Fund a Mentos de Ingenieria Ambient Al

8/17/2019 Fund a Mentos de Ingenieria Ambient Al

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Fundamentos de IngenieríaFundamentos de Ingeniería

Ambiental AmbientalUniversidad IberoamericanaUniversidad Iberoamericana

Felipe Neri Rodríguez CasasolaFelipe Neri Rodríguez Casasola


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Definiciones generalesDefiniciones generales MedioMedio: Materia ue envuelve a los seres vivos! condicionando los fen"menos naturales ue: Materia ue envuelve a los seres vivos! condicionando los fen"menos naturales ue

ocurren en su seno#ocurren en su seno# AmbienteAmbiente : Con$unto de elementos fisicouímicos % biol"gicos del medio % de las relaciones: Con$unto de elementos fisicouímicos % biol"gicos del medio % de las relaciones

ue se establecen entre ellos#ue se establecen entre ellos# Medio ambienteMedio ambiente: &a naturaleza física ue envuelve a los organismos caracterizada por el: &a naturaleza física ue envuelve a los organismos caracterizada por el

con$unto de los elementos ue la conforman % por las relaciones ue se establecen en ellos#con$unto de los elementos ue la conforman % por las relaciones ue se establecen en ellos# 'eg(n'eg(n La Real Academia de CienciasLa Real Academia de Ciencias : el con$unto de las condiciones e)ternas ue: el con$unto de las condiciones e)ternas ue

condicionan un sistemacondicionan un sistema 'eg(n'eg(n La Conferencia de las Naciones UnidasLa Conferencia de las Naciones Unidas : el con$unto de componentes físicos!: el con$unto de componentes físicos!

uímicos % biol"gicos % de factores sociales capaces de causar efectos directos o indirectos!uímicos % biol"gicos % de factores sociales capaces de causar efectos directos o indirectos!en un plazo corto o largo sobre los seres vivos % las actividades *umanas#en un plazo corto o largo sobre los seres vivos % las actividades *umanas#

CONSTITUYENTESCONSTITUYENTES

&a&a EcosferaEcosfera es la parte de la +ierra donde e)iste vida sin apo%o artificial# ,st- formada pores la parte de la +ierra donde e)iste vida sin apo%o artificial# ,st- formada porcuatro sistemas:cuatro sistemas:

AtmósferaAtmósfera : .rotege a la +ierra del e)ceso de radiaci"n U/# &a troposfera 0de 1 a 21 3ms4 es: .rotege a la +ierra del e)ceso de radiaci"n U/# &a troposfera 0de 1 a 21 3ms4 esuna mezcla gaseosa 0AIR, 4una mezcla gaseosa 0AIR, 4 HidrosferaHidrosfera :,st- constituida por : 56 7 oc8anos9 7 *ielo % 2 7 Agua:,st- constituida por : 56 7 oc8anos9 7 *ielo % 2 7 Agua dulce de los ríos! lagos! aguas subterraneas % *umedad atmosf8rica % del suelodulce de los ríos! lagos! aguas subterraneas % *umedad atmosf8rica % del suelo GeosferaGeosfera : el 'uelo! el manto ue sustenta la vida terrestre! es el producto del clima! de la roca: el 'uelo! el manto ue sustenta la vida terrestre! es el producto del clima! de la roca

madre! de las rocas sedimentarias % de la vegetaci"nmadre! de las rocas sedimentarias % de la vegetaci"n iosfera !iosfera ! Contiene numerosos ecosistemas comple$os ue colectivamente contienen todosContiene numerosos ecosistemas comple$os ue colectivamente contienen todos

organismos vivientes del planetaorganismos vivientes del planeta


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.roblemas ambientales globales.roblemas ambientales globalesE"ECTO IN#ERNA$EROE"ECTO IN#ERNA$ERO ,l aumento del C; en la atm"sfera 0debido al uso de combustibles f"siles4 impide ue la,l aumento del C; en la atm"sfera 0debido al uso de combustibles f"siles4 impide ue la

radiaci"n de onda larga escape al espacio e)terior % aumenta la temperatura global de laradiaci"n de onda larga escape al espacio e)terior % aumenta la temperatura global de latierra#tierra#

