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Catastrofes ecolCatastrofes ecolóógicas lentas: lagicas lentas: lacontaminacicontaminacióón por metales tn por metales tóóxicosxicos

Mª Dolores Galindo RiañoDepartamento de Química Analítica

Facultad de Ciencias, Universidad de Cádiz

El desarrollo humano y su impacto en elMedio Ambiente

El Medio Ambiente es unSISTEMA EN EQUILIBRIO

Ciclodelagua

Ciclodelagua

Ciclodel

carbono

Ciclodel

carbonoCiclodel

azufre

Ciclodel

azufre

Ciclodel

fósforo

Ciclodel

fósforo


El ser humano es causante de desequilibriosen el medio ambiente:

Primeros asentamientos humanosExpansión de la poblaciónOcupación de terrenos vírgenesRevolución industrial:

Industrialización de actividades agrícolas,ganaderas, artesanales, etc.Mecanización de los medios de producciónConsumo a gran escala de materias primasTransporte global de mercancías


El DESARROLLO HUMANO PARTICIPA EN EL SIGUIENTECICLO DE PRODUCCIÓN

MATERIASPRIMAS (Agua,petróleo, carbón,madera,minerales, seresvivos)

PRODUCTOSELABORADOS

DESECHOS CONTAMINACIÓN

Extracción yElaboraciónindustrial

Uso humano


MATERIASPRIMAS :

MINERALES QUECONTIENENMETALES

MATERIASPRIMAS :

MINERALES QUECONTIENENMETALES

- Origen: 6000 años de antigüedad- Los metales fueron utilizados por las

culturas de Mesopotamia, Egipto, Grecia yRoma.

Contaminación del medio ambiente pormetales tóxicos

Contaminación del medio ambiente pormetales tóxicos

- A partir de la Revolución Industrial (siglo XIX),el impacto de los metales sobre las aguas,suelos, plantas, animales y personas hacrecido de forma exponencial.

Diversidad biológica

Actividades humanas

Minerales, Metales

DIFÍCIL CONVIVENCIA

CICLOBIOGEOQUÍMICODE LOS METALES

Origen NaturalOrigen

AntropogénicoOrigen

Antropogénico

Origen de los metales en el medioacuático

Aumento de niveles metálicos enagua, sedimento, flora y fauna

Más evidente en aguas continentales o en aguaspróximas a la costa donde se concentra la población



Usos de los metales en la Industria

INDUSTRIA METAL FUNCION

Pinturas Hg, Zn, Pb, Cr, Cd, Co, Ni Materia prima para pinturas

Textil Zn, Pb, Cr, Cd, Ni Materia prima para pinturas

Galvanizados Zn, Pb, Cr, Cu, Ni Materia prima para pinturas

Papelera Zn, Pb, Cd Materia prima para el procesado

Industria gráfica Pb, Cd Materia prima para los tintes

Plásticos Cr, Ni, As Aditivo catalizador

Curtidos y piel Zn, Pb, Cr Aditivo del proceso

”HORRORES” DE LA CONTAMINACIÓN:catástrofes lentas

Caso de Jintsu-Tojama(Japón) 1947-1961

Cd

Caso de Minamata(Japón) 1953

Hg

Caso de Aznalcóllar(España) 1998Vertido minero

Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oro

Caso de Omai(Guyana) 1995Minería de oro

vertidos

accidentes

Desastres ecológicos producidos porcontaminación metálica

Origen: mina de Zn y Pb con Cd como residuo de la actividad delas Minas Kamioka y la fundición Mitsui Ltd.

Catástrofe: vertidos de Cd en cantidades significativas al Río JintsuConsecuencia: Las aguas contaminadas fueron usadas para regar

los campos de arroz de la zona. El arroz absorbió los metalespesados, especialmente el cadmio. El cadmio pasó a las personasque se alimentaron con arroz.


Cd: cadmio

Enfermedad: Itai-itai (¡ouch-ouch¡ ): el Cd afectó a los tejidosóseos y produjo fallo renal.


