Profesora: M.Sc. Adriana Zegarra

Contenido La biosfera y sus componentes Conceptos básicos de ecología Conceptos medio ambiente Conceptos de contaminación Fuentes de contaminación Tipos de contaminación Transformación y degradación de los contaminantes en el

medioambiente El ciclo de los contaminantes. Bioacumulación y

magnificación. Toxicología ambiental.

Biósfera La biósfera es una de las cuatro capas que rodean la Tierra junto

con la litósfera (rocas), hidrósfera (agua), y atmósfera (aire) y esla suma de todos los ecosistemas.

Del griego bios = vida, sphaira, esfera, es la capa del planetaTierra en donde se desarrolla la vida.

La capa de la Tierra con vida es delgada, ya que las capassuperiores de la atmósfera tienen poco oxígeno y la temperaturaes muy baja, mientras que las profundidades de los océanosmayores a 1,000 m son oscuras y frías.

El desarrollo del término se atribuye al geólogo inglés EduardSuess (1831-1914) y al físico ruso Vladimir I. Vernadsky (1863-1945).

La biósfera es única. Hasta el momento no se ha encontradoexistencia de vida en ninguna otra parte del universo. La vida enel planeta Tierra depende del Sol.

DVS1

DVS2

Diapositiva 3

DVS1 biosfera: capa deldada. cascara de manzanaDoble Vx Speed; 07/03/2014

DVS2 La inmensa mayoría de las especies de animales, hongos, plantas parásitas y muchas bacterias dependemos directa o indirectamente de lafotosíntesis.Doble Vx Speed; 07/03/2014

Biósfera DVS4

Diapositiva 4

DVS4 La capa incluye alturas utilizadas por algunas aves en sus vuelos, de hasta diez kilómetros sobre el nivel del mar y las profundidades marinascomo la fosa de Puerto Rico de más de 8 kilómetros de profundidad. Sin embargo, estos son los extremosDoble Vx Speed; 07/03/2014

Biósfera La Biósfera no se reduce a delimitar una porción física

de la Tierra, sino que hace referencia a todo elconjunto de organismos que pueblan el medio y que ,en mayor o menor medida, lo modifican o incluso, lotransforman, alterando sus características o dandolugar a la aparición de otras nuevas. La biosfera es un sistema organizado, como un

suministro y consumo de energía y de materia, y en elque tienen lugar reacciones químicas, se establecenrelaciones de dependencia mutua entre los organismosy su medio, etc.

Biósfera DVS3

Diapositiva 6

DVS3 A finales de los años 70´s se descubrieron ecosistemas relativamente independientes del Sol. Por las fisuras de las zonas más profundas delocéano sale agua con temperatura extrema (400° C) calentada por el magma debajo de la corteza de la Tierra. Al encontrarse con el agua fría seprecipitan los minerales disueltos formando chimeneas que pueden alcanzar grandes alturas. En los alrededores de estas fuentes hidrotermalesvive una densa comunidad animal que depende de bacterias quimiosintéticas. Las bacterias utilizan y transforman los compuestos de azufre quesalen expulsados por el agua caliente y de ellas se alimenta una gran variedad de animales incluyendo pequeños crustáceos (anfípodos ycopépodos) que a su vez son presa de caracoles, cangrejos, camarones, gusanos gigantes de tubo, peces y pulposDoble Vx Speed; 07/03/2014

Componentes de la Biósfera

AcuáticoTerrestreAéreo o atmosférico

Componentes de la BiósferaACUATICO: Al parecer, el primero donde apareció la vida. Posee unas

características físicas y químicas que le hacen distinto a los otros . Se continúa en los propios organismos, es decir, una pequeña porción suya,

delimitada por una membrana, fue lo que hizo posible la aparición de unacélula. En mayor o menor grado, la composición interna de cualquierorganismo recuerda a la que originalmente debió tener el medio acuático enaquellas .

TERRESTRE Las condiciones ambientales son mucho mas extremas sobre tierra firme que

en el agua: los cambios de temperatura son mas acentuados, es mayor laincidencia de radiaciones, los desplazamientos de especies son más largos.

AÉREO O ATMOSFÉRICO. Es un medio que debe considerarse de paso para la mayoría de los organismos,

pues salvo algunos planctónicos, los restantes solo lo utilizan en susdesplazamientos.

ECOLOGÍA Ernst Haeckel

creador del término ecología yconsiderado el fundador de suestudio.

Viene de “Oikos”=casa, lugar paravivir

Lo definió como “el estudio de lasrelaciones recíprocas entreorganismos y su medio ambiente.(enun principio).

