Conceptos Fundamentales y Procesos Clave en Ciencias Ambientales

Conceptos Fundamentales en Ciencias Ambientales

Definiciones Generales

  • Medio Ambiente: Compendio de valores naturales, sociales y culturales existentes en un lugar y un momento determinado, que influyen en la vida material y psicológica del ser humano y en el futuro de generaciones venideras. (Concepto dinámico)
  • Sistema Tierra: Base para toda sociedad humana y actividad económica, proporcionando: aire limpio, agua limpia, alimentos saludables y energía para producir y transportar bienes.

Contaminantes y Fenómenos Ambientales

  • pH: Rango típico en sistemas acuáticos (5-9). (Nota: La secuencia <7ac>7ba=7ne es incomprensible y se omite.)
  • Eutrofización: Proceso de enriquecimiento de un ecosistema acuático con nutrientes inorgánicos, principalmente Nitrógeno (N) y Fósforo (P).
  • Metales / Metaloides: Elementos esenciales que, en concentraciones elevadas, pueden causar toxicidad en organismos y en el medio acuático.
  • Smog: Contaminación atmosférica caracterizada por la presencia de Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), ozono y radicales hidroxilo.
  • Ozono: Componente natural de la atmósfera, presente en la Estratosfera (capa de ozono).
  • Gases Acidificantes Atmosféricos: Principalmente SO2, SO3, NO y NO2.

Gestión de Residuos

Jerarquía de Residuos

  1. Reducción
  2. Reutilización
  3. Valorización material (reciclaje)
  4. Valorización energética
  5. Eliminación

Procesos y Clasificación de Residuos

  • Lista Europea de Residuos (LER): Clasifica los residuos como peligrosos o no peligrosos.
  • Triaje Manual: Principal etapa en una planta de procesado y recuperación de material donde se separa la fracción orgánica de los residuos urbanos.
  • Compostaje de la Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Urbanos (FORSU): Proceso biológico aerobio.
  • Residuos Industriales Peligrosos: Ejemplos incluyen aceites, pinturas, pilas, baterías y ciertos plásticos.
  • Valorización: Proceso anaerobio que puede producir H2 y CH4.

Contaminación del Aire

Fuentes de Emisión

  • Fuentes Primarias: Emisiones directas de fuentes fijas o móviles.
  • Fuentes Secundarias: Contaminantes originados en la atmósfera por reacciones químicas.

Control de Emisiones

  • Eliminación de Material Particulado: El filtro de manga es recomendable para corrientes de gases con temperaturas superiores a 300ºC.

Tratamiento de Aguas Residuales

Parámetros y Procesos

  • 1 Habitante Equivalente (HE): Se estima en 60 gramos de DBO5 por día.
  • EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales):
    • Proceso de Tratamiento Primario: Decantado circular.
    • Procesos Biológicos en Aguas Residuales Urbanas: Principalmente aerobios.
    • Estabilidad Biológica de Lodos: Depende del tamaño de la población servida:
      • Poblaciones > 50.000 habitantes: Tratamiento anaeróbico.
      • Poblaciones entre 15.000 y 50.000 habitantes: Tratamiento aeróbico.
  • Proceso UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Tratamiento anaeróbico de aguas residuales industriales con alta Demanda Biológica de Oxígeno (DBO5).

Normativa y Gestión Ambiental

Mejores Técnicas Disponibles (MTD)

  • Son la fase más eficaz y avanzada en el desarrollo de actividades y sus modalidades de explotación.
  • Demuestran la capacidad práctica de determinadas técnicas para constituir, en principio, la base de los valores límite de emisión.
  • Están destinadas a evitar o reducir un determinado aspecto ambiental (ej. consumo de agua, generación de residuos) dentro de los objetivos ambientales.
  • Se tienen en cuenta para establecer los controles operacionales en la Norma ISO 14001, siempre con una viabilidad económica.

Ley de Responsabilidad Ambiental

  • Términos Clave: Autorizaciones Ambientales Integradas (AAI) y Mejores Técnicas Disponibles (MTD).
  • La técnica de extracción de vapores del suelo está relacionada con la reparación ambiental.
  • Prevenir y Evitar: Obligatorio para todas las empresas.
  • Reparar el Hábitat:
    • Sí, si aplica el Anexo III.
    • No, si no aplica el Anexo III.
    • Depende de un estudio que demuestre buenos resultados en prevención y evitación.
  • Análisis de Riesgos Ambientales (ARA):
    • No, si no aplica el Anexo III.
    • Sí, si aplica el Anexo III.
  • Garantía Financiera:
    • No, si no hay ARA.
    • Sí, si hay ARA, dependiendo de su estudio.

Norma ISO 14001

  • Requiere un enfoque de ciclo de vida y prevención de la contaminación.
  • Implica la necesidad de realizar una evaluación del índice de daño ambiental.
  • Sistema Normalizado de Gestión Ambiental: Los riesgos ambientales pueden ser el origen de los objetivos ambientales.
  • Es necesario establecer indicadores para los aspectos ambientales que se generan en las distintas operaciones.

Sostenibilidad

Es un modelo que busca que las consideraciones ambientales, sociales y económicas estén equilibradas para conseguir una mejor calidad de vida.

