INTRODUCCION Todo lo que nos rodea, aire, mares, cerros, árboles, etc. son materia y pues esta materia esta conformada por pequeñas unidades discretas llamadas átomos, pero estos no están estáticos, ellos están en movimiento continuo e interactúan de diversas maneras, en esta interacción los átomos se asocian para formar lo que nosotros conocemos como compuestos químicos, que en la actualidad se sabe existen mas de 5 millones de compuestos químicos entre orgánicos e inorgánicos. Entonces podemos decir que casi todo lo que nos rodea esta conformado por compuestos químicos, en el presente trabajo monográfico trataremos de centrarnos en los del tipo inorgánico, pero ¿qué son los compuestos inorgánicos? Los compuestos inorgánicos son asociaciones de átomos de distinta naturaleza y en proporciones fijas, en la cual el carbono, no es el principal elemento. Estos compuestos químicos están clasificados en cinco familias principales (hidruros, oxido, hidróxido, acido y sal). En nuestra vida diaria de una u otra manera estamos en contacto permanente con ellos es más los manipulamos y hasta los producimos, a veces sin darnos cuenta y otras intencionalmente. Es imposible no estar en constante interacción con los compuestos inorgánicos, pues muchos de estos son importantes para nuestra salud como el cloruro de sodio que no solo da sabor a nuestras comidas, sino también nos suministra sodio, el cual es importante para el funcionamiento de los nervios y los músculos, pero no siempre los compuestos inorgánicos son beneficiosos estos pueden perjudicarnos cuando se presentan como contaminantes , pero ¿cuando estos compuestos se presentan como contaminantes ? responderemos esta pregunta con la siguiente monografía.
1.
CONTAMINANTES QUíMICOS
1
Los agentes químicos representan el grupo de contaminantes más importante debido a su gran número y la omnipresencia en todos los campos laborales y en el medio ambiente. Incluyen compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos o dispersos que provienen de descargas domésticas, agrícolas e industriales o de la erosión del suelo. Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. También desechos ácidos, alcalinos y gases tóxicos disueltos en el agua como los óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco, cloro y sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico). Los contaminantes orgánicos también son compuestos disueltos o dispersos que provienen de desechos domésticos, agrícolas, industriales y de la erosión del suelo. Son desechos humanos y animales, de rastros o mataderos, de procesamiento de alimentos para humanos y animales, diversos productos químicos industriales de origen natural como aceites, grasas, breas y tinturas, y diversos productos químicos sintéticos como pinturas, herbicidas, insecticidas, etc. Como agentes (o contaminantes) químicos se puede entender toda sustancia orgánica e inorgánica, natural o sintética que tiene probabilidades de lesionar la salud de las personas en alguna forma. Los contaminantes químicos se pueden diferenciar según el siguiente esquema: 1. Asbestos, sílice y otros minerales 2. Metales: plomo, mercurio y compuestos orgánicos de mercurio, cadmio, zinc, cromo y cobre (entre otros). 3. Semimetales: arsénico, fósforo, selenio, telurio 4. Otras sustancias y compuestos inorgánicos como: • Halógenos (flúor, cloro, bromo) • Azufre y compuestos de azufre (ácido sulfúrico, dióxido de azufre) • Derivados del nitrógeno (amoniaco, óxidos de nitrógeno) • Cianuro, ácido cianhídrico, derivados cianohalogenados (entre otros) 5. Compuestos orgánicos hidrocarburos como: • • • •
6. • • • • •
Hidrocarburos alifáticos (todo tipo de combustible, metano, butano, propano etcétera) Hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, xileno) ("BTX") Hidrocarburos aromáticos policiclicos (antraceno, benzoantraceno, naftalina) Hidrocarburos clorados / halogenizados (clorobenceno, clorofenol) Otros grupos de compuestos orgánicos como por ejemplo: Alcoholes (metilito, propílico etc) Aldehidos (formaldehído) Glicoles Cetonas Esteres 2
• Éteres • Ácidos orgánicos
1.1
Respuesta de los organismos a los contaminantes químicos Cuando la contaminación entra en el cuerpo de un organismo provoca una serie de cambios. Estos cambios pueden o no servir para proteger al organismo contra efectos dañinos. La primera respuesta de un organismo contra los contaminantes es la puesta en acción de un mecanismo protector. En la mayoría de los casos estos mecanismos mantienen la detoxificación de los contaminantes, pero en algunos casos producen sustancias activas que pueden causar más daño a la célula que es contaminante original. Otra respuesta es la de reducir la disponibilidad de los contaminantes enlazándolos a otra molécula, para excretarlos o almacenarlos. Junto con los mecanismos protectores un organismo también puede poner en acción un mecanismo que repare el daño causado por los contaminantes. Las respuestas a la toxicidad y la absorción de los contaminantes no sólo dependen del contaminante que entre en el cuerpo de los organismos, sino también del tipo de organismo en cuestión.
1.2
Efectos generales de los contaminantes químicos
Los contaminantes del agua pueden tener muchos efectos diferentes en los organismos, dependiendo siempre del contaminante y del organismo en cuestión. A continuación discutiremos los efectos generales que puede tener un contaminante. Genotoxicidad Se sabe de muchos compuestos que causan daños en el ADN cuando entran en el cuerpo de un organismo. Estos compuestos se llaman genotoxinas, debido a su efecto genotóxico. Normalmente, cuando los contaminantes dañan el ADN, un sistema natural de reparación en el organismo lo devolverá a su estado natural, pero cuando este sistema falla por alguna razón, las células con ADN dañado pueden dividirse. Se producen entonces células mutantes y el defecto se puede extender, haciendo que la descendencia del organismo tenga serios defectos que son a menudo muy perjudiciales para la salud. Algunos ejemplos de genotoxinas son PAH’s, aflatoxinas y cloruro de vinilo. En todas estas genotoxinas no es el componente original el que reacciona con el ADN, ya que éste es relativamente estable. Las reacciones son normalmente provocadas por compuestos de vida corta altamente reactivos que se producen a partir del compuesto original. Carcinogenicidad Existen varios contaminantes carcinógenos, lo que quiere decir que inducen cáncer 3
en el cuerpo de humanos y animales. Los contaminantes carcinógenos son contaminantes que intervienen en una o más de las fases de desarrollo de cáncer en un organismo. Los contaminantes pueden ser inductores; esto significa que introducen propiedades cancerígenas en las células de un organismo. También pueden ser promotores, lo que significa que promueven el crecimiento de células que tienen propiedades cancerígenas. Por último, pueden ser progresores, lo que significa que estimulan la división incontrolada y la propagación de las células de cancerígenas. Cuando una de estas sustancias está ausente el cáncer no puede inducirse. Cuando las células cancerígenas son malignas, pueden propagarse por el cuerpo humano rápidamente, provocando defectos en células sanas y en mecanismos inmunitarios. Destruirán las células normales del cuerpo y causarán cáncer en órganos y sistemas. Neurotoxicidad El sistema nervioso de los organismos es muy sensible a los efectos tóxicos de los compuestos químicos tanto naturales como artificiales. Los compuestos químicos que causan efectos neurológicos se llaman neurotoxinas. Algunos ejemplos de neurotoxinas peligrosas son los insecticidas. Todas las neurotoxinas alteran la transmisión normal de impulsos nerviosos a lo largo de los nervios o a través de las sinapsis. Las consecuencias de la neurotoxicidad son variadas. Éstas pueden ser temblores musculares no coordinados y convulsiones, disfunción de los nervios y transmisiones, mareos y depresión, o incluso total disfunción de algunas partes del cuerpo. La neurotoxicidad puede ser tan seria, que las sinapsis se bloqueen. El bloqueo de las sinapsis provoca la muerte como resultado de la parálisis de los músculos del diafragma y fallo respiratorio. Alteración de la transferencia de energía La transformación de la energía en los organismos se hace a través de los sistemas mitocondriales en las células. En la mitocondria se producen moléculas de ATP, que transfieren energía a través del cuerpo del organismo. Cuando la producción de ATP es alterada, la transferencia de energía cesará. Esto hará al organismo sentirse cansado y carente de vida e incapaz de funcionar con normalidad. Fallo reproductor Los contaminantes que producen fallos en la reproducción debidos al daño en los órganos reproductores se llaman alteradores endocrinos. Hay diversos maneras en las que un contaminante puede actuar como alterador endocrino. La primera es un compuesto químico estrógeno. Esto es un compuesto químico que imita a un estrógeno uniéndose al receptor del estrógeno. Esto tienen como consecuencia la inducción de procesos estrogénicos, haciendo que el organismo experimente un fallo reproductivo debido a una alteración del sistema reproductor. Un compuesto químico estrogénico también puede bloquear los efectos de los estrógenos endógenos al unirse al receptor estrogénico. Esto provoca la masculinización de los organismos 4
hembra. También es posible encontrar compuestos químicos reproductivos femeninos en organismo macho. Esto crea organismos hermafroditas. El imposex (superposición de caracteres sexuales masculinos sobre las hembras) ha sido ampliamente constatado en organismos marinos, por ejemplo en el caracolillo multicolor o caracol púrpura (Nucella lapillus) con el tributil Otra serie de problemas se tienen cuando los compuestos químicos bloquean los receptores. En este caso, la acción normal de la hormona es inhibida, ya que no puede reaccionar con el receptor. Esto puede causar infertilidad cuando ocurre durante un largo periodo de tiempo. Efectos comportamentales Todos los comportamientos son vulnerables a ser alterados por contaminantes. Los niveles de forraje pueden disminuir, resultando en una reducción de la producción. La vulnerabilidad a los predadores puede aumentar, debido a una disminución de la vigilancia. De esta manera, los efectos de los contaminantes en el comportamiento resultan en una disminución de la producción y mayores tasas de mortalidad. Un resultado frecuente de la contaminación es la pérdida de apetito y por lo tanto una menor ingesta de alimentos. La localización de las presas también se puede ver afectada, debido a los efectos de los contaminantes en las estrategias de aprendizaje, búsqueda y sistemas sensoriales. Estos efectos comportamentales se traducen en menores probabilidades de supervivencia de los organismos, principalmente animales. Una propiedad de los contaminantes que siempre debe tenerse en cuenta es su posibilidad de interactuar unos con otros. Las reacciones químicas que hacen que los compuestos químicos se combinen pueden reducir su efecto químico conjunto, pero también lo pueden aumentar, haciendo a un contaminante incluso mas peligroso para los organismos.
