PROFESORADO EN BIOLOGÍA PARA LA EDUCACIÓN

SECUNDARIA

INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACIÓN PROFESIONAL “LA MERCED” N° 8.155

MATERIA:

PROFESORA: DANIELA BARRAZA

AÑO: 2013

UNIDAD N°3

1- El medio Hídrico Terrestre.

2- Procesos Químicos.

4- Contaminación del medio Hídrico.

3- Química del medio Marino.

5- Control y tratamiento del agua.

El AGUA EN EL MUNDO

PROPIEDADES MOLECULARES DEL AGUA

1- Enlace puente Hidrógeno2- Elevado calor específico3- Baja viscosidad

4- Elevado valor de constante dieléctrica

PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS DEL AGUA

El agua pura es incolora, inodora e insípida

1- Temperatura2- Sabor

3- Olor

4- Color

5- Turbidez

COMPOSICIÓN DE LAS AGUAS NATURALES

1- Influencia Antropogénica2- Tipo de Agua

3- Localización Geográfica4- Estación del año

SUSTANCIAS INORGÁNICASNa+, Ca+2, Mg+2, Fe+2, Fe+3, Si, Mn+2, Mn+4, NH4+, NO3-, NO2-

SUSTANCIAS ORGÁNICASHidratos de Carbono, ácidos carboxílicos, aminoácidos, aminas, polipéptidos, fenoles, ácidos grasos, taninos, ligninas, ácidos húmicos, etc.

EL CICLO DEL AGUA

1- Agua atmosférica.2- Agua Subterránea.

3- Agua SuperficialA- Transpiración.

B- Percolación.

C- Evaporación.

D- Escurrimiento= Escorrentía.E- Precipitación.

TIPOS DE AGUAS NATURALES

1- AGUA ATMOSFÉRICA

2- AGUA SUPERFICIAL

3- AGUA SUBTERRÁNEA

AGUA ATMOSFÉRICA

Se concentra en las nubes. Una nube es una suspensión supersaturada de partículas de agua líquidas y sólidas en el aire. Las gotas liquidas atmosféricas van adquiriendo en su seno sustancias atmosféricas solubles (gaseosas o sólidas).

El agua atmosférica es un agua muy poco mineralizada en relación a otros tipos de aguas naturales.

AGUA SUPERFICIAL

Se distinguen 3 tipos: H2O de escurrimiento, la retenida en reservorios naturales o artificiales y el agua de estuarios. Se originan a partir del H2O de precipitación atmosférica, de afloraciones de H2O subterránea o bien de la fusión de masas de hielo.

Los estuarios se originan por el encuentro entre las H2O fluviales y las marinas.

AGUA DE SUBSUELO

Se pueden distinguir dos tipos: agua edáfica y agua subterránea.

El agua edáfica se localiza en la zona no saturada del subsuelo, en la cual el agua forma una capa superficial absorbida sobre la superficie de las partículas solidas. El agua subterránea se localiza en la zona saturada del subsuelo, región donde todos los poros están llenos de agua. Esta tiene su origen en la infiltración del agua superficial Se denomina agua mineral natural a aquella agua subterránea que excede una determinada concentración de especies disueltas (mas de 1 g/l de sólidos disueltos).

PROCESOS QUÍMICOS

Reacciones de Oxido reducción2

H2OO2 +4 H+ + 4e-

2 H2O + 2 e- H2 + 2 OH-

Formación de complejosMn+ + X- MX (n-1)+

PROCESOS QUÍMICOS Procesos Fotoquímicos:- Es aquel que se desencadena a partir de la absorción de luz por una especie química fotosensible en disolución.- La reacción mas frecuente es la fotodegradación de compuestos orgánicos.- Fotolisis Directa: a causa de la absorción de luz suficientemente energética se da lugar a un estado excitado del compuesto, en el cual este sufre una transformación química.- Fotolisis Indirecta: tiene lugar cuando una sustancia absorbe fotones y transfiere posteriormente, el exceso de energía a otra molécula que se degrada como consecuencia.

