Contaminantes y sus tipos

Química. Medio Ambiente. Tipos: físicos, biológicos y químicos. Impurezas. Radiación ionizante. Radón. Toxicidad

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Tipos de contaminantes

Las sustancias contaminantes pueden ser de naturaleza física, biológica o química y pueden aparecer en todos los estados físicos (sólido, líquido o gaseoso).

Contaminantes físicos

Contaminantes biológicos

Contaminantes químicos

Contaminantes pueden ser impurezas naturales y contaminaciones generados por la acción del hombre.

Impurezas naturales

Impurezas inorgánicas
como un contenido elevado de suelo y agua en metales pesadas u otros oligoelementos y sales.
Los contenidos en el agua pueden alcanzar valores que no permiten un uso como agua potable o que limitan el uso del agua para algunos aplicaciones.
La presencia de estas impurezas depende de la situación geológica regional.

Impurezas orgánicas
como los residuos vegetales en el suelo y el agua producido por la descomposición natural de la celulosa, ligninas, peptinas y albúminas; los residuos de los excrementos de animales con posibles efectos nocivos y también organismos vivos como algas y bacterias.
Normalmente las impurezas orgánicos naturales son de importancia secundaria para la calidad del agua por la actuación autolimpiadora de las aguas, aunque bajo circunstancias especiales pueden causar efectos negativos.

Contaminaciones generados por la acción del hombre

Mas importante (o en general: más peligroso) son las contaminaciones generados por la acción del hombre.

La actividad industrial o laboral particular determina la cantidad, los tipos y las características de los contaminantes emitidos.

Durante todos los procesos industriales sustancias nocivas o tóxicas pueden llegar al agua o al suelo, sea intencionalmente, accidentalmente o como causa de una manipulación inadecuada de materiales peligrosos.

Existen sustancias que son peligrosas para el medio acuático, otros causan problemas predominantemente para los microorganismos del suelo, otros son nocivos para animales y el hombre.

En forma general se puede concluir:

  • cualquier sustancia que tiene efectos negativos para ecosistemas también es nocivo para el hombre cuando entra al cuerpo humano y

  • cualquier sustancia dañosa para la salud de personas también causa problemas en al medio ambiente una vez liberada a la atmósfera, al suelo o al agua.


Contaminantes físicos

Los contaminantes físicos son caracterizados por un intercambio de energía entre persona y ambiente en una dimensión y/o velocidad tan alta que el organismo no es capaz de soportarlo.

Por varios razones el contaminante físico que mas que otros esta relacionado con la geología ambiental es la radiactividad (natural o artificial).

La radioactividad natural puede generar problemas ambientales por ejemplo en la cercanía de yacimientos de Uranio (y otros
minerales radioactivos).

Las distintas aplicaciones de sustancias radioactivas en ciencia, técnica y en la producción de energía y también el uso militar
generan cantidades considerables de deshechos radioactivos.

La búsqueda y la habilitación de lugares seguros para el almacenamiento definitivo de este tipo de deshecho es una problema
para cada país que utiliza sustancias radioactivas para fines civiles o militares.
El aspecto geológico de la solución de este problema forma parte de la geología ambiental.

(Para obtener mas información al tema véase el capitulo: basurales y vertederos.)

Tipos de radiación ionizante

La radiación ionizante se llama así porque - debido a la alta energía que tiene - puede producir iones en la materia que esta en
contacto con ella (la materia puede ser por ejemplo el cuerpo humano).

Los tipos de radiación ionizante hay que diferenciar en:

Radiación electromagnética muy intensa

Radiación de partículas

Rayos - X y Radiación γ

Radiación ð y Radiación ð

(La radiación ð,ð y γ representan lo que se entiende como "radioactividad".)

Fuentes

Existen numerosos aplicaciones en técnica y medicina que utilizan emisores de radiaciones ionizantes, por ejemplo:

  • Exámenes radiológicos en la medicina

  • La análisis de minerales (difractometría de rayos - X, análisis de fluorescencia de rayos - X)

  • Uso de indicadores o marcadores radioactivos ("tracer") (ejemplo: en petroleoductos a veces se mandan distintos tipos de petróleo, o material de distinta calidad. En este caso se pueden marcar un producto con un elemento radioactivo para indicar donde termina un lote y donde comienza el segundo, agregando una pequeña cantidad de un tracer.)

