BLOQUE 3

¿Cuáles son los límites de crecimiento?

1. Uso de recursos naturales
2. Niveles de sustancias tóxicas en el ser humano, tierra y seres vivos.
3. Intervenciones en los ecosistemas
4. Conmoción psíquica en la sociedad.

Factores de desequilibrio ambiental

1. Aumento en la injusticia por la distribución de las riquezas.
2. Aumento de la población y consumo de los recursos.
3. Agotamiento de recursos naturales no renovables.
4. Aumento de desechos y contaminación.
5. Degradación de ecosistemas y de la biodiversidad.

¿Cuáles son las consecuencias actuales?

1. Contaminación de los recursos hídricos
2. Contaminación de la atmósfera
3. Degradación del suelo
4. Proliferación de enfermedades
5. Pérdida de la biodiversidad
6. Extinción de recursos no renovables

¿El por qué de todos los factores?

1. Incompetentes en nuestra forma de buscar el desarrollo.
2. Ineficientes en nuestra intención de producir con calidad.
3. Improductivos.

¿Qué es la eco-ineficiencia? Es producir y consumir, generando grandes cantidades de desechos o emitiendo grandes cantidades de subproductos contaminantes.

La contaminación es el resultado de nuestra incompetencia en:

– Consumir apenas lo que necesitamos, sin desechos.

– Producir apenas lo esencial para mejorar nuestra calidad de vida, sin desperdicios.

– Saber transformar los recursos, bienes y servicios, sin pérdidas.

¿Cómo se define la ecoeficiencia? Saber crecer respetando el desarrollo sustentable, reduciendo los costos y maximizando las ganancias con la prevención de la contaminación.

¿Qué es la contaminación? Es el resultado de la ineficiencia en la exploración, aplicación, transformación y uso de recursos para satisfacer las necesidades del ser humano.

Prevención de la contaminación: Uso de procesos, prácticas, materiales o productos que eviten, reduzcan o controlen la contaminación, como reciclaje, tratamiento, cambio de procesos, mecanismos de control y sustitución de materiales.

¿Qué es el desarrollo sostenible o sustentable? Es satisfacer las necesidades actuales, sin comprometer la satisfacción de las necesidades futuras de las presentes generaciones y de las que vendrán, es decir, sin agotar ni desperdiciar los recursos naturales, y sin lesionar el medio ambiente ni a los seres humanos.

¿Qué busca el desarrollo sostenible?

1. Desarrollo económico
2. Desarrollo comunitario
3. Desarrollo ecológico

¿Cuáles son las características del desarrollo sostenible?

1. El medio ambiente
2. La equidad social
3. La calidad de vida
4. El futuro
5. La participación

¿Cuáles son los principios para alcanzar el desarrollo sostenible?

Combatir la pobreza.

Manejar la demanda.

Respetar la capacidad de carga de la tierra.

Aplicar la cautela.

¿Cuáles son los principios ambientales?

