I RESUMEN. El vertiginoso avance de las ciencias ambientales en busca de sistemas

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1 I RESUMEN El vertiginoso avance de las ciencias ambientales en busca de sistemas ecoeficientes para un desarrollo sostenible, demanda un trabajo univ más rápido, complejo sistemático y profundo. Por ello se ha desarrollado el texto con un enfoque ambiental que proporcione a los estudiantes los medios necesarios para elegir posibles estrategias en el control de la contaminación ambiental. En este sentido el texto presentado es de naturaleza órico práctico con carácter propedéutico, donde se han desarrollado las herramientas conceptuales para formular soluciones de problemas analíticos en las diferentes disciplinas especialmente en las ciencias ambientales. El texto se ha elaborado en base a las separatas de la asignatura de Química analítica cuantitativa impartida en la Facultad de Ingeniería Ambiental y bibliografía revisada de otros textos. Está diseñada como una introducción del análisis químico que debe conocer el Ingeniero Ambiental para comprensión y análisis de las causas de los fenómenos que ocurren en la naturaleza, sus transformaciones, interpretación y comportamiento de sus componentes. El desarrollo de los contenidos se inicia con los principios fundamentales en los procesos analíticos donde se valora la importancia de los fundamentos físicos químicos en la determinación del problema analítico; del tratamiento sistemático del equilibrio químico que permite comprender el principio de análisis y evaluar los contaminantes ambientales, finalizando con el análisis volumétrico que da a conocer las técnicas para la determinación de la concentración de parámetros de calidad de los recursos naturales. Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 1

2 II INTRODUCCIÓN Los habitantes de casi todos los países estamos expuestos a sustancias extrañas que forman parte del ambiente natural, muchas de las cuales invaden el aire que respiramos y son nocivas para la salud. Otras sustancias de naturaleza coloidal o gaseosa como el monóxido de carbono, el ozono, polvos y gases son prácticamente ubicuas en el ambiente aéreo y resultan de procesos naturales abióticos y bióticos: actividad volcánica y geotérmica, descargas eléctricas, incendios forestales, fermentación y respiración celular, etc. Estas sustancias se mantienen durante largo tiempo en rangos de concentración estrechos gracias a eficientes mecanismos de reciclamiento a cargo de la propia naturaleza. Sin embargo, la actividad antropogénica e industrial genera tales cantidades de sustancias extrañas que están alcanzando niveles peligrosos para la biota en general, puesto que rebasan la capacidad del ecosistema para deshacerse de ellos. La mayor fuente de contaminación atmosférica es el uso de combustibles fósiles como energéticos. Petróleo, gas y carbón son usados en cantidades enormes, del orden de millones de toneladas por día, y los desechos de su combustión se arrojan a la atmósfera en forma de polvo, humo y gases. Los gases pueden causar desde lluvia ácida hasta el calentamiento de la tierra (efecto invernadero). Las aguas ácidas generadas por la minería, resultan de la oxidación de minerales sulfurados en presencia de aire, agua y bacterias. La pirita es uno de los sulfuros más comunes y abundantes, su oxidación produce ácido sulfúrico y óxidos de hierro. Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 2

3 En el medio natural el exceso de metales pesados puede generarse por drenajes de aguas de minas, de desmontes o de lavados Algunos metales, como cadmio y mercurio, y no metales como antimonio o arsénico, son muy comunes en pequeñas cantidades en depósitos metálicos y son altamente tóxicos, aun en pequeñas cantidades. Los metales pesados en contacto con el oxígeno y el agua producen grandes cantidades de ácido, generándose así aguas ácidas. El es arrastrado desde el depósito por la lluvia hacia los ríos y las lagunas cercanas. Este proceso es conocido como Drenaje de Mina Acida, que degrada severamente la calidad del agua, El drenaje acido de mina, es la causa de la degradación de los recursos hídricos acabando con la vida acuática al volverla insalubre. El vertiginoso avance de las ciencias ambientales en busca de sistemas ecoeficientes para un desarrollo sostenible, demanda un trabajo universitario más rápido, complejo sistemático y profundo. En este contexto es necesario que el estudiante de ingeniería ambiental conozca la relación del equilibrio físico-químico en los procesos de tratamiento y análisis de los residuales que se generan en el ambiente, que le permita evaluar el problema ambiental y determinar la estrategia de control. Por ello el objetivo de este trabajo fue desarrollar un texto de análisis químico I, con un enfoque ambiental que proporcione a los estudiantes los medios necesarios para elegir posibles estrategias en el control de la contaminación ambiental. En este sentido en el texto se desarrolla el fundamento físico de los principios del análisis químico y se muestra cómo estos principios se aplican a las diferentes disciplinas relacionadas principalmente a las Ciencias Ambientales, analizando con Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 3