El fuente mas importante de material radioactivo (tanto por la cantidad de material que producen, como por las caracteristicas nocivas de las sustancias que generan) son las plantas nucleares.

La generación de "basura" radioactivo por parte del militar de algunos países también hay que considerar - sea por el uso de
motores nucleares en algunos submarinos u otros buques de guerra o sea por el reemplazo o la desarmación del arsenal
nuclear.

Otras fuentes de radiaciones son naturales como minerales radioactivos (minerales de Uranio por ejemplo).
La minería de estos minerales puede generar un impacto ambiental muy negativa liberando concentrados de sustancias radioactivas al medio ambiente.

El problema del Radón.

Un fuente natural de radioactividad es el gas radioactivo Radón. Radón es un gas radioactivo que pertenece a la cadena de
desintegración del Uranio. Se forma por desintegración de Radio - 226 a Radón - 222.

En todos los partes donde existen minerales que contienen Uranio - entonces en cualquier roca magmática - se forma Radón.
Concentraciones relativamente altas de Radón se encuentran en zonas de rocas magmáticas en general.

El gas puede difundir por las fracturas y grietas de la roca al ambiente. En lugares de mala ventilación (el sótano de una casa o
una mina subterránea) las concentraciones pueden ser importantes.

El Radón es un elemento químico que pertenece al grupo de los gases preciosos (como Helio, Argón etcétera) y así no es
nocivo - ni es venenoso ni tiene otra propiedad tóxica.

La inhalación y exhalación del radón no causa daño ninguno a la salud. Problemáticos son los productos de la desintegración
radioactiva del radón.
La vida media del Radón es de solo 3,8 días y se desintegra emitiendo radiación a para formar isótopos también radioactivos
de Polonio, Plomo y Bismuto, Telurio y Astato.

Si el núcleo del gas se descompone dentro del pulmón emite una partícula a y además los productos sólidos de la
desintegración no pueden ser eliminados por la respiración pero quedan ahí - y pueden desarrollar todo efecto biológico
posible en el tejido del cuerpo (del pulmón).

La dosis de radiación que cualquier persona recibe en el caso normal no tiene que causar preocupación.
Un peligro para la salud existe cuando la persona esta expuesta por mucho tiempo a concentraciones significativos de Radón.

De la región minera de Schneeberg (Erzgebirge, "montaña de mena") en Alemania se sabe desde el siglo 15 que los mineros en
minas de plata sufrieron muy frecuentemente una misteriosa enfermedad del pulmón - que posteriormente (en el año 1879) se
identificaron como cáncer pulmonar.

Se puede imaginar que personas que trabajan mucho tiempo en un ambiente con una concentración elevada de radón pueden
sufrir daños severos de la salud.

Investigaciones indican que desde una exposición a 3000 Bq / m3 aire aumenta el riesgo de cáncer pulmonar.
Una casa "normal" (con sótano) cuenta con 50 hasta 1000 Bq / m3 aire. En casos extremos de casas en la ciudad de
Schneeberg mediciones reportan valores de hasta 50000 Bq / m3 aire.
Se estima que la exposición a radón causa entre 30 y 90 muertos de cáncer adicional entre 1 millón de personas.

Contaminantes biológicos

En general: todos los agentes representados por organismos vivos (la mayoría suelen que ser microorganismos como bacterias, virus, hongos etcétera).

Se puede imaginar por ejemplo la existencia de un microclima dentro de una mina subterránea que favorece el crecimiento de hongos.
Falta de higiene alrededor de una mina / plata puede favorecer la presencia de parásitos o otros portadores de enfermedades como ratas - seguramente un problema mas frecuente en la minería artesanal que en la gran minería).

Contaminantes químicos

Los agentes químicos representan seguramente el grupo de contaminantes más importante - debido a su gran número y a la omnipresencia en todos los campos laborales y en el medio ambiente.

Como contaminantes químicos se puede entender toda sustancia orgánica e inorgánica, natural o sintética que tiene probabilidades de lesionar la salud de las personas en alguna forma o causar otro efecto negativo en el medio ambiente.
Los agentes químicos pueden aparecer en todos los estados físicos.

