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- 1. Temas Contaminación: definición Tipos de agentes contaminantes Efectos directos e indirectos Fuentes de emisión, medio contaminado Escalas de contaminación Factores que influyen sobre el efecto del contaminante: Abióticos: pH, clima, topografía, otros compuestos Bióticos: bioacumulación, biomagnificación, transformación biológica Ejemplos de tipo de contaminación
- 2. Bibliografía Cicerone DS, P. Sanchez Proaño y S Reich. 2005. Contaminación y medio ambiente. Eudeba. Colección Ciencia Joven 21. Kelly BC, MG Ikonomou, JD Blair, AE Morin, FAPC Gobas. 2007. Science 317:236-239. Malacalza L (Editor). 2013. Ecología y Ambiente. ACIEL y INEDES- UNLu Romleu I, H Weltzenfeld and J Finkelman. 1991. J Air waste Manage. Assoc. 41: 1166-1171
- 3. Contaminación Perturbación del medio ambiente que resulta perjudicial para el hombre u otros organismos. Agente contaminante Enfermedad del transporte: los elementos ingresan al sistema más rápido de lo que se produce su degradación. (Margalef) Natural Artificial Aumenta la cantidad La contaminación tiene su origen, al menos en parte, en las actividades del hombre
- 4. Tipos de agentes contaminantes Físicos Químicos Biológicos radiaciones temperatura ruido polvo metales pesados, compuestos orgánicos plaguicidas gases invernadero defensas antiherbívoro marea roja bacteria del botulismo Polen cianobacterias
- 5. Proliferación de cianobacterias: asociada a incremento de nutrientes y escasa corriente Smog: acumulación de partículas de hollín en Londres Efectos directos o indirectos Directos: Tóxicos Indirectos: Cambian las funciones del ecosistema
- 6. Los agentes pueden contaminar Aire Agua Suelo Polen Smog Gases invernadero Petróleo Metales pesados Materia orgánica Temperatura Metales pesados Pesticidas
- 7. La contaminación puede abarcar distintas escalas ¿De qué dependerá la escala? De la magnitud de la contaminación Del medio contaminado Agua de los océanos Atmósfera Suelo Local Regional Global Del tipo de Contaminante Movilidad Reacciones químicas Reacciones biológicas
- 8. La contaminación puede abarcar distintas escalas Escala local Escala regional Escala global Contaminación del suelo por PCB Radiaciones de antenas Lluvia ácida Gases invernadero
- 9. Forma de Emisión de agentes contaminantes Líquidos Vertidos contaminados sobre aguas superficiales Filtraciones a aguas subterráneas Gaseosos Emanaciones volátiles de superficies de lagunas Descarga directa a la atmósfera de chimeneas Emisiones de CO2, óxidos de nitrógeno y azufre Sólidos Emisión de partículas a la atmósfera Emisión de sólidos suspendidos en agua
- 10. Vertidos controlados y no controlados Vertido controlado: Manejo de residuos peligrosos o tóxicos Vertidos incontrolados Gases emitidos por incineradores Fugas de gas o ruptura de tuberías Fugas de depósitos subterráneos
- 11. ¿De qué depende el efecto de un contaminante? Toxicidad intrínseca Vida media Concentración Forma química mg/kg de peso vivo que origina efectos biológicos determinados, en un tiempo dado y en una especie establecida. Indicadores de toxicidad: "dosis letal 50" (LD50); cantidad del tóxico que causa la muerte del 50% de los animales intoxicados. Aforismo de Paracelso "Dosis sola facet venenum" (sólo la dosis hace al veneno).
