UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA: ING AMBIENTAL AMBIENTAL
MATERIA: IMA 1000 TEMA: CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
CICLO BIOGEOQUÍMICO DEL CLORO DOCENTE: DOCENTE : ING. WALDO VARGAS VARGAS
ALUMNA: DE LA TORRE TORRE BENITEZ LOURDES SUSANA
FECHA DE ENTREGA: 02/04/12
LA PAZ - BOLIVIA
Ciclo biogeoqu!ico "el Clo#o
$% I&'#o"ucci(&% La mayor parte de las sustancias químicas de la tierra no están en formas útiles para los organismos, pero los elementos y sus compuestos necesarios como nutrientes son reciclados continuamente en formas complejas a través de las partes vivas y no vivas de la biosfera, y convertidos en formas útiles por una combinación de procesos biológicos, geológicos y químicos. El ciclo de los nutrientes desde el biotopo la atmósfera, la !idrosfera y la corte"a de la tierra# !asta la biota, y viceversa, tiene lugar en los ciclos biogeoquímicos de bio$ vida, geo$ en la tierra#, ciclos, activados directa o indirectamente por la energía solar. %racias a los ciclos biogeoquímicos, los elementos se encuentran disponibles para ser usados una y otra ve" por otros organismos& sin estos ciclos los seres vivos se e'tinguirían.
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De+i&ici(& "e ciclo biogeoqu!ico%
El concepto de ciclo biogeoquímico se usa para describir la distribución y transporte de materiales, los cuales controlan el recambio y transformación de éstos en los ambientes terrestres, acuáticos y atmosféricos. Los ciclos biogeoquímicos constituyen un sistema regulador de la !idrosfera y la biosfera. Estos ciclos describen los movimientos y las interacciones de los elementos químicos esenciales para la vida a través de procesos físicos, químicos y biológicos. Los flujos de los elementos pueden ser abiertos, como el flujo de energía o cerrados, como el ciclo de la materia. En otras palabras, se denomina ciclo biogeoqu!ico al movimiento de cantidades masivas de elementos químicos entre los seres vivos y el ambiente atmósfera, biomasa y sistemas acuáticos# mediante una serie de procesos de producción y descomposición. En la biosfera la materia es limitada de manera que su reciclaje es un punto clave en el mantenimiento de la vida en la (ierra& de otro modo, los nutrientes se agotarían y la vida desaparecería. El ciclo de la materia es una interacción permanente entre la fase biótica y la fase abiótica, es un proceso sin principio ni fin& es decir, un reciclaje combinado y continuo, en una serie de procesos autorregulados& los des!ec!os son el punto de partida para formar algo nuevo.
Los principales elementos químicos que tienen ciclos bioeoquímicos son$ carbono, !idrógeno, nitrógeno, o'ígeno, fósforo, a"ufre. Los ciclos de estos elementos se combinan de diferentes maneras e interrelacionan entre sí. )n solo elemento puede convertirse en el factor limitante en el desarrollo de un ecosistema. *or ejemplo la oferta de nitrógeno puede limitar los procesos vitales en los océanos. La comprensión de los ciclos biogeoquímicos es esencial para entender el funcionamiento de la tierra como sistema. Los elementos químicos o moléculas necesarios para la vida de un organismo se denominan &u'#ie&'e, o &u'#i!e&'o,% Los organismos vivos necesitan de + a - elementos químicos, donde el número y tipos de estos elementos varía en cada especie. Los elementos requeridos por los organismos se dividen en dos grupos$
*- M*c#o&u'#ie&'e,: /on los elementos que los organismos necesitan en grandes cantidades, entre ellos están el carbono, o'ígeno, !idrógeno, nitrógeno, fósforo, a"ufre, calcio, magnesio y potasio. Estos elementos y sus compuestos constituyen el 012 de la masa del cuerpo !umano, y más de 032 de la masa de todos los organismos. b- Mic#o&u'#ie&'e,: /on los + ó más elementos requeridos en cantidades peque4as !asta tra"as#$ !ierro, cobre, "inc, cloro, yodo. E'isten tres tipos de ciclos biogeoquímicos, que están interconectados$ •
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G*,eo,o. En el ciclo gaseoso, los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos son reciclados rápidamente, con frecuencia en !oras o días. Los principales ciclos gaseosos son los del carbono, o'ígeno y nitrógeno. Se"i!e&'*#io. Los nutrientes circulan principalmente en la corte"a terrestre suelo, rocas y sedimentos#, la !idrosfera y los organismos vivos. Los elementos en estos ciclos, generalmente reciclados muc!o más lentamente que en los ciclos atmosféricos, porque los elementos son retenidos en las rocas sedimentarias durante largo tiempo, con frecuencia de miles a millones de a4os y no tienen una fase gaseosa. El fósforo y el a"ufre son dos de los +5 elementos reciclados de esta manera. .i"#ol(gico. Es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la !idrósfera. /e trata de un ciclo biogeoquímico en el que !ay una intervención mínima de reacciones químicas, y el agua solamente se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico. 6 su ve" en este tipo de ciclo el agua puede arrastrar consigo diferentes compuestos y elementos en forma de iones principalmente.
