Contaminación marina parte química

Medida de materia orgánica en agua: La demanda química de oxígeno (DQO) da idea de la materia orgánica total de la muestra, sus unidades son mg O /L, requiere una digestión previa de las muestras con un oxidante fuerte como el dicromato (Cr(VI)). La relación DBO/DQO da idea de la biodegradabilidad de una muestra. Esto es importante porque permite determinar si un agua residual se puede tratar con métodos biológicos, que suelen ser baratos y sencillos de aplicar. La medida de la DQO consta de 2 partes: digestión y determinación, siendo esta última una valoración redox o colorimetría. La medida de la DBO da idea de la concentración de materia orgánica biodegradable, pero tarda 5 días, y en aguas residuales industriales los resultados pueden ser no fiables. La medida del carbono orgánico total (TOC) conlleva la oxidación de la muestra y la medida del CO2 desprendido por fotometría IR. Es un método más caro que la DBO y DQO pero más rápido.

En un pequeño pueblo de Jaén, con veranos muy calurosos, la población se triplica en verano. Aguas abajo, en un lago cercano se ha observado que en agosto el agua se ha vuelto de un color verde intenso, que se desprenden burbujas, y han aparecido peces muertos en superficie. Justificar qué pudo haber ocurrido. Al haberse triplicado la población, ha aumentado el caudal de aguas residuales del pueblo, y la depuradora no ha alcanzado los niveles de tratamiento adecuados. Por tanto se puede haber producido un vertido de metales pesados o pesticidas que ha resultado tóxico para los peces. Las burbujas observadas se deben al desprendimiento de biogás por la descomposición anaeróbica de la materia orgánica del fondo. Al haberse triplicado la población, y por tanto el caudal de aguas residuales del pueblo, la EDAR (estación depuradora de aguas residuales) puede no estar funcionando adecuadamente, estar vertiendo agua con mayor temperatura de lo normal, que junto con el calor del verano ha dañado a los peces. Al haberse triplicado la población, y por tanto el caudal de aguas residuales del pueblo, la depuradora puede no haber funcionando adecuadamente, vertiendo agua con mayor concentración de DBO, lo cual ha eutro zado el lago, de ahí el color verde de las algas, que al morir han secuestrado el oxigeno disuelto (O ) del agua. Además, debido a las altas temperaturas del verano, la solubilidad del O ha bajado, lo cual ha generado hipoxia o anoxia, dando lugar a la muerte de los peces. Las burbujas observadas se deben al desprendimiento de biogás por la descomposición anaeróbica de la materia orgánica del fondo. Puede haberse producido un vertido de aceites con PCBs, lo cual explicaría todos los síntomas.

Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos, HAPs. Algunas de sus fuentes al medio son naturales, tales como los incendios forestales, exudados de plantas, y antropogénicos, tales como vertidos de petróleo y quema de combustibles. Constan de 2 o más anillos aromáticos unidos entre sí por átomos de O. Han sido muy empleados como pesticidas sintéticos. Los alimentos grasos pueden contenerlo, sobre todo cuando se asan, pero no se bioacumulan ni biomagnifican de forma importante. Se han empleado en la industria gracias a su estabilidad y alta constante dieléctrica, sobre todo en aparatos eléctricos.

Tratamiento de aguas residuales urbanas con lodos activados. Los rotíferos ayudan a eliminar bacterias, reducir la turbidez, formar fóculos con el mucus que segregan, logrando así un e uente bien nitrificado. El concepto de tiempo de retención de sólidos es parecido al tiempo de retención hidráulico pero referido a las bacterias. Para evitar perder demasiadas bacterias se recicla en torno al 80 % del lodo del decantador secundario al tanque de aireación. El foaming puede presentarse por cargas de choque orgánicas, tiene lugar por el desarrollo excesivo de bacterias lamentosas que se acumulan en la super cie del tanque, y son difíciles de decantar. Es adecuado para el tratamiento de aguas residuales industriales de alta carga y aguanta bien las cargas de choque gracias a que es un reactor de mezcla completa.

Evolución natural de la mancha de petróleo. La dispersión de la mancha es el primer proceso después de un vertido, no cambia la composición química de la mancha pero sí favorece la volatilización. La dispersión natural de la mancha ayuda a su biodegradación ya que las gotas de hidrocarburo tienen mayor relación super cie/volumen, lo que favorece el ataque microbiano. La emulsificación de la mancha consiste en la entrada de agua en ésta, lo cual puede aumentar de forma notable su volumen y complicar las tareas de limpieza posteriores. La volatilización y la disolución son procesos que afectan a los mismos tipos de compuestos, los ligeros o del grupo 1, pero la disolución es mucho más rápida que la volatilización. Las reacciones fotoquímicas tienen un peso muy signi cativo en todo el proceso de eliminación de la mancha, afectando sobre todo a los asfaltenos.