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2.
CONTAMINATES INORGÁNICOS DEL AGUA
Los contaminantes del agua pueden agruparse, de acuerdo con su origen, en algunos grupos principales. En primer lugar, los pesticidas y los herbicidas utilizados de forma habitual por la agricultura moderna, que –mediante la escorrentía y las corrientes fluviales- abocan finalmente al mar. Se trata de sustancias difícilmente biodegradables que, al atravesar las cadenas tróficas marinas, se acumulan en cantidades peligrosas para los carnívoros y, caso de consumirlas, para el hombre. Por su parte, los fertilizantes compuestos por nitratos y fosfatos producen eutrofización y sobreproducción de algas. Así, se sabe al respecto que, a consecuencia de los vertidos procedentes de la cuenca del río Po, las aguas del Adriático soportan una proporción de fosfato diez veces superior a la media del Mediterráneo. Por otro lado, las aguas residuales y los limos procedentes del alcantarillado contienen a menudo detergentes poco biodegradables, productos químicos tóxicos, metales pesados y petróleo, mientras que las industrias vierten, en su conjunto, enormes cantidades de aguas contaminadas por materia orgánica, metales pesados y pesticidas. Además, el aporte de fertilizantes, en especial nitratos y fosfatos, suele tener otra consecuencia indeseable: las mareas rojas y otras proliferaciones semejantes de algas. La presencia de estos elementos nutritivos en aguas litorales produce –en combinación con circunstancias climáticas favorables- enormes pulsos o crecimientos explosivos de organismos fotosintéticos acuáticos (especialmente fitoplancton). Estos fenómenos –que también se dan naturalmente de forma estacional, pero esporádica- producen molestias y destrozos en la fauna local (es tal la explosión de vida vegetal que desciende el nivel de oxígeno en el agua y muchos peces y otros animales mueren por anoxia). En 1988, por ejemplo, en lo que se ha denominado el Chernobyl marino, una gran mancha kilométrica de algas tóxicas obligó a cerrar las playas a lo largo de más de 200 kilómetros de costa en los estrechos de Kattegat y Skarregak, en Escandinavia. Estos fenómenos suelen comportar, con frecuencia, otro tipo de riesgo, pues dichas algas, con alto contenido en productos tóxicos, envenenan el marisco (y otros organismos marinos filtradores). Se conocen algunas de tales toxinas, las cuales producen diversos tipos de envenenamiento, como parálisis neurológica –en algunos casos con consecuencias irreversibles-, problemas gastrointestinales o cardiológicos.
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Las aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO2 disuelto desde la atmósfera o proveniente de los seres vivos; por ácido sulfúrico procedente de algunos minerales, por ácidos húmicos disueltos del mantillo del suelo. La principal sustancia básica en el agua natural es el carbonato cálcico que puede reaccionar con el CO2 formado un sistema tampón carbonato/bicarbonato. Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales pueden tener pH muy ácido. El pH tiene una gran influencia en los procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de los floculantes, tratamientos de depuración, etc.
2.1 ¿Cómo se transportan los contaminantes en el agua? Los contaminantes pueden encontrarse en el agua en diferentes estados. Pueden estar disueltos o en suspensión, lo que significa que se encuentran en forma de gotas o de partículas. Los contaminantes también pueden estar disueltos en gotas o absorbidos por partículas. Todos los estados de los contaminantes pueden desplazarse grandes distancias en el agua de muchas maneras diferentes. La materia particulada puede caer al fondo de los cauces y lagos o ascender a la superficie, dependiendo de su densidad. Esto significa que mayormente permanece en la misma posición cuando el agua no fluye deprisa. En los ríos, los contaminantes normalmente viajan grandes distancias. La distancia que viajan depende de la estabilidad y el estado físico del contaminante y de la velocidad del flujo del río. Los contaminantes viajan mayores distancias cuando están disueltos en un río de flujo rápido. Las concentraciones en un lugar son entonces generalmente bajas, pero el contaminante puede ser detectado en muchos más sitios que si no hubiera sido transportado tan fácilmente. En lagos y océanos los contaminantes son transportados por las corrientes. Existen muchas corrientes en los océanos, que son producidas por los vientos. Esto permite a los contaminantes viajar de un continente a otro. Normalmente confiamos en la habilidad de los océanos para reducir la concentración de los contaminantes, la así llamada “capacidad autolimpiadora” de los océanos. Pero esto no siempre funciona, porque el movimiento de las corrientes en los océanos no es uniforme. Esto hace que las aguas interiores tengan a menudo niveles de contaminación sustancialmente superiores a los del mar abierto. Cuando los contaminantes persistentes se acumulan en peces o en pájaros no solo pueden convertirse en un peligro tóxico para las cadenas alimentarias acuáticas, sino que también pueden desplazarse grandes distancias dentro de estos animales y acabar en las cadenas alimentarias de áreas no contaminadas. 7
2.1.2
Factores que determinan el contaminantes en el agua
movimiento
y la
distribución de
Los procesos físicos determinan al movimiento de los compuestos químicos en el agua; el movimiento depende de las propiedades de los mismos compuestos químicos y de las propiedades del agua. Estos procesos serán resumidos a continuación. El agua es un líquido polar. Esto significa que el átomo de oxígeno en una molécula de agua atrae a los electrones de los átomos de hidrógeno, de forma que estos desarrollan cargas parciales positivas. El átomo de oxígeno crea una carga parcial negativa, gracias a la cual puede atraer átomos de otras moléculas de agua y formar puentes de hidrógeno. En los compuestos apolares, tales como hidrocarburos, casi no hay separación de carga y por lo tanto no se disuelven en agua. El agua tiende a formar agregados en los cuales cuatro moléculas rodean a cada molécula de agua. Los cationes y aniones tienen afinidad por las partes del agua que poseen carga opuesta, de forma que los agregados del agua son alterados y los iones se disuelven. A partir de esto podemos concluir que las moléculas que pueden llevar a cabo separación de cargas se pueden disolver fácilmente en agua, mientras que las moléculas que no tienen cargas no son solubles en agua. La permanencia de un compuesto en el agua viene también determinada por su presión de vapor. Presión de vapor es la tendencia de un líquido o sólido a volatilizarse. La presión de vapor aumenta cuando se eleva la temperatura, ya que se incrementa la energía cinética de las moléculas de la superficie. Entonces más moléculas de la solución acuosa tienen tendencia a evaporarse, lo que significa que ya no están en disolución. La división de los compuestos químicos en diferentes compartimentos ambientales (aire, agua y suelo) es otro factor importante. La tendencia al escape o “fugacidad” de una sustancia determina su movimiento de un compartimiento a otro. La estabilidad molecular es un factor que determina el tiempo que un compuesto químico permanece en el ambiente y las distancias que puede recorrer. En el medio ambiente, los procesos físicos y químicos tales como hidrólisis y oxidación, rompen los compuestos químicos. La ruptura no está solamente determinada por la estabilidad del compuesto químico, sino también por factores ambientales como temperatura, nivel de radiación solar, pH y naturaleza de la sustancia absorbente. Por ejemplo, el pH del agua determina la solubilidad en ésta de los metales. A veces no es posible la biotransformación de un compuesto por medio de su ruptura, porque puede dar lugar a un incremento de la toxicidad del compuesto.
2.2 CONTAMINANTES MAS CONOCIDOS:
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2.2.1 NITRATOS Y NITRITOS
La toxicidad de nitratos y nitritos se conoce desde fines del siglo pasado. Ya en 1895, Mayo describió algunas intoxicaciones en ganado y las atribuyó a la ingestión de nitratos. En 1945, Conway asoció por primera vez la methemoglobinemia fatal en un infante con la ingestión de agua de pozo contaminada con nitratos. Desde entonces hasta 1979, se habían reportado cerca de dos mil casos similares en todo el mundo, aproximadamente el 10 % de los cuales causaron la muerte de los afectados. En Estados Unidos, el caso más reciente de muerte por esta causa ocurrió en 1987. Es importante destacar que, aunque el agente responsable de esta enfermedad son los nitritos, debido a que éstos se forman naturalmente a partir de los nitratos, un factor determinante en la incidencia de esta enfermedad es la concentración de nitratos en el agua y los alimentos. Para dar una idea de la gravedad y magnitud potencial de este problema, basta mencionar que los datos obtenidos a través del Global Environmental Monitoring System (GEMS) indican que el 10 % de los ríos que se estudiaron en todo el mundo tenían concentraciones de nitratos en exceso del límite permisible que recomienda la OMS. Los estudios de GEMS también encontraron que, en Europa, el 5 % de los ríos tenían concentraciones de nitratos hasta 45 veces mayores que la concentración natural características fisicoquímicas y química ambiental Los iones nitrato (NO3") y nitrito (NO2") son aniones inorgánicos de origen natural que forman parte del ciclo del nitrógeno. En este ciclo, los desechos que contienen nitrógeno se descomponen en el suelo o el agua, por acción de los microorganismos, para formar amoniaco en primera instancia. Posteriormente, éste se oxida para formar iones nitrito y éstos, a su vez, para dar nitratos. Los organismos superiores, incluyendo al hombre, no pueden aprovechar directamente el nitrógeno del aire, que es esencial para la vida, y requieren de la intervención de los microorganismos fijadores de nitrógeno, que lo pueden captar de la atmósfera y combinarlo enzimaticamente, para formar compuestos orgánicos. En general, los nitratos (sales del ácido nítrico, HN03) son muy solubles en agua debido a la polaridad del ión; la estructura de éste es plana y de alta estabilidad, con el nitrógeno en el centro y los oxígenos en las esquinas de un triángulo equilátero y, en ella, cada uno de los enlaces N-0 es un híbrido de un enlace sencillo y uno doble. Esta es la forma del nitrógeno más estable termodinámicamente en presencia de oxígeno, por lo que, en los sistemas acuáticos y terrestres, los materiales nitrogenados tienden a transformarse en nitratos. Los nitritos (sales del ácido nitroso, HN02) son solubles en agua y, por lo general, más estables que el ácido del que provienen. Se forman naturalmente a partir de 9
los nitratos, ya sea por oxidación bacteriana incompleta del nitrógeno en los sistemas acuáticos y terrestres o por reducción bacteriana. El ión nitrito es menos estable que el ión nitrato, es muy reactivo y puede actuar como agente oxidante y reductor, por lo que sólo se encuentra en cantidades apreciables en condiciones de baja oxigenación. Esta es la causa de que los nitritos se transformen rápidamente para dar nitratos, y de que, en general, estos últimos predominen en las aguas, tanto superficiales como subterráneas, así como en el ambiente. Esta reacción de oxidación se puede efectuar en los sistemas biológicos y por factores abióticos. El uso excesivo de fertilizantes nitrogenados -incluyendo el amoniaco- así como la contaminación causada por la acumulación de excretas humanas y animales pueden contribuir a elevar la concentración de nitratos en agua. Generalmente, los nitratos son solubles y no se adsorben a los componentes del suelo, por lo que son movilizados con facilidad por las aguas superficiales y subterráneas.