- 12. Factores que influyen sobre la concentración en el medio Dilución Sedimentación Sale de circulación Disminuye la concentración Se depositan en el fondo de los cuerpos de agua. Movilidad Depende del medio de transporte
- 13. Bioacumulación Biomagnificación Aumenta la concentración en el organismo Procesos que influyen sobre la concentración en los organismos Acumulación neta, con el paso del tiempo, de un contaminante en un organismo a partir de fuentes abióticas y bióticas Incremento de la concentración de un contaminante en los tejidos de los organismos a lo largo de la cadena trófica
- 14. Biomagnificación: aumento en la concentración de un contaminante en los tejidos de organismos en sucesivos niveles de la red trófica. DDT en agua: 3x10-6 ppm DDT en zooplancton: 0,04 ppm DDT en peces pequeños: 0,5 ppm DDT en peces grandes: 2 ppm DDT en aves piscívoras: 25 ppm Ejemplo de biomagnificación de la concentración de DDT en cuerpos de agua Consecuencias para el control: efluentes??
- 16. Características asociadas a la biomagnificación Contaminantes persistentes, larga vida media Móviles Solubles en grasa e hidrofóbicos Activos biológicamente Ejemplos. DDT, PCBs, algunos metales
- 17. Convención de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes. 2004. 131 naciones suscribieron acuerdo para eliminar las sustancias más persistentes y que se bioacumulan: PCBs, DDT. Basados en relación kow (octanol-agua) Experimentos de laboratorio y campo: relación organismo/agua
- 18. Kelly et al 2007. Science 317:236-239
- 19. Efectos indeseados de insecticidas debido a la biomagnificación
- 20. Cambios de formas químicas que afectan la toxicidad Por el medio abiótico Según el pH: el cromo a pH alto se oxida a CrO4, forma muy tóxica y que se adsorbe poco, por lo que aumenta la movilidad y disponibilidad Según otros compuestos presentes: el plomo reacciona con el azufre formando compuestos insolubles
- 21. Transformaciones biológicas Los elementos son incorporados por organismos vivos y convertidos en otros compuestos. Pueden degradarse y dar compuestos inocuos o tóxicos. Ejemplo: Mercurio mercurio inorgánico Metil mercurio Moderadamente tóxico Muy tóxico Retención corta Retención larga Transformación realizada por bacterias y hongos en medios acuáticos ácidos. Causó una gran mortalidad de pescadores en Minamata, Japón, en 1950. Liberado al mar por tratamiento de semillas con antihongos. Se bioacumuló en moluscos y peces, que son el alimento de las poblaciones consteras.
- 22. Monóxido de carbono: escapes de automotores Óxidos de azufre: consumo de combustibles con azufre (carbón). Elaboración industrial Óxidos de nitrógeno y amoníaco: consumo de combustibles e industrias Aerosoles: Gotas líquidas y hollín en suspensión Elementos radiactivos y radiaciones de antenas Smog fotoquímico: óxidos de nitrógeno, hidrocarburos volátiles y ozono Asbesto Halógenos ( F, Cl, Br, I) y sus compuestos. CFC CONTAMINACIÓN DELAIRE
- 23. Efectos de las emisiones a la atmósfera La circulación del aire moviliza los contaminantes pudiendo dispersarlos El gradiente de temperatura con la altura, aire más caliente y menos denso cerca de la superficie terrestre, facilita que los contaminantes suban hacia capas superiores de la atmósfera En condiciones que la circulación se ve limitada los contaminantes pueden acumularse: Inversión térmica Ciudades en valles entre montañas
- 24. Inversión térmica en la atmósfera
- 25. Londres. 1952. Una ola de frío incrementó el uso de calefacción con carbón. Se acumularon partículas de hollín y monóxido de carbono. Murieron miles de personas, especialmente con problemas respiratorios En EEUU una inversión térmica que duró varias horas provocó la acumulación de una sustancia tóxica emitida por una fábrica y provocó varias muertes
- 26. La reglamentación de la altura de las chimeneas depende de la altura de la zona de inversión
- 27. Efectos de la topografía En las ciudades rodeadas de montañas el aire tiende a acumularse y no circular
- 28. Contaminación del agua y el suelo Metales pesados: se encuentran en los sistemas en concentraciones menores que 1000 ppm. En Concentraciones mayores son tóxicos. Contaminantes más comunes Mercurio Plomo Cromo Cadmio Cobre Arsénico El efecto depende de la forma química, de la concentración, solubilidad y movilidad
