiental 39

Cuadro 12. Fuentes antrpicas contaminantes generadores de lluvia cida 43

Cuadro 13. Episodios de la contaminacin del aire 47 Cuadro 14. Resumen de los principios de la Declaracin de Estocolmo sobre Medio Ambiente 52

Cuadro 15. Sistemas de suministro de agua 62

Cuadro 16. Propiedades del agua 62

Cuadro 17. Variables de medicin de la calidad del agua 64

Cuadro 18. Contaminantes antrpicos del recurso hdrico 67

Cuadro 19. Caractersticas tpicas del agua residual municipal 69

Cuadro 20. Posibles compuestos presentes en aguas residuales industriales 69

Cuadro 21. Principales operaciones unitarias en el tratamiento de agua 71 Cuadro 22. Operaciones unitarias segn tipo de contaminante de aguas residuales 74

Cuadro 23. Principales efectos de los contaminantes atmosfricos 79

Cuadro 24. Fuente de contaminantes atmosfricos 82

Cuadro 25. Efectos del ruido sobre la salud 85

5


Cuadro 26. Dispositivos de control de contaminantes atmosfricos 88

Cuadro 27. Propiedades fsicas y qumicas del suelo 90 Cuadro 28. Clasificacin de los residuos slidos segn origen y composicin fsica 95

Cuadro 29. Clasificacin de residuos slidos peligrosos y no peligrosos 96

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NDICE DE FIGURAS

Pg.

Figura 1. Representacin de la biosfera 14

Figura 2. Flujo de la energa en los ecosistemas 18

Figura 3. Ciclo hidrolgico 20

Figura 4. Ciclo del carbono 22

Figura 5. Ciclo del nitrgeno 23

Figura 6. Representacin del sistema climtico 24

Figura 7. Interaccin de alteraciones ambientales 33

Figura 8. Dispersin de contaminantes en el ambiente 34

Figura 9. Biomagnificacin del DDT 35

Figura 10. Tendencia de la temperatura superficial global promedio 42

Figura 11. Emisin mundial de CO2 por uso de combustibles (1995) 42

Figura 12. Usos del agua 61

Figura 13. Factores de la calidad del agua 63

Figura 14. Clasificacin de slidos segn su tamao 65

Figura 15. Escala de pH 65

Figura 16. Ruta de contaminantes relacionados con el agua 66

Figura 17. Etapas de tratamiento del agua 70

Figura 18. Tipos de tratamiento del agua 71

Figura 19. Sistema de tratamiento de agua potable 72

Figura 20. Tipos de tratamiento de aguas residuales 73

Figura 21. Capas de la atmsfera 76

Figura 22. Clasificacin de contaminantes atmosfricos 78

Figura 23. Otros sistemas de clasificacin de los contaminantes atmosfricos 79

Figura 24. Fuentes de contaminacin atmosfrica 81

Figura 25. Niveles de ruido 84

Figura 26. Onda sinusoide 85

Figura 27. Acciones para mejorar la dispersin de contaminantes 86

7


Figura 28. Horizontes del suelo 91

Figura 29. Contaminantes antrpicos del suelo 93

Figura 30. Flujo de materiales y generacin de residuos 94

Figura 31. Elementos funcionales de la GIRS 97

Figura 32. Acciones jerrquicas de la GIRS 98

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ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO El contenido didctico del curso acadmico Introduccin a la problemtica y estudio del ambiente fue diseado por Omar Javier Ramrez, quien es Ingeniero Ambiental y Sanitario, especialista en Evaluacin de Impactos Ambientales y Magster en Sistemas Ambientales Humanos. Se ha desempeado como docente universitario, consultor privado y, al momento de la elaboracin de este material, es tutor de la Escuela de Ciencias Agrcolas, Pecuarias y del Medio Ambiente ECAPMA de la UNAD. Para citar este material por favor hacerlo de la siguiente manera:

Ramrez, Omar (2012). Introduccin a la problemtica y estudio del ambiente. Mdulo didctico. Bogot: Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD.

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INTRODUCCIN GENERAL

En los ltimos aos, desde la dcada de los aos setenta del Siglo XX, el tema de la problemtica ambiental se ha posicionado como un asunto de gran relevancia a nivel internacional. Este auge se dio como resultado de la aparicin de diferentes informes cientficos e investigativos que, de forma temprana, informaban y advertan sobre los niveles de alteracin a los que se estaban exponiendo los ecosistemas, tras el avance de diferentes actividades antrpicas tales como la industrializacin, urbanizacin, minera, deforestacin, agricultura, uso masivo de plaguicidas y compuestos qumicos, entre otras. Dichas actividades generan una serie de variaciones sobre la calidad de los cuerpos hdricos, suelo y aire, representando as una amenaza para la supervivencia de otras especies y, claro est, para la propia especie humana. De esta forma, la preocupacin por estudiar y formular salidas viables a la problemtica ambiental, ha tomado tal nivel de repercusin que hoy en da es un asunto tratado tanto por entidades internacionales, por ejemplo la Organizacin de las Naciones Unidas ONU, como por el sector empresario-industrial, el mbito acadmico, las Organizaciones No Gubernamentales ONG, las poblaciones rurales y urbanas, el sector comercial y, en general, por la sociedad en su conjunto. As, la preocupacin por la problemtica y el estudio del tema ambiental puede considerarse como un aspecto caracterstico de la actual sociedad, pues es una cuestin que debe ser considerada en cada empresa, organizacin o economa que dependa de la transformacin de recursos naturales para su existencia. Este panorama ha llevado a la necesidad de abrir escenarios de formacin en el rea de las ciencias ambientales, con el objetivo de que un creciente nmero de personas sean capaces no slo de comprender las problemticas ambientales que se enfrentan en cada empresa, municipio, ciudad, regin y pas del mundo, sino que ante todo sean capaces de proponer alternativas de solucin que posibiliten avanzar hacia la construccin de una sociedad (colombiana, latinoamericana y mundial) ms participativa y conciente de la prevencin de la contaminacin y la degradacin de los recursos naturales. En este orden de ideas, el presente curso acadmico es un espacio introductorio para los estudiantes de los programas ambientales de la UNAD (Tecnologa en Saneamiento Ambiental e Ingeniera Ambiental), en donde van a poder reconocer conceptos comnmente utilizados en las ciencias ambientales, van a encontrar elementos para caracterizar la problemtica ambiental desde una perspectiva tcnica, van a reconocer los factores ambientales (fsico-biticos y sociales) afectados por la contaminacin ambiental, y van a identificar los campos de accin y la importancia de sus respectivas profesiones. Es importante aclarar que este curso, al tener un carcter introductorio, no profundiza en cada uno de los temas propuestos, slo pretende resaltar los aspectos ms relevantes de

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cada uno de ellos y ofrecer las bases conceptuales y analticas necesarias para que los estudiantes avancen con xito en los mdulos ulteriores de sus programas. Este mdulo se estructura en 2 unidades, equivalente a 6 captulos y 30 lecciones, y a travs de su contenido se fomentan competencias relacionadas con la comprensin de la enorme importancia del tema ambiental y su nivel de complejidad, al mismo tiempo que diferencia el campo de accin de su formacin acadmica del de otros programas que, de igual forma, toman como objeto de estudio la problemtica ambiental, pero desde diferentes perspectivas (econmicas, administrativas, polticas, filosficas, sociolgicas, antropolgicas, etc.). En la Unidad 1, el estudiante encontrar una serie de definiciones bsicas que le permitir comprender con mayor claridad el contenido del mdulo y le facilitar el entendimiento de los mdulos posteriores. Tambin encontrar una descripcin general de las principales perturbaciones ambientales que, a gran escala, ha generado el modelo de desarrollo hasta ahora promovido, tales como el agotamiento de recursos naturales, la contaminacin ambiental, el agotamiento de la capa de ozono, el efecto de invernadero y la lluvia cida. Por ltimo, se presentan algunos referentes histricos que han permitido posicionar el tema ambiental en la agenda internacional y que han servido como referentes histricos de la actual preocupacin por la problemtica y estudio del ambiente. En la Unidad 2, se presentan elementos introductorios al campo de la contaminacin ambiental, haciendo un especial nfasis en los temas que el estudiante va a desarrollar tanto en los periodos acadmicos posteriores como en su futuro campo laboral, a saber: la contaminacin del recurso hdrico, del recurso atmosfrico, del recurso suelo y la problemtica asociada con los residuos slidos. Todo este recuento permite que en la ltima leccin de esta unidad se intente aclarar y diferenciar el campo de accin de los programas Ingeniera Ambiental y Tecnologa en Saneamiento Ambiental de la UNAD. Bienvenidos!