LLU#IA ACI$ALLU#IA ACI$A 'e debe a la emisi"n de '; % N);% a la atm"sfera % su interacci"n con la luz del sol! la'e debe a la emisi"n de '; % N);% a la atm"sfera % su interacci"n con la luz del sol! la

*umedad % los o)idantes produci8ndose


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Contaminaci"n ambientalContaminaci"n ambiental

ContaminaciónContaminación significasignifica la introducci"n por el *ombrela introducci"n por el *ombredirecta o indirectamente de sustancias o energía dentrodirecta o indirectamente de sustancias o ener gía dentrodel medio ambientedel medio ambiente! ue como consecuencia producen! ue como consecuencia producenefectos nocivos o per$udiciales de tal naturaleza ueefectos nocivos o per$udiciales de tal naturaleza uepueden poner en peligro la salud *umana! da@ar lospueden poner en peligro la salud *umana! da@ar losrecursos naturales o interferir con otros usos atractivos %recursos naturales o interferir con otros usos atractivos %legítimos del medio ambiente#legítimos del medio ambiente#

La forma de contaminar se a/-sta a tres casosLa forma de contaminar se a/-sta a tres casos Introducci"nIntroducci"n de sustancias o condiciones ue el medio node sustancias o condiciones ue el medio no

conocía antes#conocía antes# Aumento Aumento de sustancias o condiciones ue e)istiendo ende sustancias o condiciones ue e)istiendo en

el medio! estaban en concentraciones o valores muc*oel medio! estaban en concentraciones o valores muc*omenores ue tras la contaminaci"nmenores ue tras la contaminaci"n

/ertido/ertido de sustancias altamente t")icas o reactivas#de sustancias altamente t")icas o reactivas#

ContaminaciónContaminación significasignifica la introducci"n por el *ombrela introducci"n por el *ombredirecta o indirectamente de sustancias o energía dentrodirecta o indirectamente de sustancias o ener gía dentrodel medio ambientedel medio ambiente! ue como consecuencia producen! ue como consecuencia producenefectos nocivos o per$udiciales de tal naturaleza ueefectos nocivos o per$udiciales de tal naturaleza uepueden poner en peligro la salud *umana! da@ar lospueden poner en peligro la salud *umana! da@ar losrecursos naturales o interferir con otros usos atractivos %recursos naturales o interferir con otros usos atractivos %legítimos del medio ambiente#legítimos del medio ambiente#

La forma de contaminar se a/-sta a tres casosLa forma de contaminar se a/-sta a tres casos Introducci"nIntroducci"n de sustancias o condiciones ue el medio node sustancias o condiciones ue el medio no

conocía antes#conocía antes# Aumento Aumento de sustancias o condiciones ue e)istiendo ende sustancias o condiciones ue e)istiendo en

el medio! estaban en concentraciones o valores muc*oel medio! estaban en concentraciones o valores muc*omenores ue tras la contaminaci"nmenores ue tras la contaminaci"n

/ertido/ertido de sustancias altamente t")icas o reactivas#de sustancias altamente t")icas o reactivas#


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&os problemas de contaminaci"n&os problemas de contaminaci"nambientalambiental

Eta0as en el control de -n 0roblema de contaminaciónEta0as en el control de -n 0roblema de contaminación

1*+ Reconocimiento1*+ Reconocimiento del problemadel problema(*+(*+ ControlControl para determinar la e)tensi"n del problemapara determinar la e)tensi"n del problema)*+ $eterminación)*+ $eterminación de procedimientos de controlde procedimientos de control

2*+ Le3islación2*+ Le3islación para asegurar ue los proceso de control sonpara asegurar ue los proceso de control sone$ecutados#e$ecutados#

4*+ Monitori5ar 4*+ Monitori5ar para asegurar ue el problema *a sido controlado#para asegurar ue el problema *a sido controlado#

En la contaminación e.iste!En la contaminación e.iste!

