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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUMBES FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA DE IFMA

Asignatura: CONTAMINACION AMBIENTAL

Ing. MSc. Gerardo J. F. Cruz Cerro

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA FORESTAL Y GESTION AMBIENTAL

Unidad 2: Fuentes contaminantes e indicadores de contaminación Tema: El agua y su importancia Propiedades y funciones del agua El ciclo del agua, disponibilidad y usos del agua Fuentes de contaminación de agua Índices e indicadores de calidad de agua Fuentes e indicadores de contaminación de aire

2011

Índice de temas

El agua y su importancia --------------------------------------- 6 Propiedades y funciones el agua -------------------------------- 13 El ciclo del agua , disponibilidad y usos del agua -------------- 23 Fuentes de contaminación de agua --------------------------- 34 Índices e indicadores de calidad de agua ---------------------- 38 Fuentes e indicadores de contaminación de aire -------------- 90

Introducción

El agua y el aire son dos de los elementos ambientales que componen el ambiente y que se encuentran expuestos a distintas fuentes contaminantes debido a la acción antropogénico.

El agua quizás haya tomado mayor importancia por su rol dentro de la naturaleza y por su actual estado de escases sobre todo de agua disponible. Son muchas las fuentes de contaminación de agua como industriales, agrícolas, mineras y domesticas que afectan la calidad de la misma en mayor o menor medida

El aire también ha tomado relativa importancia sobretodo por la posibilidad de contacto directo con los seres vivos, a través de la respiración y su diseminación a grandes distancias

Las principales fuentes de contaminación de aire involucran gases como el dióxido y monóxido de carbono, los óxidos de azufre y nitrógeno, además de material particulado que puede contener compuestos peligrosos como los metales pesados

Objetivos

Discutir a cerca de la importancia del agua y las posibles fuentes contaminantes que la afectan y los indicadores e índices de contaminación de la misma

Discutir a cerca de las posibles fuentes contaminantes que la afectan y los indicadores e índices de contaminación que permiten expresar la misma

O

HH

O

HH

O

HH

O

H

HO

H

H

O

H

H

OH

H

O

H H OH

H

O

H

H

OH

H

O

H

H

OH

H

EL AGUA Y SU IMPORTANCIA

Puente de hidrógeno

El ángulo de

enlace = 105°

Otras

representaciones

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FUSI

ON

SOLIDI

FICA

CION

SUBLIMACION

SUBLIMACIONINVERSA

VAPO

RIZACION

LICUACION

SOLIDOGASEOSO

LIQUIDO

Fuentes contaminantes e indicadores

de contaminación de aguas

Importancia del agua

El agua cubre

aproximadamente el 71 %

de la superficie terrestre

http://pe.kalipedia.comciencia-tierra-universo/tema/planeta-cubierto-agua.html

El agua regula la temperatura del planeta,

diluye los contaminantes y sirve como

hábitat de diversas especies

www.meteoprog.es/es/water/AllSeas

http://cremc.ponce.inter.edu/2daedicion/articulo2.htm

Los organismos están formados en

su mayoría por agua

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PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

Elevada fuerza de cohesión entre

sus moléculas

Los puentes de hidrógeno mantienen las

moléculas de agua fuertemente unidas, formando

una estructura compacta que la convierte en un

líquido casi incompresible.

http://quimicageneral1parl2.blogspot.com/2010/12/estados-fisicos-de-la-materia.html

Gran capacidad

disolvente

El agua es el líquido que más

sustancias disuelve, se dice que

es el disolvente universal. Esta

propiedad, tal vez la más

importante para la vida, se debe a

su capacidad para formar puentes

de hidrógeno.

También esta propiedad está en relación con los

puentes de hidrógeno que se forman entre las

moléculas de agua. El agua puede absorber

grandes cantidades de "calor" que utiliza para

romper los puentes de hidrógeno por lo que la

temperatura se eleva muy lentamente

Gran calor específico

Esto permite que el citoplasma

acuoso sirva de protección ante los

cambios de temperatura. Así se

mantiene la temperatura constante .

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Absorción de radiación solar(promedio anual)

Para evaporar el agua, primero hay que

romper los puentes y posteriormente dotar

a las moléculas de agua de la suficiente

energía cinética para pasar de la fase

líquida a la gaseosa.