Esquema para la circulación de las aguas superficiales y el flujo de las aguas subterráneas.
Fuentes Ambientales
Como ya se señaló, la presencia natural de nitratos y nitritos en el ambiente se debe al ciclo del nitrógeno, por lo que cualquier alteración antropogénica de este ciclo modificará las concentraciones normales de nitratos y nitritos en el ambiente. Entre estas alteraciones son especialmente importantes la fijación industrial de nitrógeno y la emisión de grandes cantidades de óxidos de nitrógeno en las zonas urbanas, los cuales se transformarán eventualmente en nitratos. Las fuentes ambientales más importantes de nitratos y nitritos son antropogénicas e incluyen: • El uso de fertilizantes nitrogenados • La disposición de excretas • La disposición de desechos municipales e industriales 10
• El uso de aditivos alimentarios. 2.2.2. FOSFATOS El fósforo generalmente está presente en las aguas naturales en forma de fosfatos. Los fosfatos se encuentran en los fertilizantes y los detergentes y pueden llegar al agua con el escurrimiento agrícola, los desechos industriales y las descargas de aguas negras. Los fosfatos, al igual que los nitratos, son nutrientes para las plantas. Cuando entra demasiado fosfato al agua, florece el crecimiento de las plantas. Los fosfatos también estimulan el crecimiento de las algas lo que puede ocasionar un crecimiento rápido de las algas. Los crecimientos rápidos de algas se pueden reconocer con facilidad como capas de limo verde y pueden eventualmente cubrir la superficie del aguar. Al crecer las plantas y las algas, ahogan a otros organismos. Estas grandes poblaciones de plantas producen oxígeno en las capas superiores del agua pero cuando las plantas mueren y caen al fondo, son descompuestas por las bacterias que usan gran parte del oxígeno disuelto (OD) en las capas inferiores. Las masas de agua con altos niveles de fosfatos generalmente tienen niveles altos de Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) debido a las bacterias que consumen los desechos orgánicos de las plantas y posteriormente a los niveles bajos de OD. 2.2.3. METALES PESADOS Las sales solubles en agua de los metales pesados como el plomo, cadmio y mercurio son muy tóxicos y acumulables por los organismos que los absorben, los cuales a su vez son fuente de contaminación de las cadenas alimenticias al ser ingeridos por alguno de sus eslabones. Al ser ingeridos por el hombre en el agua y alimentos contaminados por los compuestos de mercurio, plomo o cadmio le provocan ceguera, amnesia, raquitismo, miastenia o hasta la muerte. A. PLOMO El plomo es un metal escaso, se calcula en un 0.00002 % de la corteza terrestre, tiene un punto normal de fusión de 327.4 ºC, un punto normal de ebullición de 1770 ºC y una densidad de 11.35 g/mL. Forma compuestos con los estados de oxidación de +2 y +4, siendo los más comunes los del estado de oxidación +2. El plomo es anfótero por lo que forma sales plumbosas y plúmbicas, así como plumbitos y plumbatos. Se encuentra en minerales como la galena (sulfuro de plomo, PbS) que se utiliza como fuente de obtención del plomo, la anglosita (sulfato de plomo II, PbSO4) y la cerusita (carbonato de plomo, PbCO3).
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Gran parte del plomo se obtiene por reciclado de chatarras como las placas de baterías y de las escorias industriales como soldaduras, metal para cojinetes, recubrimientos de cables, etc. La contaminación del agua por plomo no se origina directamente por el plomo sino por sus sales solubles en agua que son generadas por las fábricas de pinturas, de acumuladores, por alfarerías con esmaltado, en fototermografía, en pirotecnia, en la coloración a vidrios o por industrias químicas productoras de tetraetilo de plomo (se usa como antidetonante en gasolinas) y por algunas actividades mineras, etc. Las dos principales vías de acceso de los compuestos de plomo al organismo son el tracto gastrointestinal y los pulmones. Cerca del 10 % del plomo ingerido es excretado en la orina y en menor cantidad en el sudor, en el pelo y en las uñas. El 90 % del plomo que se encuentra en el cuerpo humano se deposita en el esqueleto óseo y es relativamente inerte, y el que pasa a través del torrente sanguíneo puede depositarse en los tejidos. Los signos más comunes de intoxicación por plomo son los gastrointestinales y sus síntomas comprenden anorexia, náusea, vómito, diarrea y constipación, seguida de cólicos. El plomo puede afectar la síntesis de la hemoglobina y el tiempo de vida media de los glóbulos rojos, así como, al sistema nervioso central y periférico. La contaminación por el plomo en los riñones produce cambios en las mitocondrias e inflamación de las células del epitelio del túbulo proximal y alteraciones funcionales que provocan aminoaciduria, glucosuria e hiperfosfaturia (síndrome de Fanconi). Todos los compuestos de plomo son tóxicos en diferente grado, dependiendo de su naturaleza química y grado de solubilidad de cada compuesto, los más tóxicos son los compuestos orgánicos. Desde hace mucho tiempo se sabe que el plomo es venenoso, tiene efectos tóxicos para las plantas, el plancton y demás organismos acuáticos. Los compuestos de plomo en los peces les origina la formación de una película coagulante y les provoca alteraciones hematológicas. En el hombre provoca saturnismo, enfermedad que engloba trastornos nerviosos, digestivos y renales. La Organización Mundial de la Salud recomienda que para los niños el nivel de plomo en sangre no debe rebasar los 30 mg/100 mL de sangre y tomar medidas drásticas cuando el nivel de plomo en la sangre de los adultos alcanza los 40 mg/100 mL de sangre. Limitan la exposición a compuestos inorgánicos de plomo a 50 mg/m3 de aire durante un tiempo promedio de 8 horas para un trabajador sin mascarilla para respirar. Las medidas sanitarias para controlar la exposición a compuestos de plomo recomiendan el uso de ventilación, de mascarillas para respirar y ropa apropiada. 12
B. MERCURIO El mercurio (azogue) se ha visto siempre con fascinación y asombre porque es el único metal líquido en condiciones ambientales. El mercurio líquido no es venenoso pero sus vapores y sus compuestos son muy tóxicos, por lo que en la Edad Media se utilizaban como agentes de asesinato y de suicidio. Como el mercurio y sus compuestos son casi insolubles en agua no eran considerados, durante mucho tiempo, como contaminantes y mucho menos como contaminantes potenciales. El mercurio se utilizaba como componente de las amalgamas dentales. En 1967 el reporte del envenenamiento de 111 personas y la muerte de otras 45 en la Bahía de Minamato, en la región costera de Japón, hizo que se pusiera atención a los compuestos de mercurio. Los pescadores, sus familias y sus gatos fueron afectados por una misteriosa enfermedad que les debilitaba los músculos, les afectaba la visión, les producía retraso mental y en ocasiones parálisis y hasta la muerte. Encontraron que las aguas que recibía de las industrias (como la que fabricaba el cloruro de polivinilo, PVC) la Bahía, contenía compuestos de mercurio como el metilmercurio, H3C-Hg-CH3 , que también era usado en pesticidas y fungicidas. Encontraron concentraciones de hasta 2000 ppm de mercurio en los sedimentos y de 1.6 a 3.6 ppb en el agua. Posteriormente, los investigadores encontraron que el mercurio y algunos compuestos inorgánicos de mercurio pueden ser metilados (formar metilmercurio, H3C-Hg-CH3, es muy venenoso) por bacterias anaerobias en el lodo del fondo de los lagos y también por los peces y los mamíferos. Por lo que, los desechos que contienen mercurio o sus derivados que se han ido acumulando en los fondos fangosos de los lagos constituyen fuentes potenciales de contaminación y por procesos bioquímicos pueden incorporarse a las diversas cadenas alimenticias. Además los compuestos de mercurio son del tipo de sustancias acumulables en los organismos y pueden llegar a alcanzar concentraciones lo suficientemente altas para ser venenosos. La contaminación del agua por mercurio es producido por industrias químicas que producen cloro, fábricas de fungicidas y de pinturas contra hongos, de plásticos, por minas de cinabrio (sulfuro de mercurio, HgS), en la extracción de oro y de plata por el método de amalgamación y por las refinerías del petróleo. Se considera que la mitad del mercurio extraído es arrojado al medio ambiente, una parte en forma de vapor a la atmósfera y otra en los desechos industriales al suelo y al agua. Por ejemplo, en la electrólisis del cloruro de sodio en solución se utiliza el mercurio como electrodo y cuando en la sal muera (solución concentrada de cloruro de sodio) disminuye su concentración, es desechada a las alcantarillas. Estos desechos contienen mercurio y siguen el curso del agua hasta llegar a los lagos, ríos y hasta el mar, donde pueden incorporarse a las diferentes cadenas alimenticias, reaccionar y transformarse en metilmercurio. Luego el hidróxido de 13
sodio obtenido que está contaminado por mercurio se utiliza como materia prima de otros procesos. En la agricultura se usan fungicidas de compuestos organomercuriales como el 2-cloro-4-hidroxifenilmercurio y el acetato de 2-(fenil-mercuriamino) etanol, y fungicidas de follaje como el acetato de 2-(fenil-mercuriamino)etanol. El cloruro mercúrico, HgCl2, es muy venenoso y peligroso por su gran solubilidad en agua (71.5 g/L a 25 ºC). El fulminato mercúrico, Hg(ONC2)2, es soluble en agua, en solventes orgánicos y se usa como detonador de explosivos. El acetato fenilmercúrico se usa en pinturas látex como conservador y como contra el ataque de hongos o el enmohecimiento. Los compuestos de mercurio son muy tóxico a ciertas concentraciones, en los peces ocasionan alteraciones en los epitelios branquiales y dérmicos y hasta la muerte. En el hombre los compuestos de mercurio provocan alteraciones en la mucosa intestinal e inhibición de ciertas enzimas; y en las mujeres embarazadas puede provocar trastornos teratogénicos graves, también se considera que puede producir alteraciones genéticas, lesiones renales y del sistema nervioso central y hasta la muerte. Los compuestos alquilmercúricos son muy tóxicos y de larga duración, son de efectos destructivos del cerebro y del sistema nervioso central, donde tienden a acumularse. Se usaban como desinfectantes de semillas pero se prohibió el uso de todos los derivados del mercurio en la agricultura. Sólo se permite el uso del cloruro mercúrico y mercuroso para controlar hongos en el pasto. Por otra parte, es probable que el hombre necesite pequeñas dosis de mercurio lo mismo de otros oligoelementos químicos que a dosis mayores resultan venenosos. C.