PROCESOS QUÍMICOS Hidrólisis:

- Ocurre cuando el agua actúa como reactivo en una reacción.- Durante el proceso, el compuesto que sufre hidrólisis y la molécula de agua se rompen, uniéndose ambos fragmentos entre sí, formando nuevos compuesto químicos.

Cl-CH2CH3 + H2O

HO-CH2CH3 + Cl - + H+

Cl-CH2CH3 + OH- CH2=CH2 + Cl - + H+

- Esteres, Anhídridos, Amidas, Esteres organofosforados.

QUÍMICA DEL MEDIO MARINO

El agua de mar es una disolución compleja, cuya composición química depende del aporte de material y de los procesos fisicoquímicos y biológicos que ocurren en el reservorio.

Dependiendo de la localización geográfica el material del océano puede proceder de: atmósfera, ríos, glaciares, aguas hidrotermales.

Los componentes del océano pueden ser conservativos o no conservativos, estos últimos varían su concentración a través de procesos biológicos o químicos.

BALANCE DEL MATERIAL OCEÁNICO

A- Aportaciones del continente

B- Equilibrio con la atmósferaC- Formación de aerosoles

D- Aportes del manto terrestre, actividad volcánicaE- Equilibrio con los sedimentos

F- Procesos de degradación química y biológica

COMPUESTOS ORGÁNICOS- Continente: procede de aportes fluviales, a través del viento y vertidos urbanos e industriales.

- Descomposición de organismos: se da por autolisis llevada a cabo por enzimas y por acción de bacterias.- Excreciones de algas: como consecuencia de la fotosintesis, las algas liberan al medio una amplia gama de compuestos orgánicos (ac. glicólico, aminoácidos e hidratos de carbono )- Excreciones de animales marinos: mayormente provenientes del zooplancton se liberan sustancias orgánicas nitrogenadas (ureas, purinas, aminoácidos)

ELEMENTOS MAYORITARIOSCl, Na, S, Mg, K, Ca, C, N, Al, Se, Bi, Mn, FeGASES DISUELTOS DMS (CH32S), compuesto generado por el fitoplancton que se difunde hacia la atmósfera.

En la atmósfera DMS se oxida dando sulfatos que actúan como centros de nucleación de partículas que condensan el agua.

Como consecuencia de esta nucleación se producen mas nubes y un aumento del albedo terrestre (reflectividad de la luz solar) que conlleva a un enfriamiento global.

CONTAMINANTES INORGÁNICOS Metales pesados

- Son utilizados en la industria como catalizadores, aditivos, pinturas, detergentes, material de construcción, pesticidas, etc.- Tienen efectos perjudiciales para los organismos en elevadas concentraciones.

- En el medio acuático pueden encontrarse como inoes libres, formando complejos o incorporándose a sedimentos, dependiendo de la naturaleza del ión y del medio.

CONTAMINANTES INORGÁNICOS CN-

- Se utiliza en la industria de la galvanotecnia, minería y proceso de extracción.

HCN CN- + H+

- Forma complejos con un buen numero de cationes metálicos, lo que puede dar lugar a la movilización de metales pesados que se encuentran precipitados.

CONTAMINANTES ORGÁNICOS- Aguas industriales y municipales: contienen una

variada gama de compuestos orgánicos sintéticos, como hidrocarburos aromáticos, compuestos halogenados, detergentes, pesticidas, etc.- Aguas de escurrimiento: no corresponden a vertidos puntuales sino que arrastran contaminantes generados en amplias zonas urbanas y rurales.

- Aguas de precipitación: proviene de la atmosfera y en casos de atmosferas muy contaminadas puede contener compuestos orgánicos volátiles, sustancias de peso molecular elevado absorbidas sobre partículas solidas, etc.