Elevado poder de Vaporización

Para evaporar un gramo de agua

se precisan 540 calorías, a una

temperatura de 20º C y presión

de 1 atmósfera.

Al congelarse se expande y el hielo tiene

menor densidad que el agua liquida

Encarta (2009)

Soporte o medio donde

ocurren las reacciones

metabólicas

Amortiguador térmico

FUNCIONES DEL AGUA

Transporte de sustancias

Lubricante, amortiguadora del roce entre

órganos

Favorece la circulación y turgencia

Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos

Puede intervenir como reactivo en reacciones

del metabolismo.

EL CICLO DEL AGUA

Encarta (2009) Encarta (2009)

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Encarta (2009)

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ciclodelh20.jpg

Volúmenes aproximados en el ciclo del agua

Precipitaciones

sobre los océanos

385,000 Km3

Evaporación

425,000 Km3

71,000 Km3

Lagos y Ríos

200,000 Km3

Precipitación sobre

los continentes

Hielo y nieve

29 millones Km3

Retorno

40,000 Km3

111,000 Km3

Aguas Subterráneas

8 millones Km3

Transporte

40,000 Km3

Evapotranspiración

MAR

PARTE PORCENTAJE

(1500 millones Km3)

Mares 97.2

Casquetes Polares y glaciares 2.15

Agua subsuperficial (Humedad

del suelo y aguas freáticas) 0.63

Agua superficial(lagos, rios,

corrientes de agua dulce y

aguas saladas encerrados) 0.019

Agua atmosférica 0.001

Distribución del agua en la Hidrosfera

Disponibilidad de agua dulce

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

Predominancia de los usos económicos del agua

en el mundo

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Usos del agua

NATURALEZA

ACTIVIDAD

HUMANA

Erosión del Suelo

Descomposición de

materia orgánica

Plantas y animales

Radioactividad

Domestico

Industrias

Transito

Agricultura

Radioactividad

Polvo, minerales del suelo

Hojas, cadáveres

Microorganismos,parasitos, insectos

Uranio, torio y susderivados

Detergentes, desperdicios,microorganismos, parásitos

Depende de la producciónIndustrial

Derivados del petróleo,lubricantes, plomo

Pesticidas,fertilizantes, ácidos,desinfectantes, escorias básicas, excrtade animales, desperdicios agropecuarios

Explosiones nucleares, desperdiciosde las fábricas, laboratorios y

minas nucleares

FUENTES DE CONTAMINACION DE LAS AGUAS

DESCARGAS

INDUSTRIALES

ORIGEN

DOMESTICO

ESCORRENTIA

DE

CARRETERAS

Y VIALES

PRECIPITACION

ATMOSFERICA

ESCORRENTIA

AGRICOLA

PLANTAS DE

DEPURACION DE

AGUAS RESIDUALES

C O R R I E N T E R E C E P T O R A

Fuentes de contaminación sobre los cauces receptores

CIUDAD

DESARROLLO URBANO

PLANTA DE TRATAMIENTO DEAGUAS NEGRAS

FABRICA

LOTE DEALIMENTACION DE

ANIMALES

TIERRAS DECULTIVO

CASASRURALES

FUENTES NOPUNTUALES

FUENTESPUNTUALES

Fuentes puntuales y no puntuales de la contaminación del agua

AFECTACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

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Índices e indicadores de contaminación de agua

Indicador ambiental

Medida simple de características ambientales

(Parámetros Ambientales), bajo la hipótesis que son

indicativos de los componentes del medio ambiente.

Son herramientas para el seguimiento del estado del

medio ambiente en relación al desarrollo sostenible o

amenazas ambientales.

Se usan para medir el funcionamiento del medio respecto

a niveles de calidad y sus cambios, la integración de los

intereses ambientales en las políticas sectoriales y la

integración de las condiciones ambientales en las políticas

económicas.

Indicadores e índices de calidad de agua

Calidad de agua

Indicadores de calidad de agua

Físicos:

Olor

Color

Sabor

Físico-quìmico:

pH

Eh

Cond. Elect.

Salinidad

Bioquímico:

Oxigeno disuelto

DBO

DQO

Nutrientes

Biológicos:

Coliformes

Parásitos

Organismos indic.

