unidad 2
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA DE IFMA
Asignatura: CONTAMINACION AMBIENTAL
Ing. MSc. Gerardo J. F. Cruz Cerro
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA FORESTAL Y GESTION AMBIENTAL
Unidad 2: Fuentes contaminantes e indicadores de contaminación Tema: El agua y su importancia Propiedades y funciones del agua El ciclo del agua, disponibilidad y usos del agua Fuentes de contaminación de agua Índices e indicadores de calidad de agua Fuentes e indicadores de contaminación de aire
2011
Índice de temas
El agua y su importancia --------------------------------------- 6 Propiedades y funciones el agua -------------------------------- 13 El ciclo del agua , disponibilidad y usos del agua -------------- 23 Fuentes de contaminación de agua --------------------------- 34 Índices e indicadores de calidad de agua ---------------------- 38 Fuentes e indicadores de contaminación de aire -------------- 90
Introducción
El agua y el aire son dos de los elementos ambientales que componen el ambiente y que se encuentran expuestos a distintas fuentes contaminantes debido a la acción antropogénico.
El agua quizás haya tomado mayor importancia por su rol dentro de la naturaleza y por su actual estado de escases sobre todo de agua disponible. Son muchas las fuentes de contaminación de agua como industriales, agrícolas, mineras y domesticas que afectan la calidad de la misma en mayor o menor medida
El aire también ha tomado relativa importancia sobretodo por la posibilidad de contacto directo con los seres vivos, a través de la respiración y su diseminación a grandes distancias
Las principales fuentes de contaminación de aire involucran gases como el dióxido y monóxido de carbono, los óxidos de azufre y nitrógeno, además de material particulado que puede contener compuestos peligrosos como los metales pesados
Objetivos
Discutir a cerca de la importancia del agua y las posibles fuentes contaminantes que la afectan y los indicadores e índices de contaminación de la misma
Discutir a cerca de las posibles fuentes contaminantes que la afectan y los indicadores e índices de contaminación que permiten expresar la misma
O
HH
O
HH
O
HH
O
H
HO
H
H
O
H
H
OH
H
O
H H OH
H
O
H
H
OH
H
O
H
H
OH
H
EL AGUA Y SU IMPORTANCIA
Puente de hidrógeno
El ángulo de
enlace = 105°
Otras
representaciones
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FUSI
ON
SOLIDI
FICA
CION
SUBLIMACION
SUBLIMACIONINVERSA
VAPO
RIZACION
LICUACION
SOLIDOGASEOSO
LIQUIDO
Fuentes contaminantes e indicadores
de contaminación de aguas
Importancia del agua
El agua cubre
aproximadamente el 71 %
de la superficie terrestre
http://pe.kalipedia.comciencia-tierra-universo/tema/planeta-cubierto-agua.html
El agua regula la temperatura del planeta,
diluye los contaminantes y sirve como
hábitat de diversas especies
www.meteoprog.es/es/water/AllSeas
http://cremc.ponce.inter.edu/2daedicion/articulo2.htm
Los organismos están formados en
su mayoría por agua
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PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA
Elevada fuerza de cohesión entre
sus moléculas
Los puentes de hidrógeno mantienen las
moléculas de agua fuertemente unidas, formando
una estructura compacta que la convierte en un
líquido casi incompresible.
http://quimicageneral1parl2.blogspot.com/2010/12/estados-fisicos-de-la-materia.html
Gran capacidad
disolvente
El agua es el líquido que más
sustancias disuelve, se dice que
es el disolvente universal. Esta
propiedad, tal vez la más
importante para la vida, se debe a
su capacidad para formar puentes
de hidrógeno.
También esta propiedad está en relación con los
puentes de hidrógeno que se forman entre las
moléculas de agua. El agua puede absorber
grandes cantidades de "calor" que utiliza para
romper los puentes de hidrógeno por lo que la
temperatura se eleva muy lentamente
Gran calor específico
Esto permite que el citoplasma
acuoso sirva de protección ante los
cambios de temperatura. Así se
mantiene la temperatura constante .
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Absorción de radiación solar(promedio anual)
Para evaporar el agua, primero hay que
romper los puentes y posteriormente dotar
a las moléculas de agua de la suficiente
energía cinética para pasar de la fase
líquida a la gaseosa.