CADMIO El cadmio es tóxico y el envenenamiento se produce al inhalarlo o ingerirlo, tiene gran tendencia a formar compuestos complejos acuosos en los que se une de uno a cuatro ligandos. Sus compuestos más importantes en la industria son el cianuro, la amina y varios complejos de haluros. La contaminación del agua por cadmio es provocada por las principales áreas de aplicación que arrojan sus desechos a las alcantarillas, como son el acabado de metales, la electrónica, la manufactura de pigmentos (pinturas y agentes colorantes), de baterías (cadmio níquel), de estabilizadores plásticos, de plaguicidas (fungicidas), la electrodeposición o la aleaciones de fierro, en la producción de fierro y zinc, y en el uso de reactores nucleares.
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Los alquil y aril cadmios se usan como catalizadores y sus sales de los ácidos orgánicos (laurato, estearato, palmitato, fenolato, naftenato y benzoato de cadmio) como estabilizadores térmicos y de luz en los plásticos como el cloruro de polivinilo. El uso de estabilizadores de bario-cadmio en plásticos contaminan los alimentos almacenados en ellos. En 1965 se informó en Japón de la muerte de más de 100 personas por contaminación por cadmio, el cual afecta principalmente a los huesos. El cadmio es tóxico para todas las formas de vida y en el hombre puede provocar daños en el aparato digestivo, en riñones y en los huesos (produce descalcificación y lesiones en la médula ósea) e inhibir algunos procesos enzimáticos. La inhalación de sus vapores produce severas lesiones en los pulmones. Además se ha observado que el cadmio tiene relación con la hipertensión arterial, la que origina enfermedades cardiacas. Como medida de seguridad, se recomienda que los trabajadores no sean expuestos por más de 8 horas a concentraciones mayores de 40 mg/m3 de cualquiera de sus compuestos del cadmio en el aire. Cuando el agua está contaminada por ácidos es más fácil la contaminación por metales que cuando no contiene ácidos, por ejemplo, cuando hay cadmio y ácido clorhídrico se puede representar mediante la ecuación química:
Cd + 2 HCl --------> Cd2+ + 2 Cl1- + H2 También se desechan aguas residuales industriales que contienen sustancias muy tóxicas como los cianuros que son arrojados a las alcantarillas por industrias dedicadas a la galvanoplastia o a la refinación y limpieza de metales. Los procesos para reciclar y extraer del aire, del agua o del suelo a los contaminantes de los metales pesados como el plomo, el mercurio y el cadmio son muy costosos, por lo que hay que evitar arrojarlos al medio ambiente, además de los graves daños que causan en los seres vivos.
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3. CONTAMINATES INORGÁNICOS DEL SUELO Un suelo se puede degradar al acumularse en él sustancias a unos niveles tales que repercuten negativamente en el comportamiento de los suelos. Las sustancias, a esos niveles de concentración, se vuelven tóxicas para los organismos del suelo. Se trata pues de una degradación química que provoca la pérdida parcial o total de la productividad del suelo. Los fenómenos naturales pueden ser causas de importantes contaminaciones en el suelo. Así es bien conocido el hecho de 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. 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. Las especies químicas inorgánicas que presentan casos de contaminación en el suelo son las mismas que aparecen, tanto en la atmósfera como en la hidrosfera En relación con el suelo, los contaminantes metálicos presentan un especial interés. Las cenizas de combustión junto con los desechos humanos son las principales fuentes antropogénicas de emisión de metales en el suelo. Le siguen en importancia los residuos metalúrgicos y los fertilizantes. 3.1 AGENTES
3.1.1 Plaguicidas Inorgánicos
La población mundial ha crecido en forma abismante en estos últimos 40 a 50 años. Este aumento demográfico exige al hombre un gran desafío en relación con los recursos alimenticios, lo cual implica una utilización más intensiva de los suelos, con el fin de obtener un mayor rendimiento agrícola. En agricultura, la gran amenaza son las plagas, y en el intento por controlarlas se han utilizado distintos productos químicos. Son los llamados plaguicidas y que representan también el principal contaminante en este ámbito, ya que no sólo afecta a los suelos sino también, además de afectar a la plaga, incide sobre otras especies. Esto se traduce en un desequilibrio, y en contaminación de los alimentos y de los animales. Existen distintos tipos de plaguicidas y se clasifican de acuerdo a su acción. 16
Los plaguicidas inorgánicos se derivan de yacimientos minerales y no contienen carbono. La mayor parte de los compuestos de esta categoría son metales pesados. En este grupo se incluyen los que se derivan del cobre, arsénico, mercurio, plomo y azufre. Es el grupo más antiguo de plaguicidas y muchos de ellos son muy tóxicos y muy persistentes.
PLAGUICIDAS INORGANICOS
3.1.2
ACCION TOXICOLOGICA
Arseniato cálcico
INSECTICIDA Y HERBICIDA (CCB)
Arseniato disódico metano
HERBICIDA
Arseniato de plomo
INSECTICIDA Y FITORREGUALADOR (P)
Arseniato sódico
INSECTICIDA
Arsenito cálcico
INSECTICIDA
Arsenito sódico
INSECTICIDA, HERBICIDA, ALGUlClDA y FUNGlClDA
Azufre micromizado
FUNGlClDA (AAA)
Cloruro de cadmio
FUNGlClDA
Dióxido de azufre
FUNGlClDA
Sulfato de cadmio
FUNGlClDA
Sulfato de cobre
MOLUSQUICIDA Y ALGUlClDA
Actividad minera
La actividad minera también contamina los suelos, a través de las aguas de relave. De este modo, llegan hasta ellos ciertos elementos químicos como mercurio (Hg), cadmio (Cd), cobre (Cu), arsénico (As), plomo (Pb), etcétera. Por ejemplo: el mercurio que se origina en las industrias de cemento, industria del papel, plantas de cloro y soda, actividad volcánica, etcétera. Algunos de sus efectos tóxicos son: alteración en el sistema nervioso y renal. En los niños, provoca disminución del coeficiente intelectual; en los adultos, altera su carácter, poniéndolos más agresivos. Otro caso es el arsénico que se origina en la industria minera. Este mineral produce efectos tóxicos a nivel de la piel, pulmones, corazón y sistema nervioso.
17
3.1.3
Basura
Los desechos sólidos(basura), contienen entre sus componentes: pilas, baterías, tintas (periódicos, revistas, etc), óxidos de metales lo cuales causan gravísimo daño a los suelos provocando contaminación. Las pilas contienen productos altamente tóxicos como el mercurio, el cadmio y el plomo. Además para fabricar una pila se consume una energía cincuenta veces mayor a la que ésta aporta durante su vida útil. Ante todo debemos tener en cuenta el riesgo que supone para el medio ambiente y para la salud el depositar las pilas usa das con el resto de la basura, especialmente las pilas y baterías de níquel o cadmio, y las de tipo botón (que son más contaminantes por su contenido en mercurio). El vertido incontrolado, o la gestión como un residuo más (y no como un residuo peligroso), puede generar un riesgo de contaminación de los suelos y de los cauces de agua si el contenido de las pilas se esparce en el medio. Contaminación de Plomo en la Tierra La tierra puede absorber el plomo de la pintura exterior o de otras fuentes como del uso en el pasado de gasolina con plomo en los autos. El plomo en la tierra puede ser un peligro cuando los niños juegan allí o cuando las personas llevan tierra a la casa en los zapatos. Además, las plantas pueden toman plomo del suelo y así son tóxicos.
3.1.4Fertilizantes Un fertilizante es orgánico o inorgánico. Los fertilizantes orgánicos están hechos de abono, harina de hueso, semilla de algodón u otros materiales naturales. Los fertilizantes inorgánicos están hechos de productos hechos por el hombre. Por lo general los fertilizantes inorgánicos tienen más nutrientes para las plantas (es decir un análisis más alto). Los fertilizantes contienen N, P, K, bien por separado, o en productos formados por mezclas de diversos elementos. Pueden ser minerales (inorgánicos) u orgánicos. 18
a)
Efectos secundarios del abonado nitrogenado Ca, Na y B.
Aportación de nutrientes, aparte del nitrógeno, como S, Mg,
.
Variación de la reacción el suelo (acidificación o alcalinización)
efectos
Incremento de la actividad biológica del suelo con importantes indirectos sobre la dinámica global de los nutrientes.
Daños por salinidad y contaminación de acuíferos, causados por una dosificación muy alta. Daños descomposición. cálcica. b)
causados
por
las
impurezas
y
productos
de
Efecto secundario, herbicida y fungicida, de la cianamida
Efectos secundarios de abonos fosfatados. Aportación de nutrientes, además del fósforo, como el azufre, calcio, magnesio, manganeso y otros; así como sustancias inútiles, desde el punto de vista de la fertilidad, sodio y sílice.
c)
d)
yeso.
Aportación de sustancias que mejoran la estructura: cal y
Variación del pH del suelo.
Inmovilización de metales pesados.
Efectos secundarios de abonos potásicos.
Impureza en forma de aniones.
Impureza en forma de cationes.
Efecto salinizante, producido por las impurezas de los abonos potásicos, fundamentalmente los cloruros.
