Tema 30 - Contaminación ambiental

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138UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA TEMA 30
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
QUÍMICA
PETRÓLEO
El petróleo o aceite crudo se extrae de pozos perforados a
grandes profundidades, en los estratos rocosos de la corteza
terrestre. No se conoce con exactitud el origen del petróleo,
pero se cree que es el resultado de procesos geológicos
sobre la materia orgánica en descomposición.
En la búsqueda de los depósitos de petróleo, los geólogos
emplean muchas técnicas, pero la más importante es la
que consiste en sondear las diferentes capas de roca con
objeto de localizar la presencia de una corona o de una
elevación redondeada en la cual pueda estar atrapado un
depósito de petróleo.
Depósito de petróleo
Es
tra
to
s 
ro
co
so
s
Varios miles de metros
A pesar de que algunos compuestos de oxígeno, azufre
y nitrógeno se encuentran en el petróleo, éste está
compuesto principalmente, por una mezcla de hidrocar-
buros, los cuales se refinan, mediante el proceso llamado
destilación fraccionada, para obtener productos útiles.
Este proceso se basa en el hecho de que las volatilidades
(y por lo tanto las presiones de vapor) de los diferentes
hidrocarburos varían inversamente con sus masas mole-
culares. Los compuestos que poseen menor masa mole-
cular tienen mayor volatilidad y hierven a menor tempe-
ratura. Debido a que el enorme mercado del petróleo re-
side en la gran demanda de gases ligeros, gasolina, acei-
tes combustibles, disolventes, aceites para motores, gra-
sas, parafinas y asfalto, el aceite crudo se destila fraccio-
nadamente para dar productos que tienen amplios már-
genes de ebullición (Tabla 1). A pesar de que dichos pro-
ductos son aún bastante impuros, tienen suficiente mer-
cado y uso.
Número de átomos de carbono
Te
m
pe
ra
tu
ra
 d
e 
eb
ul
lic
ió
n 
(º
C)
Gráfica de los puntos de ebullición de 
hidrocarburos contra su masa molecular.
DESARROLLO DEL TEMA
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Tabla 1: Fracciones comunes del petróleo.
Para aplicaciones especiales necesitarán refinaciones posteriores con el consecuente aumento del costo. Se obtienen
muchos compuestos puros del petróleo.
I. DESTILACIÓN FRACCIONADA
Para fraccionar el petróleo en la industria, se calienta previamente a unos 300 ºC
a medida que fluye, a través de un horno tubular, hacia la columna de
fraccionamiento donde los compuestos del petróleo crudo son vaporizados,
condensados y lavados repetidamente para lograr una separación satisfactoria.
En la columna, que es un cilindro vertical, que contiene platillos horizontales
debidamente espaciados, cada platillo actúa como una barrera al paso del vapor
hacia la parte superior de la columna. El grado de separación depende del
número de platillos que tiene la columna.
Conforme el vapor se desplaza hacia arriba se le fuerza a burbujear a través de
la fase líquida de cada platillo. Esto hace que los vapores se laven y den lugar a
que una gran porción del material de mayor peso molecular se disuelva en el
líquido y regrese a los platillos inferiores, mientras que los componentes más
volátiles son vaporizados y pasan a los platillos superiores. Repitiendo este proceso
se obtiene una separación efectiva.
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El cracking o craqueo catalítico, es un proceso en el que
se calienta el material de alto punto de ebullición, bajo
presión elevada y presencia de un catalizador finamente
dividido (usualmente silicato de aluminio lavado con ácidos).
Bajo estas condiciones, las moléculas grandes se frag-
mentan o rompen en otras más pequeñas.
El cracking a vapor, es una técnica para convertir alcanos
en alquenos; y la regeneración catalítica convierte com-
puestos alifáticos en compuestos aromáticos. Los pro-
ductos olefínicos y aromáticos formados en estos pro-
cesos sirven como materiales de partida para la fabri-
cación de plásticos y otros compuestos orgánicos sinté-
ticos. Las siguientes reacciones son sólo un ejemplo
de los muchos procesos que pueden ocurrir durante
el craqueo y la regeneración.
Los motores de alta comprensión de los automóviles son
bastante eficientes para su peso; pero los hidro-carburos
de cadena lineal arden en ellos de manera no homogé-
nea, causando el clásico golpeteo de las bielas (el motor
“detona”) cuando el vehículo acelera brusca-mente. Ello
va en contra del rendimiento no sólo de la potencia del
motor sino también de su duración. Por esta razón, los
combustibles de autos de alta calidad, contienen mez-
clas de hidrocarburos ramificados y aro-máticos, que ar-
den de modo más homogéneo que los lineales. Afortu-
nadamente, los proceso de cracking pro-porcionan pre-
cisamente este tipo de hidrocarburos.
Durante algún tiempo, el isooctano (nombre común del
2,2, 4-trimetil-pentano), fue el hidrocarburo con las me-
jores características antidetonantes de un combustible:
el llamado número de octano u octanaje. Para este fin,
la detonabilidad del combustible se compara con la de
una mezcla de heptano o isooctano de composición
conocida.
Un octanaje de 100, significa que el combustible en
cuestión tiene idéntica detonabilidad que el isooctano
puro. El octanaje de O implica que la detonabilidad del
combustible es igual a la del heptano puro. Una gaso-
lina de 75 octanos tiene igual detonabilidad que una
mezcla de 75% de isooctano y 25% de heptano.
•
•
• Del inglés to crack: romper
Los aditivos que se le agregan en ocasiones a la gaso-
lina, tienen por misión disminuir el golpeteo en el mo-
tor, aumentando el octanaje del combustible.
Uno de los mejores aditivos es el llamado fluido etílico
(ethyl fluid), que contiene aproximadamente 65% de
tetraetil plomo, 25% de 1,2-dibromo-etano y 10% de
1,2-dicloro-etano. Los derivados halogenados son nece-
sarios para la conversión del plomo en halogenuros
volátiles, que luego son eliminados por el tubo de escape.
• (CH3CH2)4 Pb tetraetil-plomo
(plomo tetraetílico)
• BrCH2CH2Br 1,2-dibromo-etano
(dibromuro de etileno)
• Cl CH2CH2Cl 1,2-dicloro-etano
(dicloruro de etileno)
Un motor de gasolina envía al medio ambiente, una
amplia variedad de contaminantes, tales como hidro-
carburos sin quemar, monóxido de carbono, óxidos de
nitrógeno, etc. A esto hay que añadir los halogenuros
de plomo derivados del tetraetilplomo. En muchos au-
tomóviles se han instalado convertidores catalíticos, que
transforman compuestos sin oxidar o parcialmente oxi-
dados en otros totalmente oxidados, menos conta-
minantes.
Por ejemplo, estos convertidores catalíticos, transfor-
man los hidrocarburos que no se quemaron y el monó-
xido de carbono en dióxido de carbono y agua. El ca-
talizador de platino es usado en estos convertidores
es desactivado ("envenenado") por compuestos de
plomo; razón por la cual, los autos con convertidores
catalíticos no deben usar gasolina que contenga te-
traetil plomo.
Hay otras maneras de aumenta el octanaje de una ga-
solina: se pueden agregar benceno (número de octa-
no 106); etanol; alcohol terbutílico, (CH3)3COH; y eter
terbutilmetílico, (CH3)3COCH3. (Una mezcla de aproxi-
madamente 90% de gasolina y 10% de alcohol, se
conoce como "gasohol").
