Gestión ambiental compartimientos ambientales JHON VICTOR VIDAL DURANGO ING. QUÍMICO, MsC CIENCIAS AMBIENTALES

COMPARTIMIENTOS AMBIENTALES Y SUS CARACTERISTICAS

AGUA MOLÉCULA POLAR

PUENTES DE HIDROGENO

Esta asociación intermolecular que se da en el agua líquida y en el hielo, se suele representar por una línea de puntos. En el hielo, la longitud del enlace de hidrógeno es de 1,77 Å que se compara con la longitud del enlace covalente H-O de 0,99 Å

ESTRUCTURA DEL AGUA LIQUIDA    Cuando la energía externa o medio ambiental es superior a la que se encuentra en la masa de hielo, existe mayor vibración entre las moléculas de agua, y, como consecuencia, se rompe dicha red tridimensional para dar paso al agua líquida que se caracteriza por su falta de forma. Está claro que la vida en la Tierra depende de la estructura rara y la naturaleza anómala de agua líquida. Los organismos consisten principalmente en agua líquida. Este agua realiza muchas funciones y nunca puede ser considerado simplemente como un diluent inerte; transporta, lubrifica, reacciona, estabiliza, signos, estructuras y particiones. A pesar de mucho trabajo, muchas de las propiedades de agua están confundiendo. El esclarecimiento viene de una comprensión que las moléculas de agua forman una red hidrógeno-garantizada infinita con localizaron y estructuraron arracimándose.

La tensión superficial es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos.

¿Cómo el calor específico del agua modifica el ambiente? GRAN CALOR ESPECIFICO El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celcius la  temperatura de un gramo de ella.  Según esta definición, las  unidades en que se expresa este calor son J/g°C.  Así  el calor específico del agua es de 4,184 J/g.°C, valor que es anormalmente elevado  cuando se le compara con los de otras sustancias.  Por ejemplo, el del mercurio es 0,139 y el del etanol es 2,46 J/g°C.  Por lo tanto, el valor 4,184 J/g.°C implica que se necesita una gran cantidad de calor para calentar 1 g de agua o se desprende mucho calor cuando ésta se enfría.  Como en el estado líquido, análogamente al estado sólido, las moléculas de agua están atraídas mediante enlaces de hidrógeno, se requiere energía calórica para romper los enlaces de hidrógeno con lo cual las moléculas se mueven más rápido, es decir,  alcanzan mayor energía cinética.  Pero en el caso del agua,  a diferencia de otros líquidos, para una cantidad dada de calor, se eleva menos la temperatura de un gramo de agua.  A 100°C todavía hay un número muy grande de enlaces de hidrógeno  sin romper y para vaporizar un mol de agua se necesita cerca de cuatro veces más calor que lo esperado de no haber dicho enlace.  Esta cantidad adicional de calor es la razón que explica porqué el punto de ebullición del agua es 100°, mientras que el del H2S, una molécula comparable, es -61°C.  El H2S no presenta enlace de hidrógeno, al menos de manera significativa.       ¿Cómo el calor específico del agua modifica el ambiente?   La capacidad del agua para almacenar energía calorífica tiene consecuencias ambientales muy importantes.  Una de estas es el clima.  Así las áreas geográficas cercanas a los  grandes lagos, mares u océanos experimentan fluctuaciones más pequeñas de temperatura, no sólo entre invierno y verano sino que también entre el día y la noche, que aquellas áreas situadas en el interior de los continentes.  El agua de estos cuerpos puede absorber gran cantidad de calor en verano, mientras que su temperatura sólo aumenta ligeramente.  En invierno los cuerpos desprenden calor con lo que la temperatura del agua baja levemente y en el ambiente hay menos frío.  Las corrientes de los océanos también transportan calor, que no solo condiciona el clima sino que también la vida de los peces y éstos la actividad pesquera.  Así,  el fenómeno El Niño es una corriente de aguas cálidas que recorre la región sur este del Océano Pacífico llegando una parte de ésta a las costas de Ecuador, Perú y norte de Chile,  en donde las aguas aumentan su temperatura de 14° y 15°, propia de años normales, a 17° y 18°.  Esta mayor temperatura provoca la migración de peces,  como la anchoveta, para buscar alimento en zonas no habituales.  El  plancton no emerge a la superficie y llegan peces propios de aguas tropicales.       La circulación del agua de la sangre de los organismos regulan la temperatura de los seres.  Baste mencionar que el hombre posee alrededor de 2/3 de agua en su cuerpo y su temperatura normal es 36.5°C. Cp = 4,184 J/g ºC

