Ecología y CALIDAD AMBIENTAL

Ecología y CALIDAD AMBIENTAL WALTER PARDAVE LIVIA

CONTENIDO GENERAL PREAMBULO... 6 CAPITULO 1... 10 CONCEPTOS BASICOS DE ECOLOGIA...10 1.1 QUÉ ES LA ECOLOGIA?...10 1.1.1 PARTES DE LA ECOLOGIA...11 1.2 QUÉ SON LOS ECOSISTEMAS?...11 1.2.1 COMPONENTES DE LOS ECOSISTEMAS...13 1.2.2 PROCESOS QUE RIGEN LOS ECOSISTEMAS...15 1.2.3 DISTRIBUCION DE ENERGIA EN LOS ECOSISTEMAS...15 1.3 CICLOS NATURALES Y ARTIFICIALES...17 1.3.1 CICLOS BIOGEOQUIMICOS...20 1.3.1.1 CICLO DEL OXIGENO...21 1.3.1.2 CICLO DEL NITROGENO...23 1.3.1.3 CICLO DEL CARBONO...25 1.3.1.4 CICLO DEL FOSFORO...25 1.3.2 CICLOS EN LOS ECOSISTEMAS ARTIFICIALES...27 1.4 POBLACIONES...28 1.4.1 EVOLUCION DE LAS POBLACIONES...28 1.4.2 CRECIMIENTO DE LAS POBLACIONES...30 1.4.3 INTERACCIONES ENTRE LOS SERES VIVOS...30 1.4.4 CURVAS DE CRECIMIENTO POBLACIONAL31 1.4.5 TASA DE CAMBIO DE LAS POBLACIONES..31 1.4.6 GRUPO DE POBLACIONES HUMANAS...34

CAPITULO 2... 36 LOS PRODUCTOS RESIDUALES Y SU MINIMIZACION...36 2.1 QUE SON LOS PRODUCTOS RESIDUALES?...36 2.2 COMO AFECTAN LOS PRODUCTOS RESIDUALES AL MEDIO AMBIENTE?...38 2.3 GESTION DE PRODUCTOS RESIDUALES...38 2.4 LA MINIMIZACION DE RESIDUOS, EMISIO- NES Y VERTIDOS...40 2.4.1 DEFINICION DE MINIMIZACION:...40 2.4.2 DIAGNOSTICO DE LA EMPRESA...40 2.4.2.1 El Proceso Productivo...40 2.4.2.2 Auditorias de exógenos orientados a la Minimización...41 2.4.3 TECNICAS DE MINIMIZACION...43 2.4.3.1 Técnicas de Prevención...47 2.5 PROGRAMA DE MINIMIZACION...48 CAPITULO 3... 51 LOS RESIDUOS SOLIDOS Y SU GESTION...51 3.1 DEFINICION DE RESIDUOS SOLIDOS...51 3.2 GENERACION DE RESIDUOS SOLIDOS...52 3.3 CLASIFICACION DE LOS RESIDUOS SOLIDOS...53 3.4 GESTION DE RESIDUOS SOLIDOS URBANOS...55 3.5 GESTION DE RESIDUOS INDUSTRIALES...63 CAPITULO 4... 71 CALIDAD DEL AGUA...71 4

4.1 PARAMETROS QUE DETERMINAN LA CALIDAD DE AGUAS...72 4.2 CONTAMINACION DE AGUAS...77 4.2.1 CLASIFICACION DE LAS AGUAS CONTAMINADAS...78 4.2.2 PROGRAMA DE CONTROL DE CONTAMINACION DE AGUAS...80 4.3 EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: Procesos y Sistemas...81 CAPITULO 5... 86 CALIDAD DEL AIRE...86 5.1 FUENTES DE CONTAMINACION DEL AIRE...87 5.2 AGENTES CONTAMINANTES DEL AIRE...91 5.2.1 CONTAMINANTES PRIMARIOS...91 5.2.2 CONTAMINANTES SECUNDARIOS...92 5.3 CONTROL DE LA CONTAMINACION DEL AIRE...92 5.3.1 TECNICAS DE TRATAMIENTO O ELIMINA- CION DE GASES...93 5.3.2 TECNICAS DE CAPTACION DE PARTICULAS...93 5.3.3 CONTROL DE LAS INSTALACIONES DE COMBUSTION...94 5.3.4 CONTROL DE LAS EMISIONES FUGITIVAS.94 5.3.5 DISPERSION DE CONTAMINANTES...94 5.3.6 LA DIFUSION ATMOSFERICA...94 CAPITULO 6... 98 DIRECCIONES AMBIENTALES EN INTERNET 98 6.1 INTRODUCCION...98 5

