QUIMICA AMBIENTAL AMBIENTAL (Evaluación y control de contaminación) ACTIVIDAD_ ACTIVIDAD_ MOMENTO 11- 2 PROGRAMA INGENIERIA AMBIENTAL GRUPO_ 401549_44
PRESENTADO A: MARCELA ANDREA ZAMBRANO (TUTORA- DIRECTORA) DIRECTORA)
PRESENTADO POR: CESAR AUGUSTO VARGAS LADINO C.C_ 1079410018 RHONAL EDUARDO TORRES CAMPOS C.C_ 1076651389 JOHNNY RODRIGUEZ CUENCA C.C- 1.079.172.381 LINDY YANETH VIDARTE AMAYA C.C_ 1.079.177.121
UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE 06 DE SEPTIEMBRE DE 2014
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Reconocimiento global del problema planteado sobre la vida real del río La Paz, cuyo beneficio abastece de agua potable a la población de El Carmen, contextualizando los procesos químicos y naturales que allí ocurren particularmente, dando como respuesta una identificación de la situación problema actual de esta zona.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Identificar los procesos químicos y naturales que ocurren en la ciudad de El Carmen de acuerdo a la información suministrada y que afectan particularmente su componente hídrico ríos, acuíferos y costas. Reconocer los impactos ambientales al ecosistema hídrico y por consiguiente a los habitantes de la ciudad de El Carmen, que conllevan al deterioro de la calidad de vida y afecciones a la salud. Describir detalladamente los procesos químicos ocurridos como causa de las actividades antrópicas en la ciudad de El Carmen, de tal manera que se haga un planteamiento técnico que permita tomar decisiones adecuadas para su remediación o mitigación. Determinar la desproporción entre los factores económico, ambiental ambiental y social así concluir cuál de los tres es el dominante, para luego procurar equipararlos de tal manera que se logre el progreso y el desarrollo sostenible de la ciudad de El Carmen. Identificar las fuentes y los elementos causantes de la contaminación contaminaci ón en la ciudad del Carmen. Realizar la revisión de los componentes físicos y químicos que intervienen en los procesos industriales desarrollados en esta región.
MARCO TEORICO COMPONENTE HIDRICO El agua no se encuentra ni se estudia como sustancia químicamente pura, sino en forma de soluciones, suspensiones y dispersiones coloidales acuosas presentes en los diferentes compartimentos ambientales, encontramos especies químicas presentes en las aguas naturales debido a: la propiedad del agua como solvente extraordinario, su capacidad reactiva y su acción como agente erosivo. Entre las especies químicas se destacan las siguientes: Gases: provenientes de tres fuentes principales y que alcanzan un grado determinado de disolución al entrar en contacto con el agua. Encontramos los siguientes: CO 2, N2, O2, CH4, H2S y NH3. Iones: al igual que los gases tienen origen diverso y forman soluciones acuosas de diferentes concentraciones. Como ejemplo tenemos: K +, Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2, Cl-, SO42-, PO43-, HCO3-, NO3-, F-, SO42-, NH4+, CH3COO-,H3O+ y HSO3-. Compuestos inorgánicos de origen específico: descendientes de la meteorización de minerales presentes en la corteza terrestre, causada por ataque químico y arrastre por parte del agua. Los más frecuentes son: arcillas: desde el punto de vista mineralógico, comprenden todos los silicatos laminares secundarios, con tamaño de partícula < 2µ y arenas: estos materiales son el producto de alteración de rocas y corresponden a partículas que, desde el punto de vista de la geología, tienen un tamaño comprendido entre 0,063 mm y 2 mm. Materia orgánica: concierne a especies bien en solución o en suspensión o dispersión coloidal. En el primer caso se encuentran los aminoácidos, los hidratos de carbono, los ácidos grasos y alcoholes, entre otros compuestos, producto de la descomposición de seres vivos. En el segundo caso, esto es, el de sustancias de naturaleza coloidal, están los ácidos húmicos y los fúlvicos que son una fracción muy importante de la materia orgánica de los suelos, y las proteínas y los polisacáridos procedentes de seres vivos. Contaminación del agua. Basados en la composición y usos del agua se puede constituir como contaminación del agua, desde el punto de vista ambiental como cualquier desviación a partir de un estado normal. La contaminación del agua se establece a partir de las siguientes señales: -
En relación con la composición natural del agua La medición de la contaminación está relacionada con el uso al que está destinada el agua. El origen de la contaminación es la actividad antropogénica directa o indirecta.
Clasificación de los contaminantes Disminución de la solubilidad del O2.
Agentes físico:
El calor, o contaminación térmica, afecta las propiedades fisicoquímicas de los sistemas acuosos y en consecuencia puede inducir cambios medio ambientales. Este tipo de contaminación proviene del agua caliente liberada de centrales eléctricas y procesos industriales y vertida en los sistemas acuosos después de ser utilizada como refrigerante.