• Preventivo o de prevención: Es la obligación que tiene el Estado, a través de sus instituciones y órganos y de acuerdo a las potestades públicas asignadas por ley, de adoptar las políticas y medidas oportunas que eviten los impactos ambientales negativos, cuando exista certidumbre de daño.
• Precautorio o de precaución: Es la obligación que tiene el Estado, a través de sus instituciones y órganos y de acuerdo a las potestades públicas asignadas por ley, de adoptar medidas protectoras eficaces y oportunas cuando haya peligro de daño grave o irreversible al ambiente, aunque haya duda sobre el impacto ambiental de alguna acción, u omisión o no exista evidencia científica del daño. El principio de precaución se aplica cuando es necesario tomar una decisión u optar entre alternativas en una situación en que la información técnica y científica es insuficiente o existe un nivel significativo de duda en las conclusiones del análisis técnico-científico. En tales casos, el principio de precaución requiere que se tome la decisión que tiene el mínimo riesgo de causar, directa o indirectamente, daño al ecosistema.
• Contaminador-pagador o quien contamina paga: Es la obligación que tienen todos los operadores de actividades que impliquen riesgo ambiental de internalizar los costos ambientales, asumiendo los gastos de prevención y control de la contaminación así como aquellos necesarios para restaurar los ecosistemas en caso de daños ambientales, teniendo debidamente en cuenta el interés público, los derechos de la naturaleza y el derecho a vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado. El principio en mención se aplica además en los procedimientos sancionatorios o en los de determinación de obligaciones administrativas o tributarias de pago.
• Corrección en la fuente: Es la obligación de los Sujetos de Control de adoptar todas las medidas pertinentes para evitar, minimizar, mitigar y corregir los impactos ambientales desde el origen del proceso productivo. Este principio se aplicará en los proyectos y en adición a planes de manejo o de cualquier naturaleza previstos en este Libro.
• Corresponsabilidad en materia ambiental: Cuando el cumplimiento de las obligaciones ambientales corresponda a varias personas conjuntamente, existirá responsabilidad compartida de las infracciones que en el caso se cometan y de las sanciones que se impongan.
• De la cuna a la tumba: La responsabilidad de los Sujetos de Control abarca de manera integral, compartida, y diferenciada, todas las fases de gestión integral de las sustancias químicas peligrosas y la gestión adecuada de los residuos, desechos peligrosos y/o especiales desde su generación hasta su disposición final.
• Responsabilidad objetiva: La responsabilidad por daños ambientales es objetiva. Todo daño al ambiente, además de las sanciones correspondientes, implicará también la obligación de restaurar integralmente los ecosistemas e indemnizar a las personas y comunidades afectadas.
• Responsabilidad extendida del productor y/o importador: Los productores y/o importadores tienen la responsabilidad del producto a través de todo el ciclo de vida del mismo, incluyendo los impactos inherentes a la selección de los materiales, del proceso de producción de los mismos, así como los relativos al uso y disposición final de estos luego de su vida útil.
• De la mejor tecnología disponible: Toda actividad que pueda producir un impacto o riesgo ambiental, debe realizarse de manera eficiente y efectiva, esto es, utilizando los procedimientos técnicos disponibles más adecuados, para prevenir y minimizar el impacto o riesgo ambiental.
• Reparación primaria o in natura: Es la obligación de restaurar integralmente los ecosistemas cuando haya cualquier daño al ambiente, sin perjuicio de las sanciones correspondientes, procurando el retorno a la condición inicial o previa al daño.

Paradigmas ambientales actuales

El desarrollo sostenible requiere crecimiento económico.

Existen cada vez menos recursos para promover el crecimiento económico.

¿Cuándo y dónde se llegó al acuerdo de la Agenda 21?

En junio de 1992 en Río de Janeiro en la Conferencia sobre el Medio Ambiente y Desarrollo. “Cumbre de la Tierra”. En una reunión entre más de 160 países.

¿Qué es la Agenda 21? Es un plan de acción global que establece objetivos para enfrentar los aspectos sociales, culturales, económicos y ambientales.

Puntos de la Agenda 21 (acuerdos internacionales), aplicable a la ingeniería civil

Satisfacer las necesidades básicas de la población.

Reducir el mal uso de los recursos naturales mediante medidas de conservación y mejor eficiencia.

Utilizar recursos naturales renovables.

Producir menos desechos.

Reciclar los desechos.

Disponer los desechos de modo que produzcan la mínima contaminación posible.

Preservar las cantidades y especies de animales, plantas, hábitats naturales.

Proteger y manejar sus activos naturales y físicos para el largo plazo.

BLOQUE 4

CAPÍTULO I: CONCEPTOS GENERALES DE QUÍMICA.

¿Qué es química?

La química es el estudio de la materia, de su composición, de su estructura y de sus propiedades e interacciones.

¿Qué es materia?

Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y que posee masa.

La materia y la energía están relacionados mediante la ecuación de Einstein. %IMAGE_1%.

Pero el universo no solo es materia; existen también otras manifestaciones que percibimos tales como el calor, la luz, las ondas de radio y las ondas electromagnéticas, las cuales clasificamos como “formas diferentes de energía”.

¿Qué es masa?

La cantidad de materia que posee un cuerpo.

