DINÁMICA QUÍMICA AMBIENTAL Prof. Jesús Olivero Verbel. Ph.D. Grupo de Química Ambiental y Computacional Universidad de Cartagena

La estructura de un compuesto determina sus La Especie Química Determina el Impacto Ambiental La estructura de un compuesto determina sus Propiedades físico-químicas y biológicas.

Propiedades Fisicoquímicas de importancia en Química Ambiental Estructura Momento dipolar Densidad Viscosidad de líquidos Calor de vaporización Presión de vapor Capacidad calórica Conductividad térmica Punto de ebullición Punto de ignición Constante de disociación

Solubilidad en Líquidos Solubilidad en agua Máxima cantidad de un compuesto que se disolverá en agua pura a una temperatura específica. Solubilidad en agua  Coeficientes de adsorción para sólidos Solubilidad en agua  Factores de bioconcentración Solubilidad en agua  Biodegradación en suelos

Coeficiente de Partición Octanol - Agua El coeficiente de partición octanol agua (Kow) es definido como la relación de las concentraciones en el equilibrio de un compuesto en un sistema bifásico octanol y agua a una temperatura determinada. Kow puede oscilar entre 10-3 y 107

Coeficiente de Partición Octanol - Agua Compuesto Log Kow Etanol -0.31 Ciclohexano 3.44 Dioxano -0.42 Antraceno 4.45 Aldrin 3.01 DDT 5.98 Metilparatión 3.22

ISOMEROS DE PCBs Y CONGENEROS Número de átomos de Cloro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Solubilidad en Agua Presión de vapor Biodegradabilidad Bajo Alto Bajo Alto Lipofilicidad Afinidad por partículas 2

Valores para BCF varían entre 1 y 1.000.000 FACTOR DE BIOCONCENTRACION Indica el grado al cual un resíduo químico puede acumularse en los organismos acuáticos, en relación con la concentración ambiental del químico en el agua. BCF = Concentración en el equilibrio del químico en el organismo Concentración promedio del químico en el agua Valores para BCF varían entre 1 y 1.000.000

FACTORES DE BIOCONCENTRACION Compuesto Especie Exposición BCF (días) Endrin Fathead minnow 300 4600 Hexabromobiphenyl Fathead minnow 32 18100 Mirex Fathead minnow 32 18100 Naftaleno Fathead minnow 28 430 Pentaclorofenol Fathead minnow 32 770

Coeficiente de Partición Aire - Agua Constante de la Ley de Henry Hc = p/c p= Presión de vapor del compuesto. (mm Hg) C= Solubilidad en agua (mol/m3) H = Pa /moles m-3 = Pa. m3/mol

Compuesto Hc (atm-m3/mol) Coeficiente de Partición Aire - Agua Compuesto Hc (atm-m3/mol) Dieldrin 2 x 10-7 DDT 3,8x10-5 Naftaleno 1.15x10-3 Aroclor 2.7x10-3 Benceno 5.5x10-3 Octano 3.2

Factores que afectan la movilidad de contaminantes en los ecosistemas Solubilidad en agua Estado de agregación Composición química Temperatura de ebullición Temperatura de fusión Densidad Viscosidad Tensión interfacial

Factores que afectan la mobilidad de contaminantes en los ecosistemas Afectan la mobilidad en general Continuación... Constante de Henry Factor de bioconcentración Coeficiente de adsorción en suelo Coeficiente de difusión en aire y agua Coeficiente de partición octanol/agua Velocidad de biodegradación aeróbica y anaeróbica Velocidad de hidrólisis Velocidad de oxidación química Velocidad de fotólisis  

Procesos de degradación y transferencia de contaminantes en ecosistemas terrestres Fotólisis Biodegradación (aeróbica y anaeróbica) Hidrólisis (ácida o básica) Filtración, erosión, lixiviado Bioacumulación y biomagnificación Absorción y translocación por las plantas Adsorción en el suelo Volatilización

HIDROLISIS Hidrólisis es la reacción de un compuesto con agua, generalmente resultando en el intercambio neto de algún grupo saliente (-X) con OH- en el centro de reacción. RX + H2O  ROH + HX El mecanismo de reacción puede incluir un Intermediario catiónico o aniónico y la velocidad de hidrólisis puede ser catalizada por especies básicas o ácidas.

CICLO GLOBAL DEL PLOMO – Balance de Masa Partículas orgánicas 16x109 1.8x1010 AIRE Volcanes 4x108 Emisiones Antropogénicas Deposición Atmosférica Oceános 14x1010 Spray de Sal 2x104 44x1010 Deposición Atmosférica Tierra 32x1010 Biota Muerto Vivo 21x1011 8.3x1010 Polvo 1.6x1010 Escorrentía 6x1010 Agua Dulce 4.8x1015 Minerales 14x1013 Asimilación ? OCEANOS Ríos 4.8x1015 30x1012 Decaimiento 10x1010 Descomposición 11x1010 Biota Muerto Vivo 25x1011 8x1010 SUELO Descomposición 25x109 4.8x1015 Disolución 27x1012 Asimilación 2x109 AGUAS SUBTERRANEAS SEDIMENTO 8.2x1010 48x1012 Escapes Hidrotérmicos 14x1010 Nriagu. Flujo en g/año.

Distribución del Plomo en los Ecosistemas hv Pb(CH2CH3)3+ Pb(CH2CH3)4 AIRE hv Pb2+ - particula Pb(CH3)3+ Pb(CH3)4 Pb2+ - disuelto Pb0 Pb(alquil)-disuelto Pb2+ - particula Pb(CO3)-2 AGUA PbCl2 Pb2+ PbCl+ Pb(CH3)3+ Pb(CH3)2+2 Pb2+-complejo orgánico O2 Pb0 SEDIMENTO Pb(OH)2 Pb(CO3) PbO2 Pb2+-complejo orgánico PbS Pb2+-complejo orgánico Pb2+-microbiano Pb(CH3)2S Pb0 Pb(CH3)4 Anóxico