- 29. Minerales que contienen arsénico
- 30. Niveles guía de calidad de agua, suelo y aire para arsénico Uso como pesticida, herbicida y preservación de maderas Agua para consumo humano 10 microg/l
- 31. El mercurio puede ser tóxico para los sistemas nervioso e inmunitario, el aparato digestivo, la piel y los pulmones riñones y ojos. Está presente de forma natural en la corteza terrestre, puede provenir de la actividad volcánica, la erosión de las rocas. La principal vía de exposición humana es el consumo de pescado y marisco contaminados con metilmercurio, compuesto orgánico presente en esos alimentos Para la OMS, el mercurio es uno de los diez productos o grupos de productos químicos que plantean especiales problemas de salud pública. La actividad humana es la principal causa de emisiones de mercurio, procedentes de la combustión de carbón en centrales eléctricas, calefacciones y cocinas, de procesos industriales, de la incineración de residuos y de la extracción minera de mercurio, oro y otros metales
- 32. CONTAMINACIÓN POR PLAGUICIDAS Toxicidad Organoclorados Alta Persistencia Alta Organofosforados Alta Intermedia Carbamatos y tiocarbamatos Intermedia Intermedia Piretroides Intermedia- baja Baja Selectividad Baja Baja Baja Alta Problema: aparición de resistencia
- 33. Contaminación por hidrocarburos Productos de la industrialización del petróleo. En general son mezclas con cloro o metales pesados. Aislantes en transformadores eléctricos de alta tensión Aditivos de pinturas y en papel carbónico. Estables, poco biodegradables. Muy cancerígenos. Los derrames afectan sobre todo organismos planctónicos y aves acuáticas Forma una emulsión en el agua llamada “mousse”. Los compuestos derivados, como benceno y tolueno, son tóxicos Petróleo Bifenilos policlorados (PCB) ¿Cómo se prueba que está causando un efecto? Tasas de enfermedad superiores a la media
- 34. Contaminación por Nutrientes: alteración del equilibrio Desechos de aguas domiciliarias con nitrógeno y fósforo Lavado de tierras con fertilizantes Efecto directo nitratos son transformados en nitritos que provocan metahemoglobinemia Efecto indirecto Aumento de disponibilidad de nutrientes: cambios en composición de comunidades Proliferaciones de algas y cianobacterias Desbalance entre producción y descomposición
- 36. Contaminación orgánica Escurrimiento de tierras Desechos cloacales e industriales Restos de granjas Materia orgánica en los cuerpos de agua Demanda de oxígeno para la degradación por heterótrofos Aumento de nutrientes Turbidez Menor penetración de la luz Liberación de nutrientes
- 37. Esto produce la muerte de peces, y el predominio de la descomposición anaeróbica, con producción de sulfuro de hidrógeno Acumulación de materia orgánica que no llega a degradarse Demanda de oxígeno para la descomposición Si las condiciones de oxigenación del cuerpo de agua son buenas, o el efluente es rápidamente diluido, no tiene grandes consecuencias Si la demanda de oxígeno del efluente supera el suministro en el cuerpo de agua, se crean condiciones de anoxia.
- 38. La demanda biológica de oxígeno (DBO) es una medida de la capacidad contaminante de un efluente debido a la demanda de oxígeno de los microorganismos para descomponer la materia orgánica que contiene. Una medida de la contaminación orgánica es la Demanda de oxígeno La demanda química de oxígeno (DQO): es la cantidad de oxígeno necesaria para descomponer la materia biodegradable y no biodegradable
- 39. Muestra Blanco Agua de dilución Nutrientes Muestra Agua de dilución Incubación por 5 días a 20 · C Medida de O2 Medida de O2 residual - Demanda biológica de oxígeno Medida de la DBO
- 40. Demanda Biológica de Oxígeno DBO Efluentes domésticos 250- 300 g/m3 Río limpio menos de 3 g/m3, un arroyo muy contaminado, 10 g/m3, Un mínimo de 5 g/m3 de oxígeno disuelto son necesarios para soportar una comunidad acuática. el valor de saturación del oxígeno en el agua, o la cantidad de oxígeno que puede disolver un m3 de agua a determinada temperatura es de 9,8 g/m3 a 15 C cualquier factor que disminuya la concentración va a producir efectos sobre los organismos acuáticos.