6.2. ORGANISMOS INTERNACIONALES RELACIONADOS CON EL MEDIO AMBIENTE...99 6.3 ORGANIZACIONES INTERNACIONALES DE TRABAJO EN EL AREA AMBIENTAL...101 6.4 ORGANIZACIONES DE ACTIVISTAS AMBIENTALES...103 6.5 CENTROS INTERNACIONALES DE INVESTIGACION AMBIENTAL...104 6.6 CENTROS DE FOMENTO DE INDUSTRIA Y TECNOLOGIAS LIMPIAS...105 6.7 CENTROS INTERNACIONALES DE INFORMACION AMBIENTAL...105 6.8 CENTROS DE APOYO AL DESARROLLO SUSTENTABLE...107 GLOSARIO... 110 6

PREAMBULO Durante muchos años se ha venido considerando al medio ambiente como algo que esencialmente debe ser explotado hasta sus últimas consecuencias. Paralelamente se ha considerado de manera errónea que la economía y la ecología eran esencialmente dos disciplinas contrapuestas e incluso excluyentes. Cada día esta idea va siendo desechada a la luz de los nuevos enfoques que buscan conciliar ambas disciplinas y que persiguen demostrar que el entorno económico, administrativo e industrial tiene mucho que aportar en la consecusión de un medio ambiente más adecuado y limpio, y con ello coadyuvar por una mejor CALI- DAD DE VIDA de la humanidad. La Calidad del medio ambiente de los principales centros urbanos y áreas rurales se han deteriorado significativamente en las últimas décadas. En el Caso de la Calidad de Aguas los principales problemas originados por fuentes puntuales de contaminación pueden agruparse de la siguiente manera: (1) descarga de materia orgánica de fuentes residenciales e industriales que reducen o eliminan completamente el oxí- 7

geno disuelto de las corrientes, causando impactos sobre la vida acuática y su calidad estética; (2) Presencia de bacterias y virús por descargas de origen residencial y de algunos tipos de industrias que representan riesgos severos para la salud de los consumidores de agua de las fuentes receptores o de productos agrícolas regados con ellos; (3) presencia de sustancias peligrosas descargadas por las industrias, las cuales pueden causar efectos acumulativos y/o persistentes de consecuencias aún más graves para la salud. En el caso de la Calidad del Aire en algunas de las principales ciudades los niveles de contaminantes atmosféricos superan las normas existentes, los principales factores que han generado altas concentraciones de contaminantes en las ciudades son : (1) Excesivo e incontrolable población migratoria; (2) Desordenado asentamiento de industrias, muchas de las cuales quedan dentro de la gran ciudad como consecuencia de su desmedido crecimiento; (3) Constante aumento de vehículos de automotor que despiden gases, principalmente monóxido de carbono, hidrocarburos y plomo; y (4) Reducido número de áreas verdes arboladas en consideración al tamaño de la gran ciudad.. Otro aspecto importante es el manejo inadecuado de los resíduos sólidos en las ciudades y también por las diversas industrias, cuyas labores de almacenamiento, transporte,tratamiento y disposición final de los resíduos sólidos producidos diariamente ocasionan problemas ambientalmente críticos. 8

En el Presente trabajo se pretende dotar a los interesados de una recopilación bibliográfica y algunos aportes del autor, acerca de los fundamentos de la ecología y las bases de la calidad ambiental, para cumplir estos propósitos se ha dividido en cinco capítulos que son los siguientes: Conceptos básicos de ecología, Productos residuales y su minimización, Los resíduos sólidos y su gestión, Calidad del agua, Calidad del aire y Direcciones ambientales en internet; al final de cada capítulo se da una relación de bibliografia recomendada para ampliar y profundizar los temas de acuerdo a sus requerimientos. Finalmente quiero dar las gracias a todas aquellas personas que hicieron posible este esfuerzo en especial a los Directivos de la Universitaria de Santander UDES y a la Doctora Nancy Janeth Vargas, a los amigos que me participaron sus ideas, a mis alumnos pasados, presentes y futuros por su acogida, críticas y sugerencias y en general a todos de quienes aprendo algo cada dia... SALVO MEJOR PARECER. El Autor 9

