guía unidad 1 introd. ing. ambiental

8/17/2019 Guía UNIDAD 1 Introd. Ing. Ambiental

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UNIDAD 1INTRODUCCION A LA INGENIERIA AMBIENTAL

Este curso introduce a los participantes en la identificación y análisis de

problemas de contaminación, los cuales se deben a fuentes puntuales y difusas de

origen diverso. La identificación de la fuente de contaminación determina la

naturaleza del contaminante, el medio donde es descargado y el flujo de emisión,

elementos que son fundamentales para que el ingeniero ambiental plantee

soluciones y/o medidas preventivas que contribuyan a preservar el medio

ambiente.

El interés por las ciencias ambientales se a acrecentado en los !ltimos

a"os al darse cuenta el ombre del da"o causado a la naturaleza por el uso de

ciertas tecnolog#as creadas por el mismo y por la generación de residuos producto

de sus actividades diarias.

Esto a eco que se aya incrementado la demanda por los estudios de

ingenier#a ambiental, por parte de profesionales de las diferentes ramas de la

ingenier#a y afines, con formaciones básicas distintas.

INGENIERÍA AMBIENTAL. Definición.

La ingenier#a es la ciencia que se encarga del estudio y la aplicación de la

tecnolog#a y de distintos conocimientos básicos. $u propósito es concretar ideas

en la práctica para satisfacer distintas necesidades umanas.

La rama de la ingenier#a que se dedica a estudiar los problemas

ambientales se conoce como ingenier#a ambiental. Esta disciplina busca el

desarrollo sostenible sin descuidar las cuestiones vinculadas a la ecolog#a, la

econom#a y los temas sociales.


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El surgimiento de la ingenier#a ambiental tuvo lugar en la %ntigua &oma,

cuando los seres umanos comenzaron a advertir que su salud depend#a de las

condiciones del entorno. La ingeniera ambiental moderna, tal como la conocemos

en la actualidad, se desarrolló a mediados del siglo '(' en (nglaterra.

El especialista en esta materia )el ingeniero ambiental* debe anticipar e

interpretar los impactos de la actividad umana en el medio ambiente. $u función

es evitar que ocurran da"os y, en caso que éstos ya ubieran acontecido, analizar

las formas de revertirlos. $u objetivo, en !ltima instancia, es ayudar a mantener el

equilibrio ecológico del planeta para las generaciones actuales y futuras.

Es decir, por todo ello podemos dejar patente que el objetivo final y

primordial que tiene la ingenier#a ambiental no es otro que conseguir que todos los

seres umanos contemos con una mejor calidad de vida, que de esta manera

legaremos a nuestras generaciones futuras.

$u labor y la importancia de la misma ace que cualquier ingeniero

ambiental actualmente se encuentre con la posibilidad de encontrar un empleo en

multitud de ámbitos y de espacios. %s#, por ejemplo, ay quienes desarrollan su

trabajo en organizaciones no gubernamentales, e+isten otros ingenieros

ambientales que realizan lo propio en empresas industriales y ay quienes, por su

parte, dependen de la %dministración !blica, a cualquiera de sus niveles.

-o obstante, cualquier profesional de este tipo también puede realizar sus

funciones en el seno de instituciones dedicadas a la investigación, en el ámbito de

la ense"anza especialmente universitaria, en empresas de consultor#a, empresas

sanitarias o en compa"#as centradas en el ofrecimiento de servicios.

ara poder conseguir sus objetivos, se ace necesario que cualquier

ingeniero ambiental esté capacitado para realizar por s# mismo el dise"o de

plantas destinadas al tratamiento del agua, estudios sobre el impacto ambiental,

soluciones medioambientales, planificación del uso sostenible del ambiente en un

lugar concreto o propuestas de pol#ticas medioambientales.

ero no sólo eso, también este e+perto debe estar cualificado para

acometer medidas de control de diversos procesos contaminantes, fiscalizar los


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distintos procesos medioambientales, administrar instalaciones ambientales o

monitorear los recursos naturales que se encuentran en una zona concreta.

El campo de acción del ingeniero ambiental incluye el tratamiento de

efluentes y desecos, la gestión de residuos, la producción agr#cola, la protección

forestal y la consultor#a ambiental a empresas y gobiernos.

En la actualidad, la degradación del medio ambiente por el accionar

umano ace que las tareas y obligaciones de los ingenieros ambientales sean

más importantes que nunca. Los estudios y predicciones de estos especialistas

son necesarios para el futuro de la ierra.

IMPORTANCIA DE LA INGENIERIA AMBIENTAL )ielcic,0112*

En la actualidad los problemas ambientales son complejos y no se limitan a

un medio en particular3 por ejemplo no es aceptable tratar el agua aciendo que

pro deserción los contaminantes pasen al aire y por en de causen un problema de

contaminación del aire. %demás aora debe entenderse como se intercambian los

productos qu#micos en el aire, agua y suelo y como esto influye en el transporte,

destino, riesgo y tratamiento de los mismos. La ingenier#a ambiental no solo

estudia los efectos de los seres umanos en el ambiente sino en cierto grado

también los del ambiente en las actividades umanas.