Químico:

Metales pesados

Pesticidas

Cianuro

Características que reúne el

agua para un uso

determinado

FISICOS

Olor indicativo

de una serie de

reacciones

Existen aparatos denominados

olfatómetros

Olor

Anaerobiosis:

CH4, H2S (olor

Huevos podridos)

Unidad: Dilución hasta el Umbral (D/T)

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Color indicativo

de una serie de

reacciones

Color Color pardo de las aguas:

Presencia de Rx

anaeróbicas

Color verde de las aguas:

Presencia de Rx

aeróbicas

Color aparente (Sólidos suspendidos)

Color verdadero (Sólidos disueltos)

Unidades: Unidades de

color escala Pt/Co

Importante sobre todo

en agua potable o en

agua de insumo en

industrias alimentarias

Sabor

Ser insabora

FISICO-QUIMICOS

Indicador de

medición in situ

Temperatura

Aumenta el

metabolismo de sp

(poiquilotermos)

Disminución de la

solubilidad del oxigeno

Unidad de medida: °C

Equipo: termometro

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Ciclo diario de oxígeno

en lagos y mares.

Agu

a es

trat

ifica

da

Agu

a tu

rbul

enta

Indicador de

medición in situ

pH

Rige muchas de las

reacciones que

ocurren en el agua

Influye en la solubilidad

de algunos

compuestos químicos

Indicador de

medición in situ

Eh (Potencial

Redox)

Indicador de la

predominancia de las

reacciones: aeróbicas

o anaeróbicas

Unidad de medida: mV

Equipo: Potenciómetro

(V)

Indicador de

medición in situ

Conductividad

eléctrica

Medida referencial del

contenido de sales

presentes en el agua

Unidades de medida: uS/cm, mmhos/cm

Equipo: Conductivimetro

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http://www.lenntech.es/calculadoras/conductividad/conductividad.htm

Salinidad

Indicador de

medición in situ

Indicador de la cantidad

de sales existentes en

el agua

BIOQUIMICO

Indicador de

medición in situ

Oxígeno disuelto

Indica el nivel de oxigeno

molecular existente en el

agua

Optimo oxigeno necesario

para la vida: 4 mg/L

DBO: Estima el grado de contaminación orgánica de un medio. Es la cantidad de oxigeno utilizado por los microorganismo para la degradación de materia organica a un tiempo y temperatura específicos. Se expresa en unidades de mg/L de oxigeno disuelto a 5 días y 20 °C de temperatura. Mide indirectamente la biodegradación de un sustrato o la cantidad de carga orgánica.

DQO: Medida del oxigeno requerido para oxidar los compuestos presentes en el agua, tanto orgánicos como inorgánicos, por la acción de agentes fuertemente oxidantes en medio acido, Se expresa en mg/L . La materia orgánica se oxida hasta dióxido de carbono y agua, mientras el nitrógeno orgánico se convierte en amoniaco.

Relación entre DBO5/DQO

Bermejo y Cruz (2009)

Punto de

Muestreo

Monitoreo

01

Monitoreo

02

Monitoreo

03

Monitoreo

04

Monitoreo

05

Monitoreo

06

P01 0,023 0,019 0,066 0,014 --- 0,006

P02 0,162 0,115 0,097 --- --- 0,019

P03 0,201 0,153 0,425 0,175 0,856 ---

P04 0,002 0,001 0,004 0,001 0,001 0,003

P05 0,043 0,937 0,048 --- --- ---

P06 0,266 0,045 0,060 --- 0,038 ---

P07 0,132 0,135 0,156 0,100 --- ---

P08 0,078 0,463 --- 0,100 --- ---

P09 0,039 0,029 0,035 0,006 0,011 0,002

P10 0,171 0,029 0,072 --- --- ---

Relación entre DBO5/DQO

Elaboración propia Bermejo y Cruz (2009)

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La relación entre la DBO5/DQO muestra en la mayoría

de los casos valores menores a 0,2 lo que indica que

la naturaleza de los componentes que predominan en

esas aguas son de naturaleza no biodegradable (Ruiz

et al, 2006 y Orozco et al, 2005). Esta tendencia

podría ser más perjudicial para el ambiente, dado

que los componentes no biodegradables permanecen

por extensos periodos de tiempo en los elementos

ambientales ejerciendo su efecto negativo, e incluso

ingresando a la cadena trófica.

