Conceptos Clave de Química Ambiental: Contaminación, Agua y Atmósfera

Conceptos Fundamentales en Química Ambiental

La Química Ambiental es el estudio de las fuentes, reacciones, transporte, destino y efectos de las especies químicas presentes en el aire, agua, suelo y en ambientes vivos, así como de los consiguientes efectos de la tecnología sobre ellos.

Contaminación Atmosférica y sus Indicadores

La Contaminación Atmosférica se define como la presencia en la atmósfera de materias, sustancias o formas de energía que impliquen molestia grave, riesgo o daño para la seguridad o salud de las personas, el medio ambiente y demás bienes de cualquier naturaleza.

• Emisión: Concentración de contaminantes que vierte un foco determinado. Se mide a la salida del foco emisor.
• Inmisión: Concentración de contaminantes presentes en una atmósfera determinada.
• Niveles de Emisión: Cantidad de cada contaminante vertida sistemáticamente a la atmósfera en un periodo determinado.
• Niveles de Inmisión: Límites máximos tolerables de presencia en la atmósfera de cada contaminante, aisladamente o asociado con otros.

Principales Contaminantes Atmosféricos

• Monóxido de Carbono (CO): Gas incoloro, inodoro e insípido. Estable, poco soluble en agua y tóxico.
• Óxido Nitroso (N₂O): Gas incoloro, de sabor y aroma ligeramente dulce. Soluble en agua, no es tóxico. Conocido como “gas hilarante” y es un Gas de Efecto Invernadero (GEI).
• Óxido Nítrico (NO): Gas incoloro e inodoro. Poco soluble en agua y tóxico. Es un precursor del NO₂ y participa en la formación del “smog”.
• Dióxido de Nitrógeno (NO₂): Gas pardo-rojizo, con olor asfixiante. Tóxico. Participa en la formación del “smog” y la lluvia ácida.
• Dióxido de Azufre (SO₂): Gas incoloro, de olor picante y soluble en agua.
• Trióxido de Azufre (SO₃): Gas incoloro y muy corrosivo.
• Compuestos Orgánicos: Sustancias químicas que contienen carbono y están presentes en todos los seres vivos.
• Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs): Compuestos orgánicos en estado gaseoso a temperatura ambiente o que se convierten fácilmente en gases o vapores.
• Clorofluorocarbonos (CFCs): Productos sintéticos derivados del metano, no tóxicos y económicos.

Conceptos Biológicos y Ecológicos

• Bioamplificación: La concentración de una sustancia aumenta al ascender en la cadena trófica (autótrofos → herbívoros → carnívoros).
• Bioacumulación: Tiempo transcurrido desde la ingesta de un metal hasta su excreción.

Gases de Efecto Invernadero (GEI)

Principales gases que contribuyen al efecto invernadero:

• CO₂ (Dióxido de Carbono)
• CH₄ (Metano)
• N₂O (Óxido Nitroso)
• CF₄ (Tetrafluoruro de Carbono)
• C₂F₆ (Hexafluoroetano)
• SF₆ (Hexafluoruro de Azufre)
• HFCs (Hidrofluorocarbonos)
• NF₃ (Trifluoruro de Nitrógeno)

Conceptos en Tratamiento y Calidad del Agua

• h-eq (Habitante Equivalente): Se calcula a partir del valor medio diario de carga orgánica biodegradable correspondiente a la semana de máxima carga del año.
• Electrodiálisis: Paso de solutos a través de una membrana mediante la aplicación de un campo eléctrico entre los electrodos, aplicando una diferencia de potencial.
• Eutrofización: Enriquecimiento de nutrientes de un ecosistema, especialmente cuerpos de agua.
• Estratificación Térmica: Fenómeno en cuerpos de agua que divide la columna de agua en capas: Epilimnion (superior), Hipolimnion (inferior) y Termoclina (zona de transición).
• Acuífero Superficial-Cautivo: Acuífero en el que no hay un estrato impermeable entre el acuífero y la atmósfera.
• Desbaste: Limpieza de sólidos gruesos con rejas y tamices colocados perpendiculares al sentido del agua (puede ser grosero o mínimo).
• Decantación por Coagulación: Limpieza de sólidos en suspensión que provocan turbidez, mediante la adición de coagulantes.
• Floculación: Proceso en el que compuestos de elevado peso molecular se unen entre sí para formar agregados más grandes (flóculos).
• Ósmosis Inversa: Paso de disolvente de la zona con mayor concentración de soluto a donde hay menor, a través de una membrana semipermeable, aplicando presión.
• Oxidabilidad: Indicador de la materia orgánica e inorgánica oxidable presente en el agua, medido mediante el permanganato potásico.
• Demanda Química de Oxígeno (DQO): Parámetro que mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos.
• Demanda Biológica de Oxígeno (DBO): Parámetro que mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios biológicos.
• Cloro Libre Residual: Cloro primario que queda en el agua una vez que es consumido para la eliminación de microorganismos.
• Cloro Combinado: Cloro existente en combinación química con amoniaco, nitrógeno o compuestos orgánicos clorados.

Otros Conceptos Relevantes

• Ozono (O₃): Gas de color azul, olor fuerte y muy oxidante que se genera sobre una descarga eléctrica en el O₂.
• Radical Libre: Átomo o grupo de átomos que tienen un electrón desapareado y tienden a aparearse o reaccionar.
• Fracking (Fracturación Hidráulica): Proceso de obtención de gas natural a partir de pizarra, esquistos y rocas bituminosas.
• Metal: Elemento químico caracterizado por: brillo “metálico” (refleja la luz), conductividad térmica y eléctrica, y resistencia a la deformación y ruptura.

Capas de la Atmósfera

• Troposfera: Compuesta principalmente por N₂, O₂, CO₂, Ar, H₂O.
• Estratosfera: Compuesta principalmente por N₂, O₂, O₃.
• Mesosfera: Compuesta principalmente por N₂, O₂, NO⁺, O₂⁺.
• Termosfera: Compuesta principalmente por O, N₂⁺, O₂⁺, O⁺, NO⁺.