II. CARBÓN
El carbón se forma en la descomposición bacteriana de
las plantas bajo diferentes condiciones de presión, y
se clasifica según su contenido en carbono: antracita,
con el contenido más elevado, seguida de hulla, lignito
y finalmente, turba. Dado que algunas clases de carbón
también contiene del 2–6% de azufre, la combustión
de estos materiales trae como consecuencia grave con-
taminación atmosférica y "lluvia ácida".
Cuando el carbón se somete a pirólisis en ausencia de
aire, proceso denominado destilación destructiva, se
originan tres tipos de productos: gas (compuesto de
CH4 y H2 principalmente), alquitrán de hulla (destilado
condensable) y coque (residuo). El gas y el coque son
útiles como combustibles; el coque se usa además en
la fabricación del acero. El alquitrán de hulla es rico en
compuestos aromáticos, loscuales se forman en la
destilación destructiva.
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CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
En la actualidad los problemas de degradación y contami-
nación del planeta en que vivimos han enfocado el pen-
samiento de cada vez más seres humanos en los recursos
naturales e ideas relacionadas con la conservación de éstos.
Es así que la Ecología, joven ciencia de poco más de cien
años de existencia, se ha puesto de moda.
I. ¿QUÉ ES ECOLOGÍA?
La Ecología es la ciencia que estudia las relaciones que
existen entre los seres vivos y el medio en el que se
desarrollan, sea este un medio físico o biológico, la
Ecología estudia los ecosistemas. La palabra ecología
deriva de las voces griegas: Oikos = casa, lugar donde
se vive, y Logos = estudio, tratado. Esta palabra fue
utilizada por primera vez en 1869 por el biólogo alemán
Ernst Haeckel.
Un ecosistema es un sistema ecológico, es decir, una
entidad circunscrita en el tiempo y espacio (sis-tema),
que incluye no sólo todos los organismos que en ella
habitan sino también las condiciones físicas del clima y del
suelo, así como todas las interacciones de los organismos
vivos entre si y con las condiciones físicas (ecológico).
El carbón fue la fuente principal de compuestos orgáni-
cos sintéticos, hasta que el petróleo se hizo abundante
y más económico alrededor de 1940. Sin embargo, ac-
tualmente más del 90% de los compuestos orgánicos
que se producen en los Estados Unidos de Norteamérica
se sintetiza a partir del petróleo. El cambio al uso de los
productos petroquímicos se debe a que los procesos
de refinación del petróleo son más económicos y me-
nos contaminantes que la mayoría de los procesos de
refinado del carbón. Desafortunadamente, las reservas
mundiales de petróleo se están terminando con rapi-
dez y haciéndose muy caras, mientras que las reservas
de carbón son aún muy extensas. En la actualidad, se
tienen proyectos de investigación encaminados a en-
contrar técnicas económicas para convertir el carbón
en combustibles y productos químicos (con un mínimo
de contaminación atmosférica).
El proceso de conversión del carbón en combustibles
gaseosos o líquidos (combustibles sintéticos) se le co-
noce con el nombre de gasificación o licuefacción de
carbón, respectivamente. Muchas plantas gasificadores
usan el proceso Lurgi, de origen alemán, o modifica-
ciones de esta técnica, la cual consiste en tratar el
carbón con vapor de agua a altas temperaturas, pro-
duciéndose así el gas de síntesis (CO + H2). Esta mez-
cla es pobre como combustible, además de que el
monóxido de carbono es muy tóxico. Por esta razón el
gas de síntesis se trata con hidrógeno adicional, para
producir metano.
A. Clasificación del carbón
 
La licuefacción del carbón es su conversión a alcanos
líquidos. El proceso clásico para llevar a cabo esta
conversión es la síntesis de Fischer-Tropsch, la cual
fue desarrollada en Alemania durante la segunda
guerra mundial. La República de Sudáfrica obtiene
la mayor parte de su gasolina y productos químicos
orgánicos por este proceso.
B. Licuefación del carbón (síntesis de Fischer-
Tropsch)
 
Ya que las reservas de carbón también son limi-tadas,
se están investigando y desarrollando otras fuentes
de hidrocarburos, que incluyen aceite de exquisitos
en los Estados Unidos de Norteamérica; arenas
alquitranosas en la cuenca de Atabasca en Alberta, en
Canadá y fuentes biológicas, tales como desperdicios
de la agricultura y plantas de género Euphorbia (con
alto contenido de hidrocarburos en la savia). Las
principales reacciones de los alcanos son la halo-
genación y la combustión.
El calor de combustión de un alcano (o cualquier
otro compuesto), resulta de la disminución de la
energía de enlace, al pasar el compuesto en cues-
tión a los productos de la combustión (Co2 + H2O).
En la actualidad el petróleo es la principal fuente mun-
dial de gasolina y de productos químicos orgánicos.
Alcanos, alquenos y compuestos aromáticos se ob-
tiene por los procesos de refinación: destilación frac-
cionada, cracking y regeneración.
En el futuro los procesos de gasificación o licuefac-
ción del carbón podrían ser las principales fuentes
de metano y otros alcanos.
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Los ecosistemas pueden ser naturales (un bosque
tropical) o artificiales (un acuario), inmensos (la cuenca
del río Amazonas) o pequeños (la piel y pelo de un puma).
Todo ecosistema es el producto de la interacción de
dos tipos de factores: los elementos bióticos (ele-
mentos vivos que interactúan en el ecosistema con otros
elementos) y los elementos abióticos (elementos no
vivos que interactúan con otros elementos en el eco-
sistema: suelo, agua, radiación solar, humedad, tem-
peratura, etcétera).
II. ¿QUE ES CONTAMINACIÓN?
En términos generales la contaminación se define como
la introducción de sustancias dañinas (contaminantes)
al ecosistema, generando efectos adversos. Un conta-
minante es todo elemento, compuesto o sustancia
que se encuentra en exceso y de forma artificial en
un determinado lugar. Esta definición incluye cambios
térmicos.
A. La importancia del oxígeno en los seres vivos
Parte de la Tierra que nos rodea, los continentes,
el agua y el aire, en conjunto contienen en pro-
medio un 50% de oxígeno en masa. Cerca del 75%
de la masa del cuerpo humano es agua (donde el
oxígeno representa un 88%). En adición, el oxí-
geno gaseoso, O2, conforma cerca del 21% en
volumen del aire seco en la atmósfera (tropósfera),
y es indispensable para los seres vivos.
El oxígeno es ligeramente soluble en agua:
su solubilidad es 0,004 g/100 g de agua a tempe-
ratura ambiente. Pero ello es suficiente para la su-
pervivencia de los peces y otros organismos marinos.
B. La destrucción de la capa de ozono
1. El ozono
El ozono O3, es un gas inestable de color azul
claro a temperatura ambiente. Se forma al hacer
pasar una descarga eléctrica por O2(g). El ozono
tiene mayor densidad que el O2(g), y es un agente
oxidante muy fuerte. El ozono se des-compone
con facilidad en el ambiente.
3 2 22O 2(O O ) 3O  
Los radicales de oxígeno (O•), que son áto-
mos intermedios en esta reacción, tienen una
gran capacidad para captar electrones por lo que
actúan como fuertes oxidantes, siendo emplea-
dos en la destrucción de bacterias en el proceso
de purificación del agua.
2. Ubicación de la capa de ozono en la
atmósfera
La Tierra y su entorno pueden entonces ser
divididos en las siguientes regiones:
• Litósfera: Los suelos (continentes).