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Balance Hidrológico 1. Circuito de escurrimiento superficial 2. Circuito de evapotranspiración 3. Circuito de aguas freáticas

Distribución y Abundancia del Agua Océanos y mares: 97% Atmósfera: 0,001% Lagos, ríos y agua subterránea: 0,6% Nieves y glaciares: 2,4% - Volumen total en el planeta de 1.400 millones de Km3. 97% agua salada (océano) y 3% agua dulce. Agua dulce - 87% en casquetes polares y 0,4% disponible.

Distribución y Abundancia del Agua El 3% del agua dulce disponible. Gran parte se encuentra en el hielo de los polos y en los glaciares, o es agua subterránea situada a demasiada profundidad y resulta demasiado costoso extraerla.

Usos del agua en el hogar 80% en sanitarios y baño 10% para beber y cocina 10% para lavar ropa, regar jardín, limpieza casa y demás.

Consumos de agua en Colombia Fuente: IDEAM, 2004

Agricultura y Ganadería USOS DEL AGUA Recurso valioso e indispensable para los seres vivos. Fuente de vida. Agricultura y Ganadería Industrias El 14% se destina a las industrias. Se usa como: Refrigerante de máquinas. Disolvente de muchas sustancias. Materia prima.

Usos del agua en Colombia En Colombia se registra una demanda anual de 34,25 Kilómetros cúbicos. Fuente: IDEAM, 2004

96,5 % del total del mar es agua y el restante 3,5% son sales disueltas. En gramos por litro: 1º Cloro 19 g/L 2º Sodio 10,5 g/L 3º Magnesio 1,35 g/L 4º Azufre 0,885 g/L 5º Calcio 0,400 g/L 6º Potasio 0,380 g/L 7º Bromo 0,065 g/L .... 39º Plata 0,000 000 3 g/L 57º Oro 0,000 000 004 g/L

Oferta hídrica superficial en la cuenca del Caribe y la Sierra Nevada de Santa Marta Valores e escorrentía y rendimiento para la región Caribe La región hidrográfica del Caribe está constituida por los departamentos de La Guajira, Bolívar, Atlántico, Sucre, Córdoba, Cesar y parte de Antioquia. La Sierra Nevada de Santa Marta, corresponde a un núcleo independiente del sistema orográfico andino.

Comportamiento de los caudales de las principales cuencas del país Curva de Diferencias Integrales – CDI: Análisis de las diferencias entre los caudales mensuales y promedio histórico. La suma sucesiva en el tiempo de los excesos y deficiencias de caudales con respecto a su promedio histórico.

COMPOSICION DE PARTICULAS EN AGUAS NATURALES Origen Clasificación del tamaño de las particulas Suspendidas Coloidales Disueltas Atmosfera   Moleculas Iones positivos Iones negativos ← Polvos → Dioxido de carbono CO2 Hidrogeno H+ Bicarbonato HCO3 Dioxido de azufre SO2 Oxigeno O2 Sulfatos SO4 Nitrogeno N2 Tierra mineral y piedras ← Arena → Dioxido de Carbono CO2 Sodio, Potasio, Calcio, Magnesio, Hierro Cloruro, Fluoruro, Slfatos, Carbonato, Bicarbonato, Nitrato ← Arcilla → ← Particulas de tierra mineral → Oranismos vivos y productos en descomposición Algas, Diatomeas, Bacterias Dioxido de carbono CO2, Oxigeno, Nitrogeno, Metano, Sulfuro de Hidrogeno y diversos desechos organicos Hidrogeno, Sodio, Amonio Cloruro, Bicarbonato, Nitrato ← Tierra Organica → Peces y otros organismos Virus y materia colorante organica

Aguas subterráneas Es toda agua del subsuelo, que se encuentra en las zonas de saturación (se sitúa de bajo del nivel freático donde todos los espacios abiertos están llenos con agua, con una presión igual o mayor que la atmosfera).

