401549 74 Fase 1 Planificación

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74

FASE I – Planificación

PRESENTADO POR: YEISON BERNAL CODIGO: 1.121.846.086 LUZ CARINA CUBILLOS CÓDIGO: 1.121.866.363 ANDY GISSELLE TORRES CODIGO: 1.121.867.397 DANIEL HUMBERTO LOAIZA CODIGO: 1.121.842.275 FABIO ANDRES GUZMAN CODIGO: 1.121.863.065

TUTOR DE CURSO: STELLA DIAZ NEIRA

CODIGO DE CURSO: 401549_74

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE - ECAPMA PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL CEAD ACACIAS 12/03/2017 INTRODUCCIÓN

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74

Una de las principales actividades de proteger el medio ambiente tiene como objetivo fundamental la de prevenir, evitar, reducir y eliminar los impactos de las diferentes acciones generadas por el hombre, ya sean industriales, agropecuarias y de orden urbano. La Química Ambiental no solo se encarga del estudio de la conductividad y evolución de las sustancias en los componentes agua, aire y suelo, también centra sus estudios en el campo de la antróposfera, la cual es el espacio en que el ser humano desarrolla sus actividades; puesto que la mayoría de los problemas ambientales están ligadas a las actividades humanas que provocan contaminación, destrucción y dañan en general los recursos naturales. El desarrollo sostenible deberá conseguirse desde una perspectiva de innovación de tecnologías limpias y eficaces contra las distintas sustancias y efectos contaminantes al medio ambiente. Pues uno de los tipos de contaminación más grave y que causa daño masivo a las fuentes hídricas es el de contaminación por agentes químicos como lo son las sustancias inorgánicas (ácidos, sales, bases, metales pesados, etc.,) y sustancias orgánicas tales como (proteínas, grasas y carbohidratos), que en algunos casos son biodegradables. PASO 1. ROLES, IDENTIFICANDO CADA PARTICIPANTE Y SU ROL

Roles

Función

Moderador Luz Karina Cubillos

Quien organiza parte del trabajo consolidado y vigila que se cumplan las tareas propuestas. Responsable de entregar el producto de equipo

Encargado de organizar los aportes en el documento a entregar. Colaborador antifraude Revisa redacción y ortografía además tendrá la misión de revisar que Fabio Andres Guzmán los aportes incluidos en el trabajo final no sea copy-paste. EVALUADOR Daniel Humberto Loaiza

Es el crítico, revisa que los aportes que se van haciendo correspondan con lo solicitado en la Guía Integradora de Actividades y esté de acuerdo con lo estipulado en la Rubrica Analítica de Evaluación.

Investigador Adny Gisselle Torres

Lidera las consultas de material bibliográfico y las propuestas de investigación.

Creativo Yeison Bernal

Vigila el tiempo, aporta ideas y hace preguntas para que los otros también aporten ideas.

PASÓ 2. PROBLEMÁTICAS INDIVIDUALES, IDENTIFICANDO AL PARTICIPANTE QUE LA COMPARTIÓ

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74

    

Yeison Bernal – Las curtiembres Luz Karina Cubillos - Petroquimica Adny Torres – La agricultura Daniel Loaiza – Granjas avícolas Fabio Andres Guzman - Extracción minera de cobre.