• Hidrósfera: El agua (mares, lagos, ...).
• Atmósfera: Envoltura gaseosa que rodea la
Tierra. Esta contiene a su vez las siguientes
subcapas:
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3. Formación y destrucción del ozono en
forma natural
Como se muestra en el esquema siguiente, el
proceso de formación ocurre en dos etapas.
En la primera etapa la radiación ultravioleta
rompe una molécula de O2 en dos átomos de
O•. En la segunda, y mediante la intervención
de una fuente de energía, el átomo de O•
reacciona con una molécula de O2 para formar
O3. Las ecuaciones que representan estas
reacciones son:
– Radiación UV + O2  O• + O•
(Longitud de onda < 0,242 )
– O• + O2 + Energía  O3 + Energía
O• + O2 + Energía  O3 + Energía
En el segundo proceso, el de destrucción natu-
ral, la radiación ultravioleta rompe la molécula
de ozono en un átomo de O• y una molécula
de O2. El átomo de O• es capaz de reaccionar
con otra molécula de O3 para formar dos mo-
léculas de O2. Las ecuaciones que representan
estas reacciones son:
– Radiación UV + O3  O• + O2
(Longitud de onda < 1,2  )
– O3 + O•  O2 + O2
Neto: Radiación UV + 2O3  3O2
4. ¿Por qué se esta agotando el ozono?
La disminución de ozono observada se debe de
manera importante a los radicales Cloro (C•) y
Bromo (Br•) derivados de los llamados freones
(CFC) halones (CFBC), tetracloruro de carbono
(CC4) y cloroformo (CHC3),los cuales ex-
puestos a los rayos UV se descomponen libe-
rando los radicales cloro y bromo, que pueden
destruir miles de moléculas de ozono o más, sin
que ninguno de estos radicales desaparezcan.
Los halógenos (flúor, cloro y bromo) alteran el
equilibrio y reducen la cantidad de ozono en la
atmósfera mediante la conversión de éste en
moléculas de oxígeno. El proceso químico que
destruye el ozono es el siguiente:
I. Cuando un compuesto clorado llega a la
atmósfera por acción de los rayos ultravioletas
el cloro se desprende de su molécula madre
quedando como átomo de cloro.
II. Luego, cuando este átomo de cloro choca
con una molécula de ozono, el cloro se
apodera de un átomo de oxígeno del ozono
para formar un radical monóxido de cloro con
la molécula de oxígeno.
III.Los radicales de monóxido de cloro que tienen
un número impar de electrones son muy
reactivos y cuando se encuentran con un
átomo libre de oxígeno lo atraen y rompen
el radical para generar una nueva molécula
de oxígeno, quedando nuevamente libre el
cloro para buscar otra molécula de ozono.
IV.Cada átomo de cloro puede destruir hasta
cien mil moléculas de ozono antes de perder
su actividad o volver a la tropósfera, elimi-
narse en la atmósfera o formar compuestos
estables.
5. ¿Cómo nos protege la capa de ozono?
La transformación de oxígeno en ozono absorbe
una gran cantidad de energía de la luz solar,
especialmente de los rayos ultravioleta, lo que
impide que los rayos lleguen a la superficie de la
tierra en cantidades compatibles para los seres
vivos, plantas y animales. Los rayos ultravioleta
en cantidades excesivas producen transtornos
muy graves tales como:
• Cáncer a la piel.
• Cataratas en los ojos.
• Herpes de la piel.
• Mutaciones y destrucción de las semillas.
• Destrucción del planckton marino.
• Inhibición de la fotosíntesis.
• Destrucción del proceso proteico de las
plantas, etcétera.
6. Exceso de ozono
Si bien el O3, es necesario en la estratósfera, el
ozono formado por las reacciones entre diversos
compuestos orgánicos e inorgánicos producidos
(y también producto de reacciones en campos
eléctricos), representa en el aire que respiramos
un tipo de contaminación, pues, contribuye a
la formación de smog urbano (una mezcla
contaminante de niebla y humo). Cuando la
concentración de ozono en el aire aumenta, se
produce irritación en todo el tracto respiratorio.
 
El gas de clorofluorcarbonos destruye la capa de
ozono, permitiendo que la radiación UV llegue
con toda su intensidad (no filtrada) a la superficie
de la Tierra.
Aerosoles Caseros: La fuerza impulsadora de la
lata reside en una sustancia gaseosa que se
encuentra a alta presión en su interior. La presión
fuerza al líquido a salir por la válvula atomizadora
cuando ésta se oprime.
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El líquido sale presionado a través de un redu-
cidísimo orificio que produce el tamaño de par-
tícula deseado. Se recomienda no exponer es-
tas latas al fuego aún cuando estén vacías, ya
que pueden explotar debido a las altas presio-
nes que se generan con el calentamiento.
 
C. Combustión de fósiles
1. La combustión como generador de conta-
minación atmosférica
Los combustibles fósiles son mezclas de com-
posición variable formadas principalmente por
hidrocarburos. Son usados para liberar energía,
antes que para formar compuestos químicos
nuevos. En general, una gran cantidad de CO2
es producido en los motores de combustión.
Veamos la reacción de combustión de la gasolina
(recordemos que ésta puede representarse
como iso-octano):
 8 18( ) 2(g) 2(g) 2 (g)
2C H + 25O 16 CO + 18 H O + Calor
De esta reacción, se calcula que:
1 galón de gasolina (3785  ) produce más de
4000  CO2 y cada año se lanzan a la atmósfera
80 millones de toneladas de CO2 (¡una enorme
cantidad!). Además, los combustibles en gene-
ral tienen impurezas que en la combustión pro-
ducen óxidos como contaminantes atmosféri-
cos adicionales.
La combustión incompleta de hidrocarburos pro-
duce sustancias tóxicas o indeseables, entre ellas
el CO y el carbono elemental (hollín), los que
contaminan el aire, y por ende a los seres vivos.
Al igual que el O2, el CO también se enlaza con
mucha fuerza el hierro de la hemoglobina. El
complejo formado se llama carboxihemoglobina
y se representa como COHb. La afinidad de la
hemoglobina humana por el CO es aproximada-
mente 210 veces mayor que el O2. En consecu-
encia, una cantidad relativa pequeña de CO
puede inactivar una fracción considerable de la
hemoglobina de la sangre para el transporte del
oxígeno.
En condiciones normales, una persona no fuma-
dora que respira aire no contaminado tiene
alrededor de 0,3 y 0,5 por ciento de COHb en
el torrente sanguíneo. Esta cantidad se debe
principalmente a la producción de pequeñas
cantidades de CO en el curso de la química
normal del cuerpo y la pequeña cantidad de CO
presente en el aire limpio. La exposición a con-
centraciones más altas de CO causa un au-
mento en el nivel de COHb, lo que a su vez
deja menos sitios en la Hb a los que el O2 se
puede enlazar. Si el nivel de COHb es muy
elevado, el transporte de oxígeno se interrumpe
y se produce la muerte. Puesto que el CO es
incoloro e inodoro, el envenenamiento con CO
ocurren con muy pocas señales de advertencia.
Los dispositivos de combustión mal ventilados,
como las lámparas y estufas de queroseno,
plantean una amenaza potencial para la salud.
D. Efecto invernadero
1. ¿Qué es el efecto invernadero?
