Int. a la qca. ambiental
- 1. UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE POSTGRADO PROGRAMA : CIENCIAS DEL AMBIENTE
- 3. LOS DIEZ PRINCIPALES PROBLEMAS DE LA HUMANIDAD EN LOS PRÓXIMOS 50 AÑOS 1. ENERGÍA 2. AGUA 3. ALIMENTOS 4. AMBIENTE 5. POBREZA 6. TERRORISMO Y GUERRAS 7. ENFERMEDADES 8. EDUCACIÓN 9. DEMOCRACIA 10. POBLACIÓN 2004 ------ 6,5 Billones de personas 2050 ------- 10 Billones de personas
- 4. Introducción a la Química Ambiental EL CUADRO DEL AMBIENTE GLOBAL ACTUAL Crecimiento demográfico Uso indiscriminado de los recursos naturales Los modelos actuales de desarrollo están basados en el rendimiento a corto plazo Problemas Ambientales
- 5. Introducción a la Química Ambiental PROBLEMAS AMBIENTALES DE CARÁCTER GLOBAL • Cambio climático • Aumento de la desertificación, • Aumento del proceso de deforestación • Degradación de los ecosistemas • Desaparición de especies • Pérdida de hábitats • Disposición de los residuos líquidos y sólidos (industriales, urbanos, tóxicos, radiactivos, biológicos) • Agotamiento de los combustibles fósiles y de las fuentes de energía Hacia el futuro
- 6. Introducción a la Química Ambiental SITUACIÓN AMBIENTAL GLOBAL Recursos naturales Recursos naturales agotados por el hombre
- 7. Introducción a la Química Ambiental Científicos, economistas, empresarios y líderes, así como ambientalistas profesionales, reconocen que las tendencias mundiales no es sostenible. Estas tendencias están en curso de colisión no solo con las necesidades humanas básicas, sino también con los sistemas fundamentales que mantienen nuestro planeta como lugar tolerable para vivir. UN NUEVO SIGNIFICADO DE DESARROLLO:
- 8. Introducción a la Química Ambiental Decir que un sistema o proceso es sostenible significa que puede continuar indefinidamente sin agotar nada de los recursos materiales o energéticos que necesita para funcionar. “Satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las del futuro para atender sus propias necesidades” Comisión del Desarrollo y Medio Ambiente citado en Ramírez et al, 2004: 55
- 9. Introducción a la Química Ambiental Criterios de sostenibilidad de aplicación en la Ingeniería Ambiental • Pensar siempre en el alcance global y permanente de los trabajos de ingenierías, aunque se trate de un proyecto de ámbito local. • Sopesar siempre tanto los efectos que puedan tener los trabajos de ingeniería tanto en el corto como en el largo plazo. • Estudiar en profundidad las interrelaciones e interconexiones entre los distintos factores que intervienen en un proyecto • Buscar la decisión ambientalmente óptima, más allá de la simple mejora de eficiencias • Perspectiva interdisciplinar •Trabajar con la idea de límites. •Comprobar especialmente en cualquier proyecto la incidencia que pueda producir en la diversidad biológica o funcional de un territorio
- 10. Introducción a la Química Ambiental “Una era de ignorancia ecológica será reemplazada por una de conciencia ecológica. Pueblos y gobiernos comenzarán a entender que la declinación de la diversidad natural y el deterioro de la calidad ambiental son síntomas de una cultura en decadencia. Ellos entenderán que la sobre explotación del medio, genera un acelerado proceso de fuerzas destructivas, que el colapso del ecosistema ha conducido a la caída de civilizaciones y que la eliminación de áreas naturales hace imposible el estudio de la herencia biológica del hombre. El comportamiento del hombre, está íntimamente ligado a su herencia. Aún más, para el avance espiritual y cultural del hombre, diversos paisajes vivientes son esenciales. Si todos estos hechos son entendidos por las naciones y los pueblos, entonces se reconocerá la importancia de los ecosistemas naturales en nuestra tierra”. Kay Curry Lindahl. Roa, J. (2005). Fundamentos Básicos de los Procesos Ambientales para Ingenieros. Segunda Edición. FEUNET. 332 p.