Incremento en la velocidad de las reacciones químicas Alteración de las condiciones favorables de vida para los organismos acuáticos.
Inorgánicos: Sales, ácidos y bases, elementos tóxicos, elementos radiactivos, gases y especies minerales no disueltas.
.Existen tres Grandes grupos de agentes
Agentes Químicos :
Agentes Biológicos:
Se dividen en 3 grandes grupos:
Orgánicos: se agrupan los compuestos formados principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Estos compuestos se descargan en los cuerpos de agua en forma de materia or ánica Bionutrientes: La suma de aportes de nutrientes, principalmente nitratos y fosfatos, aumenta sus cantidades en los cuerpos de agua, en forma desproporcionada, con la consecuente proliferación del fitoplancton que se La contaminación de los cuerpos de agua conoce como eutrofización de los por organismos tales como bacterias, virus medios acuosos. y protozoarios tiene origen en las descargas que contienen desechos de personas infectadas y en las de lodos de procesos biológicos de tratamientos de agua. Las enfermedades más comunes producidas por estos microorganismos son la tifoidea, el cólera, la disentería, hepatitis infecciosa y amibiasis.
Características de las aguas naturales. Las aguas naturales por lo común son soluciones de diferente complejidad. Esto se debe al estrecho contacto que tiene el agua natural con los compuestos químicos de la litosfera, la atmósfera y la biosfera. El agua lluvia contiene gases de la atmósfera y, algunas veces, contaminantes de aire disueltos. El agua de los ríos y lagos contiene minerales disueltos, gases atmosféricos, y diversos compuestos químicos liberados por el hombre. El agua de mar constituye una selección compleja que se compone de varios compuestos químicos. Los compuestos químicos de las aguas naturales contribuyen a determinar las propiedades importantes del agua. Algunos de tales compuestos son vitales para las plantas y los animales acuáticos. Por otro lado, varios de estos compuestos químicos interfieren con el uso al que se destina el agua y por tanto, se les considera contaminantes. Es una gigantesca solución de iones y otras sustancias en las que existen plantas y animales. Los principales constituyentes del agua
Características de las aguas naturales. Las aguas naturales por lo común son soluciones de diferente complejidad. Esto se debe al estrecho contacto que tiene el agua natural con los compuestos químicos de la litosfera, la atmósfera y la biosfera. El agua lluvia contiene gases de la atmósfera y, algunas veces, contaminantes de aire disueltos. El agua de los ríos y lagos contiene minerales disueltos, gases atmosféricos, y diversos compuestos químicos liberados por el hombre. El agua de mar constituye una selección compleja que se compone de varios compuestos químicos. Los compuestos químicos de las aguas naturales contribuyen a determinar las propiedades importantes del agua. Algunos de tales compuestos son vitales para las plantas y los animales acuáticos. Por otro lado, varios de estos compuestos químicos interfieren con el uso al que se destina el agua y por tanto, se les considera contaminantes. Es una gigantesca solución de iones y otras sustancias en las que existen plantas y animales. Los principales constituyentes del agua de mar típica en gramos por Kg. De agua de mar son:
Agua De Mar
Agua de Lagos y de Ríos
El agua de mar contiene cerca del 3.5% por masa de iones disueltos. Como se ve en la lista anterior, los iones sodio y cloruro son predominantes, lo que explica que el agua de mar un sabor salobre. Hay muchos otros elementos, denominados trazas que están presentes en el agua en concentraciones muy pequeñas. Cuando se evapora una muestra de agua de mar, se recupera una mezcla de compuestos iónicos. El agua de los ríos y lagos tienen composiciones variables. Esto es posible ya que tanto unos como otros a menudo contienen agua que ha estado en contacto con varias formaciones geológicas. Este líquido puede haber fluido a grandes y cortas distancias sobre la tierra, pudo haber disuelto minerales y substancias de vida vegetal en descomposición a lo largo del recorrido y, además, pueden contener materiales descargados por los seres humanos. El agua de estas fuentes por lo general es conocida como agua dulce. Por supuesto, este tipo de agua no es ni dulce ni pura, sino que es una solución de iones y moléculas disueltos. Los iones más comunes son el ión Calcio, Ca+, el ión Magnesio, Mg +2 y el ión sodio, Na +. Los iones negativos más comunes incluyen el bicarbonato, HCO 3- y al ión Sulfato, SO 4-2
Contaminación Hídrica en Colombia
La contaminación hídrica en Colombia proviene principalmente de las actividades industriales, domésticas y agropecuarias, además del aporte de residuos de las explotaciones mineras y de sitios de disposición final de residuos. En los grandes centros urbanos y núcleos industriales del país, la calidad del recurso hídrico se ha deteriorado por la descarga de residuos peligrosos (básicamente de la industria química, farmacéutica y de transformación), la descarga de materia orgánica y la presencia de microorganismos patógenos, aportados por algunos tipos de industrias y servicios (hospitales y otros). Adicionalmente, las aguas industriales se manejan conjuntamente con las aguas residuales domésticas de los núcleos urbanos.
