Tema 4
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
La energía sigue una dirección única a través de un ecosistema pero muchas sustancias inorgánicas experimentan ciclos, sufren una serie de transformaciones pasando desde el medio ambiente (atmósfera, hidrosfera y corteza terrestre) a los seres vivos y regresando nuevamente al medio.
CICLO DEL OXÍGENO
El oxígeno surgió en la atmósfera como resultado de la actividad de los primeros seres autótrofos, en principio oxidó algunos minerales de la corteza terrestre y después comenzó a acumularse en la atmósfera. Algunos organismos comenzaron a utilizarlo en sus procesos metabólicos para obtener energía (primeros seres aerobios). En la actualidad existe un 21% de oxígeno en la atmósfera.
CICLO DEL CARBONO
Es el principal constituyente de la materia viva, este solo puede ser incorporado a partir del CO2 .
Ciclo biológico
Los organismos productores absorben CO2 de la atmósfera o disuelto en el agua, para realizar la fotosíntesis y fijar el carbono en compuestos orgánicos como la glucosa. Los compuestos orgánicos serán después degradados por los organismos que realizan la respiración aerobia, volviendo el CO2 a la atmósfera o al agua. Por lo tanto la respiración y la fotosíntesis son procesos antagónicos complementándose el uno al otro y manteniendo en equilibrio el ciclo del carbono.Parte del carbono es retenido en la corteza terrestre en forma de carbón y petróleo, volviendo el CO2 a la atmósfera cuando estos son quemados.
Ciclo geoquímico
Los volcanes expulsan gases siendo uno de ellos
CO2 .
Hay un equilibrio en el
CO2 que absorben las aguas marinas ( a menor temperatura más absorben)
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3–
El CO2 se une al agua formando el bicarbonato que disuelve las rocas calizas si la temperatura es fría. Si aumenta la temperatura se da el proceso inverso.
CO2 + H2O + CaCO3 Ca+ + 2 HCO3–
Los organismos marinos fijan parte de CO2 para formar sus conchas.
Ca+ + 2 HCO3– CO2 + H2O + CaCO3
Liberación de
CO
2
Respiración
Gases de volcanes
Quema de combustibles fósiles
Bicarbonatos en el agua (liberan CO2 si aumenta la temperatura)
Precipitación de CaCO3
Fijación de CO2 :
Fotosíntesis
Disolución de carbonatos
Esqueletos de animales marinos
Sumidero fósil :
Carbón y petróleo
CICLO DEL FÓSFORO
Es un nutriente esencial para vegetales y animales en forma de sus iones PO43-
Y HPO42-.
Se mueve desde los depósitos de fosfato en la corteza terrestre, por meteorización, pasa en disolución al agua donde es absorbido por las raices de las plantas y de estas a la cadena alimenticia. La orina , las heces y los cuerpos al morir son atacados por los descomponedores, que vuelven a aportar los fosfatos al suelo.
En el mar ocurre lo mismo, las aves acuáticas depositan sus excrementos ricos en fosforo , guano , que son utilizados como abono. El resto del fosforo queda depositado en los sedimentos marinos que, con el transcurso de millones de años pueden volver a quedar en la interperie y ser atacados de nuevo por los agentes geológicos externos, entrando nuevamente en el ciclo.
CICLO DEL NITRÓGENO
Se encuentra en la troposfera en una proporción del 78%, sin embargo de esta forma no puede ser utilizado directamente como nutriente por la mayoría de los seres vivos, por lo que debe convertirse en otras formas útiles para las plantas.
Procesos que se realizan en el ciclo del nitrógeno:
Fijación del nitrógeno
Fijación biológica .-
N2 NH3 , se incorpora a la planta directamente como en Rhizobium (bacterias asociadas a las raíces de leguminosas), Azotobacter (bacterias de vida libre en el suelo), cianobacterias (forman parte del fitoplancton de las aguas), Frankia (hongo asociado a las raíces de algunos árboles).
Otros procesos de nitrificación
– Llevados a cabo por las bacterias nitrificantes (descomponedoras de materia orgánica muerta) a partir del NH3.
Nitrosación Nitración
NH3 —————- NO-2 ———— NO-3
(Nitrosomonas) (Nitrobacter)
Son reacciones de oxidación donde Nitrosomonas transforma el amoniaco en nitritos y Nitrobacter los nitritos en nitratos (forma aprovechable por las por las plantas).
Amonificación
– Realizado por bacterias y hongos que están en el suelo descomponen los restos de materia orgánica (proteínas, ac. nucleicos ) y liberan amoniaco al medio.Desnitrificación
– Se da en condiciones anaerobias, algunas bacterias transforman el NO-3 en N2 que pasa a la atmósfera perdiéndose.Intervenciones humanas
– en el interior de los motores el oxígeno y el nitrógeno pueden reaccionar formando NO2 , el abonado excesivo provoca la liberación de N2O, y a nivel industrial se utiliza el nitrógeno atmosférico para obtener amoniaco y fertilizantes
CICLO DEL AZUFRE
Los vegetales incorporan azufre a partir de los sulfatos (SO4-2) del suelo ej.: yesos, y , mediante la fotosíntesis se reduce este elemento a sulfuro de hidrógeno (H2S) que se incorpora a las proteínas.