PASÓ 3. PROBLEMA GRUPAL La problemática escogida por todos para trabajar fue la contaminación de la agricultura a la hidrosfera. La agricultura es, a la misma vez, la principal causa de degradación de los recursos hídricos superficiales y subterráneos mediante la erosión y residuos agroquímicos y anegamiento de cultivos de regadío. Y víctima debido al uso de agua residual, superficial y subterránea contaminada, obliga a tomar medidas de remediación, afecta cultivos y transmite enfermedades a los consumidores y agricultores. Todo residuo agrícola, independientemente del tipo de agricultura, se considera como contaminación de fuentes no localizadas, la característica principal de esta fuente es que su comportamiento depende de las condiciones hidrológicas, no es fácil su medición ni control directamente, por lo tanto son difíciles de regular. Los residuos generados se desplazan por la superficie terrestre o se infiltran en el suelo, arrastrados por la lluvia y el deshielo de la nieve. Estas sustancias alcanzan aguas subterráneas, humedales, ríos, lagos y finalmente llegan al mar transportadas por el río, en forma de sedimento y carga química. Se catalogan como fuentes de contaminantes no puntuales procedente de la actividad agrícola: las escorrentías de cualquier tipo de cultivo dirigidas hacia agua superficial o subterránea debido a su elevado contenido en las siguientes sustancias: • Nutrientes (nitrógeno, fósforo), fertilizantes, pesticidas, metales, patógenos, sedimentos, demanda biológica de oxígeno y elementos trazas. Produce eutrofización del medio causando que el agua consiga olor y sabor, conducen a un excesivo crecimiento de algas generando ambientes atóxicos suprimiendo otras algas o especies acuáticas. En el caso de estiércol, el agua superficial resulta altamente contaminada por patógenos, metales, fósforo y nitrógeno. Uno de los principales contaminantes es el nitrato derivado de los compuestos nitrogenados utilizados como fertilizantes. Cuando se infiltra y alcanza las aguas subterráneas produce un aumento en la concentración de nitratos que son peligrosos para la salud pública Para estudiar y evaluar la contaminación derivada de la agricultura es imprescindible conocer el ciclo del nitrógeno.

Aplicación de plaguicidas

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74

• Los plaguicidas una vez aplicados, sufren procesos de degradación y transformación, total o parcial, que conducen a la formación de nuevos productos que puede ser, incluso, más móviles, persistentes y peligrosos que los compuestos iniciales. • Además de los plaguicidas se utilizan herbicidas e insecticidas. Estos productos se están aplicando de manera intensiva en muchos países. Provoca la contaminación tanto del recurso hídrico como a la biota, debido a la presencia de productos cancerígenos y otros venenos. • En algunos casos puede producir disfunción en el sistema ecológico por pérdidas de los depredadores debido a la inhibición en la reproducción. Efectos en la salud pública por alimentación de peces infectados. En las aguas subterráneas puede tener consecuencias graves si alcanza un pozo de abastecimiento. Conocidos el impacto de la actividad agrícola debido a la contaminación que origina, es posible disminuir este impacto tomando determinadas decisiones las cuales sean un equilibrio entre la productividad, rentabilidad y protección del medio ambiente. Se pueden tomar medidas como: •

Supervisión de la calidad del agua que se puedan ver afectadas por la actividad agrícola

•

Reducción y prevención de la generación de escorrentías agroquímica y sedimentos

•

Mejora de la eficiencia en la aplicación de fertilizantes

•

Buenas prácticas en el uso de plaguicidas, pesticidas y herbicidas.

•

Información y formación a las comunidades involucradas en la actividad.

PASO 4. LLUVIAS DE IDEAS INDIVIDUALES Y COMPENDIO LLUVIAS DE IDEAS.

Luz Karina Cubillos Causas de eutrofización 

Precipitación de la zona debido a los cambios atmosféricos



Descomposición y extracción de los diferentes organismos



Vertidos de residuos industriales, agrícolas y plantas de tratamiento de tratamiento



Desforestación, aumento de la erosión y disminución del reciclaje de nutrientes en la cueca aumentando el ingreso del agua.



Uso de fertilizantes y herbicidas en exceso



Por causa de las aguas lluvias aumenta la contaminación

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74



Aguas residuales provenientes de la población cercana a la orilla de la cuenca



Uso de detergentes con alta concentración fósforo

Efecto de la eutrofización 



Ausencia de oxigeno debido a la eutrofización generando la muerte a peces o desplazamiento de los mismos. Aumento de Biomasa disminuyendo la diversidad.



Olor nauseabundo por falta de oxígeno que genera la descomposición de los sólidos y materia orgánica.



Crecimiento de bacterias como clostridium que produce toxinas letales a los pájaros y mamíferos.

 Perdidas económicas como lo es el turismo.

Fabio Andres Guzmán CAUSAS

EFECTO

Fertilizantes Nitrogenados

Incorporación de nitratos al sub suelo en aguas subterráneas debido a lixiviación, y aguas lluvias conducidas por canales a las fuentes hídricas directamente es lenta la depuración.

Fertilizantes fosforados

Aporta además de P otros elementos como S, Ca, Mg, Mn. Adherencia de fosfatos al subsuelo y en aguas sobre producción de algas y maleza acuáticas

Fertilizantes potásicos

Efecto salinizante

Hidrocarburos

Metales pesados

Aumento de carbono orgánico, disminución de PH, generación de ácidos orgánicos, Aumento de Mn y Fe intercambiable Inhibición de la actividad enzimática, disminución cualitativa y cuantitativa de población de microorganismos, pueden ingresar a la cadena trófica.