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Ciclo biogeoqu!ico "el Clo#o
7.7. *ropiedades físicas y químicas del 8loro. El 8loro es un elemento químico de símbolo 8l, número atómico 1 y peso atómico +3.-3+. El cloro e'iste como un gas amarillo9verdoso a temperaturas y presiones ordinarias. Es el segundo en reactividad entre los !alógenos, sólo después del flúor, y de aquí que se encuentre libre en la naturale"a sólo a las temperaturas elevadas de los gases volcánicos. /e estima que .-32 de la corte"a terrestre es cloro. /e combina con metales, no metales y materiales orgánicos para formar cientos de compuestos. El cloro presente en la naturale"a se forma de los isótopos estables de masa +3 y +1& se !an preparado artificialmente isótopos radiactivos. El gas diatómico tiene un peso molecular de 1.05. El punto de ebullición del cloro líquido de color amarillo9oro# es :+-.3;8 a 15 mm de
;8. La temperatura crítica es de --;8& la presión crítica es 15. atm 1.1 mega pascales#& el volumen crítico es de .1-3 ml?g, y la densidad en el punto crítico es de .31+ g?ml. Las propiedades termodinámicas incluyen el calor de sublimación, que es de 1+1 @9# cal?mol a AB& el calor de vapori"ación, de ->1> @9# - cal?mol& a :+-.3;8& el calor de fusión, de 3+ cal?mol& la capacidad calorífica, de 1.00 cal?mol a atm .+73 =ilo pascales# y ;8, y >.7 a ;8. El cloro es uno de los cuatro elementos químicos estrec!amente relacionados que !an sido llamados !alógenos. El flúor es el más activo químicamente& el yodo y el bromo son menos activos. El cloro reempla"a al yodo y al bromo de sus sales. Cnterviene en reacciones de sustitución o de adición tanto con materiales orgánicos como inorgánicos. El cloro seco es algo inerte, pero !úmedo se combina directamente con la mayor parte de los elementos. 7.7.7 El ciclo del cloro El 8loro se encuentra en la naturale"a principalmente como cloruro. La principal fuente de cloro son los océanos donde se encuentra como 8loruro de /odio con una concentración apro'imada del + al +,32. La fotolisis de cloruros de la sal marina en la atmósfera produce de 7 a 3 =g de ácido clor!ídrico por !ectárea. /e estima que las erupciones volcánicas emiten a la atmósfera de ,3 a millones de toneladas de cloro al a4o, principalmente en forma de ácido clor!ídrico.
La presencia del ion cloruro en las plantas, madera, suelo y minerales !ace que su combustión produ"ca inevitablemente compuestos organoclorados incluyendo dio'inas y furanos#. *or consiguiente los incendios forestales, la quema de matorrales y vegetación, así como los volcanes por ej.$ /ta.
El Clo#o e& el Suelo / e& l*, 0l*&'*, Los compuestos organoclorados son producidos por organismos marinos esponjas, corales, babosas marinas, tunicados, medusas, etc#, algas marinas, plantas, semillas, árboles, !ongos, líquenes, algas, bacterias, microbios, e insectos. Los océanos constituyen la mayor fuente de compuestos organoclorados& éstos juegan un papel esencial en la supervivencia de los organismos vivos, cuya capacidad para sinteti"ar dic!as sustancias !a evolucionado con el tiempo bajo la presión de la selección natural. 6sí, por ejemplo, ciertas algas marinas producen telfairina, pesticida muy activo contra los mosquitos, y el !ongo *enicillium griseofulvum produce el fungicida griseofulvina para defenderse de los !ongos enemigos.