Gaseoso

gases propiamente dichos, vapores (sustancias de estado normal liquido o sólido - vapor de mercurio por ejemplo) y humos (resultado de la combustión de sustancia orgánica - también puede ser clasificado como sólido

Fuentes de contaminantes gaseosos pueden ser por ejemplo:

  • Emisiones continuas como:

la descarga de chimeneas,
quema de mercurio a aire libre,
emisiones de maquinas, vehículos y del transito en general,
desaireacion de tanques y
emanaciones volátiles de la superficie de lagunas de residuos

  • Emisiones instantáneas / momentáneas como todo tipo de emisión accidental (por ejemplo incendios)

Los contaminantes gaseosos son importantes para la geología ambiental cuando las sustancias precipitan con el peligro de contaminar suelo o agua.

En cambio, contaminantes sólidos y líquidos pueden ser liberados directamente al sistema suelo / agua subterránea con los efectos ambientales correspondientes.

Sólido

El grupo de sustancias sólidas incluye sustancias como minerales de asbestos, sustancias contaminantes adsorbidas a partículas sólidas, sólidos en suspensión y también los polvos (los últimos dos con carácter transitorio entre sólido y gaseoso).

Contaminantes sólidos también pueden ser distintos tipos de basura como por ejemplo:

  • Suelo / roca excavado o residuos de la construcción (en general no tóxico, pero con la problema de almacenarlo en alguna parte)

  • Basura domestico / industrial en general

  • Otras sustancias que hay que considerar como residuos especiales o tóxicos


Líquido

Todo tipo de sustancia liquida que puede causar danos para la salud incluyendo por ejemplo todo tipo de combustible que puede destruir ecosistemas o recursos hídricos en general y que pueden afectar finalmente también el ser humano.

Los líquidos pueden ser liberados al medio ambiente en forma controlada / intencional o en forma incontrolada.

Forma controlada:
(controlada significa: se conoce la cantidad y la concentración exacta de los residuos y (mas o menos) el área de la dispersión que (ojalá) permite reducir el riesgo.)

  • Descarga de residuos sobre aguas superficiales (océano),

  • Infiltración intencionada de residuos / ácidos al suelo o la dispersión de pesticidas sobre un terreno etcétera


Forma incontrolada:

  • Emisión de líquidos por un accidente o por manipulación / almacenamiento inadecuado (cambio de aceite de una maquina, escape de un tanque en mal estado etcétera),

  • Formación de lixiviado y filtración de sustancias liquidas al subterránea (hacia el agua subterránea). Esto incluye la formación de aguas ácidas de una mina

Importante:
La clasificación en emisión controlada - incontrolada no dice nada sobre el peligro real de la sustancia; también una descarga intencional puede tener un impacto muy negativo o incluso un efecto al medio ambiente incontrolado.

Peligro de contaminantes

El grado de peligro de contaminantes químicos se puede considerar según los siguientes factores:

  • Explosividad:

(La capacidad de una sustancia para expander sus moléculas en forma brusca y destructiva.)

  • Inflamabilidad

(La capacidad de una sustancia para producir combustión de sí misma, con desprendimiento de calor.)

  • Toxicidad

(La capacidad de una sustancia para producir daños a la salud de las personas que están en contacto con ella.)

  • Reactividad

(La capacidad de una sustancia para combinarse con otras y producir un compuesto de alto riesgo (como
compuesto inflamable, explosivo, tóxico etc.)

  • Corrosividad

(Sustancias con propiedades ácidas o alcalinas.)

Clasificación de contaminantes químicos

Los agentes químicos representan el grupo de contaminantes más importante debido a su gran número y la
omnipresencia en todos los campos laborales y en el medio ambiente.

Como agentes (o contaminantes) químicos se puede entender toda sustancia orgánica e inorgánica, natural o sintética que tiene
probabilidades de lesionar la salud de las personas en alguna forma.