Más tarde amplió esta definición alestudio de las características delmedio, que también incluye eltransporte de materia y energía y sutransformación por las comunidadesbiológicas.

Ecología Ciencia que estudia a los seres vivos, su

ambiente, la distribución, abundancia ycómo esas propiedades son afectadas porla interacción entre los organismos ysu ambiente: «la biología de losecosistemas (Margalef, 1998, p. 2).

En el ambiente se incluyen laspropiedades físicas que pueden serdescritas como la suma de factoresabióticos locales, como el clima y lageología, y los demás organismos quecomparten ese hábitat (factoresbióticos).

Ecología La ecología es la rama de la Biología que estudia las

interacciones de los seres vivos con su hábitat. Esto incluyefactores abióticos, esto es, condiciones ambientales talescomo: climatológicas, edáficas, etc.; pero también incluyefactores bióticos, esto es, condiciones derivadas de lasrelaciones que se establecen con otros seres vivos. La ecología se ocupa de las poblaciones, las comunidades,

los ecosistemas y la biosfera. Por esta razón, y por ocuparse de las interacciones entre los

individuos y su ambiente, la ecología es una cienciamultidisciplinaria que utiliza herramientas de otras ramasde la ciencia,

EcologíaPara los ecólogos modernos (Begon, Harper y Townsend,

1999)(Molles, 2006), la ecología puede ser estudiada avarios niveles o escalas: Organismo (las interacciones de un ser vivo dado con las

condiciones abióticas directas que lo rodean) Población (las interacciones de un ser vivo dado con los

seres de su misma especie) Comunidad (las interacciones de una población dada con

las poblaciones de especies que la rodean), Ecosistema (las interacciones propias de la biocenosis

sumadas a todos los flujos de materia y energía que tienenlugar en ella) Biosfera (el conjunto de todos los seres vivos conocidos)

Niveles de organización SER- Cualquier cosa que existe.

INDIVIDUO- Un individuo es cualquier ser vivo, de cualquier especie.

ESPECIE- Es un conjunto de individuos que poseen el mismo genoma.Genoma es el conjunto de genes que determinan las característicasfenotípicas de una especie. Por ejemplo, Felis catus (gato) .

POBLACIÓN- Es un conjunto de individuos que pertenecen a la mismaespecie y que ocupan el mismo hábitat.

COMUNIDAD- Es un conjunto de poblaciones interactuando entre sí,ocupando el mismo hábitat.

Niveles de organización ECOSISTEMA- Es la combinación e interacción entre los

factores bióticos (vivos) y los factores abióticos (inertes) enla naturaleza. También se dice que es una interacción entreuna comunidad y el ambiente que le rodea.

BIOMA- Es un conjunto de comunidades vegetales queocupan la misma área geográfica. Por ejemplo, Tundra,Taiga, Desierto, Bosque Templado Caducifolio, Bosque deConíferas, Bosque tropical lluvioso, etc.

BIÓSFERA- Unidad ecológica constituída por el conjuntode todos los ecosistemas del planeta Tierra. Es la parte denuestro planeta habitada por todos los seres vivos.

Medio ambiente Conjunto de elementos abióticos (energía solar, suelo,

agua y aire) y bióticos (organismos vivos) que integranla delgada capa de la Tierra llamada biosfera, sustentoy hogar de los seres vivos. Es un sistema formado por elementos naturales y

artificiales que están interrelacionados y que sonmodificados por la acción humana. Entorno que condiciona la forma de vida de la

sociedad y que incluye valores naturales, sociales yculturales que existen en un lugar y momentodeterminado.

Constituyentes del medioambiente La atmósfera: Que protege a la Tierra del exceso de radiación ultravioleta y permite la

existencia de vida es una mezcla gaseosa de nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, dióxido decarbono, vapor de agua, otros elementos y compuestos, y partículas de polvo. Calentadapor el Sol y la energía radiante de la Tierra, la atmósfera circula en torno al planeta ymodifica las diferencias térmicas.

Agua: Un 97% se encuentra en los océanos, un 2% es hielo y el 1% restante es el aguadulce de los ríos, los lagos, las aguas subterráneas y la humedad atmosférica y del suelo.

Suelo es el delgado manto de materia que sustenta la vida terrestre. Es producto de lainteracción del clima y del sustrato rocoso o roca madre, como las morrenas glaciares ylas rocas sedimentarias, y de la vegetación. De todos ellos dependen los organismos vivos,incluyendo los seres humanos.

Flora: Se sirve del agua, del dióxido de carbono y de la luz solar para convertir materiasprimas en carbohidratos por medio de la fotosíntesis.