Metales pesados Los metales pesados son sustancias propias de la naturaleza de peso molecular alto, muy difundidos y en muchos casos muy útiles, como por ejemplo, el plomo que se utiliza mucho para tubería, y el cadmio. Los metales pesados tienen efectos en la salud y afectan diferentes órganos. Metales tóxicos: Metales tan conocidos y utilizados como el plomo, mercurio, cadmio, níquel, vanadio, cromo, cobre, aluminio, arsénico o plata, etc., son sustancias tóxicas si están en concentraciones altas. Especialmente tóxicos son sus iones y compuestos. Muchos de estos elementos son micronutrientes necesarios para la vida de los seres vivos y deben ser absorbidos por las raíces de las plantas o formar parte de la dieta de los animales. Pero cuando por motivos naturales o por la acción del hombre se acumulan en los suelos, las aguas o los seres vivos en concentraciones altas se convierten en tóxicos peligrosos. La industrialización ha extendido este tipo de polución ambiental. Por ejemplo en los países más desarrollados la contaminación con el plomo procedente de los tubos de escape de los vehículos ha sido un importante problema, aunque desde hace unos años se está corrigiendo con el uso de gasolinas sin plomo. También la contaminación en los alrededores de las grandes industrias metalúrgicas y siderúrgicas puede alcanzar niveles muy altos y desechos tan frecuentes como algunos tipos de pilas pueden dejar en el ambiente cantidades dañinas de metales tóxicos, si no se recogen y tratan adecuadamente. Estos metales no se eliminan y si lo hacen es en muy baja escala, entonces, este efecto es más bien acumulativo, y se van adquiriendo y acumulando en ciertas partes, como son metales pesados justamente, de peso molecular muy alto, no son metabolizados para empezar y los que están diluidos en la sangre, siempre se encuentran en alguna parte dañando, pueden llegar a eliminarse por el riñón y por otras vías.
PCB (Bifenilos PoliClorados) Los PCB son un grupo de 209 compuestos químicos sintetizados por el hombre, entre los cuales hay sustancias de muy distinta toxicidad. Por sus características de buen poder aislante y no ser inflamables, algunos de ellos se han usado mucho como líquidos refrigerantes y lubrificantes en transformadores y otros equipos eléctricos. También se han utilizado en la fabricación de pinturas y plásticos, como aceites hidráulicos, etc. En bastantes países se dejaron de fabricar a finales de la década de 1970 cuando se encontraron signos de que son sustancias dañinas para el ambiente y posiblemente para la Salud. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMA
El Río La Paz, abastece de agua potable a la población de El Carmen; la cual se encuentra ubicada en una zona costera a 23 m.s.n.m, tiene una población de 500.000 habitantes y su desarrollo económico proviene de la agricultura, la pesca, la industria manufacturera y explotación minera artesanal; entre las industrias manufactureras, se encuentran dos Empresas de producción y comercialización de refrigerantes, entre ellos aires acondicionados. El ingreso por Per-cápita es de cuatro salarios mínimos legales vigentes, lo cual hace que la población tenga una producción de residuos constante y el promedio de vehículos por familia (~ 4 habitantes) es de dos. La fuente hídrica de abastecimiento, presenta niveles de contaminación por suspensiones acuosas de arenas y arcillas provenientes de la meteorización de minerales; así como la contaminación generada por la solución de gases y iones en el agua, provenientes de las actividades antropogénicas y de procesos naturales, algunos de ellos son el CO 2, N 2, O 2, CH 4, H2S, NH3, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cl-, SO43-, SO42-, HCO3-, NO3-, F-, PO43-, NO3-, NH4+, CH3COO-, H3O+, HsO3-. El agua es tratada en la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP), donde emplean cloro como método de desinfección, cuyo pH es menor a seis, logrando oxidar el CN -, el Hierro (Fr) y el Manganeso (Mn), y remover el olor y la materia orgánica. En el tratamiento del agua, se emplean coagulantes con rangos de pH de cinco a ocho. Los niveles de nitritos, nitratos y fluoruros son de (0.5, 12, y 1.1, respectivamente) y concentración de 3 ppm de carbono orgánico (Res 2115), para el agua que se dispone en la red de distribución de agua potable. Nota: cuando el pH es superior a seis, el cloro al reaccionar con el agua, genera dos ácido como subproductos de desinfección (cloro residuos libre), los cuales pueden reaccionar con ácido nítrico, dando paso a la formación de clora minas.