La degradación de los compuestos orgánicos proteicos es llevada a cabo por bacterias de forma aerobia y anaerobia, de forma aerobia pasa al suelo en forma de sulfato inorgánico (S2H SO4_2) , en condiciones anaerobias las bacterias sulforreductoras liberan sulfuro de hidrógeno que puede reaccionar con el hierro y formar piritas (volverá a la atmósfera por fenómenos volcánicos, o con la quema de combustibles fósiles), o pasará a lugares oxigenados donde volverá a formar sulfatos.
Parte del sulfuro de hidrógeno presente en los océanos será utilizado por las algas dimetilsulfuro DMS , al morir estas algas liberan dimetilsulfuro a la atmósfera, allí se transforma en ácido sulfúrico, que actúa como núcleo de condensación en la formación de nubes y después precipitará con el agua de lluvia.
Tema8
EL NIÑO
Se debe a un excesivo calentamiento superficial de las aguas del Pacifico riental junto a las costas de Perú. Ocurre cada 3-5años, alcanzando valores máximos por Navidad ( de ahí viene su nombre, por el niño Jesús). Suele durar de 9 a 12meses.Los vientos alisios amainan y no arrastran el agua de la superficie oceánica hacia el oeste. Entonces, el agua superficial se caldea y se forma una borrasca, quedándose las nubes sobre la zona central del océano Pacífico o
junto a la costa de Perú, que, en condiciones normales, es árida.No se produce el afloramiento de los nutrientes marinos con lo que se perjudica la pesca.Sobre la zona occidental del Pacífico se produce un anticiclón, lo que da lugar a sequías en Indonesia, Australia y Filipinas.
LA NIÑA
Se llama así a una exageración de la situación normal, que ocurre cuando los alisios soplan con más intensidad de lo habitual.
Tema 10
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
El aire es el conjunto de gases que forman la atmósfera es indispensable para el desarrollo de la vida, ya que se produce un intercambio de sustancias con los seres vivos. Es un recurso limitado, si interferimos en el ritmo de los ciclos geoquímicos interferimos en su autorregulación.La contaminación del aire se puede deber a compuestos químicos, radiaciones electromagnéticas o al ruido.Según la ley de Protección del Ambiente Atmosférico, la contaminación del aire se define como “ Presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza”.El origen de la contaminación atmosférica puede ser:
NATURAL.-
Comprende la actividad de la geosfera, biosfera y otros procesos de la naturaleza. Las erupciones volcánicas aportan compuestos de azufre y polvo a la atmósfera, los seres vivos aportan dióxido de carbono, metano cuando sufren descomposiciones anaerobias y las plantas polen, esporas. Los incendios aportan dióxido de carbono, cenizas y las descargas eléctricas de las tormentas óxidos de nitrógeno al oxidar el nitrógeno atmosférico.
ARTIFICIAL.–
Derivadas de la actividad humana,
Utilización de carbón, gas natural, gasoleo para la Calefacción, el menos contaminante es el gas natural y el más contaminante el carbón.
Transporte, el automóvil y el avión son los más Contaminantes aunque también depende del tipo de motor, combustible empleado, uso de catalizadores…
las industrias como: papeleras, siderometalúrgicas, cementeras, químicas y centrales térmicas son las más contaminantes.
En la agricultura el uso de fertilizantes, en ganadería las Reses vacunas provocan un aumento de metano (efecto invernadero).
La incineración de residuos.
TIPOS DE CONTAMINANTES
La composición de la atmósfera se mantiene más o menos
constante debido a la autorregulación de los ciclos
biogeoquímicos, el hombre actúa acelerando estos ciclos,
movilizando las reservas y ocasionando la presencia de
contaminantes en el aire.
Los contaminantes del aire son sustancias o formas de energía capaces de provocar riesgo, daño o molestias a personas, resto de seres vivos o bien pueden alterar los ecosistemas, determinados materiales e incluso el clima.El tiempo de residencia o vida media de un contaminante es el periodo de tiempo que puede permanecer en la atmósfera como tal o transformado en otros compuestos a partir de reacciones químicas.
Los contaminantes se clasifican:
SUSTANCIAS QUÍMICAS pueden ser primarios (actúan como contaminantes directamente, sin sufrir transformación química) o secundarios (se originan a partir de los primarios mediante reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera).
Contaminantes primarios
– Se incluyen:Partículas como iones, aerosoles (tamaño inferior a10 micras y pueden ser sólidos o líquidos) y humo. El origen puede ser: incendios forestales, actividad volcánica, canteras, incineración de residuos, pólenes.. – Se depositan en el suelo después de un tiempo de permanencia en la atmósfera donde pueden actuar como núcleos de condensación de nubes.
Compuestos de azufre como el SO2 y SO3 – pueden originarse en la actividad volcánica, a partir de la oxidación de H2S se forma SO2 y este pasa a SO3 por fotooxidación, también se originan en la combustión de combustibles fósiles en centrales térmicas, vehículos ( son irritantes de las mucosas y los ojos y provocan lluvia ácida al transformarse en ac). sulfúrico) . El H2S se forma en la degradación anaeróbica de la materia, en la actividad volcánica (huele mal).