DEDICATORIA A mis hijas Maria Camila y Dina Marcela, por un ambiente sano para ellas y todos los niños. 10

CAPITULO 1 CONCEPTOS BASICOS DE ECOLOGIA La Naturaleza es única no necesita réplica Como consecuencia de la interacción hombre-sociedad-naturaleza, no siempre llevada a cabo en forma racional, se agotan cada vez más los recursos naturales del planeta, renovables y no renovables, como se observa en la desaparición de especies vegetales y animales por la tala, caza y pesca indiscrimadas, en el deficiente uso y mal aprovechamiento de suelos, aire y fuentes de agua, y la disposición final de desechos sin ningun tipo de tratamiento y sin la tecnologia adecuada, que producen contaminación de las fuentes naturales, con secuelas endémicas y epidémicas, antiestéticas y pauperizantes. De esta forma sucede una depresión en la calidad de vida humana, por tal razón el agotamiento de los recursos y la contaminación han sido considerados como dos de los problemas principales del mundo contemporaneo que afecta a la humanidad, preucupación que refleja numerosos documentos y organismos nacionales e internacionales. 1.1 QUÉ ES LA ECOLOGIA? 11

La Ecología se define como la ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos entre sí y con su ambiente. El alemán Ernesto Haeckel (1834-1919), su creador en 1856, la ha llamado La Economia de la Naturaleza, la palabra fué creada a partír de las palabras griegas: Oikos = Casa y logos= Estudio. Algunos autores han sugerido cambiar el nombre de Ecología por el de Ciencias ambientales por considerar que el nombre no representa la concepción existente en la actualidad sobre este campo del saber. La Ecologia también puede definirse como el estudio de los Ecosistemas. La Ecologia es considerada parte de la Biologia, en esta ciencia se hallan los niveles de organización mostradas en la Figura 1.1 1.1.1 PARTES DE LA ECOLOGIA La Ecología se divide en dos grandes áreas: La Autoecologia y la Sinecologia La Autoecologia, es el estudio en particular de una especie o de una determinada asociación La Sinecologia, Es es estudio diversificado general de todos los seres de un ambiente. 1.2 QUÉ SON LOS ECOSISTEMAS? Los sistemas ecológicos o ecosistemas están conformados por todos los organismos que actuan entre sí y con el medio no vivo en un área determinada. 12

COMUNIDAD ORGANO GEN TEJIDO CELULA POBLACION Figura 1.1 Niveles de Organización de la Ecología ORGANISMO 13

En el ecosistema se presenta un flujo de materia y de energía de tipo cíclico, entre los seres vivos y la materia inerte. (Ver Figura 1.2). 1.2.1 COMPONENTES DE LOS ECOSISTEMAS Según el Ecologo estadounidense E. P Odum, existen en el ecosistema seis (6) componentes estructurales, que son los siguientes: Abióticos Sustancias inorgánicas Compuestos orgánicos Régimen climático Bióticos Productores o autótrofos Consumidores o Fagótrofos Descomponedores o Desintegradores Los Componentes Abióticos son las Sustancias inorgánicas elementales de mayor importancia como el Carbono, el nitrógeno, el fósforo, el azúfre, el oxígeno y el hidrógeno. El material orgánico está constituido por carbohidratos, lípidos y proteinas. Los Componentes Bióticos, están constituidos por: Los Productores que son fotosintetizadores que producen su alimento mediante la fotosíntesis a partir del bióxido de carbono, del agua y de la energia radiante, que es fijada por este tipo de organismos, de los cuales las plantas verdes son un ejemplo. 14

ORGANISMOS (SERES VIVOS) Figura 1.2 Flujo de Materia y energís en los Ecosistemas MEDIO NO VIVO (INERTES) 15