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74

Yeison Bernal Causas 

La sobre explotación de la tierra.



Deforestación para cultivar.



Uso de fertilizantes y plaguicidas.



Aumento de la población que lleva a generar más cultivos.

Efectos 

Tierras acidas



Erosión del suelo



Pérdida de biodiversidad



Contaminación del agua y del aire.



Deterioro de las propiedades químicas como son la textura, permeabilidad y retención del agua.

Adny Gisselle Torres G.

CAUSA

EFECTO

Aplicación de fertilizantes

Escorrentía de nutrientes especialmente fósforo el cual da lugar a la eutrofización

Eutrofización

Provoca malos olores, crecimiento excesivo de algas lo que ocasiona desoxigenación del agua y mortandad de peces.

Plaguicidas

Contaminación del agua lo que ocasiona disfunción del sistema ecológico en aguas superficiales por perdida de los depredadores. Adicionalmente consecuencias negativas en la salud pública por la contaminación de los peces.

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74

Daniel Humberto Loaiza. CUSAS

EFECTOS



Aplicación de abonos y agroquímicos a  los cultivos.



Aplicación en exceso de fertilizantes.



Los agroquímicos se eliminan por acción del agua o del viento de la superficie del suelo antes de que puedan ser absorbidos





Los excesos de nitrógeno y fosfatos pueden infiltrarse en las aguas subterráneas o ser arrastrados a cursos de agua sobrecarga de nutrientes provoca la

contaminación del agua por nitratos, fosfatos y plaguicidas.



contaminación de las aguas subterráneas por los productos y residuos agroquímicos.



contaminación por fertilizantes se produce cuando éstos se utilizan en mayor cantidad de la que pueden absorber los cultivos.



Da lugar a una explosión de algas que suprimen otras plantas y animales acuáticos.



la contaminación del agua dulce con compuestos carcinógenos y otros venenos que afectan al ser humano y a muchas formas

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Escuela: ECAPMA Programa: Ingeniería Ambiental Curso: química ambiental Código: 401549_74

PASO 5. DIAGRAMA CAUSA Y EFECTO (GRUPAL)

PASO 6. MAPA CONCEPTUAL JUICIOS DE VALOR (GRUPAL) JUICIO DE VALORES Contaminación por la agricultura

Estado actual

Método de remediación podemos obtener el agua deseada

Contaminación de las fuentes hídricas.

Plaguicida s

Por fertilizant es Por altas concentr aciones de Nitrógeno (N)

por medio

Sulfuro de calcio, peróxido de hidrógeno, arsénico

Podemos utilizar los métodos de.

Electrocinét ica

Electrolisis de los disolventes clorado

Para tener agua limpia y no contaminar los ríos, les debemos dar un tratamiento adecuado de descontaminación, para evitar la pérdida de fauna y

Dentro de las soluciones para este problema de eutrofización encontramos las siguientes: Filtración de algas Limitación de nutrientes

Fosforo

Esta contaminación del recurso hídrico nos genera

Para

Esto con el fin de tener una mejor calidad del agua para poder hacer uso de la misma. Lo ideal es tener un agua sin residuos, contaminantes químicos, con buenas especies para su proceso

Sistemas de detención del agua de escorrentía

PASO 7. RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS INDIVIDUALES, CADA ESTUDIANTE REALIZA 1 SOLO (IDENTIFICAR QUIEN HACE CADA UNO)

ANEXO 3 Problemas Propuestos 

Luz Karina Cubillos - Problema 1. Según los resultados del estudio fisicoquímico de la fuente hídrica de abastecimiento, determine la alcalinidad teniendo en cuenta que la constante de disociación de los iones bicarbonato (HCO3‒) es de 4.7x10-11.