4 precisión las causas de estos fenómenos, sus transformaciones é interpretación del comportamiento de sus componentes. Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 4

5 III MARCO TEÓRICO Para la elaboración del texto Análisis Químico I Un Enfoque Ambiental, se han revisado Textos de Química analítica cuantitativa; Química analítica cualitativa, análisis de aguas, Química Ambiental que se indica en la referencia, Trabajos de investigación y normas legales que se mencionan a continuación: Ley General del Medio Ambiente Nº Establece políticas e instrumentos de gestión ambiental, destaca el respeto de la dignidad humana y la mejora continua de la calidad de vida de la población, incentiva al aprovechamiento sostenible de los recursos naturales. el art. 31 indica que el estándar de la calidad ambiental es la medida que establece el nivel de concentración o el grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos en el aire agua o suelo en su calidad de cuerpo receptor que no represente riesgo significativo, para la salud las personas y el ambiente, la que podrá ser expresada en máximos mínimos o rangos. Decreto Supremo: D.S Nº PCM; Reglamento de la Ley Nº 28245, Ley Marco del Sistema Nacional de Gestión Ambiental; que en su TITULO CUARTO: De los Instrumentos de Gestión Ambiental, CAPITULO V: Estándares de Calidad Ambiental y Límites Máximos Permisibles define: Artículo 63º : Estándares de Calidad Ambiental ECA.- El Estándar de Calidad Ambiental (ECA) es la medida de la concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, en el aire, agua o suelo, Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 5

6 en su condición de cuerpo receptor, que no representa riesgo significativo para la salud de las personas ni al ambiente. Artículo 64º: Límite Máximo Permisible (LMP).- Es la medida de la concentración o del grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos, que caracterizan a un efluente a una emisión, que al ser excedida puede causar daños a la salud, al bienestar humano y al ambiente. Su cumplimiento es exigible legalmente. Ley General de Aguas promulgada por decreto supremo nº17752 del 29 de julio de 1969 y los reglamentos de los títulos de dicha ley.- el art. 26 De los usos de las aguas; indica que los usos de las aguas son aleatorias y se encuentran condicionados a la disponibilidad del recurso y a las necesidades reales del objeto al que se destinen. Límites máximos permisibles que se muestran en los cuadros 3.15; 3.16; 3.17 (Anexos) Protocolo de efluentes líquidos R.M. Nº ITINCI-DM 28/02/ Establece procedimientos para la preservación de muestras de agua. Protocolo para el monitoreo de efluentes y cuerpo marino receptor R.M PE, 13/01/02.- Indica los procedimientos para monitoreo en cuerpo Marino receptor, tomando de referencia sólo para niveles superficiales. El Decreto Supremo Nº MINAM, establece los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua, cuadro 1.1 ( Anexo ). Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 6

7 IV MATERIALES Y MÉTODOS MATERIALES.- Los materiales que se utilizaron para el trabajo fueron: Una computadora Pentium IV, material bibliográfico, Normas de calidad, trabajos realizados, revistas, Tesis etc. Técnicas de recopilación de datos. Para el desarrollo del presente trabajo se ha utilizado información muy diversa, como libros relacionados con el tema, trabajos de investigación, Normas estandarizadas etc. METODOLOGÍA.- La metodología empleada fue la siguiente: -Recopilación de la información - Identificación de la información. - Análisis y revisión de la información - Redacción del texto - Revisión de la redacción - Presentación del texto. Se elaboraron diez capítulos de forma ordenada y sistemática de tal manera que los primeros capítulos sirven de base para la aplicación de las técnicas analíticas: Conceptos básicos; Equilibrio químico y actividad; Ácidos bases y sales; Reguladores de ph; Disolución y precipitación de Sales; Análisis volumétrico; Volumetría de Neutralización; Volumetría de Precipitación; Volumetría de Formación de Complejos; Volumetría Redox. Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 7

8 V RESULTADOS El resultado del presente trabajo fue la elaboración del texto que comprende diez capítulos, los cuales se presentan en forma ordenada, sistemática, con un enfoque ambiental para la mejor comprensión del estudiante. Análisis Químico Un Enfoque Ambiental 8

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