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BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL TEMA 1.- INGENIERÍA AMBIENTAL, MEDIO AMBIENTE Y ENTORNOS AMBIENTALES Materiales de estudio Maite de Blas Martín Jose Antonio García Fernández Mª Carmen Gómez Navazo Escuela de Ingeniería de Bilbao Departamento Ingeniería Química y del Medio Ambiente BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio COMPETENCIAS. RESULTADOS DE APRENDIZAJE Competencias Resultados de aprendizaje 2 Nº Descripción del resultado de aprendizaje RA1 Conocer el contexto de aplicación de la Ingeniería Ambiental, incluidos los entornos ambientales y las áreas clásicas de la Ingeniería Ambiental (aire, aguas, suelos y residuos). Nº Descripción de la competencia C1 Conocer y aplicar los diversos conceptos, tecnologías y medios de la ingeniería ambiental, independientemente del ámbito de especialización, con la finalidad de abordar problemas ambientales de manera integral . C2 Organizar su propio trabajo, de manera autodirigida y autónoma, para alcanzar los objetivos planteados en el ámbito de la ingeniería ambiental . BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioACTIVIDADES PREVIAS Antes de abordar el primer tema, se recomienda: Leer la guía docente del curso, Visualizar el video de presentación del curso. 3 Portada de la Guía Docente del curso Elaboración propia Visualización del video de presentación. Imagen publicada bajo licencia Pixabay https://pixabay.com/es/vectors/reproductor-de-video-vectorial-941434/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioACTIVIDADES Las actividades para el Tema 1 son: Lectura de los materiales de estudio (recogidos en este documento), Revisión de las lecturas recomendadas, Realización de las actividades de autoevaluación. 4 Portada de las actividades de Autoevaluación del Tema 1 Portada de las Lecturas Recomendadas del Tema 1 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioCRONOGRAMA El cronograma recoge la dedicación aproximada a cada actividad del Tema 1 (excepto para las lecturas recomendadas, ya que su dedicación depende de la dedicación individual de cada estudiante para completar y/o profundizar en determinados conocimientos). 5 Tiempo Semanas estimado 1 2 3 4 5 6 7 8 Video y Guía Docente 2 h Tema 1.- Materiales de estudio 5 h Tema 1.- Autoevaluación 1 h Tema 2.- - Materiales de estudio 8 h Tema 2.- Actividades prácticas 10 h Tema 2.- Autoevaluación 1 h Tema 3.- Materiales de estudio 4 h Tema 3.- Actividades prácticas 8 h Tema 3.- Autoevaluación 1 h BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioCONTENIDO TEMA 1.- Ingeniería Ambiental, medio ambiente y entornos ambientales 1.1. Medio ambiente y contaminación 1.2. Problemas ambientales. Esferas y entornos 1.2.1. Atmósfera 1.2.2. Hidrosfera 1.2.3. Litosfera 1.2.4. Biosfera 1.2.5. Antroposfera 1.3. La Ingeniería Ambiental 1.3.1. Contexto 1.3.2. Interdisciplinariedad 6 TEMA 1.- Ingeniería Ambiental, medio ambiente y entornos ambientales 1.1. Medio ambiente y contaminación BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN Ingeniería ambiental: rama de la ingeniería que estudia los problemas ambientales de forma integrada, teniendo en cuenta sus dimensiones ecológicas, sociales, económicas y tecnológicas, con el objetivo de promover un desarrollo sostenible (adaptado de: Hernández et al., 2018). Por tanto, los/las ingeniero/as ambientales: Se valen de muchas disciplinas que incluyen la ingeniería civil, ingeniería química, ingeniería mecánica, geología, microbiología, toxicología, meteorología, ecología. Necesitan “dominar” los principios en los que se basan los procesos químicos, biológicos y físicos. Se aplican los fundamentos de matemáticas, física, química y biología con el propósito de proteger la salud humana y el medio ambiente. 8 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN ¿Qué es el medio ambiente? El medio ambiente (medioambiente) es el conjunto de circunstancias exteriores a un ser vivo (Real Academia de la Lengua Española, RAE). En un sentido más amplio de la definición, las circunstancias exteriores deberían incluir el conjunto de todos los factores externos − físicos, ecológicos, estéticos, culturales y económicos − que influyen en la vida y el desarrollo de los organismos y comunidades. Por tanto, es adecuado considerar la característica de la globalidad del concepto “medio ambiente”, que integra aspectos de diversa naturaleza, entre otros: La calidad del aire y de las aguas. La biodiversidad. El cambio climático. … 9 https://dle.rae.es/medio#BgNGPon BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN ¿Cómo afecta el ser humano al medio ambiente? El ser humano ha venido alterando el medio ambiente desde hace mucho tiempo, por lo menos desde que descubrió el fuego, ya que con ello se alteró la vegetación. Algunos problemas del pasado siguen presentes hoy en día, por ejemplo: Problemas de salud derivados del consumo de aguas no tratadas (fig.1.1), Desaparición de civilizaciones debido a la sobreexplotación de recursos (fig. 1.2). 10 Figura 1.1. Carencia de acceso a agua potable. Imagen bajo licencia Pixabay Figura 1.2. Deforestación. Imagen bajo licencia Pixabay https://pixabay.com/es/photos/%c3%a1frica-la-gente-de-uganda-uganda-2665100/ https://pixabay.com/es/service/license/ https://pixabay.com/es/photos/deforestaci%c3%b3n-m%c3%a1quina-cami%c3%b3n-2833687/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN ¿Cuándo ha surgido la preocupación por el medio ambiente? No ha sido hasta mediados del siglo XX cuando la sociedad se ha empezado a preocupar seriamente por el medio ambiente debido a, entre otros, el aumento de la población y la globalización (fig. 1.3): 11 Figura 1.3. Aumento de la población mundial desde el año 1820 hasta 2019. Fuente: Our World in Data, licencia CC-BY 4.0 https://ourworldindata.org/grapher/world-population-by-world-regions-post-1820 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN ¿Por qué motivos ha surgido la preocupación por el medio ambiente? Entre otros motivos, debido a la gran explotación de recursos naturales y combustibles fósiles (fig. 1.4): 12 Figura 1.4. Consumo global de combustibles fósiles: gas natural, petróleo y carbón desde el año 1800 hasta 2019.Fuente: Our World in Data, licencia CC-BY 4.0 https://ourworldindata.org/grapher/global-fossil-fuel-consumption?country=%7EOWID_WRL BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN ¿Por qué motivos ha surgido la preocupación por el medio ambiente? 