Tomando los datos del anexo 1. [CO3-2] 2,3x10-5 mol/L = 0,23 x 10-4 mol/L [Ca+2] = 1,72x10-4 mol/L [HCO3 -] = ? Se supone que todos los bicarbonatos son de Ca, se restan los correspondientes al carbonato y nos dan los de bicarbonato. 1,72 – 0,23 = 1,49 [HCO3 -] = 1,49 x 10-4 mol/L

Reacción de disociación [HCO3 -] ------->

[ H+] + [CO3-2]

Reacción de disociación

HCO3 -

Al inicio

1,49 x 10-4

0

0

En el equilibrio

1,49 x 10-4 - x

x

x

----->

H+

+

CO3-2

x = número de moles que se disociaron en el equilibrio Kdisoc = 4,7 x 10 -11 Ecuación de disociación: Kdisoc =[ H+] x [CO3-2] / [HCO3 -]

(1)

El que la constante de disociación sea tan pequeña, indica que 1,49 x 10-4 – x es aproximadamente igual a 1,49 x 10-4  Se Reemplaza en la ecuación (1) con los datos en el equilibrio, se hacen los cálculo matemáticos, se obtiene: 4,7 x 10 -11 = [x] * [x] / [Ci –x]

= x2 / 1,49x 10-4

 Despejamos x2 = 4,7 x 10-11 * 1,49x 10-4 = 7,00 x 10-15 = 70 x10-16

 se saca raíz cuadrada, queda x = 8,36 x 10-8 moles / L  se confirma que x es muy pequeño por lo que la concentración molar de HCO3- es aproximadamente = 1,49x10-4 moles/L = 1,49x10-4 equiv/L  se convierte a mg de CaCO3 usando su masa equivalente (50g/equiv), despues se pasan los g a mg Alcalinidad = 1,49x10-4 moles/L x 50g/equiv x 1000mg/1g = 7,45 ppm expresada en CaCO3



Yeison Bernal - Problema 2. Calcule la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) por glucosa presente en las aguas residuales de la industria dedicada al curtido de pieles. Para desarrollar el ejercicio, tenga en cuenta la siguiente reacción: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O Con el resultado obtenido, realice un breve análisis (máximo de cinco líneas) en donde indique si la DBO del vertimiento cumple con el límite máximo permisible según lo expuesto en la normatividad Colombiana (Resolución 631 de 2015) Cuando realice la comparación, tenga en cuenta que la norma clasifica la actividad industrial de curtido de pieles en el Sector de Actividades de Fabricación y Manufactura de Bienes.

Solución

C6 H 12 O6 +6 O2 →6 CO 2+ 6 H 2 O concentración de la glucosa:123

0.0007 mol → moles O2 mg L

Peso Molecular ( PM ) C 6 H 12 O6 :180 mg Convertimos: 123 ag L 123

mg : 0.123 gr L

moles :

masa PM

0.123 gr moles : gr 180 mol moles :0.0007 moles de Glucosa

DBO :0.0007 mol × gr mol

mol ( 61mol )

DBO :0.0042moles O 2 Luego pasamos los moles a mg/L

masa: ( moles ) × ( PM O2 ) masa: 0.0042moles O2 ×32

gr mol

masa: 0.1344 gr O2 Convertimos gr a mg

m:0.1344 gr O2 → 134.4 mg O2

1 mol C6 H 12 O 6 →6 moles O 2



DBO :134.4

mg O L 2

Adny Gisselle Torres - Problema 3. Calcule la dureza expresada en partes por millón (ppm) de carbonato de calcio (CaCO3) por la presencia del ion calcio (Ca2+) en la fuente hídrica de abastecimiento. Emplee la siguiente reacción para hacer el cálculo: CaCO3 + H2O →→⃖ CO32- + Ca2+ 

Concentración molar del ion [Ca2+] = 1.72x10-4mol/L



Concentración molar del ion



Masa molar CaCO3 = 100 g/mol



Masa Ca = 40 g/mol



Masa CO3= 60 g/mol

[ C O3 ]

= 2.3x10-5mol/L

g ∗1000 mg mol mol [ Ca ] =0.000172 ( 1l )∗40 =6,88 mg/ l L g g ∗1000 mg mol mol =1,38 mg/ l [ C O3 ]=0.00023 L (1 l )∗60 g

[ CaC O3 ]=6,88

mg 1,38 mg + l l

[ CaC O3 ]=8,26 ppm 

Daniel Loaiza Problema 4. Con los resultados del análisis realizado a muestra de agua residual de vertimiento generado por las granjas avícolas, calcule la dureza total, permanente y temporal de las especies químicas identificadas. Resultados Se utilizaron 35mL de la muestra 2.5 L de agua libre de oxígeno 49 ppm de Ca(HCO3)2 33 ppm de Mg(HCO3)2