4na definición de ingenier#a ambiental es que se trata de una disciplina en

la que se aplican los fundamentos de matemáticas, f#sica, qu#mica y biolog#a con

el propósito de proteger la salud umana y el medio ambiente.

ara ilustrar el tipo de situaciones o problemas ambientales que el ingeniero

ambiental debe afrontar consideremos tres ejemplos. En cada caso, se da una

cierta información general y se plantean una serie de preguntas no para

responderlas directamente sino para que e+aminemos los recursos o erramientas

requeridas para las repuestas.


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1. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES

Las aguas residuales de origen doméstico son desecos municipales que

contienen cantidades relativamente grandes de materia orgánica, sólida y

nutriente como el nitrógeno y el fósforo. Estos componentes tienen efectos

adversos en el equilibrio qu#mico y biológico de r#os y lagos cuando se les

descarga en forma inadecuada. %demás las aguas residuales sin tratar pueden

causar enfermedades en los seres umanos y contaminar las fuentes de agua

potable, por lo que deben ser dispuestas solo después de un tratamiento

adecuado.

El objetivo de los sistemas de manejo de aguas residuales es ante todo

colectarlas y transportarlas a la planta de tratamiento, donde se reduce la materia

orgánica, sólidos y nutrientes a niveles permisibles de acuerdo a las regulaciones

ambientales. ara lograr estos objetivos se utilizan unidades de procesos f#sicos,

qu#micos y biológicos en la secuencia o combinación adecuada seg!n las

caracter#sticas del agua a tratar.

or ejemplo, para remover sólidos se utiliza la sedimentación por gravedad3

la materia orgánica se remueve mediante procesos biológicos3 el fósforo puede

ser eliminado por procesos qu#micos o biológicos.

En cuanto al cuerpo de agua receptor de los desecos ya tratados, es

importante conocer la cantidad de aguas residuales que pueden ser asimiladas de

manera segura, esto es sin alterarlo en forma permanente. ara ello, se requiere

conocer las caracter#sticas f#sicas, qu#micas y biológicas del r#o o lago que act!e

como receptor, as# como los procesos de transporte y transformación que pueden

ocurrir y como éstos influyen en el comportamiento de los contaminantes.

%lgunas preguntas que pudiéramos formular en relación al problema de las

aguas residuales domésticas son5

6omo dise"ar, construir y operar una planta de tratamiento7 8ue

información se requiere7

8ue tama"o de reactor es el más adecuado7


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6omo influyen las variaciones diarias y estacionales en el flujo de aguas

residuales en el dise"o de las plantas de tratamiento7

8ue cantidad o caudal de agua residual se puede descargar en un r#o7

6uales son los posibles efectos de esta descarga7

6omo se afectan las caracter#sticas del r#o7

2. LLUVIA ACIDA

% finales de la década de los 91 y comienzos de los :1, la lluvia ácida

alcanzó el primer plano a nivel mundial. La principal causa de este problema es la

descarga e+cesiva de $;0 y -;' a la atmósfera producto de la quema de

combustibles fósiles que se emplean para la generación de electricidad, procesos

industriales y para el transporte.

4na vez en la atmósfera, estos gases se transforman en ácidos fuertes

)n#trico y sulf!rico* que luego son removidos del aire con las precipitaciones

!medas o secas )lluvia, nieve, etc*, transportando los contaminantes a grandes

distancias.

El p< de la lluvia ácida puede variar entre =.0 y >.? )la lluvia normal tiene un

p< ligeramente ácido de ?.9*. La acidez ocasiona da"os materiales en edificios y

monumentos istóricos, disminución de los bosques y muerte de peces y otros

organismos acuáticos.

6omo solución inicial al problema se construyeron cimeneas muy altas con

la finalidad de descargar las emisiones gaseosas a una altura elevada, con lo que

logró disminuir las concentraciones a nivel del suelo pero no se tuvo en cuenta el

efecto del viento en el transporte y dispersión los contaminantes. Esto izo que se

buscaran otras soluciones dirigidas a minimizar la generación de las emisiones de

los gases precursores3 entre estas mediadas podemos mencionar los cambios o

sustitución de combustibles con alto contenido de azufre por otros más limpios, la

desulfuración de crudos y el lavado de gases de combustión. ;tras soluciones

incluyen cambios en los consumos de electricidad y gasolina.