Fauna: Depende de las plantas en una secuencia de vínculos interconectados conocidacomo red trófica.

CONTAMINACION Mientras las poblaciones humanas siguieron siendo pequeñas y su

tecnología modesta, su impacto sobre el medio ambiente fuesolamente local. No obstante, al ir creciendo la población y mejorandoy aumentando la tecnología, aparecieron problemas más significativosy generalizados.

El rápido avance tecnológico producido tras la edad media culminó enla Revolución Industrial, que trajo consigo el descubrimiento, uso yexplotación de los combustibles fósiles, así como la explotaciónintensiva de los recursos minerales de la Tierra.

Fue con la Revolución Industrial cuando los seres humanos empezaronrealmente a cambiar la faz del planeta, la naturaleza de su atmósfera yla calidad de su agua. Hoy, la demanda sin precedentes a la que elrápido crecimiento de la población humana y el desarrollo tecnológicosometen al medio ambiente está produciendo un declive cada vez másacelerado en la calidad de éste y en su capacidad para sustentar la vida.

Contaminación Ambiental es la alteración causada por la inyecciónde elementos extraños a la biosfera, producto de la actividad delhombre.

Fuentes de contaminación-aire Las Fuentes Fijas son aquellas

que como su nombre lo indicano tienen movimiento,permanecen en un solo lugar,lo que hace que loscontaminantes arrojados deellas, permanezcan mayortiempo en la zona donde estánplasmadas. Ejemplo de fuentesfijas son: chimeneas deempresas, las áreas deexplotación minera o lascarreteras destapadas, entreotros)

Las Fuentes Móviles son todasaquellas que tienendesplazamiento continuo, loque hace que sus contaminantesqueden dispersos por dondehacen su recorrido. Ejemplo defuentes móviles están:automóviles, buses, busetas,camiones, volquetas ymotocicletas. A mayorconcentración de fuentesmóviles en un lugar, mayor seráel grado de contaminantesarrojados al aire.

Fuentes de contaminación-agua Agrícola ganadero: Son el resultado del riego y de otras labores como

limpieza ganadera, que pueden aportar al agua grandes cantidades deestiercol y orines (materia orgánica, nutrientes y microorganismos).Uno de los mayores problemas es la contaminación con nitratos.

Origen Doméstico: Son las que provienen de núcleos urbanos.Contienen sustancias procedentes de la actividad humana (alimentos,deyecciones, basuras, productos de limpieza, jabones, etc.).

Origen pluvial: Se origina por arrastre de la suciedad que encuentra asu paso el agua de lluvia.

Origen industrial: Los procesos industriales generan una granvariedad de aguas residuales, y cada industria debe estudiarseindividualmente.

Tipos de contaminaciónLos tipos de contaminación más importantes son losque afectan a los recursos naturales básicos: el aire, lossuelos y el agua.Algunas de las alteraciones medioambientales másgraves relacionadas con los fenómenos decontaminación son los escapes radiactivos, el smog, elefecto invernadero, la lluvia ácida, la destrucción de lacapa de ozono, la eutrofización de las aguas o lasmareas negras.

Existen diferentes tipos de contaminación quedependen de determinados factores y que afectandistintamente a cada ambiente. Contaminación del agua. Contaminación del aire. Contaminación del suelo. Contaminación radioactiva. Contaminación térmica Contaminación lumínica. Contaminación sonora. Contaminación visual.

La contaminación del aire o atmosférica seproduce por los humos (vehículos e industrias),aerosoles, polvo, etc. Es la perturbación de la calidad ycomposición de la atmósfera por sustancias extrañas asu constitución normal.

La contaminación del agua es causada por elvertimiento de aguas servidas o negras (urbanos eindustriales), de relaves mineros, de petróleo, deabonos, de pesticidas (insecticidas, herbicidas ysimilares), de detergentes y otros productos.

La contaminación del suelo es causada por lospesticidas, los abonos sintéticos, el petróleo y susderivados, los residuos sólidos, etc.

Contaminación radiactiva: Es aquella derivada de ladispersión de materiales radiactivos, como el uranioenriquecido, usados en instalaciones médicas o deinvestigación, reactores nucleares de centralesenergéticas, munición blindada con metal aleado conuranio, submarinos, satélites artificiales, etc.,producida por un accidente, por el uso ó por ladisposición final deliberada de los residuos radiactivos.También se la conoce como contaminaciónneutrónica, por ser originada por los neutrones, y esmuy peligrosa por los daños que produce en los tejidosde los seres vivos.