12ppm de NaCl 39 ppm de CaCl2 2 ppm de MgCl2 2 ppm de MgSO4 5 ppm de Mg(HSO3)2 1 ppm de C6H12O6 1 ppm de C12H22O11

DUREZA

Ca ( HCO 3 ) 2

2∗0.162 mmolCa ( HCO 3 ) 2 ∗1 mmolCaCO3 ml Ca ( HCO3 ) 2 ∗35 mg Ca ( HCO 3 ) 2 1 mmol Ca ( HCO 3 ) 2 ∗1 1 mol CaCO3 0,049 ml Ca ( HCO 3 ) 2.5 L =6.38* 10−4 Ca ( HCO 3 ) 2

DUREZA 33 ppm de Mg(HCO3)2

2∗0.146,3387 mmol Mg ( HCO 3 ) 2 ∗1 mmolCaCO3 ml Mg ( HCO 3 ) 2 ∗35 mg Mg ( HCO 3 ) 2 1 mmol Mg ( HCO3 ) 2 ∗1 1mol CaCO 3 0,033 ml Mg ( HCO3) 2.5 L =6,74* 10−2 Mg ( HCO 3 ) 2 DUREZA 12ppm de NaCl

NaCl∗0.584 mmol NaCl ∗1mmol CaCO3 ml NaCl ∗35 mg NaCl 1 mmol NaCl ∗1 1 mol CaCO3 0,012 ml 2.5 L =9.81* 10−2 NaCl DUREZA 39 ppm de CaCl2

2∗0.110 mmoL CaCl2 ∗1 mmol CaCO3 ml CaCl 2 ∗35 mgCaCl 2 1 mmolCaCl 2 ∗1 1mol CaCO 3 0,039 ml CaCl 2.5 L =6.006* 10−2 CaCl 2 DUREZA 2 ppm de MgCl2

2∗0.952 mmol MgCl 2 ∗1 mmolCaCO3 ml MgCl 2 ∗35 mg MgCl 2 1 mmol MgCl 2 ∗1 1 mol CaCO3 0,02 mL MgCl 2.5 L =0.26 MgCl 2 DUREZA 2 ppm de MgSO4

4∗0.120 mmol MgSO 4 ∗1 mmolCaCO3 ml MgSO 4 ∗35 mg MgSO 4 1 mmol MgSO 4 ∗1 1 mol CaCO3 0,02 ml MgSO 2.5 L =3.36* 10−2 MgSO 4

DUREZA 5 ppm de Mg(HSO3)2

2∗0.186 mmol Mg(HSO 3)2 ∗1 mmolCaCO3 ml Mg( HSO 3)2 ∗35 mg Mg( HSO 3)2 1 mmol Mg (HSO 3)2 ∗1 1mol CaCO 3 0,050 ml Mg ( HSO 3) 2.5 L =0.130 Mg( HSO 3) 2

DUREZA 1 ppm de C6H12O6

6∗0.180 mmol C 6 H 12 O 6 ∗1 mmolCaCO3 ml C 6 H 12 O6 ∗35 mg C 6 H 12O 6 1mmol C 6 H 12O 6 ∗1 1mol CaCO 3 0,01 ml C 6 H 12O 2.5 L

=2.52* 10−2 C 6 H 12 O6



Fabio Andres Guzmán - Problema 5. Calcule la Demanda Química de Oxígeno (DQO) generada por la presencia del etanol (C2H6O) en el vertimiento de la industria dedicada al curtido de pieles. Ecuación de reacción del etanol

C2 H 6 O+3 O2 →2 C O2 +3 H 2 O C2 H 6 O=233 ppm=233 mg/ L g Peso molecular de C2 H 6 O=46.06 mol Concentración de

DQO causado por etanol

233 mg C2 H 6 O ∗3 mol O2 l ∗1 mol C 2 H 6 O 1mol C 2 H 6 O ∗32 g O2 46.06 g C2 H 6 O 1 mol O 2 ¿ 485.62

mg l O2

PASO 8. RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS INDIVIDUALES, CADA ESTUDIANTE REALIZA 1 SOLO (IDENTIFICAR QUIEN HACE CADA UNO).

