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MSC . CARMENC I TA LAVADO MEZA

CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

MEDIO AMBIENTE:

�“Es el sistema global constituido porelementos naturales y artificiales denaturaleza física, química, biológica,socioculturales y sus interacciones.Que se encuentran en permanentemodificación por la acción humana ynatural, que rige y condiciona laexistencia y desarrollo de la vida ensus múltiples manifestaciones”

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CONTAMINACIÓN:

• Cambio indeseable en las características físicas, químicas o biológicas del aire, agua o suelo que pueda afectar de manera adversa la salud, la supervivencia o las actividades de los humanos o de otros organismos vivos.

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CONTAMINANTE:

�Una sustancia o energía presente de unaconcentración mayor que la naturalcomo resultado de la actividad humanaque tiene efecto perjudicial sobre suentorno o sobre algo de valor en eseambiente.

� La mayoría de contaminantes sonsustancias químicas sólidas, líquidas ogaseosas producidas como subproductoso desechos, cuando un recurso esextraído, procesado, transformado enproductos y utilizado.

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TIPOS DE CONTAMINANTES:

SEGÚN SU NATURALEZA:• Contaminantes físicos (Radiación, ruido y calor)

• Contaminantes químicos (Gases, compuestos orgánicos volátiles, metales pesados, ácidos y bases, insecticidas, plásticos, etc)

• Contaminantes biológicos: los agentes representados por organismos vivos (la mayoría suelen que ser microorganismos como bacterias, virus, hongos, etc)

•

SEGUN SU DEGRADACIÓN:• Contaminantes degradables: Sustancias que pueden ser degradadas o transformadas por los microorganismos.

• Contaminantes no degradables

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SEGÚN SU PROCEDENCIA:

CICLO DE LOS CONTAMINANTES

FUENTES DE CONTAMINACIÓN:• Naturales:

� Antropogénicas:

�Fuentes Puntuales:

�Fuentes no puntuales:

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TIPOS DE CONTAMINACIÓN

• CONTAMINACIÓN DEL AGUA

• CONTAMINACIÓN DEL AIRE

• CONTAMINACIÓN DEL SUELO• CONTAMINACIÓN ACUSTICA

• CONTAMINACIÓN RADIACTIVA

• CONTAMINACIÓN TÉRMICA• CONTAMINACIÓN LUMÍNICA

• CONTAMINACIÓN VISUAL

EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN:

• Daño a la salud humana

• Daño a la vida vegetal y animal

• Alteración de los sistemas naturales a nivel local, regional y global.

• Molestias y deterioro

• Daño a la propiedad

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BIOACUMULACIÓN:

• Es la acumulación neta de sustancias químicas con el paso del tiempo, en un organismo de forma que estos alcanzan concentraciones más elevadas que las concentraciones en el ambiente o en los alimentos las fuentes de estas sustancias pueden ser bióticas (otros organismos) como abióticas (suelo, aire y agua). Las sustancias propensas a la bioacumulación alcanzan concentraciones crecientes a medida que se avanza en el nivel trófico en la cadena alimenticia

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BIOMAGNIFICACIÓN:

• Cuando se produce una bioacumulación de sustancias tóxicas en el medio.

BIOACUMULADORES Y BIOINDICADORES

• BIOACUMULADORES son organismos vivos dotados de la capacidad de absorber del ambiente determinadas sustancias y almacenarlas en el interior de sus propios tejidos sin eliminarlas mediante procesos metabólicos.

• BIOINDICADORES: cuando se usan bioacumuladorescon la finalidad de evaluar el grado de contaminación de los ecosistemas. Los más comúnmente utilizados son los líquenes y los musgos, pero existen también diversos tipos de coleópteros terrestres y microorganismosacuáticos que se utilizan para este fin.

• La denominación de una especie como indicadora requiere de conocimiento previo respecto a su composición comunitaria bajo condiciones normales, incluyendo el ciclo de vida de las especies, su estacionalidad y sus variaciones naturales, de manera que sea posible comparar las condiciones antes y después de una perturbación ambiental

Helobdella stagnalis es un anélido hirudíneo que puede tolerar aguas contaminadas por plaguicidas.