¿Qué es fase?

Este término se emplea en química para referirse a una cantidad, pieza o trozo de materia que presenta un aspecto uniforme.

Clasificación de la materia:

La MATERIA se clasifica en:

• Fase sólida: Tiene forma y volumen rígido.
• Fase líquida: Mantiene volumen pero no forma.
• Fase gaseosa: Cambia de volumen y forma.

¿Cuáles son las clases de materia?

Sustancia: Tipo de materia que tiene composición constante y definida y unas propiedades distintivas.

Mezcla: Es el producto de la combinación física de 2 o más sustancias en cualquier proporción; cada uno de los componentes puros conserva su identidad química.

Las sustancias en que se dividen, definición:

• Elementos: Tipo de materia que no puede ser descompuesta en sustancias más simples por métodos convencionales. La unidad más simple de un elemento es el átomo.

Algunas de las cosas que nos rodean están constituidas por elementos naturales en forma prácticamente pura. Tal es el caso del grafito (C) en los lápices, el cobre (Cu) en las redes eléctricas, el aluminio (Al) en los utensilios de cocina, el hierro en las estructuras de acero, etc.

• Compuestos: Está constituido por asociación mediante enlace químico (intercambio de electrones) de 2 o más elementos diferentes, las proporciones de combinación son constantes. Ejemplo: CO – no se puede cambiar, los compuestos se presentan mediante fórmulas.

Algunas de las cosas que nos rodean están constituidas por elementos naturales en forma prácticamente pura. Tal es el caso del grafito (C) en los lápices, el cobre (Cu) en las redes eléctricas, el aluminio (Al) en los utensilios de cocina, el hierro en las estructuras de acero, etc.

Las mezclas se dividen en:

Mezclas homogéneas: Se las conoce como soluciones, y sus propiedades son idénticas en toda su extensión, está constituida por solvente (componente que se haya en mayor cantidad) y solutos (se hayan dispersos homogéneamente en el solvente).

Mezclas heterogéneas: Su composición y propiedades cambian a través de la muestra, ejemplo: la roca. En una muestra se puede separar sus componentes a través de métodos convencionales (filtración, destilación).

¿Qué es CRETIB?

C = corrosividad. R = reactividad. E = explosividad. T = toxicidad. I = inflamabilidad, B = biológicas, infecciosas.

¿Cuándo se considera a un residuo peligroso?

Cuando representa un peligro o potencial peligro para la salud y el medio ambiente.

¿Cuáles son las propiedades de las sustancias?

• Densidad: Es la relación de masa sobre volumen, esta relación cambia con la temperatura. (gramos/milímetro o gramos/centímetro cúbico)
• Solubilidad: Medida de la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en determinado volumen de solvente a una cierta temperatura. (porcentaje o miligramos/litro)
• Puntos de fusión: Temperatura a la cual una sustancia coexiste en equilibrio en sus fases sólida y líquida.
• Puntos de ebullición: Temperatura a la cual una sustancia coexiste en equilibrio en sus fases líquida y gaseosa.
• Otras propiedades de la materia: El color, la dureza, la forma cristalina, la conductancia térmica o eléctrica y la absorción de energía radiante, son otras de las muchas propiedades que se utilizan en química para identificar y diferenciar unas sustancias de otras.

¿Qué es un ion?

Es un átomo o conjunto de átomos que han ganado o perdido electrones los cuales se han convertido en cationes (+) y aniones (-).

¿Cuáles son los iones principales?

• Ion agua lluvia es el cloruro.
• Ion en las aguas subterráneas y superficiales son bicarbonato.
• Ion en las aguas marinas es el cloruro y en menor medida sodio.

¿Cuáles son los iones secundarios?

Se encuentran en ppb (partes por billón) y ppt (partes por trillón).

Cationes: aluminio, amonio, cobre y hierro.

Aniones: sulfito, sulfato y fosfato.

¿Qué es un átomo?

Es la parte más pequeña de una molécula.

¿Qué es una molécula?

Es la unión de 2 o más átomos, los átomos están constituidos por protones, neutrones y electrones.

