lunes, 13 de abril de 2009

El efecto de la lluvia ácida en los contaminantes metálicos del suelo


Los metales pesados que caen al suelo surgen de actividades del hombre como los residuos industriales, las emisiones atmosféricas, aplicación de agroquímicos directamente al suelo. Cuando, por efectos de la lluvia ácida generada por las emisiones atmosférica, el suelo altera el pH adecuado que debe ser neutro (valores de pH aproximados a 7.0), se torna ácido o sea por debajo de 7, alcanzando valores de 5.0 - 5.5, en esas condiciones los metales se encuentran en fase soluble que les facilita su migración en el subsuelo por efectos de advección, dispersión y difusión molecular (LaGrega, 1999), pueden contaminar diferentes horizontes del suelo, suelos vecinos al foco de contaminación y aguas subterráneas que son utilizadas en algunas ocasiones para consumo, lo que generaría efectos ambientales drásticos en los ecosistemas debido a que, los metales pesados tienden a bioacumularse (LaGrega, 1999)o sea retención en los tejidos grasos de los organismos causando alteraciones en el metabolisto y hasta la muerte en algunos casos.
Actividad
Los estudiantes deberán consultar casos donde un suelo productivo halla sido afectados por la contaminación con metales pesados. Tener en cuenta las condiciones del terreno, caracterización del suelo, las evidencias físicas de los productos de la cosecha y otros parámetros tenidos en cuenta en el diagnóstico de la contaminación. Esta consulta debe ser presentada por grupos de 3 estudiantes, entre 5 y 10 páginas, con imágenes, gráficos entre otros. Además preparar una expisición de 15 minutos en power point sobre el tema.

¿El concepto de la doble capa difusa?


¿El concepto de la doble capa difusa?

Para tratar de explicar la distribución de los iones alrededor de las superficies cargadas electrostáticamente de los coloides del suelo, se ha diseñado la teoría de la Doble Capa Difusa (DCD); con este objetivo se han propuesto diferentes modelos como el de Helmholtz, el de Chapman y Guoy y el de Stern. El modelo de Helmholtz considera que la distribución de las cargas se hace en dos capas eléctricas paralelas y rígidas; el modelo de Chapman y Guoy considera que hay una capa eléctrica negativa y rígida en la superficie de los coloides, la cual está equilibrada por una capa difusa de iones; el modelo de Stern propone que la DCD consta de dos partes que están separadas entre sí por un plano que define una capa interna rígida, como la de Helmholtz y una capa externa difusa de iones, como la Chapman y Guoy. Los dos últimos modelos son los que mejor explican la mayoría de los procesos de intercambio en el suelo, aunque ninguno es satisfactorio para todos los casos (Porta et al.,1994). Según Fassbender (1982), el espesor de la DCD depende primordialmente de la carga de los iones involucrados y de la concentración de la solución del suelo. Entre mayor sea la carga de los iones, menor será el espesor de la DCD y, mientras menor sea la concentración de la solución del suelo, más se extiende la DCD. El espesor de la DCD define la distancia hasta la cual actúan las fuerzas de retención del coloide sobre los iones del suelo, estableciéndose así el espacio que tiene el suelo para acumular los iones intercambiables; aquellos iones que quedan por fuera de la DCD constituyen la solución externa o solución del suelo y son los que están disponibles para la planta o para ser lixiviados de éste, causando pérdidas de nutrientes en él. La DCD tiene efectos sobre varias propiedades del suelo como la floculación y la dispersión de coloides y por tanto en la estructura del mismo; además, afecta la determinación del pH y el comportamiento de su fertilidad; de otro lado, prácticas de manejo de suelos como fertilización, encalamiento, aplicación de enmiendas y/o riego, alteran las características geométricas de la DCD.

Vínculos de ampliación del tema

•http://www.soils1.cses.vt.edu/MJE/shockwave/cec_demo/version1.1/cec.shtml
•http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_double_layer

Imagen tomada de: http://bios.ewi.utwente.nl/research/micronanofluidics/biomoleculesinnanochannels.doc/index.html
Actividad para ser desarrollada por los estudiantes del Curso de Diagnostico de Suelos del programa de ingeniería ambiental de la Universidad de Medellín
La actividad que se plantea tiene relación con el estudio de caso.
• Escenario
Los ingenieros ambientales se enfrentan en su ejercicio profesional a problemas de contaminación ambiental en todos los niveles, dentro de los cuales la contaminación del suelo por productos orgánicos, químicos, metales pesados y plaguicidas son hoy por hoy un problema de alto impacto y de importancia económica y social. El desconocimiento de las características del suelo y en especial el de su componente químico lleva en muchos casos a tomar decisiones incorrectas en las medidas de tratamiento a implementar y en la priorización de las situaciones problema.
• Asunto problemático
A continuación se presentan las características de los suelos de cuatro regiones contaminadas con Plomo. A partir de estas características usted deberá priorizar que orden de prelación dará al tratamiento del contaminante plomo.
Sitio Uno Sitio Do Sitio Tres Sitio Cuatro Tipo de Suelo Oxisol Ultisol Entisol Alfisol Materia Orgánica (%) 2.1 3.2 1.1 5.2 CIC (Cmolc Kg-1) 8 8 4 25 pH 4.7 4.4 6.2 6.4 Textura FAr Ar A F
• Tareas a desarrollar
A partir de las características planteadas en la tabla anterior usted deberá priorizar que orden de prelación dará al tratamiento del contaminante plomo. Justifique el orden de prelación del tratamiento con base en las características de los diferentes suelos. Consulte las características de los diferentes tipos de suelos que encuentra en la tabla; esto le dará mayores elementos de juicio en su tarea de priorizar.