Calidad del agua

“La calidad del agua no es un término absoluto, sino un concepto que habla sobre la relación con el uso o actividad a la que se destina: agua potable, uso industrial, recreación, riego, conservación de la vida acuática y otros”

ECAS Y LMP

• El Estándar de Calidad Ambiental (ECA) y el Límite Máximo Permisible (LMP): instrumentos de gestión ambiental que consisten en parámetros y obligaciones que buscan regular y proteger la salud pública y la calidad ambiental.Permitiéndole a la autoridad ambiental desarrollar acciones de control, seguimiento y fiscalización de los efectos causados por las actividades humanas.

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• Los ECA son indicadores de calidad ambiental, miden la concentración de elementos, sustancias, parámetros físicos, químicos y biológicos, presentes en el aire, agua o suelo, pero que no representan riesgo significativo para la salud de las personas ni al ambiente. La medición de un ECA se realiza directamente en los cuerpos receptores

• Los LMP miden la concentración de elementos, sustancias, parámetros físicos, químicos y biológicos, presentes en las emisiones, efluentes o descargas generadas por una actividad productiva (minería, hidrocarburos, electricidad, etc.), que al exceder causa daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente. Un LMP se da en los puntos de emisión y vertimiento

• Ambos instrumentos son indicadores que permiten a través del análisis de sus resultados, establecer políticas ambientales (ECA) y correcciones del accionar de alguna actividad específica (LMP).

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA:

• pH: es la expresión del carácter ácido o básico de un sistema acuoso. El origen de la escala del pH proviene de la constante de ionización del H2O:

H2O ↔ H+ + OH-

]log[+

−= HpH

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Los valores de pH indican:

• La posibilidad de reacciones químicas: solubilización de metales, descomposición de carbonatos (pH ácidos)

• Formación de amoniaco (tóxico para los peces) a partir de ión amonio.

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• Acidez: La acidez de una muestra de agua es su capacidad de reaccionar con una base. Causas de la acidez en aguas naturales:�Presencia de ácidos débiles como el CO2

�Presencia de ácidos fuertes (H2SO4, HCl, HNO3)

�Ácidos minerales del tipo H2S

�Presencia de sales provenientes de bases débiles con ácido fuertes (NH4+, Fe3+, Al3+).

La acidez de una agua natural cuyo pH se encuentra entre 4 y 6 se considera la acidez exclusiva por CO2.

Acidez total = acidez mineral y acidez carbonácea

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• Alcalinidad: La alcalinidad de una muestra de agua es su capacidad de reaccionar o neutralizar iones H+. Especies que contribuyen a la alcalinidad:

• Hidróxido OH-

• Ión carbonato CO32-

• Ión bicarbonato HCO3-

• Dióxido de carbono CO2

• Sales de ácidos débiles (boratos, silicatos y fosfatos)

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• Dureza: Es una propiedad que refleja la presencia de metales alcalinotérreos en el agua, generalmente Ca2+ y Mg2+. Los carbonatos de Ca y Mg son muy frecuentes en la naturaleza pero su solubilidad es baja, pero en agua ácidas su solubilidad aumenta.

• CaCO3 Kps = 1x10-8,32

• MgCO3 Kps = 1x10-5

• CaSO4 Kps = 1x10-5,92

• BaSO4 Kps = 1x10-10

• MgSO4 Muy soluble Kps alto

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� Clasificación Dureza, mg CaCO3/L� Blandas 0-100

� Moderadamente duras 101-200

� Duras 200-300� Muy duras > 300

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• Conductividad: es una medida de la capacidad de una solución acuosa para transportar la corriente eléctrica. La corriente eléctrica es conducida en la solución mediante el movimiento de los iones (sales disueltas) mayor número de iones mayor es la conductividad.

• Unidad de medida= µS/cm

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• DBO: la “demanda bioquímica de oxígeno” desde el punto de vista ambiental es la medida semicuantitativa de la materia orgánica fácilmente biodegradable que contiene una muestra de agua. Se basa en la medida indirecta de la cantidad de oxígeno que se requiere para oxidar biológicamente la materia orgánica presente.M.O + O2 CO2 + H2O

• Las aguas limpias tienen valores de la DBO5 < 5mg/L.

• Los ríos se consideran contaminados DBO5>5 mg/L.