óxidos de nitrógeno como el N2O ( originado en procesos de desnitrificación del suelo, abonos, vehículos descargas eléctricas de las tormentas), NO y NO2 ( se forman en la actividad volcánica y en los vehículos), este último causa enfermedades de las vías respiratorias, irritaciones oculares, cefaleas. En la atmósfera pueden formar un tipo de niebla contaminante el smog fotoquímico, también transformarse en nitritos o nitratos y ser arrastrados por la lluvia.
Óxidos de carbono como el CO y el CO2 ( se forman en la combustión incompleta de la gasolina en los coches, plantas de tratamiento de combustibles fósiles, emisiones oceánicas..). El CO interviene en el transporte de oxígeno por los glóbulos rojos y el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero.
Compuestos halogenados como el HCl (industria del aluminio), FH generado en la industria del vidrio y cerámica, (corrosivos, el primero produce irritación de las mucosas, el segundo se acumula en los huesos), los CFCS formados en los refrigerantes, aerosoles.. provocan la destrucción de la capa de ozono.
Compuestos orgánicos como los COV (su origen puede ser: el CH4 de las zonas pantanosas, disolventes, combustiones de gasolina) dioxinas y furanos (generados en la incineración de residuos tienen efectos cancerígenos y mutagénicos), tienen un tiempo de residencia muy alto.
Metales pesados como el plomo (procede de las gasolinas, provoca insuficiencia respiratoria , alteraciones renales y neurológicas), el cadmio (utilizado el metalurgia, cusa problemas respiratorios y cardiovasculares) y el mercurio (generado en minería provoca problemas neurológicos y renales).
Olores ( diversos orígenes, causan malestar físico).
C0ntaminantes secundarios.-
Son los ácidos sulfúrico, nítrico los PAN y el ozono.
Busca su origen y acciones
FORMAS DE ENERGÍA
.- Se dividen en : radiaciones ionizantes, radiaciones no ionizantes y el ruido
Radiaciones ionizantes.-
Partículas u ondas electromagnéticas que pueden ionizar átomos o moléculas de la materia sobre la que actúan, son rayos gamma, rayos X ( ambos son ondas electromagnéticas de gran capacidad de penetración), radiaciones alfa y beta ( partículas cargadas eléctricamente, las alfa tienen menor poder de penetración). El origen natural puede ser : transformaciones de elementos radiactivos de la corteza terrestre o radiaciones cósmicas. El origen antropogénico se debe a actividades médicas , fábricas de concentrados de uranio, investigación……… Los efectos sobre los seres vivos dependen del tipo de radiación, del tiempo de exposición, de la parte del organismo afectada y pueden ser mutaciones , cánceres.Radiaciones no ionizantes .–
Son ondas electromagnéticas que no modifican la estructura de la materia. Su origen puede ser el sol , la superficie de la Tierra, cables de fluido eléctrico, aparatos eléctricos.. Son las radiaciones ultravioleta (sol, lámparas UVA, tubos fluorescentes) radiaciones infrarrojas( calor desprendido por la Tierra, cuerpos incandescentes) radiofrecuencias (generadas al hacer oscilar los electrones en antenas de radio) microondas ( comunicación vía satélite, televisión, telefonía..).Los efectos dependen de la intensidad del campo magnético generado y del tiempo de exposición y pueden ser estrés, ansiedad, insomnio, trastornos hormonales e inmunológicos.
B)Efectos regionales. Lluvia ácida
Los contaminantes pueden ser transportados por el viento originando la contaminación transfronteriza.
Se denomina lluvia ácida al retorno de los óxidos de S y N (liberados en los procesos de combustión de combustibles fósiles) en forma de ácidos disueltos en la lluvia, nieve, nieblas y rocio.
El retorno puede ser:
Deposición seca
-en forma gaseosa o como aerosoles cerca de la fuente de emisión.Deposición húmeda
– Sufren un proceso de oxidación que los transforma en ácidos sulfúrico y nítrico que se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes, el viento transporta estas nubes y retornan al suelo por precipitación.Efectos de la lluvia ácida :
Disminución del pH de los ecosistemas acuáticos, provocando la desaparición de especies de seres vivos.
Aumento de la acidez del suelo transformándolo en suelo improductivo.
En las plantas , pérdida del color de las hojas alteraciones de la corteza, muerte de las copas…
Corrosión de materiales.
C)Efectos globales. Cambio climático. Agujero de la capa de ozono
Son los que afectan a la totalidad del planeta.
Cambio climático.
– Producido por la acumulación de gases de efecto invernadero (vapor de agua, dióxido de carbono, metano y N2O).
Agujero de ozono
– Se denominó así a la reducción del 40% observada (1977-1984) en el ozono estratosférico en la Antártida.
Recordamos los mecanismos de formación (1) y destrucción natural (2)del ozono: (1) O + O2 -> O3 + calor
(2) O3 + UV -> O2 + O
(2) O + O3 -> O2 +O2
( Por debajo de 30 Km la mayor parte de las reacciones UV han sido absorbidas y el ozono se acumula).