La vida acuática, ha experimentado un impacto ambiental por el deterioro de corales que contienen carbonato de calcio, causado por niveles de pH inferiores a 4.3 La explotación minera artesanal, emplea Mercurio (Hg) para la extracción de Oro (Au) formando una amalgama, la cual al ser sometida a temperaturas superiores de 357 °C (temperatura de ebullición del Hg), separa el Au del Hg el cual pasa ha estado gaseoso. La industria minera pro ser artesanal, no tiene controles de emisiones ni de vertimientos, los cuales desembocan al Río La Paz aguas abajo de la boca toma de la PTAP. En la población de Cabú, ubicado a 50 Km de la población de El Carmen, se encuentra una Mega minería a cielo abierto, donde emplean sustancias ácidas y metales pesado que alteran la corteza terrestre y la calidad del aire, como Plomo (Pb), Arsénico (As), Mercurio (Hg), Cadmio (Cd) y Cloro hexavalente (Cl 6+). Las fuentes de Carbono Orgánico Total (COT) del Río La Paz, tiene origen sintético proveniente de detergentes y pesticidas; y origen natural gracias a los ácidos húmicos y fúlvicos los cuales son conocidos como polifenoles que son precursores de subproductos de desinfección. La descomposición de la celulosa en el suelo reacciona con las bacterias del mismo, formando los ácidos húmico y fúlvicos. Con el fin de mejorar los cultivos, los agricultores emplean sustancias químicas como fertilizantes, cuyo contenido incluye Fósforo (P) y Nitrógeno (N); las altas concentraciones de N y P, han generado eutrofización en las fuentes de agua cercanas a los cultivos, donde hace dos años era zona pesquera, debido a la concentración mayor a 9 ppm de Oxígeno Disuelto que impidió la vida acuática de peses por el exceso de algas en la superficie de la fuente hídrica. En una zona rural alejada de la población de El Carmen, durante casi siete años fumigaban los terrenos con Glifosato (plaguicida organofosforado) desde aviones, debido a los cultivos de coca que allí se daban y que están prohibidos por disposición nacional. Los gases NOx, generados por las emisiones de fuentes móviles (vehículos) de la población de El Carmen, reaccionan en la atmósfera formando el ozono troposférico. Gracias a los gases emitidos por las fuentes móviles y las fuentes fijas (NOx y SOx, respectivamente), se han presentado reportes de lluvia ácida con un valor de 4.3 en la escala de pH. Las emisiones de fuentes fijas, inciden en la formación del smog fotoquímico el cual no ha sido controlado en la población debido a la ausencia de normatividad, pero si se tienen reportes de toxicidad en plantas por parte del Nitrato de Peroxiacetilo (PAN) Del problema planteado, para la unidad uno se deben identificar los factores relacionados al componente hídrico; para la unidad tres, los factores relacionados al componente suelo; y para la unidad tres, los factores relacionados a la atmósfera.
En el desarrollo de los momentos de cada unidad, se deben identificar las reacciones y procesos químicos generados en la situación problema, las causas, efectos, soluciones, subproductos (si los hay), el método de toma de muestra para la identificación cuantitativa del problema, la relación teórica con el problema propuesto y los factores que se consideren importantes para justificar la explicación, generación y solución del problema PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La fuente hídrica de abastecimiento, presenta niveles de contaminación por suspensiones acuosas de arenas y arcillas provenientes de la meteorización de minerales; así como la contaminación generada por la solución de gases y iones en el agua, provenientes de las actividades antropogénicas y de procesos naturales, algunos de ellos son el CO 2, N 2, O 2, CH 4, H2S, NH3, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cl-, SO43-, SO42-, HCO3-, NO3-, F-, PO43-, NO3-, NH4+, CH3COO-, H3O+, HsO3-. El agua es tratada en la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP), donde emplean cloro como método de desinfección, cuyo pH es menor a seis, logrando oxidar el CN -, el Hierro (Fe) y el Manganeso (Mn), y remover el olor y la materia orgánica. En el tratamiento del agua, se emplean coagulantes con rangos de pH de cinco a ocho. Los niveles de nitritos, nitratos y fluoruros son de (0.5, 12, y 1.1, respectivamente) y concentración de 3 ppm de carbono orgánico (Res 21-15), para el agua que se dispone en la red de distribución de agua potable. Cuando el pH es superior a seis, el cloro al reaccionar con el agua, genera dos ácido como subproductos de desinfección (cloro residuos libre), los cuales pueden reaccionar con ácido nítrico, dando paso a la formación de cloraminas. La vida acuática, ha experimentado un impacto ambiental por el deterioro de corales que contienen carbonato de calcio, causado por niveles de pH inferiores a 4.3 Con el fin de mejorar los cultivos, los agricultores emplean sustancias químicas como fertilizantes, cuyo contenido incluye Fósforo (P) y Nitrógeno (N); las altas concentraciones de N y P, han generado eutrofización en las fuentes de agua cercanas a los cultivos, donde hace dos años era zona pesquera, debido a la concentración mayor a 9 ppm de Oxígeno Disuelto que impidió la vida acuática de peces por el exceso de algas en la superficie de la fuente hídrico. Con la información inicial de la situación, determinamos que la Fuente de abastecimiento hídrico de la población es el Rio la Paz, presentando los siguientes problemas: Problema 1: Contaminación por suspensiones acuosas de arenas y arcillas provenientes de la meteorización de minerales. Problema 2: Contaminación por la solución de gases e iones de gases, provenientes de actividades antropogénicas y de procesos naturales.