En los casos donde los valores fueron mayores de 0,6

predominaron los componentes de naturaleza

biodegradable, lo mas probable es que se deba a

descargas especificas de aguas residuales

domésticas, lo que si se ha comprobado en el caso del

dren La Cruz (cuyo valor para esta relación en el

muestreo 02 fue de 0,937).

Bermejo y Cruz (2009)

Zona de muestreo

Bermejo y Cruz (2009)

Nutrientes

Encarta (2009) http://www.didacticaambiental.com/revista/numero4/eutrofizacion.html

QUIMICOS

Agentes tóxicos

Metales

Pb, Cd, As, Hg, etc

Pesticidas

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Cianuro

BIOLOGICOS

Coliformes totales

Coliformes fecales

Coliformes

Indicador de

contaminación fecal(AR

domesticas)

Se mide en NMP/100 mL Parásitos

Plantas

indicadores

Índice de calidad de agua (WQI)

WQI = wi Ii

wi = Peso asignado a cada parámetro

Ii = Intensidad que le corresponde a cada valor

de cada uno de los parámetros

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Indicadores que relaciona el WQI

Oxigeno Disuelto (% de saturación)

Coliformes fecales (NMP/100 mL)

Demanda Bioquímica de Oxigeno (mg/L)

pH (UpH)

Nitratos (mg/L)

Fosfatos Totales (mg/L)

Desviación de Temperatura (°C)

Turbidez (JTU)

Sólidos Totales (mg/L)

Conesa (2003)

Conesa (2003)

Conesa (2003)

Conesa (2003) Conesa (2003)

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Conesa (2003)

Conesa (2003)

Conesa (2003) Conesa (2003)

Conesa (2003)

Conesa (2003)

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Índice de calidad de agua (Martínez de Bascaran)

ICA = k CiPi / Pi

Ci= Valor porcentual asignado a los parámetros

Pi = Peso asignado a cada parámetro.

K = Constante que toma los sgtes valores

1.00 aguas claras sin aparente contaminación

0.75 aguas con ligero color, espumas, ligera turbidez aparente no natural

0.50 aguas con apariencia de estar contaminada y fuerte olor

0.25 aguas negras fermentadas y malos olores

Conesa (2003)

Conesa (2003)

Fuentes e indicadores de contaminación de aire

AIRE - CONTAMINACION

Aire Puro es una mezcla de gaseosa: 78 %

Nitrógeno, 21% de Oxigeno y 1 % de gases

( Dióxido de carbono, Ozono, Argón, Xenón,

Radón, etc)

Encarta (2009)

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CONTAMINACION ATMOSFERICA es la

adición de cualquier sustancia en el aire que

altere sus propiedades físicas o químicas.

Presencia de sustancias extrañas.

Variación importante en la concentración de

sus componentes.

EMISION E INMISION

CONTAMINANTES ATMOSFERICOS

PRIMARIOS: Sustancia eliminada directamente por la fuente

(foco identificable) capaz de provocar un daño, efecto nocivo o

molestia.

CO2, CO, SO2, NO, HC, MPS (materia particular suspendida)

SECUNDARIOS: El contaminante primera sufre Rx

posterior en la atmósfera.

NO2, SO3, HNO3, H2SO4, H2O2, O3, PAN (Nitrato de

Peroxiacetilo).

Encarta (2009)

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De referencia:

Se definen por la OMS, UE, EPA, etc

CO, NOx, Ozono, SOx, PM-10, Plomo, HTP,

COVs

Monóxido de Carbono

Fuentes:

calentadores portátiles o de espacio que utilizan querosén y no

tienen ventiladores o respiraderos

chimeneas y sistemas de calefacción con escapes

corrientes de aire provenientes de la parte trasera de unidades

centrales de calefacción, calentadores de agua de gas, estufas y

chimeneas de leña

estufas de gas

generadores y otros enseres que usan gasolina

tubo de escape de los automóviles provenientes de un garaje

pegado a la casa

humo de tabaco en el medio ambiente

Dióxido de Carbono

Dada su presencia natural en la atmósfera y su falta de

toxicidad, no se debería considerar una sustancia

que contamina, pero se dan dos circunstancias que lo hacen

un contaminante de gran importancia en la actualidad:

Es un gas que retiene rayos infrarrojos y produce el efecto

invernadero; y

Su concentración está aumentando en los últimos

decenios por la quema de los combustibles fósiles y de

grandes extensiones de bosques

Óxidos de Azufre

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Óxidos de nitrógeno

http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=133094

SMOG : Smoke y Fog

Ocurrencia : durante episodios de estabilidad de la

atmósfera inferior que evita la mezcla de la masa de

aire contaminado de las capas bajas con el aire mas

limpio de una altitud mayor.

Tipos:

1.- Reductor: “Smog tipo Londres”

Importante contaminación con SO2. Los

contaminantes se acumulan en una masa de aire

fresco húmedo y estancado (tipo invernal)

2.- Oxidante: “Smog tipo los Ángeles” “fotoquímico”

Importante polución en HC y NO2.

Encarta (2009)

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Partículas con diámetro menor que 10 um

- Comportamiento aerodinámico como gases.

- Quedan suspendidas en la atmósfera por largo

tiempo.

- Ejemplos :

- Polvos siliceos

- Contienen Pb, As, Cu, Ni, etc

- Aerosoles Orgánicos (Humo de

combustión)

- HC condensados de alto PM

(aromáticos policiclicos)

Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que

contienen carbono y se encuentran en todos los elementos

vivos. Los compuestos orgánicos volátiles se convierten

fácilmente en vapores o gases. Junto con el carbono,

contienen elementos como hidrógeno, oxígeno, flúor, cloro,

bromo, azufre o nitrógeno.

Los COV son liberados por la quema de

combustibles, como gasolina, madera, carbón o gas

natural. También son liberados por disolventes,

pinturas y otros productos empleados y

almacenados en la casa y el lugar de trabajo.

Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs, VOCs)

Oxido de etileno

Formaldehido

Fenol

Fosgeno

Benceno

Tetracloruro de carbono

CFC

PCB

Hidrocarburos

Clorofluorocarbono

http://sonatacuadratica.blogspot.com/2010/11/como-funciona-un-refrigerador.html

Hidrocarburos Totales

Ruido

Encarta (2009)

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Sinergia entre contaminantes atmosféricos Índice de calidad de aire (ICAIRE)

Ci= Valor porcentual asignado a los parámetros

Pi = Peso asignado a cada parámetro.

K = Constante que toma los sgtes valores

1.00 aire sin olor aparente

0.75 aire con ligero olor no agradable

0.50 aire con olor desagradable

0.25 aire con fuertes olores desagradables

ICAIRE= k CiPi / Pi

Conesa (2003)

Índice ORAQI (Oak Ride Quality Index)

CI = Valor analítico de la concentración medida (SO2, PM10, NO2, CnHn, CO)

Cs= valor de la concentración estándar (50% de la tabla)

ORAQI = [3,5x( Ci /Cs)]1,37

ORAQI: 0 Aire limpio

50 Aire contaminado

Referencias Bibliográficas

Microsoft. 2009. Enciclopedia Encarta. Microsoft corporation.

Enkerlin. 1997.Ciencia ambiente y desarrollo sostenible. Thonsom Editores. México.

Glynn. 1999.Ingenieria ambiental. Editorial Prentice Hall. México.

Conesa V. 2003. Guía Metodología de Evaluación de impacto Ambiental. Editorial Mundi Prensa. España

Bermejo L. y Cruz G. 2009. Evaluación de la contaminación fisicoquímica y microbiológica del agua de drenaje de la margen izquierda del río Tumbes. Universidad Nacional de Tumbes

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ciclodelh20.jpg

http://pe.kalipedia.comciencia-tierra-universo/tema/planeta-cubierto-agua.html

www.meteoprog.es/es/water/AllSeas

http://quimicageneral1parl2.blogspot.com/2010/12/estados-fisicos-de-la-materia.html

http://sonatacuadratica.blogspot.com/2010/11/como-funciona-un-refrigerador.html

http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=133094

http://www.lenntech.es/calculadoras/conductividad/conductividad.htm

http://cremc.ponce.inter.edu/2daedicion/articulo2.htm

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GRACIAS