Microorganismos

aeróbios

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• DQO: demanda química de oxígeno, es una medida aproximada del contenido total de materia orgánica presente en una muestra de agua.

• Degradación biológica de un carbohidrato en condiciones aeróbias:C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

• Degradación química:

C6H12O6 + 4Cr2O72- + 32H+ → 6CO2 + 8Cr3+ + 22H2O

Ciertos compuestos orgánicos (volátiles) como los alcanos, piridina, benceno y ciertas ligninas son resistentes a esta oxidación.

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TIPOS DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA

• Contaminantes elementales• Metales pesados• Metaloides• Metales y metaloides enlazados orgánicamente• Especies inorgánicas• Nutrientes de algas y eutrofización• Acidez, alcalinidad y salinidad• Oxígeno y oxidantes y reductores• Contaminantes orgánicos• Plaguicidas• Bifenilos policlorados• Radinúclidos

CONTAMINANTES ELEMENTALES

• Elemento traza se refiere a los elementos queexisten a niveles bajos de concentración o (ppm o ppb).

• Algunos son esenciales a niveles bajos pero muytoxicos a altas concentraciones. Ejem:

As, Be, Cu, F, Fe, Mn, Hg, Pb, etc.

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METALES PESADOS

Cadmio:Fuentes:

• Proviene de descargas industriales y desechos mineros.

• Se usa en el recubrimiento de metales.

• En condiciones anaerobias, la concentración de Cd esbaja porque le reducción microbiana del sulfatoproduce sulfuros:

2{CH2} + SO42- + H+ → 2CO2 + HS- + 2H2O

Que precipitan el cadmio como sulfuro de cadmioinsoluble:

CdCl+(clorocomplejos en agua de mar) +HS- → CdS(s) + H+ + Cl-

Efectos en la salud humana:• Tensión arterial alta

• Daños en riñon• Destrucción en el tejido testicular

• Destrucción de globulos blancos.

PlomoFuentes:• Proviene de varias fuentes industriales y mineras.• La gasolina con plomo es una importante fuenteatmosférica .

• La caliza y la galena(PbS) aportan plomo a lasaguas naturales.

Efectos en la salud humana:• Daño renal, sistema reproductor, hígado, cerebro y sistema nervioso central.

• Retraso mental

Mercurio (Hg)Fuentes:

• Los combustibles fósiles (carbón, lignito) • Los compuestos de mercurio orgánico fueronusados como fungicidas

Debido a su movilización como formas metiladas(CH3Hg+) generadas por la acción de bacteriasanaerobias el Hg causa mucha preocupación comometal pesado contaminante.

El agente de metilaciónmediante el cual el mercurioinorgánico se convierte a inorgánico es la metilcobalaminaHgCl2 CH3HgCl + Cl-

Las bacterias que sintetizan el metano produce el metilcobalamina, así en las aguas y sedimentosdonde predominan las condiciones anaerobias se produce el metil mercurio (CH3Hg+), en aguasneutras o alcalinas se produce el dimetil mercurio(CH3)2Hg compuesto volátil que puede escapar a la atmósfera

Metilcobalamina

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Efectos en la salud humana:• Daño neurológico, parálisis, ceguera locura

• Defectos de nacimiento

METALOIDES

ArsénicoFuentes:

• Proviene de la combustión de combustibles fósilesy particularmente el carbón

• Se usó en fabricación de plaguicidas, arsenato de plomo (Pb3(AsO4)2, arsenito de sodio Na3AsO3

• Refinación de Cu, Au, Pb.

El As, puede ser convertido por las bacterias en derivados metílicos más móviles y tóxicos:H3AsO4+ 2H+ + 2e- → H3AsO3 + H2O

H3AsO3 CH3AsO(OH)2

CH3AsO(OH)2 (CH3)2AsO(OH)

Metilcobalamina

Metilcobalamina

Ácido metilarsínico

Ácido dimetilarsínico

Condiciones geoquímicas para l;a contaminacióndel agua:La contaminanción con arsénico está asociada con la presencia de Fe, S y Materia orgánica.Así el Fe liberado de las rocas ersionadas por el aguaforman depósitos de óxido de hierro este acumulaarsénico, estas partículas junto con la MO son enterradas en el sedimento, en condicionesreductoras y anaerobias el Fe(III) insoluble pasa a Fe(II) soluble y degrada a la MO. Esto libera el As enlazado, que puede entrar en el agua de los pozos.