- 41. Relación entre el oxígeno brindado por el Río Luján en distintos tramos y la demanda producida por actividad humana Georgi, A. 2013. Costo de la contaminación en el Río Luján. Ensayo 8.6, Capítulo 8: La contaminación ambiental cambio global. En: Ecología y Ambiente. L. Malacalza (ed) Editado por ACIEL e INEDES (UNLu)
- 42. Capacidad depuradora de un río Caudal Turbulencia Velocidad de flujo Biomasa de productores y consumidores Cantidad de oxígeno disuelto Capacidad de incorporar nutrientes y degradar la materia orgánica
- 43. Algas Oxígeno Bacterias NO3 Descarga Corriente del río o tiempo Cambios producidos a partir del vertido de un efluente orgánico en un cuerpo de agua Protozoos Materia orgánica- DBO
- 45. Tanto el vertido de materia orgánica como de nutrientes conducen a la Eutrofización de los cuerpos de agua Eutrofización Floraciones de algas Aumento de la turbidez Escasez de oxígeno Aumento en la tasa de sedimentación Desaparición de algunas especies Dominancia de pocas especies: menor diversidad y equitatividad
- 46. La sedimentación de lagunas es un proceso natural pero el aporte de nutrientes y materia orgánica acelera el proceso Extraído de: Carpenter et al. 1998. Issues in ecology 3
- 47. Efecto de la contaminación sobre la diversidad 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 1 2 3 Individuos/ml Sp1 Sp2 Sp3 Sp4 Sp5 Fuente de contaminación Depuración
- 48. Contaminación y cambios globales como disturbios antrópicos. ¿Son distintos a los disturbios naturales? Estudio de caso: arrecifes de coral Coral reef disturbance and resilience in a human dominated environment. Nyström M. C. Folke & F. Moberg. 2000. Tree 15:413- 417. Arrecifes de coral: albergan alta diversidad Fueron sujetos a disturbios naturales a lo largo del tiempo geológico, hubo extinciones masivas. Ecosistemas actuales son el resultado de los últimos 40- 50 millones de años
- 49. Naturaleza de los disturbios naturales •Pulsos menores frecuentes, como herbivoría y depredación •Pulsos mayores e infrecuentes, como huracanes, picos de depredadores de corales, nivel del mar, cambios de temperatura. •Este régimen de disturbio determinó la diversidad de especies, la estructura de la comunidad y la dinámica del sistema
- 50. La actividad humana puede alterar la escala espacial y temporal de los disturbios naturales, y la capacidad de recuperación. Ejemplos •sedimentación incrementada por talado de bosques costeros. Los corales eliminan sedimentos con un costo energético, y a la vez el aumento de turbidez afecta la FS del alga simbionte. •Extracción de peces y eutroficación causa aumento de estrella de mar que depreda sobre corales •Eutroficación, pesca, huracanes y enfermedades pueden producir el cambio de la comunidad dominada por corales al predominio de algas •Blanqueo asociado a cambio climático
- 51. Disturbios naturales------poca duración- poco frecuentes--- permiten recuperación Hubo adaptaciones Disturbios antrópicos persistentes---- efectos acumulativos, como nutrientes y contaminantes frecuentes---No permiten recuperación Menos resistencia a disturbios naturales, por menor reproducción, tasa de crecimiento y defensas contra depredadores Stress crónico
- 52. Visiones acerca del equilibrio Múltiples equilibrios Acción humana aumenta la probabilidad de transición de un equilibrio a otro Equilibrio simple