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INTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIRO DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO INGENIERIA AMBIENTAL UNIDAD 1 Y 2 ALUMNO: GUADARRAMA ARTEAGA JORGE AMRMANDO BOLETA: 2012361001 PROFESORA: MARTINEZ GARCIA LILIAN VIRIDIANA GRUPO: 8MV3 GUADARRAMA ARTEAGA JORGE ARMANDO GRUPO: 8MV3 UNIDAD 1 TEMA 1.1 NATURALEZA Y ALCANCE DE LOS PROBLEMAS AMBIENTALES INTRODUCCION Definiciones básicas. • Ambiente es el hábitat físico y biológico que nos rodea; es lo que podemos ver, oler, tocar, sentir y oír. • Sistema puede ser definido como un conjunto de cosas relacionadas o conectadas como una unidad. Ejemplos de sistem a son el sistema solar, un sistema de riego, sistema de suministro de aguas y el universo. • Contaminació n se define como un cambio no deseado en las características físicas, químicas o biológicas del aire, agua o tierra que puede afectar negativamente la salud de los seres humanos u otros organismos vivientes. Interacción de Sistemas Nos referiremos a problemas ambientales asociados con elementos específicos del medio ambiente: suelo, aire y agua. Muchos de los problemas pueden ser fácilmente asignados a uno de estos elementos lo que justifica la selección de estas tres categorías. Asimismo, la separación en estos tres grandes grupos obedece a un concepto de administración estatal por cuanto los problemas de cada una de estas áreas son abordados, en general, por distintos organismos públicos. Desafortunadamente muchos problemas del medio ambiente no están sólo confinados al aire, agua o suelo sino que involucran más de un elemento a la vez. Un ejemplo tradicional de esta situación es la lluvia ácida, la que se origina por la emisión de gases como el dióxido de sulfuro (SO2) y óxido de nitrógeno (NO) a la atmósfera producto de actividades industriales y el tubo de escape de automóviles. Estos gases son transportados por corrientes de viento sobre vastas regiones y finalmente son disueltos en el agua y arrastrados hacia el suelo produciendo daños a la vida acuática, bosques y cultivos. Otro problema bastante común en nuestros tiempos es la proliferación en la atmósfera de un insecticida como el DDT. En la Figura 1 se muestra un esquema de las interacciones entre el suelo, agua y aire que permite entender la facilidad con que este producto se ha expandido en el medio ambiente. Alteraciones Ambientales Muchas mejorías en nuestro estándar de vida pueden ser atribuidas a la aplicación directa de ciencia y tecnología. Algunos ejemplos se presentan a continuación: • La producción de más y mejores alimentos. • La construcción de viviendas para protegernos de los extremos del clima. • La construcción de medios de transporte más rápidos y seguros. • La invención de sistemas de comunicación. • El suministro de agua potable y disposición de aguas servidas. • El control de muchas enfermedades infecciosas. Desgraciadamente muchas de estas mejorías han producido efectos secundarios muy desagradables tales como la pérdida de áreas agrícolas, desaparición de bosques nativos, contaminación atmosférica, y la aparición de organismos resistentes a los antibióticos tradicionales. Muchos de éstos efectos fueron originalmente considerados sólo molestias pero en la actualidad son reconocidos como reales amenazas para el ser humano y su medio ambiente. En una sociedad agraria las personas vivían en armonía con la naturaleza sembrando su comida, consiguiendo leña para su fuego y produciendo ropas y herramientas con elementos naturales. Los desechos, tanto humanos como animales, eran retornados a la tierra como abono. Pocos problemas relacionados con contaminación del aire, agua o suelo se producían en ese tipo de sociedad. Un ejemplo del ciclo de residuos en una sociedad agraria se presenta en la Figura 2. Algunas ciudades de la antigüedad (por ejemplo Roma) disponían de sistemas de suministro de agua y disposición de aguas residuales. En el caso particular de la antigua ciudad de Roma (1 millón de habitantes) el abastecimiento de agua para la bebida provenía de los Montes Apeninos, mientras que las aguas residuales se eliminaban a través de la denominada Cloaca Máxima. Desgraciadamente, estos ejemplos de la antigüedad fueron dejados de lado y tal vez olvidados por los constructores de ciudades en la Edad Media y el Renacimiento. De esta manera, al no preocuparse por el abastecimiento de agua y la disposición de las aguas residuales, epidemias de disentería, cólera y fiebre tifoidea asolaron a Europa. Sólo en la mitad del siglo diecinueve fue descubierta la relación causa-efecto entre las enfermedades que asolaron Europa y la falta de una adecuada disposición de las aguas residuales. La revolución industrial trajo consigo un incremento de los problemas ambientales debido al acoplamiento de una creciente Urbanización e Industrialización. Ambos fenómenos fueron la causa fundamental de problemas relacionados con la contaminación de las aguas y el aire que la tecnología de la época (e incluso la nuestra) no es capaz de resolver adecuadamente. Un esquema que ilustra el ciclo de residuos en una sociedad industrial se presenta en la Figura 3. Los rápidos avances en tecnología de tratamiento de agua para la bebida y el tratamiento parcial de las aguas residuales produjeron, en los países desarrollados, un decrecimiento en la incidencia de enfermedades relacionadas con el uso de agua. En los años siguientes a la Segunda Guerra Mundial los países industrializados experimentaron una explosión económica que fue caracterizada por un avance en la tecnología y un rápido crecimiento del consumo energético. Durante la década de los 50s y 60s este incremento en la actividad productiva produjo el aumento de la cantidad de basuras descargadas al ambiente. Nuevos productos químicos, insecticidas y pesticidas, fueron usados sin mayores pruebas preliminares lo que causó, y sigue causando, graves daños no anticipados al momento de su introducción. Desafortunadamente estos problemas han ido en aumento al crecer la cantidad de estos productos descargados al ambiente. Rol de la Tecnología A medida que nos movemos hacia el siglo 21 el uso de tecnología para resolver problemas ambientales crecerá pero será aplicada en una forma diferente a la actual. Ya en este momento podemos observar que el rol de la tecnología está cambiando en dos importantes áreas: desarrollo sustentable, relacionado principalmente con problemas globales, y tecnología preventiva, que está diseñada para reducir el impacto ambiental de los procesos, operaciones y productos. Desarrollo Sustentable El reporte de las Naciones Unidas escrito en 1987, “Our Common Future”, redactada por la Comisión Mundial en Medio Ambiente y Desarrollo proporcionaron la siguiente definición: • Desarrollo Sustentable : Es el desarrollo que permite suplir las necesidades presentes sin comprometer la habilidad de futuras generaciones para suplir sus propias necesidades. El concepto de desarrollo sustentable ha desafiado a la sociedad a cambiar una filosofía de explotación y destrucción del medio ambiente por otra que proporcione protección de largo plazo al ambiente y a los habitantes de la tierra. Para científicos e ingenieros este cambio significa el moverse de las prácticas tradicionales en las cuales los desarrollos tecnológicos son guiados únicamente por criterios económicos de eficiencia, productividad y ganancias. En el nuevo esquema estos criterios pueden permanecer válidos pero deben ser incluidos la preocupación por los impactos en salud y ambiente, conservaciónde recursos y energía, así como el manejo de los desechos. Tecnología Preventiva Hasta mediados de los 70s en los países industrializados, y hasta el día de hoy en países como el nuestro, las decisiones económicas y tecnológicas relacionadas con el desarrollo fueron guiadas por objetivos de mercado con poca o ninguna preocupación por los impactos sobre el medio ambiente físico y social. A medida que este tipo de conducta fue siendo considerada inaceptable en los países desarrollados sus gobiernos promulgaron leyes que forzaron la adopción de medidas para controlar la contaminación. Así, plantas de tratamiento para el control de aguas residuales domésticas e industriales, control de emisiones en chimeneas y el desarrollo de métodos modernos de disposición residuos sólidos han sido diseñados para controlar la contaminación del aguas, suelo y aire. El tratamiento de residuos al final de la línea de producción o luego de la recolección de efluentes de aguas domiciliarias es típicamente denominado end of pipe treatment (tratamiento al final de la tubería). Este tipo de filosofía ha sido la más importante durante más de 20 años y es todavía la que predomina en aquellos países, como el nuestro, aún en vías de desarrollo. Un esquema más novedoso es aquella denominada tecnología preventiva. En esta filosofía de solución de los problemas ambientales se trata de rediseñar o ajustar los procesos, operaciones y productos del proceso industrial de manera tal de minimizar la producción de desechos. En este esquema se utiliza el hecho de que al reducir la cantidad de desecho a ser tratado, los costos de tratamiento (end of pipe) se reducirán resultando en un ahorro para la empresa o usuario del sistema de tratamiento. Esta tecnología preventiva ha tenido un auge muy importante en los países desarrollados y se espera que también será utilizado ampliamente en países como Chile. Figur a 1 Interacciones Agua-Aire -Suelo Figura 2 Ciclo de Desechos en una Sociedad Agrícola Figura 3 Ciclo de Desechos en una