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UNIDAD 1

Nombre de la Unidad

DEFINICIONES, REFERENTES Y CARACTERIZACIN DE LA PROBLEMTICA AMBIENTAL

CAPTULO 1 CONCEPTOS BSICOS

Leccin 1 Ecologa

Leccin 2 Flujos de energa

Leccin 3 Estructura y funcin de los ecosistemas

Leccin 4 Conceptos bsicos de microbiologa

Leccin 5 Sistema internacional de unidades de medida

CAPTULO 2 PERTURBACIONES AMBIENTALES DE ORIGEN ANTRPICO

Leccin 6 Agotamiento de recursos y contaminacin ambiental

Leccin 7 Sistemas ecolgicos y contaminacin

Leccin 8 Industrializacin, urbanizacin y otras fuentes de perturbacin ambiental

Leccin 9 Agotamiento de la capa de ozono y efecto de invernadero

Leccin 10 Lluvia cida

CAPTULO 3 ANTECEDENTE INSTITUCIONAL DE LA PROBLEMTICA AMBIENTAL

Leccin 11 Historia del entorno agua, aire y residuos slidos

Leccin 12 Antecedentes de la Conferencia de Estocolmo (1972)

Leccin 13 Conferencia de Estocolmo (1972) y concepto de desarrollo sostenible (1987)

Leccin 14 Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo (1992)

Leccin 15 Algunos referentes del tema ambiental en Colombia

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UNIDAD 1. DEFINICIONES, REFERENTES Y CARACTERIZACIN DE LA PROBLEMTICA AMBIENTAL

CAPTULO 1. CONCEPTOS BSICOS

El papel interdisciplinario de los profesionales que se desenvuelven en el campo ambiental, desde perspectivas tecnolgicas y de la ingeniera, exige que tengan un mayor conocimiento del funcionamiento de los ecosistemas y de las interacciones de los elementos del entorno, dado que estos profesionales tienen como objeto de estudio el comportamiento y la alteracin de la calidad de recursos fsicos naturales (como el aire o el agua), as como de recursos biticos y organismos vivos (fauna y flora), los cuales son de vital importancia para el bienestar de la especie humana. Por tal razn, en este captulo se tratarn algunos conceptos bsicos que permiten comprender la dinmica de los ecosistemas, tales como ecologa, flujos de energa, estructura de los ecosistemas, entre otros. De esta forma, el estudiante tendr nociones bsicas sobre el comportamiento natural del entorno, lo que le permitir comprender con mayor facilidad las alteraciones generadas a causa del desarrollo de actividades humanas. Dado que buena parte de los estudios ambientales se basan en la medicin de diferentes variables (distancia, tiempo, peso, volumen, concentracin, etc.), en la ltima leccin de este captulo se tratar el tema de las unidades de medida.

Leccin 1. Ecologa

Segn Arellano (2002), los organismos son todos los seres vivientes, desde la bacteria ms sencilla hasta los animales racionales como el ser humano, pasando por todo tipo de vida vegetal. stos no existen de manera aislada, ya que interactan entre s y con los componentes fsicos y qumicos de la naturaleza como son la luz, el calor, el agua, el suelo y el aire. Todo lo que rodea o afecta a un organismo es lo que se conoce como ambiente, y la unidad bsica de interaccin entre un organismo y su ambiente en un rea determinada se le define como ecosistema. As, cuando se hace referencia al medio ambiente o al ambiente (o simplemente al tema ambiental), se refiere al conjunto de caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas que condicionan y definen las cualidades del entorno. Sin embargo, segn Sarmiento (2000), en los ecosistemas humanizados (como las ciudades, por ejemplo), los procesos y fenmenos del entorno cultural implican la integracin de caractersticas sociales, econmicas, polticas, religiosas, tecnolgicas y artsticas, al tema ambiental. A la ciencia que estudia la relacin entre los seres vivos y su ambiente se le llama ecologa, que proviene de las palabras griegas oikos y logos, que significan casa y ciencia respectivamente. El trmino ecologa se le acue a Ernst Haeckel (1866), discpulo de Darwin, quien defini la ecologa como la ciencia de las relaciones de los organismos con

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el mundo exterior, en el que podemos reconocer los factores de la lucha por la existencia. Entre dichos factores Haeckel inclua las caractersticas fsicas y qumicas del hbitat, el clima, la calidad del agua, la naturaleza del suelo, as como el conjunto de las relaciones favorables o desfavorables de los organismos entre s (Delage, 1993). Para nuestro caso, la ecologa se entiende como la relacin entre los organismos y su ambiente, entendiendo por ambiente el entorno fsico-qumico y biolgico que, expuesto a constantes cambios, est constituido por elementos como el agua, la atmsfera, la fauna y flora, el suelo, etc. Para comprender la complejidad de la dinmica de los ecosistemas, es importante destacar dos ideas esenciales que constituyen lo que se podra llamar el paradigma ecolgico: la idea de globalidad y la idea de procesualidad. La primera ensea que en la naturaleza todos los componentes forman parte de un sistema, es decir, se da una interdependencia de todos los elementos naturales, una interaccin de todos los eslabones de la cadena segn una lgica de causalidades mltiples y circulares, ya que los efectos repercuten sobre las causas. La idea de procesualidad, por su lado, concede ms importancia a los procesos que a los elementos, y a las funciones que a las sustancias, demostrando que la integridad de los medios de vida descansa en equilibrios complejos, en ciclos de reproduccin y capacidades de regeneracin, ms que en la conservacin esttica de los espacios, recursos o especies. Ahora bien, el ser humano est inmerso en el ambiente, no es de ninguna forma ajeno a ste, por lo que el estudio de las interacciones entre la sociedad y su entorno ha permitido analizar, por ejemplo, los niveles de demanda de recursos naturales que el ritmo de consumo econmico (el denominado metabolismo social) requiere para su sostenimiento. No obstante, reflexionar sobre la relaciones sociedad-ambiente es algo complejo, ya que para ello deben considerarse elementos de varias disciplinas cientficas (naturales y sociales), como la qumica, la economa, la poltica, la tica, la fsica, la historia, la antropologa, la biologa, la filosofa, la ingeniera, entre otras. De ac se deduce que el campo de accin de la ingeniera ambiental y las tecnologas ambientales en general, se suman al esfuerzo de otros campos del conocimiento por comprender los fenmenos naturales, las alteraciones que sufren y cmo repercuten sobre el bienestar de la sociedad, es decir, no son las nicas profesiones que tienen como objeto de estudio el tema ambiental, pues hoy en da encontramos diversos campos acadmicos tales como la administracin ambiental, economa ambiental y ecolgica, sociologa ambiental, psicologa ambiental, qumica ambiental, biologa ambiental, entre otras. Ahora bien, los profesionales que se dedican al estudio del planeta han acomodado sus conocimientos de manera que entiendan mejor las interacciones que se llevan a cabo en la naturaleza, para lo cual han elaborado diferentes modelos sobre la organizacin natural entre los seres vivos (componentes biticos) y las cosas inanimadas (componentes abiticos). De esta forma, si nos situramos en algn punto en el espacio, fuera de nuestro planeta y lo pudiramos observar, quiz lo percibiramos como un sistema cerrado que

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consta de diferentes capas. Una de ellas, la que soporta la vida, se conoce como biosfera, entendida como aquella capa de aproximadamente 18 km de extensin en donde se lleva a cabo el fenmeno de la vida y se caracteriza por tener tres condiciones bsicas: en ella hay agua lquida en cantidades sustanciales, recibe una gran cantidad de energa solar y la materia se presenta en interfases de estados lquido, slido y gaseoso. La biosfera incluye el agua, la tierra de la corteza terrestre y la atmsfera (Figura 1); siendo esta ltima la capa gaseosa que envuelve la tierra. El agua en la biosfera se puede encontrar en el aire como vapor, en la superficie de la tierra en su estado lquido como ros, lagos y ocanos, y en los poros del subsuelo como mantos freticos. Todos estos componentes de la biosfera proveen las condiciones para sostener la vida. Dentro de la biosfera se encuentran los ecosistemas, los cuales pueden ser de dismiles formas, teniendo en cuenta que hay varios tipos de climas, suelos, vegetacin y fauna, todos ellos relacionados entre s. El trmino ecosistema es acuado a Tansley en 1935, quien lo us refirindose a todo el sistema (en el sentido fsico) incluyendo no solamente el complejo de organismo, sino tambin el complejo total de los factores fsicos a pesar de que los organismos podran ser nuestro inters principal, no los podemos desligar de su ambiente espacial, con los que forman un solo sistema fsico. En otras palabras, el ecosistema podra entenderse como el conjunto de elementos biticos y abiticos que ocupan un lugar y tiempo determinado. Figura 2. Representacin de la biosfera

Fuente: Extrada de Pabn & Chaparro (2001)

Algunos ejemplos de ecosistemas son los desiertos, montaas, lagos, ocanos y pastizales; sin embargo, cuando son terrestres y ocupan grandes reas, se les conoce como bioma, los cuales se identifican por sus tipos de suelo, clima, flora y fauna similares. Segn

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Sarmiento (2000), los grandes biomas del mundo son: praderas y sabanas, desiertos, tundras, taigas (bosques de conferas), bosques templados caducifolios, bosques secos tropicales (tambin caducifolios), bosques lluviosos tropicales (de altura y de bajo), pramos y punas, biomas elicos (altas montaas y regiones polares), biomas insulares (altamente endmicos y oligoespecficos), biomas marinos (nerticos y pelgicos) y el bioma hadal (profundidades ocenicas). Para el caso colombiano, en el Cuadro 1 se presenta una caracterizacin por cobertura de los diferentes tipos de ecosistemas del pas. Cuadro 2. Cobertura actual de los biomas (tipos de ecosistemas) en Colombia

Bioma rea actual (km2) rea original (km

2) IVR (% rel.)