- 11. Introducción a la Química Ambiental QUÍMICA AMBIENTAL • Disciplina que trata los procesos químicos que ocurren en el medio ambiente, tanto los naturales como los propiciados por la intervención del hombre. • Aplicación de la química al estudio de los problemas y la conservación del ambiente.
- 12. Introducción a la Química Ambiental Estudiar la existencia, características químicas, efecto, comportamiento de los contaminantes y su destino final en el medio ambiente Prevenir desequilibrios en el medio ambiente a causa de la contaminación o de prácticas abusivas Proponer y diseñar procedimientos químicos de remediación del medio afectado OBJETIVOS DE LA QUÍMICA AMBIENTAL
- 13. Introducción a la Química Ambiental RAMAS DE LA QUÍMICA AMBIENTAL Química Analítica • Desarrollo de métodos analíticos instrumentales • Establece la metodología de la toma y procesamiento de las muestras. Química de la Contaminación • Estudia el comportamiento químico y el efecto ecológico de los contaminantes en los procesos de formación y transferencia, en la atmósfera, agua y suelo Química del Control de la Contaminación • Prevención de la contaminación, • Química Verde, • Ecología Industrial
- 14. Introducción a la Química Ambiental Química Verde o Química Sostenible • La química verde implica el desarrollo, diseño y aplicación de productos químicos y procesos para reducir o eliminar el uso y la generación de sustancias peligrosa "El 'verde' de la Química Verde es también el color del dinero " (John Tucker, Pfizer)
- 15. Introducción a la Química Ambiental LOS 12 PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE
- 16. Introducción a la Química Ambiental QUÍMICA AMBIENTAL • La química ambiental es disciplina en la que se investiga sobre la existencia, el comportamiento, los efectos y los métodos para reducir o remover métodos materiales químicos potencialmente dañinos en el medio ambiente.
- 17. Introducción a la Química Ambiental La química ambiental debe tener en cuenta cinco compartimentos o esferas del ambiente que interactúan y se solapan entre sí, se afectan unas a las otras y experimentan intercambios continuos de materia y de energía
- 18. Introducción a la Química Ambiental • QUÍMICA ATMOSFÉRICA ATMÓSFERA Es una capa muy delgada comparada con el tamaño de la Tierra. La mayoría de los gases atmosféricos se encuentran a unos pocos kilómetros sobre el nivel del mar La atmósfera se divide en varias capas de acuerdo con la temperatura
- 19. Introducción a la Química Ambiental QUÍMICA ATMOSFÉRICA La atmósfera juega una función protectora vital, pues absorbe la radiación ultravioleta mas energética del sol, que acabaría con los organismos vivientes.
- 20. Introducción a la Química Ambiental • QUÍMICA DEL SUELO Desde el punto químico el suelo es una mezcla de rocas y minerales erosionados, material vegetal, y animal desintegrado (humus y detritus) y organismos vivos pequeños, que incluyen plantas, animales y bacterias. SISTEMA DINÁMICO
- 21. Introducción a la Química Ambiental • QUÍMICA DEL SUELO El suelo es una parte fundamental de los ecosistemas terrestres. Contiene agua y elementos nutritivos que los seres vivos utilizan. En él se apoyan y nutren las plantas en su crecimiento y condiciona, por tanto, todo el desarrollo del ecosistema. SISTEMA DINÁMICO
- 22. Introducción a la Química Ambiental • QUÍMICA DEL AGUA EL AGUA Líquido incoloro, inodoro e insípido, formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno H2O, esencial para la vida animal y vegetal y el más empleado de los disolventes. Punto de fusión 0°C, punto de ebullición (100°C), gravedad específica 1,00 (4°C)1. 1The American Heritage Dictionary of the English Language, Willian Morris, ed. American Heritage and Hougton, 1969,p. 1447
- 23. Introducción a la Química Ambiental Solución/suspensión acuosa diluida de compuestos orgánicos e inorgánicos que constituyen los diversos tipos de sistemas acuáticos. Desde el punto de vista de la Ingeniería Ambiental, EL AGUA El agua pura, en sentido estricto, no existe en la naturaleza debido a que es un excelente solvente.
- 24. Introducción a la Química Ambiental Propiedades del agua • Es la única sustancia en estado natural que se presenta sobre la tierra, al mismo tiempo bajo los tres estados: Sólido en los casquetes polares y nevados, líquido en los mares lagos y ríos, gaseoso como parte del aire se encuentra el vapor de agua. • Los átomos de hidrógeno tienen una carga positiva mientras que el átomo de oxígeno tiene carga negativa. Debido a esta distribución de carga, el agua es una molécula fuertemente bipolar.