Cd: cadmio



Cd


Hg




vertidos



Origen: Las aguas residuales de la industria química ChissoCorporation, contaminaron de Hg desde 1932 a 1968 sin control.Utilizaba sulfato de Hg como catalizador en la producción deacetaldehido.

Contaminante: los derivados orgánicos de Hg, como el metilmercurio, mucho más tóxico.

Compañía Chisso Corporation

Hg: mercurio


Compañía Chisso Corporation

Hg: mercurioConsecuencia: este compuesto se acumuló de forma muy

significativa en los crustáceos y peces de la Bahía de Minamata yel Mar de Shiranui. La población que consumió estas especies seenvenenó.

Tiempo: durante 36 años se contaminó la zona con 27000kilogramos de Hg.

- Contaminación: de metil-Hg en el pescado. El vertido de Hg fuetransformado por las bacterias acuáticas como mecanismo deautodefensa contra este envenenamiento.

Intervienen bacterias que participan en el ciclo SO42-- S2-.

Estas bacterias, que contendrán metilmercurio, son consumidas en lacadena trófica, o bien lo excretarán. En este último caso el metilmercuriopuede ser rápidamente adsorbido por el fitoplancton y de ahí pasar a losorganismos superiores. Debido a que los animales acumulan metilmercuriomás rápido de lo que pueden excretarlo, se produce un incrementosostenido de las concentraciones en la cadena trófica (BIOMAGNIFICACIÓN).

Hg Acción de las bacterias Hg-CH3+

sustancialiposoluble

Caso de Minamata(Japón) 1953Hg: mercurio

- Contaminación: de metil-Hg en el pescado. El vertido de Hg fuetransformado por las bacterias acuáticas como mecanismo deautodefensa contra este envenenamiento.

BIOMAGNIFICACIÓN DE Hg en los sistemas acuáticos


2 ppt

2000 ppb

900 ppb

25-50 ppb

35 ppb

5 ppb

-Efectos: degeneración del sistema nervioso, ceguera, sordera,desmayos, comportamiento irracional, movimientos involuntarios,locura. Comenzaron a aparecer en 1953. Hubo 3000 personasafectadas.

Enfermedadde Minamata


-Remediación: desde 1974 hasta 1990 se realizaron labores dedragados de los sedimentos (1.500.000 m3, con un coste de 48billones de yen). Permiso de pesca en 1997.

- Video interesante: http://www.youtube.com/watch?v=dw7cKHpoPe8


Memorial de Minamata Río de Minamata


Cd


Hg




accidentes




-Origen: rotura de dique con colas de minería de oro (Compañíacanadiense Cambior), en la antigua Guayana, en la ciudad de Omai,contaminando el río Essequibo con 3,4 millones de m3 de aguascontaminadas.

Rotura deldique de la mina

Cianuro

- El cianuro se usa para extraer el oro del mineral. El agua secontaminó con este tóxico, produciendo la muerte de peces,pájaros y diversos animales.

Rotura del dique de la mina

Vista aérea de la mina

Río Potaro, próximo a la mina


Cianuro

- Importancia de la actividad minera: producción de aguas ácidas,aguas con elevados contenidos en extractantes tóxicos y elevadasolubilización de metales.

Proceso de drenaje ácido de minería:Tóxico e irreversible

Drenaje ácido de mina


Cianuro

- Residuos vertidos: aguas residuales de lixiviados de mineralesextraidos con cianuro, con un elevado contenido en metalespesados, vertidos al río Potaro.

Drenajes contaminados Mortandad de peces


Cianuro

-Efectos: contaminación de las aguas, sedimentos, peces, plantasafectadas y, principalmente afecciones en las personas encontacto con el agua (quemaduras, alergias ...)( aprox. 50000personas enfermaron)

-Tipo de contaminante: cianuro y metales pesadosEfectos sobre la piel de individuos de Guyana


Cianuro


Cd


Hg




accidentes



25 abril 1998El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar

Rotura de la presa de contención que retenía la balsa de decantaciónprocedente de una mina de pirita propiedad de la empresa Bolidem-Apirsa.