Problema 3: La industria minera genera vertimientos de Mercurio (Hg) que van al Rio, lo cual deteriora la calidad del agua. Estos vertimientos que caen al rio, son transportados por este y desembocan el en mar, lo cual evidencia un impacto ambiental por el deterioro de corales que contienen carbonato de calcio, causado por niveles de pH inferiores a 4.3. De acuerdo a esta información el problema planteado es el siguiente: “La población costera del El Carmen presenta Contaminación del componente hídrico por
suspensiones acuosas de arenas y arcillas provenientes de la meteorización de minerales, contaminación por la solución de gases y iones de gases, provenientes de actividades antropogénicas y de procesos naturales y contaminación por vertimientos de Mercurio (Hg), proveniente de la extracción de Oro, deteriorando la calidad del agua del Rio la Paz, que al desembocar en el mar, impacta los ecosistemas coralinos, registrando pH inferiores a 4.3 ”. Se debe identificar los factores relacionados al componente hídrico. Identificar las reacciones y procesos químicos. Causas- efectos- soluciones- subproductos (si los hay) Los tres tipos de procesos químicos más importantes que tienen lugar en el agua son: Componente Hídrico
Reacciones ácido-base (o de neutralización).
Reacciones de oxidaciónreducción (redox).
Reacciones de precipitación.
Esta última enmarcada dentro de un concepto más amplio: la solubilidad. Las reacciones ácidobase y de precipitación controlan el contenido de iones inorgánicos en el agua, mientras que las reacciones redox controlan el tipo de iones y, sobre todo, el contenido y características de la materia orgánica presente. Así, el pH y el contenido de los iones principales de un agua natural vienen casi determinados por la solubilizarían del CO2 en agua y el lavado de los carbonatos de las rocas.
PROCESOS QUIMICOS Y NATURALES QUE SE PRESENTAN Los tres tipos de procesos químicos más importantes que tienen lugar en el agua son: 1. Reacciones ácido - base (o de neutralización) El agua reacciona con los óxidos ácidos y con los óxidos básicos. Algunas reacciones que se presentan son:
CON ÓXIDOS ÁCIDOS
CON ÓXIDOS BÁSICOS
CO2 + H2O → H2CO3 (ácido carbónico)
Na2O + H2O → 2.NaOH (hidróxido de sodio)
SO2 + H2O → H2SO4 (ácido sulfúrico CaO + H2O → Ca (OH) 2 (hidróxido de calcio)
N2 O5 + H2O → 2.HNO3 (ácido nítrico)
MgO + H2O → Mg (OH) 2 (Hidróxido de Magnesio )
2. Reacciones de oxidación – reducción (redox). Las acciones antrópicas generan una reducción de oxigeno por descarga de la materia orgánica y se representa por la siguiente ecuación. CH2 + O2
CO2 +H2O
3. Reacciones de precipitación, esta última enmarcada dentro de un concepto más amplio: la solubilidad. Las reacciones ácido - base y de precipitación controlan el contenido de iones inorgánicos en el agua, mientras que las reacciones redox controlan el tipo de iones y, sobre todo, el contenido y características de la materia orgánica presente. Así, el pH y el contenido de los iones principales de un agua natural vienen casi determinados por la solubilizarían del CO 2 en agua y el lavado de los carbonatos de las rocas. Procesos químicos generados Dentro de los
contaminantes generados estan los
compuestos nitrogenados como el
amoniaco; que es un acido y reacciona con el agua: NH3
+
Amoniaco + (Base 1)
NH4+
H2O Agua (Acido 2)
Amonio (Acido 1)
+ +
OHHidroxido (Base 2)
Constante de disociacion: K(a25°C) (mol/L) = 5,6 x 10 -10 IDENTIFICAR LOS FACTORES RELACIONADOS AL COMPONENTE HÍDRICO Procesos Químicos y naturales
Identificación de la situación del problema
PROCESO NATURAL
CAUSA: Suspensión acuosa de Arena y arcilla.