¿Que es la química de suelos?

Fassbender (1982) define la química de suelos como aquella parte de la ciencia del suelo que estudia la composición, las propiedades y las reacciones químicas de los suelos. Los esfuerzos mayores de aplicación de esta parte de la ciencia del suelo han estado dirigidos a tratar de explicar y/o resolver problemas relacionados con la dinámica de los nutrientes vegetales y con la fertilidad del suelo. El suelo es un ente natural organizado e independiente, con unos constituyentes, propiedades y génesis que son el resultado de la actuación de una serie de factores activos (clima, organismos, relieve y tiempo) sobre un material pasivo (material parental), el cual se altera por la acción de los factores ambientales y en su formación se desarrollan una serie de procesos que transforman el material original hasta darle una morfología y propiedades propias.

Vínculos de ampliación del tema

•Environmental Soil Chemistry: http://www.soils1.cses.vt.edu/MJE/ENSC4734/ENSC4734.html
•Chemistry of Soils:
http://pubpages.unh.edu/~harter/soilchem.html
Imagen tomada de: http://www.interurban.de/

Importancia de los derechos de emisión


El comercio de derechos de emisiones fue propuesto por la Unión Europea en el 2002 como uno de los mecanismos principales para alcanzar los objetivos del Protocolo Kioto. Estos derechos se constituyen en un incentivo económico desarrollado para persuadir a las compañías (como productores de combustibles fósiles) para cambiar su comportamiento de manera voluntaria contribuyendo a la no generación de contaminación. Con la comercialización de estos derechos se ha tratado de crear un mercado para externalidades, es decir, de mercados para comerciar todos aquellos efectos negativos que se generan en la producción de bienes, en este caso la contaminación.

La asignación de permisos puede desarrollarse en dos formas diferentes: mediante grandfathering o por subasta o regla de distribución. Grandfathering significa que los derechos son asignados libres de cargo dependiendo de las emisiones históricas. La subasta o regla de distribución significa que los permisos son subastados a países o compañías, usando curvas de demanda. Esta opción puede resultar menos atractiva a los países o a las compañías porque significa que los derechos de emisiones no están libres de cargo. El grado de comercio de emisiones depende únicamente del total de numero de permisos.

Los incentivos económicos como comercio de permiso de emisiones permite alcanzar objetivos de manera costo-eficiente, efectos a largo plazo, eficiencia dinámica, beneficios indirectos, coste de incertidumbres y demanda de información, cuando se compara con los otros dos tipos de instrumentos (ver arriba). Equidad no es muy alta cuando se aplican incentivos económicos. La dependencia de los instrumentos puede aumentar cuando se aplica medidas de inspección y control.

Adaptado de Kyoto: derechos de emisiones, disponible en: http://www.lenntech.com/espanol/Efecto-invernadero/Comercio-emisiones-Kyoto.htm



Actividad según la lectura:
Indique por qué es importante crear un comercio de externalidades para los derechos de emisión y los posibles impactos que podría tener éste para la eficiencia del mercado internacional. Esta actividad la deben enviar a mi correo electrónico con fecha límite el 4 de mayo.

El protocolo de Kioto y el comercio de derechos de emisión

El sistema de comercio de derechos de emisión de contaminantes que se inscribe en el Protocolo de Kioto puede considerarse como un ejemplo típico de comercio entre países que involucra el uso del tipo de cambio para sus pagos. Estos derechos se constituyen en un bien homogéneo, debido a que no hay diferenciación de él según el país que lo intercambie, que susceptible de ser comerciado por los países interesados en tener una cuota más amplia para sus emisiones de contaminación ambiental.

La participación del gobierno en estas negociaciones internacionales se puede hacer aplicando cualquiera de los tres tipos de instrumentos regulatorios descritos a continuación:
- Instrumentos institucionales para las negociaciones internacionales. Kioto es un ejemplo importante de negociaciones internacionales al permitir el intercambio internacional de permisos de emisiones.
- Instrumentos de control y mando. Dentro de estas se pueden mencionar las cuotas (que limitan la cantidad de emisiones), licencias y mejores Tecnologías Disponibles (Best Available Technologies (BAT)) todos con el objeto de reducir las emisiones de contaminación.
- Incentivos económicos, como derechos intercambiables tasas y subsidios.