- 25. Introducción a la Química Ambiental Propiedades del agua • El agua es un dihidruro de oxígeno.
- 26. Introducción a la Química Ambiental Propiedades del agua • Su punto de fusión es 0°C. Se congela formando hielo una sustancia de estructura abierta que es menos densa que el agua líquida a partir de la cual se forma.
- 27. Introducción a la Química Ambiental Propiedades del agua Estructura cristalina del hielo. Los círculos grandes y pequeños representan los átomos de oxígeno y hidrógeno, respectivamente.
- 28. Introducción a la Química Ambiental • El agua es un disolvente muy potente. Las sustancias que se mezclan y se disuelven bien en agua son llamadas hidrófilas, mientras que las que no combinan bien con el agua se denominan sustancias hidrófobas. • El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja, pero ese valor se incrementa significativamente con la disolución de una pequeña cantidad de material iónico, como el cloruro de sodio. Propiedades del agua
- 29. Introducción a la Química Ambiental • La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad es aprovechada por todas las plantas vasculares, como los árboles • El agua no es combustible, puesto que es un producto residual de la combustión del hidrógeno. Propiedades del agua
- 30. Introducción a la Química Ambiental Todos los cuerpos de agua están interconectados, desde la atmósfera hasta los océanos a través del ciclo hidrológico.
- 31. Introducción a la Química Ambiental El ciclo hidrológico es un proceso continuo pero irregular en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Cualquier acción del hombre en una parte del ciclo, alterará el ciclo entero para una determinada región.
- 32. Introducción a la Química Ambiental CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS DE AGUA
- 33. Introducción a la Química Ambiental CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS DE AGUA OCÉANOS • El océano es aproximadamente una solución 1,1 M de aniones y cationes. • Los océanos cubren el 71 % de la superficie de la Tierra, siendo el Pacífico el mayor de los océanos • El océano está formado por una compleja solución salina, con una concentración constante
- 34. Introducción a la Química Ambiental CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS DE AGUA Principales constituyentes del agua de mar Constituyente ppm Sodio (Na+) 10500 Magnesio (Mg+) 1350 Calcio (Ca+2) 400 Potasio (K+) 380 Cloruro (Cl-) 19000 Sulfatos (SO4 -2) 2700 Bicarbonato (HCO3 -) 142 Bromuro (Br-) 65 Otros sólidos 34 Sólidos disueltos totales 34500
- 35. Introducción a la Química Ambiental CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS DE AGUA OCÉANOS • Desde el punto de vista físico, la principal consecuencia de la presencia de sales disueltas en el agua de mar es el descenso del punto de congelación. Para 35% de salinidad el agua de mar tiene un punto de congelación de --1.91°C • La mayor parte del agua en la Tierra, el 94%, se encuentra en los océanos, de la que se evapora una mayor cantidad de agua pura que aquella que retorna en forma de precipitaciones
- 36. Introducción a la Química Ambiental RÍOS • Se caracterizan porque fluyen unidireccionalmente con velocidades promedios relativamente altas que varían entre 0,1 y 1 m/s. • Pueden considerarse permanentemente mezclados • El flujo es altamente variable y depende de las condiciones climáticas y de las características de drenaje. CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS DE AGUA
- 37. Introducción a la Química Ambiental CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS DE AGUA LAGOS • Es un cuerpo de agua dulce, salobre o salada, de una extensión considerable. El aporte de agua a los lagos viene de los ríos, de aguas freáticas y precipitación sobre el espejo de agua. • La velocidad promedio es relativamente baja, varía entre 0,01 y 0,001 m/s (valores de superficie). • Aunque estancada, el agua de los lagos tiene movimientos internos. Además de las corrientes creadas por los ríos, aguas arriba o aguas abajo, y los manantiales subterráneos, pueden producirse olas provocadas por causas diversas, como la acción del viento sobre la superficie del agua
- 38. Introducción a la Química Ambiental CLASIFICACIÓN DE LOS CUERPOS DE AGUA MAR CASPIO País(es) Azerbaiyán Irán Kazajistán Rusia Turkmenistán
- 39. Introducción a la Química Ambiental AGUAS SUBTERRÁNEAS • Tienen concentraciones de material disuelto superiores a las de las superficiales. Esto se debe al contacto estrecho entre el agua cargada de CO2 y las rocas y tierra en el suelo así como también el tiempo en disolución. • Puede agregarse dióxido de carbono al agua en suelo por la actividad de los microorganismos. • Las velocidades promedio pueden variar entre 10-10 y 10-3 m/s y son gobernadas por la porosidad y la permeabilidad del estrato.