Elevado poder de Vaporización
Para evaporar un gramo de agua
se precisan 540 calorías, a una
temperatura de 20º C y presión
de 1 atmósfera.
Al congelarse se expande y el hielo tiene
menor densidad que el agua liquida
Encarta (2009)
Soporte o medio donde
ocurren las reacciones
metabólicas
Amortiguador térmico
FUNCIONES DEL AGUA
Transporte de sustancias
Lubricante, amortiguadora del roce entre
órganos
Favorece la circulación y turgencia
Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos
Puede intervenir como reactivo en reacciones
del metabolismo.
EL CICLO DEL AGUA
Encarta (2009) Encarta (2009)
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Encarta (2009)
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ciclodelh20.jpg
Volúmenes aproximados en el ciclo del agua
Precipitaciones
sobre los océanos
385,000 Km3
Evaporación
425,000 Km3
71,000 Km3
Lagos y Ríos
200,000 Km3
Precipitación sobre
los continentes
Hielo y nieve
29 millones Km3
Retorno
40,000 Km3
111,000 Km3
Aguas Subterráneas
8 millones Km3
Transporte
40,000 Km3
Evapotranspiración
MAR
PARTE PORCENTAJE
(1500 millones Km3)
Mares 97.2
Casquetes Polares y glaciares 2.15
Agua subsuperficial (Humedad
del suelo y aguas freáticas) 0.63
Agua superficial(lagos, rios,
corrientes de agua dulce y
aguas saladas encerrados) 0.019
Agua atmosférica 0.001
Distribución del agua en la Hidrosfera
Disponibilidad de agua dulce
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua
Predominancia de los usos económicos del agua
en el mundo
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Usos del agua
NATURALEZA
ACTIVIDAD
HUMANA
Erosión del Suelo
Descomposición de
materia orgánica
Plantas y animales
Radioactividad
Domestico
Industrias
Transito
Agricultura
Radioactividad
Polvo, minerales del suelo
Hojas, cadáveres
Microorganismos,parasitos, insectos
Uranio, torio y susderivados
Detergentes, desperdicios,microorganismos, parásitos
Depende de la producciónIndustrial
Derivados del petróleo,lubricantes, plomo
Pesticidas,fertilizantes, ácidos,desinfectantes, escorias básicas, excrtade animales, desperdicios agropecuarios
Explosiones nucleares, desperdiciosde las fábricas, laboratorios y
minas nucleares
FUENTES DE CONTAMINACION DE LAS AGUAS
DESCARGAS
INDUSTRIALES
ORIGEN
DOMESTICO
ESCORRENTIA
DE
CARRETERAS
Y VIALES
PRECIPITACION
ATMOSFERICA
ESCORRENTIA
AGRICOLA
PLANTAS DE
DEPURACION DE
AGUAS RESIDUALES
C O R R I E N T E R E C E P T O R A
Fuentes de contaminación sobre los cauces receptores
CIUDAD
DESARROLLO URBANO
PLANTA DE TRATAMIENTO DEAGUAS NEGRAS
FABRICA
LOTE DEALIMENTACION DE
ANIMALES
TIERRAS DECULTIVO
CASASRURALES
FUENTES NOPUNTUALES
FUENTESPUNTUALES
Fuentes puntuales y no puntuales de la contaminación del agua
AFECTACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA
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Índices e indicadores de contaminación de agua
Indicador ambiental
Medida simple de características ambientales
(Parámetros Ambientales), bajo la hipótesis que son
indicativos de los componentes del medio ambiente.
Son herramientas para el seguimiento del estado del
medio ambiente en relación al desarrollo sostenible o
amenazas ambientales.
Se usan para medir el funcionamiento del medio respecto
a niveles de calidad y sus cambios, la integración de los
intereses ambientales en las políticas sectoriales y la
integración de las condiciones ambientales en las políticas
económicas.
Indicadores e índices de calidad de agua
Calidad de agua
Indicadores de calidad de agua
Físicos:
Olor
Color
Sabor
Físico-quìmico:
pH
Eh
Cond. Elect.
Salinidad
Bioquímico:
Oxigeno disuelto
DBO
DQO
Nutrientes
Biológicos:
Coliformes
Parásitos
Organismos indic.