Efecto de exceso de azufre, calcio y magnesio en el medio ambiente El magnesio. Los efectos secundarios de los abonos magnésicos, son de poca importancia. Se debe especialmente evitar que se apliquen grandes cantidades de MgCl2 a las plantas sensibles al cloro. El calcio se utiliza para enmiendas, para mejorar la estructura del suelo, más que como fertilizante y para elevar el pH. El azufre tiene varios efectos: Efecto tóxico del SO2 sobre las plantas. Efecto acidificante del SO2 en la lluvia ácida. Con lo que se acidifica el suelo, debido fundamentalmente a la liberación de Al+++ (soluble hasta pH < 4,5) que es un elemento altamente tóxico para las plantas. 19
Efectos sobre los suelos que son normalmente deficientes en S.
En algunas regiones una alternativa o fuente adicional de la acidez proviene de las minas de carbón y otros minerales que puedan dejar al descubierto cantidades significantes de pirita, que expuesta al aire se oxida y una consecuencia es la liberación de H2SO4 en las vías fluviales.
3.2
CONSECUENCIAS
Dada la facilidad de transmisión de contaminantes del suelo a otros medios como el agua o la atmósfera, serán estos factores los que generan efectos nocivos, aun siendo el suelo el responsable indirecto del daño. La presencia de contaminantes en un suelo supone la existencia de potenciales efectos nocivos para el hombre, la fauna en general y la vegetación. Estos efectos tóxicos dependerán de las características toxicológicas de cada contaminante y de la concentración del mismo. La enorme variedad de sustancias contaminantes existentes implica un amplio espectro de afecciones toxicológicas cuya descripción no es objeto de este trabajo. De forma general, la presencia de contaminantes en el suelo se refleja de forma directa sobre la vegetación induciendo su degradación, la reducción del numero de especies presentes en ese suelo, y más frecuentemente la acumulación de contaminantes en las plantas, sin generar daños notables en estas. En el hombre, los efectos se restringen a la ingestión y contacto dérmico, que en algunos casos a desembocado en intoxicaciones por metales pesados. Indirectamente, a través de la cadena trófica, la incidencia de un suelo contaminado puede ser más relevante. Absorbidos y acumulados por la vegetación, los contaminantes del suelo pasan a la fauna en dosis muy superiores a las que podrían hacerlo por ingestión de tierra. Cuando estas sustancias son bioacumulables el riesgo se amplifica al incrementarse las concentraciones de contaminantes a medida que ascendemos en la cadena trófica, en cuya cima se encuentra el hombre. Las precipitaciones ácidas sobre determinados suelos originan, gracias a la capacidad intercambiadora del medio edáfico, la liberación del ion aluminio, desplazándose hasta ser absorbido en exceso por las raíces de las plantas, afectando a su normal desarrollo. En otros casos, se produce una disminución de la presencia de las sustancias químicas en el estado favorables para la asimilación por las plantas. Así pues, al modificarse el pH del suelo, pasando de básico a ácido, el ion manganeso que está disuelto en el medio acuoso del suelo se oxida, volviéndose insoluble e inmovilizándose. A este hecho hay que añadir que cuando el pH es bajo las partículas coloidales como los óxidos de hierro, titanio, cinc, etc.… que pueden estar presentes en el medio hídrico, favorecen la oxidación del ion manganeso. Esta oxidación se favorece aun más en suelos acidificados bajo la incidencia de la luz solar en las capas superficiales de los mismos, produciéndose una actividad fotoquímica de las partículas coloidales anteriormente citadas, ya que tienen propiedades semiconductoras. 20
Otro proceso es el de la biometilización, que es un proceso por el cual reaccionan los iones metálicos y determinadas sustancias orgánicas naturales, cambiando radicalmente las propiedades físico-químicas del metal. Es el principal mecanismo de movilización natural de los cationes de metales pesados. Los metales que ofrecen más afinidad para este proceso son: mercurio, plomo, arsénico y cromo. Los compuestos argometálicos así formados suelen ser muy liposolubles y salvo casos muy puntuales, las consecuencias de la biometilización natural son irrelevantes, cuando los mentales son añadidos externamente en forma de vertidos incontrolados, convirtiéndose realmente en un problema. Aparte de los anteriores efectos comentados de forma general, hay otros efectos inducidos por un suelo contaminado: Degradación paisajística: la presencia de vertidos y acumulación de residuos en lugares no acondicionados, generan una perdida de calidad del paisaje, a la que se añadiría en los casos más graves el deterioro de la vegetación, el abandono de la actividad agropecuaria y la desaparición de la fauna. •
Perdida de valor del suelo: económicamente, y sin considerar los costes de la recuperación de un suelo, la presencia de contaminantes en un área supone la desvalorización de la misma, derivada de las restricciones de usos que se impongan a este suelo, y por tanto, una perdida económica para sus propietarios. •
3.3
La descontaminación La importancia del suelo se ha puesto de manifiesto en los últimos años en las políticas ambientales a nivel mundial, como consecuencia de su consideración como parte integrante de los procesos que se desarrollan en los ecosistemas. El suelo constituye un puente entre la atmósfera y las aguas subterráneas, con lo que cualquier tipo de impacto que incida en él, tendrá repercusiones a corto o medio plazo en los otros dos medios. La industrialización, los procesos de depuración industriales, las prácticas agrícolas en ocasiones inadecuadas, han supuesto en las últimas décadas una importante fuente de contaminación en el medio edáfico Con una protección integrada de los suelos pueden obtenerse importantes beneficios en el aire, el agua, la lucha contra el cambio climático y la diversidad biológica. Se puede definir la contaminación del suelo como la existencia de un agente o conjunto de agentes que provocan una perturbación en el medio o como el proceso o conjunto de procesos que disminuyen la capacidad potencial del suelo para producir bienes. La salud del suelo se debe a una serie de atributos físicos, químicos y biológicos, como por ejemplo, el contenido en nutrientes, la capacidad amortiguadora, la capacidad de destrucción de patógenos, la inactivación de compuestos tóxicos, etc. Sin embargo al llevar a cabo un aumento y en ocasiones un malo uso del suelo que conduce a un proceso de contaminación, es muy probable que termine en una fase de mal funcionamiento o degradación. 21
En general, los suelos poseen una amplia capacidad amortiguadora frente a una determinada presión, pero si esta capacidad es superada, nos encontraríamos frente a un problema de contaminación. Los propios constituyentes y propiedades del suelo son capaces de aminorar la contaminación, como por ejemplo: pH, materia orgánica, minerales de la arcilla y óxidos metálicos, reacciones de oxidación-reducción, procesos de intercambio iónico, fenómenos de adsorción, desorción, complejación y reacciones de precipitación y disolución 3.4.
TECNICAS DE DESCONTAMINACION
Técnicas físico-químicas En general se trata de técnicas que abarcan un amplio espectro de metodologías y cuya aplicación puede llevarse a cabo "in situ" o "ex situ". En ocasiones suponen una alta agresión para el medio edáfico, provocando alteraciones en sus características lo que provoca tras la descontaminación cambios en el suelo que impiden recuperar el uso anterior. -Técnicas de extracción. Entre ellas, las más conocidas son el "Soil Washing" ó lavado de suelos, se realiza habitualmente en deposito. Se basa en una separación o una reducción del volumen. El rendimiento depende de la solubilidad de los compuestos contaminantes en la solución de lavado que se utilice. Otra de las técnicas es la conocida como "Soil Vacuum". Se produce una extracción de los contaminantes y se utiliza para eliminar compuestos orgánicos volátiles y mercurio. Para potenciar la eficacia se puede utilizar además vapor de agua. Una modificación es la técnica de Soil Venting, donde se combina el efecto de extracción con la inyección de aire. En este tipo de técnicas las características físico-químicas del suelo pueden alterar la eficacia de la técnica. -Técnicas químicas. Decloración, Oxidación química, neutralización. Son técnicas, que se pueden realizar "in situ". La decloración se basa en originar una detoxificación en el suelo. Se puede utilizar cuando los contaminantes son compuestos halogenados de tipo aromático. La oxidación química se utiliza en casos de contaminación por cianuros u otros compuestos fácilmente oxidables. En el caso de la neutralización además de la detoxificación se puede llevar a cabo procesos de inmovilización. Se eliminan de esta forma ácidos y bases. -Técnicas de fijación y/o encapsulación. En general el objetivo es almacenar e inmovilizar, con lo que el principal problema es evitar que los productos de transformación o lixiviados no constituyan una nueva fuente de contaminación. Ejemplos de estos procesos son la vitrificación y solidificación con cal o cemento. -Técnicas de tratamiento térmico. Se puede aplicar para eliminar compuestos orgánicos, pero las limitaciones se basan en la formación de gases de combustión, además de la producción de cenizas. Se trata de procesos de pirolisis, hornos rotativos o tratamientos por infrarrojos. 22
-Técnicas de lavado. Se aplican en lecho o "in situ" y combinan el efecto del lavado con procesos como la fotolisis (eliminación de dioxinas), precipitación (en el caso de metales), adsorción (residuos de altos pesos moleculares y poco polares) o intercambio iónico, donde además de separar los contaminantes es necesario inmovilizarlos. Requiere valores de ph adecuados Un caso particular de estas técnicas lo constituyen las electrocinéticas, basadas en la separación en cargas iónicas de los contaminantes, mediante el efecto de la corriente eléctrica a través de una solución de purga añadida al suelo. -Técnicas biológicas: En la actualidad, se potencia la utilización de este tipo de técnicas, ya que no producen en general agresiones en el entorno, aunque la dimensión de la contaminación y el tiempo requerido para el desarrollo del proceso de descontaminación no las hacen adecuadas en todos los casos. -BIORREMEDIACIÓN La biorremediación se define como un procedimiento natural, a lo largo del cual distintos microorganismos son capaces de eliminar los contaminantes orgánicos e inorgánicos de un determinado medio. La mayoría de los microorganismos son capaces de utilizar compuestos presentes en su entorno y transformarlos en precursores de sus constituyentes celulares, ya que obtienen ellos, la energía que necesitan para realizar los procesos biosintéticos. A causa de esta capacidad de adaptación, las bacterias del suelo y algunos hongos son capaces de metabolizar núcldos y radicales relativamente inertes y utilizarlos como fuente de carbono y energía para su crecimiento. De aquí surge el interés microorganismos en la transformación de productos de desecho tanto industriales como naturales. De esta forma además de poder abordar la descontaminación ambiental de sustancias tóxicas y/o persistentes, se conseguiría la integración del carbono y del nitrógeno contenido en los compuestos de estructura inerte al ciclo biológico del suelo, con lo que se contribuiría al mantenimiento del propio equilibrio biológico en la naturaleza. En general este tipo de estudios lleven desarrollándose un par de décadas, sobre todo a escala piloto, aunque ya en los últimos años se comienzan a desarrollar a escala real, tanto en el caso de suelos contaminados como en el caso de aguas o 23
efluentes. El sistema a aplicar debe considerar las condiciones específicas del medio a descontaminar, evaluando las interacciones suelo-contaminante, microorganismo aplicado-contaminante, microorganismo aplicado-poblaciones del suelo y proceso de biotransformación-condiciones físico-químicas. Los procesos de biorremediación de suelos contaminados pueden realizarse "ex situ", como los tratamientos de landfarming, utilización de biofiltros o biorreactores o compostaje, así como actuaciones "in situ" sin excavación de suelo, que fundamentalmente se centran en la bioestimulación o bioaugmentación, la utilización de enzimas y la fitorremediación. Al tratarse de técnicas biológicas, para su control deberemos tener en cuanta todos aquellos factores que pueden influir sobre la actividad biológica de los microorganismos, entre los que se encuentran las características fisicoquímicas y biológicas de los suelos a tratar. Como se señalaba anteriormente, antes de iniciar un proceso de biorremediación, tendremos que considerar: -Los microorganismos y características del suelo. -La naturaleza y concentración de los contaminantes -La dinámica de los contaminantes en el suelo. -La actividad biológica del suelo y los procesos de transformación de los contaminantes.
