*
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.
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.