ANEXO 4 Ejercicios teóricos Adny Gisselle Torres Ejercicio 1: Describa qué es eutrofización y exponga las causas y efectos que se presentan en un sistema lentico como un lago o pozo. R/: Eutrofización: es un tipo de contaminación química de las aguas. Se da cuando hay un aporte excesivo de nutrientes a un ecosistema acuático, el cual queda severamente afectado por ello. Puede producirse de forma natural (mareas rojas) pero es la antropogénica la que más debe de preocuparnos. El fósforo y el nitrógeno son los principales causantes de la

eutrofización, aunque también es relevantes cualquier otra sustancia que pueda ser limitante para el desarrollo de las diferentes especies como el potasio, el magnesio y diferentes productos orgánicos. CAUSAS Ganadería: Excrementos de los animales ricos en nutrientes nitrogenados si no se tratan adecuadamente acaban produciendo daños a los pozos o lagos cercanos. Agricultura: El uso de fertilizantes, fundamentalmente nitratos, que a menudo se usan sin el cuidado y la mesura adecuados y acaban en las aguas superficiales o subterráneas por lixiviación y arrastre desde de esos fertilizantes desde las tierras en las que se emplearon.

Residuos Urbanos: pueden producir eutrofización, aunque en este caso hay que añadir el posible uso de detergentes con fosfatos que son unos de los nutrientes que pueden originar la eutrofización y de consecuencias especialmente perniciosas en las aguas. Actividad Industrial: En el caso de la industria se pueden producir vertidos tanto de productos nitrogenados como fosfatados entre otros.

EFECTOS: Los efectos de la eutrofización se producen a nivel local y regional normalmente. Desde un punto de vista sistémico, aumenta la producción primaria (fotosíntesis), aumenta la biomasa, pero disminuye la diversidad y quedan alteradas drásticamente la composición, estructura y dinámica de los ecosistemas afectados. Efectos más específicos son por ejemplo la desecación de lagunas por el depósito durante largas temporadas de sedimentos y restos orgánicos sobre los que crece la vegetación, transformándose la laguna en pantano y luego en bosque o pradera La eutrofización tiene efectos sobre las especies acuáticas y de ribera, pero también sobre la calidad de las aguas ya que al aumentar la podredumbre y agotarse el oxígeno, las aguas adquieren un olor nauseabundo requiriendo un mayor tratamiento para poder ser consumidas o haciendo directamente imposible o indeseable su consumo. La eutrofización puede afectar a la producción piscícola de una zona, ya sea esta extracción o mediante el cultivo. Es posible que la acuicultura pueda producir un mayor aporte de nutrientes a las aguas circundantes a la granja por ello conviene que las granjas para peces, algas, mariscos… sean supervisadas y se gestionen con la delicadeza necesaria.

Daniel Loaiza - Ejercicio 2: Establezca un paralelo con el significado y las diferencias que existen entre la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda Química Oxigeno (DQO) y Oxígeno Disuelto (OD). R/: La demanda química de oxígeno, DQO, corresponde a la cantidad de oxigeno

requerida para oxidar completamente por medios químicos los compuestos orgánicos a CO2 y H2O. En la práctica, la materia orgánica en agua es oxidada por K2Cr2O7 bajo condiciones estrictas (en medio de ácido sulfúrico concentrado, y a una temperatura de 160 ºC). La cantidad de oxígeno del dicromato usado, es determinada y expresada

como DQO. En aquellos casos que la fórmula de los compuestos es conocida, la DQO puede ser derivada de la estequiometría. Se tiene que 1 g eq. De carbohidrato ó 1 g eq. De proteína corresponde 1 g eq. De CO2. Se debe destacar que la DQO no incluye el oxígeno que convierte el nitrógeno reducido a nitrato. En cuanto al sulfuro reducido (RSH S2), sin embargo, es oxidado a sulfuro por los agentes químicos y por consiguiente se incluye en el valor de DQO. Una importante ventaja de este método es que cuantifica tanto la materia orgánica disuelta como la partículada. Considerando el hecho que el tratamiento de aguas residuales tiene que ver con la separación de ambos tipos de materia orgánica, la DQO medida es ampliamente usada como un parámetro cuantitativo.

DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO (DQO) La D.B.O. es “la cantidad de oxígeno que los microorganismos, especialmente bacterias (aeróbias o anaerobias facultativas: Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillus), hongos y plancton, consumen durante la degradación de las sustancias orgánicas contenidas en la muestra”. La DBO es uno de los parámetros de mayor importancia en el estudio y caracterización de las aguas no potables. La determinación de DBO además de indicarnos la presencia y biodegradabilidad del material orgánico presente, es una forma de estimar la cantidad de oxigeno que se requiere para estabilizar el carbono orgánico y de saber con que rapidez este material va a ser metabolizado por las bacterias que normalmente se encuentran presentes en las aguas residuales. También la podemos definir como la cantidad de oxígeno usado por los microorganismos no fotosintéticos a una temperatura de 20ºC, para metabolizar los compuestos orgánicos degradables biológicamente. Carbohidratos microorganismos.

OXIGENO DISUELTO (OD) El oxígeno presente en el agua procede de la disolución del oxígeno atmosférico y de la actividad fotosintética de los organismos acuáticos. Este oxígeno es consumido por organismos heterótrofos y autótrofos produciéndose un balance dinámico en la concentración de oxigeno en el agua. Hay además factores ambientales abióticos que condicionan el contenido de oxígeno (y de otros gases) en el agua, como son la temperatura del medio acuático (cuanto más fría está el agua, más capacidad de contener oxígeno, lo que hace este parámetro muy dependiente de los ciclos diarios en los que las noches son más frías y los ciclos estacionales en los que el invierno es más frío), la altura sobre el nivel del mar, (siendo menor la cantidad de gases disueltos en agua a medida que ascendemos en altura), la cantidad de sales disueltas (cuanto mayor sea la salinidad menor será la capacidad del

medio acuático para disolver gases) y las características del cauce (flujos turbulentos favorecen la mezcla y disolución de gases). El OD se puede expresar en miligramos por litro (mg/L) o en porcentaje de saturación (%). La primera de las opciones expresa directamente la masa de oxígeno por litro de agua, mientras la segunda se expresa como el porcentaje de la concentración de saturación para determinada temperatura. Un ejemplo claro para relacionar DBO, DQO Y OD es el diseño de una planta de tratamiento de fangos activos, es necesario saber cuanta materia orgánica biodegradable está presente en el efluente de aguas residuales, por consiguiente se necesita determinar la DBO, sin embargo es aconsejable medir también en paralelo la demanda química de oxigeno DQO, además del oxígeno disuelto OD de esta forma se obtiene información acerca de la biodegradabilidad de los compuestos orgánicos presentes en el efluente. Además, la razón DBO/DQO y OD, una vez establecida, se utiliza para controlar y operar la planta de tratamiento. El concepto de DQO biodegradable tiene la ventaja, que el coeficiente Fb es experimentalmente determinado de los Ensayos de DBO y DQO sobre el mismo tipo de aguas residuales, se puede entonces calcular la cantidad de materia orgánica para ser biológicamente eliminada, basada sobre el DQO medido antes. El valor de DQO corresponde a lo que se denomina Demanda bioquímica de oxígeno última.

Yeison Bernal - Ejercicio 3. Defina el concepto de dureza en el agua, clasifique los tipos y la correcta expresión de cada una. R/: Dureza es la concentración de compuestos minerales que hay en una determina cantidad de agua. Por ejemplo tiene una cierta cantidad de concentración de sales en el agua, agua salada. TIPOS DE DUREZA Dureza total: Es la concentración total de calcio y magnesio presentes en el agua. Dureza temporal:Es la parte de la dureza total que puede incrustar y corresponde a la cantidad de calcio y magnesio que puede asociarse con iones bicarbonato. Su determinación analítica corresponde al contenido en bicarbonatos presentes en el agua y como máximo es igual a la dureza total del agua. Dureza permanente Corresponde a la cantidad de calcio y magnesio restante que se asocia con los otros iones, como cloruros, sulfatos, nitratos...etc. Es la diferencia entre la dureza total y la dureza temporal y en general en las condiciones de trabajo normales no produce incrustaciones.

Fabio Andrés Guzmán - Ejercicio 4.

En el siguiente esquema se representan los procesos de una planta de tratamiento de aguas; con la información suministrada, indique qué contaminante se trata en cada proceso y qué reactivos y/o productos se adicionan:

Proceso

contaminante

Reactivos y/o productos

Aireación

La fuente presenta un grado de presencia de hierros, es Grasas y aceites necesario este proceso para removerlos; Remover el hierro presente en el líquido, un paso necesario para despejar de metales pesados el agua, lo cual es necesario para su proceso de potabilización.