Es un fenómeno atmosférico natural que evita
que la totalidad de la energía emitida por la
superficie terrestre (radiación en onda larga)
escape al espacio y se pierda.
Este fenómeno es producido principalmente por
los llamados gases de efecto invernadero
(GEI) como el dióxido de carbono (CO2), el me-
tano (CH4) y el vapor de agua principalmente,
los cuales al encontrarse en la atmósfera, ab-
sorben la radiación de onda larga (llamada tam-
bién infrarroja o calorífica) emitida por la super-
ficie terrestre. Esta energía de onda larga es
atrapada por los GEI en la atmósfera la cual hace
que se caliente hasta alcanzar una temperatura
adecuada para los fenómenos vitales, razón por
la cual el efecto invernadero es un fenómeno
necesario e imprescindible para la existencia de
la vida.
 
Efecto Invernadero: La energía infrarroja (calor)
queda absorbida en la atmósfera provocando
un aumento de temperatura en el aire.
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El efecto invernadero debe su nombre al pro-
ceso análogo que ocurre en un invernadero,
donde la radiación es absorbida a través del cris-
tal y la energía calorífica (radiación IR) es reteni-
da en el interior. En la llamada "Era Industrial" la
gran cantidad de CO2 que ha producido las in-
dustrias por el uso indiscriminado de combusti-
bles fósiles ha incrementado en forma alarman-
te el contenido de este caso y de otros GEI en
la atmósfera, ocasionando un aumento de la
temperatura en la atmósfera.
Esta alteración aparentemente leve de la temp-
eratura ocasiona estragos en el ciclo de la natura-
leza. Así, entre sus diversas consecuencias, a
mayor temperatura, el hielo de las regiones po-
lares se funde, lo que ocasiona aumento en el
nivel de la superficie de los mares, disminución
de la superficie de tierra, y toda una cadena de
consecuencias quizá imprevisibles.
Como dato estadístico:
El promedio de la temperatura terrestre en el
periodo 1980-1990 fue 1 ºC superior al prome-
dio en el periodo 1950-1980. Lo normal es que
la temperatura del planeta varíe unos pocos
grados en miles de años y no en décadas.
2. ¿Cuáles son los gases que producen el
efecto invernadero?
Los gases que producen el efecto invernadero
son: dióxido de carbono, vapor de agua, metano,
óxido nitroso, ozono y los clorofluorocarbonos.
Estos gases absorben la radiación infrarroja.
Contribución de los gases atmosféricos al
efecto invernaderoGas Símbolo % 
Dióxido de carbono 
Metano 
Clorofluorocarbonos 
Ozono 
Óxido nitroso 
Agua (atmosférica) 
CO2 
CH4 
CFCs 
O3 
N2O 
H2O 
50 
19 
17 
8 
4 
2 
 
Los gases de efecto invernadero de mayor fre-
cuencia en el clima son el CO2 y el vapor de agua.
E. La lluvia ácida
1. ¿Qué es la lluvia ácida?
Es lluvia con contaminantes que la vuelven ácida.
Los contaminantes que influyen para que el
resultado sea lluvia ácida, son los óxidos de
azufre y de nitrógeno principalmente, los cuales
reaccionan con el agua de la atmósfera (vapor,
niebla o nubes), formándose ácido sulfúrico y
nítrico, respectivamente y que posteriormente
llegan a la superficie terrestre.
2. Óxidos formados por azufre y nitrógeno:
SOx, NOx y la lluvia ácida
Como toda materia viva contiene algo de azufre
y nitrógeno, también los combustibles fósiles
(formados hace millones de años) contienen
impurezas de azufre y nitrógeno.
En la industria en general, los compuestos del
tipo SOX y NOX forman parte de los gases
efluentes, que son los gases arrojados a la
atmósfera por las chimeneas y al entrar en
contacto con la lluvia se transformarán respec-
tivamente en:
2 x 2 4H O SO H SO 
2 x 3H O NO HNO 
3. Contaminantes ambientales formados por
el azufre
La combustión del azufre produce SO2 (óxido
sulfuroso), uno de los contaminantes más da-
ñinos, aún en pequeñas cantidades.
8(g) 2(g) 2(g)S 8O 8SO 
Muchos metales se encuentran en la naturaleza
como sulfuros, y en los procesos comunes de
extracción de estos metales en la industria meta-
lúrgica se produce SO2 como subproducto, el
cual es arrojado a la atmósfera por las chimeneas.
El SO2 se oxida lentamente a SO3 (óxido sulfú-
rico) con el aire, y también forma H2SO4 (ácido
sulfúrico) con la humedad del aire:
2 2 3SO 1/2O SO 
3 2 2 4SO H O H SO 
Estos compuestos, arrojados en cantidades con-
siderables por la industria, son corrosivos, dañan
las plantas, las estructuras (piedra caliza, mármol,
estructuras de hierro y aluminio de edificios, mo-
numentos, esculturas), e irritan al sistema respi-
ratorio.
4. Contaminantes ambientales formados por
el nitrógeno
El nitrógeno también produce óxidos, principal-
mente el NO (monóxido de nitrógeno) y el NO2
(dióxido de nitrógeno). El NO2 produce nieblas
marrón-rojizas como parte del smog sobre
muchas ciudades. Ambos compuestos son muy
reactivos y ocasionan daños considerables a
plantas y animales. En las áreas urbanas se
generan compuestos tipo NOX principalmente
en los motores de combustión y en hornos.
Ahora bien, el nitrógeno original reactante para
la formación de estos compuestos proviene en
general del aire. El N2 es inerte a baja tempera-
tura a temperatura ambiente), a más altas
temperaturas reacciona en los motores de
explosión, formando NO:
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 2 2N O 2NO 
Luego:
2 22NO O 2NO 
2 2 42NO N O
2 4 2 2 3N O H O HNO HNO  
Los NOx también contribuyen a la lluvia ácida, y
al reaccionar con otros compuestos orgánicos
volátiles presentes en el ambiente contribuyen
a la formación de ozono en al aire que respira-
mos. (Este fenómeno es diferente al de la
capa de ozono atmosférico que se mencionó
anteriormente: se trata de conservar la capa
de ozono, pero en el caso de la formación de
ozono en el aire que respiramos, ello resulta
perjudicial).
En general, las reacciones que estos cataliza-
dores pueden realizar rápidamente son:
2 2CO 1/2O CO 
2x 2 2 2CH 3/2O CO xH O  
2 22CO 2NO 2CO N  
Así pues, vemos que se trata de eliminar el CO,
el CH2X y el NO (contaminantes).
F. Óxidos de nitrógeno y smog fotoquímico
La química atmosférica de los óxidos de nitrógeno
es interesante porque estas sustancias son compo-
nentes primarios del smog, un fenómeno con el
cual los habitantes de las ciudades están familiari-
zados. El término smog, se refieren a una condición
desagradable de contaminación en ciertos
ambientes urbanos que se presenta cuando las
condiciones meteorológicas producen una masa de
aire relativamente estancada. El smog que se hizo
famosos en Los Ángeles, pero que ahora también
es común en muchas otras áreas urbanas, se
describe con más exactitud como smog foto-
químico porque los procesos fotoquímicos
desempeñan un papel importante en su formación.
El óxido nítrico, NO, se forma en pequeñas canti-
dades en los cilindros de los motores de combustión
interna por combinación directa de nitrógeno y
oxígeno:
2(g) 2(g) (g)N O 2NO 
Esta reacción es favorecida por las altas tempera-
turas (2100 ºC) que se logra en el cilindro de un
motor durante la combustión. Así pues, la reacción
es más favorable a temperaturas más altas.