Los microbios pueden usarse en la descontaminación del suelo.
-FITORREMEDIACIÓN Es una de las tecnologías a las que se dirige en la actualidad el mayor interés, se define como la utilización de plantas para llevar a cabo acciones de eliminación o transformación de contaminantes. La ventaja de esta técnica se basa en el bajo imput de los costes, su contribución a la estabilización del suelo, así como a la mejora del paisaje, y reduce los lixiviados de agua y el transporte de los contaminantes inorgánicos del suelo, aunque evidentemente el tiempo requerido para llevar a cabo 24
este tipo de remediación es más largo que el utilizado en otras tecnologías. Para llevar a cabo acciones de fitorremediación, existen dos posibilidades, la fitoestabilización o fitorrestauración, que consiste en llevar a cabo inactivaciones "in situ" de los contaminantes por medio de revegetación, inmovilizando los metales o utilizando enmiendas con capacidad fijadora, y la fitoextracción, llevando a cabo la extracción de los contaminantes con plantas hiperacumuladoras. Tanto las plantas como las enmiendas que se aplican al suelo se utilizan para extraer o cambiar la forma química de los contaminantes en el medio ambiente disminuyendo la disponibilidad química o biológica que causaría el peligro de contaminación. El uso de técnicas de fitorremediación incluyen la utilización de aditivos que inmovilizan los metales en el suelo. Las plantas adecuadas para llevar a cabo acciones de este tipo deben cumplir algunas características como tolerancia al metal que haya que eliminar, que la acumulación sep produzca fundamentalmente en la aparte aérea de la planta, que presenten rápido crecimiento y alta producción de biomasa en la parte aérea. En general, una situación de contaminación en el suelo, requerirá un estudio multidisciplinar, que englobe la naturaleza del contaminante, magnitud de la contaminación, estudio del suelo y su entorno y futuro uso del mismo, con el fin de aplicar en cada caso la tecnología más adecuada, minimizando costes, aumentando la eficacia del proceso, pero controlando siempre la posible difusión de esa contaminación, así como el menor impacto ambiental en el ecosistema.
25
4
CONTAMINATES INORGÁNICOS ATMOSFERICOS
Los Contaminantes Atmosféricos son liberados en el aire por un fuente, natural (volcanes, incendios, tormentas de arena, etc) o antropogénica (industria, tráfico, calefacciones, etc), en un proceso conocido como emisión .n
4.1 Contaminantes emitidos por la industria La contaminación de origen industrial se caracteriza por la gran cantidad de contaminantes producidos en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Por otra parte, en los focos de emisión industriales se suelen combinar las emisiones puntuales, fácilmente controlables, con emisiones difusas de difícil control. Los tipos de contaminantes producidos por los focos industriales dependen fundamentalmente del tipo de proceso de producción empleado, de la tecnología utilizada y de las materias primas usadas. Las actividades industriales que producen contaminantes atmosféricos son muy variadas, pero los principales focos están en los procesos productivos utilizados en las industrias básicas.
Entre los sectores que dan lugar a la mayor emisión de contaminantes atmosféricos podemos destacar: La siderurgia integral. Produce todo tipo de contaminantes y en cantidades importantes, siendo los principales: partículas, SOx, CO, NOx, fluoruros y humos rojos (óxidos de hierro). •
Refinerías de petróleo. Producen principalmente: SOx, HC, CO, NOx, amoniaco, humos y partículas. •
Industria química. Produce, dependiendo del tipo de proceso empleado: SO2, nieblas de ácidos sulfúrico, nítrico y fosfórico y da lugar a la producción de olores desagradables. •
Industrias básicas del aluminio y derivados del fluor. Producen emisiones de contaminantes derivados del flúor. •
26
4.2.
Los óxidos de azufre (SOx)
El óxido de azufre que se emite a la atmósfera en mayores cantidades es el anhídrido sulfuroso (SO2), y en menor proporción, que no rebasa el 1 ó el 2 por ciento del anterior, el anhídrido sulfúrico (SO3). El SO2 es un gas incoloro, de olor picante e irritante en concentraciones superiores a 3 ppm. Es 2.2 veces más pesado que el aire, a pesar de lo cual se desplaza rápidamente en la atmósfera, siendo un gas bastante estable. El SO3 es un gas incoloro y muy reactivo que condensa fácilmente; en condiciones normales, no se encuentra en la atmósfera, ya que reacciona rápidamente con el agua atmosférica, formando ácido sulfúrico. La combustión de cualquier sustancia que contenga azufre produce emisiones de SO2 y SO3; la cantidad de SO3 producida depende de las condiciones de la reacción, especialmente de la temperatura, oscilando entre 1 y 10 por ciento de los SOx producidos. Un mecanismo de formación de SOx podría ser:
S + O2 2 SO2 + O2
SO2 2 SO3
La segunda reacción se produce en pequeña escala y tiene lugar muy lentamente, a la temperatura de la atmósfera, siendo favorecida por la acción de catalizadores. El efecto neto es que la emisión de los SOx se realiza fundamentalmente en forma de SO2.
4.3
El monóxido de carbono (CO) El monóxido de carbono es el contaminante del aire más abundante en la capa inferior de la atmósfera, sobre todo en el entorno de las grandes ciudades. Es un gas incoloro, inodoro e insípido y su punto de ebullición es de -192° C. Presenta una densidad del 96.5 por ciento de la del aire, siendo un gas muy ligero que no es apreciablemente soluble en agua. Es inflamable y arde con llama azul, aunque no mantiene la combustión. El CO se produce generalmente como resultado de alguno de los siguientes procesos químicos: 27
•
Combustión incompleta del carbono.
•
Reacción a elevada temperatura entre el CO2 y materiales que tienen carbono.
•
Disociación del CO2 a altas temperaturas.
• Oxidación atmosférica del metano (CH4 procedente de la fermentación anaerobia (sin aire) de la materia orgánica. • Proceso de producción y degradación de la clorofila en las plantas. Los principales problemas de contaminación atmosférica por CO son debidos a la combustión incompleta de carburantes en los automóviles.
4.4. Los óxidos de nitrógeno (NOx) Los contaminantes que poseen en su molécula algún átomo de nitrógeno pueden clasificarse en 3 grupos diferentes: formas orgánicas, formas oxidadas y forma reducidas. Se conocen ocho óxidos de nitrógeno distintos, pero normalmente sólo tienen interés como contaminantes dos de ellos, el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2). El resto se encuentra en equilibrio con estos dos, pero en concentraciones tan extraordinariamente bajas que carecen de importancia. El óxido nítrico (NO) es un gas incoloro y no inflamable, pero inodoro y tóxico. El dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas pardo-rojizo, no es inflamable pero sí tóxico y se caracteriza por un olor muy asfixiante. Se utiliza normalmente la notación NOx para representar colectivamente al NO y al NO2 implicados en la contaminación del aire. La mayor parte de los óxidos de nitrógeno se forman por la oxidación del nitrógeno atmosférico durante los procesos de combustión a temperaturas elevadas. El oxígeno y el nitrógeno del aire reaccionan para formar NO, oxidándose este posteriormente a NO2.
Las partículas pueden clasificarse, atendiendo a su tamaño y composición, en:
N2 + O2 2 NO + O2
2 NO 2 NO2
La mayor parte de los NOx emitidos a la atmósfera lo son en la forma NO.
28
4.5.