Contaminación térmica: Referida a laemisión de fluidos a elevada temperatura, sepuede producir en cursos de agua. Elincremento de la temperatura del mediodisminuye la solubilidad del oxígeno en elagua.

Contaminación electromagnética:Producida por las radiaciones del espectroelectromagnético que afectan a los equiposelectrónicos y a los seres vivos. Originadapor la emisión de ondas de radiofrecuencia yde microondas por la tecnología moderna,como radares, televisión, radioemisoras,redes eléctricas de alta tensión y lastelecomunicaciones. Se conoce tambiéncomo contaminación ergomagnética.

Contaminación lumínica: Referida al brillo o resplandor de luzen el cielo nocturno producido por la reflexión y la difusión de laluz artificial en los gases y en las partículas del aire por el uso deluminarias ó excesos de iluminación, así como la intrusión de luzo de determinadas longitudes de onda del espectro en lugares nodeseados.

Contaminación visual: Se refiere a todos los aspectos visualesque afectan el entorno natural. Se produce generalmente porinstalaciones industriales, edificios e infraestructuras quedeterioran la estética del medio. Otros ejemplos: proyectos deextracción de minerales (minería a tajo abierto), proyectos deconstrucción (represas, carreteras, puentes, etc.), ladeforestación incontrolada, la acumulación de residuos sólidos,los anuncios (contaminación publicitaria), el tendido eléctricoenmarañado, el mal aspecto de edificios, los estilos y los coloreschocantes, la proliferación de ambulantes, etc.

Contaminación sonora: Se refiere a la producción intensiva desonidos en determinada zona habitada y que es causa de unaserie de molestias (falta de concentración, perturbaciones deltrabajo, del descanso, del sueño).Provocado por las actividades industriales, sociales y deltransporte, que puede provocar malestar, irritabilidad, insomnio,sordera parcial, etc.Ligada a la contaminación sensorial, que es la agresión a lossentidos por los ruidos, las vibraciones, los malos olores, laalteración del paisaje y el deslumbramiento por luces intensas.

Tipos de contaminantesSegún su origen

CONTAMINANTES PRIMARIOSSon agentes que están en el ambiente y causan daño directo a losseres vivos, o sea que no requiere de una transformaciónposterior para su acción nociva por ejemplo el monóxido decarbono (CO), el oxido de nitrógeno (NO2), plomo (Pb), cadmio(Cd) mercurio (Hg), cianuro (CN), insecticidas (DDT)microorganismos patógenos y radiaciones ionizantes(ultravioletas)

CONTAMINANTES SECUNDARIOSAgentes deben sufrir transformaciones en el medio ambiente,para recién tomarse nocivos para la salud. Por ejemplo el gassulfuroso (SO2) es un agente primario que con el oxigeno del aireforma una gas sulfurico (SO3) y este con el vapor de agua formaacido sulfúrico (H2SO4) que constituye la lluvia acida.

Según su degradación CONTAMINANTES BIODEGRADABLES

Sustancias que pueden ser degradadas o transformadas porlos microorganismos (bacterias y hongos). Por ejemplotenemos al papel, al cartón, algunos detergentes y desechosorgánicos (excremento, alimentos) CONTAMINANTES NO BIODEGRADABLES

Sustancias que no pueden ser degradadas por losmicroorganismos o en todo caso su biotransformacióntarda muchos años. Por ejemplo vidrios, metales, plásticos,teknopor, otros.

Según su naturaleza

CONTAMINANTES QUÍMICOSGases, compuestos orgánicos volátiles,metales pesados, ácidos, insecticidas,petróleo y plásticos. Compuestosprovenientes de la industria química.Ejemplos: Productos tóxicos minerales(compuestos de fierro, cobre, zinc,mercurio, plomo, cadmio), ácidos(sulfúrico, nítrico, clorhídrico), los álcalis(potasa, soda cáustica), disolventesorgánicos (acetona), detergentes, plásticos,los derivados del petróleo (gasolina,aceites, colorantes, diesel), pesticidas(insecticidas, fungicidas, herbicidas),detergentes y abonos sintéticos (nitratos,fosfatos), entre otros.

CONTAMINANTES FÍSICOSRadiaciones, ruido y calor, efectosmecánicos.

CONTAMINANTESBIOLÓGICOS:Son los desechos orgánicos, que aldescomponerse fermentan ycausan contaminación. A estegrupo pertenecen los excrementos,la sangre, desechos de fábricas decerveza, de papel, aserrín de laindustria forestal, desagües, etc

Transformación de contaminantes

1000 años

Los vasos descartables depolipropileno contaminanmenos que los poliestireno-material de las cajitas dehuevos -. Pero también tardanen transformarse. El plásticoqueda reducido a moléculassintéticas; invisibles perosiempre presentes.