En los últimos tiempos, se !a sugerido que el cloro aplicado con los fertili"antes tiene un efecto negativo en las plantas y en los organismos del suelo. Es importante distinguir entre el cloro presente en los fertili"antes cloruro# y el cloro presente en los desinfectantes y otros compuestos clorato#. /i bien ambos se derivan del mismo elemento, sus características químicas y su actividad biológica son dramáticamente diferentes. 8omo ya dijimos, el cloro e'iste en la naturale"a solamente como cloruro y esta forma de cloro reacciona muy poco en el suelo, además no es tó'ico para los microorganismos o para las plantas. Esta es la forma de cloro presente en los fertili"antes como el cloruro de potasio o muriato de potasio. 6 diferencia de los cloruros, los cloratos 8l 7# no e'isten libres en la naturale"a y deben ser producidos industrialmente. Los cloratos son e'tremadamente reactivos y por esta ra"ón se utili"an por ejemplo como desinfectantes y en la potabili"ación del agua. Las plantas absorben cloro en forma del Con 8l en un proceso activo que requiere energía. El cloro tiene diversos papeles en la planta. 6lgunos son procesos intracelulares que son muy específicos mientras que otros son procesos de interacción de la planta con el medio. Ejemplos de estos dos tipos de procesos son la fotosíntesis para la óptima evolución del o'ígeno#, activación de en"imas amilasa, esparaginasa sintetasa y 6(*asa#, funciones osmóticas& actividad de los estomas manteniendo la turgencia celular#, la tasa de multiplicación celular la deficiencia de cloruro reduce esta tasa disminuyendo el crecimiento de las !ojas# y supresión de enfermedades. )na investigación conducida en EE)) durante la última década !a demostrado claramente el efecto del cloro en la supresión de enfermedades foliares en cereales de grano peque4o, maí", soja y otros cultivos. 6un cuando la respuesta del cloro en los cultivos !a sido en gran parte asociada a la supresión de enfermedades, cultivos tropicales como la palma aceitera, el coco y el =ii tienen un requerimiento específico muy alto de cloro.
8iclo Hásico del 8loro Juente$ Elaboración propia# 2. El cloruro es absorbido por las plantas de manera rápida
3. La combustión y algunas bacteria y hongos producen organoclorados
". Cloro presente en océanos en #orma de CL$!%!$
. !egresa al medio ambiente a través de la transpiración y orina
7.+
4. El Cloro ingresa en el organismo de animales y del ser humano a través de alimentos y NaCl
El Clo#o / l* S*lu" .u!*&*
El 8loro es el principal anión del líquido e'tracelular, menos del 32 se encuentra en el interior de las células. 6ctúa en combinación con el sodio. Es un activador en"imático y componente del ácido clor!ídrico gástrico. El cuerpo !umano está formado mayoritariamente por los elementos o'ígeno, carbono, !idrógeno y nitrógeno. Estos cuatro elementos constituyen el 0-,52 de la masa corporal. El resto lo forman unos cuantos elementos, que por estar en peque4o porcentaje se llaman Koligoelementos1% )na persona de unos 5 =g de masa tiene unos g de cloro en su cuerpo, lo cual representa un ,12. La mayoría de los átomos de cloro del cuerpo !umano están como iones cloruro 8l. *or esto el organismo necesita tomar cloruro de sodio sal común# en la dieta. Los iones cloruro, 8l9aq# representan las dos terceras partes de la carga negativa de todos los aniones en la sangre. Muegan un papel esencial en el mantenimiento de la estabilidad de los fluidos corporales y en el correcto p< de los jugos gástricos.