Químico:
Metales pesados
Pesticidas
Cianuro
Características que reúne el
agua para un uso
determinado
FISICOS
Olor indicativo
de una serie de
reacciones
Existen aparatos denominados
olfatómetros
Olor
Anaerobiosis:
CH4, H2S (olor
Huevos podridos)
Unidad: Dilución hasta el Umbral (D/T)
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Color indicativo
de una serie de
reacciones
Color Color pardo de las aguas:
Presencia de Rx
anaeróbicas
Color verde de las aguas:
Presencia de Rx
aeróbicas
Color aparente (Sólidos suspendidos)
Color verdadero (Sólidos disueltos)
Unidades: Unidades de
color escala Pt/Co
Importante sobre todo
en agua potable o en
agua de insumo en
industrias alimentarias
Sabor
Ser insabora
FISICO-QUIMICOS
Indicador de
medición in situ
Temperatura
Aumenta el
metabolismo de sp
(poiquilotermos)
Disminución de la
solubilidad del oxigeno
Unidad de medida: °C
Equipo: termometro
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Ciclo diario de oxígeno
en lagos y mares.
Agu
a es
trat
ifica
da
Agu
a tu
rbul
enta
Indicador de
medición in situ
pH
Rige muchas de las
reacciones que
ocurren en el agua
Influye en la solubilidad
de algunos
compuestos químicos
Indicador de
medición in situ
Eh (Potencial
Redox)
Indicador de la
predominancia de las
reacciones: aeróbicas
o anaeróbicas
Unidad de medida: mV
Equipo: Potenciómetro
(V)
Indicador de
medición in situ
Conductividad
eléctrica
Medida referencial del
contenido de sales
presentes en el agua
Unidades de medida: uS/cm, mmhos/cm
Equipo: Conductivimetro
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http://www.lenntech.es/calculadoras/conductividad/conductividad.htm
Salinidad
Indicador de
medición in situ
Indicador de la cantidad
de sales existentes en
el agua
BIOQUIMICO
Indicador de
medición in situ
Oxígeno disuelto
Indica el nivel de oxigeno
molecular existente en el
agua
Optimo oxigeno necesario
para la vida: 4 mg/L
DBO: Estima el grado de contaminación orgánica de un medio. Es la cantidad de oxigeno utilizado por los microorganismo para la degradación de materia organica a un tiempo y temperatura específicos. Se expresa en unidades de mg/L de oxigeno disuelto a 5 días y 20 °C de temperatura. Mide indirectamente la biodegradación de un sustrato o la cantidad de carga orgánica.
DQO: Medida del oxigeno requerido para oxidar los compuestos presentes en el agua, tanto orgánicos como inorgánicos, por la acción de agentes fuertemente oxidantes en medio acido, Se expresa en mg/L . La materia orgánica se oxida hasta dióxido de carbono y agua, mientras el nitrógeno orgánico se convierte en amoniaco.
Relación entre DBO5/DQO
Bermejo y Cruz (2009)
Punto de
Muestreo
Monitoreo
01
Monitoreo
02
Monitoreo
03
Monitoreo
04
Monitoreo
05
Monitoreo
06
P01 0,023 0,019 0,066 0,014 --- 0,006
P02 0,162 0,115 0,097 --- --- 0,019
P03 0,201 0,153 0,425 0,175 0,856 ---
P04 0,002 0,001 0,004 0,001 0,001 0,003
P05 0,043 0,937 0,048 --- --- ---
P06 0,266 0,045 0,060 --- 0,038 ---
P07 0,132 0,135 0,156 0,100 --- ---
P08 0,078 0,463 --- 0,100 --- ---
P09 0,039 0,029 0,035 0,006 0,011 0,002
P10 0,171 0,029 0,072 --- --- ---
Relación entre DBO5/DQO
Elaboración propia Bermejo y Cruz (2009)
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La relación entre la DBO5/DQO muestra en la mayoría
de los casos valores menores a 0,2 lo que indica que
la naturaleza de los componentes que predominan en
esas aguas son de naturaleza no biodegradable (Ruiz
et al, 2006 y Orozco et al, 2005). Esta tendencia
podría ser más perjudicial para el ambiente, dado
que los componentes no biodegradables permanecen
por extensos periodos de tiempo en los elementos
ambientales ejerciendo su efecto negativo, e incluso
ingresando a la cadena trófica.