Pramos 18.000 18.000 100%

Selvas amaznicas 14.000 140.000 100%

Vegetacin herbcea arbustiva de cerros amaznicos 7.500 7.500 100%

Bosques bajos y catingales amaznicos 36.000 36.000 100%

Sabanas llaneras 106.500 113.000 50%

Matorrales xerofticos y desiertos 9.500 11.000 86.4%

Bosques aluviales (de vega) 95.000 118.000 80.5%

Bosques hmedos tropicales 378.000 550.000 68.7%

Bosques de manglar 3.300 6.000 55%

Bosques y otra vegetacin de pantano 6.500 13.000 50%

Sabanas del Caribe 1.000 3.500 28.6%

Bosques andinos 45.000 170.000 26.5%

Bosques secos o subhmedos tropicales 1.200 80.000 1.5%

reas moderadamente intervenidas 70.000 6.1%

reas fuertemente intervenidas 350.000 30.7%

TOTAL 1.140.000 720.000 63.2% Fuente: Extrado de Mrquez, 2003.

Para un anlisis de los ecosistemas colombianos vase el artculo Ecosistemas Estratgicos de Colombia

[Ir al artculo]

Aunque los ecosistemas pueden ser tan pequeos como una pecera o tan grandes como un pantano, en todos existe lo que se conoce como comunidad, la cual est conformada por los grupos de diferentes organismos que existen en un rea determinada. Como ejemplo podemos mencionar la gran variedad de organismos presentes en un lago, abarcando desde los peces y las plantas hasta los microorganismos, los cuales pereceran si las condiciones fsicas o qumicas del lago fuesen cambiadas. Si tan slo uno de esos organismos fuera afectado de manera inmediata, los otros, al depender de ste tal vez como alimento, tambin pereceran. Las variaciones en las condiciones de un ecosistema por muy pequeas que sean pueden afectar a la comunidad entera. Dentro de una comunidad, los organismos se reproducen con los de su mismo tipo. A todo grupo de organismos que es capaz de engendrar descendencia con otro, pero no con

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miembros de otros grupos, se le llama especie. Por ejemplo los leones slo pueden reproducirse con otros leones. Asimismo, a los miembros de una misma especie que comparten un rea especfica se les llama poblacin. Resumiendo, dentro de la organizacin natural tenemos una agrupacin de especies que forman poblaciones. Las diferentes poblaciones a su vez forman las comunidades, las comunidades junto con el medio abitico conforman los ecosistemas y los diferentes ecosistemas en su conjunto componen la biosfera.

Leccin 2. Flujos de energa

El flujo de energa (es decir el proceso mediante el cual la energa solar llega a la superficie para incorporarse a los diferentes procesos biolgicos, geofsicos y meteorolgicos) en un ecosistema es muy importante, ya que la biosfera se equilibra mediante el continuo flujo de la energa y el reciclaje de la materia, de forma tal que las interacciones de las comunidades o poblaciones con los factores abiticos se encuentran determinadas en cierta forma por este flujo. Teniendo en cuenta las interrelaciones entre los componentes del ecosistema, se afirma que cada uno de ellos influye sobre las propiedades del otro, por lo que el flujo de energa de los ecosistemas conduce a la formacin de estructuras biticas y al reciclaje de la materia dentro del mismo sistema para su aprovechamiento. De esta forma, los nutrientes que circulan a lo largo del ecosistema, a travs de sus diferentes formaciones y niveles de organizacin, se transforman constantemente y algunos de ellos provienen de la muerte y de la desintegracin de individuos de otras especies. En ecosistemas donde existen actividades antrpicas, este flujo de energa se presenta cuando los desechos o las excretas del metabolismo de la poblacin son vertidos a fuentes hdricas o al suelo, donde pasan a formar parte de nuevos procesos biolgicos y fsico-qumicos. La energa, siguiendo el principio de conservacin (primer principio de la termodinmica), no se crea ni se destruye, slo se transforma en otro tipo de energa, razn por la cual los inputs de energa que ingresan a un ecosistema (o cualquier sistema en general) deben ser iguales a los outputs de energa ms los cambios de almacenamiento. En otras palabras, la energa total permanece constante y sta es la misma antes y despus de cada transformacin. Esto quiere decir que los desechos txicos, gases y aguas residuales generados por diferentes acciones, deben ir a alguna parte y ocupar un espacio. Esto explica la importancia de evitar y disminuir los daos ambientales generados por acciones contaminantes. De igual forma, siguiendo el principio de generacin de entropa (segundo principio de la termodinmica), toda transformacin de estado de la energa genera la conversin de parte de la energa en calor (o entropa), la cual se pierde y no es posible reincorporarla al

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sistema. Esto quiere decir que en cualquier conversin de la energa siempre hay una disminucin de la calidad de la misma o de la cantidad de energa til, ya que una parte se transforma en calor y se dispersa en el ambiente, razn por lo cual no es posible reciclar energa de alta calidad para el desarrollo de un trabajo. De esta forma, los cultivos, la calefaccin de los hogares, la coccin de alimentos, la conservacin de los mismos, las actividades industriales, el transporte, entre otros, son actividades que requiere energa de alta calidad, pero desprenden mucha energa de baja calidad. Esta dinmica de los flujos energticos no slo aplica a los ecosistemas no intervenidos, sino tambin a todos los sistemas de la naturaleza, incluidos las culturas, ciudades y economas, ya que todos los procesos fsicos, naturales y tecnolgicos ocurren de tal manera, que la disponibilidad de la energa implicada decrece, o dicho de otra manera, todos los procesos fsicos ocurren de tal forma, que la entropa del universo aumenta. Aplicados al campo ambiental, las leyes de la termodinmica afirman que la energa contenida en los materiales no se destruye por el uso (primer principio de la termodinmica), sino que se degrada y se dispersa (segundo principio). Si se tiene en cuenta que todo proceso productivo, industrial, de construccin, agrcola, etc., utiliza energa y materiales, sabemos que siguiendo la ley de la conservacin estas actividades no puede crear ni destruir materia o energa, por lo que se deduce que estas actividades lo que hacen es absorber y arrojar justamente materia y energa; parte de la cual se convertir en un problema de contaminacin ambiental. As, parte de la energa y de los materiales utilizados en dichos procesos de transformacin, pasarn, por ejemplo, a ser material de desechos que se acumular en la naturaleza, algunos de los cuales sern aprehendidos rpidamente por los ciclos biogeoqumicos (vase Leccin 2), lo que posibilita su aprovechamiento, pero otros requerirn de tratamientos tecnolgicos especficos para permitir de nuevo su utilizacin, lo que requiere de ms energa y materiales para su transformacin.