Los consumidores son quimiosintetizadores que adquieren su energia por oxidación de sustancias químicas que incorporan al alimentarse de productores y de otros consumidores productores y de otros consumidores, es decir son heterótrofos. Entre estos tres tipos de organismos, existen interrelaciones (Ver Figura1.3). 1.2.2 PROCESOS QUE RIGEN LOS ECOSISTEMAS Odum menciona también seis procesos fundamentales que rigen el comportamiento del ecosistema, que son: Flujo de energia Trama alimentaria Patrones de diversidad en el tiempo y en el espacio Desarrollo y Evalaución Control 1.2.3 DISTRIBUCION DE ENERGIA EN LOS ECOSISTEMAS Las etapas sucesivas que hacen posible la circulación de la energia de un ser vivo a otro, se denominan Niveles Tróficos o Cadenas de Alimentos. Por ejemplo un joven cuervo puede consumir durante sus primeras tres semanas un promedio de 300 gramos por día de alimento, cuando abandona el nido pesa cerca de 500 gramos. Para construir esta libra de cuervo fueron necesarios más de 6 kilogramos de 16

SUSTANCIAS SIMPLES DETRITUS DESINTEGRADORES Figura 1.3 Interrelaciones entre los componentes bióticos PRODUCTORES CONSUMIDORES 17

alimentos (Ver Figura 1.4). Así, puede decirse que cada animal forma parte de una red alimenticia compleja. A las diferentes redes que tienen la estructura de los ecosistemas se les llama Cadena de Alimentos. En una cadena de alimentos se presentan los elementos mostrados en la Figura 1.5. 1.3 CICLOS NATURALES Y ARTIFICIALES Un ciclo es un conjunto de fenómenos o eventos que se repiten en forma regular. El comportamiento cíclico es muy común en la naturaleza y aún en el cosmos. En la naturaleza todos los elementos son permanentemente reutilizados a través de los ciclos de nutrientes, en este continuo ciclo está la elevada eficiencia que presentan los ecosistemas naturales ya que en ellos nada se desperdicia. En el medio natural, el agua reviste un ínteres especial, pues juega un papel indispensable en el transporte de los nutrientes y además este líquido constituye más del 80% de la estructura de los seres vivos. La mayoría de los problemas ambientales se origi- 18

S O L P L A N T A S IN S E C T O S P A JA R O R A P A C E S V E R D E S IN SEC TIV O R O CUERVO ARAÑAS MOSCAS RESIDUOS SOLIDOS H O R M IG A S FIGURA 1.4 LA CADENA DE ALIMENTOS DEL CUERVO. 19

ENERGIA SOLAR VEJETALES HERBIVOROS CARNIVOROS REDUCTORES NUTRIENTES DEPOSITOS MINERALES FIGURA 1.5 LA CADENA DE ALIMENTOS 20

nan por acciones humanas que alteran la operación normal de los ciclos naturales. En esta parte se presentaran algunos ciclos de mayor importancia en el estudio de los problemas relacionados con la preservación del medio natural. 1.3.1 CICLOS BIOGEOQUIMICOS La existencia de la vida en el planeta se debe por una parte al flujo de energia permanente que recibe la tierra del sol, y por otra el movimiento cíclico de los elementos químicos. El oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, carbono, azufre y fosforo conforman aproximadamente el 95% de la materia viva, estos son los llamados nutrientes. Los ciclos biogeoquímicos deben su nombre a la intervención de los siguientes elementos. BIO: Los seres vivos, animales y vegetales GEO: El ambiente geológico, el suelo y depósitos minerales QUIMICOS: Las reacciones químicas Los ciclos biogeoquímicos pueden ser: Ciclos de nutrientes gaseosos, En estas el depósito principal es la atmósfera o la Hidrósfera; lo constitu- 21

yen los ciclos del Oxígeno, Nitrógeno y Carbono. Ciclos de nutrientes sedimentarios, En estos el depósito principal es la Litósfera (rocas, suelo, minerales, etc), lo constituyen los ciclos del fosforo y el azufre. Los demás minerales realizan igualmente movimientos cíclicos, sin embargo teniendo en cuenta que los llamados macronutrientes son los que predominan en la naturaleza en esta parte presentaremos el análisis de los ciclos del Oxígeno, Nitrógeno, Carbono, Fósforo y Azufre. 1.3.1.1 CICLO DEL OXIGENO El Ciclo del oxígeno es bastante complejo debido a que este gas se encuentra formando parte de numerosos compuestos orgánicos e inorgánicos y junto con el Hidrógeno constituye el agua. La Figura 1.6 muestra un esquema simplificado de los diferentes fenómenos que intervienen en este ciclo. La alteración del ciclo por parte del hombre puede resumirse así: Destrucción acelerada de las zonas vegetales para usos agrícolas, construir ciudades, carreteras, comercio de madera, etc. esta deforestación tiene efectos sobre el ciclo del agua y disminuye la producción de oxígeno del planeta. El envenenamiento de los vegetales marinos de- 22