Antes de la instalación de dispositivos para el control
de la contaminación, los niveles típicos de emisión
de NOx eran de 2,5 g/km. Las normas actuales de
emisiones en los automóviles demandan niveles de
emisión de NOx de menos de 0,25 g/km.
En el aire, el NO se oxida rápidamente a dióxido de
nitrógeno, NO2:
(g) 2(g) 2(g)2NO O NO 
La fotodisociación del NO2 inicia las reacciones que
se asocian el smog fotoquímico. Bajo la luz solar el
NO2 se disocia en NO y O•.
2(g) (g) (g)NO + hv NO + O 
El oxígeno atómico que se forma sufre varias po-
sibles reacciones, una de las cuales forma ozono,
como ya hemos descrito:
O•(g) + O2 + M(g)  O3(g) + M(g) O3(g) + M*(g)
El ozono es un componente clave del smog fotoquí-
mico. Aunque es un filtro de UV indispensable en
la atmósfera superior, es un contaminante inde-
seable en la tropósfera. Es un gas extremadamente
reactivo y tóxico, y respirar aire que contiene can-
tidades apreciables de ozono puede ser espe-
cialmente peligroso para quienes sufren de asma,
hacen ejercicios y para los ancianos. Por consi-
guiente tenemos dos problemas con el ozono:
cantidades excesivas en muchos ambientes urba-
nos, donde es dañino, y agotamiento en la es-
tratósfera, donde es vital.
Además de óxidos de nitrógeno y el monóxido de
carbono, el motor de un automóvil también emite
hidrocarburos sin quemar como contaminante. Estos
compuestos orgánicos, que están formados entera-
mente de carbono e hidrógeno son los compo-
nentes principales de la gasolina. Un motor típico
que carezca de controles de emisión eficaces emite
alrededor de 6 a 9 g por kilómetro de estos compu-
estos. Las normas actuales exigen que las emisiones
de hidrocarburos sean inferiores a 0,16 g/km.
La reducción o eliminación del smog requiere que
se supriman de los gases de escape de los automó-
viles los ingredientes esenciales de su formación.
Los convertidores catalíticos están proyectados para
reducir drásticamente los niveles de dos de los in-
gredientes principales del smog: los NOx y los
hidrocarburos. Sin embargo, los sistema para el
control de emisiones son notablemente insatisfac-
torios en los automóviles con un mantenimiento
deficiente. El smog es un problema muy grave en
ciudades como: México, Tokio, Los Ángeles, París,
Londres.
G. Inversión térmica
Las ciudades en que vivimos son islas calientes de
alta carga contaminante.
147UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA TEMA 30
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
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En comparación con el clima exterior, el microclima
que suele darse en las ciudades es el siguiente:
temperatura es 1 ºC más alta, aunque la radiación
solar que llega al suelo es un 20% menor; la
humedad relativa es hasta un 8% más baja, mientras
que la nubosidad es un 10% mayor y la precipitación
global es de un 5% a un 10% superior.
La situación se agrava cuando se produce el fenó-
meno conocido como inversión térmica, que
genere el smog o nebluno, aire cargado de
contaminantes de todo tipo que no se renueva y
queda estacando, en contacto con el suelo.
Normalmente la temperatura de la atmósfera (hasta
el nivel de los 8 a 16 km de la tropósfera) suele
descender con la altitud a razón de 6,5 ºC/km. Por
tanto, se conoce como inversión térmica al au-
mento de la temperatura con la altitud en una capa
de la atmósfera ya que se trata de la inversión del
perfilde temperatura normal. Esta es una caracte-
rística común de ciertas capas de la atmósfera.
Las inversiones térmicas actúan como tapones que
frenan los movimientos ascendentes de la atmós-
fera. En efecto, el aire no puede elevarse en una
zona de inversión, puesto que es más frío, y por
tanto, más denso en la zona inferior.
1. ¿Cómo se produce la inversión térmica?
Los anticiclones son áreas atmósfericas de alta
presión. Lejos de la superficie terrestre, las inver-
siones térmicas se deben, en gran parte, al
descenso del aire, dentro de los anticiclones,
a razón de aproximadamente 1 km al día como
parte de la circulación atmosférica a gran es-
cala y, en el curso de este desplazamiento, el
aire se calienta por compresión. El descenso
se detiene a una altitud aproximada de 1 km,
una zona donde el aire que desciende es más
cálido y se apoya sobre la parte superior de
una capa atmosférica enfriada por la superfi-
cie o procedente de regiones más frías (por
ejemplo, flujos que sobrevuelan lagos o ma-
dres relativamente fríos-brisas marinas y que
penetran durante el día en las masas de aire
continentales adyacentes) .
2. Efectos adversos de la inversión térmica
Las zonas de inversión térmica pueden atrapar
nubes, humedad y polen de capas próximas a
la superficie, pues interrumpen la elevación del
aire desde las capas bajas. Cuando la velocidad
del aire es baja a consecuencia de la inversión,
los gases des escape de los automóviles y otros
contaminantes no se dispersan y alcanzan con-
centraciones elevadas, sobre todo en torno a
centros urbanos como Atenas, Los Ángeles,
Londrés y la Ciudad de México. La mala calidad
del aire a que ello da lugar aumenta la tasa de
asma y otras enfermedades respiratorias e in-
cluso eleva la mortalidad.
Esta clase de inversiones que atrapan la con-
taminación pueden durar varios días en vera-
no. La presencia del smog en una ciudad se
reconoce por el color pardo-rojiza de la atmós-
fera (característico del NO2) y su formación
también se ve favorecida por la situación geo-
gráfica y la dirección en que se mueven los
vientos.
3. Contaminantes primarios
Son sustancia arrojados al aire atmosférico por
las fábricas y automóviles: gases de nitrógeno
(NO(g)), gases de azufre (SO2(g)), monóxido de
carbono (CO(g)) e hidrocarburos (CxHy). Todos
éstos tienen acción tóxica al ser respirados por
el hombre.
4. Contaminantes secundarios
Son sustancias que se forman a partir de los
contaminantes primarios. Estos últimos por
reacción de oxidación y acción fotoquímica de
luz solar se transforman en NO2(g), SO3, O3 (ozo-
no). El ozono a su vez forma el nitrato de pero-
xiacetilo (PAN). Todos éstos compuestos son
tóxicos e irrespirables, además de provocar
irritación a la vista y lagrimeo.
148UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
TEMA 30
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III. CONTAMINACIÓN DEL AIRE EN LIMA
A. Fuentes de la contaminación
Desde 1960 aproximadamente, se han realizado
diversos estudios de contaminación atmosféricas
en la ciudad y en determinados lugares del país.
Lima es una de la ciudades más afectadas por la
contaminación en América Latina. En el área de
Lima Metropolitana se consideran como principales
fuentes de contaminación:
• Los vehículos automotores.
• La Actividad Doméstica.
• La Actividad Industrial.
El Perú carece de estándares de calidad de aire.