ESPECIES INORGÁNICAS

CIANUROS (CN-)Especie venenosamortal. El HCN es volátil y muytóxico.Usos:• Limpieza de metales en galvanoplastia.Fuentes:• Efluentes residuales provenientes de lavado de gases en plantas de gas y coque.

• Operaciones de procesamiento d emineralesEfectos:Muerte de peces en sistemas acuáticos

AMONÍACO NH3:Es producto inicial de la descomposición de residuosnitrogenados orgánicos. La mayor parte del amoniaco esta como NH4+.

SULFURO DE HIDRÓGENO H2S:Producto de la descomposición anaerobia de la MO que contiene azufre, asi como la descomposiciónanaerobia del sulfato

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• DIOXIDO DE CARBONO LIBRE CO2: Los nivelesexcesivos hacen que el agua sea corrosiva y dañina para la vida acuática.

NUTRIENTES DE ALGAS Y EUTROFIZACIÓN

Es un fenómeno natural responsable de la formación de depósitos de carbón y turba

Crecimiento excesivo de algas en los lagos o depósitos, que puede llevar a un severo deterioro de los reservorios o cuerpos de agua.

ENTRADA DE NUTRIENTES

PRODUCCIÓN DE BIOMASA DE PLANTAS

DESCOMPOSIÓN DE LA BIOMASA

Escorrentía

Reservorio de agua rico en nutrientes

En el fondo del lago

FORMACIÓN DEL PANTANO

PASOS DE LA EUTROFIZACIÓN:

ACIDEZ, ALCALINIDAD Y SALINIDAD

El exceso de salinidad mata las plantas no adaptadas a ella.

OXIGENO, OXIDANTES Y REDUCTORES

En el agua el O2 se consume por:

• La oxidación de la materia orgánica

• {CH2}O + O2 CO2 + H2O• Bio-oxidación del material nitrogenado.

• NH4+ + 2O3 2H+ + NO3- + H2O

• Oxidación química o bioquímica de agentesreductores:

• 4Fe2+ + O2 + 10 H2O → 4Fe(OH)3(s) + 8H+

• 2SO32-+ O2 → 2SO4

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Microrganismos

• El grado de consumo de oxígeno por la oxidaciónmicrobiana de contaminantes en el agua, se llama Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

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CONTAMINANTES ORGÁNICOS

• AGUAS RESIDUALES: Contienen

Una variedad de contaminantes

Como aceites, grasas y sólidosEstos se eliminan en los procesos

Primarios y secundarios, otros

Como las sales, los metalesPesados y compuestos orgánicos no son elimindoseficazmente.

JABONES Y DETERGENTES

• JABONES: Son ácidos grasos superiores.

• “Cabeza” carboxilica y “cola” de hidrocarburos. La En presencia de aceites y grasas, la cola se disuelve en la materia orgánica, mientras que la cola permanece en la solución acuosa.

• DETERGENTES: Son sales de ácidos relativamentefuertes y por lo tanto no precipitan en las aguasácidas como ácidos insolubles.

Tienen estructura anfílica• SAB (sulfonato de alquil benceno)

• Alquilsulfonato lineal (ASL)

• Bactericidas: El más común el triclosán, ampliamente utilizado en jabones, champús, desodorantes, etc.

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LOS PLAGUICIDAS EN EL AGUA

Productos para el control de invertebrados:

• Insecticidas, molusquicidas y nematicidas

Productos para el control de vertebrados:

• Rodenticidas, avicidas.

Productos para el control de plantas:

• Herbicidas, fungicidas, alguicidas.

• DDT E INSECTICIDAS ORGANOCLORADOS: El DDT (diclordifeniltricloroetano) es un insecticidamuypersistente y se acumula en la cadena alimenticia. Fue prohibido dese 1972 en E.U. A

• INSECTICIDAS ORGANOFOSFORADOS:

• Su efecto tóxico es la inhibición de la acetilcolinesterasa, enzima escencial para la funciónnerviosa. 120 mg de “paratión”puede matar a un serhumano adulto.