13 También debido al aumento del número de desastres naturales (fig. 1.5): Figura 1.5. Número de desastres naturales por tipo desde 1970 hasta 2019. Algunos eventos (sequías, inundaciones, incendios forestales, etc.) podrían estar relacionados con el cambio climático. Fuente: Our World in Data, licencia CC-BY 4.0 https://ourworldindata.org/grapher/natural-disasters-by-type BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN La contaminación es la alteración de un ecosistema, medio o ser vivo, debida a la introducción de un agente externo, ya sea una sustancia química o energía - sonido, calor, luz, etc. - (adaptado de Elhuyar ZTH). La contaminación ambiental implica la alteración del medio ambiente, sin hacer distinción entre los contaminantes de origen natural (fig. 1.6) o de origen antropogénico (fig. 1.7). 14 Figura 1.6. Erupción del volcán Etna. Imagen bajo licencia Pixabay Figura 1.7. Emisiones de una central eléctrica. Imagen bajo licencia Pixabay https://zthiztegia.elhuyar.eus/terminoa/eu/kutsadurahttps://pixabay.com/es/photos/nube-de-humo-etna-erupci%c3%b3n-volc%c3%a1nica-63020/ https://pixabay.com/es/service/license/ https://pixabay.com/es/photos/central-el%c3%a9ctrica-energ%c3%ada-374097/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN Para limitar el concepto únicamente a aquellas alteraciones antropogénicas con efectos negativos sobre el medio ambiente, una definición concisa de contaminante podría ser: Contaminante: cualquier sustancia que, como consecuencia de una actividad humana, se halla presente en el medio ambiente en una proporción distinta de la natural, provocando un efecto perjudicial sobre dicho medio (adaptado de: Manahan, S.E., 2007). La naturaleza del contaminante en cuestión o el entorno del medio ambiente en el que esté presente darán lugar a diferentes tipos de contaminación: atmosférica, del agua, de suelos, acústica, lumínica, biológica, etc. Por tanto, la contaminación puede afectar a diferentes entornos, considerando la globalidad de la problemática de la contaminación ambiental, tal y como se verá en el siguiente apartado. 15 TEMA 1.- Ingeniería Ambiental, medio ambiente y entornos ambientales 1.2. Problemas ambientales. Esferas y entornos BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) se creó en 1972, con el objetivo de promover el uso racional y el desarrollo sostenible del medio ambiente mundial. El PNUMA se ocupa, entre otros, de evaluar las condiciones y las tendencias ambientales a nivel mundial, regional y nacional, para hacer frente a los problemas ambientales. El estudio técnico de cualquier problema ambiental implica el estudio de alguna de las cuatro esferas ambientales (fig. 1.8): 1.- Atmósfera (aire) 2.- Hidrosfera* (agua: océanos, mares, ríos, lagos, aguas subterráneas, etc.) 3.- Litosfera** (suelos y rocas) 4.- Biosfera (seres vivos, animales y plantas). *Criosfera: parte de la superficie de la Tierra en la que el agua se encuentra en estado sólido (se superpone con la hidrosfera). **Geosfera: parte sólida de la Tierra, en la que se encuentran las rocas, minerales y suelos, formada por la litosfera, núcleo y manto. 17 https://www.unep.org/es BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 18 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS Figura 1.8. Esferas de la Tierra. Elaboración propia a partir de vector e imágenes de Pixabay: atmósfera, hidrosfera, litosfera, biosfera (licencia Pixabay) Corteza Manto Núcleo externo Núcleo interno Atmósfera (aire) Hidrosfera (agua) Litosfera (corteza y parte superior del manto) Biosfera (organismos vivos y muertos) https://pixabay.com/es/illustrations/tierra-globo-capa-suelo-rocas-5660940/ https://pixabay.com/es/illustrations/globo-astronom%c3%ada-ambiente-adelante-1849404/ https://pixabay.com/es/photos/ondas-mar-oceano-playa-agua-azul-3473335/ https://pixabay.com/es/photos/estratos-rock-mar-oceano-jap%c3%b3n-4575931/ https://pixabay.com/es/photos/abeja-insectos-polinizar-volar-257176/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS A continuación, se describen algunos de los problemas ambientales en los cuatro entornos ambientales. En todos ellos está presente la mano del hombre, es decir, la antroposfera. Hay que señalar que el ser humano es el principal causante de los problemas ambientales, pero también es un agente capaz de prevenir y mitigar sus propias acciones mediante la aplicación de la Ingeniería Ambiental. 19 HIDROSFERA ATMOSFERA LITOSFERA ANTROPOSFERA BIOSFERA Figura 1.9. Las cinco esferas del medio ambiente: atmósfera, hidrosfera, litosfera, biosfera y antroposfera. Imagen propia a partir de vector (licencia Pixabay) Hoy en día es necesario considerar una quinta esfera, la 5.- Antroposfera, que incluye las actividades humana e industrial (fig. 1.9). https://cdn.pixabay.com/photo/2012/04/01/17/05/earth-23546_1280.png https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera - concepto Atmósfera: capa de aire que rodea la Tierra (fig. 1.10). Las funciones de la atmósfera son, entre otras: Aportar el O2 necesario para la respiración de los seres vivos, el CO2 para la fotosíntesis de las plantas, el N2 para las proteínas, etc. Proteger frente a la radiación UV y frente al impacto de meteoritos. Regular la temperatura de la Tierra: efecto invernadero. 20 Participar en el ciclo del agua: aporte de vapor de agua a las nubes. Figura 1.10. La atmósfera de la Tierra. Imagen bajo licencia Pixabay https://pixabay.com/es/photos/tierra-cielo-espacio-azul-1001826/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calidad del aire Según la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2016) la contaminación del aire representa un importante riesgo ambiental, tanto en países desarrollados como en vías de desarrollo (fig. 1.11). 21 Figura 1.11. Número de muertes por cada 100000 habitantes debidas a la contaminación atmosférica en 2019. Fuente: Our World in Data, CC-BY Mediante la disminución de la contaminación atmosférica se pueden reducir los riesgos de algunas enfermedades: accidentes cerebrovasculares, cáncer de pulmón y neumopatías crónicas y agudas, entre ellas el asma (OMS, 2016). http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs313/es/ https://ourworldindata.org/grapher/death-rates-total-air-pollution BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calidad del aire La contaminación atmosférica tiene consecuencias graves en la salud de los seres humanos, materiales y ecosistemas. 