Sociedad Industrializada TEMA 1.2 CRECIMIENTO POBLACIONAL Y ECONÓMICO INTRODUCCIÓN Hasta hace poco, en el campo de la demografía, el tema más recurrente era el aumento de la población. Y todavía hoy, lo vemos aparecer con frecuencia en ciertas opiniones publicadas. Que la población mundial ha aumentado de manera acelerada es algo evidente. Se estima que a comienzos de la era cristiana la población mundial comprendía 200 millones de personas. La mortalidad era alta - pocos sobrevivían los primeros años de vida- y la esperanza de vida al nacer no llegaba a los 25 años. Debido a estas precarias condiciones, la población mundial tardó 1.550 años en duplicarse, y sólo hacia 1800 el mundo llegó a la cifra de 1.000 millones de habitantes. La revolución industrial cambió este panorama de forma radical. Gracias a los avances científicos y tecnológicos de los últimos 200 años, la mortalidad infantil se ha reducido espectacularmente; en términos mundiales, a principios de siglo era del 150 por mil y actualmente ha descendido al 45 por mil. De la misma forma, la esperanza de vida media mundial, hace 100, años era de 49 años; hoy llega a los 72. Así se explica que en 1960 la población mundial llegara a 3.000 millones de personas; en 1987 se alcanzaron los 5.000 millones y en noviembre de 1999 el mundo tocara los 6.000 millones de habitantes. Crecimiento poblacional y crecimiento económico La relación entre crecimiento poblacional y crecimiento económico no es casual. El trabajo es un factor productivo y, como tal, es fuente de crecimiento. Nadie argumenta que una mayor acumulación de capital sea un obstáculo para el crecimiento y, sin embargo, este tipo de argumentos se hacen con la población. Tras el argumento de que la población es un impedimento, está la idea de que hay rendimientos decrecientes al factor trabajo. Si éstos fueran válidos, las grandes emigraciones europeas de principios de siglo habrían acelerado el crecimiento europeo y retardado el americano. Nada de esto ocurrió; por el contrario, los inmigrantes impulsaron el crecimiento en América, aportando capital humano, ideas y conocimientos que no están sujetos a rendimientos decrecientes. Además, una mayor población permite una mayor división del trabajo y especialización. Así se explica que -con la excepción de países como Australia y Canadá- las zonas más ricas del mundo son las más densamente pobladas. ¿Cómo explicar entonces, que países con alta tasa de crecimiento de la población como Eritrea, Somalia y Sudán, sufran hambre? ¿Será debido a la llamada explosión demográfica? La respuesta es negativa. Estos países tienen densidades de población (población por km2) entre las más bajas del mundo. Sus problemas no radican en la capacidad de producir alimentos, sino en guerras que dejan a un alto porcentaje de la población indefensa. De hecho, la baja densidad de población los hace aún más vulnerables a los problemas de hambruna, porque no hay suficientes personas para mantener sistemas de comunicación y transporte que faciliten la distribución de la comida. Tal como postula el antes citado premio Nobel de economía Amartya Sen, ninguna de las hambrunas del siglo XX han tenido como causa la sobrepoblación. Todas ellas, sin excepción, han tenido como causa guerras civiles resultantes de una institucionalidad social y política deficiente. Aún más, el número de personas afectadas por hambrunas durante el presente siglo ha disminuido con respecto al siglo XIX. La evidencia tampoco sustenta que, debido al crecimiento poblacional, el mundo enfrente escasez de comida y materias primas. Gracias a los avances tecnológicos en agricultura, producción energética, etc., el mundo goza de una gran disponibilidad de recursos. Prueba de ello es que los precios de productos agrícolas y materias primas -reflejo de la escasez relativa- han disminuido de manera estable a lo largo del presente siglo. Hoy, los precios (en términos reales) de energía son, en media, un 46% más baratos que en 1950; los de los minerales, un 42% más baratos; los de la alimentación, un 50% más baratos; los de las bebidas un 57% más baratos, los de los cereales, un 43% más baratos. Las teorías malthusianas Estas cifras reflejan el progreso de la humanidad y deberían ser motivo de satisfacción. Sin embargo, ya a finales del siglo XVIII, Thomas Robert Malthus, en su famoso libro "Ensayo sobre el principio de población", aparecido en 1798, dio la primera nota pesimista ante el crecimiento demográfico, pretendiendo que a causa del desequilibrio entre el aumento de la población, creciendo en progresión geométrica, y el de los medios de subsistencia, que, según él, crecerían sólo en progresión aritmética, el control de la natalidad -que por cierto, él, que era clérigo, basaba sobre todo en la continencia- era indispensable para la supervivencia de la Humanidad. Esta teoría fatalista, que, desde luego, Malthus no logró probar, a pesar de la manipulación a que sometió las estadísticas, no tuvo demasiado impacto en el ámbito social de su tiempo y, él mismo, en la última edición de su obra, publicada en 1826, acabó diciendo que "los males derivados del principio de población más bien han disminuido que aumentado". Sin embargo, en el siglo XX, los neomalthusianos volvieron a la carga, argumentando que, si no tomamos medidas precautorias, la sobrepoblación acabará por devastar los recursos naturales mundiales. Principal exponente de esta visión ha sido el biólogo norteamericano Paul Ehrlich con su libro "The Population Bomb", publicado a mediados de los años sesenta. En él se vaticinaba que a finales del siglo XX el mundo presentaría escasez generalizada de comida y materias primas. Este libro tuvo un fuerte impacto, y muchos gobiernos -principalmentede países en desarrollo- adoptaron programas de control de la natalidad con el apoyo de organizaciones multinacionales como las Naciones Unidas. Pero ninguna de estas catastróficas predicciones ha tenido lugar. Si hiciéramos una lista de los diez libros con los argumentos más erróneos del siglo XX, el trabajo de Ehrlich estaría liderando el grupo. Lamentablemente, también estaría en la lista de los que han hecho más daño. La creatividad humana y la defensa del crecimiento de la población Fue el profesor Julian Simon, de la Universidad de Maryland, fallecido, inesperadamente, en 1998, a las pocas semanas de haber recibido el Doctorado Honoris Causa, en Ciencias Económicas y Empresariales, por la Universidad de Navarra. El profesor Simon, infatigable trabajador y hombre comprometido con la verdad, además de desmontar con elocuentes cifras la tesis sobre la necesidad de reducir el crecimiento de la población, si no queremos vernos envueltos en un apocalíptico panorama de pobreza y vulnerabilidad, afirma rotundamente que el instrumento por excelencia para el desarrollo no es la reducción arbitraria de la población, sino la población misma. El verdadero riesgo: la despoblación y el envejecimie nto Con todo lo que, hasta aquí, hemos analizado no es extraño que, sin obstáculo de la persistencia del clamor antinatalista de determinadas ONG, apoyadas por grupos de intereses económicos y secundadas por vigentes políticas oficiales de control de la natalidad, en todos sus aspectos, empiece a aparecer, incluso en el ámbito de los medios de comunicación, la preocupación por el fenómeno inverso al que hasta ahora parecía obsesionar. Es decir, el riesgo de que, como recientemente ha dicho Alban d'Entremont, profesor de Geografía Humana en la Universidad de Navarra, estalle, dentro de pocos años, una bomba demográfica, pero de despoblación. De hecho, de no variar las actuales tasas de natalidad, la Europa de los 15, según informa Eurostat, verá estancada su población en el año 2023 y, a partir de entonces, comenzará a decrecer. Por lo que respecta a España, el estancamiento está a punto de producirse. Si en 1960, los nacimientos fueron 392 mil más que las defunciones, en 1990, la diferencia fue sólo de 63.000 y en 1998 las defunciones prácticamente igualaron a los nacimientos. Ello quiere decir que, si sigue este ritmo, dentro de 30 años habrá 10 millones menos de españoles. Y ello a pesar de la esperanza de vida al nacer, que, con 75 años para los hombres y 82 años para las mujeres, es la más alta del mundo. La caída de la tasa de natalidad y la relación de dep endencia Evidentemente, la causa de este fenómeno es el dramático descenso del índice español de fecundidad que, desde hasta cinco hijos por mujer, a finales del siglo XIX, o de 2,86 en 1970, ahora se halla, al igual que en los restantes países de la Unión Europea, por debajo del 2,1 hijos por mujer, que, como es bien sabido, es el índice de reemplazo generacional; con el agravante de que España, con el 1,07 hijos por mujer, se sitúa en el nivel más bajo de toda la Unión. Esta baja fecundidad explica el estancamiento y posterior reducción de la población total española, pero añadida a la mayor longevidad, de que afortunadamente disfrutamos, conduce al envejecimiento de la población, que, de cumplirse las proyecciones demográficas de las Naciones Unidas, hará que, dentro de 50 años, España tendrá la población más vieja del planeta. Este envejecimiento de la población española se pone de manifiesto, entre otros indicadores, por el porcentaje de personas de 65 años y más, que en 1995 rozaban los seis millones y representaban el 15% de la población española. Para el futuro, según los trabajos de Juan Antonio Fernández Cordón, catedrático de Demografía del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, suponiendo una recuperación moderada de