Una de las caractersticas de las actividades humanas sobre el ambiente es la tendencia a la simplificacin de los sistemas (ecosistemas), con lo cual se reduce el nmero de componentes existentes. Estas intervenciones sustituyen y desplazan una gran cantidad de especies vegetales o animales (minimizando el nivel de complejidad de las relaciones ecosistmicas), al instalar extensos monocultivos (en el caso de ambiente rurales) o enormes complejos de infraestructura como carreteras o edificaciones (en el caso de ambiente urbanos); acciones que, en conjunto, generan cambios en los flujos de energa. Los cambios que se pueden generar por la accin humana en ningn momento llegan a evitar que el flujo energtico siga existiendo. Es importante recordar que en el entorno natural siempre se llevan a cabo procesos de transformacin de la energa, de tal forma que cada vez que un objeto se mueve, se alimenta, se reproduce, se calienta o se enfra, o sufre alteraciones qumicas, hay intercambio de energa. En rigor, el ecosistema es un sistema abierto que permite la entrada y la salida de materia y energa, an cuando en

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algunos casos estos flujos son relativamente pequeos en comparacin con las cantidades que se reciclan al interior de stos. Una de las vas ms evidentes para ejemplificar el flujo de energa en los ecosistemas es a travs de la cadena trfica (tambin denominada cadena alimenticia), a travs de la cual circula la energa y los materiales entre los diferentes niveles trficos. Segn Sarmiento (2000), el nivel trfico es el compartimento que agrupa organismos que se alimentan de manera similar. Los del nivel productor son todos auttrofos, mientras los consumidores son hetertrofos. De estos ltimos se distingue el nivel consumidor I (herbvoro, presa) el nivel consumidor II (carnvoro, predador), el nivel consumidor III (carnvoro, depredador), el nivel consumidor IV (detritvoro, carroero) y el nivel de descomponedores. As, en cada nivel trfico, una parte importante de la energa recibida se disipa en diferentes procesos fsicos y qumicos (Figura 2). Figura 2. Flujo de la energa en los ecosistemas

Fuente: El autor

A modo de ejemplo ilustrativo del flujo energtico (Zaror, 2000), consideremos una planta que recibe 1000 caloras de energa lumnica, la mayor parte de la cual se refleja o transmite a travs del tejido sin ser absorbida. Una gran fraccin de la energa absorbida es almacenada en forma de calor y utilizada en la evaporacin del agua de las hojas y otros procesos fsicos, tales como el transporte hdrico dentro de la planta. El resto se utiliza en los procesos vitales, quedando un equivalente a 5 caloras almacenadas en el tejido como material rico en energa. Este constituye un potencial energtico adecuado para la alimentacin de otros animales. Aquel herbvoro, por ejemplo un venado, que coma dicha planta que contiene 5 caloras de energa alimenticia, gastar el 90% de la energa recibida para mantener su metabolismo y slo convertir 0,5 caloras en nuevo material corporal. A su vez, el carnvoro que se alimente de aquel herbvoro ocupar slo una pequea fraccin de la energa obtenida, en un nuevo peso corporal (en este caso menos de 0,05 caloras). De este modo, la energa qumica aprovechable en los procesos vitales, va disminuyendo a medida que se asciende en la cadena trfica.

Para una explicacin del comportamiento de las cadenas trficas ver el video la cadena alimenticia [Ir al video]

Sol Consumidores

Nutrientes Descomponedores

Productores

Calor

Calor

Calor

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Leccin 3. Estructura y funcin de los ecosistemas

Los ecosistemas son comunidades que albergan especies diferentes que viven en continua interaccin con un ambiente abitico y bitico. Los elementos abiticos son todos aquellos que conforman el espacio fsico, entre los que se encuentran el agua, el suelo, la luz, la temperatura, la atmsfera, entre otros; facilitando la presencia de los elementos biticos, es decir, todos los seres que tienen vida, ya sean animales (fauna), plantas (flora), microorganismos, etc., incluyendo los productos por ellos generados. Los factores abiticos influyen en el comportamiento de los ecosistemas y determinan su productividad, cantidad y calidad de vida que puedan desarrollarse en ellos. As, las zonas de vida se sirven de los factores abiticos como la radiacin solar, la temperatura, las precipitaciones, la altitud y altitud, dando lugar a diferentes tipos de fauna y flora. Por otro lado, los factores biticos del ecosistema se dividen en productores y consumidores. Los productores son auttrofos y elaboran los compuestos orgnicos que requieren para nutrirse. En los ecosistemas acuticos estn representados por el fitoplancton y en los terrestres por las plantas que llevan a cabo la fotosntesis. Por su lado, los consumidores son organismos hetertrofos que no pueden sintetizar sus propios nutrientes. La ecuacin general de fotosntesis es:

6CO2 + 6H20 + energa solar C6H12O6 +602 Esto quiere decir que una planta necesita seis molculas de dixido de carbono (CO2) y seis molculas de agua (H2O) para producir una sola molcula de glucosa (C6H12O6), teniendo tambin como producto seis molculas de oxgeno (O2). De esta forma, diferentes elementos circulan a travs del ecosistema gracias a la dinmica e interacciones de los factos biticos y abiticos, conformando los denominados ciclos biogeoqumicos. A continuacin se describirn los ciclos del agua, carbono, nitrgeno y azufre. - Ciclo hidrolgico El ciclo ms conocido es quiz el ciclo hidrolgico, ya que este compuesto tiene una importancia fundamental en el desarrollo de la vida en el planeta, al cubrir cerca del 70% de la superficie y estar constantemente en movimiento en el ambiente, presentndose en sus tres estados: slido, lquido y gaseoso. Siguiendo a Kiely (1999), el agua se evapora en los ocanos y en otras masas de agua, y en menor medida de la superficie terrestre, si se tiene en cuenta que la superficie de los ocanos es 2,5 veces mayor que la superficie terrestre. As, el agua evaporada (o vapor de agua) se eleva hacia la atmsfera hasta que las bajas temperaturas la hacen condensar y

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luego precipitar, generalmente en forma lluvia, aunque otras veces lo hace como nieve. La precipitacin puede ser interceptada por la vegetacin, ya sea hierba, cultivos o arbolado. Algo de agua puede alojarse en la superficie del suelo y quedar retenido en depresiones, a lo que se le llama almacenamiento en lagunas o lagunaje. Otra porcin de agua puede fluir sobre el terreno y eventualmente llegar a un curso de agua y ser descargada como escorrenta superficial. Tambin puede infiltrarse en el terreno y despus fluir horizontalmente, o puede percolar a travs de la capa ms profunda del terreno y alimentar acuferos. Un volumen significativo de la precipitacin puede volver a la atmsfera por evaporacin desde las masas de agua o por evapotranspiracin desde las superficies vegetales; reiniciando de nuevo el ciclo (Figura 3). Figura 3. Ciclo hidrolgico

Fuente: http://www.ciclohidrologico.com/

A partir del conocimiento del ciclo hdrico, se puede calcular el balance hidrolgico, es decir, la contabilidad del agua para una determinada cuenca, regin o el planeta en su conjunto. En otras palabras, este balance es la contabilidad cuantitativa del ciclo hidrolgico. La ecuacin para el balance hidrolgico, ya sea a escala regional o de cuenca, es:

GSERP

Donde:

P = Precipitacin, mm/da R = Escorrenta E = Evaporacin

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S = Cambio en el nivel de humedad del suelo G = Cambio en el nivel de agua subterrnea

Para una aproximacin al balance hdrico en Colombia, ver el artculo Colombia: potencia hdrica

[Ir al artculo]

- Ciclo del carbono El carbono es necesario en grandes cantidades como bloque bsico de construccin de toda la materia orgnica. Ms de 80% de los compuestos conocidos en la actualidad contienen carbono. Para explicar este ciclo, vamos a seguir la propuesta de Arellano (2002). Segn este autor, durante la fotosntesis, las plantas toman el CO2 de la atmsfera a travs de sus hojas y obtienen agua del suelo por sus races. Combinan el CO2 y el agua usando la luz solar para elaborar glucosa (C6H12O6), molcula que es la fuente de energa potencial para la planta y para los organismos que la consuman. En otras palabras, la molcula de azcar almacena energa solar en forma de energa qumica y el oxgeno es liberado como un producto de la fotosntesis. La molcula de azcar producida durante la fotosntesis es el material bsico para otros compuestos que la planta utiliza para mantenerse a s misma y seguir creciendo. Cuando los vegetales crecen, almacenan ms y ms carbono en los compuestos que los conforman. Los herbvoros obtienen el carbono que necesitan sus cuerpos consumiendo plantas, por lo que el carbono se mueve hacia arriba en la cadena alimenticia de plantas a herbvoros y de herbvoros a carnvoros. El retorno del dixido de carbono a la atmsfera se realiza de diferentes formas. Siguiendo a Henry & Heinke (1999), una de la ms comn es a travs de los procesos respiratorios de los humanos y otros animales. No obstante, las cantidades ms grandes de CO2 regresan a la atmsfera por la actividad de grupos de bacterias y hongos que utilizan materia orgnica muerta como alimento. Al oxidar estos compuestos, se obtiene CO2 y H2O como productos finales, con lo que cual se completa el ciclo. Otras fuentes que aportan CO2 a la atmsfera son los incendios forestales y la quema de combustibles fsiles o de origen orgnico. El ciclo del oxgeno se refiere a la circulacin del oxgeno a travs de diferentes etapas o ambientes. Los seres vivientes necesitan oxgeno, el cual obtienen del aire y del agua por medio de la respiracin. El oxgeno es desprendido hacia la atmsfera por las plantas verdes durante la fotosntesis. Por su papel en estos dos procesos, la circulacin del oxgeno est ntimamente relacionada con el ciclo del carbono (Arellano, 2002).