Ozono (O3)
El ozono es una forma alotrópica del oxígeno. Su fórmula química es O3. En condiciones normales es un gas incoloro de olor picante característico. Posee un gran poder oxidante y gran tendencia a transformarse en oxígeno. Las concentraciones de ozono a nivel del suelo son muy pequeñas, incrementándose rápidamente con la altura. Su presencia en la parte baja de la atmósfera se debe, sobre todo, a la acción fotoquímica de las radiaciones solares, en presencia de NOx y HC. 4.6. Anhídrido carbónico (CO2) El anhídrido carbónico o dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro, no tóxico, más denso que el aire, que se presenta en la atmósfera en concentraciones que oscilan entre 250 y 400 ppm. En realidad no puede considerarse como contaminante en sentido estricto ya que no es tóxico, y se halla en atmósferas puras de modo natural. No obstante, por los posibles riesgos que entraña su acumulación en la atmósfera, como consecuencia de las alteraciones producidas en su ciclo por las actividades humanas que pudieran dar lugar a una modificación del clima de la Tierra, lo consideramos como sustancia contaminante. Además de estas sustancias, en la atmósfera se encuentran una serie de contaminantes que se presentan más raramente, pero que pueden producir efectos negativos sobre determinadas zonas por ser su emisión a la atmósfera muy localizada. Entre otros, se encuentra como más significativos los siguientes: • Otros derivados del azufre. • Halógenos y sus derivados. • Arsénico y sus derivados. • Componentes orgánicos. • Partículas de metales pesados y ligeros, como el plomo, mercurio, cobre, zinc. • Partículas de sustancias minerales, como el amianto y los asbestos. • Sustancias radiactivas. 4.7 Otros contaminantes presentes en la atmósfera 4.7.1. PLOMO 29
Se emite en algunos procesos industriales y manufactureros, especialmente en empresas de la fundición y aquellas que supongan manipulación del mineral, y se utiliza en algunas pinturas y barnices. La emisión también puede venir de la combustión de carburantes fósiles, como el carbón o la gasolina (con plomo), en la que hasta hace poco se utilizaba como antidetonante (tretraetilo/metilo de plomo). Provoca la enfermedad denominada Saturnismo. Afecta al sistema nervioso central, óseo y digestivo, por acumulación en el organismo, y reduce la capacidad de filtración del riñón. En caso de mujeres embarazadas podría incluso afectar al feto. 4.7.2. MERCURIO Mercurio aparece en la naturaleza en forma elemental (liquido) y compuesto con otros elementos químicos (ejemplo: HgS - Cinabrio). En la minería artesanal de oro se utiliza el mercurio elemental para la amalgamación de oro. El oro se obtiene por la quema del amalgamo (vaporización del mercurio) El mercurio liberado al medio ambiente forma con otros elementos químicos compuestos que son más problemáticos que el mercurio puro. 4.7.3. CIANURO (CN-) El Cianuro es un co - producto de varias industrias como productores de fertilizantes y también de la minería de oro. Se obtiene el oro por un proceso de dos fases: 1ª fase: Cianuración 2 Au + 8 NaCN + 2 H2O +O2
2 NaAu(CN)2 + 2 NaOH
(en realidad la reacción es un poco más complicada) 2ª fase: Recuperación del oro por precipitación de cinc Zn + 2 NaCN + NaAu(CN)2
Au + Na2Zn(CN)2
(El cinc metálico reacciona con iones de cianuro y el complejo de cianuro-oro liberando el oro metálico) Para la cianuración del oro se requiere concentraciones de 100 mg/l de NaCN (que equivale a 50 mg/l cianuro libre), en el caso que no hay otros metales presentes que forman complejos de cianuro. 30
En forma parecida se obtiene también plata de la roca, pero hay que emplear cantidades mayores de cianuro en mayor concentración. El la roca hay otros minerales / metales aparte de oro y plata, que también forman compuestos de cianuro como por ejemplo: Fe(CN)64-, Fe(CN)63- , Ni(CN)62-, además compuestos de cinc y cobre entre otros. Otro compuesto es el thiocianato SCN- que se forma como producto de la reacción del cianuro con azufre, liberado por ejemplo de pirita. Lo más elevado el consumo de cianuro en el proceso (sobre todo para la obtención de plata), lo más incrementa la formación de compuestos del cianuro con otros metales (es decir, lo más alta la cantidad de metales liberados de la roca). Si las aguas residuales del proceso son liberados al medio ambiente sin tratamiento contienen pequeñas cantidades de cianuro libre y grandes cantidades de complejos cianuro - metal con distinta solubilidad y toxicidad. El cianuro libre (CN-) es altamente tóxico y forma compuestos tanto orgánicos como inorgánicos cuales también pueden ser tóxicos por su parte.
4.8. A.
EFECTOS Sobre la salud humana
Los efectos que producen sobre la salud se ponen claramente de manifiesto, como se ha observado en Londres, Nueva York y Osaka entre otras ciudades, por el aumento de la mortalidad, sobre todo en las personas de edad avanzada o en los individuos más sensibles por cualquier razón. Más difíciles de discernir son los efectos que, a largo plazo, pueden producir las exposiciones episódicas a elevadas concentraciones medias y bajas de contaminantes. Se ha comprobado la relación existente entre la contaminación atmosférica, producida por partículas en suspensión y anhídrido sulfuroso, y la aparición de bronquitis crónica caracterizada por la producción de flemas, la exacerbación de catarros y dificultades respiratorias tanto en los hombres como en las mujeres adultas. Se ha observado igualmente, que cuando las concentraciones tanto de SO2 como de partículas en suspensión superan los 500 microgramos/metro cúbico de aire, como promedio de 24 horas, se produce un aumento de la mortalidad en la población en general, siendo los grupos más sensibles los individuos con procesos cardíacos o pulmonares. Con promedios diarios de 250 microgramos/metro cúbico de SO2 y de humos se ha registrado el empeoramiento en los enfermos con afecciones pulmonares. Es de destacar que las concentraciones de partículas en suspensión y de SO2 que pueden provocar la aparición de efectos sobre la salud, pueden variar de un lugar a otro según cuáles sean las características físicas y químicas de las 31
partículas, y en función de la presencia en el aire de otros contaminantes que puedan producir efectos sinérgicos con aquéllos. La presencia en el aire de elevadas concentraciones de monóxido de carbono (CO) representa una amenaza para la salud. El CO inhalado se combina con la hemoglobina de la sangre, dando lugar a la formación de carboxihemoglobina, lo que reduce la capacidad de la sangre para el transporte de oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos. Se ha comprobado que una saturación de carboxihemoglobina por encima del 10% puede provocar efectos sobre la función psicomotora que se manifiesta con síntomas de cansancio, cefaleas y alteraciones de la coordinación. Por encima del 5% de saturación se producen cambios funcionales cardíacos y pulmonares y se aumenta el umbral visual. No se han encontrado pruebas que indiquen efectos significativos con una concentración de carboxihemoglobina inferior al 2%. Los óxidos de nitrógeno, NOx, son contaminantes igualmente peligrosos para la salud. La mayor parte de los estudios relativos a los efectos de los NOx se han ocupado, sobre todo, del NO2 ya que es el más tóxico. Los efectos producidos por el NO2 sobre los animales y los seres humanos afectan, casi por entero, al tracto respiratorio. Se ha observado que una concentración media de 190 microgramos de NO2 por metro cúbico de aire, superada el 40% de los días, aumenta la frecuencia de infecciones de las vías respiratorias en la población expuesta. Los metales tóxicos presentes en el aire representan una amenaza para la salud humana cuando se inhalan en cantidades suficientes, debido a la tendencia que presenta el organismo a su acumulación. Por su importancia, destacaremos los efectos producidos por el plomo sobre la salud humana. Los compuestos inorgánicos del plomo atmosférico son absorbidos por los humanos, principalmente a través del sistema respiratorio, alcanzando el torrente sanguíneo aproximadamente el 35% del plomo inhalado por los pulmones. Una vez incorporado el plomo a la corriente sanguínea, una parte se almacena en los huesos y otra se expulsa por la orina, en una continua fase de renovación en el organismo. A partir de ciertas cantidades puede producir efectos adversos en el comportamiento, afectan la inteligencia de los niños y ser causa de anormalidades en los fetos de madres gestantes. Los adultos, por lo general, son menos sensibles que los niños a los efectos del plomo, pero una acumulación excesiva en el organismo puede producir serios e irreversibles daños en su sistema nervioso. B. Sobre las plantas Las plantas muestran una especial sensibilidad a la mayor parte de los contaminantes del aire, y sufren daños 32
significativos a concentraciones mucho más bajas que las necesarias para causar efectos perjudiciales sobre la salud humana y animal. Es muy difícil establecer valores límites de la contaminación atmosférica a partir de los cuales los efectos negativos se empiezan a manifestar, ya que estos dependen de la constitución de la planta y de la especie de que se trate, es decir, hay una especificidad de respuestas. Entre los distintos contaminantes que se presentan generalmente en el aire ambiente, el SO2 es el que tiene mayor importancia debido a la gran toxicidad que tiene para la vegetación. Los daños producidos por el SO2 a las plantas obedecen a la exposición a altas concentraciones durante periodos cortos; o por la exposición a concentraciones relativamente bajas durante largos periodos. Los daños agudos se producen como consecuencia de exposiciones cortas a concentraciones elevadas. Exposiciones medias diarias de 130 microgramos de SO2 por metro cúbico de aire durante el periodo de crecimiento, pueden causar daños en las coníferas más sensibles. Estos daños se caracterizan por la aparición de necrosis apicales de color rojo o anaranjado. La exposición a menores concentraciones durante tipos de exposición más largos ocasiones lesiones crónicas. Exposiciones medias anuales de anhídrido sulfuroso de 50 microgramos por metro cúbico de aire pueden causar daños a especies forestales sensibles. Estas se manifiestan por un gradual amarillamiento de la hoja que se va extendiendo desde la zona apical a la base de la misma, causada por dificultades en el mecanismo sintetizador de la clorofila. En las plantas dañadas se encuentran grandes cantidades de sulfato en las hojas con síntomas crónicos. Las brumas de ácido sulfúrico, causadas por la presencia en el aire de los óxidos de azufre, producen daños en las hojas, caracterizados por la aparición de manchas producidas por las gotas de ácido depositadas sobre las hojas humedecidas por el rocío o la niebla. Concentraciones relativamente bajas de SO2 pueden causar daños importantes en la vegetación sensible, como consecuencia de la acción sinérgica de este contaminante con el ozono y los óxidos de nitrógeno, aunque estos se presenten en bajas concentraciones en el aire. El flúor y sus derivados son contaminantes del aire que se caracterizan por ser tóxicos en general para las plantas a muy pequeñas concentraciones. La sensibilidad de las plantas a la acción del flúor varía, como en el caso del SO2, según las especies y las condiciones del medio, siendo especialmente sensibles a este contaminante las viñas y las plantaciones frutales, especialmente las de frutos con hueso (como el melocotón o durazno). En el medio forestal, las resinosas son las especies más sensibles al flúor, ya que al tener hojas perennes y tener el flúor un efecto acumulativo sobre los tejidos, se va almacenando hasta sobrepasar los umbrales de toxicidad, lo que da lugar a la aparición de necrosis que pueden llegar a producir la muerte de grandes masas forestales. Un aspecto importante del efecto acumulativo del flúor es su transmisión a través de las cadenas alimentarias. El mecanismo es el siguiente: el flúor presente en el aire se acumula en los pastos y de éstos pasa a los animales, siendo los bovinos los más afectados. La acumulación del flúor en los tejidos puede causar la aparición de la fluorosis, enfermedad que se presenta sobre todo en el ganado vacuno. Observaciones realizadas muestran que la ingestión de pastos puede ser tolerada sin 33
efectos negativos, cuando su concentración en flúor no supera los 40 ppm como media durante todo el año. Se ha observado la aparición de lesiones visibles sobre las hojas después de una exposición durante un día a concentraciones de flúor en el aire de 3 a 10 microgramos por metro cúbico. Para concentraciones entre 0.5 y 3 microgramos/metro cúbico los efectos se manifiestan cuando transcurren periodos de exposición superiores a un mes. Entre los óxidos de nitrógeno solo el NO2 es tóxico para las plantas, a pequeñas concentraciones y largo tiempo de exposición. Los daños se manifiestan por la aparición de necrosis y clorosis de color negro o marrón rojizo en las hojas. Los sinergismos de NO2 y SO2 provocan a bajas concentraciones alteraciones en la vegetación. Este hecho se ha observado en las zonas urbanas. La contaminación atmosférica fotoquímica produce daños en la vegetación a concentraciones que ya se están alcanzando en algunas ciudades. El ozono y el PAN son los principales causantes de estos daños. Las lesiones producidas por el ozono se manifiestan como manchas blancas o punteados claros sobre el haz de las hojas. Los daños producidos por los PAN se presentan como graves lesiones foliares caracterizadas por una tintura plateada o vidriosa en el envés de la hoja, así como por un ataque general en las hojas jóvenes. C. Sobre los materiales La acción de los contaminantes atmosféricos sobre los materiales puede manifestarse por la sedimentación de partículas sobre la superficie de los mismos, afeando su aspecto externo, o por ataque químico al reaccionar el contaminante con el material. Los SOx causan daños a muchos tipos de materiales, bien directa o indirectamente. Un alto contenido de SOx en el aire produce la aceleración de la corrosión de los metales tales como el acero al carbono, zinc, acero galvanizado, compuestos del cobre, niquel y aluminio. Esta aceleración se ve favorecida por la presencia de partículas depositadas por la humedad y por la temperatura. En general, puede señalarse que la corrosividad de una atmósfera depende de condiciones meteorológicas y factores de contaminación. Se han observado correlaciones entre tasas de corrosión en metales y concentraciones de SO2 en la atmósfera, dándose las tasas altas de corrosión más altas en zonas industrializadas. Las nieblas de ácido sulfúrico procedentes de la conversión catalítica del SO2 a SO3 en la atmósfera, atacan a los materiales de construcción como el mármol, la caliza y la argamasa, convirtiendo los carbonatos en sulfatos solubles en el agua de lluvia. Esto unido a que el volumen específico de los sulfatos es mayor que el de los carbonatos, hace que en la piedra aparezcan escamas y se debilite mecánicamente.