300 años

La mayoría de las muñecasarticuladas con plástico, de losque más tardan endesintegrarse. Los rayosultravioletas del sol solologran dividirlo en moléculaspequeñas. Ese proceso puededurar cientos de años, perojamás desaparecen de la faz dela tierra.

200 años

Las zapatillas están compuestaspor cuero, tela, goma y, enalgunos casos,espumas sintéticas. Por esotienen varias etapas dedegradación. Lo primero quedesaparece son las partes detela o cuero. Su interior nopuede ser degradado: solo sereduce.

1 a 2 años

Bajo los rayos del sol, unacolilla con filtro puede demorarhasta 2 años en desaparecer. ELfiltro es de acetato de celulosa ylas bacterias del suelo ,acostumbradas a combatirmaterias orgánicas , no puedenatacarla de entrada .Si cae en elagua , la desintegración es masrápida , pero mas contaminante

3 a 4 meses

Los boletos de colectivo debenser los objetos que mas searrojan al piso. En ese destinofinal encuentra rápidamente elcamino para desaparecer . Lalluvia , el sol y el viento losafectan antes de ser presas delas bacterias o de hongos delsuelo . Si lo agarra una lluviafuerte se disuelve en celulosa yanilina .

4000 años

La botella de vidrio , encualquier formatos , es un objetomuy resistente . Aunque es frágilporque con una simple caídapuede quebrarse , para loscomponentes naturales del sueloes una tarea titánicatransformarla . Formada porarena y carbonato de sodio ycalcio , es reciclable en un 100%

30 años

los envases tetra-brik no son tantóxicos como uno imagina . Enrealidad , el 75% de suestructura es de cartulina(celulosa) , el 20 de poliestirenopuro de baja densidad y el 5%de aluminio . Lo que tarda masen degradarse es el aluminio .La celulosa , si esta al aire libre ,desaparece en poco mas de unaño .

más de 1000 años

Sus componentes son altamentecontaminantes y no se degradan. La mayoría tiene mercurio ,pero otros también pueden tenercinc , cromo , arsénico , plomo ocadmio . Pueden empezar adesaparecer luego de 50 años alaire libre . Pero se las ingenianpara permanecer como agentesnocivos

150 años

Las bolsas de plástico , por causade su mínimo espesor , puedetrasformarse mas rápido que unabotella de ese material . Lasbolsitas , en realidad , están echasde polietileno de baja densidad.La naturaleza suele entablar una"batalla" dura contra esoselementos . Y por lo generalpierde .

30 años

Es uno de los elementos maspolémicos de los desechosdomiciliarios . Primero por serun aerosol , salvo especificacióncontraria , ya es un agentecontaminante por sus CFC(cloro fluorocarbono ) Por lodemás , su estructura metálicalo hace resistente a ladegradación natural . EL primerpaso es la oxidación .

100 años

Junto con el plástico y el vidrio, el telgopor no es un materialbiodegradable Esta presente engran parte de embalaje deartículos electrónicos . Y asícomo se recibe , en la mayoríade los caso , se tira a la basura .Lo máximo que puede hacer lanaturaleza con su estructura esdividirla en moléculas mínimas

1 año

El papel , compuestobásicamente por celulosa , no leda mayores problemas a lanaturaleza para integrar suscomponentes al suelo . si quedatirado sobre tierra y le toca elinvierno lluvioso , no tarda endegradarse . Lo ideal , de todosmodos , es reciclarlo para evitarque se siga talando árboles parasu fabricación

más de 100 años

Los corchos de plástico estánhechos de polipropileno , elmismo material de las pajitas yenvases de yogur . Se puedereciclar mas fácil que lasbotellas de agua mineral (queson de PVC , cloruro depolivinilo) y las que son dePETE (tereftalato depolietileno)

30 años

La aleación metálica que formalas tapitas de botellas puedeparecer candidata a unadegradación rápida porque tienepoco espesor . Pero no es así.Primero se oxidan y poco apoco su parte de acero vaperdiendo resistencia hastadispersarse.