Juente$ Nevista OHuena /aludP El cloro se almacena en el organismo en los tejidos subcutáneos y en el esqueleto. Los jugos gástricos contienen una disolución de cloruros y en el estómago mantenemos una concentración en ácido clor!ídrico, indispensable para que se realice la digestión. La mejor manera, sin embargo de proporcionar el cloro indispensable al organismo es la sal común, aunque no debe abusarse de ella, puesto que al mismo tiempo que tomamos iones cloruro también entran iones sodio, Qa @ y un e'ceso de estos iones favorece la retención de agua en las células y puede crear problemas en el ri4ón. La carne, la lec!e y los !uevos contienen también iones cloruro y son una fuente adecuada de éstos. 7 El sudor, la orina y la e'creción en el proceso digestivo son las tres maneras que tiene nuestro organismo de eliminar iones cloruro. *uesto que el organismo mantiene un perfecto, aunque delicado equilibrio entre el cloro que entra y el que e'pulsa, en el caso de que se elimine más cloro del que entra, es indispensable compensar esta pérdida. *or otra parte, el cloro en su forma gaseosa es altamente reactivo. El cloro entra en el cuerpo al ser respirado el aire contaminado o al ser consumido con comida o agua contaminadas. Qo permanece en el cuerpo, debido a su reactividad. Los efectos del cloro gaseoso en la salud !umana dependen de la cantidad de cloro presente, y del tiempo y la frecuencia de e'posición. Los efectos también
dependen de la salud de la persona y de las condiciones del medio cuando la e'posición tuvo lugar. La respiración de peque4as cantidades de cloro durante cortos periodos de tiempo afecta negativamente al sistema respiratorio !umano. Los efectos van desde tos y dolor pectoral !asta retención de agua en los pulmones. El cloro irrita la piel, los ojos y el sistema respiratorio. Qo es probable que estos efectos tengan lugar a niveles de cloro encontrados normalmente en la naturale"a. Las plantas y los animales no suelen almacenar cloro gaseoso. /in embargo, estudios de laboratorio muestran que la e'posición repetida a cloro en el aire puede afectar al sistema inmunitario, la sangre, el cora"ón, y el sistema respiratorio de los animales. 7.-
E+ec'o, *!bie&'*le, "el u,o "e Clo#o
/e !a demostrado que se generan dio'inas y furanos en procesos tan corrientes como$ !ogares domésticos, motores de gasolina, !umo de tabaco, incendios, fuegos naturales, producción de KcompostK vegetal en la naturale"a, etc. como producto de la combustión del ión cloruro. Los resultados obtenidos por diversos investigadores (.M. Qestric=, L.L. Lampars=i, 6. /!effield# muestran que los incendios forestales y de male"a son una de las fuentes importantes de dio'inas y furanos en el medio ambiente. 8ientíficos japoneses !an detectado dic!as sustancias en muestras de suelo de !ace unos >. a4os. (ambién se !an detectado estos compuestos en capas de sedimentos de lagos finlandeses, formadas durante la Edad Gedia. El cloro se disuelve cuando se me"cla con el agua. (ambién puede escaparse del agua e incorporarse al aire bajo ciertas condiciones. La mayoría de las emisiones de cloro al medio ambiente son al aire y a las aguas superficiales. )na ve" en el aire o en el agua, el cloro reacciona con otros compuestos químicos. /e combina con material inorgánico en el agua para formar sales de cloro, y con materia orgánica para formar compuestos organoclorados. ebido a su reactividad no es probable que el cloro se mueva a través del suelo y se incorpore a las aguas subterráneas.
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A3lic*cio&e, / u,o, "el Clo#o
)%2%$ 0#o"ucci(& "e i&,u!o, i&"u,'#i*le, / 3*#* co&,u!o
Los mayores consumidores de cloro son las compa4ías que producen dicloruro de etileno y otros disolventes clorinados, resinas de cloruro de polivinilo *R8#, clorofluorocarbonos 8J8s# y ó'ido de propileno. Las compa4ías papeleras utili"an cloro para blanquear el papel. Las plantas de tratamiento de agua y de aguas residuales utili"an cloro para reducir los niveles de microorganismos que pueden propagar enfermedades entre los !umanos desinfección#. Las principales aplicaciones de cloro son en la producción de un amplio rango de productos industriales y para consumo. *or ejemplo, es utili"ado en la elaboración de plásticos, solventes para lavado en seco y degrasado de metales, producción de agroquímicos y fármacos, insecticidas, colorantes y tintes, etc.