Aguas subterraneas Las aguas subterráneas son un medio especialmente vulnerable a los contaminantes y pese a presentar un a elevada inercia a los cambios de calidad y una amortiguación, retraso o dilatación de la propagación de los fenómenos contaminantes, una vez producidos estos, sus efectos resultan difícilmente reversibles.

Usos del agua subterránea Riego para la agricultura en las zonas bananeras de Urabá y Fundación-Ciénaga y en cultivos Palma en los departamentos Magdalena y Cesar. Suministro de agua potable en los departamentos de La Guajira, Magdalena, Cesar, Córdoba, Bolívar, Sucre y San Andrés Islas.

Procesos naturales para el desarrollo de suelos El suelo se forma en un largo proceso en el que interviene el clima, los seres vivos y la roca más superficial de la litosfera. Primera etapa (Miles de años). Fragmentación de la roca por agentes meteorológicos (frío/calor, lluvia, oxidaciones, hidrataciones, etc.) Segunda etapa (décadas de años) Procesos de desarrollo biológico, estos periodos incluyen: La acumulación de materia orgánica, La acumulación de nitrógeno orgánico, Acumulación de otros nutrientes, Procesos de reciclado de nutrientes

Características del suelo Mezcla de materia orgánica, aire en proporciones variables y partículas minerales. Características físicas y químicas del suelo varían (medio, el clima y la vegetación).

ÁCIDOS HÚMICOS: Es la fracción de las sustancias húmicas soluble en medio alcalino e insoluble en medio ácido. · ÁCIDOS FÚLVICOS: Es la fracción de las sustancias húmicas soluble, tanto en medio alcalino como en medio ácido. NI LOS ÁCIDOS HÚMICOS NI LOS ÁCIDOS FÚLVICOS SON UN COMPUESTO QUÍMICO DEFINIDO. CADA GRUPO ENGLOBA MULTITUD DE COMPUESTOS DIVERSOS MÁS O MENOS RELACIONADOS ENTRE ELLOS.

El suelo desempeña diversas funciones: * Medio filtrante durante la recarga de acuíferos y de protección de los mismos. * Integrante ciclos biogeoquímicos, hidrológicos y de la cadena alimentaría. * Fuente de materias primas.

Clasificación del suelo según su textura Las partículas del suelo se clasifican como arena, limo y arcilla. Las partículas de arena tienen diámetros entre 2 y 0,05 mm, las de limo entre 0,05 y 0,002 mm, y las de arcilla son menores de 0,002 mm.

La textura de un suelo afecta en gran medida a su productividad La textura de un suelo afecta en gran medida a su productividad. Los suelos con un porcentaje elevado de arena suelen ser incapaces de almacenar agua suficiente como para permitir el buen crecimiento de las plantas y pierden grandes cantidades de minerales nutrientes por lixiviación hacia el subsuelo. Los suelos que contienen una proporción mayor de partículas pequeñas, por ejemplo las arcillas y los limos, son depósitos excelentes de agua y encierran minerales que pueden ser utilizados con facilidad. Sin embargo, los suelos muy arcillosos tienden a contener un exceso de agua y tienen una textura viscosa que los hace resistentes al cultivo y que impide, con frecuencia, una aireación suficiente para el crecimiento normal de las plantas.

Arcillas Son minerales, filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades físico-químicas dependen de su estructura y de su tamaño de grano, muy fino (inferior a 2 µm). Cuando se mezcla con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plástica. Arcilla gris

+ H2O Arcilla seca Hinchamiento Interacción de partículas de arcilla con agua - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + H2O Arcilla seca Hinchamiento

Capacidad de intercambio cationico Capacidad de intercambiar iones fijados en la superficie exterior de sus cristales, en los espacios interlaminares, o en otros espacios interiores de las estructuras, por otros existentes en las soluciones acuosas envolventes. La capacidad de intercambio catiónico (CEC) se puede definir como la suma de todos los cationes de cambio que un mineral puede adsorber a un determinado pH. Es equivalente a la medida del total de cargas negativas del mineral

+ H2O Cationes intercambiables Suspensión coloidal Plasticidad - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + H2O Cationes intercambiables Suspensión coloidal Viscosidad Plasticidad

B-arcilla + A+  A-arcilla + B+ Adsorción: Atracción electrostática de solutos catiónicos (debido a carga negativa de las superficies exteriores de las unidades repetitivas) B-arcilla + A+  A-arcilla + B+ 

Arcillas y pesticidas Algunos pesticidas son catiónicos y son absorbidos por los minerales de arcilla por los procesos de intercambio iónico. Una serie de estudios estaban relacionados con la adsorción de dicuat y paraquat.