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Figura 4. Ciclo del carbono

Fuente: http://www.kalipedia.com

- Ciclo del nitrgeno Contrario a lo que se suele pensar, el oxgeno no es el mayor componente del aire, lo es el nitrgeno que ocupa el 79% en volumen de la mezcla de gases del aire. El nitrgeno es necesario para las plantas puesto que les facilita la formacin de protenas (las cuales tienen cerca de 16% de nitrgeno en peso) y otras molculas queson esenciales tanto para su desarrollo como para la alimentacin de otras especies. A pesar de que el nitrgeno es el elemento ms abundante en la atmsfera, en su estado gaseoso no puede ser utilizado por los organismos vivos, ya que slo pueden hacerlo mediante el proceso conocido como fijacin del nitrgeno, en donde se combina con otros elementos para formar el amoniaco, los nitritos y los nitratos. De esta forma, el nitrgeno se introduce en la cadena trfica cuando las plantas lo observen de la solucin del suelo, ya sea en forma de nitratos (NO3

) o como ion amonio (NH4+). Las bacterias, algas y

lquenes desnitrificantes del suelo convierten el nitrgeno del aire en amoniaco, en especial las bacterias de los suelos anegados. Algunas de estas bacterias de fijacin del nitrgeno viven en las races de algunas plantas como la del frijol y otras bacterias del suelo transforman el amoniaco en nitrito (NO2) y en nitrato (NO3).

Cuando los animales se comen las plantas, obtienen el nitrgeno necesario que sus protenas requieren. Los compuestos de nitrgeno regresan al suelo mediante los residuos de los animales o a travs de sus cadveres. Por otro lado, el nitrgeno se introduce al medio acutico por descarga de aguas residuales domsticas y, en grandes cantidades, generan un excesivo crecimiento de algas (eutrofizacin), generando efectos perjudiciales

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para el ecosistema acutico. Por ltimo, los xidos gaseosos de nitrgeno (llamados comnmente NOx), sufren oxidacin a nitrato, el cual es absorbido por el agua y cae a la superficie con la lluvia, reduciendo su pH. Figura 5. Ciclo del nitrgeno

Fuente: http://www.kalipedia.com

- Ciclo del azufre El principal compuesto de azufre en la atmsfera es el dixido de azufre (SO2), proveniente de fuentes naturales (volcanes, pantanos y combustin de biomasa forestal) y antrpicas (combustin de energas fsiles, produccin de energa elctrica, procesos industriales, produccin en refineras de petrleo, entre otros). El azufre tambin circula en la atmsfera como sulfuro de hidrgeno (H2S), que es un gas txico, incoloro y su olor es el de la materia orgnica en descomposicin. Algunos de los compuestos sulfricos presentes en la tierra son llevados a los ocanos gracias al flujo de los ros y otras corrientes superficiales. Este azufre se convierte en cido sulfhdrico (H2S) y dixido de azufre (SO2); gases que pasan a formar parte de la atmsfera y regresan a superficie gracias a la accin de las lluvias, aunque parte del dixido de azufre puede ser directamente absorbido por las plantas desde la atmsfera. La actividad industrial de las modernas sociedades emite exceso de gases sulfurosos a la atmsfera, ocasionando problemas de lluvia cida.

Uno de los factores ambientales ms importantes que inciden en el comportamiento de los ecosistemas y en la dinmica de los ciclos biogeoqumicos, es el clima. Segn Pabn & Chaparro (2001), el clima es un factor importante del ambiente global, que resulta de la interaccin de la energa solar y los procesos que ocurren en y entre las diferentes esferas del ecosistema planetario. El clima juega un papel importante en el desarrollo de las plantas y animales e influye en los procesos de la atmsfera, la hidrsfera, la litsfera y de

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la antropsfera. Al mismo tiempo, los procesos que se desarrollan en todas las esferas del ambiente global tienen efecto en el clima. De esta forma, si bien el clima suele relacionarse bsicamente con fenmenos atmosfricos, es importante recordar que todos los componentes del planeta se encuentran interconectados, por lo que las propias dinmicas atmosfricas se encuentran relacionadas con los fenmenos que se desarrollan en la superficie terrestre, los ocanos y las extensas zonas polares cubiertas con hielo; incluyendo las interacciones entre la fauna, la flora, los ciclos biogeoqumicos y, claro est, las actividades antrpicas que de alguna manera influyen en (y se ven influenciadas por) el clima. En la Figura 6 se presenta un esquema general del sistema climtico mundial.

Tal como se ver en los cursos ms avanzados de los programas ambientales, las condiciones climticas son de gran importancia en los estudios ambientales que buscan evaluar la contaminacin y los impactos ambientales y sanitarios de diferentes actividades humanas sobre los componentes atmosfrico, hdrico, del suelo y sobre recursos biticos. De igual forma, las condiciones climticas permiten caracterizar las dinmicas de fauna y flora de una regin especfica, las condiciones hidrolgicas y su potencial aprovechamiento energtico. Figura 6. Representacin del sistema climtico

Fuente: Pabn & Chaparro (2001)

Para una explicacin general del clima del planeta, ver el video el clima [Ir al video]

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Leccin 4. Conceptos bsicos de microbiologa

La microbiologa es el estudio de los microorganismos y sus actividades, los cuales se distinguen del resto de la materia viva por sus pequeas dimensiones, presentando un tamao promedio (dimetro) menor de un milmetro. En el Cuadro 2 se presenta una clasificacin de los microorganismos (en orden de tamao y nivel de evolucin celular), lo que permite darse una idea de la amplitud de este mundo. Cuadro 2. Clasificacin del mundo microbiano

Reino microbiano Grupo

Animales Gusanos, helmintos

Plantas Plantas acuticas, macrfitos, helechos, musgos

Protistas superiores Hongos, algas, protozoos, rotferos, crustceos

Protistas inferiores Bacterias, algas verdiazules, cianobacterias

Virus Muchos Fuente: Adaptado de Kiely (1999)

Estos organismos se encuentran en diferentes ambientes, adaptados a condiciones climatolgicas extremas. La importancia de su estudio est en que permite comprender el funcionamiento de los fenmenos naturales (por ejemplo en un mayor entendimiento del reciclaje de los compuestos biogeoqumicos), sin embargo, analizar el mundo microscpico ha permitido tambin el aprovechamiento de estos organismos en el campo de la salud (por ejemplo en la generacin de vacunas) y en el sector productivo (por ejemplo en el campo de la biotecnologa). Para nuestro caso, la importancia de esta rea de la biologa est en el estudio de los microorganismos presentes en al agua, aire, suelo, residuos, e incluso alimentos, que, de acuerdo a sus propiedades, pueden generar alteraciones nocivas sobre la salud de las personas o, caso contrario, pueden aprovecharse para mejorar las condiciones de vida. En este orden de ideas, siguiendo a Kiely (1999), un gramo de suelo orgnico rico puede contener hasta 2.5 millones de bacterias, medio milln de hongos, 50.000 algas y 30.000 protozoos. En el medio acutico, como ros y lagos, pueden existir algas, virus y bacterias, y en los procesos de tratamiento de aguas residuales se explotan las bacterias para biodegradar los residuos orgnicos. Por su lado, en el medio atmosfrico se encuentran microorganismos indeseados como esporas de moho, bacterias, levaduras, entre otros. De ac la importancia de abordar temas de microbiologa en el campo ambiental para optimizar la calidad del mismo, ya que un tecnlogo o un ingeniero que trabaje en el campo de abastecimiento de agua potable, por ejemplo, debe manejar bases microbiolgicas para determinar la cantidad de desinfectante a dosificar. La mayora de los microorganismos son unicelulares, es decir, estn compuestos de una sola clula. Una importante caracterstica que diferencia a unos microorganismos de

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otros, es la organizacin de su material celular. De esta forma se reconocen microorganismos acelulares y celulares (Cuadro 3). Con el objetivo de conocer los rasgos caractersticos de los microorganismos, a continuacin se describen algunos aspectos esenciales de los virus, las bacterias y los hongos. - Los virus son las entidades biolgicas ms pequeas, visibles nicamente a travs del microscopio electrnico. Su dimetro vara entre 20 a 300 nm (nanmetro) y su morfologa es sencilla en comparacin con las algas, los protozoos o los hongos. Tienen la propiedad de autoreplicarse, estn ampliamente distribuidos en la naturaleza, hospedndose tanto en bacterias como en clulas animales y vegetales. Los virus producen en los seres humanos infecciones como la poliomielitis, meningitis asptica, varicela, bola, VIH, gripa, entre otras. Por lo tanto, es de gran importancia su eliminacin del agua potable y alimentos. Cuadro 3. Clasificacin de microorganismo segn nivel de organizacin celular

Denominacin Caractersticas Tipo

Acelular Tienen capacidad de perpetuarse y estn constituidos por dos biomolculas fundamentales para la vida: cido nuclico y protenas.