100 años

De acero y plástico , losencendedores descartables setoman su tiempo para convertirseen otra cosa. El acero , expuestoal aire libre , recién comienza adañarse y enmohecerselevemente después de 10 años.El plástico , en ese tiempo , nipierde el olor

Degradación y eliminación decontaminantes Ozono:

Es un fuerte oxidante quepresenta la ventaja de nointroducir iones extraños almedio. Es muy eficaz enaplicaciones tales como:• Eliminación del color• Desinfección• Eliminación de olores y sabores• Eliminación de compuestosorgánicos

En comparación con procesos convencionales de tratamiento decontaminantes orgánicos en aguas, los procesos de oxidaciónavanzada que emplean ozono, bien sólo o en combinación conotros agentes físico-químicos, han mostrado ser un tratamientoaltamente efectivo frente a un gran espectro de contaminantesorgánicos emergentes en agua, como es el caso de los pesticidas,productos farmacéuticos, surfactantes, entre otros.

Prueba para eliminar Clorpirifós-etilo (Proyecto OXAGUA ,18/12/2013)De todos los contaminantes emergentes, hemos seleccionadoel Clorpirifós-etilo, un insecticida ampliamente empleado enagricultura para el control de plagas en cultivos de cítricos. Seencuentra incluido en el listado de sustancias prioritarias,compuestos potencialmente tóxicos, en el ámbito de la Políticade Aguas de la Unión Europea.

Procesos de Oxidación Avanzada (AOPs) basados en Ozono:Sobre este pesticida hemos realizado tres tipos de ensayos diferentes, ennuestra planta piloto de ozono, para ver la eficacia de la ozonización sobre estecontaminante emergente.

1. Tratamiento a partir de ozonoHemos adicionado a la matriz sintética, en este caso, agua superficial, los 50ppb (partes por billón) del insecticida en cuestión (el clorpirifós-etilo) yademás hemos añadido materia orgánica.2. Tratamiento de ozono en medio alcalino

Este mismo proceso lo hemos repetido en un medio alcalino, es decir,aumentando el rango del pH entre 8,5 y 10 puntos para conseguir unincremento en la potencia de reactividad.3. Tratamiento de ozono en combinación con ultravioletaPara ver si al combinar ambas técnicas conseguíamos una mayor degradacióndel contaminante emergente.

Estas muestras las hemos analizado en laboratorio de química a travésde técnicas cromatográficas.

Resultados:Mediante los Procesos de Oxidación Avanzada (AOPs)es posible reducir la concentración de Clorpirifós-etilopor debajo del valor establecido en la Directiva MarcoEuropea para aguas superficiales continentales, esdecir, una concentración menor del 0.1ppb (partes porbillón).

Degradación del petróleo conmicroorganismos Grandes compañías petroleras transnacionales se han

interesado cada vez más en un campo de estudio llamado laMicrobiología del Petróleo, que tiene, entre otras líneas deinvestigación, la degradación microbiana de estecombustible fósil. Estudios actuales pretenden implementar una tecnología

que comprende la liberación de los microorganismos almedio ambiente para llevar a cabo "in situ", en el mismolugar, los procesos de recuperación de metales o laeliminación de contaminantes, ya sean derivados delpetróleo, metales pesados o detergentes.

Una de las consecuencias más interesantes de lasinvestigaciones es que se ha logrado una colección demicroorganismos, aislados de fuentes petroleras, de casi200 variedades, que abren un enorme potencial paraestudiar el metabolismo de hidrocarburos del petróleo conmicroorganismos nativos. El obtener microorganismos capaces de crecer en

condiciones ambientales que puedan facilitar laeliminación de contaminantes, y capaces de degradarhidrocarburos, representa una serie de retos y problemascomo son las condiciones ambientales de temperatura.Sobre todo, deben poder crecer y vivir con petróleo comoúnica fuente de carbono y energía en condiciones de altatemperatura, salinidad y baja tensión de oxígeno.

Los investigadores han clasificado algunosmicroorganismos capaces de crecer a expensas de algúnhidrocarburo. Hasta ahora, se está trabajando con Diesel. Los microorganismos producen una enzima que degrada o

rompe algún enlace molecular de los compuestos y losutiliza como fuente de carbono. Lo que para todos es uncontaminante, para el microorganismo es un alimento, yasea la molécula completa o parte de ella. O, la actividad propia del microorganismo en el ambiente

tiene la capacidad colateral de actuar sobre la moléculaindeseable, aunque no la pueda utilizar, pero la modificapara que otro microorganismo, que exista en el mismomedio, la utilice.

Degradación de detergentes conmicroorganismos Para degradar detergentes se busca una especie de

Pseudomonas y Bacillus capaces de degradarlo. En algunos casos los microorganismos son de los

géneros modificados genéticamente y manejados detal forma que no causen daños a la salud humana, esdecir, que no sean patógenos. Se debe tratar de encontrar un microorganismo que

degrade a los contaminantes, pues hay métodos queeliminan contaminantes pero producen algo peor.