Los contaminantes que pueden destruir el ozono son :
NOx.-
Origen:
Los formados en la troposfera no llegan a la estratosfera por ser muy reactivos, el N2O formado en las combustiones (junto con los NOx) y en la desnitrificación de suelos agrícolas, alcanza la estratosfera y se transforma en NOx por fotólisis .
Su reacción con el ozono es: NO + O3 -> NO2 +O2
NO2 +O -> NO + O2
Balance
O3 + O -> O2 +O2
*
Los NO
2 puede reaccionar con OH
Dando HNO
3, disminuyendo así la destrucción de ozono
Compuestos de cloro .-
Origen:
Pueden ser naturales como el Na Cl (mares) y HCl (erupciones volcánicas) o artificiales como los CFCs (clorofluorocarbonados) utilizados como repelentes en los aerosoles.
Su reacción con el ozono es:
Fotólisis de los CFCs :
CFCl3 +UV -> CFCl2 +ClDestrucción del ozono (un átomo de cloro puede destruir hasta 100.000 moléculas de ozono)
Cl +O3 -> ClO +O2
ClO + O -> Cl + O2
Balance :
O3 +O O
2 +O2
Existe una reacción entre los NOx y el ClO
Nox + ClO ClNO3
De esta forma los NOx atrapan el cloro e impiden que destruya moléculas de ozono.
El agujero de la capa de ozono es mayor en el Polo Sur porque el anticiclón continental, que se forma sobre la Antártida en invierno, hace que la topopausa esté a baja altura y favorece la formación de nubes de hielo en la estratosfera NEP (nubes estratosféricas polares), estas nubes utilizan como núcleos de condensación los NO2, que al reaccionar con el agua forma ácido nítrico que caerá en precipitaciones de nieve. La atmósfera queda desnitrificada y el papel de “atrapar a los átomos de cloro no se lleva a cabo.
También influye el vórtice polar que impide la entrada de aire procedente del Ecuador rico en ozono.
Al disminuir la cantidad de ozono no se da tanta adsorción de radiaciones ultravioleta, no se forma ozono y por lo tanto no se libera calor (reacción 1 de formación).
Tema 11
ORIGEN Y TIPOS DE CONTAMINACIÓN
Según el modo en el que se produce:
Puede ser difusa (aparece en zonas amplias, no tiene foco emisor concreto) o puntual ( con un foco emisor y afectando a una zona concreta).
Según el origen:
puede ser natural ( sustancias disueltas por el agua de lluvia, pólenes…) o antropogénico (de origen urbano – aguas residuales-, agrícola–
Con pesticidas , fertilizantes..- , industrial – petroquímicas petroleras, alimenticias, textiles…-, otros como mareas negras, lixiviados de vertederos, derivados del uso del automóvil..).
Existen unos factores que contribuyen a disminuir o agravar los procesos de contaminación de las aguas como son características del receptor (ríos, mares , lagos, océanos , en general a mayor volumen, dinamismo de las agua , biocenosis capaz de degradar la materia orgánica, y presencia en la superficie mayor capacidad para la dispersión, ) la zona donde se encuentran (depende de la pluviosidad de la zona, características geográficas..) y los usos previos del agua (vertidos previos, sistemas de depuración a los que se ha visto sometida).
LOS CONTAMINANTES DEL AGUA
Pueden ser físicos, químicos y biológicos.
Físicos
– Aumento o disminución de la temperatura (el aumento reduce la cantidad de oxígeno disuelto, desaparición de especies, alteración del comportamiento) , partículas radiactivas (cánceres, acumulación en fondos de embalses, mares), sólidos en suspensión de origen orgánico e inorgánico (turbidez que afecta la actividad fotosintética, dificultad para la movilidad y respiración de organismos acuáticos, modificación de las características organolépticas del agua)
Químicos
– Pueden ser orgánicos (provocan cambios en el color ,olor del agua) o inorgánicos ( pueden modificar el pH, la salinización, la eutrofización . El origen en ambos casos pueden ser vertidos industriales, agrícolas , ganaderos o aguas residuales domésticas.
Biológicos
– Son bacterias, virus, protistas y algas que proceden de aguas residuales domésticas o de plantas de tratamiento, el efecto más importante es la transmisión de enfermedades (tifus , cólera disentería, paludismo..). Algunos intervienen en los procesos de depuración, y son perjudiciales cuando sobrepasan unos límites
VISITA A LA DEPURADORA 7-3-2013
CALIDAD DEL AGUA Y SISTEMAS DE DEPURACION
· Calidad del agua.- Para medirla se utilizan parámetros:
I.
Parámetros físicos
– Observar la transparencia , el color, olor, sabor…..
II.
Parámetros químicos
– Los mas utilizados son:
Demanda biológica de oxígeno (DBO).- cantidad de oxígeno que los microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica (normalmente se oxida en 5 días).
Demanda química de oxígeno (DQO).- Oxidación de los compuestos orgánicos por la acción de agentes químicos en un medio ácido y en presencia de catalizadores inorgánicos.