Especiación metálica. La especiación también determina la toxicidad metálica. Por ejemplo, el Cr(VI) es más tóxico que el Cr(III). Puede definirse la especiación como las formas físicas y químicas que presenta un metal en el medio. Es importante porque determinar la ruta bio-geo-química que seguirá el metal. En aguas y sedimentos anaeróbicos se pueden precipitar metales en forma de sulfatos metálicos, ya que forman complejos muy insolubles. Un esquema típico de especiación consiste en diferenciar entre i) metal libre hidratado, ii) metal complejado con ligandos inorgánicos, tales como cloruros, carbonatos y bicarbonatos, sulfuros, etc., y iii) metal complejado con ligandos orgánicos. El más tóxico es el primero ya que está más biodisponible. A pesar de que como regla general el metal complejado con ligando orgánicos es el menos tóxico por se menos biodisponible, en el caso del metil mercurio es más tóxico que el mercurio metálico.

Se produce un vertido de aguas residuales de una industria de galvanotecnia a un río A y a un río B. Justificar en base a cada una de las variables analizadas, en cuál de los dos será mayor el impacto sobre la fauna acuática. Será mayor en el río A ya que al tener mayor DQO tiene mayor concentración de materia orgánica y por tanto es más fácil que sea anaeróbico, muriendo los organismos vivos por asfixia. Todos los datos apuntan a que en el río A el impacto será menor. Todos los datos apuntan a que en el río B el impacto será menor. El impacto será mayor en el río A debido a que la concentración de oxígeno disuelto es menor y al efecto tóxico de los metales se puede unir el estrés respiratorio.

Las aguas subterráneas tienen un alto valor ya que se suelen emplear para proveer a la población de agua potable, dado su bajo nivel de contaminación. A partir de los datos de Koc (coeficiente de reparto al carbono) y t (tiempo de vida media) de dos pesticidas, ¿Cuál de los 2 sería más adecuado para combatir una plaga, si quieres evitar contaminar las aguas subterráneas de la zona?. El pesticida 1 porque: - un valor más bajo de Koc implica mayor anidad por la materia orgánica del suelo, que se suele encontrar en superficie,1/2 - un valor menor de t significa que se degrada en menos tiempo, por lo que la probabilidad de contaminar las aguas subterráneas, será también menor. El pesticida 2 porque un valor más bajo de Koc y alto de t1/2 signi ca que se degrada antes de llegar a las aguas subterráneas. El pesticida 1 porque al tener un t más bajo estará más tiempo del campo de cultivo y no llegará al acuífero. El pesticida 1 porque al tener un Koc más alto se degradará más rápido vía aerobia.

Estudiando el tratamiento de aguas residuales con ltros biológicos aireados, se les aplicó el mismo caudal del inuente. La concentración de N amoniacal en el inuente era de 50 mg/L y el pH 7.1, Concentraciones en los e uentes de cada reactor: El experimento intenta determinar qué reactor es más eficiente eliminando materia orgánica biodegradable, que consume N, y el reactor 2 es más eficiente. El experimento intenta determinar qué reactor es más eficiente eliminando N amoniacal vía nitrificación y los resultados son coherentes. El experimento intenta determinar qué reactor es más eficiente eliminando N-amoniacal vía nitrificación en condiciones anaeróbicas, por eso el pH baja, por la fase de acidogénesis. El experimento trata de determinar qué reactor es más eficiente en la amonificación de la muestra, de forma que el reactor 1 logra mejores resultados.

Tratamiento de un vertido de hidrocarburos. Los skimmers son equipos de retirada del vertido, que permiten eliminar el que queda en super cie. Se suelen emplear junto con barreras flotantes o de contención. Todos los vertidos de hidrocarburos suelen ser muy parecidos, por lo que no es necesario tener mucha información sobre volúmenes y tipo de hidrocarburo derramado o recursos disponibles, ya que el procedimiento de respuesta es el mismo. El uso de dispersantes para tratar vertidos de con alto contenido en asfaltenos (grupo 3) ha dado muy buenos resultados, sobre todo si iban acompañados de métodos de biodegradación. Los dispersantes constan básicamente de detergentes que permiten disolver la mancha en pequeñas gotas, y disolventes que ayudan a reducir la tensión superficial entre el agua y el dispersante. El uso de dispersantes ha sido muy ecaz en la eliminación de vertidos en los que predominaban los de los grupos 1 y 3.