22 Figura 1.12. Estimación del porcentaje de población mundial que vive en zonas urbanas (año 2015). Fuente: Our World in Data, licencia CC-BY Las emisiones de los principales contaminantes atmosféricos han disminuido las últimas décadas, pero el tráfico rodado todavía sigue causando problemas de contaminación y salud, especialmente en las zonas urbanas en las que vive la mayor parte de la población mundial (fig. 1.12). https://ourworldindata.org/grapher/urban-share-european-commission BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calidad del aire Los principales contaminantes atmosféricos que afectan a la calidad del aire son: Dióxido de azufre (SO2), Óxidos de nitrógeno (NOx), Materia particulada (PM), Monóxido de carbono (CO), Compuestos orgánicos volátiles (COV), Amoniaco (NH3). Las reacciones de estos contaminantes en la atmósfera son complejas y, en algunos casos, pueden dar lugar a contaminantes secundarios. Por ejemplo, ozono (O3) troposférico que puede transportarse a lugares lejanos respecto de su origen. NOX y COV, principales precursores de O3 troposférico 23 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – ozono troposférico, smog fotoquímico El ozono troposférico puede causar problemas de salud, así como daños en los materiales y cultivos. Los episodios de ozono troposférico son habituales en zonas del sur de Europa (fig. 1.13, ejemplo de Madrid), especialmente durante los meses de verano, cuando las reacciones fotoquímicas se ven incrementadas con la radiación solar y la temperatura. 24 Figura 1.13. Vista del skyline de Madrid. Imagen de Diario de Madrid publicada en Wikimedia bajo licencia CC BY 4.0 https://diario.madrid.es/ https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Los_veh%C3%ADculos_sin_distintivo_ambiental_de_la_DGT_no_podr%C3%A1n_circular_por_M-30_y_centro_de_Madrid_01.jpgBASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – agotamiento de la capa de ozono Por otro lado, el ozono estratosférico, absorbe la radiación ultravioleta proveniente del sol, evitando que llegue a la superficie de la Tierra. El ozono estratosférico comenzó a disminuir en la década de los 70 (fig. 1.14) debido al uso de los clorofluorocarbonos (CFC) en refrigerantes y propelentes. En el año 1987, mediante el protocolo de Montreal, se limitaron tanto la producción como el uso de los CFC. Tras alcanzar un mínimo de ozono en la Antártida en septiembre de 2006 (fig. 1.14), la regeneración del “agujero de la capa de ozono” ha sido paulatina, ya que su concentración en la parte superior de la estratosfera ha aumentado en los últimos años, siendo uno de los principales ejemplos de recuperación ambiental. Más información en: NASA (2012). Watching the Ozone Hole Before and After the Montreal Protocol https://earthobservatory.nasa.gov/images/79198/watching-the- ozone-hole-before-and-after-the-montreal-protocol Ultimo acceso: febrero de 2022 25 https://earthobservatory.nasa.gov/images/79198/watching-the-ozone-hole-before-and-after-the-montreal-protocol BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – agotamiento de la capa de ozono 26 Figura 1.14. Espesor de la capa de ozono en la Antártida en Unidades Dobson: 16 de septiembre de 1979, 1987, 2006 y 2011. Adaptado de: NASA, 2011; dominio público https://earthobservatory.nasa.gov/images/79198/watching-the-ozone-hole-before-and-after-the-montreal-protocol https://www.nasa.gov/multimedia/guidelines/index.html BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – agotamiento de la capa de ozono Sin embargo, la concentración de ozono en las capas medias y bajas de la estratosfera no ha dejado de reducirse. 27 Esta recuperación parcial se debe a que los CFC fueron sustituidos por los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), menos dañinos para la capa de ozono pero gases de efecto invernadero. La prohibición de los CFC se ha notado en la atmósfera (fig. 1.15), pero no tanto en la recuperación del ozono. Figura 1.15. Concentración de CFC y HCFC en la atmósfera: 1980-2015. Fuente: NOAA, dominio publico https://www.esrl.noaa.gov/gmd/hats/Halocarbons_and_ozone_depletion.pdf https://csl.noaa.gov/disclaimer.html BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calentamiento global El calentamiento global es uno de los problemas que más preocupa a la sociedad actual (fig. 1.16). Como consecuencia de las actividades antropogénicas, las emisiones y concentraciones de los gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera han ido aumentando considerablemente durante los últimos años (figs. 1.17 y 1.18). 28 Entre ellos, los GEI de mayor importancia son: dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O) y metano (CH4), emitidos como consecuencia del uso de combustibles fósiles, la agricultura y ganadería, los procesos industriales, la deposición de residuos en vertedero, etc. (principales GEI: tabla 1.1). Figura 1.16. Lema “There is no planet B” en una manifestación en Londres. Imagen publicada bajo licencia Pixabay https://pixabay.com/es/photos/demostraci%c3%b3n-londres-manifestaci%c3%b3n-4193109/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calentamiento global 29 Figura 1.17. Emisiones de CO2 procedentes de combustibles fósiles por región, periodo 1750-2020. Fuente: Our World in Data, licencia CC BY https://ourworldindata.org/grapher/annual-co-emissions-by-region BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calentamiento global 30 Figura 1.18. Aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera. Fuente: Our World in Data, licencia CC BY https://ourworldindata.org/grapher/co2-concentration-long-term BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calentamiento global Tabla 1.1. Principales Gases de Efecto Invernadero (GEI)*: potencial de calentamiento global (Global Warming Potential, GWP) y principales fuentes. Elaboración propia a partir de datos de Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC (2014) y Guía para el cálculo de Huella de carbono (Miteco, 2013). *También son GEI el vapor de agua y el ozono. 31 GEI GWP100 Principales fuentes en España CO2 1 Combustión de combustibles fósiles (industria y tráfico rodado), quema de biomasa, deforestación, etc. CH4 25 Agricultura y ganadería (61%), deposición de residuos en vertedero (31%) y quema de combustibles (8%) N2O 298 Agricultura (74%), combustión de combustibles fósiles (16%), industria química y manejo de aguas residuales (4%) PFC 7.390-12.200 Producción de aluminio y extintores de fuego (100%) HFC 12-14.800 Industria de equipos de refrigeración de aire acondicionado y extintores de fuego (100%) NF3 17.200 Fabricación de semiconductores, LCD, celdas fotovoltaicas (100%) SF6 22.800 Equipos eléctricos (100%) https://ar5-syr.ipcc.ch/index.php https://www.miteco.gob.es/es/cambio-climatico/temas/mitigacion-politicas-y-medidas/guia_huella_carbono_tcm30-479093.pdf BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calentamiento global -> cambio climático Debido al calentamiento global, la temperatura de la atmósfera y de los océanos está aumentando, y como consecuencia se está produciendo el cambio climático. Si bien los sistemas climáticos responden de una manera lenta al aumento de la concentración de GEI, los efectos son visibles hoy en día: aumento de la temperatura de la atmósfera (fig. 1.19), aumento del nivel medio del mar, disminución de la extensión de hielo marino en las regiones polares, etc.. Como consecuencia del cambio climático se está produciendo un aumento de los fenómenos meteorológicos extremos: sequías, inundaciones, olas de frío y calor, etc. Más información en: IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp. Accesible en: https://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/ Último acceso: febrero de 2022. 