Contenido total de carbono (COT).- Contenido total de carbono de los compuestos orgánicos.
III.
Parámetros biológicos
– Miden la cantidad y tipos de microorganismos presentes en el agua.
·
Sistemas de depuración de aguas residuales
– Tratan de devolver al agua sus características físicas ,químicas y biológicas, para que retornar el agua a su medio natural. Hay varios métodos:
1) Sistema de depuración natural.- Se denomina lagunaje y consiste en almacenar agua en lagunas poco profundas durante meses, de manera que sedimenten las partículas sólidas y se degrade la materia orgánica.
2) Sistemas de depuración tecnológica.- Son más rápidos y obtienen mayor volumen de la depuración. En una estación depuradora convencional se pueden diferenciar:
A) Línea de agua.- Se realiza en varias etapas:
A-1) PretratamientoSirve para separar partículas sólidas y grasas
A-2) Tratamiento 1º:
Separación de sólidos y material flotante que no han sido retenidos en el pretratamiento para ello se utiliza la decantación y floculación. Como productos se obtienen lodos 1º y una corriente de agua que pasa a los tanques donde tiene lugar el tratamiento 2º.
A-3)Tratamiento secundario
– Se realiza por fangos activos, para ello el agua se estabiliza en unas balsas en las que se mezcla con un lodo que contiene los microorganismos encargados de degradar la materia orgánica presente en el agua. Requiere oxígeno en cantidades que dependen del caudal de agua y de su carga orgánica. Como resultado se obtienen los lodos 2º y el agua depurada que pasa a desinfección.
A-4) Desinfección- Se realiza con cloro , ozono…
B) Y c) Líneas de fangos y gas
Se espesan los lodos para reducir el volumen y después se intenta eliminar la materia orgánica por vía aerobia o anaerobia. La mayoría de las estaciones lo hacen por vía anaerobia, es más barato, obteniendo tras la fermentación fangos, que tratados y desinfectados se pueden utilizar en agricultura como abono, y una mezcla de gases como metano y dióxido de carbono – BIOGAS- , que se puede utilizar como combustible.
EFECTOS GENERALES DE LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA
A) Contaminación de ríos y lagos .-
Los ríos transportan sales , partículas en suspensión , materia orgánica y residuos provenientes de actividades humanas, los efectos son alteraciones en el sabor ,olor, apariencia del agua, alteraciones en la fauna y flora acuáticas y como consecuencia restricciones en el uso del agua. La dinámica de los ríos favorece su depuración. Los lagos sin embargo acumulan contaminantes al ser aguas estáticas, el principal problema es la eutrofización. – “La eutrofización se debe al aporte de sustancias inorgánicas- nitratos, fosfatos-, y orgánicas como aminoácidos, proteínas y compuestos organofosforados, que provocan un aumento en la producción primaria.
El nitrógeno no es un factor limitante puesto que las cianofíceas pueden fijar el atmosférico, pero el fósforo aportado fundamentalmente por los detergentes y abonos si lo es. El efecto es un crecimiento desmesurado de las poblaciones de algas que forman una película en la superficie, el oxígeno generado escapa a la atmósfera, en el interior del lago disminuye la luz y la actividad fotosintética, se reduce el oxígeno provocando la muerte de fitoplancton y organismos aerobios que se van acumulando en el fondo, y son descompuestos por bacterias aerobias que consumen el oxígeno que quedaba provocando situaciones de anoxia apta para la proliferación de bacterias anaerobias, que producen fermentaciones y liberan metano, sulfhídrico y amoniaco, responsables del mal olor característico de esta agua”.La eutrofización se puede dar también en mares más o menos cerrados como el Mediterráneo.
Medidas para corregir la eutrofización:
Limitar los vertidos domésticos y agrícolas
Depurar las aguas residuales antes de devolverlas a su medio
Disminuir los polifosfatos en los detergentes
Inyectar oxígeno a los embalses y lago afectados
Tema 12
La biosfera aporta recursos como los alimentos, madera,…………. El suelo es la base de estos recursos , la erosión es el principal problema que le afecta y el hombre la propicia con la deforestación, técnicas de cultivo inadecuadas, contaminación y sobreexplotación de acuíferos
Definición de suelo
Capa superficial de la corteza terrestre disgregada y de espesor variable procedente de la disgregación mecánica (cambios de tº, raíces de seres vivos..) y química (agua de lluvia).Es un complejo dinámico, ya que adquiere progresivamente sus propiedades por la acción combinada de los factores del medio. La roca madre se altera por influencia del clima y la vegetación; el medio biológico forma la materia orgánica o humus (transformación parcial de la materia orgánica que da carácter ácido ), que se incorpora al suelo, finalmente se establecen uniones más o menos íntimas entre los minerales de alteración que proceden de las rocas y el humus formado por la biosfera; cuando la evolución termina dando lugar a un medio equilibrado, estable, estos complejos organominerales confieren al suelo su individualidad propia.
Composición y estructura de un suelo :
En el suelo encontramos componentes sólidos, líquidos y gaseosos que pueden ser orgánicos o inorgánicos.inorgánicos.– componentes del aire (más CO2 y menos O2 ), componentes minerales procedentes de la meteorización de la roca madre (cantos, gravas arenas, limos y arcillas) y sales minerales (carbonatos , sulfatos, óxidos…).