1*+1*+ "-ente"-ente de producci"n del contaminantede producci"n del contaminante(*+(*+ La s-stanciaLa s-stancia o las sustancias contaminanteso las sustancias contaminantes)*+)*+ Medio de Trans0orteMedio de Trans0orte 0agua! aire40agua! aire42*+2*+ Los rece0toresLos rece0tores 0ecosistemas! organismos individuales %0ecosistemas! organismos individuales %

estructurasestructuras

Eta0as en el control de -n 0roblema de contaminaciónEta0as en el control de -n 0roblema de contaminación

1*+ Reconocimiento1*+ Reconocimiento del problemadel problema(*+(*+ ControlControl para determinar la e)tensi"n del problemapara determinar la e)tensi"n del problema)*+ $eterminación)*+ $eterminación de procedimientos de controlde procedimientos de control

2*+ Le3islación2*+ Le3islación para asegurar ue los proceso de control sonpara asegurar ue los proceso de control sone$ecutados#e$ecutados#

4*+ Monitori5ar 4*+ Monitori5ar para asegurar ue el problema *a sido controlado#para asegurar ue el problema *a sido controlado#

En la contaminación e.iste!En la contaminación e.iste!

1*+1*+ "-ente"-ente de producci"n del contaminantede producci"n del contaminante(*+(*+ La s-stanciaLa s-stancia o las sustancias contaminanteso las sustancias contaminantes)*+)*+ Medio de Trans0orteMedio de Trans0orte 0agua! aire40agua! aire42*+2*+ Los rece0toresLos rece0tores 0ecosistemas! organismos individuales %0ecosistemas! organismos individuales %

estructurasestructuras


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Clasificaci"n de los contaminantesClasificaci"n de los contaminantes

CLASI"ICACIONCLASI"ICACION

1*+Como se forman !1*+Como se forman ! primarios %primarios %

secundariossecundarios(*+"-ente emisora !(*+"-ente emisora ! natural %natural %antropog8nicaantropog8nica

)*+$istrib-ción en el es0acio !)*+$istrib-ción en el es0acio !puntual ! lineal % planapuntual ! lineal % plana

CLASI"ICACIONCLASI"ICACION

1*+Como se forman !1*+Como se forman ! primarios %primarios %

secundariossecundarios

(*+"-ente emisora !(*+"-ente emisora ! natural %natural %antropog8nicaantropog8nica

)*+$istrib-ción en el es0acio !)*+$istrib-ción en el es0acio !puntual ! lineal % planapuntual ! lineal % plana


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,misi"n de contaminantes,misi"n de contaminantes A LA ATMOS"ERAA LA ATMOS"ERA

&os contaminantes atmosf8ricos primarios mas frecuentes son los siguientes: Aerosoles! ")idos de azufre&os contaminantes atmosf8ricos primarios mas frecuentes son los siguientes: Aerosoles! ")idos de azufre0';)4! C;! B)idos de Nitr"geno 0N;)4!


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Flu$os de masa % energía en losFlu$os de masa % energía en losecosistemasecosistemas

,l,l fl-/o de ener36afl-/o de ener36a en el ecosistema esen el ecosistema es abiertoabierto!!puesto ue! al ser utilizada en el seno de lospuesto ue! al ser utilizada en el seno de losniveles tr"ficos para el mantenimiento de lasniveles tr"ficos para el mantenimiento de lasfunciones propias de los seres vivos! se degradafunciones propias de los seres vivos! se degrada

% disipa en forma de calor 0respiraci"n4#% disipa en forma de calor 0respiraci"n4# ,n cambio! el,n cambio! el fl-/o de materiafl-/o de materia es! en granes! en gran

medida!medida! cerradocerrado %a ue los nutrientes son%a ue los nutrientes sonreciclados cuando la materia org-nica del sueloreciclados cuando la materia org-nica del suelo

0restos! de%ecciones!###4 es transformada por los0restos! de%ecciones!###4 es transformada por losdescom0onedoresdescom0onedores en mol8culas org-nicas oen mol8culas org-nicas oinorg-nicas ue! bien son nuevos nutrientes oinorg-nicas ue! bien son nuevos nutrientes obien se incorporan a nuevas cadenas tr"ficas#bien se incorporan a nuevas cadenas tr"ficas#


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Ciclo globalCiclo global

,l funcionamiento ecol"gico en la tierra! desde el punto de vista de la,l funcionamiento ecol"gico en la tierra! desde el punto de vista de lamateria! se puede considerar como unmateria! se puede considerar como un sistema cerradosistema cerrado % de este% de esteconcepto se derivan los ciclos ecol"gicos 0*idrol"gico! geol"gico %concepto se derivan los ciclos ecol"gicos 0*idrol"gico! geol"gico %biogeouímicos4! los cuales permiten la disposici"nbiogeouímicos4! los cuales permiten la disposici"n repetidarepetida de losde loselementoselementos finitosfinitos! transform-ndolos % circul-ndolos a trav8s de:! transform-ndolos % circul-ndolos a trav8s de:la atm"sfera! la *idrosfera! la litosfera % lala atm"sfera! la *idrosfera! la litosfera % la BIOSFERA.BIOSFERA.