la fecundidad (hasta alcanzar 1,8 hijos por mujer en edad fértil en el 2025) y una inmigración creciente (hasta situarse en 220.000 entradas anuales en el 2025), los mayores de 64 años, en el 2010, superarán los siete millones y supondrán cerca de un 18% de la población total; quince años más tarde, en el 2025, sobrepasarán los ocho millones y medio, quedándose ligeramente por encima del 20%. Entre éstos, es precisamente el grupo de los más longevos el que está experimentando un mayor crecimiento. A principios de esta década el porcentaje de personas de 80 y más años se aproximaba al 3% de la población española, con algo más de 1.100.000 personas. En el 2010, y bajo los supuestos optimistas arriba expuestos, se calcula que el porcentaje se sitúe en el 5%. Para entonces, la cifra absoluta de "los mayores de los mayores" se hallaría en torno a los dos millones. Lo bueno de la situación descrita es, no sólo la mayor longevidad de la población española, sino el cambio cultural que nos ha llevado, intuitivamente, a desplazar, poco a poco, hacia arriba la edad a la que llamamos vieja a una persona. Hoy, a las personas mayores se las considera más jóvenes que antes, a la misma edad, ya que a un varón de 65 años le queda una esperanza de vida de unos 16 años; y si es mujer, le quedan cerca de 20. Pero esta situación tiene también su cara mala: el empeoramiento de la relación de dependencia, es decir, el aumento del porcentaje de la población hasta 15 años y de 65 años o más, respecto a la población de 15 a 64 años, que es la potencialmente activa. Actualmente la población de 16 a 64 años prácticamente dobla la suma de los que tienen menos de 16 y los que tienen 65 o más. Pero como sea que de los potencialmente activos sólo el 62% se declaran dispuestos a trabajar y de ellos más del 15% no lo logran y están en paro, resulta que por cada 100 personas trabajando, hay 182 que no lo hacen, porque no han llegado a la edad de trabajar, porque han sobrepasado el límite de la jubilación, porque no desean hacerlo, o porque, deseándolo, no lo logran. Esta situación es debida, por una parte, a que la llamada tasa de actividad, es decir, la relación entre la población activa y la potencialmente activa, es de las más bajas de Europa y, por otra parte, a la alta tasa de paro que todavía tenemos. Pero, desde luego, no es una situación satisfactoria. Sin embargo, lo más grave es que esta situación puede empeorar, tanto si la población total se estanca, como si disminuye, a medida que aumente el número de mayores de 64 años y, sobre todo, a medida que disminuya el número de los menores de 15 años que es de donde tiene que salir el capital humano para el futuro. El estímulo al aumento de la natalidad Aceptado pues que la disminución y el aumento de la natalidad responde fundamentalmente a factores que no son de orden económico, y al margen de la reacción que se pueda producir espontáneamente en las familias, a consecuencia de un cambio en los valores personales y, tal vez, a consecuencia también de un cambio en la actitud de la sociedad frente a las familias numerosas, objeto hoy de crítica burlona, para pasar a ser, como antes fuera, objeto de admiración y respeto, es forzoso pensar que, en la medida que se considere que el aumento del número de hijos generará efectos externos positivos, la sociedad, y, en su representación, el Estado, debería incentivar de algún modo y, en concreto, con estímulos económicos, el aumento de la natalidad. Las oscuras motivaciones de los antinatalistas Las cifras sobre crecimiento demográfico y desarrollo que acabamos de recordar explican que las teorías antinatalistas, basadas en el mito de la superpoblación y la insuficiencia de alimentos y recursos naturales para abastecerla, están cada vez más desacreditadas. Los intentos de asustar al mundo, esgrimiendo, desde instituciones teóricamente dedicadas a la población y desarrollo, la cifra de seis mil millones de habitantes que actualmente somos y su extrapolación a los diez mil millones para el año 2050, al objeto de frenar el crecimientodemográfico de los países del Tercer Mundo, implantando en ellos políticas de control de la natalidad, incluido el fomento del aborto, han sido desenmascarados por los estudios críticos de los especialistas en la materia. El fracaso de las previsiones pesimistas Porque la verdad es que las teorías neomalthusianas de que la población crece más rápidamente que la disponibilidad de bienes no tienen fundamento alguno. Veamos la evidencia. En los últimos dos siglos -cuando la población se ha sextuplicado- el PIB real mundial ha aumentado 50 veces. Esto es válido también para las economías en desarrollo, donde la población se ha multiplicado por un factor de 6,1 y el PIB real por 36. En los últimos 40 años, en que la población mundial se ha duplicado, creciendo a una tasa media anual de 1,8%, el producto real mundial ha crecido a una tasa de 4%. Es decir, el producto por persona ha crecido a una tasa de 2,2% al año. Esto implica que la disponibilidad de bienes por habitante se ha duplicado durante los últimos 40 años. Nadie, por tanto, puede argumentar que la explosión demográfica está empobreciendo al mundo; por el contrario, la humanidad se está enriqueciendo a tasas sin precedentes en su historia. La mejora en las condiciones de vida es la regla, no la excepción, en el mundo de hoy. Lo cual no impide decir que existe una gran desigualdad de renta por habitante entre las distintas regiones y países del mundo. Pero esto, que no tiene nada que ver con la evolución demográfica, es consecuencia, en parte, de los modelos socio- económicos que imperan en los países menos desarrollados, y, en otra parte, de las trabas que impiden que los países pobres puedan vender sus materias primas y productos elaborados a los países ricos. Lo paradójico es que, como hemos visto en la conferencia de la Organización Mundial del Comercio (OMC) que tuvo lugar en Seattle (USA), en diciembre del año pasado, los que se oponen a la expansión del comercio internacional son los que dicen defender los intereses de los países pobres. TEMA 1.3 EXPLOTACIÓN DE LOS RECURSOS ENERGÉTICOS INTRODUCCIÓN Los recursos energéticos. Los recursos energéticos que utilizamos tienen su origen en la fuerza de la gravedad y en las reacciones nucleares. Se denomina energía primaria a la energía utilizada tal y como se obtiene de la naturaleza. Casi toda la energía primaria es convertida a otras formas de energía (electricidad y combustibles líquidos) para facilitar su uso y transporte. Estas formas de energía que son utilizables para al consumo se denominan energías finales o secundarias. Consumo energético El consumo energético ha variado considerablemente en relación con las crecientes necesidades. Con la Revolución Industrial y la aplicación de máquinas alimentadas por fuentes de energía diferentes a la humana o la tracción animal comenzó el despegue de la civilización moderna. En la actualidad el incremento continuo del gasto energético del actual modelo de crecimiento económico mundial genera ya un costo medioambiental difícil de soportar. Problemas como el cambio climático causado por el efecto invernadero , , la contaminación atmosférica , la acidificación del medio y los riesgos de accidentes o la dificultad de control de los residuos de las centrales nucleares, son consecuencia cada vez mayor consumo energético. Además, estos problemas tienen un impacto mayor en los países sub-desarrollados, ya que disponen de medios escasos para limitar estos daños y pierden más recursos naturales que los países desarrollados. Ante esta situación cada vez van cobrando mayor importancia los conceptos de eficiencia energética y energías renovables alternativas. Eficiencia energética, significa proporcionar los mismos servicios (luz, calor, transporte, etc.), pero utilizando Menos energía para ello. Energías no renovables: Los combustibles fósiles, carbón, petróleo y gas natural, se llaman así porque están compuestos de restos organismos que vivieron en nuestro planeta millones de años atrás. Estos compuestos se encuentran en la tierra en cantidades limitadas y, por lo tanto son considerados recursos no renovables. Se lo llama hidrocarburos (HC) porque están formados por moléculas compuestas principalmente por hidrógeno y carbono. Los hidrocarburos de los combustibles fósiles constituyen energía solar almacenada. Las plantas consiguen, utilizando energía luminosa, sintetizar materia orgánica a partir de otros compuestos: agua, dióxido de carbono, nitratos, sulfatos y fosfatos. Millones de años atrás, dicha materia orgánica de las plantas primitivas, junto a la de los animales que se alimentaban de ellas, se almacenó en el fondo marino y, tras un proceso caracterizado por falta de oxígeno, presión y calor, se convirtió en hidrocarburos. La madera y el carbón vegetal eran las principales fuentes de energías que el hombre utilizaba. Con el descubrimiento que el carbón mineral proporcionaba una gran cantidad de energía muy superior a la de los anteriores comenzó una nueva era. El desarrollo de la metalurgia permitió muy pronto la construcción de máquinas que a la vez facilitaban la extracción y la explotación de estos recursos. El Carbón: El carbón es el combustible fósil más abundante. Se ha formado prácticamente en todos los continentes y en todas las épocas geológicas, aunque las condiciones más adecuadas para su formación se dieron en el periodo Carbonífero (hace 347 a 280 millones de años). Sólo se ha explotado una pequeña parte de las reservas. El carbón se formó por la acumulación de restos vegetales