32 https://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calentamiento global -> cambio climático 33 Figura 1.19. Anomalía de la temperatura promedio global, relativo al periodo 1961-1990. Fuente: Our World in Data, licencia CC BY https://ourworldindata.org/grapher/temperature-anomaly?country=%7EGlobal BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.1.- Atmósfera – calentamiento global -> cambio climático El compromiso internacional más importante para hacer frente al cambio climático es el Protocolo de Kyoto, mediante el que se establece un sistema global para limitar las emisiones de gases de efecto invernadero en países industrializados. Tras largas negociaciones, el protocolo fue aprobado en 1997, pero no entró en vigor hasta 2005. A pesar de ello, según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (Intergovernmental Panel on Climate Change: IPCC), es muy probable que en un futuro las emisiones de gases de efecto invernadero causen un mayor calentamiento y nuevos cambios en todos los componentes del sistema climáticoglobal. 34 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – ecosistemas acuáticos Ecosistema: comunidad de seres vivos cuyos procesos vitales se relacionan entre sí y se desarrollan en función de los factores físicos de un mismo ambiente (RAE). 35 El agua es un bien imprescindible para la sociedad, tanto para consumo humano, como para la agricultura e industria. El agua es el sustento de los ecosistemas acuáticos (fig. 1.20) Además, todos los ecosistemas están ligados al agua en cierta manera. Por este motivo, el ciclo del agua tiene gran importancia en los cambios en la biodiversidad. Figura 1.20. Ecosistema acuático. Imagen publicada bajo licencia Pixabay https://dle.rae.es/ecosistema https://pixabay.com/es/photos/pez-oceano-riff-mar-marina-291322/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – calidad del agua La evolución de los problemas ambientales relacionados con el agua y su calidad es desigual en el planeta Tierra. En los últimos años los problemas de calidad del agua de los lagos, ríos (fig. 1.21, ejemplo del Ibaizabal-Nervión), aguas costeras y fuentes de aguas subterráneas han mejorado en la Unión Europea. 36 Figura 1.21. Ibaizabal-Nervión a su paso por el museo Guggenheim de Bilbao. Ejemplo de recuperación de la calidad de las aguas tras el Plan de Saneamiento iniciado en 1979. Imagen publicada bajo licencia Pixabay http://www.bilbaopedia.info/plan-integral-saneamiento-ria https://pixabay.com/es/photos/museo-guggenheim-bilbao-frank-gehry-2338320/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – calidad del agua No obstante, estructuras como las presas y el consumo excesivo de agua (fig. 1.22) siguen siendo una amenaza para la salubridad de las aguas (Agencia Europea de Medio Ambiente: EEA, 2018). 37 Figura 1.22. Embalse de agua en los Alpes. Imagen publicada bajo licencia Pixabay https://www.eea.europa.eu/es/highlights/las-aguas-europeas-estan-cada https://pixabay.com/es/photos/lago-embalse-alpes-monta%c3%b1as-3535442/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – acceso a agua potable En países en vías de desarrollo, los principales problemas tienen que ver con la escasez de agua y recursos hídricos, la contaminación de las aguas y la pérdida de ecosistemas acuáticos. Debido a las actividades antropogénicas, el consumo del agua ha ido y va en aumento, de manera que el ciclo del agua se ha visto alterado en numerosos lugares del planeta, en los que el acceso a agua potable mejorada★ no es posible. Las zonas más susceptibles son África (excepto el norte), el sur y sudeste asiático y algunos países latinoamericanos. Mientras, en los países desarrollados los problemas relacionados con el acceso al agua potable han ido mejorando de manera progresiva, al establecerse unas políticas de gestión adecuadas (fig. 1.22). ★ Agua potable mejorada: agua protegida de la contaminación fecal, canalizada a través instalaciones (hasta el interior de la propia vivienda, al terreno o patio de usuario) y otras fuentes mejoradas de agua potable (fuentes públicas, pozos y captaciones de agua de lluvia). Fuente: Our World in Data, último acceso: febrero de 2022. 38 https://ourworldindata.org/water-access BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – acceso a agua potable 39 Figura 1.22. Proporción de la población sin acceso a agua potable mejorada. Fuente: Our World in Data, licencia CC-BY https://ourworldindata.org/grapher/share-without-improved-water?country=CHN%7EIND%7EPAK%7ENER%7EKEN%7EPER%7EMDG BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – contaminación de las aguas El consumo de agua de fuentes inseguras es un foco de enfermedades, principalmente en países en vías de desarrollo donde es una de las primeras causas de mortalidad (fig. 1.23). 40 Figura 1.23. Proporción de muertes debidas a un saneamiento inseguro de las aguas (2019). Fuente: Our World in Data, licencia CC-BY https://ourworldindata.org/grapher/share-deaths-unsafe-water BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – riesgo de inundaciones Otro de los problemas de la hidrosfera está estrechamente relacionado con el cambio climático. Como consecuencia del calentamiento global se han derretido grandes masas de hielo, se han calentado los océanos y se ha producido un aumento en el nivel medio del mar. 41 Figura 1.24. Plaza de San Marcos, Venecia (Italia). Imagen publicada bajo licencia Pixabay Como consecuencia, existe un peligro real de inundaciones, especialmente en zonas cercanas a la costa (Agencia Europea de Medio Ambiente, EEA, 2021; fig. 1.24, ejemplo de Venecia). https://pixabay.com/es/photos/venecia-san-marco-inundaciones-5773430/ https://pixabay.com/es/service/license/ https://www.eea.europa.eu/ims/global-and-european-sea-level-rise BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.2.