En los casos donde los valores fueron mayores de 0,6
predominaron los componentes de naturaleza
biodegradable, lo mas probable es que se deba a
descargas especificas de aguas residuales
domésticas, lo que si se ha comprobado en el caso del
dren La Cruz (cuyo valor para esta relación en el
muestreo 02 fue de 0,937).
Bermejo y Cruz (2009)
Zona de muestreo
Bermejo y Cruz (2009)
Nutrientes
Encarta (2009) http://www.didacticaambiental.com/revista/numero4/eutrofizacion.html
QUIMICOS
Agentes tóxicos
Metales
Pb, Cd, As, Hg, etc
Pesticidas
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Cianuro
BIOLOGICOS
Coliformes totales
Coliformes fecales
Coliformes
Indicador de
contaminación fecal(AR
domesticas)
Se mide en NMP/100 mL Parásitos
Plantas
indicadores
Índice de calidad de agua (WQI)
WQI = wi Ii
wi = Peso asignado a cada parámetro
Ii = Intensidad que le corresponde a cada valor
de cada uno de los parámetros
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Indicadores que relaciona el WQI
Oxigeno Disuelto (% de saturación)
Coliformes fecales (NMP/100 mL)
Demanda Bioquímica de Oxigeno (mg/L)
pH (UpH)
Nitratos (mg/L)
Fosfatos Totales (mg/L)
Desviación de Temperatura (°C)
Turbidez (JTU)
Sólidos Totales (mg/L)
Conesa (2003)
Conesa (2003)
Conesa (2003)
Conesa (2003) Conesa (2003)
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Conesa (2003)
Conesa (2003)
Conesa (2003) Conesa (2003)
Conesa (2003)
Conesa (2003)
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Índice de calidad de agua (Martínez de Bascaran)
ICA = k CiPi / Pi
Ci= Valor porcentual asignado a los parámetros
Pi = Peso asignado a cada parámetro.
K = Constante que toma los sgtes valores
1.00 aguas claras sin aparente contaminación
0.75 aguas con ligero color, espumas, ligera turbidez aparente no natural
0.50 aguas con apariencia de estar contaminada y fuerte olor
0.25 aguas negras fermentadas y malos olores
Conesa (2003)
Conesa (2003)
Fuentes e indicadores de contaminación de aire
AIRE - CONTAMINACION
Aire Puro es una mezcla de gaseosa: 78 %
Nitrógeno, 21% de Oxigeno y 1 % de gases
( Dióxido de carbono, Ozono, Argón, Xenón,
Radón, etc)
Encarta (2009)
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CONTAMINACION ATMOSFERICA es la
adición de cualquier sustancia en el aire que
altere sus propiedades físicas o químicas.
Presencia de sustancias extrañas.
Variación importante en la concentración de
sus componentes.
EMISION E INMISION
CONTAMINANTES ATMOSFERICOS
PRIMARIOS: Sustancia eliminada directamente por la fuente
(foco identificable) capaz de provocar un daño, efecto nocivo o
molestia.
CO2, CO, SO2, NO, HC, MPS (materia particular suspendida)
SECUNDARIOS: El contaminante primera sufre Rx
posterior en la atmósfera.
NO2, SO3, HNO3, H2SO4, H2O2, O3, PAN (Nitrato de
Peroxiacetilo).
Encarta (2009)
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De referencia:
Se definen por la OMS, UE, EPA, etc
CO, NOx, Ozono, SOx, PM-10, Plomo, HTP,
COVs
Monóxido de Carbono
Fuentes:
calentadores portátiles o de espacio que utilizan querosén y no
tienen ventiladores o respiraderos
chimeneas y sistemas de calefacción con escapes
corrientes de aire provenientes de la parte trasera de unidades
centrales de calefacción, calentadores de agua de gas, estufas y
chimeneas de leña
estufas de gas
generadores y otros enseres que usan gasolina
tubo de escape de los automóviles provenientes de un garaje
pegado a la casa
humo de tabaco en el medio ambiente
Dióxido de Carbono
Dada su presencia natural en la atmósfera y su falta de
toxicidad, no se debería considerar una sustancia
que contamina, pero se dan dos circunstancias que lo hacen
un contaminante de gran importancia en la actualidad:
Es un gas que retiene rayos infrarrojos y produce el efecto
invernadero; y
Su concentración está aumentando en los últimos
decenios por la quema de los combustibles fósiles y de
grandes extensiones de bosques
Óxidos de Azufre
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Óxidos de nitrógeno
http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=133094
SMOG : Smoke y Fog
Ocurrencia : durante episodios de estabilidad de la
atmósfera inferior que evita la mezcla de la masa de
aire contaminado de las capas bajas con el aire mas
limpio de una altitud mayor.