• CARBAMATOS:

Derivados orgánicos del ácido carbánico con propiedades pesticidas, son mas biodegradables que los anteriores populares insecticidas.

• FUNGICIDAS:

Clorotalonil

• HERBICIDAS:

Diquat

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BIFENILOS POLICLORADOS (BPC O PCB)

Se han encontrado a lo largo del mundo en agua sedimentos, tejidos de pájaros y peces.Los PCB´s tienes estabilidad térmica, química y biológica muy alta. Debido a estas propiedades fueron tan útiles pero también contribuyeron a su extensa dispersión y acumulación en el medio ambiente.Se usan como fluidos de aislantes refrigerantes, en transformadores y condensadores de la industria eléctrica para el impregnado de algodón y asbesto, agentes plastificantes y como aditivos de industrias epóxicas.

BIODEGRADACIÓN DE LOS PCB´s: son lentamente biodegradados, las investigaciones muestran la disminución de los congéneres altamente clorados y un aumento de los menos clorados.Deshalo-respiración llevada a cabo por bacterias:{CH2O} + H2O + 2Cl-PCB → CO2 + 2H+ + 2Cl- + 2H-PCBCondiciones anaerobias y tiempos de residencia muy largos.Los PCB´s mono y dicloro sustituidos se degradan por bacteria aerobias, finalmente los PCBs se mineralizan por conversión a cloruro inorgánico, CO2 y agua,

EL SUELO

• El suelo es la fina capa superior de la corteza terrestre en contacto con la atmósfera o las aguas, que se ha formado lentamente como consecuencia de la acción combinada de los procesos geológicos (naturaleza de la roca madre, erosión, sedimentación, etc.), climatológicos (lluvia, viento, humedad, temperatura etc.) y biológicos (vegetación, fauna, etc.).

El conjunto de las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo lo hacen un sistema clave, especialmente importante en los ciclos biogeoquímicos superficiales, en los que actúa como un reactor complejo, capaz de realizar funciones de filtración, descomposición, neutralización, inactivación, almacenamiento, etc.

CONTAMINACIÓN DEL SUELO

Se produce al acumularse en él sustancias a unos niveles tales que repercuten negativamente en su comportamiento y se vuelven tóxicas para los organismos del suelo, provocando la pérdida parcial o total de la productividad del suelo.

TIPOS DE CONTAMINACIÓN:• Contaminación natural o endógena, ejemplo de contaminación natural es el proceso de concentración y toxicidad que muestran determinados elementos metálicos, presentes en los minerales originales de algunas rocas a medida que el suelo evoluciona. Un caso significativo se produce sobre rocas con altos contenidos de elementos como Cr, Ni, Cu, Mn..., cuya edafogénesis en suelos con fuertes lavados origina la pérdida de los elementos más móviles, prácticamente todo el Mg, Ca, etc y, en ocasiones hasta gran parte del Si.

Otro ejemplo la evolución acidificante de los suelos por la acción conjunta de la hidrólisis, lavado de cationes, disolución de CO2 y ácidos orgánicos que, progresivamente, conducen a una mayor concentración de Al disuelto y a un predominio de especies nocivas como Al+3 o las formas Al-OH.Los fenómenos naturales como que un solo volcán activo puede aportar mayores cantidades de sustancias externas y contaminantes, como cenizas, metales pesados, H+ y SO4=, que varias centrales térmicas de carbón.

• Contaminación antrópica, exógena.Debido a actividades que se desarrollan sin la necesaria planificación producen un cambio negativo de las propiedades del suelo.

• En los estudios de contaminación, no basta con detectar la presencia de contaminantes sino que se han de definir los máximos niveles admisibles y además se han de analizar posibles factores que puedan influir en la respuesta del suelo a los agentes contaminantes, como son: vulnerabilidad, poder de amortiguación, movilidad, biodisponibilidad, persistencia y carga crítica,

• Que servirán para la estimación de los impactos potenciales y la planificación de las actividades permitidas y prohibidas en cada tipo de medio.