La fuente hídrica de abastecimiento, presenta niveles de contaminación por suspensiones acuosas de arenas y arcillas provenientes de la meteorización de minerales.
EFECTO: Contaminación del agua.
PROCESO QUIMICO
La vida acuática, ha experimentado impacto ambiental por el deterioro corales que contienen carbonato calcio, causado por niveles de inferiores a 4.3.
un de de pH
CAUSA: Niveles del pH inferior a 4.3. EFECTO: Deterioro de corales que contiene carbonato de calcio.
PROCESO QUIMICO Y NATURAL
CAUSA: Actividades Antropogenicas y de procesos naturales. EFECTO: Contaminación por la solución de gases y iones en el agua.
Así como la contaminación generada por la solución de gases y iones en el agua, provenientes de las actividades antropogénicas y de procesos naturales, algunos de ellos son el CO2, N2, O2, CH4, H2S, NH3, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cl-, SO43-, SO42-, HCO3-, NO3-, F-, PO43-, NO3-, NH4+, CH3COO-, H3O+, HsO3-.
PROCESO QUIMICO Y NATURAL
CAUSA: El cloro que al reaccionar con el agua genera dos acidos. EFECTO: Formacion de cloraminas en la red de distribucion de agua potable.
PROCESO QUIMICO Y NATURAL
CAUSA: explotación minera artesanal, emplea Mercurio (Hg) para la extracción de Oro (Au). EFECTO: La industria minera pro ser artesanal, no tiene controles de emisiones ni de vertimientos, los cuales desembocan al Río La Paz aguas abajo de la boca toma de la PTAP.
En el tratamiento del agua, se emplean coagulantes con rangos de pH de cinco a ocho. Los niveles de nitritos, nitratos y fluoruros son de (0.5, 12, y 1.1, respectivamente) y concentración de 3 ppm de carbono orgánico (Res 2115), para el agua que se dispone en la red de distribución de agua potable. Nota: cuando el pH es superior a seis, el cloro al reaccionar con el agua, genera dos ácido como subproductos de desinfección (cloro residuos libre), los cuales pueden reaccionar con ácido nítrico, dando paso a la formación de cloraminas. La explotación minera artesanal, emplea Mercurio (Hg) para la extracción de Oro (Au) formando una amalgama, la cual al ser sometida a temperaturas superiores de 357 °C (temperatura de ebullición del Hg), 0separa el Au del Hg el cual pasa a estado gaseoso. La industria minera pro ser artesanal, no tiene controles de emisiones ni de vertimientos, los cuales desembocan al Río La Paz aguas abajo de la boca toma de la PTAP.
Cuando el pH es superior a seis, el cloro al reaccionar con el agua, genera dos ácido como subproductos de desinfección (cloro residuos libre), los cuales pueden reaccionar con ácido nítrico, dando paso a la formación de clora minas. La cloramina (monocloramina) es un compuesto químico de fórmula NH2Cl. Por lo general se utiliza como una solución diluida con función desinfectante. El término cloramina también hace referencia a una familia de compuestos orgánicos con fórmulas R2NCl y RNCl2 (siendo R un grupo orgánico). También son muy conocidas la dicloramina, NHCl2, y el tricloruro de nitrógeno, NCl3.