¿Qué son isótopos?

Se definen como átomos de un mismo elemento que difieren en su número de neutrones y en consecuencia en su número de masa.

Número de masa:

Es la suma de protones y electrones se representa por la letra A.

Número atómico:

Es el total del número de protones, en el átomo se representa por Z.

¿Cómo se distribuye el agua dulce disponible?

Agricultura 66%, Industria 25%, Consumo humano 9%.

¿Cómo se puede diferenciar el agua dulce y agua salada en los océanos? Se aprecia mediante el análisis comparativo de su composición.

Clasificación del agua:

Debido a que el agua es el solvente universal ya nunca se encuentra en estado puro.

Según su origen: Superficial, de río, de pozo, de lagos y lagunas, de mar, de lluvia, destilada, purificada.

Según su uso: Uso doméstico, para limpieza y lavado, para uso industrial, para análisis químico, para aplicaciones biológicas.

Desde el punto de vista exclusivo del reservorio o fuente hídrica, describa la variedad de contaminantes en el agua:

Tiene particular importancia la susceptibilidad natural o fragilidad del sistema a la contaminación, es decir, su vulnerabilidad interior.

¿Cuáles son los tipos de ensayos en la caracterización del agua? Parámetros físicos, químicos, biológicos.

Desde el punto de vista exclusivo del contaminante:

Tiene importancia su naturaleza físico-química, es decir, su persistencia o estabilidad química en diferentes ambientes.

¿Qué es la eutrofización?

Proceso provocado por el crecimiento y desarrollo excesivo de algas y plantas acuáticas que consumieron gran parte del oxígeno de agua.

El carbono incrementa la presencia de bacterias.

El fósforo y nitrógeno incrementan el crecimiento de algas.

Procesos de eutrofización:

Aporte de nutrientes, proliferación de algas, muerte biológica.

¿Qué es la biomasa en la eutrofización?

Son especies muertas acumuladas al fondo de los lagos que en gran escala pueden convertirse en pantanos, es decir, el oxígeno desaparece y se vuelve en condiciones anaeróbicas.

Es la cantidad de algas o plantas acuáticas que se depositan o sedimentan en el fondo.

¿Cuáles son los parámetros que se miden en una muestra de agua desde el punto de vista genérico?

• Análisis de componentes mayoritarios (cuantifica concentraciones más frecuentes)
• Análisis de componentes minoritarios (cuantifica concentraciones más bajas)
• Análisis de componentes específicos (busca y cuantifica compuestos aún menos frecuentes en el agua en la escala de partes por billón).

CAPÍTULO III

SÓLIDOS. El contenido de los sólidos del agua es uno de los parámetros más significativos. La cantidad, el tamaño, y el tipo de sólidos depende del agua específica que se está analizando. La unidad de medida empleada para su cuantificación es en mg/l.

Clasificación de los sólidos en el agua

¿Qué son los sólidos totales?

A todo residuo que queda después de la evaporación a 105°C.

Clasificación de los sólidos totales:

Se clasifica en filtrables y no filtrables.

¿Qué son los sólidos filtrables?

Corresponde a los sólidos coloidales (sólidos volátiles, sólidos no volátiles) y disueltos.

¿Qué son sólidos no filtrables?

Son sólidos en suspensión o partículas pequeñas (sólidos disueltos volátiles, sólidos disueltos no volátiles). NOTA: Los sólidos suspendidos no pueden ser mayor a los sólidos no sedimentarios.

¿Cómo se dividen los sólidos totales?

Se dividen en función de su volatilidad, a 550 ± 50°C. Temperatura a la cual la fracción orgánica se oxida y desaparece en forma de gas quedando la fracción inorgánica en forma de ceniza.

¿Qué son sólidos sedimentables?

Los sólidos sedimentables están formados por partículas más densas que el agua, se mantienen dispersas en ella causadas por el movimiento o turbulencia de la corriente. A mayor turbulencia mayor contenido de sólidos sedimentables.

Los sólidos sedimentables son una medida indirecta de la turbulencia y permiten estimar el volumen de lodos que deberán ser removidos.