Coagulación Floculación

Aplicando un químico tipo coagulante, y dejando en reposo el líquido por un tiempo, buscamos que los sólidos pesados se decanten y los más livianos se floculen, es decir se pose en la Partículas de superficie del agua, de esta forma removerlos. Se puede decir Sólidos y aceites por tanto que la DBO representa la cantidad de materia orgánica biodegradable y la DQO representa tanto la materia orgánica biodegradable como la no biodegradable.

Decantación

Lo que se busca es remover la gran cantidad de estas sustancias que se encuentra presente en el agua, con el fin de tener un líquido clarificado. Mediante la aplicación de químicos y por medio de movimiento (agitación en este caso) haremos Sólidos Presentes que en el agua se presenten una serie burbujas que lleven los sólidos y aceites a la superficie para ser removidos. Este proceso contribuye a mejorar el color y remover la turbiedad que presenta el agua de la fuente.

Filtración

Desinfección

En este proceso se busca remover residuos de aceites y Restos de sólidos y sólidos presentes, empleando arena, y arcillas como método aceites de filtración y así mejorar su efectividad de remoción. Reducción de temperatura de líquido residual, compuestos orgánicos

Los microorganismos presentes de la zona aledaña a la fuente hay presencia de agroquímicos y otros agentes contaminantes como metales pesados, que pueden propagar microorganismos nocivos para la salud, por lo que se hace necesario aplicar este proceso ya que el destino final del agua es para uso doméstico

Luz Karina Cubillos Sanjuan - Ejercicio 5. Considere un agua residual industrial que contiene las siguientes especies químicas contaminantes: metales pesados, cianuros, fenoles y sales disueltas. Establezca por medio de qué parámetros podría identificar la presencia de esas especies químicas y qué tratamientos utilizaría para su eliminación. METALES PESADOS

Parámetros para identificar la presencia: Voltamperometría de redisolución anódica: Se basa en medidas de potencial eléctrico y/o corriente eléctrica entre dos electrodos a través de una disolución conductora o electrolito. El flujo de corriente eléctrica se hace posible mediante reacciones de oxidación-reducción en la interface entre los electrodos y la disolución de electrolito. Determinaciones Insitu: Los parámetros que se deben tener en cuenta son temperatura, pH, oxígeno disuelto y conductividad. Determinaciones en laboratorio: Nitritos, cloruros, residuo seco y materia en suspensión. Tratamiento para eliminarla: Precipitación química: Las operaciones de precipitación y sedimentación química, llevadas a cabo de manera independiente o en combinación con reacciones de oxidación-reducción, se utilizan ampliamente para la eliminación de metales. Los agentes de precipitación habitual son: cal, sosa cáustica y sulfuros. Para retirar cadmio, níquel o plomo suele adicionarse en la etapa de precipitación con cal un agente de captación para estos compuestos que está formado de silicatos, carbonatos y fosfatos de metales alcalinos. Esta adición además de obtener mayores rendimientos favorece la decantación. Si se pretende retirar Zinc, Hierro, Cobre o Manganeso la cal empleada en la precipitación se puede sustituir por óxido de magnesio. Intercambio Iónico: Para la eliminación de metales pesados en disoluciones diluidas resultan aplicables los sistemas de intercambio iónico. Las resinas que se emplean son resinas de intercambio catiónico, que se clasifican en fuertemente o débilmente ácidas. Las resinas fuertemente ácidas presentan las siguientes selectividades (en orden decreciente de preferencia) hacia los diferentes cationes: bario, plomo, calcio, níquel, cadmio, cobre, zinc, magnesio, potasio, amoniaco, sodio e hidrógeno. La ósmosis inversa constituye una alternativa para la eliminación de metales de corrientes residuales de bajo caudal. Oxidación-Reducción: Las reacciones químicas de oxidación-reducción se emplean para reducir la toxicidad o la solubilidad, o para transformar una sustancia en otra más fácilmente manipulable. Como se ha visto con anterioridad esta operación mayoritariamente se combina con la precipitación química.

CIANUROS Parámetros para identificar la presencia. Colorimetria: Los cianuros libres se transforman mediante reacción con Cloramina-T a ph