Post on 24-Jan-2016
LA CONTAMINACIÓN LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Y LOS CICLOS AMBIENTAL Y LOS CICLOS
BIOGEOQUÍMICOSBIOGEOQUÍMICOS
Prof. Jesús Olivero Verbel. Ph.D.
Grupo de Química Ambiental y Computacional
Universidad de Cartagena
Principios Básicos de
Química Ambiental
Un sistema formado por individuos de muchas especies, en el seno de un ambiente de características definidas e implicado un proceso dinámico e incesante de interacción, ajuste y regulación, expresable bien como una consecuencia de nacimientos y muertes, bien como intercambio de materia y energía, uno de cuyos resultados es la evolución a nivel de especie y la sucesión a nivel de sistema completo.
ECOSISTEMA
Es un lugar determinado en la naturaleza donde conviven y se relacionan mutuamente comunidades
humanas, vegetales, animales, microorganismos y su medio no viviente.
ECOSISTEMA
El termino ecosistema fue introducido por el ecólogo inglés Arthur George Tansley en 1935, quien lo define
como la unidad fundamental ecológica, constituida por la interrelación de una biocenosis y un biotopo. Es
decir, un ecosistema está constituido por un medio físico (el biotopo, hábitat o ambiente), sus pobladores (la biocenosis o conjunto de seres vivos de distintas
especies o población) y las interrelaciones entre ambos, todos ellos formando una unidad en equilibrio
dinámico.
ECOSISTEMA
Ecosystem ProcessesEcosystem Processes
Maintenance of energy flux, dissipation, climate modulation. Maintenance of hydrologic flux, hydrologic cycle, water quality.Biological productivity, plant pollination. Maintenance of biogeochernical cycling, storage, mineral-gaseous
cycles, water-air quality.Decomposition, weathering, soil development-stability, soil
quality. Maintenance of biological diversity. Absorbing, buffering, diluting, detoxifying pollutants-
xenobiotics .
Ecosystem ServicesEcosystem Services
Maintaining hydrological cycles Regulating climate Cleansing water and air Maintaining the gaseous composition of the atmosphere Pollinating crops and other important plants Generating and maintaining soils Storing and cycling essential nutrients Absorbing and detoxifying pollutants Providing beauty, inspiration, and recreation
Escalas a las cuales pueden ser estudiados los ecosistemas.
El sol es la El sol es la principal fuente principal fuente de energía de de energía de nuestros nuestros ecosistemas.ecosistemas.
Grupo de Química Ambiental y ComputacionalGrupo de Química Ambiental y ComputacionalUniversidad de CartagenaUniversidad de Cartagena
Transferencia de Masa y Energía en los Ecosistemas
Intercambio de materiales en el medio ambiente
Desde
Hasta
Atmósfera Hidrósfera Biósfera Geósfera Antrósfera
Atmósfera - H2O O2H2S,
particulasSO2, CO2
Hidrósfera H2O - {CH2O} Minerales disueltos
Contami-nantes
Biósfera O2, CO2 H2O - Mineral nutrientes
Fertilizantes
Geósfera H2O H2O Materia Orgánica
- Residuos Peligrosos
Antrósfera O2, N2 H2O Alimentos Minerales -
Ciclos de materiaCiclos de materiaA tm ós fe ra
B iós fe raA ntrós fe ra
G eós fe ra H idrós fe ra
Transformaciones de energía–Transformaciones acopladas
Oxidación (Liberación de energía) Reducción (Utilización de Energía)
–Los elementos ocurren en compuestos con alta y baja energía.
Principales reservoriosMecanismos de TransferenciaDisrupción por actividades antropogénicas.
Ciclos BiogeoquímicosCiclos Biogeoquímicos
El Ciclo HidrológicoEl Ciclo Hidrológico
El AguaEl Agua
Principal reservorio = Océanos (97%)Mecanismos de transferencia
–Evaporación y precipitación En los oceános: Evaporación > Precipitación.
En los continentes: Precipitación > Evaporación + Transpiración
–Vientos y escorrentíasTiempo de Residencia
–Atmósfera: 2 semanas–Forma líquida en la superficie terrestre: 2,800 años.
CarbonoCarbono
Principal Reservorio = Combustibles Fósiles/Sedimentos Reservorio secundario = Atmósfera – Océanos. Mecanismos de Transferencia (BIO-QUI)
– Fotosíntesis y respiración
– Equilibrio Químico: Agua-atmósfera / aguaIntercambio de Dióxido de Carbono Acido carbónico / Bicarbonato - Carbonato Carbonato / Carbonato de Calcio
–Fermentación
Ciclo del CarbónoCiclo del Carbóno
CO2 en la atmósfera
Hidrocarburos orgánicos fijados {CH2O}, carbón xenobiótico
Carbón inorgánico solubleHCO3
-
Carbón inorgánico insoluble CaCO3 y CaMg(CO3)2
Hidrocarburos orgánicos fijados CxHx
XenobióticosXenobióticos
Procesos biogeoquímicos
Biodegradación
Fotosíntesis
CO2 disuleto Precipitación química e Incorporación de carbón mineral
en organismos
Grupo de Química Ambiental y ComputacionalGrupo de Química Ambiental y ComputacionalUniversidad de CartagenaUniversidad de Cartagena
Grupo de Química Ambiental y ComputacionalGrupo de Química Ambiental y ComputacionalUniversidad de CartagenaUniversidad de Cartagena
NITROGENO Principal Reservorio: Atmósfera: 79% N2
Mecanismos de Transferencia (BIO)– Fijación por Rhizobium, Aztobacter y algas verde azuladas.
– Amonificación (hidrólisis de proteínas)
– Nitrificación Amonio a Nitrito por Nitrosomas and Nitrosococcus Nitrito a Nitrato por Nitrobacter and Nitrococcus
– Denitrificación por Pseudomonas
– Una vez asimilado existe movimiento trófico.Ausencia en rocas y sedimentos. Disponibilidad limitada en
sistemas oceánicos. En Biología: Los AA. Los Nitratos son
Solubles en agua dulce y absorbidos por las plantas.
Bacterias especializadas son fundamentales en el Ciclo del Nitrógeno
Gaseous N2
Water
Nitrite
Grupo de Química Ambiental y ComputacionalGrupo de Química Ambiental y ComputacionalUniversidad de CartagenaUniversidad de Cartagena
Ciclo de AzufreCiclo de AzufreAzufre Atmosférico SO2 , H2S,
H2SO4(aq), CS2, (CH3)2S
Azufre elemental, S
Azufre xenobiótico
Azufre producido porMicroorganismos: grupos –SH y R-S-R
Biodegradación
Asimilación por organismos
Azufre inorgánico soluble e insoluble SO4
2-
Azufre biológico, incluyendoGrupos de -SH
Sulfuros como H2S y sulfuros de metales FeSDescomposición
Metabolización microbiana
Oxidación de S
Oxidación de H2S
Reducción de Sulfatos Oxidación de
Sulfuros
Intercambio de azufre atmosférico con otros esferas ambientales
Transformaciones biogeoquímicas del Azufre