El análisis de los tejidos de un águila pescadora mostró que la concentración de un pesticida, cuya molécula (AH) tiene carácter ácido: AH → A- + H+ era de 10 mg/kg en el estómago, mientras que en el duodeno era de 0.8 mg/kg. Justificar estos resultados. La mayor concentración en el estómago se debe a que el ave incorpora el pesticida sobre todo vía alimentos. El pH no afecta a la incorporación de este pesticida. Probablemente, los resultados de los análisis sean incorrectos. La menor concentración en el duodeno se debe a que este órgano tiene un pH más alcalino que el estómago, y al tratarse de un pesticida con carácter ácido se neutralizará más fácilmente en ese pH. El pH ácido del estómago que el pesticida sea más fácilmente incorporado.

Humedales de tratamiento de aguas residuales. Son sistemas adecuados para poblaciones pequeñas y medianas ya que su diseño y construcción es sencillo y su mantenimiento es barato. Sin embargo requieren mucha más super cie que los sistemas convencionales de lodos activados. La clasificación básica atienda al ujo del agua en el humedal: humedales de flujo superficial o subsuperficial, horizontal o vertical. Básicamente consisten en un sustrato (grava o arena), plantas y el agua a tratar. Es decir, son como una maceta o jardinera que recupera el agua residual. Un humedal de flujo horizontal, subsuperficial tiene una profundidad aproximada de medio metro. La DBO es reducida principalmente gracias a la acción directa de la radiación UV del sol.

Tratamientos terciarios. A partir de los siguientes datos, responder. El mejor oxidante sería el hipoclorito de sodio porque tiene el potencial de oxidación menos positivo. Los datos indican que los pH ligeramente ácidos o neutros son los más eficientes porque en ellos prevalece la especie con mayor potencial de oxidación, el ácido hipocloroso. La figura es un diagrama de especiación que indica qué especie prevalece según el pH. Los datos indican que la desinfección por cloro es un proceso redox, siendo el cloro un reductor potente. El gas cloro sería el mejor oxidante dada su alta velocidad de difusión en agua.

Impacto del vertido de hidrocarburos en el medio marino. Uno de los efectos en el caso de las aves consiste en que el hidrocarburo disuelve la grasa que recubre las plumas, y el ave puede morir de hipotermia o hipertermia. El impacto sobre el plancton es especialmente relevante porque son la base de las cadenas tróficas marina, y a partir de unos 100 ppm ya empiezan a verse efectos tóxicos sobre este grupo. Dentro del grupo 2, de peso intermedio, los HAPs son especialmente preocupantes por sus efectos crónicos, como los carcinogénicos. Como regla general, cuanto más expuesta está una costa menor es el impacto del vertido. En muchos casos, la reducción de la concentración de HAPs en organismos expuestos a vertidos de hidrocarburos sigue una cinética de primer orden, lo cual permite determinar un t , que no depende de la concentración inicial, y sirve para predecir cuando se alcanzarán niveles seguros.

Metales pesados. La vía de exposición al plomo (ingestión, piel o inhalación) no afecta a nivel de retención en el cuerpo. El mal de la bahía de Minamata fue causado por una empresa que fabricaba plásticos y utilizaba metil-mercurio como catalizador. y vertía sus aguas residuales a la bahía. Los fumadores suelen tener concentraciones de cadmio muy superiores al resto de la población. Las principales fuentes de mercurio para la población son la dieta y las amalgamas dentales. De hecho se debe minimizar el consumo de grandes peces predadores tales como atunes. El mercurio es un elemento muy volátil, por tanto su dispersión atmosférica es muy significativa.

Metales pesados. Al ser ácidos débiles de Lewis, otro mecanismo de toxicidad metálica de los metales es la inactivación de proteínas mediante la formación de enlaces fuertes con el N de los aminoácidos. Algunos ejemplos de metales que son micronutrientes son el Fe, Co, Pb y Hg. La forma química en la que se encuentran se conoce como especiación metálica, determina su comportamiento en el medio, pero no afecta a su toxicidad. No todos son tóxicos, ya que algunos forman parte de macromoléculas importantes metabólicamente, tales como enzimas y proteínas. Sin embargo, son oligoelementos, es decir, son necesarias para los organismos vivos en muy bajas concentraciones, de forma que a partir de un umbral, se vuelven tóxicos. Un mecanismo de toxicidad muy común de los metales consiste en la inactivación de acetilcolinesterasa (ACE) que controla los impulsos nerviosos en las terminaciones nerviosas. La falta de control del movimiento es un síntoma característico.