6omo puede verse, éste es un problema ambiental complejo y son mucas

las interrogantes que podemos plantearnos, por ejemplo5


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6omo dise"ar, construir y operar un sistema de tratamiento para lavar el

$;0 y los -;' de las emisiones de gases de cimenea7

$i se remueven el $;0 y los -;' de los gases de cimenea, se genera un

problema de contaminación de aguas o del suelo7

6ual es la qu#mica atmosférica de la producción de lluvia ácida7 8ue tan

rápido y cuales reacciones ocurren7

6omo se mezclan y transportan con el viento los contaminantes y como

éstos procesos afectan la calidad del aire en una escala local o regional7

6uales son los efectos de la lluvia ácida en los bosques, lagos, etc7

6omo influye el dise"o y la implementación de un sistema de transporte

local o regional en la calidad del aire a escala local o regional7

3. DESTINO DE LOS HIDROCARBUROS ALIFATICOS CLORADOS EN EL

SUELO ACUIFEROS

La industria qu#mica en Estados 4nidos produce anualmente

apro+imadamente 01 millones de toneladas de


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ocasionando que se descarguen alguno de estos compuestos en el suelo. Las

preguntas que debemos acernos serian5

6omo dise"ar, construir y operar un sistema de tratamiento para una

corriente de aire, agua o suelo contaminada con


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DEFINICIONES BASICAS

ara estudiar los problemas asociados con el medio ambiente debemos

primero establecer una definición de los términos que se utilizan com!nmente.

Medio Ambiente

Es el ábitat f#sico y biótico que nos rodea3 lo que podemos ver, o#r, tocar,

oler y saborear )@lynn A


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Contaminación

$e puede decir que contaminación es todo “Cambio indeseable en las

características físicas, químicas o biológicas del aire, agua o el suelo tierra, que

puede afectar de manera adversa la salud, la supervivencia o las actividades de

los umanos o de otros organismos vivos! "#l$nn % &ein'e, ()))*+

$eg!n ;dum )2C:F*, la contaminación en un sentido más amplio se puede

entender como “el desorden termodinámico que es el producto derivado de la

conversión de energía $ el uso de los recursos +os contaminantes, son las

desventa-as que desacreditan $ potencialmente limitan, el uso de los bienes

"recursos*!+

En otras palabras, podemos decir que “la contaminación es un fenómeno

natural estrecamente relacionado con el uso de las tierras "#uevara, ()))*!+

FUENTES DE CONTAMINACI!N

Las fuentes de contaminación pueden ser naturales o antrópicas, es decir

debido a las actividades del ombre. Las fuentes contaminantes también se

clasifican en puntuales y no puntuales )difusas*3 las fuentes puntuales tienen una

ubicación fija en el espacio, como una cimenea o la descarga de un efluente en

una corriente. Las fuentes difusas son aquellas que se esparcen en toda un área,

como es el caso de las escorrent#as debido las lluvias o las emisiones de los

gases de escape de un auto en movimiento. Es obvio que las fuentes no puntuales

son más dif#ciles de controlar.

ebido a la naturaleza dinámica del medio ambiente, cuando un

contaminante entra en contacto con el aire, agua o suelo, no permanece muco

tiempo en su condición inicial. or el contrario, está sujeto a diferentes tipos de

procesos f#sicos, qu#micos y biológicos que son el principal objetivo de este curso.

Las interrelaciones entre los diversos sistemas ecológicos básicos incluyen5


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• La deposición atmosférica )!meda y seca* que afecta a los animales y cultivos,

bosques, cuerpos de aguas

• Los desecos de las ciudades que afectan la calidad del aire, agua y suelos.

La fuente de contaminación determina5

• La naturaleza qu#mica de el o los contaminantes

• El medio donde es vertido5 aire, agua o suelo

• El flujo de emisión

4na vez emitido el contaminante primario, éste puede desplazarse a otras

zonas del mismo compartimiento o a otros medios, dependiendo del mecanismo

de transporte predominante.

El contaminante también puede transformarse qu#micamente y formar

contaminantes secundarios o puede degradarse biológicamente para dar lugar a

materiales inertes.

Eventualmente, el contaminante primario o los contaminantes secundarios,

alcanzan el medio receptor5 organismos vivos, ecosistemas, r#os, lagos, etc. La

cantidad de contaminante que alcanza el receptor es muy poca comparada con el

flujo de emisión3 esto es debido a los mencionados procesos de transporte y

transformación

CONTAMINACI!N URBANA RURAL

El uso de la tierra está relacionada directamente con la contaminación,

siendo la contaminación no puntual del agua uno de los efectos mas notorios. En

general, los procesos urban#sticos son responsables de varios efectos sobre el

medio ambiente, tales como )@uevara, 2CCC*5

• %lteración de la composición de la atmósfera

• modificación de los parámetros idrológicos y geomorfológicos de las cuencas

• Gariación de las condiciones naturales del suelo

Las fuentes de contaminación asociadas con el urbanismo son los5


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• esecos industriales

• $istemas de calefacción/refrigeración

• $istemas de transporte

• isposición de aguas servidas

• &ecolección y disposición de desecos sólidos

• isposición de desecos vegetales

Las fuentes difusas están asociadas con la precipitación, erosión de las

áreas permeables, acumulación de depósitos atmosféricos secos )polvos* y

basura acumulada sobre áreas permeables que luego son lavadas por la

escorrent#a.Entre otros factores contaminantes de las cuencas pueden mencionarse las

actividades mineras y los incendios forestales, las cuales incrementan la erosión

debido a la pérdida de la capa vegetal y afectan la calidad de las aguas debido al

aumento de la turbidez

CONTAMINACION DEL AGUA.

