Cargas Hidraulicas

INTRODUCCION A LA QUÍMICA AMBIENTAL

MARCO CONCEPTUAL

La química ambiental se encarga del estudio de los procesos y las transformaciones de contaminantes en el medio ambiente. El medio ambiente lo constituyen elementos abióticos: energía solar, aire, suelo y agua y elementos bióticos como los seres vivos, plantas, animales y el ser humano.

Los tres componentes principales del medio ambiente son la litosfera (suelo), la hidrosfera (el mar, los ríos, lagos, etc.) y la atmósfera (capa de aire que envuelve la tierra). La biosfera es una pequeña cápsula de suelo, aire y agua, donde se desarrollan las diversas formas de vida en el planeta, abarca desde 10 km por encima de la superficie de la tierra hasta las profundidades del mar.

La actividad de los sistemas naturales en la biosfera se sostiene con sustancias que forman parte de ciclos vitales, el carbono, el nitrógeno, el azufre y el agua misma. En la figura 1 se muestran algunas de las interacciones que se presentan entre la atmósfera, las aguas superficiales y el suelo.

Figura 1: Principales componentes del medio ambiente

Uno de los principales ciclos que sucede en la biosfera es el ciclo del agua: el agua gaseosa en la atmósfera equilibra el clima, el agua líquida en los ríos, lagos, agua lluvia, mares, etc, constituyen el hábitat de muchos seres vivos y es requerida como fluido de transporte de nutrientes necesarios para los procesos biológicos, y el agua sólida en el granizo constituye un mecanismo de equilibrio energético del sistema natural. Los organismos vivos toman de la biosfera sustancias para su alimento y su protección y le regresan al medio natural, desechos que alteran sus características químicas, fisicoquímicas y biológicas, deteriorando su calidad. La calidad se refiere al conjunto de características organolépticas físicas, químicas y microbiológicas propias del sistema. La pérdida de calidad del medio ambiente se conoce como contaminación, la cual puede ser el resultado de las actividades humanas o los procesos naturales que producen o pueden producir enfermedad o muerte al ser humano.

Sin embargo, existen procesos naturales como la fotólisis, la oxidación, la degradación microbiana que pueden compensar el deterioro y restaurar la calidad de los sistemas naturales. El problema está en que la capacidad de la naturaleza para contrarrestar las alteraciones producidas en el medio ambiente por los seres vivos es limitada.

En la antigüedad los residuos generados por las acciones naturales sobre la biosfera fueron fácilmente asimiladas y procesadas por la naturaleza; en la actualidad la elevada población humana y su concentración en centros urbanísticos impone condiciones al medio ambiente en las cuales se pierde su capacidad de asimilación de la contaminación producida. Acompañada con la superpoblación, está la atención desmedida del ser humano de satisfacer no solo sus necesidades primarias sino otras necesidades no vitales que ofrece la moderna sociedad industrial y donde se generan mayores cantidades de desechos caracterizados por ser cada vez más peligrosos y persistentes.

Caracterizar, diagnosticar y tomar acciones sobre los procesos y el transporte de los contaminantes en el medio ambiente es imperativo para el hombre y es el objetivo formativo que busca la química ambiental.

PROCESOS Y TRANSPORTE DE CONTAMINANTES

La naturaleza es una sucesión de procesos, un proceso es un conjunto de transformaciones, que pueden ser físicas, químicas o biológicas, mediante las cuales unas sustancias se convierten en otras. Los procesos de transformación de contaminantes en la naturaleza se caracterizan por la degradación o conversión de unas sustancias contaminantes y por lo tanto peligrosas al medio ambiente, en otras sustancias inofensivas o menos peligrosas que las originales.

El transporte de contaminantes se sucede por una serie de mecanismos que mueven los contaminantes a través del medio ambiente hasta su destino final o su destrucción. Los mecanismos de transporte dependen del medio transportador: el aire o el agua y de la sustancia transportada. La figura 2 ilustra los procesos y el transporte de contaminantes entre el aire, suelo y agua.

Figura 2: Procesos y transporte de contaminantes

Un contaminante recibido por un medio natural está sometido a tres posibilidades:

 Permanecer indefinidamente en el medio o sea que es persistente y por lo tanto potencialmente peligroso. Un ejemplo lo constituyen los pesticidas clorados, como el DDT, los cuales después de décadas de haberse suspendido su uso, aún están presentes en cantidades apreciables en el suelo.

 Salir de un medio a otro medio, mediante un mecanismo de transporte como: la evaporación, la precipitación, la lixiviación, la escorrentía, la percolación, etc.

 Ser procesado o convertido en otras sustancias por la acción de microorganismos, radiación electromagnética, luz o por agentes químicos como: la fotodegradación, la biodegradación, los procesos de óxido – reducción y la hidrólisis.

Debido a que los sistemas naturales son abiertos por su constante interrelación con otros sistemas, para caracterizarlos y estudiar el transporte, la acumulación y los procesos de transformación de contaminantes en ellos, se requiere utilizar con cuidado dos técnicas: el reconocimiento del volumen de control y los balances de masa.

El volumen de control es una parte del volumen del sistema natural en análisis, está delimitado por fronteras que pueden ser reales o imaginarias a través de las cuales se transporta el contaminante. En un volumen de control puede ocurrir:

 Que los contaminantes entren, se acumulen o salgan sin sufrir transformación alguna

 Que el contaminante se convierta en otras sustancias por la acción de la luz, radiación electromagnética o los microorganismos

 Que el contaminante se produce en el mismo volumen de control.

Todas estas posibilidades se estudian cuantitativamente en los balances de masa. El éxito del estudio del efecto de un contaminante en un medio natural depende del sistema de interés, de la delimitación elegida y de las simplificaciones hechas.

Los balances

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