DEFINICION DE QUIMICA AMBIENTAL
En los últimos años, problemas ambientales como el cambio climático, la contaminación del aire y de los recursos hídricos, la erosión, la deforestación y la depredación de la biodiversidad han avanzado a pasos de gigante. En general, es común que se señalen como causantes de estos impactos sobre el medio el uso de compuestos sintéticos y sus creadores, sin reconocerse, que desde hace décadas muchas de estas problemáticas se han solucionado gracias a la aplicación de ciencias y tecnologías emergentes de la Química.
En este contexto, se subraya el papel fundamental de la Química en el medio ambiente del planeta. La química ha jugado un papel muy importante en el avance de la sociedad y en procurar que nuestras vidas sean más largas, más saludables, más confortables y más agradables.
Existen muchas definiciones de química ambiental, la Tabla 1, resume algunas de ellas:
Tabla 1. Definiciones Química Ambiental, diversos autores.
El conocimiento y la predicción
del comportamiento químico y el destino final de las substancias, tanto
endógenas como exógenas, en el medio ambiente, es el objetivo más importante de
la Química Ambiental como disciplina. Para alcanzar este objetivo es necesario
conocer la constitución química de los sistemas ambientales.
Figura 1. Definición
de Química Ambiental
Fuente: WIKIPEDIA. La
enciclopedia libre. Química de la atmosfera. {En línea}. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica_de_la_atm%C3%B3sfera
… UN POCO DE HISTORIA
A pesar que muchos autores
registran los orígenes de la química desde la prehistoria, puesto que las
civilizaciones antiguas ya usaban tecnologías que demostraban su conocimiento
de las transformaciones de la materia, como por ejemplo: la extracción de
metales de las menas, la elaboración de aleaciones como el bronce, la fabricación
de cerámica, esmaltes, vidrio y los primeros productos de uso cosmético, la fermentación
del vino y la cerveza y diversos procesos de extracción de sustancias de
especies vegetales para ser usados como medicinas, aceites o perfumes. Fue solo
hasta el siglo XVII, cuando ocurrió la separación entre la química y la
alquimia con la obra de Robert Boyle The Sceptical Chymist: or
Chymico-Physical Doubts & Paradoxes”, en la cual se introdujo el método
científico en los experimentos químicos. Posteriormente, surge la química
moderna con las investigaciones realizadas por Antoine Lavoisier (Ley de Conservación
de la Materia). A pesar de que la química es una ciencia relativamente joven, está
presente en cada una de nuestras actividades diarias y en todos y cada uno de
los objetos que nos rodean (alimentos, vestido, transporte, medicina,
entretenimiento, etc). Sin embargo,
durante décadas, los diferentes procesos de la industria química se han
realizado sin tener en cuenta su impacto en el medio ambiente, generando
diversos tipos de contaminación en los recursos naturales (agua, aire, biota,
suelo). Muchas de las reacciones químicas requieren de un catalizador que
mejore su rendimiento y la velocidad, no obstante en general estas sustancias químicas
son toxicas, y una vez concluida la reacción deben ser sometidas a diversos
tratamientos para evitar la contaminación que producen al ser eliminados. Por
otra parte, el gasto energético de estas reacciones (exotérmicas o endotérmicas),
en ocasiones no es controlado, perdiendo energía en forma de calor hacia el
medio o requiriendo altas cantidades de energía desde el ambiente, lo que
influye en el cambio del clima y en generación de gases de efecto invernadero.
Aproximadamente desde la década
de los 70’s surge la Química Ambiental, como aquella ciencia que trata sobre
los aspectos químicos relativos a los problemas ocasionados por el hombre en el
medio natural.
La Figura 2, muestra los
antecedentes de la química ambiental. Entendiéndose esta como una ciencia
recientemente procedente de los movimientos ambientales desencadenados en la
década de los 70’s y como una ciencia emergente de la química y la biología.
Figura 2. Antecedentes de la
Química Ambiental
Fuente: PUENTE BRUGES, Jairo. Modulo química para el
desarrollo sostenible. Maestría en Ciencias y Tecnologías Ambientales.