Orgánicos
–
Materia orgánica que no ha sufrido transformación (hojas , cadáveres, excrementos), microorganismos, y humus.
Perfil de un suelo
En el suelo se pueden diferenciar una serie de capas denominadas horizontes
. El perfil de un suelo es la ordenación vertical de todos esos horizontes hasta la roca madre donde están establecidos. Los diferentes horizontes que se pueden observar desde la superficie del terreno hacia abajo son:
Horizonte A o de lixiviado.-
Es el más superficial y en el se encuentran la mayoría de las raíces de las plantas. Su color es generalmente oscuro por la abundancia de la materia orgánica descompuesta. El paso del agua de lluvia provoca el arrastre de pequeñas partículas y compuestos solubles. En el se diferencian varios subhorizontes:
Nivel Ao formado por hojas, cadáveres..no descompuestos, Nivel A
1de color oscuro está formado por humus que forma agregados con la materia mineral, confiriendo al suelo su estructura y su capacidad para retener agua y iones, y el Nivel A
2donde domina la materia mineral y el lavado es más intenso.Horizonte B o de precipitación .–
Carece prácticamente de humus por lo que su color es más claro, en el se acumulan sustancias, lavadas en A, como sales de calcio, aluminio o hierro.Horizonte C .–
Formada por cantos gruesos sueltos arena y arcilla procedentes de la meteorización mecánica o química de la roca madre.Roca madre
– material original sobre el que se desarrolla el suelo, no fragmentado ni alterado.
Factores que condicionan la formación de un suelo , se les denomina factores edafológicos porque intervienen en la formación, son los siguientes :
Clima .-
Es el factor que más influye por la cantidad de precipitación ( si esta es alta se dan fenómenos de lixiviado o lavado, si es baja predomina la evaporación y se produce el ascenso capilar de sales hacia horizontes superiores, formando en algunos casos costras superficiales denominadas caliches ,
Balance hídrico= precipitación – evaporación
) y la temperatura (a altas
temperaturas se incrementa la velocidad de las reacciones químicas y biológicas)
Topografía
La pendiente favorece la erosión y dificulta la formación del suelo. La orientación crea un microclima solana (zona orientada al sur con una alta evaporación y poca vegetación) y la umbría (zona orientada al norte con baja evaporación y un mayor desarrollo dela vegetación).
Naturaleza de la roca madre
Dependerá de los componentes minerales que tenga el suelo (el Ca y el Mg sirven de unión entre el componente orgánico e inorgánico del suelo), de la porosidad (huecos comunicados entre sí) y textura (tamaño de las partículas). Un suelo formado por un material permeable con una buena porosidad va a tener unas condiciones de aireación favorables, habrá una buena actividad biológica y contendrá menos materia orgánica que un suelo menos permeable.
Actividad biológica
A mayor cantidad de organismos descomponedores (bacterias y hongos) mayor probabilidad de transformación de la materia orgánica contenida.
Tiempo
Se puede considerar al suelo como un recurso no renovable, se genera a un ritmo más lento que el de su destrucción.
Desertización y desertificación
Desertización es el proceso de degradación ecológica por el cual la tierra productiva pierde parte o todo su potencial de producción, que lleva a la aparición de las condiciones desérticas. Resulta de la confluencia de los factores climáticos (sequía, precipitaciones esporádicas y torrenciales) con otros debidos a la acción humana (cultivos en pendiente, deforestación, exceso de riego…) .
Desertificación es un anglicismo que algunos autores utilizan para referirse a los procesos de degradación de los suelos provocados directa o indirectamente por el hombre.(académicamente incorrecto)
Los procesos que pueden llegar a causar desertificación son:
Degradación química .-
La pérdida de fertilidad puede tener varias causas , por lavado de nutrientes, por acumulación de sustancias tóxicas (lluvia ácida, metales pesados, aguas residuales, contaminación radiactiva) y por salinización y alcalinización de suelos ( zonas de regadío con drenaje insuficiente o mala calidad del agua.
Degradación física .–
Pérdida de estructura por ej. por compactación.
Degradación biológica .–
Pérdida de materia orgánica o mineralización del humus (incendios)
Erosión hídrica y eólica .-
La primera es el proceso de erosión de mayor importancia en nuestro país.
Erosión y desertización en España.-
España es el único país europeo con alto riesgo de desertización por erosión de suelos (según la clasificación de Nairobi). La causa son prácticas agrícolas y forestales inadecuadas, incendios forestales, obras públicas, actividades mineras..
Un paisaje como el español con fuertes pendientes y acusado relieve, con clima mediterráneo, abundancia de terrenos arcillosos (no drenan), degradados por una precaria gestión de recursos hídricos y una inadecuada política forestal y agraria, es muy susceptible para la erosión.
El 26% de la superficie de España sufre erosión grave (pérdidas superiores a 100t/ha/año), el 28% erosión moderada, el 11% erosión baja y solo el 33% presenta pocas pérdidas de suelo (inferiores a 12t/ha/año).