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PODER DE AMORTIGUACIÓN:

El suelo actúa como barrera protectora de otros medios más sensibles, como los hidrológicos y los biológicos. La mayoría de los suelos presentan una elevada capacidad de depuración.Esta capacidad de depuración tiene un límite diferente para cada situación y para cada suelo. Cuando se alcanza ese límite el suelo deja de ser eficaz e incluso puede funcionar como una "fuente" de sustancias peligrosas para los organismos que viven en él o de otros medios relacionados.Un suelo contaminado es aquél que ha superado su capacidad de amortiguación para una o varias sustancias, y como consecuencia, pasa de actuar como un sistema protector a ser causa de problemas para el agua, la atmósfera, y los organismos. Al mismo tiempo se modifican sus equilibrios biogeoquímicos y aparecen cantidades anómalas de determinados componentes que originan modificaciones importantes en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.El grado de contaminación de un suelo no puede ser estimado exclusivamente a partir de los valores totales de los contaminantes frente a determinados valores guia, sino que se hace necesario considerar la biodisponibilidad, movilidad y persistencia

VULNERABILIDAD:

• Representa el grado de sensibilidad (o debilidad) del suelo frente a la agresión de los agentes contaminantes. Este concepto está relacionado con la capacidad de amortiguación. A mayor capacidad de amortiguación, menor vulnerabilidad. El grado de vulnerabilidad de un suelo frente a la contaminación depende de la intensidad de afectación, del tiempo que debe transcurrir para que los efectos indeseables se manifiesten en las propiedades físicas y químicas de un suelo y de la velocidad con que se producen los cambios secuenciales en las propiedades de los suelos en respuesta al impacto de los contaminantes.

• Permite diferenciar los riesgos potenciales de diferentes actividades o predecir las consecuencias de la continuación en las condiciones actuales.

• En muchas ocasiones, resulta difícil obtener los grados de sensibilidad de los suelos frente a un determinado tipo de impacto, debido a la fuerte heterogeneidad de los suelos, incluso para suelos muy próximos.

BIODIPONIBILIDAD, MOVILIDAD Y PERSISTENCIA

• Biodisponibilidad la asimilación del contaminante por los organismos, y en consecuencia la posibilidad de causar algún efecto, negativo o positivo.

• Movilidad regulará la distribución del contaminante y por tanto su posible transporte a otros sistemas.

• Persistencia regulará el periodo de actividad de la sustancia y por tanto es otra medida de su peligrosidad.

CARGA CRÍTICA

• Carga crítica. Representa la cantidad máxima de un determinado componente que puede ser aportado a un suelo sin que se produzcan efectos nocivos.

• Este concepto de carga crítica explica, por ejemplo, por qué los efectos de la lluvia ácida aparecieron de forma más alarmante en los países Escandinavos que en los de Centro Europa, estos últimos con valores de precipitación ácida más altos.

CONTAMINANTES DEL SUELO

FERTILIZANTES

• Los fertilizantes de las cosechas tienen N, P y K, también pueden adicionarse Mg, SO4

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• Principales fertilizantes:• CO(NH2)2• (NH4)3(PO4)Fosfato de amonio.

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• Los fertilizantes contaminan el agua por escorentíade suelos agrícolas enriquecidos con nitrógeno, fósforo y potasio de los fertilizantes.

CONTAMINANTES DE LA PRODUCCIÓN DE GANADO

• El estiercol: tiene una DBO muy alta

• La descomposición de los productos de desecho: producen nitrógeno inorgánico.

• El N y P: liberados de la descomposición de los residuos produce eutrofización.

• El metano: procedente de la degradaciónanerobia de los desechos del ganado así como en los estómagos de los rumiantes.

PLAGUICIDAS Y SUS RESIDUOS EN LOS SUELOS

• 4 PREOCUPACIONES PRINCIPALES:

1. El legado de plaguicidas y productos de degradación biológicamente activos de cosechas futuras.

2. Los efectos biológicos en los organismos de ecosistemas terrestres y acuáticos incluyendo la bioacumulación y la transferncia a través de lascadenas tróficas.

3. Contaminación del agua subterránea.

4. Efectos en la fertilidad de los suelos

• Los herbicidas son los productos más comunes, cuya característica ambiental principal es la formación de residuos vinculados que son compuetsos originales o metabolitos en el suelo o en los organismos que habitan el suelo y que no son extraíbles por procedimientos comunes.