Residuos vertidos: lodos (2 mill. m3) y aguas (4 mill. m3) tóxicosvertidos a los ríos Agrio, Guadiamar, llegándo al estuario delGuadalquivir (4 Hm3 aguas contaminadas, conducidos a través deun canal hacia el afluente Brazo de la Torre se descargarondirectamente en el río Guadalquivir) y al Parque Doñana

• Metales:

As, Zn, Pb, Cd, Cu, Fe,Mn, Sb y Hg.

• 4.402 hectáreas afectadas.

El accidente minero de AznalcóllarEl accidente minero de AznalcEl accidente minero de Aznalcóóllarllar

Efectos: contaminación en ríos, campos agrícolas, estuario delGuadalquivir, llegando a afectar a algunos acuíferos del ParqueDoñana. Especies de invertebrados, peces y aves acuáticasafectadas .



Actuaciones:Actuaciones:•• Riada canalizadaRiada canalizadahacia elhacia elGuadalquivir.Guadalquivir.

•• Agua embalsadaAgua embalsadaen Entremuros.en Entremuros.

•• Proceso deProceso dedepuracidepuracióón antesn antesde liberarla alde liberarla alGuadalquivir.Guadalquivir.

Dique 2º

Dique 3º

Dique 1º



Parque Nacional de DoñanaParque Nacional de DoParque Nacional de DoññanaanaEfectos ambientales ysocioeconómicos

Gran repercusión enmedios informativos

Reserva de la Biosfera y Patrimonio de la Humanidad

Reserva de la Biosfera y Patrimonio de la Humanidad

•• ExpropiaciExpropiacióón de terrenos afectados.n de terrenos afectados.


Plan de medidas urgentesPlan de medidas urgentes•• Retirada de lodos y aguas.Retirada de lodos y aguas.•• DepuraciDepuracióón de aguas retenidas.n de aguas retenidas.

Maquinaria pesada

Retirada a mano

Medidas de remediaciMedidas de remediacióónn•• AdiciAdicióón de materiales arcillosos ricos en Fe paran de materiales arcillosos ricos en Fe parainmovilizar los contaminantes residuales.inmovilizar los contaminantes residuales.

•• Enmiendas de calizas para corregir el pH del suelo.Enmiendas de calizas para corregir el pH del suelo.

•• CreaciCreacióón deln del Corredor Verde del GuadiamarCorredor Verde del Guadiamar parapararecuperar el flujo de especies entre los ecosistemas derecuperar el flujo de especies entre los ecosistemas deSierra Morena y los arenales del litoral de DoSierra Morena y los arenales del litoral de Doññana.ana.


Cd


Hg




accidentes



-Origen: rotura de la balsa con colas de minería de oro (Mina deAurul S.A., Compañía Baia Mare), en Baia Mare, al noroeste deRumania (2000)- Residuos vertidos: 50-100 toneladas de cianuro y metalespesados (Pb, Zn, Cu, Cd y Au) fueron vertidos a las aguas del RíoSomes, Río Tisza, Río Danubio para llegar al Mar negro.

Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oroCianuro, Pb, Zn, Cu, Cd y Au

- Contaminación: afectaron a los suelos de la población de Bozinta,y las aguas de los ríos.- Efectos: plantas, peces y ganado afectados por la contaminación

Caso de Baia Mare(Rumania) 2000Minería de oroCianuro, Pb, Zn, Cu, Cd y Au

Metales de interés medioambiental

“Metal Pesado” o “Metal traza”

1.Pueden acumularse en los organismos

2.Especies altamente tóxica a bajas concentraciones

3.No pueden degradarse ni destruirse

“Metal Pesado” o “Metal traza”

