La Contaminación Orgánica

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Visualización Jerárquica de Contaminación orgánica

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A continuación se examinará el significado.

¿Cómo se define? Concepto de Contaminación orgánica

Véase la definición de Contaminación orgánica en el diccionario.

Contaminación Orgánica de los Ríos

La contaminación orgánica de los ríos por vertidos de aguas residuales procedentes de actividades humanas (ciudades, agricultura, industria) afecta a los seres humanos y a los ecosistemas de todo el mundo a través de la crisis mundial del saneamiento. En primer lugar, las aguas residuales urbanas no tratadas contienen patógenos que causan diversas enfermedades, entre ellas la diarrea, principal causa de enfermedad y muerte en el mundo. En 2015, hasta 2.400 millones de personas, principalmente en el África subsahariana y el sur de Asia, carecían de acceso a un saneamiento adecuado. En segundo lugar, la acumulación de contaminantes orgánicos en los ríos estimula el crecimiento microbiano, lo que provoca el agotamiento del oxígeno y la alteración de todo el ecosistema fluvial.

El nivel de contaminación orgánica de un río, comúnmente expresado por la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), es el resultado de dos mecanismos que se contrarrestan: la carga de contaminantes y la limpieza natural. Los vertidos de aguas residuales de las ciudades y de las explotaciones ganaderas intensivas constituyen las principales cargas de contaminantes orgánicos en los ríos. Con el rápido crecimiento de la población urbana previsto para las próximas décadas, ambas fuentes de contaminación orgánica aumentarán7. Aunque la contaminación se introduce en los puntos de vertido de aguas residuales a lo largo del río, los impactos se extienden a las poblaciones y ecosistemas aguas abajo, ya que los contaminantes son transportados a través de la red fluvial.

Los cambios en la descarga fluvial debidos al cambio climático afectan a las capacidades de dilución de los ríos, aumentando el riesgo de contaminación fluvial en las zonas que experimentan reducciones de la humedad climática. El aumento de las extracciones de agua para mantener a una población mundial creciente puede reducir aún más las capacidades de dilución de los ríos.

Se han realizado evaluaciones cuantitativas de los efectos humanos y climáticos en el aumento de la DBO en los cursos de agua a escala de cuenca y continental. Sin embargo, la contaminación orgánica fluvial relacionada con el clima requiere una perspectiva global para articular la vinculación geográfica de la urbanización, la ganadería intensiva y la variabilidad del agua dulce.

Existe una necesidad urgente y creciente de soluciones asequibles para las aguas residuales. En los países desarrollados, la contaminación orgánica de los ríos procedente de los efluentes urbanos se ha reducido históricamente mediante una combinación de regulación medioambiental y tratamiento de aguas residuales a gran escala6. Es probable que este tipo de inversiones no estén al alcance de muchas regiones en desarrollo, por lo que se requiere un enfoque más descentralizado. Los esfuerzos actuales en esa dirección incluyen la subvención de la adopción de saneamiento mejorado, métodos descentralizados de bajo consumo energético para el tratamiento de aguas residuales y nuevas formas de reutilizar las aguas residuales.

Dado que la intensificación y el crecimiento de la ganadería están impulsados por la demanda mundial de carne y productos lácteos, los efectos de la contaminación también pueden abordarse mediante políticas económicas como la fijación de precios para reflejar con mayor exactitud los costes ambientales y sociales. Esto es especialmente importante en los casos en que el comercio internacional separa espacialmente el consumo de carne de los impactos negativos de su producción. Tales políticas de precios, combinadas con una mayor concienciación medioambiental de los consumidores, son herramientas útiles para reducir la demanda mundial de carne y productos lácteos.

Por último, la presión adicional que supone en varias regiones la reducción prevista de la capacidad de dilución de los ríos vincula el control de la contaminación a la gestión del agua a escala de cuenca, y a la adaptación al clima, lo que hace que el diálogo con los gobiernos provinciales y nacionales, así como la cooperación internacional, sean importantes. Cualquier medida que aumente la disponibilidad de agua dulce puede ayudar en este sentido, como la liberación de embalses y el uso conjunto. La disponibilidad de agua para el control de la contaminación compite con otros usuarios del agua, por lo que es necesario encontrar un equilibrio adecuado que tenga en cuenta a todas las partes interesadas.

