Int. a la qca. ambiental

UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE POSTGRADO
PROGRAMA : CIENCIAS DEL AMBIENTE

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

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

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

SITUACIÓN AMBIENTAL GLOBAL
Recursos
naturales
Recursos
naturales
agotados por el
hombre

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:

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

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

“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.

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.

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

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

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)

LOS 12 PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA VERDE

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.

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

• 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

QUÍMICA ATMOSFÉRICA
La atmósfera juega una función
protectora vital, pues absorbe la
radiación ultravioleta mas
energética del sol, que acabaría
con los organismos vivientes.

• 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

• 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

• 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

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.

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.

• El agua es un dihidruro de oxígeno.

• 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.

Estructura cristalina del hielo. Los
círculos grandes y pequeños
representan los átomos de
oxígeno y hidrógeno,
respectivamente.

• 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.

• 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.

Todos los cuerpos de agua están interconectados, desde la atmósfera hasta los
océanos a través del ciclo hidrológico.

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.

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

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

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

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.

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

MAR CASPIO
País(es)
Azerbaiyán
Irán
Kazajistán
Rusia
Turkmenistán

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.

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

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL PLANETA

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

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

PORCENTAJES DE ACCESO AL AGUA POTABLE POR PAÍSES

ESTRÉS HÍDRICO PARA EL 2025 EN EL CONTINENTE AFRICANO

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

Aguas
Crudas
Aguas
Residuales
Aguas
Tratadas
Calidad del Agua
TIPOS DE AGUA SEGÚN LA CALIDAD

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.

AGUA RESIDUAL
Se define el agua residual como aquella que ha sido utilizada en cualquier uso
benéfico.
Agua Residual
Doméstica
Agua Residual
Industrial

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.

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

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