1.Pueden acumularse en los organismos

2.Especies altamente tóxica a bajas concentraciones

3.No pueden degradarse ni destruirse

Propiedades de los metales pesados

Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,Zn, Cd , Hg , Sn, Pb, y Al

METALES PESADOS (Densidad > 4,5 g /cmMETALES PESADOS (Densidad > 4,5 g /cm33))

AcAc**RaRaFrFr

RnRnAtAtPoPoBiBiPbPbTlTlHgHgAuAuPtPtIrIrOsOsReReWWTaTaHfHfLaLa**BaBaCsCs

XeXeIITeTeSbSbSnSnInInCdCdAgAgPdPdRhRhRuRuTcTcMoMoNbNbZrZrYYSrSrRbRb

KrKrBrBrSeSeAsAsGeGeGaGaZnZnCuCuNiNiCoCoFeFeMnMnCrCrVVTiTiScScCaCaKK

ArArClClSSPPSiSiAlAlMgMgNaNa

NeNeFFOONNCCBBBeBeLiLi

HeHeHH

CeCe PrPr NdNd PmPm SmSm EuEu GdGd TbTb DyDy HoHo ErEr TmTm YbYb LuLu

ThTh PaPa UU NpNp PuPu AmAm CmCm BkBk CfCf EsEs FmFm MdMd NoNo LwLw

Metales No Metales



Pb (Plomo): Alteracionesneurológicas, disminución delcoeficiente intelectual infantil,anemia, cáncer de riñón.

Hg (Mercurio):Alteraciones neurológicas,afección del sistemarespiratorio.

Cr (Cromo): Cáncer de pulmón

Cd (Cadmio): Bronquitis,infertilidad, alteracionesneurológicas, hipertensión,enfermedades vasculares.

As (Arsénico): Causadisminución glóbulos rojos yblancos, cánceres de piel,pulmón e hígado

Metal Concentración relativa encrustáceo (agua = 1)

Cd 2260000Cr 200000Fe 291500Pb 291500Mn 55500Mo 90Ni 12000


Metales en organismos: pueden acumularse

Crustáceo Concentración de Cd(mg/Kg)

Agalla <20Músculo <20Tejidos grasos 2000Intestino <20Riñón <20Gónadas <20Sedimento <20Agua de mar (mg/L) 0,11

Bioacumulación

La acumulación depende del tejido


LA TOXICIDAD DEPENDE DEL METAL Y EN QUEFORMA QUÍMICA SE ENCUENTRA.

Evaluar las formas químicas se denomina ESPECIACIÓN

Ejemplo 1actividad microbiana

Hg2+ metilmercurio, dimetilmercurioEjemplo 2

Cr3+ esencial para el metabolismo de la glucosa de losmamíferosCr6+ altamente tóxico

Ejemplo 3As inorgánico > As orgánicoAs3+ >As5+


CIENCIAS IMPLICADAS EN EL MEDIOAMBIENTE

EcologEcologííaaBiologBiologííaaIngenierIngenierííaaEconomEconomííaaDerechoDerechoFFíísicasicaQuQuíímicamica

InorgInorgáánicanicaOrgOrgáánicanicaFFíísicasicaQuQuíímica Analmica Analíítica Ambientaltica Ambiental

……

El medio ambientees como ungran reactor

químico

El medio ambientees como ungran reactor

químico

CIENCIAS IMPLICADAS EN EL MEDIOAMBIENTE

EcologEcologííaaBiologBiologííaaIngenierIngenierííaaEconomEconomííaaDerechoDerechoFFíísicasicaQuQuíímicamica

InorgInorgáánicanicaOrgOrgáánicanicaFFíísicasica

QuQuíímica Analmica Analíítica Ambientaltica Ambiental

……Objetivo: determinar la composición cualitativa y cuantitativade la materia.

http://www.cuadernodelaboratorio.es/Imagenes/extraccion/valoracion.jpg

CUIDEMOS DEL MEDIO AMBIENTECUIDEMOS DEL MEDIO AMBIENTE

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