RECURSOS AGRÍCOLAS Y GANADEROS
La agricultura y la ganadería han estado unidas constituyendo un sistema cerrado y eficiente. Los rumiantes se alimentaban de plantas no aptas para el consumo humano, el estiércol animal era utilizado como abono. Al convertirse en industrias independientes, la ganadería se basa en la crianza de pocas especies (vacas, cerdos y pollos), que son sobrealimentados con piensos derivados de cereales aptos para consumo humano, el estiércol se acumula contaminando suelos y aguas y a la vez se consumen grandes cantidades de combustibles fósiles. Los agricultores se enfrentan a la carencia de nutrientes de los suelos que deben ser abonados. El sistema ha pasado ha ser abierto y gran consumidor de energía fósil.
La agricultura
En la década de los cincuenta y en los setenta se produjeron dos incrementos de la producción agrícola por unidad de superficie cultivada (revolución verde). Se basó en la utilización de semillas seleccionadas genéticamente, grandes cantidades de agua, plaguicidas y fertilizantes químicos. Esto contribuyo a reducir el hambre en el planeta, tras unos años se comprobó que los rendimientos estaban llegando a sus límites por sobreexplotación del suelo. En la actualidad existe un exceso de alimentos en los países desarrollados y carencias en los países en vías de desarrollo para paliar el hambre en estos países se da como alternativa la utilización de alimentos transgénicos (menos gastos en agricultura por no utilizarse, fertilizantes, plaguicidas….). el impacto ecológico de los transgénicos puede ser muy alto (mezclarse con las plantas originarias perdiendo diversidad, causando daños en las cadenas tróficas….).
Los diferentes tipos de agricultura que existen son:
Agricultura tradicional o de subsistencia
– (se da en el 75 % de las tierras de cultivo), combinada con la ganadería, produce alimentos para la familia y algo de excedente para la venta. Se suelen cultivar varias especies y se combina con la ganadería.
Mecanizada, industrializada o intensiva .
– (25% de las tierras en el mundo), se da en países desarrollados, se basa en cultivar grandes superficies con la misma especie. Se encarece por el uso de fertilizantes, agua, herbicidas, plaguicidas, maquinaria, combustibles fósiles..
Los cultivos en invernaderos son el máximo exponente de cultivos intensivos, al obtener cualquier producto hortícola en cualquier época del año.
Agricultura sostenible ,se basa en las siguientes reglas : reciclar al máximo la materia de forma que se obtengan nutrientes (no es necesario el uso de fertilizantes químicos), que no escapen a otros lugares y que no se produzcan desechos no utilizables; utilizar al máximo la luz solar como fuente de energía y proteger la biodiversidad(cultivando plantas aptas para el terreno y el clima).
Agricultura alternativa, incluye estilos agrarios que no llegan a ser sostenibles pero suponen un respeto por el medio ambiente , pueden ser agricultura integrada (similar ala agricultura convencional pero con controles periódicos que certifiquen su respeto por el medio ambiente)y agricultura biológica , utiliza abonos orgánicos como productos químicos solamente están permitidos los funguicidas.
La pesca
El 20% de la proteína animal que consumimos procede del pescado , las capturas impiden la tasa de renovación de las especies, por eso algunas pesquerías han desaparecido y algunos calderos se han cerrado. En la Convención de Naciones Unidas de 1982, Se firmó un tratado por el cual los países gestionan su propia pesca (estando el límite en 200 millas), algunos países como EEUU y URSS, Gran Bretaña… no lo firmaron alegando que el mar debe ser un recurso de la humanidad, se prohibieron también algunas técnicas de pesca como el arrastre. Más allá d elas 200 millas se establecen cuotas de pesca.
La acuicultura es una buena alternativa a la pesca aunque tiene algunos inconvenientes (contaminación de las aguas por residuos orgánicos, antibióticos, empleo de energía , pérdida de biodiversidad..)
Tema 13
Energía nuclear : fisión
Al dividirse un núcleo de uranio-235, por el impacto de un neutrón, en dos núcleos ,más ligeros se libera energía y neutrones, estos últimos chocan con otros núcleos de uranio provocando la fisión (ruptura) de estos. Es un bucle de realimentación positiva denominado reacción en cadena. Para controlar la velocidad de las reacciones de fisión, en el núcleo del reactor se introduce un moderador (agua, grafito sólido o agua pesada D2O), que absorbe parte de los neutrones. Para extraer el calor producido en las reacciones nucleares existen varios diseños, el más común es :
Circuito primario .- es agua que está en contacto con el material radiactivo dentro de la vasija principal del reactor , nunca puede salir de él.
Circuito secundario.- enfría al primario originando vapor que moverá unas turbinas y se generará electricidad.
Circuito terciario .- enfría al secundario pasando el agua a estado líquido, el agua entra y sale a un río , mar, embalse..
Aunque no presente ningún tipo de contaminación radiactiva, una central nuclear puede provocar un microclima haciéndolo más cálido y húmedo (debido al vapor de agua liberado por el circuito terciario), además el agua de refrigeración incrementa la temperatura de los ríos donde va a parar pudiendo modificar los ecosistemas.