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Los compuestos de azufre pueden producir daños en pinturas plásticas, papel, fibras textiles y sobre los contactos eléctricos de los sistemas electrónicos, dando lugar a deficiencias en su funcionamiento. La acción de los oxidantes fotoquímicos se produce sobre todo en los cauchos y elastomeros en los que causan un rápido envejecimiento y agrietamiento. Los óxidos de nitrógeno decoloran y estropean las fibras textiles y los nitratos producen la corrosión de las aleaciones de cupro-niquel. D. Efectos globales El aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y de otros contaminantes en la atmósfera puede dar lugar a una elevación general de la temperatura del globo, por «efecto invernadero», que modificaría el régimen de lluvias, lo que produciría alteraciones sobre las tierras cultivables y la extensión de los desiertos. Por otra parte, los sulfatos y las partículas finas que disminuyen la visibilidad pueden igualmente reducir la intensidad de la radiación solar. Los hidrocarburos halogenados y los óxidos de nitrógeno emitidos por los aviones supersónicos pueden provocar una disminución de ozono en la estratosfera con el consiguiente aumento de la radiación ultravioleta que llegaría a la Tierra. E.
Efectos sobre los ecosistemas (lluvias ácidas)
Los primeros efectos producidos por las precipitaciones ácidas se detectaron en cientos de lagos de Escandinavia, alrededor de los años 60. En la actualidad, más de 18,000 lagos están acidificados, en Suecia alrededor de 6,000 de ellos muestran graves daños sobre la biología acuática, y unos 2,000 de los situados en la zona meridional y central han perdido sus poblaciones piscícolas. La acidificación de las aguas interiores tiene efectos muy graves sobre los ecosistemas acuáticos. Se ha demostrado que todos los tipos de organismos integrantes de los ecosistemas de agua dulce son sensibles a la acidificación, produciéndose cambios en todos los niveles tróficos. La acidificación de los lagos y de las masas de agua se está extendiendo progresivamente cada vez a mayor número de países, afectando día a día a más extensas áreas. El ión aluminio es muy tóxico para la mayor parte de los organismos y se cree que la causa última de la muerte de las poblaciones de peces en los lagos acidificados se debe al envenenamiento por aluminio. Otros metales tales como el cadmio, zinc y plomo tienen igualmente una mayor facilidad para disolverse, por lo que son más accesibles para los animales y plantas acuáticas. Los suelos presentan, por lo general, una mayor resistencia a la acidificación que el agua. No obstante, el grado de sensibilidad puede variar muy ampliamente de unas zonas a otras dependiendo, principalmente, del espesor de la capa de humus, de la consistencia del sustrato, así del tipo de rocas y suelo. Uno de los efectos más importantes de la acidificación de los suelos es, probablemente, el incremento de la movilidad con las consiguientes pérdidas por lixiviación de ciertos cationes metálicos de carácter básico tales como el calcio, magnesio, potasio y aluminio. F. Efectos sobre el clima (efecto invernadero) Durante los últimos años se ha venido poniendo de manifiesto una preocupación creciente por los posibles efectos que sobre el clima pudiera causar el aumento 35
progresivo de contaminantes en la atmósfera como consecuencia de las actividades humanas. Observaciones realizadas en Suecia, Australia, Alaska y Hawai muestran que la concentración de CO2, que oscilaba entre 265 y 290 ppm antes de los años cincuenta, llegó a ser de 330 ppm en 1976, aumentando a un ritmo de alrededor de 1 ppm en el curso de los últimos años. Se cree que el incremento de CO2 en la atmósfera es debido a las alteraciones que las actividades humanas producen en el ciclo biogeoquímico del carbono ya que, por una parte, en la combustión de combustible fósiles y en los incendios forestales se producen grandes cantidades de CO2, y por otra parte, estos mismos incendios y la tala progresiva de bosques, que produce una disminución de las masas forestales mundiales, la degradación del suelo y la creciente desertificación, producen una disminución de la tasa de la absorción total del CO2 presente en la atmósfera por la vegetación. El incremento de la concentración del CO2 en la atmósfera puede alterar la temperatura de la Tierra debido a que el CO2 es transparente a la radiación solar recibida del sol, dejándola pasar libremente, pero absorbe la radiación infrarroja emitida desde la tierra. El efecto total es que cuanto mayor sea la concentración de CO2 en la atmósfera, mayor es la cantidad de energía recibida por la Tierra desde el Sol que queda atrapada en la atmósfera en forma de calor. Este fenómeno que se conoce con el nombre de «efecto invernadero» produciría un recalentamiento de la atmósfera. Los sulfatos y las partículas finas presentes en la atmósfera pueden tener igualmente efectos sobre el clima. Las partículas finas tienen una doble acción sobre la radiación solar: por una parte, difunden la luz incidente y, por otra, absorben una parte de esta radiación, lo que produce un calentamiento de las partículas y la emisión de radiación infrarroja. Los efectos atmosféricos que producen dependerán de la altitud a que las partículas se encuentren.
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EL PROBLEMA DEL RADÓN.
Una fuente natural de radioactividad es el gas radioactivo Radón. Radón es un gas radioactivo que pertenece a la cadena de desintegración del Uranio. Se forma por desintegración de Radio - 226 a Radón - 222. En todos los partes donde existen minerales que contienen Uranio - entonces en cualquier roca magmática - se forma Radón. Concentraciones relativamente altas de Radón se encuentran en zonas de rocas magmáticas en general. El gas puede difundir por las fracturas y grietas de la roca al ambiente. En lugares de mala ventilación (el sótano de una casa o una mina subterránea) las concentraciones pueden ser importantes. El Radón es un elemento químico que pertenece al grupo de los gases preciosos (como Helio, Argón etcétera) y así no es nocivo - ni es venenoso ni tiene otra propiedad tóxica. 36
La inhalación y exhalación del radón no causa daño ninguno a la salud. Problemáticos son los productos de la desintegración radioactiva del radón. La vida media del Radón es de solo 3,8 días y se desintegra emitiendo radiación a para formar isótopos también radioactivos de Polonio, Plomo y Bismuto, Telurio y Astato. Si el núcleo del gas se descompone dentro del pulmón emite una partícula a y además los productos sólidos de la desintegración no pueden ser eliminados por la respiración pero quedan ahí - y pueden desarrollar todo efecto biológico posible en el tejido del cuerpo (del pulmón). La dosis de radiación que cualquier persona recibe en el caso normal no tiene que causar preocupación. Un peligro para la salud existe cuando la persona esta expuesta por mucho tiempo a concentraciones significativo de Radón. De la región minera de Schneeberg (Erzgebirge, "montaña de mena") en Alemania se sabe desde el siglo 15 que los mineros en minas de plata sufrieron muy frecuentemente una misteriosa enfermedad del pulmón - que posteriormente (en el año 1879) se identificaron como cáncer pulmonar. Se puede imaginar que personas que trabajan mucho tiempo en un ambiente con una concentración elevada de radón pueden sufrir daños severos de la salud. Investigaciones indican que desde una exposición a 3000 Bq / m3 aire aumenta el riesgo de cáncer pulmonar. Una casa "normal" (con sótano) cuenta con 50 hasta 1000 Bq / m3 aire. En casos extremos de casas en la ciudad de Schneeberg mediciones reportan valores de hasta 50000 Bq / m3 aire. Se estima que la exposición a radón causa entre 30 y 90 muertos de cáncer adicional entre 1 millón de personas.
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