Los contaminantes químicos se puede diferenciar según el siguiente esquema:

(1) asbestos, sílice y otros minerales

(2) metales
ejemplos:
plomo, mercurio y compuestos orgánicos de mercurio, cadmio, zinc, cromo y cobre (entre otros)

(3) semimetales
arsénico, fósforo, selenio, telurio

(4) otros sustancias y compuestos inorgánicas como:

  • halógenos (flúor, cloro, bromo)

  • azufre y compuestos de azufre (ácido sulfúrico, dióxido de azufre)

  • derivados del nitrógeno (amoniaco, óxidos de nitrógeno)

  • cianuro, ácido cianhídrico, derivados cianohalogenados

(entre otros)

(5) compuestos orgánicos

hidrocarburos como:

  • hidrocarburos alifaticos (todo tipo de combustible, metano, butano, propano etcétera)

  • hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, xileno) ("BTX")

  • hidrocarburos aromáticos policiclicos (antraceno, benzoantraceno, naftalina)

  • hidrocarburos clorados / halogenizados (clorobenceno, clorofenol)

otros grupos de compuestos orgánicos como por ejemplo:

alcoholes (metilico, propilico etcétera)
aldehidos (formaldehído)
Glicoles
Cetonas
Esteres
Eteres
Acidos orgánicos

Efectos tóxicos

Como tóxico se entiende cualquier sustancia que, introducida en el cuerpo en una cierta cantidad, ocasiona la muerte o graves trastornos.
Los efectos tóxicos pueden variar entre reacciones alérgicos mas o menos leves y la muerte, con todo tipo de enfermedad o
daño temporal o permanente en el entremedio.

Son muy escasos los casos de que una contaminación ambiental causa una intoxicación tan grave que se produce la muerte instantánea o en poco tiempo (aunque se conocen casos extremos de este tipo).
Más común es que contaminaciones del agua o del suelo producen algún tipo de enfermedad (incluyendo cáncer) o reacciones alérgicas.

Existen numerosos sustancias que, en pequeña dosis, son necesarios o beneficiosos para el cuerpo / la salud y que ingeridas en
dosis superior a un cierto limite pueden dañar al organismo.
La ciencia que estudia las propiedades venenosas (o tóxicas) de las sustancias y sus efectos en seres vivos es la toxicología.
La meta principal de la toxicología es la definición del limite (o sea, de la concentración) en que una sustancia comienza a tener
efectos nocivos.

La vía de entrada al organismo

Depende de las características de la sustancia existen tres posibilidades como contaminantes / tóxicos pueden ingresar al
Cuerpo por contacto epidérmico, inhalación o ingestión.


Transformación y eliminación de tóxicos

La absorción de sustancias tóxicas en el cuerpo produce una serie de reacciones que pueden modificar y / o eliminar la
sustancia.
El tóxico modificado se llama "metabolito". Puede ocurrir que al transformarse las características nocivas de la sustancia
aumentan, o sea el metabolito es más peligroso que la sustancia original.

Ejemplos para algunas sustancias

1 Metales pesadas y semimetales

ejemplos son:
Talio, Bario, Cadmio, Plomo, Mercurio, Cromo, Cinc, Níquel, Cobre, Arsénico (entre otros).

Las fuentes de estos sustancias pueden ser natural o artificial.

Yacimientos de minerales (o anomalías geoquimicas como zonas de alteración hidrotermal) pueden mostrar contenidos
elevados de metales pesadas y otros oligoelementos en el suelo y el agua. Por procesos naturales
(meteorizacion) los elementos químicos nocivos pueden ser liberados al suelo y al agua - alcanzando a veces valores que sobrepasan todas las normas permisibles.

Aparte de esto, los metales pesadas tienen gran distribución y un amplio espectro de aplicaciones en industria y técnica. Los relaves que produce
la minería contienen muchas veces (o sea, siempre) metales pesadas como plomo o mercurio.

Plomo
Aproximadamente el 50 % del plomo se usan en forma pura o el aleaciones Para soldadura (50 - 80 % Pb), Tipo de imprenta (60 - 90 % Pb), bronce (hasta 15 a 20 % de Pb).
La otra mitad se usa en numeroso compuestos químicos como por ejemplo el Plomo tetraetilo C2H5Pb en el combustible plomado.

Los mejores consumidores del plomo son la industria de baterías (con un gran porcentaje de reciclaje de baterías), la industria de petróleo (componente del combustible) y otros como industria de cables, pinturas entre otros.

Mercurio
Mercurio aparece en la naturaleza en forma elemental (liquido) y compuesto con otros elementos químicos (ejemplo: HgS -
Cinabrio).
En la minería artesanal de oro se utiliza el mercurio elemental para la amalgamizacion de oro. El oro se obtiene por la quema
del amalgamo (vaporización del mercurio)
El mercurio liberado al medio ambiente forma con otros elementos químicos compuestos que son más problemáticos que el
mercurio puro.