O 2 RADIACIONES ULTRAVIOLETA 3O2 2O3 FILTRO DE OZONO O 2 O 2 + CO 2CO 2 AVIONES AUTOMOVILES CO2 Fotosíntesis CO2 Fitoplancton H 2O + CO2 H 2CO3 2H2CO3 CO2 CO2 CA Animales. Sedimentos CaCO3 4Fe+O2 2Fe2o 3 (Oxidación) FIGURA 1.6 EL CICLO DEL OXIGENO. 23

bido a los derrames de petroleo y tóxicos, es otra fuente que altera el ciclo del oxígeno y la producción de fotosintéticos. El rápido crecimiento del consumo de oxígeno por parte de la industria y el transporte. En Conclusión: Por una parte el ser humano incrementa el consumo de oxígeno y por otra parte destruye las fuentes de producción de oxígeno. 1.3.1.2 CICLO DEL NITROGENO El nitrógeno representa aproximadamente el 77% del aire, es un elemento indispensable para la formación de las proteinas necesarias en la estructuras de la células La Figura 1.7 muestra el ciclo del nitrógeno donde se nota que a pesar de existir en forma abundante enla atmósfera la mayoría de los seres vivos no pueden asimilarlo directamente. Es necesario un proceso de fijación al suelo que puede ser: biológico, atmósferico o industrial. BIOLOGICO Se lleva a cabo por acción de las bacterias fijadoras de nitrógeno que se desarrollan en el suelo en las raíces de algunas plantas como las leguminosas ( frijol, lentejas,etc). ATMOSFERICO Se produce cuando una descarga eléctrica convierte el nitrógeno gaseoso en ácido nítrico, este es di- 24

N ITROGENO 79% Atmósfera. FIJACION Atmosférica. BIOLOGICA BACTERIAS FIJADORAS (Leguminosas) BARTERIAS AMONIACO BACTERIAS DESNITRIFICANTES NITRATOS (NO3) FIGURA 1.7 CICLO DEL NITROGENO. INDUSTRIAL ANIMALES ORGANOS MUERTOS REDUCTORES 25

suelto y precipitado al suelo por la lluvia. INDUSTRIAL Mediante procesos fisico-químicos que utilizan aire e hidrocarburos se fija el nitrógeno gaseoso. 1.3.1.3 CICLO DEL CARBONO El carbono se encuentra fundamentalmente en la atmósfera en forma de dióxido de carbono (CO 2) y en la hidrósfera en forma de carbonatos disueltos. La distribución de gas carbónico (CO 2 ) varia con la hora del día, las estaciones y con la proximidad de los vegetales. Se ha comprobado que el CO 2 del aire influye notoriamente en la densidad de la vegetación. Así es posible acelerar el crecimiento de ciertas legumbres inyectando CO 2 en los invernaderos de cultivos. El ciclo del carbono se muestra en la Figura 1.8. En el presente siglo el dióxido de carbono está siendo liberado en forma masiva por la sociedades contemporaneas dedicados a derochar en unos pocos años lo que fué formado en miles de siglos. 1.3.1.4 CICLO DEL FOSFORO Constituye un ciclo típico de nutrientes sedimentarios, en este ciclo los nutrientes viajan de la tierra al mar y viceversa a una velocidad relativamente lenta. Estos procesos cíclicos pueden tomar miles de años para completarse. 26

CO2 En la atmósfera. FOTOSINTESIS VOLCANES CARBOHIDRATOS CO2 CARBONATOS HCO3 CO3 ROCAS CALCAREAS BICARBONATO (SOLUBLE) CARBONATO (INSOLUBLE) FIGURA 1.8 EL CICLO DEL CARBONO. RESPIRACION ANIMALES AUTOMOVILES INDUSTRIALES PETROLEO CARBON GAS DEPOSITOS FOSILES, ANIMALES VEGETALES MUERTOS 27