Adaptado de Kyoto: derechos de emisiones, disponible en: http://www.lenntech.com/espanol/Efecto-invernadero/Comercio-emisiones-Kyoto.htm

Ampliación del tema en:


Actividad según la lectura:
Describa dentro de qué tipo de política económica (fiscal o monetaria) y cómo se inscribe cada uno de los instrumentos regulatorios que puede utilizar el gobierno para el comercio de derechos de emisión. Esta actividad la deben enviar a mi correo electrónico con fecha límite el 11 de mayo.

viernes, 10 de abril de 2009

El Protocolo de Kioto y su desarrollo nacional (Colombia)


En el Consejo Nacional Ambiental celebrado en octubre de 1997, se hizo la presentación del documento con la Posición de Colombia para el “Protocolo de Kioto”. Allí se encuentran todos los antecedentes históricos, científicos y legales a la negociación de este instrumento, así como las consideraciones en torno a la vulnerabilidad de Colombia tanto a los posibles efectos del cambio climático como a las posibles medidas que se fueran a adoptar en el Protocolo de Kioto.

· Compromisos jurídicamente vinculantes para países Anexo I de la Convención

El Protocolo establece para los países desarrollados incluidos en el Anexo I obligaciones cuantificadas de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. En su conjunto, los países desarrollados deberán reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en un 5%, para el período comprendido entre los años 2008 a 2012. Este compromiso de reducción de emisiones es diferenciado, según las condiciones particulares de cada país. Así, algunos países reducirán sus emisiones de gases de efecto invernadero mientras otros tendrán margen para aumentarlas. Por ejemplo, Estados Unidos reducirá sus emisiones en un 7%, la Unión Europea en un 8%, Japón en un 6%, mientras Australia podrá aumentar sus emisiones en un 8%. Las metas de reducción se calculan sobre una “canasta de gases”. Para CO2, CH4 y N2O el cálculo se hace respecto de la “línea de base” de las emisiones de cada país en 1990, y para HFC, PFC, SF6 en 1995. Estas metas pueden ser alcanzadas individual o conjuntamente entre países. El Protocolo permite que un país calcule sus obligaciones sobre la base de sus emisiones “netas”. Se trata de emisiones por las fuentes y la absorción por los sumideros de gases de efecto invernadero, que se deban a actividades humanas de reforestación, deforestación, forestación y silvicultura. Así mismo permite a cada Parte un tope máximo de emisiones, el cual se calcula de manera particular para cada una de las Partes.

POSICIÓN DE COLOMBIA PROTOCOLO DE KIOTO

1. Apoyar el Principio de precaución apoyando el objetivo de la Convención

2. Reafirmar el principio de responsabilidad común pero diferenciada entre los países desarrollados y países en desarrollo

3. Apoyar la diferenciación de compromisos entre países desarrollados

4. Promover el que las nuevas obligaciones de reducción de emisiones se calculen sobre emisiones netas y cubran a todos los gases de efecto invernadero no controlados por el Protocolo de Montreal, sin concentrarse en las emisiones brutas de CO2 de sectores particulares

5. Promover objetivos flexibles y de largo plazo de reducción de emisiones

Adaptado de: Ministerio del Medio Ambiente. Oficina asesora de negociación internacional. El protocolo de kioto y su desarrollo nacional. Santafé de Bogotá, D. C., mayo 7 de 1998

Efecto del calentamiento global y el suelo


El suelo según (Benavides. Joel., 2008) en el documento de opinión titulado "El suelo causa y solución al calentamiento global", publicación web, dice que, el suelo agrícola y de pastoreo de alta fertilidad puede recuperar la materia orgánica y disminuir los gases de invernadero con mayor eficiencia que los bosques, ya que estos utilizan el CO2 para transformarlo en madera. "En 1940, el aire del planeta contenía 280ppm (partes por millón) (0.028%) de bióxido de carbono y para el año 2000 había incrementado a 360PPM (0.036%)". Si se logra aumentar en 3 años un 1.6% de la materia orgánica con prácticas de manejo orgánico se puede disminuir el efecto invernadero ya que se lograría capturar más CO2 en el suelo.
Otro factor que afecta el suelo debido al calentamiento global es la lluvia ácida que se genera por las emisiones antropogénicas (producidas por el hombre) en la quema de combustibles de origen fósil, como el petróleo. Dentro de estas emisiones están los gases de Nitrógeno expersados como NO2 y de Azufre expresado como SO2. Estos gases al entrar en la atmósfera reaccionan con el vapor de agua y forman ácidos como el ácido nítrico (HNO3) y el ácido sulfúrico (H2SO4) (Brown, 1999) (ver imágen anexa), que se condensan y caen como lluvia ácida generando problemas en el suelo como la "destrucción de los nutrientes esenciales del suelo, tales como el magnesio, el calcio y el potasio, que alimentan a las plantas y los árboles. estos se vuelven ralos y descoloridos, y mueren". (Publicación web. Planeta Sedna). Los efectos son bien claros, por lo cual se debe tener conciencia de que, el calentamiento global tiene un efecto directo en la productividad del suelo y en consecuencia puede traer complicaciones económicas directas en los países productivos como Colombia.