&os cuatro elementos b-sicos representados son:&os cuatro elementos b-sicos representados son: elel AireAire9 la atm"sfera como reservorio de nutrientes % elemento clave9 la atm"sfera como reservorio de nutrientes % elemento clave

en los procesos determinantes del clima#en los procesos determinantes del clima# elel A3-aA3-a! fuente fundamental de la vida! fuente fundamental de la vida

lala #e3etación#e3etación como elemento productor primario de las cadenascomo elemento productor primario de las cadenastr"ficas %! por e)tensi"n! la globalidad de seres vivientestr"ficas %! por e)tensi"n! la globalidad de seres vivientes elel S-eloS-elo % el sustrato en general! como sost8n de la vida% el sustrato en general! como sost8n de la vida


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Ciclos biogeouímicosCiclos biogeouímicos

&os elementos m-s importantes ue forman parte de la&os elementos m-s importantes ue forman parte de lamateria viva est-n presentes en la atm"sfera! *idrosferamateria viva est-n presentes en la atm"sfera! *idrosfera% ge"sfera % son incorporados por los seres vivos a sus% ge"sfera % son incorporados por los seres vivos a suste$idos# De esta manera! siguen unte$idos# De esta manera! siguen un ciclociclo

bio3eo7-6micobio3eo7-6mico ue tiene unaue tiene una 5ona abiótica5ona abiótica % una% una5ona biótica5ona biótica## &a primera suele contener grandes&a primera suele contener grandescantidades de elementos biogeouímicos pero el flu$o decantidades de elementos biogeouímicos pero el flu$o delos mismos es lento! tienen largoslos mismos es lento! tienen largos tiem0os detiem0os deresidenciaresidencia# ,n cambio! el flu$o a trav8s de la parte# ,n cambio! el flu$o a trav8s de la parte

bi"tica del ciclo es r-pido pero *a% poca cantidad debi"tica del ciclo es r-pido pero *a% poca cantidad detales sustancias formando parte de los seres vivos#tales sustancias formando parte de los seres vivos#


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Ciclo *idrol"gicoCiclo *idrol"gico


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Ciclo *idrol"gicoCiclo *idrol"gico


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.odemos pensar el ciclo *idrol"gico como una serie de reservas! o -reas dealmacenamiento! % una serie de procesos ue causan ue el agua se mueva entreestas reservas# &as reservas m-s grande! de le$os! son los oc8anos! ue contienenapro)imadamente un 567 del agua de la +ierra# ,l >7 restante es el agua dulce! tan

importante para nuestra sobrevivencia# De 8sta! apro)imadamente 67 est-almacenada en la Ant-rtica % en roenlandia# Apro)imadamente 27 de agua dulceen la +ierra es agua almacenada en sedimentos % rocas deba$o de la superficie de latierra# ,l agua dulce ue vemos en los ríos! arro%os! lagos % en la lluvia constitu%emenos del 27 del agua dulce de la +ierra % menos ue el 1#27 de toda el agua de la+ierra#


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$e0ósito Tiem0o medio de residencia

laciares 1 a 211 a@os

Nieve estacional a E meses


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Ciclo del carb"nCiclo del carb"n LosLos organismos productores terrestresorganismos productores terrestres obtienenobtienenelel dióxido de carbonodióxido de carbono de la atmósfera durantede la atmósfera durante

el proceso de la fotosíntesis parael proceso de la fotosíntesis para transformarlotransformarlo

en compuestos orgánicos como laen compuestos orgánicos como la glucosaglucosa, y, y loslos

productores acuáticos productores acuáticos lo utilizan disuelto en ello utilizan disuelto en elagua en forma deagua en forma de bicarbonato (HCO bicarbonato (HCO33

!"!"