Contaminación por nutrientes. En sistemas fuertemente eutro zados como una laguna anaeróbica, es muy probable que la nitri cación pueda eliminar el amonio en más del 90 %. La fertilización de suelos agrícolas con abonos nitrogenados puede dar lugar a la aparición de "niños azules" por la contaminación del acuífero con nitratos, que causan una especie de asfixia en éstos. Al medir la DBO, se añade un inhibidor de la nitrificación porque las bacterias nitrificantes, por ejemplo los géneros Nitrosomas y Nitrobacter, consumen oxígeno disuelto. La reacción de nitrificación es un proceso anaeróbico de oxidación de amonio a nitritos y nitratos, y puede reducir el pH del medio. En un reactor químico que trataba aguas residuales domésticas, se observó un aumento de la concentración de amonio. Esto podría ser explicado mediante la reacción de amonificación, que consiste en la degradación de N orgánico (ej: urea) en amonio.

Tratamiento de aguas residuales urbanas. El tratamiento biológico tiene por objeto reducir el contenido en materia orgánica biodegradable, siendo los métodos biológicos los mas empleados. El reactor de lodos activados es un ejemplo típico de este tipo de tratamiento, y es un sistema de biomasa aireada y adherida. El papel de las bacterias lamentosas es fundamental en el tanque de lodos activados, de forma que cuanto menos haya mejor. El pretratamiento consiste en eliminar los residuos más groseros, para entre otras cosas evitar deteriorar bombas y otros equipos de procesos posteriores. El decantador primario es una operación del pretratamiento. El tratamiento primario tiene por objeto reducir el contenido en sólidos en suspensión. Se emplean tiempos de retención medios de 2 h. Se dene el concepto de habitante equivalente como unidad de carga contaminante como 60 g de DBO /d, o bien 90 g de TSS:.

Pesticidas. Los clorofenoxiácidos se emplearon como desfoliantes en la guerra del Vietnam por parte de Estados Unidos. El objetivo era enfermar a la población con estas sustancias tóxicas. Los pesticidas organoclorados son estables estructuralmente, se bioacumulan y biomagnifican, y tienen alta constante dieléctrica. Los piretroides son derivados de la piretrina, un producto natural que se extraía de crisantemos africanos. Son mucho más eficaces que el DDT. Se puede predecir su nivel de bioacumulación determinando el coeficiente de reparto octanol/agua, Kow. Además esta correlación es válida para cualquier valor de Kow. Los carbamatos se hidrolizan más fácilmente que los organoclorados, por lo cual se bioacumulan y biomagnifican menos, y además su efecto tóxico se explica porque inhiben la acetilcolinesterasa.

Sobre la eutrofización. Uno de sus efectos es el exceso de oxígeno disuelto en toda la columna de agua debido al crecimiento excesivo de vegetación. Una forma de medir el grado de eutrofización de una masa de agua es medir la concentración de cloro la, nitratos, amonio y fosfatos. En una laguna eutrofizada la concentración de oxígeno disuelto puede ser muy alta en super cie debido al desarrollo de microalgas con alta actividad fotosintética, y muy baja o nula en el fondo, por la descomposición anaeróbica de la materia orgánica que cae al fondo. Puede generar mortandad de peces y otros organismos acuáticos por el exceso de oxígeno disuelto. Es un proceso natural que puede convertir una laguna en una pradera y un bosque, pero el hombre puede acelerarlo al verter materia orgánica y/o nutrientes (N, P).

Tratamientos terciarios. Contestar en base a los datos que se presentan. El cloro residual combinado se reere a las cloraminas y compuestos orgánicos clorados. La cantidad adecuada de cloro es cualquiera que sea superior al punto de ruptura. Se puede definir la demanda de cloro de un agua como la cantidad de cloro capaz de reaccionar por combinación u oxidación con las sustancias presentes en ese agua. En el punto de ruptura hemos desinfectado, formado y destruido cloraminas y todo el cloro que se añada queda como libre residual. Una cloración efectiva consistiría en añadir cloro hasta que aparezca cloro libre residual en una cantidad igual a la que añadimos.

Responder respecto a la siguiente figura. La primera laguna se diseña para lograr la eliminación de materia orgánica biodegradable, y tiene una profundidad de menos de 2 m. La laguna de maduración tiene por objeto la desinfección, es la más somera, y la desinfección se da en parte importante por la radiación IR del sol. De los sistemas de bajo coste es el que más super cie necesita, del orden de 10 m /h.e. La laguna facultativa se diseña para eliminar DBO, pero también puede lograr una desinfección nada despreciable. Es un sistema de tratamiento de aguas residuales urbanas para pequeñas poblaciones, es decir aquellas con menos de 100 habitantes, en las que hay suelo abundante y barato.