El combustible nuclear se extrae a partir de minerales de uranio que se procesa para separar el uranio-235 del resto de isótopos después se enriquece añadiendo plutonio-239 para mejorar la reacción de fisión y se fabrican las barras de combustible que se utilizarán en las centrales nucleares.
A los tres o cuatro años de la utilización de las barras la cantidad de U-235 es demasiado baja entonces se retiran y se acumulan en una piscina en la misma central. Al cabo de años se transportan a una central de reprocesado donde se extraen los isótopos de corta vida media (periodo de semidesintegración .- tiempo en tarda la masa de un isótopo en reducirse a la mitad)estos residuos se almacenan en centros especializados, el resto tendrán actividad durante al menos 10.000 años ,su destino será un emplazamiento definitivo (en formaciones geológicas estables o sometidos a procesos de reelaboración por vitrificación o introducidos en rocas sintéticas antes de su emplazamiento definitivo).
Energía hidroeléctrica
Se obtiene en los embalses, al abrir las compuertas el agua mueve unas turbinas conectadas a una dinamo que transforma la energía mecánica en eléctrica.
La energía hidroeléctrica es de bajo coste, no emite ningún tipo de contaminante y permite la regulación del caudal de los ríos. Como aspectos negativos reduce la biodiversidad, dificulta la emigración de los peces , la navegación fluvial y el transporte de elementos nutritivos aguas abajo. Se pueden colmatar y existe el riesgo de ruptura de la presa. Se están construyendo minicentrales hidroeléctricas que causan un menor impacto ambiental y de menor coste.
ENERGIAS RENOVABLES
Energías independientes de la energía solar
Energía maremotriz .-
Utilizan el movimiento del agua generado por las mareas, solo se puede obtener en sitios donde las mareas sean muy acusadas. Se construye una especie de presa en una bahía, se aprovecha el movimiento del agua cuando entra en la marea alta y cuando sale en la marea baja para mover unas turbinas. Mirar página 339, fig.: 13.33
Energía geotérmica
Utilizan el calor interno de la Tierra, se inyecta agua fría en profundidad en zonas que tengan actividad volcánica o quede actividad residual, el agua se calienta y mediante tuberías asciende el vapor de agua que se puede utilizar como calefacción o para generar electricidad. Cuánto más se perfore más energía geotérmica se obtendrá. Se considera que no es un energía renovable.
ENERGIAS NO RENOVABLES
El carbón
El carbón se formó por acumulación de restos vegetales en el fondo de pantanos, lagunas o deltas, que en ausencia de oxígeno sufrieron un proceso de fermentación debido a la actuación de bacterias anaerobias. El resultado fue el enriquecimiento en C que da lugar al carbón, metano y dióxido de carbono. Dependiendo del tiempo de actuación del proceso se forman los carbones: Turba (45-60% de C), lignito (60-70% de C), hulla (70-90% de C) y antracita (90-95% de C).
Para que se de el proceso se debe dar un enterramiento rápido, normalmente los restos vegetales quedan cubiertos por arcilla que se transformará en pizarra.
El carbón es el combustible fósil más abundante, pero también el que más contamina debido al contenido en azufre.
Las explotaciones pueden ser a cielo abierto o en minas, las primeras son más económicas pero el impacto paisajístico es alto, las segundas tienen mayores riesgos por la probabilidad de hundimiento de galerías.
El principal uso del carbón es su utilización para obtener energía eléctrica en las centrales térmicas (30% de la energía eléctrica mundial). Para contaminar menos en estas centrales se podría hacer un preprocesado del combustible, machacándolo y lavándolo para eliminar la mayor cantidad de azufre posible, o diseñar centrales más eficientes que eliminen los compuestos sulfurados de los gases que se emiten.
El petróleo
Se origina por la muerte masiva de plancton marino , debido a cambios bruscos de temperatura o salinidad del agua, al sedimentar sobre cienos y arenas forman los barros sapropélicos.
En condiciones anaerobias , la materia orgánica sufre un proceso de fermentación bacteriana que la transforma en hidrocarburos, los cienos y arenas se transforman en margas y areniscas que constituyen la roca almacén.
Debido a la baja densidad , el petróleo tiende a ascender, si encuentra una roca impermeable(roca almacén)
Se acumula y se forma una trampa petrolífera (quedando una capa gaseosa por encima y agua salada por debajo de él), si por el contrario llega a la superficie forma un residuo bituminoso.
Su transporte puede ser por oleoductos o mediante petroleros (riesgo elevado, recordar “Prestige”). En caso de accidente, al ser mas ligero que el agua aflora a superficie y ocupa grandes superficies impidiendo la entrada de oxígeno).
Se extrae en forma de crudo(mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos), sufre una destilación fraccionada para ir separando sus componentes en función del punto de ebullición (refinerías de petróleo), primero se separan gases (metano ,butano..), después líquidos (gasolina, queroseno..), y al final quedan alquitranes y betunes. Para poder ser utilizados deben sufrir otros tratamientos.
El petróleo se usa como combustible, en la industria química, para fertilizantes, pesticidas, plásticos, pinturas, fibras sintéticas, medicinas…etc.