NH2Cl es comúnmente usada en bajas concentraciones como un desinfectante secundario en los sistemas municipales de distribución de agua como una alternativa a la cloración con cloro libre. Su aplicación es cada vez mayor. El cloro (también denominado cloro libre) está siendo desplazado por la cloramina, que es mucho más estable y no se disipa del agua antes de llegar a los consumidores. NH2Cl también tiene mucha menor tendencia (aunque todavía presente) que el cloro libre a convertir la materia orgánica en clorocarbonos como el cloroformo y tetracloruro de carbono. Estos compuestos han sido identificados como cancerígenos y desde 1979 la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos regula sus niveles en agua potable de EE.UU. Además, el agua tratada con cloramina no tiene el olor del cloro distintivo del tratamiento gaseoso, lo que mejora su sabor. Sin embargo, en su conjunto, el uso de cloramina puede resultar en un número mayor y más genotóxico de los subproductos de la desinfección de cloro. Eutrofización (Eutrofización) Proceso natural y/o antropogénico que consiste en el enriquecimiento de las aguas con nutrientes, a un ritmo tal que no puede ser compensado por la mineralización total, de manera que la descomposición del exceso de materia orgánica produce una disminución del oxigeno en las aguas profundas. Sus efectos pueden interferir de modo importante con los distintos usos que el hombre puede hacer de los recursos acuáticos (abastecimiento de agua potable, riego, recreación, etc.). Los factores que afectan el grado de eutrofización son: Clima: los climas cálidos favorecen el proceso. Cuerpos de agua poco profundos y/o de bajo caudal son más propicios para el desarrollo del proceso Área de drenaje: la poca cubierta arbórea sujeta a precipitaciones abundantes favorece la erosión y el arrastre de nutrientes hacia el cuerpo de agua Geología: en áreas de drenaje donde predominan rocas sedimentarias hay mayor aporte de fósforo por escorrentía. Los suelos arcillosos drenan pobremente y también favorecen la escorrentía y consecuentemente el aporte de nutrientes. Las causas de la eutrofización pueden ser: a) naturales: aportes atmosféricos: precipitación. resuspensión de los sedimentos del fondo. liberación desde los sedimentos anóxicos. descomposición y excreción de organismos. fijación de nitrógeno por microorganismos. b) antropogénico: vertidos de residuos industriales, agrícolas, urbanos y de plantas de tratamiento. deforestación que aumenta la erosión y
disminuye el reciclaje de nutrientes en la cuenca, aumentando su ingreso al cuerpo de agua. PASOS EMPLEADOS PARA LA IDENTIFICACION DEL PROBLEMA
LAS CAUSAS Y MÉTODOS QUE PUEDAN GENERAR LA SOLUCIÓN
Se entiende por contaminación del agua la adición de una sustancia a un cuerpo de agua que ocasiona un deterioro de su calidad lo que no la hace apta para el consumo que se le quiera dar. La materia extraña inerte presente en el Rio La Paz, puede ser los compuestos de plomo y mercurio o viva como los microorganismos presentes en la materia orgánica. En este caso la autodepuración del rio es inferior a los contaminantes que se aportan, las causas de contaminación natural son unas que podrían ser asimiladas o autopurificadas, pero sumadas a estas están las causas de contaminación no natural como son las aguas domesticas, aguas residuales industriales, desperdicios agrícolas, sedimentación y erosión, plaguicidas. Existen tres parámetros básicos para determinar el grado de contaminación y son: pH, Numero de Bacterias coliformes existentes, cantidad de oxigeno disuelto.
Técnicas de control de la contaminación del agua Si todo el país tomara las medidas preventivas con el fin de evitar la contaminación del recurso hídrico, como son la Educación ambiental y la información se disminuiría la contaminación de las fuentes hídricas, pero a pesar de ellos existe la tecnología que ayuda a mitigar los impactos ambientales y daños que se ocasionan no solo al agua sino a una población, en este caso especifico se requiere diseñar e implementar un programa integral que tenga como objetivo la disminución o eliminación de los factores de riesgo de la fuente hídrica y para ello se propone lo siguiente: 1.- Diseñar e implementar un programa de educación ambiental encaminado a la disminución del rio la Paz 2.- Dentro del PSMV debe estar establecido el control de los vertimientos de las industrias de la región y debe apoyarse en la CAR para que se de aplicabilidad a la norma vigente el decreto 3930 del 2010 con el fin de que esas industrias minimicen sus vertimientos con sus tratamiento previos. 3.- Diseñar un proyecto para la construcción del sistema de tratamiento que se propone con el fin de conseguir los recursos económicos necesarios para poder establecer los tratamientos a las aguas residuales y a las aguas de captación de la planta de tratamiento con el fin de mejorar el existente.
4.- integrar las tecnologías existentes con las alternativas y de vanguardia con el único fin del mejoramiento de los sistemas existentes y la construcción e implementación de los que se recomienden. GENERACIÓN Y SOLUCIÓN DEL PROBLEMA
El proyecto que se propone para este caso con el fin de dar solución a la problemática, es el tratamiento de las aguas residuales mediante la construcción de un sistema que este comprendido por: 1.- Sistemas de tratamiento de aguas residuales PTAR:
Tratamiento preliminar: Bocatoma, rejillas, trampagrasas, desarenadores de flujo horizontal, tamices estáticos, tamices rotatorios. Tratamientos primarios: Desarenadores aireados unidades de flotación por aire disperso, sedimentadores primarios, unidades de precipitación química (sistemas compactos, unidades de mezcla rápida, coagulación hidráulica, floculadores mecánicos, clarifloculadores, tanques sépticos. Tratamiento secundario: Biofiltro con materiales filtrantes que contiene biomasa, materia y lombrices rojas californianas que digieren la materia orgánica siendo un método natural y eficiente que trata los residuos líquidos y la materia orgánica permitiendo que haya un tecnología mas limpia. El agua contaminada llega al biofiltro que funciona como un colador que procesa la materia orgánica que trae el agua residual, la lombriz ayuda a formar toda la flora bacteriana que va degradando la materia orgánica, el agua llega al lecho filtrante donde es aspersada por regadores, en esta capa queda capturada la materia orgánica, esta se oxida en el intestino, una parte minima queda en la capa de la lombriz y el resto se utiliza para la producción de humus, el agua filtrada y tratada pasa a los ductos que la dirigen a los depósitos para posteriormente ser usada en los riesgos de cultivo o entregada a la planta de tratamiento de agua potable y el resto a las fuentes hídricas ya apta para la vida acuática.