Virus

Celular

Procariotas: Presentan un material nuclear disperso (el material nuclear no tiene membrana), no poseen organelos y no se reproducen por mitosis. Por excelencia, reciclan todos los elementos biogeoqumicos y es el nico grupo con capacidad de fijar nitrgeno molecular.

Bacterias

Eucariotas: Presentan material nuclear dentro de una membrana, se reproducen de manera sexual y asexual, tienen organelos separados por unidades de membrana.

Hongos, algas, protozoarios

Fuente: El autor, con base en Henry & Heinke (1999).

- Las bacterias son los microorganismos ms comunes que se trabajan en el rea del saneamiento, incluyendo tratamiento de aguas, suelo y aire. Son unicelulares, se reproducen de forma asexuada en tiempos cortos de duplicacin segn las condiciones fsico-qumicas del medio (como disponibilidad de nutrientes, pH y la temperatura). Su tamao oscila entre 0,2-1,5 m (micrmetro) de dimetro y de 1,5-2,5 m de longitud. Su forma es un criterio de clasificacin, de forma tal que se tienen bacterias esfricas (cocos), agrupadas en pares (diplococos), racimos (estafilococos), cadena (estreptococos) o en paquetes (sarcina). Su reproduccin es por mitosis o meiosis y existen bacterias auttrofas o hetertrofas, aerobias o anaerobias, patgenas o benficas para la salud, parsitas o de vida libre, etc. El estudio de las bacterias es de gran importancia para los procesos de tratamiento de agua con fines de abastecimiento, tratamiento de aguas residuales, en el manejo de cuerpos de agua, en la descomposicin de materiales en rellenos sanitarios y suelos.

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- Los hongos son organismos que carecen de clorofila y poseen paredes celulares rgidas. Son unicelulares o pluricelulares, capaces de sobrevivir en condiciones de pH bajo y se encuentran comnmente en el suelo, aunque tambin se les encuentra en el mar y en agua dulce. Su tamao vara desde las levaduras microscpicas unicelulares (1-5 m de ancho, 5-30 m de longitud), hasta los hongos macroscpicos. Se reproducen de forma asexual o sexual, y son miembros fundamentales de la cadena alimenticia porque reciclan nutrientes importantes para las plantas. De las aproximadamente 100.000 especies de hongos, slo unas 100 son patgenas para los humanos y animales, generando principalmente infecciones en la piel o en rganos internos como el pulmn. Son organismo tiles en el tratamiento de ciertos residuos industriales y en la transformacin de residuos orgnicos en abono (compostaje).

Para profundizar en conceptos bsicos de microbiologa, especialmente en el campo hdrico, leer el artculo Microbiologa de agua. Conceptos bsicos [Ir al artculo]

Leccin 5. Sistema internacional de unidades de medida

Teniendo en cuenta que gran parte de los estudios ambientales se basan en la medicin de diferentes variables (distancia, tiempo, peso, volumen, concentracin, etc.), en este primer captulo de conceptos bsicos se considera de suma importancia tratar el tema de las unidades de medida, lo cual ayudar a la comprensin de las siguientes lecciones, e incluso de los mdulos posteriores que el estudiante cursar.

A nivel internacional existen dos sistemas de medidas. El primero, el Sistema Internacional de Unidades (tambin denominado Sistema Internacional de Medidas, abreviado SI), el cual es el sistema de unidades ms utilizado a nivel mundial. Fue creado en 1960 por la Conferencia General de Pesas y Medidas, que inicialmente defini seis unidades fsicas bsicas o fundamentales, pero en 1971 fue aadida la sptima unidad bsica: el mol. Una de las particularidades de este sistema es que sus unidades estn basadas en fenmenos fsicos fundamentales. La nica excepcin es la unidad de la magnitud masa: el kilogramo. Por otro lado est el Sistema Ingls (o anglosajn) de Medidas, que es el conjunto de las unidades no mtricas, actualmente utilizado en diferentes pases de habla inglesa, especialmente Inglaterra y Estados Unidos. Este sistema surge de los intentos de estandarizacin de las unidades en Inglaterra y las unidades mismas tienen sus orgenes en la antigua Roma. Hoy en da, estas unidades estn siendo lentamente reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades, aunque en Estados Unidos sigue predominando el Sistema Ingls.

La Organizacin Internacional de Normalizacin - ISO (International Organization for Standardization), mximo organismo de normalizacin a nivel internacional, adopt en 1969 la norma ISO 1000, reconociendo el Sistema Internacional de Unidades SI. Para el caso de nuestro pas, se tiene la Norma Tcnica Colombiana NTC 1000, expedida por el Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin ICONTEC, por medio de la cual

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se describe el Sistema Internacional de Unidades, se recomienda el uso de mltiplos y submltiplos seleccionados de este sistema y se dan algunas otras unidades que se pueden utilizar con el Sistema Internacional de Unidades. Esto quiere decir que para expresar unidades y medidas en Colombia se sigue el Sistema Internacional de Unidades. Al finalizar esta leccin se coloca una direccin Web donde aparecen una sencillas (pero muy tiles) recomendaciones para el uso de estas unidades, se recomienda su lectura.

Como fue mencionado, el SI define siete unidades bsicas o unidades fsicas fundamentales, las cuales son descritas por una definicin operacional. Todas las dems unidades utilizadas para expresar magnitudes fsicas se pueden derivar de estas unidades bsicas y se conocen como unidades derivadas del SI. En este caso, se entiende que una unidad de medida es el valor de una magnitud, la cual va a permitir la comparacin cuantitativa entre diferentes valores.

En el Cuadro 4 se presentan las unidades bsicas del SI. Es importante tener en cuenta el uso de minsculas o maysculas al expresar el smbolo de las unidades, ya que su correcta escritura evitar futuros malentendidos.

Cuadro 4. Unidades bsicas del SI

Magnitud Unidad bsica Smbolo

Longitud (l) Metro m

Masa (m) Kilogramo kg

Tiempo (t) Segundo s

Intensidad de corriente elctrica (I) Amperio a

Temperatura (T) Kelvin k

Cantidad de sustancia (n) Mol mol

Intensidad luminosa (I) Candela cd Fuente: El autor

A partir de estas unidades bsicas se derivan otras que son de gran utilidad en el campo profesional. En el Cuadro 5 se presentan algunas unidades derivadas que no tienen un nombre especial, mientras en el Cuadro 6 se presentan unidades derivadas que reciben un nombre particular. De igual forma, en el Cuadro 7 se presentan los prefijos ms comnmente utilizados del SI y en el Cuadro 8 algunas unidades que no pertenecen al SI pero se aceptan debido a su uso recurrente.

Cuadro 5. Unidades derivadas del SI sin nombre especial Magnitud Nombre Smbolo

Superficies Metro cuadrado m2

Volumen Metro cbico m3

Densidad Kilogramo por metro cbico kg/m3

Velocidad lineal (velocidad) Metro por segundo m/s Velocidad angular Radin por segundo rad/s

Aceleracin Metro por segundo cuadrado m/s2

Aceleracin angular Radin por segundo cuadrado rad/s2

Fuente: El autor

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Cuadro 6. Unidades derivadas del SI con nombre especial

Magnitud Unidad Smbolo Frecuencia hertz Hz

Fuerza newton N Presin pascal Pa

Energa, trabajo, cantidad de calor joule J Potencia, flujo de energa watt W

Cantidad de electricidad, carga elctrica coulomb C Deferencia de potencial, voltaje volt V

Cantidad elctrica farad F Resistencia elctrica ohm W

Flujo luminoso lumen lm Iluminacin lux lx

Fuente: El autor

Cuadro 7. Prefijos del SI

Nombre Smbolo Factor Factor de multiplicacin

Mltiplos

exa E 1018

1 000 000 000 000 000 000 peta P 10

15 1 000 000 000 000 000

tera T 1012

1 000 000 000 000 giga G 10

9 1 000 000 000

mega M 106 1 000 000

kilo k 103 1 000

hecto h 102 100

deca da 101 10

Submltiplos

deci d 10-1

0.1 centi c 10

-2 0.01

mili m 10-3

0.001 micro m 10

-6 0.000 001

nano n 10-9

0.000 000 001 pico p 10

-12 0.000 000 000 001

fento f 10-15

0.000 000 000 000 001 atto a 10

-18 0.000 000 000 000 000 001

Fuente: El autor

Cuadro 8. Unidades que no pertenecen al SI pero se aceptan su uso Nombre Smbolo Valor en unidades del SI

Minuto Hora Da

min h d

1 min = 60 s 1 h = 60 min = 3.600 s 1 d = 24 h = 86.400 s

Grado Minuto

segundo

1 =(/180) rad 1=(1/60)= ( /10 800) rad

1=(1/60)= ( /648 000) rad Litro L, l L = 1 dm = 10

-3 m

Tonelada t 1 t = 10 kg Fuente: El autor

Para conocer las reglas generales del uso del Sistema Internacional de Unidades, ver el documento

sistema legal de unidades en Colombia [Ir al documento]

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Para realizar conversiones entre diferentes unidades de medida, consultar el documento tabla de conversin de unidades [Ir al documento]

CAPTULO 2. PERTURBACIONES AMBIENTALES DE ORIGEN ANTRPICO

El ser humano es una especie que constantemente ha modificado su entorno desde tiempos remotos (al igual que otras especies), facilitando sus condiciones de vida y aprovechando los elementos fsico-biticos presentes en el ambiente. Mediante las transformacin energtica y de los paisajes, histricamente se han impulsado alteraciones sobre los ecosistemas, sin embargo, como resultado de la moderna sociedad industrial, caracterizada bsicamente por la constante demanda de combustibles de origen fsil, la industrializacin, la urbanizacin, la construccin de obras de infraestructura de gran escala, la produccin extensiva e intensiva de productos, la acentuacin de una economa basada en el consumo de materiales y energa, entre otras variables, se han incrementado las perturbaciones sobre el ambiente. En este captulo se abordar este tema, haciendo especial nfasis en el campo de la contaminacin ambiental y en las perturbaciones de origen antrpico que, a gran escala, enfrenta la sociedad.