El problema fundamental del detergente es sumolécula ramificada que cuenta con ramificaciones deátomos de carbono, elemento difícil de descomponer. Esta molécula de los detergentes es orgánica y es

derivada del petróleo, y su uso desmedido causatrastornos irreversibles en la calidad del agua y suelo. Ejm. En Mexico la mayor parte de los detergentes de

uso doméstico e industrial se preparan con derivadosllamados "de cadenas ramificadas" de alki-bencen-sulfonato de sodio, moléculas muy resistentes a laacción de los microorganismos y que causan un graveproblema ecológico de aguas y campos.

Degradación de contaminantesorgánicos por fotocatálisis heterogénea La fotocatálisis heterogénea es una disciplina que incluye

una gran variedad de reacciones: oxidaciones suaves ototales, deshidrogenación, transferencia de hidrógeno,intercambio isotópico de oxígeno e hidrógeno, depósito demetales, descontaminación de agua, remoción decontaminantes gaseosos, acción bactericida, etc. Usada para descontaminación o desinfección, se la puede

considerar como una de las nuevas «Tecnologías Avanzadasde Oxidación» (TAO)para los tratamientos de purificaciónde aire y agua.

Principales tipos de reacciones deoxidación fotocatalíticaReacciones de oxidación suave selectiva

Las oxidaciones en fase gaseosa que utilizan el aire como agente oxidanteprincipalmente se relacionan con la oxidación parcial de alcanos, alquenos yalcoholes a moléculas que contienen carbonilo (aldehídos y acetonas).

Los compuestos inorgánicos también se pueden oxidar: el CO se convierte en CO2y el NH3 principalmente en nitrógeno. El NO puede descomponersefotocatalíticamente en N2 a presiones bajas y en N2O a presiones más altas,mientras que el oxígeno generado puede utilizarse como agente oxidante para losbutanoles .

Las reacciones de fase líquida incluyen la oxidación suave selectiva dehidrocarburos líquidos (alcanos, alquenos, cicloalcanos, aromáticos) a aldehídos yCetonas .

Descontaminación fotocatalítica del aguaAdemás del campo principal de la remoción de contaminantes orgánicos, ladescontaminación fotocatalítica del agua también puede emplearse para larecuperación o la detoxificación de contaminantes inorgánicos.

Contaminantes inorgánicosEs posible convertir diferentes aniones tóxicos en compuestos inofensivos omenos dañinos mediante un proceso de oxidación utilizando TiO2 comofotocatalizador. Por ejemplo, el nitrito se oxida a nitrato , el sulfuro, el sulfitoy el tiosulfato se convierten en sulfato, mientras que el cianuro se convierteen isocianato, en nitrógeno o en nitrato.En general, el elemento central (S, N, P, C, etc.) pasa a su estado de oxidaciónmáximo.

Conclusión:La remoción de contaminantes del agua parece ser laaplicación potencial más promisoria, ya que muchoscontaminantes tóxicos del agua, tanto orgánicos comoinorgánicos, se mineralizan por completo o se oxidan asu grado máximo, respectivamente, hasta producircompuestos finales inofensivos.

Bioacumulación Proceso de acumulación de sustancias químicas en organismos vivos de forma

que estos alcanzan concentraciones más elevadas que las concentraciones en elmedio ambiente o en los alimentos.

Las sustancias propensas a la bioacumulación alcanzan concentracionescrecientes a medida que se avanza en el nivel trófico en la cadena alimenticia.En función de cada sustancia, esta acumulación puede producirse a partir defuentes abióticas (suelo, aire, agua), o bióticas (otros organismos vivos). Lasprincipales vías de introducción de una sustancia química en un organismovivo son la respiratoria, la digestiva y tegumentaria.

El término bioacumulación se acuñó entre las décadas de 1950 y 1960 por ungrupo de naturalistas estadounidenses que encontraron altas concentracionesde DDT en el organismo de algunas especies de aves.

Como consecuencia de este descubrimiento, el DDT fue prohibido para usoindiscriminado en muchos países. Además, en los años 1950 se descubrieronvarios casos de intoxicación masiva por compuestos orgánicos de mercurio,como el desastre ecológico de la bahía de Minamata, en Japón, donde se dio aconocer la enfermedad de Minamata.

Magnificación La biomagnificación es un fenómeno que perjudica seriamente el desarrollo normal de

los organismos en ecosistemas acuáticos y terrestres. Por este motivo, los gobiernosbuscan regular la introducción de contaminantes a sistemas hídricos, como metalespesados, para evitar peligrosas enfermedades en el humano.