Según la Digesa (Dirección General de Salud Am-
biental) actualmente se están discutiendo medidas
para proteger el aire en el Consejo Nacional de
Ambiente. Con respecto al aire limeño el principal
problema son los 820 mil vehículos con una anti-
güedad promedio de 18 años que liberan gases
como el monóxido de carbono y plomo hacia el
aire. A esto se suma el descuido del Municipio
Metropolitano referido a la revisión técnica del Par-
que Automotor. Estudios hechos por el INEI (Insti-
tuto Nacional de Estadística e Informática) revelaron
que nuevo distritos de Lima Metropolitana sufre
en la mayor concentración de contaminantes am-
bientales causados por monóxido de carbono dió-
xido de azufre y dióxido de nitrógeno (smog).
Los distritos más afectados son Villa El Salvador,
Ventanilla, Bellavista, Ate Vitarte, El Agustino, San
Juan de Miraflores, Breña, Magdalena y el Cercado.
B. Contaminación por monóxido de carbono
El CO es un gas incoloro, insípido e inodoro a concen-
traciones atmosféricas. La amenaza para la salud que
representa el monóxido de carbono es mayor para
quienes padecen afecciones cardiovasculares porque
reduce el aporte de oxígeno a órganos y tejidos.
A concentraciones altas el monóxido de carbono
menoscaba la percepción visual, la destreza ma-
nual y la capacidad mental. Equipos de medición
han sido colocados entre el 20 y el 24 marzo del
2000 en la avenidas Arequipa, Abancay, Nicolas
Ayllón, Javier Prado y la Molina.
En este estudio se registró niveles elevados de
monóxido de carbono en las cinco avenidas, que
superaban los límites permisibles siendo el caso más
grave el de la avenida Abancay.
TABLA: PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE, 
SU ORIGEN Y EFECTOS 
 
Contaminante Fuente Principales efectos 
Plomo 
Automóviles 
Fundiciones 
Industria química 
Plaguicidas 
Alteraciones en el sistema ner -
vioso central se acumula y afecta 
al hígado, riñones y huesos. 
Cadmio Fundiciones 
Muy tóxico, 
produce vómitos 
y trastornos gastrointestinales. 
Cloro y Bromo Industria química Alergias específicas. 
Dióxido 
de Azufre 
Automóviles. 
Plantas eléctricas. 
Refinerías. 
Fundiciones. 
Daños en los pulmones. 
Irritación de ojos y piel. 
Afecciones cardiovasculares. 
Asma, efisemia, fatiga, ahogo, 
cansancio y catarro crónico. 
Monóxido 
de Carbono Automóviles. 
Disminuye la capacidad 
de la sangre para 
transportar oxígeno. 
Nauseas, debilidad, dolor 
de cabeza y mareo. 
Dióxido 
de Carbono 
e Hidrocarburos 
Combustión de 
compuestos orgánicos. 
Automóviles 
Calentamiento de 
la superficie terrestre. 
Cancerígenos. 
149UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA TEMA 30
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
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Óxidos 
de Nitrógeno 
Automóviles. 
Daños en pulmones, causa bron -
quitis y neumonía permite formar 
el ozono (O3). 
Ozono 
Reacciones 
fotoquímicas 
en la atmósfera. 
Irritación de ojos cuando 
esta muy congestionado. 
Tos y dolor de pecho. 
Nitrato 
de Peroxiacetilo 
(PAN) 
Combinaciones de 
hidrocarburos 
y óxidos 
de nitrógeno en 
presencia de luz (smog 
fotoquímico). 
Poderoso lacrimógeno, 
causa dificultades respiratoria. 
 
 
120
100
80
60
40
20
0
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Monóxido de Carbono
Límite Máximo Permitido 35 ppm
Avenida Arequipa 43 ppm
Avenida Abancay 53 ppm
Avenida Ayllón 46 ppm
Avenida Javier Prado 48 ppm
Avenida La Molina 38 ppm
C. Contaminación por plomo
La incorporación de plomo por inhalación o inges-
tión puede proceder de alimentos, agua, suelos o
polvo. La exposición a concentraciones altas pue-
de causar ataque retardo mental y transtornos del
comportamiento. Los fetos, los bebés y los niños
son especialmente susceptibles a las dosis bajas,
las cuales causan transtornos del sistema nervioso
central. La incorporación de plomo puede contri-
buir a los problemas de hipertensión arterial y afec-
ciones cardiacas.
De acuerdo a un estudio de la Digesa, el promedio
de Plomo en la sangre de niños que viven en los
sectores de Chacaritas, Puerto Nuevo y Frigorífico,
en el Callao, es de 40 g/d  siendo el promedio
normal del plomo en la sangre de 10 g/d  (mi-
crogramos por decilitro) según la OMS (Organi-
zación Mundial de la Salud).
El estudio de la Digesa fue realizado en 1999
con una muestra de 2 mil 500 niños de entre
6 y 9 años de edad.
NTAMINACIÓN
IV. CONTAMINACIÓN DEL AGUA
La Tierra es conocida como el "planeta azul" por la gran
cantidad de agua que hay en ella, pero el 94% de esa
agua es salada, y sólo el 3% es dulce y aprovechable.
A. Contaminación térmica
Sabemos que la solubilidad del O2 en agua disminuyeal aumentar la temperatura. De las plantas indus-
triales salen generalmente desperdicios industriales
calientes que son arrojados a los ríos y lagos ale-
daños. Esto provoca una mayor temperatura del
agua. Lo que a su vez hace que la solubilidad del
O2 en el medio disminuya. Esto se llama contami-
nación térmica del ecosistema, y hace que el
medio ya no resulte adecuado para la vida acuática:
un leve incremento de temperatura causa una
disminución leve pero significativa disminución del
oxígeno disuelto.
B. Contaminación por pesticidas
Demos unas definiciones iniciales:
• Fungicida: Sustancia eficaz para destruir hongos
dañinos.
• Insecticida: Sustancia empleada para matar
insectos. Puede estar en estado líquido o sólido
(polvo).
• Pesticida (plaguicida): Sustancias usadas para
combatir plagas.
Muchas sustancias usadas para eliminar insectos
u otras plagas se convierten a la larga en
perjudiciales para la vida humana.
Así por ejemplo, el insecticida DDT (diclorodifeni-
ltricloroetano), eficaz y otrora responsable de
la salvación de vidas humanas y animales, es en
la actualidad muy poco usado debido a que no
se descompone con facilidad, y se acumula en
el ambiente, produciendo cáncer en animales
de laboratorio.
150UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
TEMA 30
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Los insectos empezaron a hacerse inmunes al
DDT, y al ser devorados éstos por otros anima-
les, llegan al hombre a través de la cadena ali-
menticia. Se ha comprobado la presencia del
D.D.T. en la leche materna de las mujeres del
campo.
También las aguas de regadío llevan restos de
insecticidas a los ríos y al mar, luego va a los
peces y de allí al hombre. En las aves provoca el
ablandamiento del cascarón de los huevos, po-
niendo en peligro la reproducción normal.
Otro insecticida prohibido últimamente por com-
probarse cancerígeno (productor de cáncer)
es el dibromuro de etileno (1,2-dibromoeteno),
el cual era usado (y lo es aún) para eliminar in-
sectos en frutos cítricos y otros frutos tropicales.
Para combatir la plaga de gorgojos del algodón
se usa el arseniato de sodio o de calcio, pulve-
rizan o la mencionada sal sobre los algodonales.
Para combatir los insectos devoradores de ho-
jas se usa el arseniato de plomo. Sin embargo,
compuestos de arsénico suelen ser tóxicos.
El cianuro de hidrógeno se usa para eliminar
insectos de árboles frutales, pero es necesaria
una experta vigilancia para evitar accidentes fa-
tales pues este compuesto es muy venenoso.