Procesos Naturales y Contaminantes Específicos

Procesos Naturales Atmosféricos a Nivel Regional

  • Lluvia ácida
  • Capa de ozono
  • Cenizas volcánicas

Contaminantes por Escorrentías

  • Herbicidas
  • Plaguicidas
  • Fertilizantes

Potencial Contaminante de Combustibles Orgánicos (de mayor a menor)

  1. Carbón
  2. Gas natural
  3. Petróleo

Parámetros de Calidad del Agua

Biodegradabilidad

Es la capacidad que tienen algunas sustancias y materiales orgánicos de descomponerse en sustancias más sencillas debido a la actividad enzimática de microorganismos.

  • Proceso Aerobio: Materia Orgánica (M.O.) + Microorganismos + O2 → CO2 + H2O + nuevos Microorganismos.
  • Proceso Anaerobio: Materia Orgánica (M.O.) (sin O2) → CO2 + CH4 + nuevos Microorganismos.

Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)

Mide la diferencia de oxígeno consumido por microorganismos desde el inicio hasta el final de un período (generalmente 5 días) para estimar la cantidad de materia orgánica biodegradable en una muestra de agua.

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

Estima la materia orgánica total en una muestra de agua (biodegradable y no biodegradable). Mide el material orgánico susceptible de ser oxidado químicamente con una solución de dicromato en medio ácido.

Relación DBO/DQO

  • < 0.2: Indica que la materia orgánica es no biodegradable.
  • > 0.6: Indica que la materia orgánica es biodegradable.

Problemas Ambientales

Problemas Regionales

  • Lluvia ácida
  • Capa de ozono
  • Acumulación de basura

Problemas Planetarios

  • Superpoblación
  • Efecto invernadero
  • Pérdida de biodiversidad

Problemas Locales

  • Calidad del agua
  • Calidad del aire
  • Residuos domésticos e industriales
  • Niebla fotoquímica (smog)

Contaminantes Típicos en Aguas Residuales

Materia orgánica procedente de vertidos de residuos sólidos, efluentes líquidos domésticos y alcantarillas.

Capa Atmosférica con Procesos de Contaminación

La Troposfera.

Causantes de Lluvia Ácida

Óxidos de azufre (SOx) y óxidos de nitrógeno (NOx).

Definiciones Clave en Contaminación

Contaminante

Cualquier sustancia que altera la composición de las aguas para un uso determinado o que supone un riesgo para la salud humana o para la calidad de los ecosistemas.

Norma de Calidad Medioambiental (NCM)

La concentración de un determinado contaminante o grupo de contaminantes en el agua, los sedimentos o la biota, que no debe superarse en aras de la protección de la salud humana y del medio ambiente.

Límites de Emisión

Concentración máxima admisible o límite de vertido. Es la cantidad o la concentración de un contaminante o grupo de sustancias contaminantes cuyo valor no debe superarse en el vertido.

Fuentes de Contaminación

  • Puntual: Vertidos de aguas residuales.
  • Difusa: Agricultura, ganadería, contaminación atmosférica.
  • Accidental: No intencionada.

Clasificación de Sólidos

Grandes Grupos de Sólidos según el Tamaño

  • En Agua:
    • Sólidos en Suspensión:
      • Orgánicos: Bacterias, plancton, restos animales y vegetales.
      • Inorgánicos: Compuestos minerales.
    • Sólidos Disueltos:
      • Orgánicos: Moléculas orgánicas.
      • Inorgánicos: Sales minerales.
  • En Aire: Partículas y gases.

Decreto 927/1988 (Calidad de las Aguas de Consumo)

  • Tipo A1: Tratamiento físico simple y desinfección.
  • Tipo A2: Tratamiento físico normal, tratamiento químico y desinfección.
  • Tipo A3: Tratamiento físico y químico, instalación de afino y desinfección.

Compuestos Químicos Inorgánicos Contaminantes en Agua

  • Cloruro
  • Sulfato
  • Nitrato
  • Carbonato

Cálculos y Fórmulas Ambientales

Flujo Másico

  • Flujo másico (m): kg/día

Carga Contaminante

  • Carga contaminante (g/día) = Concentración (mg/L) × Caudal Q (m³/día)

Habitantes Equivalentes (HE)

  • HE = Carga contaminante (g DBO5/día) / 60 g DBO5/día por persona

Rendimiento

  • Rendimiento (%) = ((Parámetro de entrada – Parámetro de salida) / Parámetro de entrada) × 100

Unidades y Conversiones

  • 1 kg = 1000 g = 1.000.000 mg
  • 1 m³ = 1000 L

Determinación de Sólidos Totales (ST)

  • P0: Peso del recipiente vacío.
  • P1: Peso del recipiente + residuo seco.
  • P2: Peso del recipiente + residuo no incinerado (tras calcinación).
  • V: Volumen de agua analizada.
  • ST (Sólidos Totales): (P1 – P0) / V
  • ST Fijos: (P2 – P0) / V
  • ST Volátiles: (P1 – P2) / V

Conversión de Concentración

  • 3% en peso = 30.000 ppm = 30.000 mg/L de sólidos