La introducción de contaminantes provienen en su mayoría de las industrias mineras y derefinerías de petroleo. Las descargas de estas industrias a los sistemas hídricos alteran elecosistema ya que los organismos acuáticos comienzan a bioacumular metales pesados ymercurio, entre otros contaminantes. Esto se debe a que estos contaminantes sonhidrofóbicos y por lo tanto, se acumulan en tejidos grasos de los animales.

Cuando este organismo que ha acumulado contaminantes es depredado, su predadoringiere los contaminantes que había en su presa y por lo tanto se concentra aun más en el.Es así como a medida que se sube en la red trófica, los predadores en el último nivel sonlos que más presentan concentración de metales pesados y/o mercurio.

Estos contaminantes también se denominan contaminantes orgánicos persistentes(Persistent Organic Pollutant en inglés) por que como su nombre indica, sonpersistentes, es decir, su degradación no es fácil, y sus recorridos en el sistema hídrico sonextensos, tanto así que en muchos casos pueden llegan a costas desde lugares lejanos almar.

En la dieta humana es saludable ingerir alimentos que contenganhierro, zinc, magnesio y otros metales esenciales. Pero ingeriralimentos que contengan una concentración de estos metalesmuy altas dejan de ser beneficiosos para la salud y comienzan atener efectos disruptivos.

Ya que estos contaminantes son capaces de transportarse hasta elmar, los peces marinos tienen concentraciones alarmantes demercurio, específicamente, y estos peces luego son los que seconsumen en restaurantes de comida de mar. Como el humanoes el último predador de la red trófica, la concentración demercurio es alarmante. Concentraciones elevadas de mercurio enhumanos tiene como uno de sus efectos alterar la capacidadmental.

Toxicología Ambiental La toxicología ambiental estudia los daños causados al organismo por la

exposición a los tóxicos que se encuentran en el medio ambiente.

El objetivo principal de la toxicología ambiental es evaluar los impactos queproducen en la salud pública la exposición de la población a los tóxicosambientales presentes en un sitio contaminado. Es conveniente recalcar que seestudian los efectos sobre los humanos, aunque pudieran existir, en el sitio deestudio, otros blancos de los tóxicos tales como microorganismos, plantas,animales, etc.

Los tóxicos son los xenobióticos que producen efectos adversos en losorganismos vivos.

Un xenobiótico es cualquier sustancia que no ha sido producida por la biota(seres vivos: plantas o animales superiores o microorganismos), tales como losproductos industriales, drogas terapéuticas, aditivos de alimentos, compuestosinorgánicos, etc.

Cuando el tóxico llega al organismo, dependiendo de la vía deexposición, entra en contacto con las superficies epiteliales del tractodigestivo, del aparato respiratorio o de la piel. Cuando cruza esasmembranas y alcanza el torrente sanguíneo, se considera que el tóxicopenetró al organismo. La sangre lo transporta a los distintos órganos yen uno o en varios de ellos puede llegar a causar un daño permanente.

La cantidad de tóxico que penetra al organismo puede ser muydiferente de la cantidad inhalada o ingerida, debido a que la substanciano siempre está 100% biodisponible. Por ejemplo; el arsénico ingeridoen el agua se absorbe casi totalmente, pero se absorbe mucho menos siel vehículo de ingreso es el suelo. El arsénico no está igualmentedisponible cuando está absorbido en las partículas de suelo que cuandoestá disuelto en el agua. En este caso, para ingestas de la mismacantidad de arsénico, una persona tendrá una concentración mayor ensangre cuando el vehículo fue el agua potable.

Las substancias que llegan a las superficies de contacto delorganismo con el medio ambiente lo penetran avelocidades diferentes, dependiendo de sus propiedadesfisicoquímicas y de las condiciones que existan en lasuperficie de contacto, tales como, área y permeabilidad dela membrana de contacto y magnitud del flujo sanguíneoen la zona de contacto. Al conjunto de reacciones que convierten los tóxicos en

especies químicas distintas que pueden ser menos o másdañinas que el tóxico original, se le da el nombre debiotransformación. Si los convierten en substancias másdañinas se dice que el proceso fue una bioactivación y si loconvierten en substancias menos peligrosas se dice que elproceso fue una destoxificación.

Además del tiempo y concentración de contacto entreel tóxico y el tejido blanco también influyen en lamagnitud del daño la toxicidad del agente y el estadodel receptor. Los daños producidos pueden serreversibles debido a que las células tengan capacidadde reparar los daños que sufran o bien pueden serirreversibles y producir una transformaciónpermanente, incluyendo la muerte de la célula, encuyo caso se dice que se produjo una respuesta tóxica.