en ambientes sedimentarios. Los lugares más favorables han sido las cuencas sedimentarias en las que grandes acumulaciones de restos vegetales quedaban rápidamente sepultadas bajo sedimentos. El valor del carbón está determinado fundamentalmente por la cantidad de energía que almacena, que depende del grado de enterramiento y del calor que ha soportado. Generalmente, cuanto más carbón contiene, más energía almacena. Los geólogos clasifican el carbón en tres grandes tipos de calidad o rangos en función de su contenido en energía o en carbón. El lignito, contiene alrededor del 70% de carbono; la hulla tiene alrededor del 80% de carbono y la antracita tiene alrededor del 90 al 95% de carbono. El petróleo y el gas: El petróleo y el gas natural se originan al descomponerse los organismos atrapados en los sedimentos de los fondos marinos. El proceso de descomposición produce moléculas compuestas principalmente por carbono e hidrógeno combinados de varias formas. La más simple es el metano (CH4). Para la formación de un yacimiento de petróleo o gas son necesarias tres condiciones: Una roca madre, o roca sedimentaria de grano fino en la que se descompone la materia orgánica. Una roca almacén, hasta la que emigra el petróleo una vez formado. Una trampa, que es una estructura impermeable que retiene el petróleo e impide que entre en contacto con la atmósfera. El petróleo y el gas sufren un proceso de maduración al envejecer y se rompen para formar hidrocarburos más sencillos y ligeros, especialmente a altas temperaturas. Las trampas consisten generalmente en una roca almacén, porosa, limitada por una roca de sellado, impermeable, que impide el ascenso de los hidrocarburos. El petróleo: Se distinguen vario tipos de petróleo dependiendo de su densidad. La clasificación se basa en un índice directamente relacionado con ella, denominado grados API. Este índice permite diferenciar petróleos ligeros (más de 30 grados API), intermedios (entre 22 y 30), y pesados (entre 15 y 20). La explotación geológica ha permitido identificar todas las grandes cuencas sedimentarias ricas en petróleo. Pero es difícil determinar con precisión cuanto queda. Los avances tecnológicos pueden hacer posible la extracción del petróleo de algunos yacimientos que actualmente no son rentables, pero estos también se agotarán. El gasnatural: El gas natural está formado por metano, etano, propano y butano. Si sólo está formado por metano recibe el nombre de gas seco, mientras que si posee cantidades superiores al 4,5% de etano y gases más pesados se denomina gas húmedo. Es un producto de fácil uso, con un coste moderado, y menos contaminante que los otros combustibles fósiles. La energía nuclear: La energía nuclear se obtiene cuando se convierte la masa en energía. Hay dos procedimientos posibles para ello: la fisión y la fusión. La fisión rompe algunos átomos de gran tamaño, mientras que la fusión une pequeños átomos. En los dos tipos de reacciones se desprende energía. La energía de fisión: En la fisión nuclear se produce energía bombardeando con neutrones el núcleo de un isótopo de uranio (el combustible), para dividirlo produciendo isótopos más ligeros y nuevos neutrones. Si este proceso se realiza de forma controlada se produce una reacción en cadena que genera mucho calor. El calor producido en los reactores de fisión es utilizado para evaporar agua y generar electricidad a través de una turbina de vapor. La generación de electricidad en una central nuclear no produce contaminantes atmosféricos, aunque sí mucho calor, que debe disiparse hacia el medio ambiente, generalmente mediante la transferencia a los ríos o a las aguas marinas. Otro problema importante es la generación de residuos muy radiactivos que siguen siendo tóxicos durante miles de años. La energía de fusión: La fusión nuclear consiste en unir dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado, liberando energía. La dificultad para utilizar energía de fusión está en crear, mantener y controlar el proceso de la reacción. Se necesitan altas presiones, altas temperaturas y un sistema que contenga el combustible durante el tiempo suficiente para que se produzca la fusión antes de que pueda fundirse y dispersarse en forma de vapor. El proceso de fusión no genera residuos radiactivos y se puede considerar una energía limpia. La energía hidráulica: La energía hidráulica se basa en el movimiento del agua entre dos puntos situados a distinto nivel. Las fuerza del agua fue utilizada para mover maquinas en el pasado y ahora se aprovecha principalmente para la generación de electricidad en las centrales hidroeléctricas. El desarrollo de la energía hidroeléctrica evitaría un alto consumo de combustibles fósiles en muchos países. La contrapartida serían los problemas creados por la construcción de grandes presas, que pueden tener un importante impacto ambiental. Una alternativa a los grandes embalses es disponer varias mini centrales a lo largo del curso de los ríos. Las mini centrales son más fáciles de construir que las grandes presas y no requieren embalsar grandes masas de agua. La energía eólica: Actualmente puede ser muy competitiva para la generación de electricidad, sobretodo en algunas circunstancias en la que las altas inversiones iniciales permiten obtener luego energía gratis gratuita. Debido a la variación de los vientos es necesario disponer de sistemas de almacenamiento de energía que regulen el suministro en función de la energía generada y la demanda. Este tipo de energía se perfila, por tanto, como un complemento a otras fuentes. Aunque es limpia y relativamente barata, no está exenta de impacto medioambiental. La energía de los océanos: Los océanos contienen una gran cantidad de energía que es posible aprovechar. Dicha energía procede principalmente de las mareas, de las olas, de las corrientes y de las diferencias de temperatura entre distintas capas de agua. Las mareas producen energía debido a la diferencia de altura del agua entre la bajamar y la pleamar. Las olas producen un movimiento que hasta ahora sólo se ha empleado para generar la electricidad que hace funcionar a pequeñas boyas de navegación. Las corrientes oceánicas tienen un gran potencial de energía, pero son difíciles de aprovechar al ser muy pocas las que están concentradas y son suficientemente veloces. La conversión térmica consiste en el aprovechamiento de la diferencia de temperatura entre las capas superficiales calientes y las profundas más frías de los océanos. La energía solar: Sistemas solares térmicos de baja temperatura: Consisten en sistemas de conductos metálicos o de plástico que, colocados en los tejados, calienta el agua que circula por ellos. El agua caliente puede ser utilizada para la calefacción o para usos sanitarios. Sistemas solares térmicos de alta temperatura: Se concentran los rayos solares mediante reflectores sobre un horno o un generador de vapor. Sistemas fotovoltaicos: Las células fotovoltaicas convierten directamente la energía solar en electricidad y funcionan con luz solar directa o indirecta, con radiación difusa o en días nublados, aunque en estos casos se produce menos energía. Energía solar pasiva: Se llama energía solar pasiva a la explotación de la energía solar gracias al diseño de los edificios y al uso de ventanas con cristales aislantes. La llamada arquitectura bioclimática se basa en la adaptación de los edificios al clima local, reduciendo los gastos de calefacción y refrigeración. TEMA 1.4 PELIGROS AMBIENTALES NATURALES INTRODUCCIÓN Definición: Los peligros naturales: son fenómenos meteorológicos y climáticos extremos que se producen por causas naturales en cualquier lugar del mundo, aunque existen regiones más vulnerables que otras. Estos fenómenos constituyen desastres naturales cuando ocasionan la destrucción de vidas y de medios de subsistencia entre la población. Las pérdidas humanas y materiales causadas por los desastres naturales son un gran obstáculo al desarrollo sostenible. Ciertos Servicios Meteorológicos e Hidrológicos Nacionales y centros especializados se ocupan de investigar fenómenos geofísicos peligrosos, como http://www.wmo.ch/pages/prog/drr/ explosiones volcánicas (cenizas transportadas por el aire) o tsunamis, sustancias peligrosas en suspensión aérea (radionúclidos, sustancias biológicas o químicas), o episodios de contaminación urbana aguda. Sequías La causa principal de las sequías es la falta de lluvia. La sequía es un fenómeno diferente de los demás, ya que se desarrolla lentamente, a veces durante años, y su aparición puede estar enmascarada por varios factores. Las sequías pueden ser devastadoras: los suministros de agua se agotan, los cultivos no progresan, los animales mueren, y la malnutrición y la salud endeble se extienden por doquier. Ciclones tropicales La OMM ayuda a los Miembros a implantar sistemas nacionales coordinados a nivel nacional y regional que permitan reducir al mínimo las pérdidas de vidas y los daños causados por los ciclones tropicales. Los ciclones tropicales son áreas de presión atmosférica muy baja situadas sobre aguas tropicales y subtropicales, que se convierten en una enorme masa de aire circulante acompañada de tormentas de hasta centenares de kilómetros de extensión. En superficie, los vientos pueden alcanzar velocidades superiores a 200 km por hora. Las olas causadas por el viento, sumadas a las bajas presiones que acompañan a un ciclón tropical, pueden desencadenar mareas de tempestad en las costas; en otras palabras, descomunales masas de agua impulsadas hacia la orilla a gran velocidad y con inmensa fuerza, que