- Hidrosfera – eutrofización El aumento de las actividades agrarias y ganaderas, junto con la expansión de las ciudades, han derivado en un aumento del contenido de materia orgánica y nutrientes en las aguas. Dicho fenómeno limita el uso del agua y aumenta el riesgo de contraer enfermedades. Según el PNUMA el problema de la eutrofización está lejos de solucionarse, aunque se hayan tomado medidas al respecto. 42 Como consecuencia, puede producirse la eutrofización de los ecosistemas acuáticos, que implica el crecimiento desmesurado de las plantas, aparición de especies tóxicas y disminución del oxígeno disuelto (fig. 1.25). Figura 1.25. Eutrofización del lago Dianchi (China). Fotografía de Greenpeace China: Flickr, licencia CC-BY 2.0 https://www.flickr.com/photos/48722974@N07/4598769539 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.3.- Litosfera – uso del suelo El mayor problema de la litosfera tiene que ver con el uso del suelo, ya que debido al crecimiento desmesurado de la población su uso es cada vez más intensivo (fig. 1.26). 43 Figura 1.26. Uso total del suelo para agricultura (1600-2016). Fuente: Our World in Data, licencia CC BY https://ourworldindata.org/grapher/total-agricultural-area-over-the-long-term BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.3.- Litosfera – desertificación Como consecuencia de las actividades humanas (emplazamiento de vertederos y/o actividades industriales y agrícolas inadecuadas, tala de bosques para el cultivo de pastos, etc.) son cada vez más los suelos deteriorados, áridos o contaminados. 44 Figura 1.27. Suelo árido. Imagen publicada bajo licencia Pixabay Por otro lado, el uso desmesurado o inadecuado de sistemas de riego acelera la desertificación. Todo ello conduce al cambio en las propiedades del suelo, especialmente en lo que respecta a la capacidad de retención de agua y nutrientes, lo que finalmente reduce la fertilidad de los terrenos, dando lugar a suelos áridos (fig. 1.27). https://pixabay.com/es/photos/tierra-seco-arcilla-arcilloso-3483470/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.3.- Litosfera – deforestación La deforestación es especialmente preocupante en la selva amazónica(Brasil), África occidental y central, y algunas regiones de Asia (Indonesia, India), fig. 1.28: 45 Figura 1.28. Porcentaje de deforestación anual mundial, año 2015. Fuente: Our World in Data, CC BY https://ourworldindata.org/grapher/share-global-deforestation BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.3.- Litosfera – deforestación La superficie forestal en algunos países de Asia, Europa y Norte América parece estar recuperándose. Mientras, en la selva amazónica, la biodiversidad y el carbono acumulado se están viendo reducidos de manera drástica (fig. 1.29): 46 Figura 1.29. Cambio anual en la superficie forestal (forestación + expansión natural - deforestación), año 2015. Fuente: Our World in Data, licencia CC BY https://ourworldindata.org/grapher/annual-change-forest-area BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.3.- Litosfera – contaminación del suelo Además, también hay que tener en cuenta la contaminación del suelo, producida como consecuencia de: Las actividades agrícolas (uso de fertilizantes y pesticidas). Las actividades industriales (vertidos de metales pesados y tóxicos). El cambio del uso del suelo (por ejemplo, como suelo urbano). 47 Los vertidos ocasionales se han reducido en las últimas décadas y algunos suelos contaminados se han recuperado, pero todavía quedan muchos emplazamientos potencialmente contaminados. Por ejemplo, los alrededores del Rio Tinto, en Huelva (fig. 1.30). Figura 1.30. Rio Tinto en Huelva. Fuente: PxHere, dominio público https://pxhere.com/es/photo/1187171 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.4.- Biosfera – biodiversidad La biodiversidad, es la base del funcionamiento de los ecosistemas. Además, ofrece numerosos recursos a la sociedad. En muchos lugares del mundo las plantas y animales son fuente de alimentos, mientras que en otros el paisaje y el ecosistema son atracciones turísticas importantes. *Biodiversidad: variedad de especies animales y vegetales en su medio ambiente (RAE). El reparto de la biodiversidad es irregular en el planeta Tierra: los ecosistemas más ricos en especies se encuentran en zonas tropicales y a medida que se acorta la distancia a los polos, el número de especies disminuye. Por ejemplo, en el caso de las especies anfibias (fig. 1.31). Mas información en: International Union for Conservation of Nature - IUCN, and Center for International Earth Science Information Network - CIESIN - Columbia University. 2015. Gridded Species Distribution: Global Amphibian Richness Grids, 2015 Release. Palisades, NY: NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). https://doi.org/10.7927/H4RR1W66. Consultado: 31/01/2022. 48 https://dle.rae.es/biodiversidad https://doi.org/10.7927/H4RR1W66 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.4.- Biosfera – biodiversidad 49 Figura 1.31. Número de especies anfibias en el mundo (número de especies con una resolución de celda de cuadrícula de 1 km). Adaptada de: imagen del CIESIN, (Earth Insitute, Columbia Univesity) publicada bajo licencia CC BY https://sedac.ciesin.columbia.edu/data/set/species-global-amphibian-richness-2015/maps http://www.ciesin.org/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.4.- Biosfera – biodiversidad Sin embargo, atendiendo a otros componentes de la biodiversidad, por ejemplo, el paisaje o la diversidad de comunidades, los ecosistemas de todo el mundo tienen importancia a la hora de mantener la biodiversidad global (ver figs. 1.32 y 1.33). 50 Figura 1.32. Tundra en Alaska. Imagen publicada bajo licencia Pixabay Figura 1.33. Selva tropical lluviosa. Imagen publicada bajo licencia Pixabay https://pixabay.com/es/photos/alaska-monta%C3%B1as-tundra-arroyo-68126/ https://pixabay.com/es/service/license/ https://pixabay.com/es/photos/selva-bosque-%C3%A1rboles-verde-601542/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.4.- Biosfera – pérdida de biodiversidad La pérdida de la biodiversidad se debe principalmente a: La desaparición de hábitats naturales. La sobreexplotación de recursos naturales. La introducción de especies invasoras (figs. 1.34 y 1.35) que amenazan a las especies nativas. 51 Figura 1.34. Ejemplo de planta invasoras en Europa: Cortaderia selloana, hierba de la Pampa (Imagen publicada bajo licencia Pixabay) https://pixabay.com/es/photos/hatteras-hierba-pampa-oceano-capa-2371605/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.4.