En resumen, se necesitan esfuerzos coordinados que combinen el tratamiento innovador y asequible de las aguas residuales con la gestión integrada del agua, políticas económicas específicas y la educación de los consumidores. La evaluación espacialmente explícita de toda la gama de opciones es muy prometedora para hacer frente a las repercusiones de la crisis mundial del saneamiento, pero sigue estando en gran medida inexplorada.

Revisor de hechos: Mox

Formación, composición y transformación de las partículas atmosféricas

La composición química de los aerosoles se caracteriza por una gran variedad de especies que combinan materia inorgánica (sulfatos, nitratos, silicatos, metales, sales, etc.) y materia carbonosa. Esta última puede estar constituida únicamente por carbono -en cuyo caso se denomina carbono elemental- o por carbono asociado a otros elementos químicos, como hidrógeno y/u oxígeno -en cuyo caso se denomina carbono orgánico-. Esta fracción orgánica comprende generalmente centenares de especies químicas distintas a nivel molecular.

Composición de las principales partículas primarias

Las partículas primarias tienen una composición química próxima a la del sustrato del que proceden. Contienen principalmente materia mineral cuando proceden de suelos o zonas marinas, carbono elemental cuando son hollín de combustión, o materia orgánica cuando son polen.

Las partículas atmosféricas procedentes de suelos o desiertos se producen mecánicamente, por el impacto de granos de arena levantados por el viento sobre los agregados arcillosos presentes en el suelo. Este contacto hace que las arcillas se rompan y formen granos lo suficientemente finos como para permanecer suspendidos en la atmósfera. La composición de estos aerosoles llamados del desierto está, por tanto, ligada a la fracción más fina del suelo y es, por tanto, rica en minerales arcillosos asociados al cuarzo.

Los aerosoles marinos, o sales de mar, se producen tras el estallido de burbujas generadas por el viento cuando su velocidad, a diez metros por encima de la superficie del agua, es superior a 4 metros por segundo (m/s), es decir, cuando las olas crean espuma blanca. Este proceso emite gotitas que, al evaporarse, dejan suspendido en la atmósfera un aerosol de tamaños muy variados (de diez nanómetros a varios micrómetros). Este aerosol está formado principalmente por cloruro de sodio (NaCl), que puede estar asociado a otros compuestos presentes en el agua de mar, como azufre, magnesio y estroncio. El carbono orgánico que también puede observarse en estas sales marinas procede de la suspensión de diversos compuestos orgánicos “flotantes” en la superficie de los océanos y originados por la actividad biológica marina (restos de virus, bacterias, fitoplancton).

El hollín procede de combustibles fósiles que, al quemarse, forman compuestos poliaromáticos conocidos como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). Estos compuestos se deshidrogenan parcialmente durante el proceso de combustión para producir carbono elemental, que se aglomera formando perlas, de ahí la forma de cordón de las partículas que componen el hollín. Al ser muy reactivo químicamente, el hollín envejece con bastante rapidez a medida que se transporta por la atmósfera, y suele estar cubierto de carbono orgánico o sulfatos secundarios que se condensan en su superficie.

Composición de las principales partículas secundarias

Las partículas secundarias son, por definición, el resultado de la conversión de especies gaseosas en partículas dentro de la atmósfera. Su producción es una de las manifestaciones más visibles de la química atmosférica. Dependiendo del número de especies implicadas y de sus características de reactividad, la naturaleza química de las partículas resultantes varía mucho.

Las partículas más pequeñas (correspondientes al modo de nucleación) contienen sulfatos y compuestos orgánicos oxidados. Las partículas del modo de acumulación -producidas por fenómenos de combustión, por coagulación de partículas del modo de nucleación, por condensación de compuestos semivolátiles en partículas preexistentes- pueden contener carbono elemental u orgánico, metales, sulfatos, nitratos, etc.