Los desecos l#quidos incluyen las aguas residuales provenientes de

diferentes actividades y que poseen una carga contaminante variable dependiendo

de su origen. E+iste una amplia gama de actividades que generan estos desecos,

entre ellas se tienen5

• Las actividades domésticas contaminan el agua, sobre todo, con residuos

fecales y detergentes.

• Los trabajos agr#colas y ganaderos pueden producir una contaminación muy

grave de las aguas de los r#os y los acu#feros.

• Las actividades industriales incluyendo miner#a.


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En general, las fuentes de contaminación se pueden dividir en puntuales y

no puntuales o difusas. Las fuentes puntuales incluyen las aguas servidas de

origen doméstico o industrial. Las aguas servidas domésticas, llamadas aguas

negras o cloacas, presentan alta concentración de materia orgánica degradable y

sólidos en suspensión. La materia orgánica cuando se descarga en un r#o o lago

sirve de alimentación a los microDorganismos y favorece el desarrollo de algas y

ciertas especies, las cuales aumentarán en cantidad consumiendo el o+#geno

disuelto y en consecuencia disminuye la cantidad disponible para otras especies.

En casos e+tremos, la corriente puede convertirse en anó+ica.

Las aguas de origen industrial pueden tener diferente composición

dependiendo del proceso productivo donde se generan. 6ontienen

concentraciones variables de materia orgánica, sólidos suspendidos, aceites y

grasas, compuestos orgánicos e inorgánicos y sustancias potencialmente tó+icas.

Las fuentes no puntuales incluyen las aguas de lluvia de las zonas urbanas

y rurales y las aguas de riego. Este tipo de efluentes puede ser altamente

contaminante debido a la presencia de fertilizantes, pesticidas, insecticidas, etc., y

además presenta el inconveniente de ser dif#cil de medir y de tratar.

La contaminación de las aguas de uso agr#cola se puede deber al arrastre

de sustancias utilizadas para abonar o fumigar los campos agr#colas. Entre los

principales contaminantes que se encuentran en esta agua se tienen los de origen

orgánico como5 aminoácidos, ácidos grasos y ésteres, y los inorgánicos como las

sales de sodio, potasio, calcio y magnesio. 6on estos contaminantes se disminuye

el o+#geno disuelto del agua y se aumenta el n!mero de bacterias.

La contaminación del agua en zonas urbanas es muy diversa pues las

aguas urbanas reciben grandes cantidades de materia fecal, de jabón, aceites y

plásticos. ara su tratamiento se an desarrollado plantas de tratamiento de aguas

de gran tecnolog#a y eficiencia.

La contaminación del agua producto de las actividades industriales

producen grandes problemas a los mantos freáticos y los receptores naturales en

los que se vierten. $e puede considerar que cada vez que se ace una descarga

en un lago, r#o o mar de un contaminante se genera un desastre ecológico, el que


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producirá millones de muertes y desequilibrio ecológico. Los principales

contaminantes del agua producto de la actividad industrial son5

• %umento de temperatura.

• odificación del p< )el neutro es :*

• @rasas y aceites.

• $ólidos en suspensión

El control de los contaminantes en las aguas se realiza por medio de

plantas de tratamiento de aguas, las que pueden funcionar con principios f#sicos,

qu#micos o biológicos dependiendo del tipo de contaminantes.

La calidad del agua depende de la fuente de abastecimiento y puede variar

considerablemente. or ejemplo, las aguas superficiales son más turbias y

contienen mayor cantidad de bacterias que las subterráneas, pero éstas tienen

mayores concentraciones de productos qu#micos en disolución. El agua de mar

contiene altas concentraciones de productos qu#micos disueltos y algunos

microorganismos.

%l ser tan variada la calidad del agua, dependiendo de la fuente de

obtención, las compa"#as suministradoras y las autoridades an de cumplir con

ciertos requisitos para el agua potable establecidos por las normativas nacionales

e internacionales. %dicionalmente, la descarga de vertidos l#quidos en cuerpos de

aguas altera la calidad del mismo.

CONTAMINACION ATMOSFERICA

El aire es uno de los principales recursos sin el cual el ombre no podr#avivir3 sin embargo, como consecuencia de las actividades domésticas e

industriales, oy en d#a son pocas las ciudades en el mundo que se puede decir

que disfrutan de un ambiente o clima saludable.

La contaminación atmosférica se define como la presencia en el aire de uno

o más contaminantes o combinación de contaminantes, en cantidades tales $


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tiempo de e.posición que puedan causar da/os a la salud de las personas,

plantas o animales o que interfiera con el aprovecamiento $ disfrute del medio

ambiente+

%lgunas de las sustancias contaminantes del aire provienen de fuentes

naturales. Los volcanes arrojan grandes cantidades de polvo y gases sulfurosos3

los incendios forestales contaminan la atmósfera con umo y cenizas.

Las fuentes antropogénicas o antrópicas, originadas por actividades del

ombre, se clasifican en5 fijas y móviles. Entre las fuentes fijas o estacionarias se

tienen5 combustión, transporte, procesos industriales, actividades mineras, etc.

La importancia de la fuente de emisión depende de la peligrosidad de los

contaminantes emitidos y la concentración de las fuentes fijas y/o móviles en una

determinada área.