Los consumidores se alimentan de las plantas,Los consumidores se alimentan de las plantas,

así el carbono pasa a formar parte de ellos, enasí el carbono pasa a formar parte de ellos, en

forma deforma de proteínas, grasas, #idratos de carbono proteínas, grasas, #idratos de carbono,,

etc"etc"

$n el proceso de la$n el proceso de la respiración aeróbicares piración aeróbica, se, seutiliza la glucosa como combustible y esutiliza la glucosa como combustible y es

degradada, liberándose el carbono en forma dedegradada, liberándose el carbono en forma de

COCO22 a la atmósfera" %or tanto en cada ni&ela la atmósfera" %or tanto en cada ni&el

trófico de la cadena alimentaría,trófico de la cadena alimentaría, el carbonoel carbono

regresa a la atmósfera o al agua como resultadoregresa a la atmósfera o al agua como resultado

de la respiración"de la respiración"

LosLos desec#os del metabolismodesec#os del metabolismo de las plantas y animales, así comode las plantas y animales, así como los restos de organismos muertoslos restos de or ganismos muertos, se, se

descomponen por la acción de ciertos #ongos y bacterias, durante dic#o proceso de descomposicióndescomponen por la acción de ciertos #ongos y bacterias, durante dic#o proceso de descomposición

tambi'n se desprendetambi'n se desprende COCO22..

LasLas erupciones &olcánicaser upciones &olcánicas son una fuente de carbono, durante dic#os procesos el carbono de la cortezason una fuente de carbono, durante dic#os procesos el carbono de la corteza

terrestre ue forma parte de las rocas y minerales es liberado a la atmósfera"terrestre ue forma parte de las rocas y minerales es liberado a la atmósfera"

$n capas profundas de la corteza continental así como en la corteza oceánica el carbono contribuye a la$n capas profundas de la corteza continental así como en la corteza oceánica el carbono contribuye a la

formación de combustibles fósiles, como es el caso del petróleo" $ste compuesto se #a formado por laformación de combustibles fósiles, como es el caso del petróleo" $ste compuesto se #a formado por laacumulación de restos de organismos ue &i&ieron #ace miles de a)os"acumulación de restos de organismos ue &i&ieron #ace miles de a)os"


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ENERGIA

SOLAR

Bióxido deCarbono enAire (CO2)

Respiración

Vegeta

Incendios

Carbono!i"ado!otosintetica#ente a abio#asa$egeta

CO2 se disuelveen el agua y sefijafotosinteticamente en la biomasade algas yplancton

Respiraciónce%ar por

ani#aes&pantas 'desco#posición

Ai#ento deeterótro!os

Sedi#entación de

Bio#asarans!or#aciónen carbón&petróeo ' gasMillones

de años

Cr%st*ceos

Carbono !i"adoco#o carbonato de

cacio en oscr%st*ceos (piedracac*rea)

Co#b%stióndeco#b%stibes!ósies Millones

de Años

V%canis#o


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+epósito

,inera

-ertii.antes/%0#icos

(n%trientes) C%ti$os %#anos

Descargade

efluentessucios

Reenos

Sanitarios

Bas%reros

1so%#ano

ProductosManufacturad

os

Aniquila

Contaminacin de

v!aspluviales

Descarga de "esiduos Industriales


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Características de los ,cosistemasCaracterísticas de los ,cosistemas'ustentables'ustentables

Recicla$e de losRecicla$e de loselementos delelementos delecosistemaecosistema

&uz solar como fuente de&uz solar como fuente de

energíaenergía ,l tama@o de la poblaci"n,l tama@o de la poblaci"nde consumidores sede consumidores semantiene de manera uemantiene de manera ueno abusen delno abusen delecosistemaecosistema

Mantenimiento de laMantenimiento de la?iodiversidad?iodiversidad


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L%$ia

AcidaContaminacin

del Aire

antade

rata#iento deag%a

Ci%dad

A$iación

3%0#icospara %soAgr0coa +rena"e

sanitario

3%0#icospara %soco#ercia

odo#4stico

Bas%rero

Lixi$iación

,anto

-re*tico

Conta#inaciónde Ag%a

Arrastre


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Mapa de la evoluci"n de la temperatura media anual del aire enlos (ltimos de 1 a@os 025E114 seg(n un a$uste de latendencia# 'on mediciones de term"metros de superficie# 'eobserva ue el calentamiento m-s importante se *a registrado en'iberia! AlasGa % la .enínsula de la Ant-rtida


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