)%2%) 0u#i+ic*ci(& / "e,i&+ecci(& El cloro es un químico importante para la purificación del agua como en plantas de tratamiento de agua#, en desinfectantes, y en la lejía. El cloro en agua es tres veces más efectivo como agente desinfectante contra Escherichia coli que una concentración equivalente de bromo, y más de seis veces más efectiva que una concentración equivalente de yodo. El cloro como antiséptico fue introducido en >+3 por -1 /emmeleis en Riena#.El cloro se emplea como desinfectante en mobiliarios, equipos, instrumental y áreas !ospitalarias. El cloro suele ser usado en la forma de ácido !ipocloroso para eliminar bacterias, !ongos, parásitos y virus en los suministros de agua potable y piscinas públicas. En la mayoría de piscinas privadas, el cloro en sí no se usa, sino !ipoclorito de sodio, formado a partir de cloro e !idró'ido de sodio, o tabletas sólidas de isocianuratos clorados. Cncluso los peque4os suministros de agua son clorados rutinariamente a!ora. /uele ser impráctico almacenar y usar el venenoso gas cloro para el tratamiento de agua, así que se usan métodos alternativos para agregar cloro. Estos incluyen soluciones de !ipoclorito, que liberan gradualmente cloro al agua, y compuestos como la dicloro9/9tria"inatriona de sodio di!idrato o an!idro#, algunas veces referido como KdiclorK, y la tricloro9/9tria"inatriona, algunas veces referida como KtriclorK. Estos compuestos son estables en estado sólido, y pueden ser usados en forma de polvo, granular, o tableta. Los compuestos de cloro son usados como intermediarios en la producción de un gran número de productos industriales importantes que no contienen cloro. 6lgunos ejemplos son$ policarbonatos, poliuretanos, siliconas, politetrafluoroetileno, carbo'imetilcelulosa y ó'ido de propileno.
U,o co!o u& *#!* I Gue##* Mu&"i*l
El gas cloro, también conocido como U!b#eo&, fue usado como un arma en la C %uerra Gundial por (ampico el 77 de abril de 03, en la /egunda Hatalla de Spres. 8omo lo describieron los soldados, tenía un olor distintivo de una me"cla entre pimienta y pi4a. (ambién tenía gusto metálico y pungía el fondo de la garganta y el pec!o. El cloro puede reaccionar con el agua en la mucosa de los pulmones para formar ácido clor!ídrico, un irritante que puede ser letal. Jue dise4ado por un científico alemán posteriormente laureado con un *remio Qobel, Jrit"
Gue##* "e I#*4 El gas de cloro también !a sido usado por insurgentes contra la población local y las fuer"as de coalición en la %uerra de Craq, en la forma de bombas de cloro. El 1 de mar"o del 71, por ejemplo, tres tanques cargados con cloro fueron detonados en la provincia de Tmbar, matando a dos, y enfermando a más de +3. Atros ataques con bombas de cloro resultaron en mayores recuentos de muertos, con más de + muertes en dos ocasiones separadas. La mayoría de las muertes fueron causadas por la fuer"a de las e'plosiones, en ve" de por los efectos del cloro, dado que el gas tó'ico es dispersado rápidamente en la atmósfera por la e'plosión. Las autoridades iraquíes !an incrementado la seguridad para el manejo del cloro, que es esencial para proveer agua potable segura para la población.
O'#o, u,o, El cloro es usado en la manufactura de numerosos compuestos orgánicos clorados, siendo los más significativos en términos de volumen de producción el ,79dicloroetano y el cloruro de vinilo, intermediarios en la producción del *R8. Atros organoclorados particularmente importantes son el cloruro de metilo, cloruro de metileno, cloroformo, cloruro de vinilideno, tricloroetileno, percloroetileno, cloruro de alilo, epiclor!idrina, clorobenceno, diclorobencenos y triclorobencenos. El cloro también es usado en la producción de cloratos y en la e'tracción de bromo.
5% Co&clu,io&e, El 8loro se encuentra en la naturale"a como ión cloruro cuyo ciclo biogeoquímico puede resultar alterado por la intervención !umana dando como resultado la formación de compuestos tó'icos como dio'inas y furanos organoclorados#.
El 8loro es un elemento que pertenece a los micronutrientes pero esencial para procesos fisiológicos celulares tanto de animales como de vegetales y obviamente el ser !umano Es importante conocer la diferencia entre cloruros y cloratos, ya que los primeros sí se pueden utili"ar como fertili"antes porque se producen en la propia naturale"a
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Nevista OHuena /aludP
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OJundamentos de la ciencia del /ueloP