Leccin 6. Agotamiento de recursos y contaminacin ambiental

La presin que la economa y el metabolismo de la sociedad ejercen sobre el uso y aprovechamiento de los recursos naturales, generan desequilibrios sobre los ecosistemas. Por recursos naturales se entienden todos aquellos componentes de la naturaleza que tienen un potencial de aprovechamiento por parte de la sociedad, gracias a los cuales es posible la existencia de la especie humana en el planeta. En palabras de Sarmiento (2000), los recursos naturales son todos los bienes de la naturaleza que permiten al ser humano subsistir en el planeta o fuera de l. stos pueden ser recursos naturales renovables (como el agua, aire, bosques, fauna, etc.) o recursos no renovables (como el petrleo, gas, carbn, minerales, etc.). Es importante tener en cuenta que los recursos renovables, si bien pueden seguir existiendo pese a su utilizacin gracias a los procesos de regeneracin de la naturaleza, pueden ser agotados o pasar a ser considerados no renovables por efectos de la sobreexplotacin (tal como est pasando con el agua y con algunas especies animales en varias regiones del planeta). Si bien los recursos naturales tienen una gran importancia segn su potencial de uso, su aprovechamiento no siempre debe conllevar a su transformacin o extraccin, ya que muchas veces su permanencia y conservacin ofrecen una serie de servicios ambientales que, de igual forma, son de vital importancia para el beneficio de la humanidad. Segn Van Hauwermeiren (2001), los servicios ambientales son los procesos naturales que mantienen el funcionamiento de la biosfera, o el soporte de la vida, as como los atractivos que el ambiente ofrece para consumo directo. Como ejemplos de servicios

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ambientales como soporte de vida tenemos: el mantenimiento de la diversidad gentica, la estabilizacin de los ecosistemas, la regulacin del clima, entre otros. Como ejemplos de servicios ambientales como atractivos tenemos: espacio para la recreacin, paisaje y vida silvestre para el disfrute esttico.

Como producto de la relacin sociedad-ambiente, mediado por un modelo de desarrollo caracterizado por la extensin agrcola, el aprovechamiento de recursos naturales para la industria, la produccin de bienes, la urbanizacin, el transporte, la minera, los avances tcnicos, entre muchos otros, se pueden reconocer tres formas de perturbacin del ambiente: 1. Agotamiento de los recursos naturales renovables y no renovables, 2. Alteracin de los servicios ambientales, 3. Contaminacin ambiental. El agotamiento de los recursos se da como resultado de la consolidacin de un particular modelo de desarrollo, del adelanto de un tipo de tecnologa y de la extensin de una economa altamente dependiente de recursos naturales no renovables como el petrleo, el carbn, el gas, el plomo, el zinc, los materiales minerales de construccin, entre otros, frente a los cuales se ejerce cada vez ms un mayor nivel de presin. Sin embargo, tal como fue mencionado anteriormente, los recursos naturales renovables, debido a la alta tasa de demanda y explotacin, pueden llegar a un nivel de sobreexplotacin que lleve a su agotamiento. Este es el caso de las especies marinas, de las especies en va de extincin, de la capa superior del suelo, del agua, bosques, entre otros. Esto sucede cuando la tasa de extraccin y uso de recursos naturales sobrepasa el umbral de resiliencia de los ecosistemas. Este ltimo concepto es definido por Sarmiento (2000), como el lmite hasta el cual un ecosistema puede soportar perturbaciones, sin desequilibrarse de forma definitiva. La alteracin de los servicios ambientales se refiere a la afectacin de procesos naturales que proveen una serie de servicios para regular y mantener el funcionamiento de los ecosistemas, en unas condiciones que permiten la vida en el planeta y el bienestar de la sociedad. Algunos se los servicios ambientales potencialmente alterados por la accin antrpica son:

- Diversidad gentica - Regulacin del clima - Accin de la capa de ozono - Conservacin de paisajes - Control del ciclo del agua - Autodepuracin de los ros y lagos - Control natural de plagas - Polinizacin - Captura de CO2, entre otros.

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Para una breve explicacin de qu son los servicios ambientales, ver el siguiente video [Ir al video]

La contaminacin ambiental se presenta cuando en el ambiente hay presencia de sustancias, elementos, energa o combinacin de ellos, en concentraciones y permanencia superiores o inferiores, segn corresponda, a las establecidas en la legislacin vigente, o que pueda constituir un riesgo para la salud de las personas, la calidad de vida de la poblacin, la preservacin de la naturaleza o la conservacin del patrimonio ambiental (Zaror, 2000). Para este autor, se entiende por contaminante todo elemento, compuesto, sustancia, derivado qumico o biolgico, energa, radiacin, vibracin o ruido, cuya presencia en el ambiente en ciertos niveles, concentraciones o perodos de tiempo, pueda constituir un riesgo para la salud de las personas, la calidad de vida de la poblacin, la preservacin de la naturaleza o la conservacin del patrimonio ambiental. Cuadro 9. Clasificacin de la contaminacin

Segn su origen

Natural Antropognica Se debe a fenmenos naturales como la erosin y las erupciones volcnicas y est relacionada con la composicin de suelos, aguas y los componentes de algunos alimentos

Es generada por las actividades que realiza el ser humano, como son las industriales, mineras, agropecuarias, artesanales y domsticas. Para efectos de los programas de ingeniera y tecnologa, ste es el tipo de contaminacin de inters.

Segn tipo de contaminante

Fsica Qumica Biolgica Es la provocada por agentes fsicos como las radiaciones ionizantes, energa nuclear, ruido, presiones extremas, calor y vibraciones. Se presenta tanto en ambientes cerrados (como los laborales), como en espacios abiertos. Sus efectos pueden presentarse a largo plazo; por ejemplo, en el caso del ruido, que despus de que una persona est expuesta a este agente de manera permanente y prolongada, presentar problemas en su sistema auditivo como sordera.

Es provocada por diferentes sustancias de uso industrial y domstico que se encuentran dispersas en el ambiente. Se considera como la ms grave de las tres, pues dichas sustancias suelen encontrarse en los tres estados de la materia (lquido, slido y gaseoso) y por lo tanto quedar depositadas en el agua, suelo y aire.

Se presenta cuando un microorganismo (virus, hongo o bacteria) se encuentra en un ambiente que no le corresponde y causa daos a los dems organismos que lo habitan. Con frecuencia es provocada por las deficiencias de los servicios de saneamiento como drenajes y alcantarillado, abastecimiento de agua potable, sistemas de tratamiento de aguas negras o por malos hbitos higinicos.