Mejoramiento de la planta de tratamiento de agua potable PTAP: El sistema de tratamiento del agua para consumo humano debe ser mejorado con el fin de que la capacidad de la existente se proyecte a una población futura y que permita eliminar aquellos elementos microbiológicos y fisicoquímicos que actualmente trae el Rio La Paz, además se debe aprovechar para instalar componentes que puedan eliminar con efectividad la Giardia Lambia y el cryptosporidium, como también mejorar
la turbiedad y el color. Para ello se propone la construcción de plantas compactas con los siguientes componentes:
Torres de aireación Sistemas de mezcla rápida Floculadores Sedimentadores en forma de panel de abejas Filtros Suavizadores Desmineralizadores Desinfección Osmosis inversa Laboratorio de aguas
CONCLUSIONES
EL fin de este trabajo es la identificación del problema, el cual se relaciona con la contaminación de un rio (Hidrología del agua) cuyo origen es natural pero por gravedad producida por el hombre, por sus actividades de explotación de recursos naturales, lo que acrecienta el estado de la fuente hídrica siendo esta una fuente primaria para el abastecimiento de una comunidad considerable. Ayuda a conocer todas las propiedades y los procesos químicos que son utilizados en la desinfección y la creación de plantas de tratamiento además se dice que en todo el mundo no han podido desarrollar un método para que el agua se apta para el consumo humano y es la causa de varias muertes en el mundo. El agua es un recurso renovable, desde años atrás las personas se están concientizando para el manejo adecuado del recurso hídrico, evitando desperdicios y evitando la contaminación y además que ahora el gobierno en tiempos de verano prohíbe la mala utilidad de este recurso que es la fuente vital para nuestra vida pero según estas leyes implementados en todo el mundo no se ha logrado obtener buenos resultados. Se puede decir que al conocer un problema hay que buscar las alternativas de solución y en este caso esa es la prioridad.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS - Triana, M. (2010). Capítulo 1, 2 y 3, p. 16-176. En Módulo Química Ambiental. Bogotá Colombia. (Disponible en) Datateca Universidad Nacional Abierta y a Distancia: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/401549/ - Mota, A. (2011). Tema V. En Química del medio ambiente. Grana España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Facultad de Ciencias: http://www.ugr.es/~mota/Parte2Tema05.pdf - Mota, A. (2011). Tema VI. En Química del medio ambiente. Granada España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Facultad de Ciencias: http://www.ugr.es/~mota/Parte2Tema06.pdf - Mota, A. (2011). Tema VII. En Química del medio ambiente. Granada España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Facultad de Ciencias: http://www.ugr.es/~mota/Parte2Tema07.pdf - Mota, A. (2011). Tema VIII. En Química del medio ambiente. Granada España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Facultad de Ciencias: http://www.ugr.es/~mota/Parte2Tema08.pdf - Triana, M. (2010). Capítulo 4, 5 y 6, p. 186-288. En Módulo Química Ambiental. Bogotá Colombia. (Disponible en) Datateca Universidad Nacional Abierta y a Distancia: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/401549/ - García, I; Dorronsoro. (2013). En Contaminación del suelo. Granada España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Departamento de Edafología y Química Agrícola: http://edafologia.ugr.es/conta/tema00/home.htm - Lenoir, C, et al . (2004). Contaminación y Tratamiento de Suelo. Buenos Aires Argentina. (Disponible en) Universidad Abierta Interamericana. Programa de difusión e investigación en desarrollo sostenible: http://www.sustentabilidad.uai.edu.ar/pdf/ing/cont_y_tratam_suelos.pdf - Mota, A. (2011). Tema II. En Química del medio ambiente. Granada España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Facultad de Ciencias: http://www.ugr.es/~mota/Parte1Tema02.pdf - Mota, A. (2011). Tema III. En Química del medio ambiente. Granada España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Facultad de Ciencias: http://www.ugr.es/~mota/Parte1-
Tema03.pdf - Mota, A. (2011). Tema IV. En Química del medio ambiente. Granada España. (Disponible en) Portal Universidad de Granada. Facultad de Ciencias: http://www.ugr.es/~mota/Parte1Tema04.pdf