Capacidad de intercambio y superficie especifica Superficie especifica (m2/g) -Caolinita de elevada cristalinidad :hasta15 Caolinita de baja cristalinidad: hasta 50 Halloisita: hasta 60 Illita: hasta 50 Montmorillonita: 80-300 m2/g Sepiolita: 100-240 m2/g - Paligorskita :100-200 m2/g CEC (meq/100g) Caolinita: 3-5 Halloisita: 10-40 Illita: 10-50 Clorita: 10-50 Vermiculita: 100-200 Montmorillonita: 80-200 Sepiolita-paligorskita: 20-35

La atmósfera terrestre está constituida principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). El 1% restante lo forman el argón (0,9%), el dióxido de carbono (0,03%), distintas proporciones de vapor de agua, y trazas de hidrógeno, ozono, metano, monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.

BIOTA La biota de un lugar conforma una comunidad, aunque el concepto no implica más relación entre los organismos que la relativa a la presencia común en dicho lugar.

INTERRELACIONES ENTRE ORGANISMOS La coexistencia de organismos de diferentes especies origina interrelaciones entre muchas de ellas, ya sean directas o indirectas, entre las cuales están la depredación, el comensalismo, la simbiosis y el parasitismo

BIOTA a. Árboles b. Arbustos c. Hierbas d. Cosechas e. Microflora CONDICIONES BIOLÓGICAS FLORA a. Árboles b. Arbustos c. Hierbas d. Cosechas e. Microflora f. Plantas acuáticas g. Especies en peligro h. Barreras, obstáculos i. Corredores FAUNA a. Aves b. Animales terrestres, incluso reptiles c. Peces y mariscos d. Organismos bentónicos e. Insectos f. Microfauna g. Especies en peligro h. Barreras i. Corredores

FACTORES LÍMITES

FACTORES LIMITANTES Temperatura Radiación solar Agua, humedad y precipitación Humedad del suelo Gases atmosféricos ( O2, CO2) pH Corrientes atmosféricas e hídricas, presiones hidrostáticas Radiaciones ionizantes Macro y micronutrientes Suelo Desechos tóxicos

Temperatura Radiación Solar

Agua, humedad, precipitaciones Gases atmosféricos

Suelo, nutrientes, micronutrientes Desechos tóxicos pH

CAPACIDAD DE BIOACUMULACION

BIOMAGNIFICACION

Corrientes atmosféricas e hídricas Presiones hidrostáticas

Desarrollo sostenible, término aplicado al desarrollo económico y social que permite hacer frente a las necesidades del presente sin poner en peligro la capacidad de futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades

FACTORES CULTURALES C.1 USOS DEL TERRITORIO a. Espacios abiertos y salvajes b. Zonas húmedas c. Silvicultura d. Pastos e. Agricultura f. Zona residencial g. Zona comercial h. Zona industrial i. Minas y canteras

FACTORES CULTURALES C.2 RECREATIVOS a. Caza b. Pesca c. Navegación d. Zona de baño e. Camping f. Excursión g. Zonas de recreo

FACTORES CULTURALES C.3 ESTÉTICOS Y DE INTERÉS HUMANO a. Vistas panorámicas y paisajes b. Naturaleza c. Espacios abiertos d. Paisajes e. Agentes físicos singulares f. Parques y reservas g. Monumentos h. Especies o ecosistemas especiales i. Lugares u objetos históricos o arqueológicos j. Desarmonías

FACTORES CULTURALES C.4 NIVEL CULTURAL Modelos culturales (estilos de vida) b. Salud y seguridad c. Empleo d. Densidad de población

FACTORES CULTURALES C.5 SERVICIOS E INFRAESTRUCTURA a. Estructuras b. Red de transportes (movimiento, accesos) c. Red de servicios d. Disposición de residuos e. Barreras f. Corredores

FACTORES CULTURALES C.5 SERVICIOS E INFRAESTRUCTURA a. Estructuras b. Red de transportes (movimiento, accesos) c. Red de servicios d. Disposición de residuos e. Barreras f. Corredores

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