Una gran parte de las partículas secundarias son minerales. Los sulfatos son un componente importante, en formas que van desde el ácido sulfúrico puro (H2SO4) hasta composiciones similares al sulfato de amonio. A excepción de algunas emisiones directas (sulfatos marinos y la fracción de yeso del aerosol mineral), el aerosol de sulfatos es casi totalmente el resultado de la transformación química de precursores de azufre naturales o antropogénicos, entre los que destaca el dióxido de azufre (SO2). Este gas se emite directamente por la combustión de combustibles fósiles, las emisiones volcánicas o la descomposición de materia orgánica, o es el resultado de la oxidación atmosférica de compuestos reducidos de azufre. Extremadamente volátil, no puede pasar a la fase de partículas (líquida o sólida) sin sufrir una etapa de oxidación. En la fase gaseosa, esta etapa es llevada a cabo por el radical OH según la siguiente secuencia de reacciones:

SO2 + OH + M → HSO3 + M

(siendo M una molécula que permanece inalterada durante la reacción, pero que es necesaria para absorber el exceso de energía liberada durante la misma)

HSO3 + O2 → SO3 + HO2

SO3 + H2O + M → H2SO4 + M.

Sin embargo, el tiempo característico para la formación de H2SO4 en fase gaseosa es del orden de una a dos semanas, lo que durante mucho tiempo estuvo en desacuerdo con las observaciones atmosféricas que sugerían la existencia de un proceso más rápido. De hecho, una gran parte de la oxidación del SO2 a sulfato tiene lugar en la fase acuosa (gotas de nubes, niebla o una capa de agua en la superficie de un aerosol delicuescente). Los sulfatos formados en la gota se liberan en la fase gaseosa cuando la gota se evapora.

Las especies de sulfatos (desde el ácido sulfúrico hasta el sulfato de amonio) producidas de esta forma son tan poco volátiles que la mayoría de ellas se encuentran en forma condensada (sólida) en todas las condiciones encontradas en la atmósfera. Por lo tanto, contribuyen significativamente a la producción de aerosoles inorgánicos secundarios.

Por el contrario, el ácido nítrico (HNO3), que también se genera masivamente durante las cadenas de oxidación atmosférica, es una especie volátil que se encuentra principalmente en forma gaseosa y, por lo tanto, se trata de una reacción de tipo ácido-base que lo convierte en un precursor de aerosoles secundarios. Se produce por la oxidación atmosférica de los óxidos de nitrógeno (NOx) emitidos durante la combustión (antropogénica o natural) o durante la desnitrificación del suelo, o incluso por los rayos. A continuación, se combina con el amoníaco (NH3) para formar nitrato de amonio (NH4NO3) -una sal muy poco volátil- que sólo se encuentra en fase de partículas. El amoníaco, principal base de la atmósfera, desempeña por tanto un papel preponderante en la neutralización (valoración) de los ácidos atmosféricos. Esta titulación, que conduce a la formación de sales, es casi sistemáticamente la fuente de aerosoles secundarios. El amoníaco es emitido por la degradación biológica de la materia orgánica de los suelos. También está vinculado al esparcimiento de abonos y, por tanto, a las actividades agrícolas. Esta característica confiere a los episodios de contaminación masiva por partículas de nitrato de amonio un carácter a la vez rural (vinculado a las emisiones “agrícolas” de amoníaco) y periurbano (vinculado a la producción de nitratos en el penacho de contaminación de las zonas urbanizadas o industriales). Este tipo de episodios son cada vez más frecuentes en los días fríos y secos de primavera (época de propagación), en todo el noreste de Europa, cubriendo decenas de miles de kilómetros cuadrados (incluyendo la cuenca de París, el norte de Francia, Inglaterra, los países del Benelux y tan lejos como Polonia).