C. Contaminación por detergentes
Los detergentes se obtienen tratando un compu-
esto aromático, derivado del benceno, con ácido
sulfúrico, neutralizando posteriormente con hidró-
xido de sodio para transformarlo en su sal de sodio.
Los productos de detergentes obtenidos median-
te estas reacciones fueron muy utilizados a finales
de los años cuarenta y principios de los cincuenta y
resultaron bastante efectivos en agua dura y en
agua fría, condiciones en las que el jabón era a
menudo ineficaz. Pero estos detergentes resulta-
ron ser perjudiciales, ya que, a diferencia de los
jabones, no eran solubles ni biodegradables; una
vez en agua tendían a permanecer en ella, y no se
transformaban en sustancias más solubles y menos
complejas. Solían forman espuma en desagües y
en las plantas de aguas residuales, e incluso apare-
cían en aguas superficiales y subterráneas.
Se llegaron a obtener productos más satisfactorios,
reemplazando el compuesto aromático por los
llamados compuestos lineales del tipo alquilo, en el
proceso antes descrito. Su acción detergente era
tan eficaz como la de los anteriores, pero resultaban
más solubles y biodegradables. Los nuevos alqui-
sulfonatos lineales se transforman en productos
menos dañinos por la acción de microorganismos
en desagües, plantas de tratamiento de aguas
residuales y en el propio suelo.
Al mencionar un jabón o un detergente recorde-
mos primero que se trata de sales de ácidos orgá-
nicos que al interactuar con el agua forma un siste-
ma coloidal líquido-sólido o sólido-líquido (emulsión).
Así, pues, el grado de afinidad por el agua de los coloides
hace útil la siguiente clasificación de éstos en:
1. Coloides hidrofílicos
Muchas proteínas y carbohidratos (partículas só-
lidas) forman estructuras semirígidas en suspen-
sión en el agua, donde grupos polares del com-
puesto se orientan hacia fuera de la estructu-
ra, conectándose con las moléculas polares de
agua (fase dispersa) mientras que los grupos
no polares se orientan hacia el interior, forman-
do la fase dispersante. Aquí hablamos de un
sol. Los soles, así como los geles, son hidrofílicos.
2. Coloides hidrofóbicos
Requieren un agente emulsificante (es decir,
un compuesto que provoque la emulsión o
suspensión coloidal) para poder existir. Ejemplo
de ellos son:
• Leche: La grasa de leche "mezclada" con el
agua gracias al agente emulsificante caseína.
• Mayonesa: El aceite "mezclado" con la
solución ácida gracias a la clara de huevo que
es un agente emulsificante.
De modo análogo, los jabones y otros deter-
gentes son agentes emulsificantes. Estos tiene
una cabeza polar y una cola no polar de hidro-
carburos:
 
a) Una molécula de jabón o de detergente
consta de 2 porciones bien diferenciadas:
una porción muestra afinidad por el agua
(parte hidrofílica; “filos” = afinidad), y la otra
es repelente al agua (parte hidrofóbica;
“fobos” = repulsión) pero afin a las grasas.
b) El jabón y el detergente aislan y estabilizan
a las gotitas de aceite, rodeándolas de un
conjunto de porciones hidrofílicas, con las
porciones hidrofóbicas cogiendo al aceite.
c) Con un poco de trabajo mecánico, una
mancha de aceite puede así ser despren-
dida por el jabón o el detergente, que arras-
tra las gotitas en suspensión que forma.
151UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA TEMA 30
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
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Al añadir jabón a un medio de 2 fases (acei-
te-agua) y agitar se forma un sistema co-
loidal (emulsión). donde las colas de hidro-
carburo son atraídas por el aceite no polar,
en tanto las cabeza polares quedan en con-
tacto con el agua. Los detergentes son
similares en su acción, y se diferencian de
los jabones principalmente por contener
grupos sulfonato y fosfato, que evitan que
el detergente reaccione con los iones
Fe3+, Ca2+, Mg2+ presentes en cierta can-
tidad en el agua (sobre todo en el agua
dura) y forme precipitados no deseables.
 
D. Contaminación del mar
El hombre a través de los años ha vertido al agua
de las mares todo tipo de residuos: sólidos, líqui-
dos y gaseosos. Al mar llegan, a través de los ríos,
los residuos de las plantas industriales. Algunas in-
dustrias para evitar contaminar los ríos llevan bar-
cos mar adentro para arrojar allí sus desperdicios.
Inclusive se está arrojando residuos nucleares (por
lo que si los conectores respectivos llegaron a par-
tirse o perforarse, las consecuencias serían funes-
tas para la humanidad). Uno de los mayores con-
taminantes los representan los derrames de pe-
tróleo, ya sea por accidente o por descuido. El
petróleo flota sobre el agua (debido a su menor
densidad), impidiendo la disolución del oxígeno;
además, disminuye el paso de la luz solar, destru-
yendo el fitoplancton, primer eslabón de la cade-
na alimenticia marina. En las playas forma un lodo
que mata miles de aves marinas.
Un caso: Algunas sustancias tóxicas como el mer-
curio se arrojaban al mar en una planta industrial
en Minamata (Japón). Este mercurio se convirtió
en metilmercurio, el cual fue absorbido por los
peces y mariscos, y de allí llegó a la mesa de los
pescadores y al resto de la población. La alimenta-
ción con pescado contaminado produjo nacimien-
tos de niños con deformaciones; en algunas per-
sonas produjo trastornos cerebrales y en otras la
muerte.
Finalmente la planta en cuestión fue cerrada, pero
se calcula que existe aproximadamente unas 600
toneladas de mercurio en el fondo del mar.
E. Agentes eutroficantes
El fósforo contenido en los detergenteses perju-
dicial para el medio ambiente, pues, produce la
eutroficación de las aguas. Las eutroficación es
un estado en el que se produce crecimiento ex-
cesivo de vegetación debido a la elevada con-
centración de fósforo, el cual, como sabemos, al
igual que el nitrógeno, es un factor nutriente en
las plantas. Este crecimiento excesivo impide que
se disuelva suficiente O2 en el agua (debido a su
captación por los vegetales), y elimina gradualmente
la vida acuática, haciendo desaparecer principalmen-
te a los peces. Este fenómeno es capaz de trans-
formar gravemente los ecosistemas al punto de con-
vertir una laguna en un pantano y posteriormente
este en un bosque.
V. SOLUCIONES A LA CONTAMINACIÓN
A. Uso de compuestos de compuestos biode-
gradables
Un compuesto biodegradable es aquel que puede
ser descompuesto en sustancias más simples por
acción de bacteria en la naturaleza. Así, para no
contaminar el ecosistema, actualmente se usan los
llamados detergentes ecológicos que tienen cade-
nas carbonadas lineales fácilmente biodegradables,
que difieren de los antiguos detergentes sulfonados
que contenían anillos bencénicos, los que no son
fáciles de degradar por lo que forma espumas noci-
vas en el agua.
Tiempo que toma la biodegradación de algunos
productos en el medio natural:
Plástico 100 años
Lata 10 años
Cigarro 2 años
Papel 3 meses
Vidrio no se degrada
B. Uso de tecnologías no contaminantes: tecno-
logías limpias
La producción limpia está basada en la aplicación
continua de una estrategia integrada, aplicada a los
procesos y los productos para reducir los riesgos a la
humanidad y al ambiente; lo que se resume en:
1. Producción limpia aplicada a los procesos
Incluye la conservación de materiales y energía;
eliminación de materiales tóxicos y reducción
de la cantidad y toxicidad de la emisiones y
residuos, antes de salir del proceso.
152UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
TEMA 30
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• Adsorción de contaminantes con carbón activado.
• Oxidación con ozono.
• Tratamiento biológico.
• Lixiviación de minerales por bacteria (pro-
cesos de biotecnología).
• Combustión en quemadores de alta efi-
ciencia.
2. Producción limpia aplicada a los productos
reciclaje
La estrategia se enfoca en reducir el impacto a
lo largo del ciclo de vida del producto; dentro
de esta estrategia se promueve el Reciclaje: el
objetivo es la reutilización de los materiales, tra-
tándolos con un simple ciclo de cambios físicos,
de modo que se ahorre energía y se proteja al
medio ambiente; el proceso inicial para este pro-
ceso es la clasificación de los residuos, por lo
que se deberá ubicarlos en depósitos separados,
según el tipo de residuo que se tenga; por
ejemplo: pilas (baterías), papel, latas, plásticos,
vidrio, etcétera. A continuación se dan algunos
datos sobre ciertos materiales reciclados.
• Aluminio, un 40% es reciclado actualmente.
El reciclaje de una lata es más barato que la
fabricación de una nueva, pues requiere me-
nor energía.
• Ácero, un 15% es reciclado; el acero es
100% reciclable, puede ser procesado inde-
finidamente.
• Papel, un 30% de papel producido es reci-
clado en el mundo. El papel no clorado es
100% reciclable y hay una mayor biode-
gradabilidad si la tinta de impresión es natural.
• Plástico, un 30% es reciclado, presenta al-
gunos problemas para su procesamiento de
reciclaje; hay una amplia gama de plásticos lo
que hace difícil su clasificación y los produc-
tos químicos originales en los plásticos con-
tenedores pueden contaminar el material re-
ciclado.
• Vidrio, un 20% es reciclado, se lo rehusa
inclusive en mezcla con asfalto para pavi-
mentación.
C. Un proceso importante del reciclaje: Trata-
miento de la biomasa
La biomasa es el conjunto de toda materia orgáni-
ca de alto contenido energético que puede ser
usada para producir energía mediante la combus-
tión (energía calorífica), o para la obtención del
metano (CH4) o etanol (C2H5OH).
La materia orgánica equivale a energía solar al-
macenada. Cuando quemamos carbón, made-
ra o petróleo, esta se libera.
Así, por ejemplo, un proceso económico ya es-
tablecido de aprovechamiento de la biomasa
de desechos orgánicos es su conversión me-
diante bacterias, en una reacción anaeróbica
(ausencia de oxígeno), a:
• Biogas: Gas combustibles formado principal-
mente por CH4 (es similar al gas natural).
• Biofertilizante.
Otros procesos en los que se emplean microor-
ganismos, en reacciones aeróbicas (en presen-
cia de O2) son muy aplicados en la biotecnología.
Microorganismos tratados en laboratorio son apli-
cados para descontaminación ambiental (así, pe-
tróleo derramado en el mar puede ser degrado
por bacteria, (aceto bacter) específicamente
acondicionadas para esa labor, en la que estas
bacterias se alimentan del petróleo).
153UNI SEMESTRAL 2013 - III QUÍMICA TEMA 30
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
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Problema 1
Los problemas ambientales, y en ge-
neral la contaminación, se presentan
por la introducción de sustancias dañi-
nas al ecosistema. En la columna iz-
quierda se mencionan 3 problemas
ambientales y en la columna derecha
3 posibles contaminantes. Determine
la relación correcta problema ambien-
tal-contaminante.
I. Lluvia ácida
II. Efecto invernadero
III. Agujero en la capa de ozono
a) SOx, NOx
b) cloro-flurocarbonos
c) CO2, H2O
UNI 2012-I
A) I–a, II–b, III–c
B) I–b, II–a, III–c
C) I–c, II–a, III–b
D) I–c, II–b, III–a
E) I–a, II–c, III–b
Resolución:
Determinación del Tema
Las proposiciones a relacionar corres-
ponden a "contaminación ambiental".
Análisis de las proposiciones
I. Lluvia Ácida.– Este fenómeno es
producido cuando los gases de SO2
y NOx reaccionan en la atmósfera
con vapor de agua y precipita en
forma de lluvia ácida.
II. Efecto invernadero.– este fenóme-
no natural hoy se ve alterado por
la presencia de gases como: CO2,
H2O(v), CH4 que absorben radiación
IR dando origen a otro problema
llamado "calentamiento global".
III. Agujero en la capa de ozono.– El
cloro atómico altera el equilibrio y
reducen la cantidad de ozono en la
atmósfera mediante la conversión
de este en oxígeno; esto se en-
cuentran contenidos en sustancias
denominadas cloro–fluorocarbonos
(CFC).
CFCl3 + radUV  CFCl2 + Cl•
Cl• + O3  ClO• + O2
ClO• + O  Cl• + O2
Conclusiones
Relacionando se tiene:
I–a; II–c; III–b
Respuesta: E) I–a; II–c; III–b
Problema 2
Dadas las siguientes estrategias para
reducir la concentración de gases de
efecto invernadero:
I. Aumentar la producción energética
proveniente de las instalaciones
solares.
II. Detener la deforestación en el
mundo.
III. Adoptar sistemas de captura y
almacenamiento de dióxido de
carbono.
Son adecuadas:
UNI 2011-II
A) Solo I B) Solo II
C) I y II D) II y III
E) I, II y III
Resolución:
Ubicación de incógnita
Análisis del Efecto invernadero
Análisis de los datos o gráficos
Recordemos que los gases del efecto
invernadero; producen un aumento del
calentamiento global y para reducir
esta alta concentración es adecuado:
Operación del problema
I. Aumentar la producción energéti-
ca proveniente de las instalaciones
solares, ya que éstas no producen
gases contaminantes.
II. Detener la deforestación en el
mundo, lo cual nos permitiría ob-
tener más oxígeno puro.
III. Adoptar sistemas de captura y al-
macenamiento de dióxido de car-
bono, que es uno de los principa-
les gases contaminantes.
Conclusión y respuesta
Por lo tanto son adecuadas las tres.
Respuesta: E) I, II y III
Problema 3
El reciclaje de materiales es una alter-
nativa que la industria puede aplicar con
ventajas económicas. Al respecto, in-
dique cuáles de las siguientes proposi-
ciones son verdaderas:
I. El reciclaje de materiales involucra
el uso de mayor energía que la
utilizada para obtener la misma
cantidad de materia prima nueva.
II. El reciclaje de papel permite ob-
tener celulosa.
III. Los desechos orgánicos pueden
ser procesados para la obtención
de gas combustible.
A) I y II B) I y III
C) II y III D) Solo I
E) Solo II
Resolución:
Ubicación de incógnitaAseverar verdad (V) o falsedad (F)
Operación del problema
I. En el reciclaje de materiales se usa
una menor cantidad de energía pa-
ra que el proceso sea económica-
mente viable. (F)
II. Cuando se recicla papel se puede
obtener celulosa que es su mate-
ria prima. (V)
III. Actualmente en nuestro país se
hacen procesos de producción de
Biogas. (Combustible generado por
desechos orgánicos). (V)
Conclusión y respuesta
II y III son verdaderas
Respuesta: C) II y III
problemas resueltos