Los contaminantes del aire se pueden clasificar como primarios o

secundarios. Los contaminantes primarios son aquellos que se encuentran en la

atmósfera en la misma forma como fueron emitidos por la fuente de

contaminación, como por ejemplo $10 y -10.

Los contaminantes secundarios son aquellos que se forman en la atmósfera

como resultado de ciertas reacciones qu#micas tales como o+idación, idrólisis y

reacciones fotoqu#micas3 ejemplo el smog.

e acuerdo al estado de agregación en que se encuentren, los

contaminantes del aire pueden ser gaseosos o particulados. Los contaminantes

gaseosos son compuestos presentes en el aire en cantidades tales que degradan

la calidad del mismo3 también se consideran dentro de esta categor#a, los vapores

de sustancias que son liquidas o sólidas a condiciones normales. Los principales

contaminantes gaseosos son5 monó+ido de carbono, ó+idos de azufre y de

nitrógeno, ozono y los idrocarburos3 el 610 es considerado en si un contaminante

porque presenta efectos negativos sobre el clima.

Los contaminantes particulados incluyen part#culas l#quidas y sólidas, de

tama"o mayor que las moléculas simples, suspendidas en el aire. Las part#culas

en este rango de tama"o )menor de 211 micras* tienen una vida media de

suspensión que var#a desde unos pocos segundos asta varios meses3 part#culas


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cuyo diámetro está comprendido entre 1.2 y 2 micras tienen velocidades de

asentamiento muy peque"as comparadas con la velocidad del

viento mientras que las part#culas de diámetro mayor de 01 micras tienen

velocidades de asentamiento elevadas y pueden ser removidas del aire por

gravedad.

4na fracción de las part#culas es introducida a la atmósfera debido a las

actividades del ombre3 estas part#culas act!an como n!cleos de condensación

para influenciar la formación de nubes, lluvias y nieves. 4na corriente de gas

conteniendo part#culas en suspensión recibe el nombre genérico de aerosol.

ependiendo del tama"o de las part#culas, estas se clasifican en5 polvos, vapores,

niebla, umos y spray

Los tama"os de las part#culas que contaminan el aire son su mejor

descriptor y varios de los equipos de control se seleccionan por esta caracter#stica.

En la tabla -o.2 se presentan los tama"os de los contaminantes del aire más

comunes.

Los efectos de los contaminantes del aire se pueden resumir en5

&educción de la visibilidad y otros efectos atmosféricos

Efectos directos sobre el ombre

a"os causados a la vegetación y a los animales

eterioro de los materiales

El primer efecto perceptible de la contaminación del aire es la reducción de

la visibilidad, la cual es causada por la dispersión de la luz debido a peque"as

part#culas suspendidas en el aire. Los contaminantes pueden también afectar los

mecanismos meteorológicos, tales como la formación de niebla y la reducción de

la cantidad de luz solar que llega a la tierra.

La contaminación del aire a causado da"os e+tensos a árboles, frutos,

ortalizas y otras plantas. El $10 puede destruir por completo la vegetación3 los

fluoruros pueden actuar como venenos acumulativos causando da"o a las ojas3

el smog fotoqu#mico decolora las ojas de las ortalizas.


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En el ombre, el aire contaminado puede causar enfermedades

respiratorias agudas o crónicas )bronquitis, asma, enfisema pulmonar. ambién se

an observado otros efectos como irritación de los ojos, malestar general, estados

nerviosos y otros. En los Estados 4nidos, se a observado envenenamiento de

ganado debido a contaminación del aire por fluoruros y arsénico. ;tros

contaminantes del aire como


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o+idación atmosférica o biológica. En el caso de part#culas suspendidas el

principal mecanismo de remoción es la sedimentación por gravedad3 sin embargo,

las part#culas de diámetro menor de 01 micras tienen velocidades de asentamiento

muy bajas y dif#cilmente serán removidas mediante este mecanismo.

La precipitación constituye el tercer mecanismo de auto purificación de la

atmósfera3 cuando cae la lluvia, los contaminantes son arrastrados o disueltos por

las gotas de agua )Hasout* o las part#culas peque"as pueden nuclearse, crecer y

eventualmente precipitar )rainout*.

El movimiento o transporte de contaminantes desde la fuente de emisión

asta el receptor es determinado por las condiciones metereológicas y

topográficas. or ejemplo, si una cimenea emite un polutante gaseoso en una

región con un !nico receptor a una distancia de la fuente de ? Im., la pluma o

penaco viajará acia el receptor cuando el viento act!e en esa dirección. En

otras palabras, el viento es el principal mecanismo de transporte3 sin embargo, la

distancia entre la fuente y el receptor influye en el proceso de transporte y puede

ocurrir que la pluma no permanezca cil#ndrica ni siga una trayectoria recta.

El proceso de difusión de contaminantes en el aire se ace mas complejo

cuando aumenta el n!mero de fuentes y receptores, se incorporan fuentes móviles

y se toman en consideración las condiciones topográficas.