¿Qué es color aparente?

Es el color que se produce en el agua debido a la presencia de materia suspendida y disuelta.

¿Qué es color verdadero?

Eliminado el material suspendido, el color que se obtiene es el color verdadero.

Para aguas de uso doméstico no excede de 20 unidades de color en la escala platino cobalto.

¿Cómo se recolecta una muestra de agua?

En envases de plástico y debe almacenarse en el refrigerador. El análisis debe llevarse a cabo en un lapso no mayor a 24 horas.

En aguas residuales, ¿a qué se debe el olor?

Es debido a los gases liberados durante el proceso de descomposición de la materia orgánica.

Métodos para medir los olores:

Métodos sensoriales e instrumentales.

El olor puede utilizarse para describir su calidad, estado, procedencia o contenido.

Sabor:

El sabor se debe a las altas concentraciones de sales de Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^–.

¿Qué es turbidez?

Es la expresión de la propiedad óptica de la muestra que causa que los rayos de luz sean dispersos y absorbidos en lugar de ser transmitidos en línea recta a través de la muestra, causada por la presencia de partículas suspendidas. La turbidez es importante porque afecta la estética, filtrabilidad y desinfección del agua.

¿Cuáles son las causas que producen la turbidez en el agua?

• Presencia de partículas suspendidas y disueltas de gases.
• Líquidos y sólidos, tanto orgánicos como inorgánicos.

Importancia de la temperatura en el agua:

Es importante ya que si aumenta la temperatura en el agua disminuye la cantidad de oxígeno, siendo menos deseable para la vida acuática; la temperatura óptima para el desarrollo de las bacterias es de 25 a 35°C.

¿Qué es el sílice?

Segundo elemento más abundante en el planeta y se encuentra en la mayoría de las aguas (carbono elemento más abundante), este se encuentra en las rocas ígneas, cuarzo y arena, y puede estar en forma insoluble, soluble y coloidal.

¿Qué son los cloruros?

Son las sales que están presentes en el agua, el cual es variable y dependiente de la composición química del agua.

¿Cuál es la máxima concentración de cloruros en el agua?

250 ppm (partes por millón), las heces humanas contribuyen 6gr/persona/día.

¿Qué son los nutrientes?

Los dos nutrientes de importancia en el agua residual son el nitrógeno y el fósforo. Ambos son los nutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas y organismos, aunque en exceso pueden ser no deseables, conduciendo a menudo a la eutrofización.

¿Cómo se presenta el nitrógeno en las aguas?

El contenido total del nitrógeno en las aguas está compuesto por amoniaco, nitrito, nitrato y nitrógeno orgánico. Las plantas tienen la capacidad para fijar el nitrógeno presente en la atmósfera y convertirlo a nitratos.

¿Qué es el fósforo?

Es un nutriente importante en el medio acuático y en las aguas dulces es el nutriente limitante de la eutrofización. El fósforo se encuentra en todos los organismos vivos y es importante para la actividad celular. El fósforo en las aguas puede encontrarse disuelto y en suspensión.

¿Qué es el potencial hidrógeno (pH)?

Definido como el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones hidrógeno.

El pH mide la tendencia de su acidez o de su alcalinidad. Un pH menor de 7.0 indica una tendencia hacia la acidez, mientras que un valor mayor de 7.0 muestra una tendencia hacia lo alcalino. Si es igual a 7 es neutro. El rango del pH va de 0 a 14.

¿Qué es la alcalinidad?

Es la capacidad de agua para aceptar los iones nitrógeno.

¿Qué es la dureza?

Se debe a un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio que son las causantes de la dureza del agua. La dureza del agua impide el funcionamiento del lavado doméstico e industrial.

Tipos de dureza:

Dureza temporal y dureza permanente.

Dureza relativa de las aguas:

Blanda: 0 a 75

Moderadamente dura: 75 a 150

Dura: 150 a 300

Muy dura: > 300

Conductividad:

Es una medida de la capacidad de una solución acuosa para transportar la corriente eléctrica.

CAPÍTULO IV: Propiedades químicas de las sustancias orgánicas del agua.