En particular se trata del mercurio metilizado, un compuesto orgánico [(CH3)2Hg]. Este compuesto es fácil soluble y de gran toxicidad.
La actividad de microorganismos (bacterias, algas, hongos) transforma el mercurio a mercurio metilizado que se acumula con gran facilidad en organismos vivos.

2 Compuestos inorgánicos

Ejemplos son compuestos como sulfato, nitrato, nitrito, fosfato y cianuro por ejemplo.
También aguas ácidas generados por la minería forman parte de este grupo de sustancias.

Cianuro (CN-)
El Cianuro es un co - producto de varios industrias como productores de fertilizantes y también
de la minería de oro.

Se obtiene el oro por un proceso de dos fases:

1ª fase: Cianuración

2 Au + 8 NaCN + 2 H2O +O2 = 2 NaAu(CN)2 + 2 NaOH
(en realidad la reacción es un poco más complicada)

2ª fase: Recuperación del oro por precipitación de cinc

Zn + 2 NaCN + NaAu(CN)2 = Au + Na2Zn(CN)2
(El cinc metálico reacciona con iones de cianuro y el complejo de cianuro-oro liberando el oro metálico)

Para la cianuración del oro se requiere concentraciones de 100 mg/l de NaCN (que equivale a 50 mg/l cianuro libre), en el caso que no hay otros metales presentes que forman complejos de cianuro.
En forma parecida se obtiene también plata de la roca, pero hay que emplear cantidades mayores de cianuro en mayor concentración.

El la roca hay otros minerales / metales aparte de oro y plata, que también forman compuestos de cianuro como por ejemplo:
Fe(CN)64-, Fe(CN)63- , Ni(CN)62-, además compuestos de cinc y cobre entre otros.
Otro compuesto es el thiocianato SCN- que se forma como producto de la reacción del cianuro con azufre, liberado por ejemplo de pirita.
Lo más elevado el consumo de cianuro en el proceso (sobre todo para la obtención de plata), lo más incrementa la formación de compuestos del cianuro con otros metales (es decir, lo más alta la cantidad de metales liberados de la roca).

Si las aguas residuales del proceso son liberados al medio ambiente sin tratamiento contienen pequeñas cantidades de cianuro libre y grandes cantidades de complejos cianuro - metal con distinta solubilidad y toxicidad.

El cianuro libre (CN-) es altamente tóxico y forma compuestos tanto orgánicos como inorgánicos cuales también pueden ser
tóxicos por su parte.
Experimentos con peces mostraron una toxicidad de LC-50 = 96 horas (mortalidad de 50 % de los animales después de 96
horas) para compuestos de cianuro en las siguientes concentraciones:
0,18 - 0,26 mg/l Zn(CN)42-
0,02 mg/l KCN (Cianuro de Potasio)
0,042 mg/l HCN (Cianuro Hidrogenizado o ácido prusio)

Ejemplos para efectos cancerígenos y no cancerígenos de algunas sustancias


Sustancia

Efectos cancerígenos

Efectos no cancerígenos

Plomo

Tumores en el riñón (en animales de laboratorio)

Peso de nacimiento reducido, anemia, aumento de la tensión
sanguínea, danos en el cerebro y riñones deterioro del IQ, disminución de la capacidad de aprendizaje

Arsénico (por inhalación)

Cáncer del pulmón

Daños en el hígado, fibrosis pulmonar, danos neurológicos


Cadmio (por inhalación)

Cáncer del pulmón (en animales de laboratorio)

Danos en riñones, osteoporosis, anemia

Cromo (por inhalación)

Cáncer de pulmón

Bronquitis, danos en hígado y riñones

Hidrocarburos aromáticos policíclicos

Cáncer de pulmón (por inhalación), estómago (por ingestión) y piel (por contacto
epidérmico)

Danos en el hígado, dermatitis

Benceno

Leucemia

Somnolencia, vértigo, dolores de cabeza, anemia, falta de inmunidad, fetotoxicidad

Compuestos orgánicos clorados

Cáncer de hígado (en animales de laboratorio)


Danos en el hígado, efectos neurológicos (en
animales de laboratorio)