- 40. Introducción a la Química Ambiental Análisis típicos de aguas superficiales y subterráneas Constituyente mg/L A B C SiO2 9,5 1,2 10 Fe+3 0,07 0,02 0,09 Ca+2 4,0 36 92 Mg+2 1,1 8,1 34 Na+ 2,6 6,5 8,2 K+ 0,6 1,2 1,4 HCO3 - 18,3 119 339 SO4 -2 1,6 22 84 Cl- 2,0 13 9,6 NO3 - 0,41 0,1 13 Sólidos disueltos totales 34 165 434 Dureza total 14,6 123 369 A y B = Aguas superficiales (Lagos) C= Aguas subterráneas
- 41. Introducción a la Química Ambiental DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL PLANETA
- 42. Introducción a la Química Ambiental DISTRIBUCIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES POR PAÍSES1 Los países más ricos Cantidad km3/año Brasil 8.233 Rusia 4.507 USA 3.051 Canadá 2.856 Indonesia 2.838 China 2.830 Colombia 2.132 Perú 1.913 India 1.897 1Sierra Ramírez, Carlos Alberto. 2011. Calidad del Agua, evaluación y diagnóstico. Ediciones de la U
- 43. Introducción a la Química Ambiental DISTRIBUCIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES POR PAÍSES1 Los países más pobres Cantidad km3/año Bahrein Casi nada Kuwait 0,02 Bahamas 0,02 Maldivas 0,03 Qatar 0,1 Malta 0,1 Barbados 0,1 Antigua y Barbuda 0,1 Emiratos Árabes Unidos 0,2 1Sierra Ramírez, Carlos Alberto. 2011. Calidad del Agua, evaluación y diagnóstico. Ediciones de la U
- 44. Introducción a la Química Ambiental PORCENTAJES DE ACCESO AL AGUA POTABLE POR PAÍSES
- 45. ESTRÉS HÍDRICO PARA EL 2025 EN EL CONTINENTE AFRICANO Introducción a la Química Ambiental
- 46. La calidad de un ambiente acuático se puede definir como: i)Una lista de concentraciones, especificaciones y aspectos físicos de sustancias orgánicas e inorgánicos, y ii) La composición y el estado de la biota acuática presente en el cuerpo de agua. CALIDAD DEL AGUA Introducción a la Química Ambiental
- 47. Aguas Crudas Aguas Residuales Aguas Tratadas Calidad del Agua TIPOS DE AGUA SEGÚN LA CALIDAD Introducción a la Química Ambiental
- 48. AGUA CRUDA O EN ESTADO NATURAL El término agua cruda se refiere al agua que se encuentra en su estado natural en el ambiente (lluvia, agua superficial, agua subterránea, océanos) que no ha recibido ningún tratamiento ni modificación en su estado natural. Introducción a la Química Ambiental
- 49. AGUA RESIDUAL Se define el agua residual como aquella que ha sido utilizada en cualquier uso benéfico. Agua Residual Doméstica Agua Residual Industrial Introducción a la Química Ambiental
- 50. AGUA TRATADA Se entiende por agua tratada aquella a la cual se le han variado o cambiado sus características físicas, químicas y biológicas con el propósito de utilizarla en algún uso benéfico. La calidad del agua a tratar depende el uso que se la vaya a dar o a asignar. Introducción a la Química Ambiental
- 51. CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO Agua potable según la Organización Mundial de la Salud (OMS) es: “aquella adecuada para consumo humano y para todo uso doméstico habitual, incluida la higiene personal, y que no representa ningún riesgo significativo para la salud, durante una vida de consumo”. Para asegurar beneficios para la salud humana: Calidad Cantidad Continuidad Costo razonable Introducción a la Química Ambiental