Enumere los compuestos orgánicos en el agua:

• Hidrocarburos: etano, etileno, benceno, tolueno
• Compuestos halogenados: cloroformo, diclorometano
• Ácidos carboxílicos y esteres
• Otros compuestos orgánicos

¿Cuáles son las sustancias que se encuentran en estado natural en el agua residual? Proteínas, lípidos, hidratos de carbono, pigmentos vegetales.

¿Cuáles son las sustancias químicas orgánicas sintéticas?

• Pesticidas y productos agroquímicos
• Agentes tensoactivos
• Hidrocarburos halogenados
• Otras sustancias

¿Cuáles son los micro contaminantes orgánicos?

• Plaguicidas: mayor amenaza del medio ambiente.
• Detergentes: resistentes a la degradación microbiana y tóxicos para la vida acuática.
• Fenoles: son de procedencia principalmente industrial.
• Hidrocarburos: dan al agua un sabor y olor desagradable.
• Bifenilos policlorados (PCB’s): similares a los plaguicidas.
• Sustancias químicas: no son nocivas para el ambiente.

Determinación del contenido orgánico del agua:

Existen 2 grupos de ensayos para la determinación del contenido orgánico de las aguas.

Determinar altas concentraciones de contenido orgánico > 1mg/l.

Determinar las concentraciones a nivel de traza → 0.001 mg/l – 1 mg/l.

¿Qué es el oxígeno disuelto?

Es el procedente de la atmósfera que se transfiere a través de la interfaz aire/agua y a la producción fotosintética, debido a las turbulencias.

¿Qué es el DBO?

Es una estimación de la cantidad de materia orgánica que contiene una muestra.

¿Qué es DBO5?

Es la cantidad de oxígeno disuelto consumido en una muestra de agua por los microorganismos cuando se descomponen, la cual se debe dar a 20°C durante 5 días en un ambiente oscuro.

¿Qué es la oxigenación bioquímica?

Es un proceso lento cuya duración en teoría es infinita, en un periodo de 20 días se estima que se completa 95 a 99% de la materia carbonosa.

¿Qué es DQO?

Es la medida aproximada del contenido de materia orgánica (la fácil y difícil biodegradación), presentes en una muestra de agua.

¿Cuáles son los factores de solubilidad de oxígeno en el agua? Temperatura, presión atmosférica y salinidad.

¿Qué es la degradación de la materia orgánica?

La gran cantidad de materia orgánica da lugar a un crecimiento bacteriano en abundancia, provocando que el oxígeno disuelto dentro de la masa acuosa se reduzca a cero.

¿Para qué sirve la demanda bioquímica de oxígeno (DBO)?

Sirve para determinar la contaminación por materia orgánica. Es la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos para oxidar la materia orgánica biodegradable en condición aeróbica. Esta prueba se realiza a 20°C en un periodo de 5 días en un ambiente oscuro.

¿Para qué sirve la demanda química de oxígeno (DQO)?

Es un análisis que sirve para cuantificar la materia orgánica en un agua, trata de medir toda la materia orgánica biodegradable (fácil y difícil).

No hay relación entre la DBO y la DQO, son totalmente distintos. DQO siempre > DBO

¿Qué indica la relación DBO5/DQO?

Indica la importancia de los vertidos industriales dentro del agua residual analizada.

0.2>

0.2 a 0.4 Biodegradable

>0.4 Muy biodegradable

Las aguas no contaminadas tienen valores de DQO de 1 a 5 mg/I., o algo superiores.

Las aguas residuales domésticas suelen contener entre 250 y 600 mg/I., y en las residuales industriales la concentración depende del proceso de fabricación.

Clasificación de los microorganismos:

Parásitos: Viven a expensas de otro organismo vivo.

Saprofitos: Se alimentan de la materia orgánica muerta.

Aerobios: Captan directamente el oxígeno disuelto en el agua. 60 a 65%

Anaerobios: Obtienen el oxígeno por descomposición de la materia orgánica 10 a 25%

Facultativos: Estos pueden adaptarse a las condiciones aerobias o anaerobias 10 a 30%