pueden arrasar todo cuanto encuentran en su camino. En 1970 una enorme marea de tempestad causó 300.000 víctimas en los humedales de las costas de Bangladesh. Cada año se producen aproximadamente 80 ciclones tropicales. Su nombre depende de la región: se denominan tifones en el Pacífico Norte occidental y en el Mar del Sur de China; huracanes en el Atlántico, en el Caribe y en el Golfo de México, y en el centro y nordeste del Océano Pacífico; y ciclones tropicales en el Océano Índico y en la región del Pacífico Sur. El Programa de Ciclones Tropicales de la OMM proporciona informaciónsobre estos fenómenos, y el Centro de información de la OMM sobre fenómenos meteorológicos violentos emite advertencias de ciclón tropical en tiempo real. Contaminación del aire Los contaminantes consisten generalmente en partículas y gases nocivos procedentes de la industria, los vehículos y las actividades humanas. Humos y neblinas de humo son una de las consecuencias de los incendios de bosques o de vegetación natural, de la roza y quema de bosques, de la tala de árboles para cultivos, o de explosiones volcánicas en condiciones atmosféricas estables. El humo, la neblina de humo y la contaminación tienen implicaciones graves para la salud humana y, de hecho, la población local puede verse obligada a utilizar máscaras antigás. Reducen la visibilidad y pueden perturbar el tráfico aéreo y vial. http://www.wmo.ch/pages/prog/www/tcp/index_en.html http://www.wmo.ch/pages/prog/www/tcp/index_en.html El smog, la lluvia ácida, el agujero de ozono y un aumento adverso del efecto invernadero son también fenómenos causados por la contaminación del aire. Las condiciones atmosféricas estables fomentan frecuentemente la concentración de los contaminantes. El Programa de Investigación de la Atmósfera y el Medio Ambiente de la OMM administra el programa de Vigilancia de la Atmósfera Global, que recopila observaciones sobre los contaminantes atmosféricos. Langostas del desierto La langosta del desierto inflige daños en tierras de África, Oriente Medio, Asia y el sur de Europa. Cuando las condiciones meteorológicas y ecológicas favorecen el apareamiento, los insectos se ven constreñidos a ocupar un espacio muy pequeño. En ese momento dejan de actuar como individuos y comienzan a comportarse como grupo. En pocos meses se forman enjambres enormes que vuelan a favor del viento en busca de alimentos. Los enjambres pueden ocupar extensiones de docenas de kilómetros y avanzar hasta 200 km al día. Una pequeña parte de un enjambre normal (aproximadamente, una tonelada de langostas) ingiere en un solo día la misma cantidad de comida que diez elefantes, 25 camellos o 2.500 personas. La langosta pone en peligro la vida de millones de agricultores y ganaderos en entornos ya de por sí frágiles. Las plagas de langosta que sobrevienen durante períodos de sequía o al finalizar éstos pueden causar desastres todavía mayores, como sucedió en 2005 en varios países del Sahel. El Servicio mundial de información agro meteorológica (WAMIS), un sitio web patrocinado por la OMM, ofrece una página sobre el estado del tiempo y las langostas, con información meteorológica de utilidad para la vigilancia y el control de las langostas del desierto. Crecidas y crecidas repentinas Las crecidas pueden acontecer en un lugar cualquiera tras una precipitación intensa de lluvia. Todas las llanuras inundables son vulnerables, y las tempestades intensas pueden originar crecidas repentinas en cualquier parte del mundo. Pueden sobrevenir también crecidas repentinas tras un periodo de sequía, cuando las lluvias intensas anegan terrenos muy secos y endurecidos que el agua no puede infiltrar. Las crecidas adoptan múltiples variantes, desde las pequeñas crecidas repentinas hasta las inundaciones que cubren extensas áreas de tierra. Pueden tener su origen en tormentas muy intensas, tornados, ciclones tropicales o extra tropicales (muchos de los cuales pueden verse intensificados por el fenómeno El Niño), monzones, obstrucciones de hielo o nieve fundente. En las áreas costeras, las mareas de tempestad causadas por ciclones tropicales, tsunamis o ríos crecidos por efecto de mareas excepcionalmente altas pueden también causar inundaciones. Los diques pueden desbordarse cuando los ríos que afluyen a ellos transportan grandes cantidades de nieve fundente. La rotura de embalses o las operaciones bruscas de regulación del flujo pueden también causar crecidas catastróficas. Las crecidas ponen en peligro las vidas humanas y los bienes en todas partes del mundo. En el último decenio del siglo XX resultaron afectados por crecidas en torno a 1.500 millones de personas. http://www.wmo.ch/pages/prog/arep/gaw/gaw_home_en.html http://www.wmo.ch/pages/prog/arep/gaw/gaw_home_en.html http://www.wamis.org/ http://www.wamis.org/ http://www.wamis.org/locust/index.php http://www.wamis.org/locust/index.php Otros peligros naturales • Deslizamientos de tierra o de lodo • Avalanchas • Tormentas de polvo o de arena • Temperaturas extremas • Tormentas • Rayos • Tornados • Tempestades de granizo • Tempestades de hielo • Incendios forestales o de vegetación natural • Lluvia o nieve intensas • Vientos fuertes • Olas de calor TEMA 1.5 PERTURBACIONES AMBIENTALES DE ORIGEN HUMANO INTRODUCCIÓN El ser humano es una especie que constantemente ha modificado su entorno desde tiempos remotos (al igual que otras especies), facilitando sus condiciones de vida y aprovechando los elementos físico-bióticos presentes en el ambiente. Mediante las transformación energética y de los paisajes, históricamente se han impulsado alteraciones sobre los ecosistemas, sin embargo, como resultado de la moderna sociedad industrial, caracterizada básicamente por la constante demanda de combustibles de origen fósil, la industrialización, la urbanización, la construcción de obras de infraestructura de gran escala, la producción extensiva e intensiva de productos, la acentuación de una economía basada en el consumo de materiales y energía, entre otras variables, se han incrementado las perturbaciones sobre el ambiente. El crecimiento de la población humana, el consumo per cápita y la complejidad de los centros urbanos impulsaron la expansión de la agricultura y la intensificación productiva por unidad de superficie. Estos cambios contribuyeron a la generación de problemas ambientales globales como la alteración de: los ciclos biogeoquímicos, los usos de la tierra, la biodiversidad global a todos los niveles, y la dispersión de la biota más allá de los límites geográficos naturales. Las innovaciones tecnológicas continuas mantuvieron el funcionamiento del ecosistema, lo cual da una apariencia de relativa estabilidad y retarda la percepción del deterioro del ambiente. El funcionamiento del ecosistema podría favorecerse al revertir la tendencia actual de degradación del ambiente agrícola y de especialización de la producción agrícola. Aunque los sistemas especializados pueden parecer más productivos a los ojos del agricultor, es posible también que esta percepción haya sido inducida por gran parte de la investigación agrícola, que tiene una "caja de herramientas adecuadas" de experimentos para el desarrollo de tecnología en sistemas simples. Por ello, los investigadores tienen un papel fundamental en la generación de nuevas herramientas que imiten a la naturaleza, y que favorezcan el reciclado de nutrientes, la biodiversidad y los mecanismos de regulación natural. Los agricultores también tienen un papel muy importante en la conservación de las propiedades y funciones del ecosistema, a partir del desafío de planificar un sistema agrícola diverso y complejo, pero al mismo tiempo productivo. Definiciones: Riesgos antropogénicos: Son originados por actividades humanas, aunque las circunstancias naturales pueden condicionar su gravedad. Un derrame de crudo en el mar (Prestie 2002), un accidente químico (Bhopal 1984) o una explosión nuclear (Chernóbil 1986) son episodios de origen antropogénico de consecuencias fatales. Riesgos Naturales: Algunos ejemplos son los asociados a fenómenos geológicos internos, como erupciones volcánicas y terremotos, o la caída de meteoritos. Las inundaciones, aunque debidas a causas climáticas naturales, suelen ser riesgos dependientes de la presencia y calidad de infraestructuras como las presas que regulan el caudal, o las carreteras que actúan como diques, que pueden agravar sus consecuencias.Algunos ejemplos de perturbaciones humanas. Incendios forestales. El fuego afecta a casi todas las regiones del planeta, con diferente intensidad y recurrencia según el clima, tipo de vegetación y fuentes de ignición. Para que se produzca un incendio se deben dar tres condiciones: que haya suficiente biomasa con cierta continuidad en el espacio para que pueda propagarse, que esta biomasa esté lo suficientemente seca como para que pueda quemar y que se produzca una fuente de ignición. Los incendios son la perturbación antropogénica más común en las zonas de clima mediterráneo. Las tres cuartas partes de los incendios forestales son intencionados. La mayor parte de los incendios de originan por cremaciones agrícolas, para obtención de pastos, para quemar rastrojos, para tirar cigarrillos cerca del bosque, por chispas de vehículos, por dejar basura, vidrios o productos inflamables entre la vegetación, para hacer barbacoas en el bosque. Las consecuencias más importantes que producen los incendios forestales son el agravamiento del calentamiento global, la erosión del suelo y la desertización, riesgo de deslizamientos e inundaciones, extinción de especies y grandes