- Biosfera – pérdida de biodiversidad 52 Figura 1.35. Ejemplos de especies invasoras en Europa: cangrejo rojo (Fuente: Pixabay), avispa asiática (Fuente: Pixabay), mosquito tigre (Fuente: Pixabay) y mapache (Fuente: Pixabay). Imágenes publicadas bajo licencia Pixabay https://pixabay.com/es/photos/cangrejo-de-r%c3%ado-cangrejo-americano-978458/ https://pixabay.com/es/photos/avispa-abeja-insecto-6698902/ https://pixabay.com/es/photos/mosquito-insecto-49141/ https://pixabay.com/es/photos/mapache-sale-de-mam%C3%ADfero-nocturno-1885137/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.4.- Biosfera – espacios protegidos Para frenar la desaparición de los hábitats naturales y conservar las especies se han protegido numerosas zonas en todo el planeta (fig. 1.36). 53 Figura 1.36. Áreas protegidas desde abril de 2016. Fuente: UNEP-WCMC (2015). Manual de Usuario 1.3 de la Base de Datos Mundial sobre Áreas Protegidas. UNEP-WCMC: Cambridge, UK. Accesible en: http://wcmc.io/WDPA_Manual_ES (Dominio público. Derechos de autor: página 2) http://wcmc.io/WDPA_Manual_ES BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.4.- Biosfera – espacios protegidos En la mayor parte de los casos estas medidas no están siendo suficientes para detener la pérdida de biodiversidad, debido a que dichos espacios deben ser gestionados adecuadamente mediante medidas que suponen un gasto económico considerable. 54 Además, también hay que tener en cuenta la conservación de la biodiversidad de las zonas no protegidas. Un ejemplo de ello es el cambio climático global, que tiene origen en lugares no protegidos, pero que amenaza directamente a las zonas protegidas (ejemplo: fig. 1.37). Figura 1.37. Oso polar: especie en peligro de extinción, entre otros motivos, debido al cambio climático. Imagen publicada bajo licencia Pixabay https://pixabay.com/es/photos/oso-de-hielo-ping%C3%BCino-%C3%A1rtico-3277930/ https://pixabay.com/es/service/license/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.5. Antroposfera. Interacción entre esferas - ciclos biogeoquímicos Las distintas esferas son depósitos o reservas de compuestos o elementos. Éstos elementos pueden desplazarse de unos depósitos a otros mediante ciclos biogeoquímicos: Ciclos biogeoquímicos: movimiento de algunos elementos químicos (nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, calcio, sodio, azufre, fósforo, potasio, carbono y otros) entre los seres vivos (biosfera) y el medio ambiente (hidrosfera, atmósfera, litosfera) mediante procesos de producción y descomposición. Tal y como se ha explicado anteriormente, hoy en día es necesario considerar el movimiento de contaminantes desde una quinta esfera ambiental: la antroposfera (ver fig. 1.38). Los ciclos biogeoquímicos son consecuencia del principio de conservación de la materiay de la energía (ver Tema 3.- Materiales de Estudio). 55 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2.5. Interacción entre esferas: Ciclos biogeoquímicos 56 Figura 1.38. Movimiento de contaminantes entre esferas ambientales. Imagen propia a partir de cienciacierta.uadec.mx e imágenes de Pixabay: atmósfera, hidrosfera, antroposfera, litosfera, biosfera (licencia Pixabay) Atmósfera Antroposfera BiosferaLitosfera Hidrosfera Humus nutrientes http://www.cienciacierta.uadec.mx/2016/03/20/caracterizacion-quimica-de-la-contaminacion-ambiental-por-hidrocarburos/ https://pixabay.com/es/illustrations/globo-astronom%c3%ada-ambiente-adelante-1849404/ https://pixabay.com/es/photos/ondas-mar-oceano-playa-agua-azul-3473335/ https://pixabay.com/es/photos/central-el%c3%a9ctrica-energ%c3%ada-374097/ https://pixabay.com/es/photos/estratos-rock-mar-oceano-jap%c3%b3n-4575931/ https://pixabay.com/es/photos/abeja-insectos-polinizar-volar-257176/ https://pixabay.com/es/service/license/ TEMA 1.- Ingeniería Ambiental, medio ambiente y entornos ambientales 1.3. La ingeniería ambiental BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL La Ingeniería Ambiental implica aplicar la ciencia y tecnologías ambientales para la reducción del impacto de las actividades humanas. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) definió por primera vez el concepto de “Producción más limpia” en el año 1989 como: Producción más limpia: aplicación continua de una estrategia integrada de prevención a los procesos, productos y servicios, para aumentar la eficiencia y reducir los riesgos en la vida humana y el medio ambiente. Más información en: Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente División Tecnología, Industria & Economía en cooperación con InWEnt (2006). Acuerdos ambientales y producción más limpia. Accesible en: https://wedocs.unep.org/rest/bitstreams/11694/retrieve Último acceso: enero de 2022. 58 https://wedocs.unep.org/rest/bitstreams/11694/retrieve BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL Aunque la definición de tecnologías limpias es relativamente reciente, existe evidencia de la aplicación de las Tecnologías del Medio Ambiente hace siglos para remediar los cambios que ha provocado la humanidad en el medio ambiente para, entre otros, aprovechar los recursos naturales y lograr una situación de bienestar Las primeras evidencias del uso de la tecnología para la protección del medio ambiente parecen datar de los años entre 3400 y 2450 a. C. Se cree que las civilizaciones egipcias hicieron excavaciones para recoger agua de lluvia y que utilizaron tuberías de cobre para la canalización de aguas residuales. La civilización romana, entre los años 900 a. C. y 476 d. C. construyó acueductos con el fin de prevenir sequías y proveer a la población de agua (Buescher, 2012). Buescher, C.A. (2012). History of Environmental Engineering "One of World's Oldest Professions“. Accesible en: http://eetm.jieas.com/?page_id=30. Último acceso: febrero de 2022. 59 http://eetm.jieas.com/?page_id=30 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL En 1842 se propuso construir en Londres una red de tuberías para proveer a la población de agua limpia y una red de alcantarillado para recoger las aguas residuales (Kiely, G.,1999). Desde entonces, la Ingeniería Ambiental ha experimentado un desarrollo significativo en el conocimiento aplicable. Especialmente desde la revolución industrial (2ª mitad del siglo XVIII – principios del XIX), se han venido produciendo acciones de desarrollo a escala, local, nacional y global que han causado daños ambientales; de manera que la apariencia del planeta Tierra ha cambiado en muchos aspectos y, en muchos casos de manera irreversible. Tras una reflexión sobre los daños medioambientales, a mediados del siglo XIX comenzaron a desarrollarse las Tecnologías del Medio Ambiente modernas como tal, como medio para afrontar el reto de reducir el impacto de las actividades humanas en el medio ambiente. 