El cambio de temperatura con la altura también tiene gran influencia en el

movimiento de polutantes3 la temperatura, al igual que la presión disminuye con la

altura. (dealmente el aire se enfr#a a razón de 2 o6 cada 211 m3 este gradiente de

temperaturas ideal se conoce como A0S1 A23A4A53C1 SEC1, se considera

constante y es independiente de la temperatura ambiente. En realidad, el

gradiente de temperaturas puede ser mayor, igual o menor que 2J 6 /211 m.

4n caso especial es el conocido fenómeno de inversión, una condición en la

cual masas aire tibio se encuentran por encima de masas de aire fr#o impidiendo

su ascenso.

urante un lapso adiabático, las condiciones atmosféricas son neutras3 un

lapso superadiabático se asocia con inestabilidad mientras que el subadiabático y

de inversión corresponden a condiciones estables.


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$e puede afirmar que la dispersión de contaminantes en la atmósfera es

función de la velocidad del viento, la turbulencia atmosférica y las dimensiones del

penaco de la cimenea. La concentración de un contaminante en un punto

cualquiera del penaco es inversamente proporcional a la velocidad del viento y a

la turbulencia3 la turbulencia ocasiona peque"os remolinos dentro del penaco, los

cuales determinan que éste se aga más amplio a medida que se aleja de la

fuente.

El grado de turbulencia viene dado por un coeficiente de dispersión ) τ*. $i

τ es peque"o, la concentración de contaminantes es alta en el penaco y baja en

el ambiente3 si por el contrario es grande, la concentración en el penaco será

baja y los contaminantes estarán más dispersos o mezclados.

ara calcular la concentración de contaminantes en el penaco es

necesario considerar la dispersión en tres dimensiones3 el modelo mas utilizado es

el de @auss, el cual asume una distribución normal y simétrica.

Los coeficientes de dispersión se determinan mediante relaciones emp#ricas o a

partir de relaciones emp#ricas en función de la estabilidad atmosférica y la

distancia orizontal. La estabilidad atmosférica seg!n asquill, se e+presa en

categor#as que van desde % asta K )estable*, de acuerdo con la intensidad de

la radiación solar, nubosidad y del viento.

CONTAMINANCION DEL SUELO.

$e puede decir que todos los remanentes de la contaminación del aire y el

agua de una manera u otra llegarán a suelo y que este será el receptor final de

dicos contaminantes.

El suelo es la capa de tierra que cubre la base rocosa de la tierra, en él se ubican

las selvas, los pastizales, los desiertos, los bosques de e+plotación, las tierras de

cultivo y las ciudades.

odo lo que no cabe en estos sistemas se env#a al suelo, lo importante es

preguntarse si éste tiene la capacidad de procesarlo como parte de sus sistemas o


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se está generando el desequilibrio ecológico también. Las principales actividades

del ombre que contaminan al suelo son5

La deforestación

El sobre pastoreo

La sobre producción agr#cola

Los rellenos sanitarios

Las grandes concentraciones umanas

Los cambios de uso natural del suelo

La e+tracción de productos minerales y qu#micos

El derrame o entierro de materiales peligrosos

6omo se puede observar cualquier actividad del ombre genera

modificaciones den el medio. Esto implica que el ombre forma parte de las

cadenas ecológicas de nuestro planeta, lo importante es no romper estas cadenas

ecológicas que permiten al ombre subsistir como especie sobre nuestro planeta.

$on mucos los factores que inciden en la contaminación del suelo, 6apó

art# )0110* cita, entre otros el deterioro del suelo, la contaminación por ruido

)aunque no está claro por qué se incluye como factor que afecta el suelo*, la

alteración del paisaje y los conflictos socio económicos.

El deterioro del suelo depende de su estado y situación previa, el uso de

inadecuados sistemas de cultivos, la falta de protección y la e+plotación

agropecuaria indebida. El suelo puede degradarse y en consecuencia perder sus

cualidades intr#nsecas3 las causas de la degradación pueden ser f#sicas, qu#micas

y biológicas.

4na vez que el suelo se degrada, no es posible su recuperación inmediata

aun cuando se elimine la fuente de contaminación. or el contrario, la

regeneración de un suelo es prácticamente imposible ya ser#a muy lenta y

costosa.

Las tendencia actual está dirigida a la implantación de prácticas agrarias

amigables al medio ambiente, minimizando los impactos negativos y buscando la


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conservación de las propiedades edáficas y el equilibrio ecológicos de todos los

componentes.

CICLO DE LOS CONTAMINANTES.

odo episodio de contaminación está constituido por la fuente de emisión

del contaminante, el medio de transporte )y transformación* y el receptor.

La fuente de emisión determina5

• La naturaleza qu#mica del o los contaminantes

• El medio donde es vertido5 aire, agua o suelo

• El flujo de emisión

4na vez emitido el contaminante primario, éste puede desplazarse a otras

zonas del mismo compartimiento o a otros medios, dependiendo del mecanismo

de transporte predominante.

El contaminante también puede transformarse qu#micamente y formar

contaminantes secundarios o puede degradarse biológicamente para dar lugar a

materiales inertes.