pérdidas económicas entre otros. Uno de los incendios más importantes de Cataluña se inició en el Turó de Can Mata de Gualba el 10 de agosto de 1994 y quemó, durante cinco días seguidos, hasta calcinar unas 2.500 hectáreas, 817 de las cuales el Parque Natural del Montseny. Los municipios afectados fueron Gualba, Riells i Viabrea, Sant Feliu de Buixalleu, Breda, Sant Celoni y Fogars de Montclús. El fuego coincidió con otro iniciado en Santa Coloma de Farners y Tordera, lo que provocó en total más de 6.000 hectáreas quemadas. Especies invasoras. Son animales, plantas u otros organismos transportados e introducidos por el ser humano en lugares fuera de su área de distribución natural, que han conseguido establecerse y dispersarse en la nueva región, donde acaban resultando perjudiciales para la composición, estructura o los procesos de los ecosistemas de la diversidad biológica autóctona. Sólo en ecosistemas fluviales, por ejemplo, destacan el cangrejo de río americano (Procambarus clarkii) y varias especies de peces exóticos, como el siluro (Silurus glanis) o el pez sol (Lepomis gibbosus). Las comunidades vegetales de ribera también sufren el impacto de algunas plantas alóctonas como la caña (Arundo donax) o la robinia (Robinia pseudoacacia). Otro ejemplo, en EEUU se destinan entre 123 y 137 miles de millones de dólares al año para combatir las especies invasoras de la agricultura (Moragues et al. 2005; Álvarez et al. 2006). Episodios extremos de precipitación. La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico porque es responsable de devolver al planeta parte del agua evaporada. Esta es generada por las nubes cuando alcanzan su punto de saturación, en cuyo punto las gotas de agua formadas caen por gravedad. Las precipitaciones son importantes porque ayudan a mantener el balance atmosférico. Sin precipitaciones todas las tierras del planeta serían desiertos. Sin embargo, las precipitaciones también pueden ser perjudiciales en el momento que superan la capacidad de carga del sistema y ocasionan inundaciones y daños en zonas urbanas y no urbanas. El clima mediterráneo se caracteriza por una distribución de las precipitaciones marcadamente estacional y un régimen de lluvias poco uniforme. Episodios extremos de sequía. Uno de los rasgos característicos del clima mediterráneo es la sequía estival, que suele prolongarse de dos a tres meses. Durante este período las temperaturas elevadas, la baja humedad del aire y las precipitaciones casi inexistentes producen un importante déficit hídrico que afecta notablemente las comunidades vegetales. La vegetación mediterránea está bien adaptada a la sequía moderada y dispone de numerosos mecanismos para evitar o disminuir los efectos del déficit hídrico estival. Así, generalmente, se produce durante el verano una parada del crecimiento, pero mediante los perfeccionados mecanismos de captación de agua por las raíces, y de disminución de transpiración por las hojas, las consecuencias de la sequía no suelen ser irreversibles. Sin embargo, cuando un verano las condiciones climatológicas provocan una sequía extrema, los mecanismos de resistencia de las plantas pueden ser insuficientes y pueden producirse episodios extraordinarios de gran afectación, que pueden conllevar incluso la muerte del individuos. El verano de 1994 se produjo en buena parte de Cataluña y en concreto el Parque Natural de Sant Llorenç del Munt y l'Obac, un episodio extremo de sequía que produjo importantes efectos sobre los ecosistemas. Se estimó que unas 1.100 hectáreas se vieron afectadas de forma notable; de éstas, un 20% de encinas se encontraban secas a más de la mitad de la copa y otro 20% se habían secado en su totalidad. Influencia del cambio climático en los episodios de sequía y precipitación extrema Aunque todavía hay mucha incertidumbre sobre los efectos concretos que causará el cambio climático a escala regional, la mayoría de los modelos matemáticos muestran que la cuenca mediterránea será, junto con los casquetes polares, una de las regiones que se verá más fuertemente afectada por el cambio climático. Los modelos prevén que la temperatura media anual en el sur de Europa aumente de 0.2 a 0,6 º C por decenio. Además, se prevé un aumento del número de días de calor extremo (Tmax> 35 º C) y un aumento de los días veraniegos (Tmax> 30 º C). Del mismo modo, se prevé una disminución de los días de helada (Tmín). Los modelos no coinciden tanto en cuanto a la previsión de las precipitaciones, pero, en general, pronostican una disminución de las lluvias en verano y en primavera. Se prevé un aumento de la frecuencia de lluvias intensas en la región norte de la Península Ibérica pero, en cambio, una disminución de estos días en el sur de la Península. UNIDAD II TEMA 2.1 EL AGUA INTRODUCCION Definición: Es una sustancia abiótica la más importante de la tierra y uno de los más principales constituyentes del medio en que vivimos y de la materia viva. En estado líquido aproximadamente un gran porcentaje de la superficie terrestre está cubierta por agua que se distribuye por cuencas saladas y dulces, las primeras forman los océanos y mares; lago y lagunas, etc.; como gas constituyente La humedad atmosférica y en forma sólida la nieve o el hielo. El agua constituye lo que llamamos hidrosfera y no tiene límites precisos con la Atmósfera y la litosfera porque se compenetran entre ella. En definitiva, el agua es el principal fundamento de la vida vegetal y animal y por tanto, es el medio ideal para la vida, es por eso que las diversas formas de vida prosperan allí donde hay agua. El Agua. El agua es el más importante de todos los compuestos y uno de los principales constituyentes del mundo en que vivimos y de la materia viva. Casi las tres cuartas partes de nuestra superficie terrestre están cubiertas de agua. Es esencial para toda forma de vida, aproximadamente del 60% y 70° del organismo humano agua. En forma natural el agua puede presentarse en estados físicos, sin embargo, debe tenerse en cuenta que en forma natural casi no existe pura, pues casi siempre contiene sustancias minerales y orgánicas disueltas o en suspensión. La excepcional importancia del agua desde el punto de vista químico reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, 831 como los que se realizan en el laboratorio, tiene lugar entre sustancias disueltas esto entre soluciones acuosas. Características: • Es incoloro, insaboro, inoloro. • Es buen conductor de la electricidad. • Es buen disolvente. http://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtml http://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml http://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE http://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/soluciones/soluciones.shtml http://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtml • No tiene forma y adquiere la forma del Recipiente. Se presenta en tres estados naturales sólido, líquido y gaseoso Propiedades: • El agua por ser materia, pesa y ocupa un lugar en el espacio. • Está conformada por dos elementos: ✓ El hidrógeno (H) y el oxígeno (0) • La fórmula química del agua es H2O. • El agua se puede presentar en la naturaleza en tres estados físicos: ✓ Sólido ✓ Líquido ✓ Gaseoso • El agua pura no tiene olor, sabor ni color. • No tiene forma y toma la forma del recipiente que lo contiene. • El agua es buen disolvente de muchas sustancias. Estados del agua: En los tres estados (sólido, líquido y gaseoso) se encuentra el agua en la naturaleza. • En estado sólido se le encuentra en los glaciares de las cordilleras, en los polos, flotando en grandes bloques de hielo en el mar. • En estado líquido en los océanos, mares, ríos, etc. • En estado gaseoso en las nubes, la humedad atmosférica, vapores de agua. Clases: Aguas de ríos, lagos, lagunas, riachuelos. Por lo general son incoloras y sin sabor. • En tiempo de lluvias estas aguas se enturbian y contaminan por efectos de la erosión. • Estas aguas se emplean para el riego de los cultivos y vegetación. • Algunos ríos y lagos se utilizan para la navegación. Agua potable. • Sin olor, ni color algunas veces de sabor agradable. • No contiene gérmenes ni bacterias patógenas, por lo que se le usa para el consumo humano. • Se obtiene por tratamiento especial de las aguas del río. http://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtml http://www.monografias.com/Quimica/index.shtml http://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtml http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml http://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtml http://www.monografias.com/trabajos11/mundi/mundi.shtml http://www.monografias.com/trabajos30/vegetacion-hidrografia/vegetacion-hidrografia.shtml http://www.monografias.com/trabajos/bacterias/bacterias.shtml http://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtml Aguas Medicinales y termales. Tienen temperaturas elevadas y diversidad de sales disueltas, son de sabor y olor característicos. Son curativas. Existe otras aguas con gran cantidad y diversidad de sales minerales, esta agua proviene del subsuelo y afloran a la superficie en los manantiales y lagunas, no son calientes. En nuestro país son famosos los baños de Yura y Jesús, y hay muchas más. Agua Destilada. • Se obtiene por destilación de las aguas naturales. • Por no contener sales minerales, es impropia para beberla. • Se la reconoce porque no deja residuos al evaporarse. • Se le usa en la medicina y el estudio. Agua pesada • Se considera como tóxica pero en realidad es inerte. • Tiene gran importancia en las plantas de