60 Kiely, G. (1999). Ingeniería Ambiental: Fundamentos, Entornos, Tecnologías y Sistemas de Gestión. Editorial: McGraw-Hill. BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL El futuro de la humanidad en el planeta Tierra está especialmente condicionado por dos fenómenos que requieren que la Ingeniería Ambiental se siga desarrollando: 61 Figura 1.39. Reservas de combustibles fósiles (años) calculadas a partir de la ratio producción/consumo (año 2015). Fuente: Our World in Data, licencia CC BY El crecimiento continuo de la población humana. El agotamiento de los recursos naturales y combustibles fósiles (fig. 1.39). Estos dos fenómenos influyen en el clima y pueden dar lugar a escasez de agua y alimentos. La Ingeniería Ambiental es imprescindible para reaccionar ante estos cambios y paliar sus efectos. https://ourworldindata.org/grapher/years-of-fossil-fuel-reserves-left BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL 1.3.2. La interdisciplinariedad de la Ingeniería Ambiental La Ingeniería Ambiental, tal y como se ha visto anteriormente (Gilbertson, W.E., 1973), es la rama de la ingeniería que se ocupa de la aplicación de los principios científicos y de ingeniería para: Proteger a la población humana de los efectos medioambientales adversos, Proteger el medio ambiente de los efectos perjudiciales derivados de las actividades humanas y naturales, tanto de forma local como global, Mejorar la calidad medioambiental. Tradicionalmente, la Ingeniería Ambiental ha tratado problemas en los entornos clásicos: aire, aguas, residuos y suelos. 62 Gilbertson, W.E (1973). Environmental Quality Goals and Challenges, Proceedings of the Third National Environmental Engineering Education Conference. Edited by P.W. Purdom, AAEE and AEEP, Drexel University. BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL 1.3.2. La interdisciplinariedad de la Ingeniería Ambiental Los límites de la Ingeniería Ambiental no están claramente definidos, ya que es una materia interdisciplinar, relacionada tanto con las ingenierías básicas como con las ciencias básicas (fig. 1.40). Hoy en día, las áreas de actuación de la Ingeniería Ambiental se están viendo ampliadas en función de las demandas de la sociedad, para hacer frente a los procesos ambientales con un alcance más amplio. Por ejemplo, entre otras áreas: Ecología: para aprender cómo funcionan los ecosistemas. Toxicología: para evaluar el riesgo de la población a la exposición de contaminantes. Legislación: para establecer normas para la protección de la salud humana y del medio ambiente. Más información en: Environmental Engineering Body of Knowledge. Último acceso: febrero de 2022. 63 https://www.aaees.org/publications/eebodyofknowledge.php BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio 1.3.2. La interdisciplinariedad de la Ingeniería Ambiental 1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL 64 Figura 1.40. Interdisciplinariedad de la Ingeniería Ambiental Imagen propia, adaptada de Kiely, G. (1999) BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL 1.3.2. La interdisciplinariedad de la Ingeniería Ambiental La Ingeniería Civil es una de las ingenierías que más relación guarda con las Tecnologías del Medio Ambiente. La Ingeniería Sanitaria, considerada una parte consolidada de la Ingeniería Civil, se ocupa de los problemas de calidad de agua (potable y residual) y de la eliminación de residuos urbanos. La Ingeniería Sanitaria también se ha denominado Ingeniería de la Salud Pública, ya que se dedica a los servicios de suministro de agua, tratamiento de aguas residuales y gestión de residuos. La Ingeniería Química se ocupa del diseñoy operación de plantas en la industria de procesos en la que, para la obtención de los productos, son necesarias transformaciones físicas y químicas de la materia. Los fundamentos de la Ingeniería Química se aplican en el diseño de procesos, para que sean cuidadosos con el medio ambiente. De esta forma, se integran principios relacionados con las aguas residuales industriales, residuos peligrosos y contaminación atmosférica. 65 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL 1.3.2. La interdisciplinariedad de la Ingeniería Ambiental Las ciencias básicas integradas en las Tecnologías del Medio Ambiente son química, física, biología y economía. En materia de medio ambiente, la Química se ocupa de estudiar las reacciones químicas que ocurren en los entornos ambientales − agua, aire, residuos y suelos −. La Física contempla aspectos relacionados con la hidrología, mecánica de fluidos, fenómenos de transferencia de masa y energía y la física del suelo. También es la Física la se ocupa de estudiar los sonidos y ruidos, la meteorología y la dispersión de contaminantes en el aire. La Biología analiza la interacción entre el impacto ambiental y los ecosistemas: microbiología, ecología o agronomía. La Ingeniería Ambiental también abarca disciplinas menos científicas y más sociales como la Economía, que a su vez implica la gestión económica, la legislación ambiental, política y las ciencias sociales. 66 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudio1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL 1.3.2. La interdisciplinariedad de la Ingeniería Ambiental Además de las Ingenierías y Ciencias básicas que se recogen en la fig. 1.40, también hay que tener en cuenta otras ciencias no menos importantes en materia de medio ambiente como: La medicina, en los campos de la epidemiología y la toxicología. La bromatología, para el estudio de los procesos alimentarios y su relación con la sanidad. Las matemáticas e informática, ciencias mediante las que es posible aplicar modelos, por ejemplo, para el diseño de instalaciones. La geología y la oceanografía, para el estudio de los medios terrestre y marino. La resolución de los problemas ambientales actuales implica la integración de un gran número de disciplinas, de forma que la variable “medio ambiente” debería estar presente en la mayor parte de los estudios de ingeniería. 67 TEMA 1.