Son disoluciones acuosas complejas que contienen una variada gama de componentes orgánicos e inorgánicos , tanto disueltos como en suspensión. También contienen microorganismos

- Materia Orgánica: básicamente materia fecal (proteínas e CH2O).- Compuestos refractarios: provienen de productos químicos domésticos y de los vertidos industriales.

- Grasas y aceites: proceden de cocinas, talleres de automóviles, industrias, etc.

- Sales: tienen su origen en los desechos humanos y en la industria.- Metales pesados: provienen de la industria.- Agentes complejantes: provienen de detergentes, talleres galvánicos e industrias.

- Sólidos en suspensión: su origen es muy variado.

- Sólidos Totales (ST): residuo que permanece después de someter la muestra a evaporación a 103 °C.

- Sólidos Disueltos (SD): residuo que permanece después de someter una muestra filtrada a evaporación a 103 °C.

- Sólidos en Suspensión (SS): resultante de la diferencia entre los sólidos totales y los disueltos.

- Contenido Orgánico Total (TOC): se determina mediante combustión de todos los compuestos orgánicos en disolución y midiendo, por espectroscopia infrarroja el CO2 generado (realizándose combustión completa).- Demanda Biológica de O2 (BOD5): mide la cantidad de O2 disuelto consumida por las bacterias que lleva el H2O, para degradar la materia orgánica a 20 °C al cabo de 5 días.- Demanda Química de O2 (DQO): consiste en oxidar la materia orgánica utilizando un reactivo químico (Cr +6) a pH ácido.

3CH2O + 16 H+ + 2Cr2o7 -2

4Cr +3 + 3CO2 + 11 H2O

A través de vertidos del continente, en estuarios y zonas cercanas a desembocaduras de los ríos.

Desde la atmosfera se da la incorporación de contaminantes volátiles.

Vertidos directos de barcos ya accidental o provocado.Explotación y exploración de recursos marinos, especialmente los localizados en el fondo marino.

La zona mas contaminada sin lugar a dudas es la costera.

Autodepuración del agua- Sedimentación: las partículas sólidas introducidas en vertidos, se depositan en el fondo del reservorio, y su velocidad depende del flujo del agua, siendo mayor cuando menor es el flujo y dependiendo del tamaño de la partícula.- Adsorción: los contaminantes se adsorben sobre la superficie de las partículas sólidas y acompañan a éstas en su camino hacia los sedimentos (partículas de arcilla, los óxidos y los coloides orgánicos).

- Aireación: es la principal vía de eliminación de especies contaminantes, en concreto de compuestos orgánicos. Mediante este proceso, se facilitan las reacciones de oxidación con el O2 disuelto.

Fuentes de contaminación de aguas subterráneas- Prácticas agrícolas intensivas: abren la posibilidad a la percolación de nitratos y pesticidas.

- Actividades de explotación minera: generan efluentes muy ácidos y salinos, y que en muchos casos incorporan metales pesados disueltos.

- Almacenaje de productos o residuos en profundidad: que puede generar fugas de compuestos tóxicos.- Fosas sépticas: que pueden originar serios problemas de contaminación de organismos patógenos, nitratos y materia orgánica.- Otros: actividad mas limitada, como lluvia ácida, vertidos incontrolados, etc.

Tratamiento de aguas subterráneas: “Bombeo”- Se bombea el H2O subterránea al exterior y se trata posteriormente.

- La eficiencia de la depuración dependerá del tipo de contaminantes a tratar y de la naturaleza del suelo.

- Dificultades: heterogeneidad física del suelo, presencia de líquidos.

Tratamiento de aguas subterráneas: “extracción por vapor”

Tratamiento de aguas subterráneas: “Biorremediación”

Tratamiento primario: consiste en la separación del material insoluble, partículas sedimentables, grasas, espumas, etc.

Tratamiento secundario: corresponde a la aplicación de métodos biológicos de depuración, que pueden ser aeróbico o anaeróbicos.

Tratamiento terciario: se aplican métodos de depuración mas avanzados, con el fin de tratar materiales mas resistentes a la degradación.