energía atómica. • Su fórmula es D2O. Importancia. • Es un elemento mayoritario de todos los seres vivos (78%) indispensable en el desarrollo de la vida y el consumo humano y es un excelente disolvente, es una fuente de energía hidroeléctrica. • Es un medio de transporte (NAVEGACIÓN). • Erosiona las rosas descartando La corteza terrestre. • Contiene sales disueltas que es aprovechable para las plantas. • Las caídas de agua y el movimiento del mar son aprovechadas como energía. http://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtml http://www.monografias.com/trabajos29/especialistas-medicos/especialistas-medicos.shtml http://www.monografias.com/trabajos14/plantas/plantas.shtml http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml http://www.monografias.com/trabajos/jmrosas2/jmrosas2.shtml http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml TEMA 2.2 NATURALEZA DE LOS AGENTES CONTAMINANTES INTRODUCCION Definición: Agentes contaminantes del medio ambien te: Están estrechamente ligados al desarrollo económico, político y social del hombre. El hombre utiliza los recursos naturales de forma indiscriminada, las guerras, las grandes industrias generadoras de grandes cantidades de sustancias tóxicas que diariamente son enviadas a la atmósfera, la tala indiscriminada de los árboles, la sobreexplotación de especies marinas y la caza y el comercio de especies protegidas y no renovables el consumo de energía, los desechos residuales, el descuido de la capa de ozono, el vertimiento de petróleo en los mares causas que afectan la subsistencia de muchas especies http://www.ecured.cu/Recursos_naturales http://www.ecured.cu/Recursos_naturales http://www.ecured.cu/Guerras http://www.ecured.cu/Toxicidad http://www.ecured.cu/Atm%C3%B3sfera http://www.ecured.cu/index.php?title=Especies_marinas&action=edit&redlink=1 http://www.ecured.cu/index.php?title=Especies_marinas&action=edit&redlink=1 http://www.ecured.cu/index.php?title=Especies_protegidas&action=edit&redlink=1 http://www.ecured.cu/Energ%C3%ADa http://www.ecured.cu/Capa_de_ozono http://www.ecured.cu/Petr%C3%B3leo en nuestro planeta, estas son las causas fundamentales que afectan el medio en que vivimos. Sobre explotación de los Recursos naturales: • Disminución de superficies utilizables: La población humana se ha visto forzada a modificar los espacios naturales atendiendo a la creciente demanda de zonas para la construcción, sobre todo en las grandes urbes, así como la creación de carreteras y redes de comunicación. • Agotamiento de minerales: Los Combustibles fósiles y minerales están siendo tratados como si fueran inagotables. • Extracción de madera: Deforestación. Destrucción a gran escala del bosque por la acción humana. • La sobreexplotación de especies marinas. Muchas especies corren peligro de extinción. La pesca es cada vez más escasa debido a la reducción paulatina de las mallas, al aumento de buques pesqueros, así como al descontrol en general. • La caza y el comercio de especies protegidas: una propuesta inmediata es la protección de especies a través de la legislación en algunos países dependen del apoyo que se recibe de la población y de los tribunales. TEMA 2.3 CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS INTRODUCCION Las aguas subterráneas son una de las principales fuentes de suministro para uso doméstico y para el riego en muchas partes de España y del mundo. En España alrededor de la tercera parte del agua que se usa en las ciudades y la industria y la cuarta parte de la que se usa en agricultura son aguas subterráneas. En muchos lugares en los que las precipitaciones son escasas e irregulares pero el clima es http://www.ecured.cu/Conmutaci%C3%B3n_(Redes_de_comunicaci%C3%B3n) http://www.ecured.cu/Combustibles_f%C3%B3siles http://www.ecured.cu/Deforestaci%C3%B3n http://www4.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/03AtmHidr/133AgCont.htm#Aguas subterráneas http://www4.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/06Recursos/110AguaEsp.htm#Aguas superficiales y subterráneas muy apto para la agricultura son un recurso vital y una gran fuente de riqueza, ya que permiten cultivar, productos muy apreciados en los mercados internacionales.Las aguas subterráneas suele ser más difíciles de contaminar que las superficiales, pero cuando esta contaminación se produce, es más difícil de eliminar. Sucede esto porque las aguas del subsuelo tienen un ritmo de renovación muy lento. Se calcula que mientras el tiempo de permanencia medio del agua en los ríos es de días, en un acuífero es de cientos de años, lo que hace muy difícil su purificación. La explotación incorrecta de las aguas subterráneas origina varios problemas. En muchas ocasiones la situación se agrava por el reconocimiento tardío de que se está deteriorando el acuífero, porque como el agua subterránea no se ve, el problema puede tardar en hacerse evidente. Los principales problemas son: a) Por agotamiento del acuífero. Un buen uso de las aguas subterráneas exige tener en cuenta que, en los lugares en que las precipitaciones son escasas, los acuíferos se van cargando de agua muy lentamente y si se consumen a un ritmo excesivamente rápido, se agotan. Cuando se produce explotación intensiva, sequía u otras causas que van disminuyendo el nivel del agua contenida en el acuífero se derivan problemas ecológicos como, por ejemplo, en las Tablas de Daimiel, Parque Nacional situado en La Mancha formado por zonas húmedas muy ricas en aves. La explotación creciente para usos agrícolas del acuífero 23 que nutre de agua al Parque ha hecho que en los años de pocas lluvias grandes áreas de las Tablas se queden sin agua. Cuando estos acuíferos se encuentran en la costa, al ir vaciándose de agua dulce, van siendo invadidos por agua salada (intrusión) y queda inutilizados para el uso humano. En la costa mediterránea española prácticamente todos los acuíferos están afectados por este problema y necesitan una mejora urgente de su explotación o de sus sistemas de control y, en muchos casos, es imprescindible permitir que se recarguen de agua antes de seguir explotándolos. b) Por contaminación de las aguas subterráneas. Se suelen distinguir dos tipos de procesos contaminantes de las aguas subterráneas: los "puntuales" que afectan a zonas muy localizadas, y los "difusos" que provocan contaminación dispersa en zonas amplias, en las que no es fácil identificar un foco principal. Actividades que suelen provocar contaminación puntual son: http://www4.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/00General/Glosario.html#Acuifero http://www4.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/00General/Glosario.html#Acuifero23 http://www4.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/00General/Glosario.html#Intrusión • Lixiviados de vertederos de residuos urbanos y fugas de aguas residuales que se infiltran en el terreno. • Lixiviados de vertederos industriales, derrubios de minas, depósitos de residuos radiactivos o tóxicos mal aislados, gasolineras con fugas en sus depósitos de combustible, etc. • Pozos sépticos y acumulaciones de purines procedentes de las granjas. Este tipo de contaminación sueles ser más intensa junto al lugar de origen y se va diluyendo al alejarnos. La dirección que sigue el flujo del agua del subsuelo influye de forma muy importante en determinar en qué lugares los pozos tendrán agua contaminada y en cuáles no. Puede suceder que un lugar relativamente cercano al foco contaminante tenga agua limpia, porque la corriente subterránea aleja el contaminante de ese lugar, y al revés. La contaminación difusa suele estar provocada por: • Uso excesivo de fertilizantes y pesticidas en la agricultura o en las prácticas forestales. • Explotación excesiva de los acuíferos que facilita el que las aguas salinas invadan la zona de aguas dulces, por desplazamiento de la interface entre los dos tipos de aguas. Este tipo de contaminación puede provocar situaciones especialmente preocupantes con el paso del tiempo, al ir cargándose de contaminación, lenta pero continuamente, zonas muy extensas. Depuración : Los acuíferos tienen una cierta capacidad de autodepuración, mayor o menor según el tipo de roca y otras características. Las sustancias contaminantes, al ir el agua avanzando entre las partículas del subsuelo se filtran y dispersan y también son neutralizadas, oxidadas, reducidas o sufren otros procesos químicos o biológicos que las degradan. De esta manera el agua va limpiándose. Cuando la estructura geológica del terreno facilita una zona amplia de aireación, los procesos de depuración son más eficaces. También es muy favorable la abundancia de arcillas y de materia orgánica. En cambio en los depósitos aluviales o las zonas kársticas la purificación del agua es mucho más difícil y este tipo de acuíferos son mucho más sensibles a la contaminación. Es muy importante, de todas formas, tener en cuenta que las posibilidades de depuración en el acuífero son limitadas y que el mejor método de protección es, por tanto, la prevención. No contaminar, controlar los focos de contaminación para conocer bien sus efectos y evitar que las sustancias contaminantes lleguen al acuífero son los mejores métodos para poder seguir disfrutando de ellos sin problemas. Cuando un acuífero está contaminado y hay que limpiarlo el proceso es muy difícil y muy caro. Se han usado procedimientos que extraen el agua, la depuran y la vuelven a inyectar en el terreno, pero no siempre son eficaces y consumen una gran cantidad de energía y dinero. TEMA 2.4 CONTAMINACIÓN DE AGUAS INDUSTRIALES INTRODUCCION Definición: La contaminación, se refiere a la contaminación del medio ambiente por los residuos y materias nocivas, lo que provoca un cambio significativo en la calidad de la atmósfera circundante. La contaminación ambiental puede ser clasificada como contaminación atmosférica, contaminación del agua y la contaminación acústica. La contaminación del agua también significa la contaminación de masas de agua, que las hacen no aptas para beber y otros usos. Aunque, el 70% de la Tierra está cubierta por agua, el agua de los mares y los océanos es salina y, por tanto, no puede ser utilizada para beber, la agricultura y usos industriales. Solo ciertas masas de agua, como lagos, lagunas, ríos, embalses y cursos de agua nos proporcionan agua dulce. La contaminación industrial del agua: La contaminación del agua es causada por la emisión de aguas residuales domésticas o urbanas, de residuos agrícolas, los contaminantes y los efluentes industriales que llegan a los cursos de agua. Hoy en día, una de las principales fuentes de contaminación del agua son los materiales residuales vertidos por las zonas industriales, y este polución se conoce como la contaminación industrial del agua. Los materiales de desecho como los ácidos, álcalis, metales tóxicos y pesados, aceites, grasas, colorantes, pesticidas e incluso materiales radiactivos se vierten en las masas de agua por muchas zonas o áreas industriales. Algunos contaminantes son más importantes que otros, como el bifenilo policlorado (PCB) y sus compuestos, lubricantes y el agua caliente expulsada por las centrales eléctricas y que usan para la refrigeración. Los contaminantes descargados en las masas de agua se disuelven o permanecen suspendidos en el agua. A veces, también se acumulan en la parte inferior de las masas de agua, y en los lodos del fondo, lo que tiene un efecto multiplicador, al afectar a organismos que allí viven, sobre todo a los filtradores, pudiendo permanecer durante largos periodos de tiempo y acumularse y mezclarse con los depósitos de años posteriores. La contaminación del agua por tuberías de desechos de be ser controlada de alguna manera . El déficit local y regional de agua es debido, sobre todo, al aumento de las necesidades surgidas del desarrollo económico y de la explosión demográfica. El hombre ha utilizado el agua para fines cada vez más numerosos, y su dependencia de ese elemento no ha hecho más que crecer. El recurso agua es cada vez más apreciado, tanto para uso doméstico industrialo agrícola. Su escasez, sobre todo en las zonas áridas y semiáridas, la sitúan como prioridad vital para el desarrollo de las poblaciones: "si no hay agua, no hay vida". http://actualidad.notizalia.com/tag/sfera/ http://actualidad.notizalia.com/tag/cursos/ http://actualidad.notizalia.com/tag/cursos/ http://actualidad.notizalia.com/tag/grasas/ Muchos son los programas emprendidos para el uso racional del vital líquido; sin embargo; gran parte de ellos adolecen de objetividad, ya sea por su difícil aplicación o por el elevado costo que representan; es más, se ataca el problema desde puntos de vista sofisticados (se piensa que el modelo más complicado es el mejor); sin embargo existen oportunidades valiosas que están a nuestro alcance, que solo requieren ser visualizadas, un tratamiento técnico simple y "conciencia de todos". Mucho se habla de las plantas tratadoras para reutilización del agua en ciertas actividades donde no se requiere la calidad de potable (claro, dado el acondicionamiento de las aguas degradadas). Pero hemos olvidado que también hay desperdicios que no están a la vista y por ello no les ponemos atención. Adicionalmente, la contaminación causada por los efluentes domésticos e industriales, la deforestación y las prácticas del uso del suelo, está reduciendo notablemente la disponibilidad de agua utilizable. En la actualidad, una cuarta parte de la población mundial, es decir, mil quinientos millones de personas, que principalmente habitan en los PED (Países en Desarrollo) sufren escasez severa de agua limpia, lo que ocasiona que en el mundo haya más de diez millones de muertes al año producto de enfermedades hídricas. El agua es indispensable para cualquier actividad: • La industrial • La agrícola • La urbana Ya que promueve su desarrollo económico y social. Con el propósito de alcanzar un manejo sustentable del recurso futuro, es necesario que todos los ciudadanos conozcamos la situación real del agua y participemos con las instituciones gubernamentales en la toma de decisiones para el manejo responsable del agua. Se necesita la participación de los miembros de la sociedad para que desde cada una de sus actividades: en el hogar, en el trabajo, en la escuela, en la comunidad, en las áreas de recreación, consideren el valor del agua haciendo uso eficiente del recurso y cuidando de no regresarla tan contaminada para preservar la calidad de las reservas naturales del agua. Así la participación ciudadana en la toma de decisiones para el uso del agua, se complementa con aquellas que se llevan a cabo de manera institucional a través de las Comisiones Estatales del Agua, los Consejos de Cuenca y los Comités Técnicos de Aguas Subterráneas a lo largo del país. TEMA 2.5 PRINCIPIOS Y PLANTAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INTRODUCCION El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. La tesis fundamental para el control de la polución por aguas residuales ha sido tratar las aguas residuales en plantas de tratamiento que hagan parte del proceso de remoción de los contaminantes y dejar que la naturaleza lo complete en el cuerpo receptor. Para ello, el nivel de tratamiento requerido es función de la capacidad de auto purificación natural del cuerpo receptor. A la vez, la capacidad de auto purificación natural es función, principalmente, del caudal del cuerpo receptor, de su contenido en oxígeno, y de su "habilidad" para reoxigenarse. Por lo tanto el objetivo del tratamiento de las aguas residuales es producir efluente reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o reutilización. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Éstas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo, tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías –y eventualmente bombas– a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). A menudo ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado. Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física inicial de sólidos grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales empleando un sistema de rejillas (mallas), aunque también pueden ser triturados esos materiales por equipo especial; posteriormente se aplica un desarenado (separación de sólidos pequeños muy densos como la arena) seguido de una sedimentación primaria (o tratamiento similar) que separe los sólidos suspendidos existentes en el agua residual. Para eliminar metales disueltos se utilizan reacciones de precipitación, que se utilizan para eliminar plomo y fósforo principalmente. A continuación sigue la conversión progresiva de la materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa biológica es https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica https://es.wikipedia.org/wiki/Biolog%C3%ADa https://es.wikipedia.org/wiki/Basura https://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_qu%C3%ADmica https://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_biol%C3%B3gica https://es.wikipedia.org/wiki/Agua https://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_de_tratamiento_de_agua_potable https://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_servidas separada o removida (proceso llamado sedimentación secundaria), el agua tratada puede experimentar procesos adicionales (tratamiento terciario) como desinfección, filtración, etc. El efluente final puede ser descargado o reintroducido de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o bahía) u otro ambiente (terreno superficial, subsuelo, etc). Los sólidos biológicos segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada. Descripción: Las aguas residuales son provenientes de tocadores, baños, regaderas o duchas, cocinas, etc; que son desechados a las alcantarillas o cloacas. En muchas áreas, las aguas residuales también incluyen algunas aguas sucias provenientes de industrias y comercios. La división del agua casera drenada en aguas grises y aguas negras es más común en el mundo desarrollado, el agua negra es la que procede de inodoros y orinales y el agua gris, procedente de piletas y bañeras, puede ser usada en riego de plantas y reciclada en el uso de inodoros, donde se transforma en agua negra. Muchas aguas residuales también incluyen aguas superficiales procedentes de las lluvias. Las aguas residuales municipales contienen descargas residenciales, comerciales e industriales, y pueden incluir el aporte de precipitaciones pluviales cuando se usa tuberías de uso mixto pluvial - residuales. Los sistemas de alcantarillado que trasportan descargas de aguas sucias y aguas de precipitación conjuntamente son llamados sistemas de alcantarillas combinado. La práctica de construcción de sistemas de alcantarillas combinadas es actualmente menos común en los Estados Unidos y Canadá que en el pasado, y se acepta menos dentro de las regulaciones del Reino Unido y otros países europeos, así como en otros países como Argentina. Sin embargo, el agua sucia y agua de lluvia son recolectadas y transportadas en sistemas de alcantarillas separadas, llamados alcantarillas sanitarias y alcantarillas de
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