- Ingeniería Ambiental, medio ambiente y entornos ambientales Referencias Referencias bibliográficas Enlaces y documentos web Repositorios de imágenes y bases de datos Diccionarios y enciclopedias BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioREFERENCIAS (1) A continuación, se recogen las principales referencias utilizadas en este tema (el enlace a algunas referencias se han incluido al pie de página de los materiales de estudio): Referencias bibliográficas: Gilbertson, W.E. (1973). Environmental Quality Goals and Challenges, Proceedings of the Third National Environmental Engineering Education Conference. Edited by P.W. Purdom, AAEE and AEEP, Drexel University. Hernández, A. A., Quimis, A. J., Gómez, Y. M., Álvarez, Alcívar, E. J., Chasing, E. A., (2018). Diseño de la Carrera de Ingeniería Ambiental. Universidad Estatal del Sur de Manabí. Editorial Área de Innovación y Desarrollo, S.L. Alcoy (Alicante).DOI: http://dx.doi.org/10.17993/CcyLl.2018.16 Kiely, G. (1999). Ingeniería Ambiental: Fundamentos, Entornos, Tecnologías y Sistemas de Gestión. Editorial: McGraw-Hill. Manahan S.E. (2007). Introducción a la Química Ambiental. Editorial: Reverté. http://dx.doi.org/10.17993/CcyLl.2018.16 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioREFERENCIAS (2) Enlaces y documentos web (1): American Academy of Environmental Engineers, Inc. (2009). Environmental Engineering Body of Knowledge. Accesible en: https://www.aaees.org/publications/eebodyofknowledge.php. Último acceso: febrero de 2022 Agencia Europea de Medio Ambiente, EEA. Accesible en: https://www.eea.europa.eu/es Último acceso: febrero de 2022. Bilbaopedia. Plan Integral de Saneamiento de la Ría. Accesible en: http://www.bilbaopedia.info/plan-integral-saneamiento-ria Último acceso: febrero de 2022. Buescher, C.A. (2012). History of Environmental Engineering "One of World's Oldest Professions“. Accesible en: http://eetm.jieas.com/?page_id=30. Último acceso: febrero de 2022. International Union for Conservation of Nature - IUCN, and Center for International Earth Science Information Network - CIESIN - Columbia University. 2015. Gridded Species Distribution: Global Amphibian Richness Grids, 2015 Release. Palisades, NY: NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). Accesible en: https://doi.org/10.7927/H4RR1W66. Último acceso: febrero de 2022. 70 https://www.aaees.org/publications/eebodyofknowledge.php https://www.eea.europa.eu/es http://www.bilbaopedia.info/plan-integral-saneamiento-ria http://eetm.jieas.com/?page_id=30 https://doi.org/10.7927/H4RR1W66 BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioREFERENCIAS (3) Enlaces y documentos web (2): IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp. Accesible en: https://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/ Último acceso: febrero de 2022. Ministerio para la Transición Ecológica (2013). Guía para el cálculo de la huella de carbono y para la elaboración de un plan de mejora de una organización. Accesible en: https://www.miteco.gob.es/es/cambio- climatico/temas/mitigacion-politicas-y-medidas/guia_huella_carbono_tcm30- 479093.pdf Ultimo acceso: febrero de 2022. National Aeronautics and Space Administration, NASA (2012). Watching the Ozone Hole Before and After the Montreal Protocol. Accesible en: https://earthobservatory.nasa.gov/images/79198/watching-the-ozone-hole- before-and-after-the-montreal-protocol Ultimo acceso: febrero de 2022. Organización Mundial de la Salud, OMS. Accesible en: https://www.who.int/es Último acceso: febrero de 2022. 71 https://www.ipcc.ch/report/ar5/syr/ https://www.miteco.gob.es/es/cambio-climatico/temas/mitigacion-politicas-y-medidas/guia_huella_carbono_tcm30-479093.pdf https://earthobservatory.nasa.gov/images/79198/watching-the-ozone-hole-before-and-after-the-montreal-protocol https://www.who.int/es BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioREFERENCIAS (4) Enlaces y documentos web (3): Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente División Tecnología, Industria & Economía en cooperación con InWEnt (2006). Acuerdos ambientales y producción más limpia. Accesible en: https://wedocs.unep.org/rest/bitstreams/11694/retrieve Último acceso: febrero de 2022. United Nations Environment Programme World Conservation Monitoring Centre, UNEP-WCMC (2015). Manual de Usuario 1.3 de la Base de Datos Mundial sobre Áreas Protegidas. UNEP-WCMC: Cambridge, UK. Accesible en: http://wcmc.io/WDPA_Manual_ES Último acceso: febrero de 2022. Zapata, Y.A., de la Garza, I.M., Colunga, E.M., Amador, J. (2016). Ciencia Cierta Revista científica, tecnológica y humanística 45. Accesible en: http://www.cienciacierta.uadec.mx/2016/03/20/caracterizacion-quimica-de-la- contaminacion-ambiental-por-hidrocarburos/ Último acceso: febrero de 2022. 72 https://wedocs.unep.org/rest/bitstreams/11694/retrieve http://wcmc.io/WDPA_Manual_ES http://www.cienciacierta.uadec.mx/2016/03/20/caracterizacion-quimica-de-la-contaminacion-ambiental-por-hidrocarburos/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL Tema 1 Materiales de estudioREFERENCIAS (5) Repositorios de imágenes y bases de datos: Flickr. Aplicación para administrar y compartir fotos en línea. Accesible en: https://www.flickr.com/ Último acceso: febrero de 2022. Our World in Data. Investigación y datos para avanzar contra los problemas más grandes del mundo. Accesibleen: https://ourworldindata.org/ Último acceso: febrero de 2022. Pixabay. Repositorio de fotografías de uso libre y gratuito. Accesible en: https://pixabay.com Último acceso: febrero de 2022. PxHere. Free Images & Free stock photos. Accesible en: https://pxhere.com/Último acceso: febrero de 2022. Wikimedia. Colección de archivos multimedia de libre uso. Accesible en: https://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page?uselang=es Último acceso: febrero de 2022. Diccionarios y enciclopedias: Elhuyar Zientzia eta Teknologiaren Hiztegi Entziklopedikoa (Elhuyar - ZTH), Accesible en: https://zthiztegia.elhuyar.eus/ Último acceso: febrero de 2022. Real Academia Española (RAE). Accesible en: https://www.rae.es/ Último acceso: febrero de 2022. 73 https://www.flickr.com/ https://ourworldindata.org/ https://pixabay.com/ https://pxhere.com/ https://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page?uselang=es https://zthiztegia.elhuyar.eus/ https://www.rae.es/ BASES DE INGENIERÍA AMBIENTAL��Tema 1.- ingeniería Ambiental, medio ambiente y entornos ambientales�Materiales de estudio COMPETENCIAS. �RESULTADOS DE APRENDIZAJE ACTIVIDADES PREVIAS ACTIVIDADES CRONOGRAMA CONTENIDO Número de diapositiva 7 1.1. MEDIO AMBIENTE �Y CONTAMINACIÓN 1.1. MEDIO AMBIENTE �Y CONTAMINACIÓN 1.1. MEDIO AMBIENTE � Y CONTAMINACIÓN 1.1. MEDIO AMBIENTE � Y CONTAMINACIÓN 1.1. MEDIO AMBIENTE � Y CONTAMINACIÓN 1.1. MEDIO AMBIENTE � Y CONTAMINACIÓN 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN 1.1. MEDIO AMBIENTE Y CONTAMINACIÓN Número de diapositiva 16 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. PROBLEMAS AMBIENTALES. ESFERAS Y ENTORNOS 1.2. 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LA INGENIERÍA AMBIENTAL 1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL 1.3. LA INGENIERÍA AMBIENTAL Número de diapositiva 68 REFERENCIAS (1) REFERENCIAS (2) REFERENCIAS (3) REFERENCIAS (4) REFERENCIAS (5)