Eventualmente, el contaminante primario o los contaminantes secundarios,

alcanzan el medio receptor5 organismos vivos, ecosistemas, r#os, lagos, etc. La

cantidad de contaminante que alcanza el receptor es muy poca comparada con el

flujo de emisión3 esto es debido a los procesos de transporte y transformación

El estudio de los procesos de transporte de contaminantes se realiza con el fin de

predecir el destino final de un contaminante en el medio natural )y sus

consecuencias o impactos ambientales*. La predicción del destino final de los

contaminantes en el medio ambiente se realiza a partir de las leyes de la

termodinámica. ara ello se selecciona primero el sistema a estudiar, se eval!an

las entradas de contaminantes )fuentes de emisión*, tomando en

cuenta la cantidad )flujo* de contaminantes y sus propiedades f#sicoDqu#micas. El o

los contaminantes una vez introducidos en el medio se distribuyen en los

diferentes compartimientos asta que se logra un equilibrio. La forma como se

distribuyen los contaminantes entre las fases va a depender del coeficiente de


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reparto que a su vez es función de la temperatura, presión y de las propiedades

del contaminante.

Lo antes e+puesto pone en evidencia la importancia de conocer tanto las

fuentes de emisión de contaminantes como los procesos de transporte y

transformación para poder predecir los impactos ambientales y tomar los

correctivos necesarios.

MOVILIDAD DE CONTAMINANTES EN EL MEDIO AMBIENTE

La biosfera puede ser dividida para propósitos de estudios en tres

compartimientos5 agua, aire y suelo. Las interrelaciones entre estos elementos

ocurren a una escala global teniendo gran importancia para la ingenier#a ambiental

el transporte de contaminantes entre fases5 aguaDaire, aguaDsuelo, sueloDaire, etc.

$abemos que una vez que los contaminantes entran al medio ambiente no

permanecen inalterados por muco tiempo. La contaminación es un proceso

dinámico, por lo que los contaminantes cambian constantemente su composición

y/o concentración en el tiempo y en el espacio. or eso la importancia de las leyes

y los métodos de control parar restringir o minimizar las emisiones o descargas al

medio.

$in embargo, una vez en el ambiente, es necesario conocer cuales son los

procesos a los cuales están sujetos los contaminantes. Estos dependen de

diferentes factores entre los cuales podemos mencionar las condiciones

climáticas, el tipo de suelo, los cultivos y las actividades industriales.

Los procesos de transporte de contaminantes están asociados a cambios

f#sicos, tales como dispersión o difusión, mezclado, infiltración, evaporación y

están sujeto a leyes y principios fundamentales como la ley de conservación de la

masa y la ley de KicB. Los procesos de transformación involucran reacciones

qu#micas y bioqu#micas como o+idación, idrólisis, degradación de la materia

orgánica.


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En el aire, el transporte de contaminantes depende de los vientos )magnitud

y dirección* y de la turbulencia atmosférica, la cual a su vez es función del

gradiente térmico3 el mecanismo dominante es la difusión

;tros mecanismos f#sicos que afectan la movilidad de los contaminantes en

el ambiente son5 volatilización, absorción, adsorción, evaporación, sedimentación

REACCIONES "UIMICAS EN EL MEDIO AMBIENTE

6omo ya se a se"alado, la contaminación del medio ambiente es un

proceso dinámico, ya que los contaminantes cambian constantemente su

composición y/o concentración en el tiempo y en el espacio. (ndependientemente

de la fuente de emisión, ya sea fija o móvil, puntual o difusa, natural o antrópica,

una vez que un contaminante entra en el medio ambiente, es importante poder

predecir los posibles procesos de transporte y/o transformaciones a lo cuales está

sujeto.

Los procesos de transformación involucran reacciones qu#micas,

bioqu#micas o biológicas en el ambiente, cuyos productos pueden ser más

perjudiciales que los compuestos iniciales. En medios acuáticos estas reacciones

influyen en la calidad de las aguas.

En la atmósfera, agua o suelo, los contaminantes están sujetos a

transformaciones qu#micos, entre las cuales podemos mencionar las reacciones

de o+idación, ácidoDbase, idrólisis, redo+ y los procesos de o+idación biológica o

descomposición natural.

La formación de ozono y ó+idos de nitrógeno en el aire son el resultado de

reacciones de o+idación3 cuando la o+idación está catalizada por la luz solar

recibe el nombre de fotólisis.

En las reacciones acidoDbase algunos compuestos act!an como dadores de

protones mientras que otros son receptores3 el ejemplo más importante en medios

acuáticos es el sistema carbonato. Las especies qu#micas inorgánicas que se

originan en los minerales )6a6;=* y en la atmósfera )6;0* se disuelven en el agua

y producen cambios sobre el p< y la alcalinidad de las aguas naturales.


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Las reacciones de o+idaciónDreduccción o redo+ implican donadores de

electrones o reductores y aceptores de electrones u o+idantes. Los fenómenos de

o+idoDreducción son muy importantes en ingenier#a ambiental ya que están

presentes en diferentes etapas del tratamiento de aguas residuales como por

ejemplo en la desinfección con cloro o en la precipitación del ierro. ambién

pueden ocurrir en ambientes naturales.