El aerosol orgánico secundario (SOA) se forma por la oxidación de precursores orgánicos gaseosos: los compuestos orgánicos volátiles (COV). Procedentes de fuentes naturales o antropogénicas, estos compuestos gaseosos son oxidados progresivamente por diversos oxidantes atmosféricos a través de ciclos fotoquímicos. A medida que se produce esta oxidación, se añaden funciones químicas a las moléculas de COV, lo que reduce su volatilidad, es decir, su presión de vapor de saturación. Cuando esta volatilidad se reduce lo suficiente, los productos de oxidación de los COV pueden condensarse y formar AOS durante los procesos de nucleación o al condensarse en partículas preexistentes. Dada la diversidad de fuentes de emisión, se estima que existen entre 10.000 y 100.000 tipos de COV. Si estimamos las emisiones mundiales de COV en 1.300 teragramos de carbono al año (TgC/año) y tenemos en cuenta los procesos de deposición y conversión en CO y CO2, entre el 40 y el 70% de estas emisiones pasarían a la atmósfera. El 100% de estas emisiones pasaría a la fase de partículas y, por tanto, sería la causa de la AOS.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Los COV, precursores gaseosos de las AOS, proceden de fuentes muy diversas, que pueden ser a su vez primarias o secundarias. Por lo tanto, tienen características muy diversas, en términos de estructura química, reactividad y cantidades emitidas.

Entre los COV cuya oxidación da lugar a la formación de AOS figuran precursores sintetizados por organismos vivos (los denominados precursores biogénicos o BVC). Sus emisiones a la atmósfera a escala mundial se estiman en 1.150 TgC al año, lo que corresponde al 90% de las emisiones totales de COV. La vegetación es la principal fuente de emisiones de COV, ya que sólo los árboles representan más del 70% del total. 100% del total. De ellos, el isopreno, emitido por los robles por ejemplo, y los compuestos de la familia de los terpenos (monoterpenos, sesquiterpenos, etc.), procedentes de los pinos entre otros, son indiscutiblemente los principales precursores. Todos ellos tienen uno o más dobles enlaces carbono-carbono, lo que los hace muy reactivos a diversos oxidantes atmosféricos.

El principal compuesto gaseoso emitido por la vegetación es el isopreno, que por sí solo representa casi el 50% de las emisiones mundiales de COVB. Aunque el isopreno es un precursor relativamente débil del AOS, la intensidad de sus emisiones le confiere un impacto significativo en la cantidad de AOS a escala planetaria. Las emisiones de monoterpenos representan más del 10% de las emisiones totales de COV a escala mundial. Los primeros estudios que sugieren la importancia de los monoterpenos en la formación de AOS se remontan a los años 60, a raíz de la observación de la bruma azul sobre los bosques de coníferas en presencia de ozono (Parque Nacional de las Grandes Montañas Humeantes en Estados Unidos, las Montañas Azules en Australia, la “línea azul de los Vosgos” en Francia, etc.), lo que condujo a la hipótesis de la conversión gas-partícula de los productos de oxidación de los monoterpenos.

En un medio completamente distinto, el medio marino, los compuestos azufrados reducidos como los sulfuros de alquilo emitidos por el fitoplancton y las algas son también precursores muy importantes de partículas orgánicas. Su oxidación atmosférica conduce a la formación de productos de baja volatilidad -como el ácido metanosulfónico, el dimetilsulfóxido o, al final de la cadena, el ácido sulfúrico- que dan lugar a la producción de aerosoles, cuya formación está en el centro del proceso de regulación del clima propuesto en 1987 por Robert Charlson, James Lovelock, Meinrat Andreae y Stephen Warren, y conocido como hipótesis CLAW (iniciales de los nombres de los autores). Esta hipótesis considera que el fitoplancton marino, al producir aerosoles marinos de azufre, facilita la formación de nubes (al aumentar los núcleos de condensación) y afecta así al clima. Se cree que este fenómeno ha estabilizado la temperatura de la atmósfera terrestre.

Revisión de hechos: EJ

Características de Contaminación orgánica

Recursos

Traducción de Contaminación orgánica

Inglés: Organic pollution
Francés: Pollution organique
Alemán: Organische Verunreinigung
Italiano: Inquinamento organico
Portugués: Poluição orgânica
Polaco: Zanieczyszczenie organiczne

Tesauro de Contaminación orgánica

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Véase También

• Producto químico orgánico
  • ácido orgánico

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