Tipos:
1.- Reductor: “Smog tipo Londres”
Importante contaminación con SO2. Los
contaminantes se acumulan en una masa de aire
fresco húmedo y estancado (tipo invernal)
2.- Oxidante: “Smog tipo los Ángeles” “fotoquímico”
Importante polución en HC y NO2.
Encarta (2009)
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Partículas con diámetro menor que 10 um
- Comportamiento aerodinámico como gases.
- Quedan suspendidas en la atmósfera por largo
tiempo.
- Ejemplos :
- Polvos siliceos
- Contienen Pb, As, Cu, Ni, etc
- Aerosoles Orgánicos (Humo de
combustión)
- HC condensados de alto PM
(aromáticos policiclicos)
Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que
contienen carbono y se encuentran en todos los elementos
vivos. Los compuestos orgánicos volátiles se convierten
fácilmente en vapores o gases. Junto con el carbono,
contienen elementos como hidrógeno, oxígeno, flúor, cloro,
bromo, azufre o nitrógeno.
Los COV son liberados por la quema de
combustibles, como gasolina, madera, carbón o gas
natural. También son liberados por disolventes,
pinturas y otros productos empleados y
almacenados en la casa y el lugar de trabajo.
Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs, VOCs)
Oxido de etileno
Formaldehido
Fenol
Fosgeno
Benceno
Tetracloruro de carbono
CFC
PCB
Hidrocarburos
Clorofluorocarbono
http://sonatacuadratica.blogspot.com/2010/11/como-funciona-un-refrigerador.html
Hidrocarburos Totales
Ruido
Encarta (2009)
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Sinergia entre contaminantes atmosféricos Índice de calidad de aire (ICAIRE)
Ci= Valor porcentual asignado a los parámetros
Pi = Peso asignado a cada parámetro.
K = Constante que toma los sgtes valores
1.00 aire sin olor aparente
0.75 aire con ligero olor no agradable
0.50 aire con olor desagradable
0.25 aire con fuertes olores desagradables
ICAIRE= k CiPi / Pi
Conesa (2003)
Índice ORAQI (Oak Ride Quality Index)
CI = Valor analítico de la concentración medida (SO2, PM10, NO2, CnHn, CO)
Cs= valor de la concentración estándar (50% de la tabla)
ORAQI = [3,5x( Ci /Cs)]1,37
ORAQI: 0 Aire limpio
50 Aire contaminado
Referencias Bibliográficas
Microsoft. 2009. Enciclopedia Encarta. Microsoft corporation.
Enkerlin. 1997.Ciencia ambiente y desarrollo sostenible. Thonsom Editores. México.
Glynn. 1999.Ingenieria ambiental. Editorial Prentice Hall. México.
Conesa V. 2003. Guía Metodología de Evaluación de impacto Ambiental. Editorial Mundi Prensa. España
Bermejo L. y Cruz G. 2009. Evaluación de la contaminación fisicoquímica y microbiológica del agua de drenaje de la margen izquierda del río Tumbes. Universidad Nacional de Tumbes
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ciclodelh20.jpg
http://pe.kalipedia.comciencia-tierra-universo/tema/planeta-cubierto-agua.html
www.meteoprog.es/es/water/AllSeas
http://quimicageneral1parl2.blogspot.com/2010/12/estados-fisicos-de-la-materia.html
http://sonatacuadratica.blogspot.com/2010/11/como-funciona-un-refrigerador.html
http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=133094
http://www.lenntech.es/calculadoras/conductividad/conductividad.htm
http://cremc.ponce.inter.edu/2daedicion/articulo2.htm
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GRACIAS