Las reacciones de idrólisis tienen importancia en la conversión de la

materia orgánica en aguas residuales domésticas, en los fondos de lagos y

estanques y en aguas subterráneas.

Entre los procesos biológicos se tiene la descomposición natural

)degradación* de la materia orgánica debido a la acción de bacterias en presencia

o ausencia de o+#geno, seg!n se trate de procesos aerobios o anaerobios.

Los procesos biológicos de fotos#ntesis y respiración también pueden

representarse mediante reacciones qu#micas y constituyen ejemplos de

transformaciones que sufren los compuestos en el medio ambiente

&espiración5

)6


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En el caso del fósforo, este elemento en sus diferentes especies o

compuestos está presente tanto en el agua, suelo como en el aire. Las especies

de fósforo más comunes en aguas naturales incluyen compuestos inorgánicos y

orgánicos disueltos o suspendidos. Las especies inorgánicas incluyen ortofosfatos,

pol#meros lineales o polifosfatos y pol#meros c#clicos o metafosfatos. Los

compuestos orgánicos comprenden éteres, fosfonatos, ácidos nucle#cos,

fosfol#pidos, az!cares, prote#nas, ácido aminofosfórico, fosfoamidas y otros.

Los meta y polifosfatos, llamados fosfatos complejos o condensados,

también están presentes en aguas naturales, bien sea porque son generados por

los organismos acuáticos o porque provienen de las descargas de aguas

residuales domésticas e industriales que contienen detergentes y productos

qu#micos utilizados para el tratamiento de las aguas.

Los polifosfatos en aguas naturales son idrolisados lentamente a

ortofosfato. Los compuestos orgánicos también pueden ser idrolisados a través

de reacciones qu#micas o biológicas que se consideran factores claves en el ciclo

normal del fósforo )


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concentración de en aguas de lluvia var#a en el tiempo y en espacio, reportando

concentraciones más altas en zonas industriales y agr#colas durante la estación de

verano.

Reacciones Químicas En La Atmósfera.

Los contaminantes en el aire e+isten en forma de part#culas o de gases3 las

part#culas se clasifican de acuerdo a su tama"o mientras que los contaminantes

gaseosos pueden ser primarios o secundarios. Los contaminantes primarios como

$;0, 6;, algunos ó+idos de nitrógeno e idrocarburos son aquellos emitidos a la

atmósfera por una fuente definida. Los contaminantes secundarios, tales como

ozono y los pero+ialquil nitritos )%-* se forman en la atmósfera mediante

reacciones qu#micas que involucran contaminantes primarios.

Los contaminantes pueden ser removidos del aire por medio de varios

procesos5 dispersión y transporte, precipitación !meda y seca, absorción,

adsorción, transformaciones qu#micas y biológicas, etc. La velocidad de remoción

depende del tipo de contaminante y de otros factores tales como la rapidez a la

cual se adsorben los gases sobre ciertas superficies3 por ejemplo el -; es menos

soluble en agua que el -;0 pero en el suelo las velocidades de adsorción de

ambos son muy similares. Esto significa que el -; se transportará por mas tiempo

y a mayor distancia sobre agua que sobre el suelo.

La mayor#a de los contaminantes del aire presentan altas velocidades de

deposición sobre plantas ocasionando efectos adversos en las mismas.

6onsideremos el caso del $;0, gas altamente irritante a concentraciones

mayores de 2 µl/l, presente en el aire producto de fuentes naturales )tales como

volcanes, aguas termales y actividad microbiana* y antrópicas )principalmente

fuentes fijas y móviles de combustión*. El $;0 puede reaccionar con el o+igeno del

aire formando $;= gaseoso, el cual es muy reactivo y en presencia de umedad

forma ácido sulf!rico.

;tro contaminante importante generado por la combustión de idrocarburos

es el ó+ido de nitrógeno )-;*, el cual una vez que ingresa a la atmósfera es


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o+idado rápidamente a -;0, que a su vez, en presencia de luz solar se transforma

nuevamente a -; produciendo o+igeno atómico3 una tercera reacción produce

ozono nuevamente5

onde N es un radical libre3 el término radical libre se usa para describir

aquellas especies qu#micas capaces de e+istir en forma independiente y que

poseen un par o mas de electrones sin combinar en sus orbitales e+ternos,

caracter#stica que los ace muy reactivos. E+isten radicales con carga eléctrica y

otros neutros que intervienen en la qu#mica del aire y juegan un papel importante

en la contaminación de la atmósfera. El o+igeno monoatómico es un radical libre y

es capaz de reaccionar con agua para formar el radical ;


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contenido de materia mineral y orgánica, la concentración de ión


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REFERENCIAS

Murguera , Murguera P. L. 2CCC. écnicas avanzadas para la especiación

de elementos trazas en cuerpos de agua. '( Pornadas de 6onservación

%mbiental, 4niversidad de 6arabobo, Galencia.

6apó art# m. 0110. rincipios de Ecoto+icolog#a. c@raH


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guía unidad 1 introd. ing. ambiental

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