Universidad Santo Tomas-Bucaramanga. 2015
Para iniciar el estudio de la química
ambiental, revisamos primero lo que se
entiende por medio ambiente:
Tabla 2. Definiciones de medio ambiente, diversos autores
Teniendo en cuenta la definición de
Química ambiental, es la química de los procesos naturales de la Tierra que
tienen lugar en el aire, en el agua y en el suelo; tiene en cuenta cinco
esferas (compartimientos) del ambiente, que interactúan se solapan o enciman
entre sí, se afectan unas a las otras y experimentan intercambios continuos de
materia y energía:
Figura 3. Esferas ambientales
Fuente: Editado por autor con base en STANLEY,
Manahan. Enviromental Chemistry. Ninth Edition. CRC
Press.
La Atmosfera, es una capa muy delgada comparada con el tamaño de la
Tierra; la mayoría de los gases atmosféricos se encuentran a unos pocos kilómetros
sobre el nivel del mar. Además de proporcionar el oxígeno para los organismos
vivientes, la atmosfera proporciona el dióxido de carbono requerido para la fotosíntesis
de las plantas y el nitrógeno que los organismos usan para hacer las proteínas.
La atmosfera juega una función protectora vital, pues absorbe la radiación ultravioleta
más energética del sol, que acabaría con los organismos vivientes expuestos a
ella. Debido a su habilidad de absorber de la radiación infrarroja por la que
la Tierra pierde la energía que absorbe del sol, la atmosfera estabiliza la
temperatura de la Tierra. La atmosfera también sirve como el sustrato, mediante
el cual, la energía solar que incide con más intensidad en las regiones
ecuatoriales, se redistribuye a partir del Ecuador hacia otras partes del
planeta. Es el medio en que el vapor de agua, evaporado de los océanos como el
primer paso en el ciclo hidrológico, se transporta sobre la masa de tierra para
precipitarse como lluvia, granizo o nieve sobre ella.
La Hidrosfera, contiene el agua de la Tierra, la cual incluye el agua
dulce (presente en ríos, ciénagas, lagos, depósitos. Arroyos), el agua de los océanos,
el agua del subsuelo (agua subterránea) y el vapor de agua presente en la
atmosfera.
La Geosfera, es la parte solida de la Tierra, incluye todas las rocas
y minerales. Una parte particularmente importante de la geosfera es el suelo. Que
sostiene el crecimiento de las plantas, base del alimento para todos los
organismos vivientes terrestres. La litosfera es una capa solida relativamente
delgada que se extiende desde la superficie de la Tierra hasta profundidades de
50 -100 km. La capa exterior de la litosfera aún más delgada, conocida como
corteza terrestre, está compuesta de minerales basados en silicatos,
relativamente más ligeros. Es la parte de la geosfera que disponible para interactuar
con las otras esferas ambientales y que es accesible a los seres humanos.
La Biosfera, está compuesta por todos los organismos vivientes. En su
mayor parte, estos organismos viven en la superficie de la geosfera, en el
suelo o justamente debajo de la superficie del suelo. Los océanos y otros
sistemas acuosos sostienen grandes poblaciones considerables en el fondo de los
océanos. En general, no obstante, la biosfera es una capa muy delgada en la interface
entre la geosfera y la atmosfera. La biosfera está involucrada con la geosfera,
la hidrosfera y la atmosfera por medio de ciclos biogeoquímicos a través de los
cuales circulan elementos como el Nitrógeno y el Carbono.
La Antroposfera, involucra a
todas las actividades y los satisfactores que los humanos fabrican y hacen. Como
consecuencias de las actividades humanas, la antroposfera ha desarrollado
fuertes interacciones con las otras esferas ambientales. Algunos ejemplos de
estas interacciones. *Cultivando grandes áreas de suelo con las cosechas domésticas,
los seres humanos modifican la geosfera e influyen en los tipos de organismos
en la biosfera.* Los seres humanos desvían el agua de su flujo natural, la
usan, a veces la contaminan y la devuelven a la hidrosfera.
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