Fuente: El autor, con base en Arellano (2002)

El agua, al aire y el suelo (campos de estudio especficos de los programas de ingeniera y tecnologa en saneamiento ambiental) constituyen los medios receptores de los residuos slidos (peligrosos y no peligrosos), vertimientos lquidos (aguas residuales de origen domstico o industrial) y emisiones atmosfricas (gases, olores, material particulado), los cuales entran a reaccionar fsica, qumica y biolgicamente con las propiedades de estos medios, generando alteraciones de su calidad. Como ejemplo de contaminacin podemos mencionar la presencia de diversos compuestos gaseosos en al ambiente de la ciudad de Bogot, tales como dixido de carbono, xidos de azufre y partculas slidas suspendidas. Otros casos de contaminacin son los vertimientos de aguas residuales con altos

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contenidos de materia orgnica y metales pesados (as como el depsito de residuos slidos) sobre las aguas del ro Bogot. Para Arellano (2002), la contaminacin ambiental puede clasificarse segn su origen y segn la naturaleza del contaminante (Cuadro 9). Las anteriores formas de perturbacin del ambiente no se presentan de forma aislada, por el contrario, teniendo presente el enfoque sistmico del planeta (donde todos los componente se encuentran interconectados), un desequilibrio que se genere sobre un recurso natural, va a desencadenar un efecto en cadena, alterando la calidad de otros recursos o servicios ambientales. Por ejemplo, una actividad que genere contaminacin puede alterar el bienestar de otras especies (animales y vegetales), lo que a su vez va a repercutir en el deterioro de los ecosistemas, causando desequilibrios y la alteracin de servicios ambientales. En la Figura 7 se presenta un ejemplo de interaccin de las diversas alteraciones sobre el ambiente. Figura 7. Interaccin de alteraciones ambientales

Fuente: Van Hauwermeiren (2001)

Leccin 7. Sistemas ecolgicos y contaminacin

Los contaminantes en el ambiente tienen un comportamiento similar al que presenta el movimiento de la energa y los nutrientes por los ecosistemas, por lo que entran en contacto con diferentes elementos naturales y antrpicos, generando daos en algunos de ellos. De esta forma, los medios susceptibles de ser afectados son el aire, el agua, el suelo y la biota (incluyendo al ser humano). Como resultado del avance industrial, de una intensa economa dependiente de recursos naturales y de los acelerados procesos de transformacin de materiales, la presencia de contaminantes es cada vez ms comn en nuestra sociedad, en especial de contaminantes qumicos, ya que da a da se insertan nuevas sustancias en los sistemas productivos. Ante este panorama, la contaminacin ocurre con la presencia o el exceso de cantidad de cierta sustancia en un medio especfico. As, por ejemplo, la existencia de ciertos plaguicidas (como hace unos aos suceda con el DDT) en la leche materna, aunque sea en mnimas concentraciones, implica un caso de contaminacin porque esa sustancia no debera aparecer en este medio. Por otro lado, en el agua potable se pueden encontrar una gran

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cantidad de compuestos, en pequeas cantidades, sin que ello signifique que dicha agua est contaminada, sin embargo, cuando la concentracin de estos compuestos excede cierto lmite representando un riesgo ambiental o sanitario puede hablarse de un caso de contaminacin. Los contaminantes pueden dividirse en dos grandes grupos: i) los que afectan el medio fsico y ii) los que son directamente txicos para los organismos, incluyendo la especie humana. Vale la pena aclarar que por sustancia txica se entiende aquella potencialmente nociva para los organismos vivos, y pueden ser elementos o compuestos puros, la combinacin o mezcla de los anteriores y los metabolitos o productos de degradacin de los mismos (Vallejo, 1997). Los contaminantes que cambian el medio fsico no tienen un efecto directo sobre los organismos, sino sobre las condiciones de los ecosistemas donde habitan los seres vivos, de tal forma que alteran la calidad del ambiente, generando unas condiciones menos favorables para el satisfactorio desarrollo de las comunidades. Un ejemplo de este tipo de contaminantes es el CO2, un gas incoloro, poco reactivo, presente en la composicin de la tropsfera y de vital importancia para el proceso de fotosntesis, que en grandes cantidades aporta al proceso de efecto de invernadero (ver Leccin 9), lo que conduce a un gradual incremento de la temperatura global media del planeta. En este caso, el CO2 no genera directamente un efecto txico sobre los seres vivos, pero s sobre algunos procesos fsicos que, indirectamente, repercuten sobre las propiedades de las condiciones de vida. Figura 8. Dispersin de contaminantes en el ambiente

Fuente: El autor

Otros contaminantes (txicos) s generan directamente efectos nocivos sobre la salud de los organismos, llegando a ser altamente peligrosos segn su nivel de concentracin. Los medios ms comunes a travs de los cuales se entra en contactos con estas sustancias son el aire, el agua y los alimentos (ver Figura 8). Algunos de estos compuestos son: metales pesados (mercurio, cadmio, plomo), dioxinas y furanos, policlorobifenilos (PCB), cloruro de vinilo, tricloroetileno, hidrocarburos, solventes, entre otros. Cuando estos compuestos ingresan al organismo, pueden acumularse en algn tejido por largo tiempo, o pueden

Medios de

dispersin

Aire

Agua

Alimentos Organismos

receptores

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metabolizarse y ser eliminados en periodos cortos de tiempo. En ambos casos la sustancia puede llegar a generar efectos adversos. Tambin es importante sealar que para que estos compuestos y metales se conviertan efectivamente en sustancias txicas, deben estar biodisponibles, es decir, en una forma que pueda ser asimilada por los seres vivos. Por ejemplo, la forma concreta de aluminio que es txica para los peces en los arroyos es un tipo denominado aluminio monmero lbil, que aparece a ciertos niveles de pH del agua (Kiely, 1999). Para el estudio de los contaminantes que generan efectos directos sobre los seres vivos, en importante tener claro algunos conceptos (Vallejo, 1997): - Bioacumulacin: Tendencia que tienen las sustancias qumicas de ser retenidas en los organismos vivos. - Biomagnificacin: No ocurre a nivel de organismos, sino de ecosistema. Se presenta cuando la concentracin de un qumico bioacumulado y su nivel de toxicidad se incrementan a travs de la cadena trfica (ver Figura 9). Figura 9. Biomagnificacin del DDT

Fuente: http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_ambiental/objetivos.htm

- Nocividad: Propiedad inherente de algunos compuestos qumicos de producir efectos indeseables cuando alcanza una concentracin determinada en un lugar del organismo. - Toxicidad: Potencial txico de una sustancia, que depende de sus propiedades inherentes y de la magnitud de la exposicin. - Exposicin: Medida del contacto entre el agente txico y un organismo vivo o un ecosistema. Importante recordar que los organismos no estn expuestos a una sola

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condicin o factor ambiental, sino a varios al mismo tiempo, lo que genera un efecto sinrgico de contaminacin.

Leccin 8. Industrializacin, urbanizacin y otras fuentes de perturbacin ambiental

- Industrializacin El proceso de industrializacin encuentra sus orgenes en la llamada Revolucin Industrial de los siglos XVIII y XIX, la cual naci formalmente en Gran Bretaa con la aplicacin industrial del motor a vapor, gracias al cual se cambi radicalmente la capacidad para generar energa mecnica y gener una demanda acelerada de carbn. Hasta nuestros das, este proceso de industrializacin se ha mantenido constante y ha logrado extenderse prcticamente por todo el planeta. Con el avance de la industrializacin se han logrado interesantes avances en diferentes campos de aplicacin: produccin de alimentos, transporte, generacin de energa, telecomunicaciones, transformacin de materiales, etc. No obstante, para mantener la dinmica y el nivel de produccin de todas estas actividades, se ha generado un sustancial incremento de la demanda de recursos naturales y energticos (Cuadro 10), acompaado de la generacin de materiales residuales. Cuadro 10. Etapas de produccin de la sociedad y consumo de energa (kilocaloras-persona/da)

Sociedad primitiva 2.000 Cazadores y recolectores 5.000

Sociedad agrcola incipiente 12.000 Sociedad agrcola avanzada 20.000

Sociedad industrial incipiente 60.000 Industria moderna. 125.000 Sociedad moderna Industrial 230.000

Fuente: Miller (1994)

De esta forma, se pueden identificar diferentes momentos en donde la industria produce alteraciones ambientales: por un lado, al extraer o acceder a los recursos necesarios para sus procesos, por otro lado, al generar productos y materiales como resultado de los procesos de transformacin. Ya para la dcada de los aos setenta, el estadounidense Barry Commoner resalt algunos aspectos asociados con la industria que generan importantes alteraciones ambientales (Henry & Heinke, 1999):

- Uso de plaguicidas (como el ya restringido DDT), que generan efectos colaterales sobre la fauna, la flora y la salud de los seres humanos. - La concentracin de ganado en pequeos terrenos (as como la intensiva industria del pollo y cerdo) genera no slo una cuestionable industria de maltrato animal, sino se

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convierte tambin en una gran fuente de descarga de materia orgnica sobre suelos y fuentes hdricas. - El intensivo uso de fertilizantes sintticos en el campo, en particular compuestos nitrogenados, incrementa los niveles de nitrato en las aguas superficiales y subterrneas, generando graves problemas de eutrofizacin. - La creciente liberacin de mercurio al ambiente, por ejemplo a aguas superficiales, ha dado origen a elevadas concentraciones de este metal en los peces, afectando de igual forma a la especie humana y otras especies por efectos de la cadena alimenticia. - El incremento de los medios de transporte de personas o mercancas dependientes de combustibles fsiles, ha acentuado los problemas de contaminacin ambiental. - La masiva produccin de bolsas y empaques plsticos ha contribuido a incrementar los

trabajo individual act 10 358001a

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