Atmosfera

SUSTANCIA PORCENTAJE %
Nitrógeno 78 %
Oxígeno 21%
Hidrógeno, CO2 y otros gases 1%

La atmósfera es importante para los seres vivos, ya que de ahí toman el oxígeno para su respiración el ser humano y otros organismos. De igual forma de la atmósfera, toman el bióxido de carbono las plantas y otros organismos fotosintéticos para llevar a cabo la fotosíntesis que produce carbohidratos y oxígeno. La reacción general de la fotosíntesis se muestra a continuación:

  • 6 CO2 + 6 H2O →  C6H12O6 + 6 CO2.

También para ciertas especies de microorganismos es importante la atmósfera, ya que de ella toman ciertos elementos químicos, como el caso de las bacterias fijadoras de nitrógeno, que son muy importantes en el ciclo de este elemento.

Anteriormente se mencionó a los gases que conforman a la atmósfera en condiciones normales, pero en los últimos años, las actividades antropogénicas, particularmente las industriales, han estado emitiendo enormes cantidades de sustancias contaminantes tales como el CO2, CH4, etc, considerados gases de efecto invernadero, que aumentan la temperatura del planeta y causan el calentamiento global.

En las grandes metrópolis, por el gran número de habitantes, la gran cantidad de automóviles, e industrias, como son el caso de la ciudad de México, Monterrey y Guadalajara en nuestro país, la contaminación atmosférica es significativa, que afecta a la calidad de vida de sus habitantes, ocasionándoles enfermedades respiratorias, estrés y angustia, además el ruido es también considerado un contaminante atmosférico.

Los contaminantes del aire se clasifican en primarios y secundarios. Los primeros son aquellos que se emiten directamente a la atmósfera, como producto de las diferentes actividades humanas o como consecuencia de fenómenos naturales.

Algunas de las actividades que emiten contaminantes primarios a la atmósfera son:

  • Funciones fisiológicas básicas de los seres vivos, como la liberación del CO2, producto de la respiración.
  • Combustiones realizadas por el ser humano para ser utilizadas como fuentes de energía para operar fábricas, automóviles, y otros vehículos de combustión interna.
  • Utilización de compuestos orgánicos halogenados o cloroflurocarbonados  (freones) para el funcionamiento de los compresores o máquinas de refrigeración o como gas acarreador de productos en aerosol como pinturas, solventes, desodorantes etc.
  • Descomposición de materiales orgánicos por medios biológicos en biodigestores, como el llamado “biogás”, compuesto por metano (CH4), amoníaco (NH3) y ácido sulfhídrico (H2S), considerados también como contaminantes.
  • Fenómenos naturales como las tormentas de arena, tormentas eléctricas, erupciones volcánicas, las cuales emiten a la atmósfera sustancias nocivas del mismo tipo que aquellas derivadas de los procesos de combustión. A continuación se describe con detalle el proceso de formación de algunos de los contaminantes atmosféricos.

La contaminación del aire empezó a ser crítica a partir del uso del carbón en el siglo XIV, cuando la combustión empezó a generar olores desagradables y grandes cantidades de humo negro; en los mismos años subsecuentes, la Revolución Industrial y el uso extensivo de combustibles derivados del petróleo contribuyeron a agravar, agrandar y mantener el problema hasta nuestros días.

En ocasiones la contaminación del aire fue tan exagerada que llegaron a ocurrir desastres en los cuales murieron cientos de personas   debido a la presencia de nubes ácidas (smog). Dichos desastres ocurrieron en Londres (1952), Estados Unidos y Bélgica; países en los cuales la contaminación por efecto de la actividad industrial de la atmósfera llegó a niveles incontrolables.

La capa atmosférica que rodea a la Tierra cumple varias funciones:

  • Proporciona oxígeno a los animales aerobios incluyendo al hombre.
  • Aporta nitrógeno para la nutrición de las plantas, las cuales a su vez nos provee de carbohidratos.
  • Protege de las radiaciones peligrosas del sol como las de tipo infrarrojo y ultravioleta.

En general, el mejor método para controlar los niveles de concentración de CO y CO2 es mejorando la eficiencia de la combustión en automóviles, calderas, hornos etc., y conservando y preservando los organismos photosintetizadores, algas y plantas superiores del agua y la Tierra.

Litosfera

Propiamente constituye la parte sólida del planeta, en la cual el ser humano realiza sus actividades como la agricultura, ganadería, industria, comercio y servicios etc, y también es la parte donde viven otros organismos terrestres como las plantas y otros organismos. Además es en la litósfera en la cual el ser humano edifica sus viviendas.

De igual forma de la litósfera se obtienen varios recursos naturales como son los frutos, verduras, carne de animales terrestres y sus subproductos como carne, leche, huevos y derivados.

Otros recursos que se obtienen de la litósfera son las piedras, tierra, y otros recursos utilizados en la industria de la construcción.

De igual forma se obtienen otros recursos minerales como los metales oro, cobre, plata etc, que se utilizan en joyería, construcciones y en otras actividades económicas.

Como se mencionó anteriormente, la litósfera, hidrósfera y la atmósfera están estrechamente interrelacionados, particularmente cuando se llevan a cabo los ciclos biogeoquímicos y el ciclo hidrológico.

Se calcula que la producción de basura por habitante de nuestro país es de entre 300 gramos a 1000 gramos por día. Si se toma el promedio de 500 gramos por habitante y por día, la producción es del orden de 45000 toneladas por día. Si consideramos que las personas que viven en el campo producen tanta basura o la reutilizan, tal vez esa cifra podría reducirse a 30000 toneladas, aproximadamente. Aún así, esta cantidad  de basura es considerable, sobre todo si se toma en cuenta que la mayor parte de ella es depositada en los basureros a cielo abierto que, con frecuencia, provocan serios problemas de contaminación.

Es evidente que todos los ciudadanos del país debemos hacer nuestro mejor esfuerzo para no producir residuos peligrosos y no peligrosos. Respecto a la basura doméstica, debemos procurar consumir productos lo menos procesados y empacados posibles; esta acción ayudaría a disminuir la generación de basura.

Sin embargo, la presencia  y las actividades humanas siempre están acompañadas por la generación de desechos y, por lo mismo, se requieren recursos económicos, técnicos y científicos para hacer un buen manejo de los mismos.

Hay diversos métodos de disposición de los residuos, sean peligrosos o no. En general, los residuos peligrosos pueden ser reprocesados y en ocasiones reutilizados; tal es el caso de las industrias que procesan residuos de plomo, plata, cromo, etc. En aquellos casos en que los residuos peligrosos no pueden ser tratados ni reprocesados y operados, para que no provoquen daños al subsuelo, al aire y a los mantos freáticos.

En cambio, los residuos no peligrosos (principalmente basura y escombros) son más fáciles de manejar y disponer. Es común utilizar la incineración, el compostaje, el relleno sanitario o una combinación de los tres métodos.

Mediante la incineración, la basura es quemada a 850° C en hornos diseñados especialmente para ello. Es importante evitar que durante la incineración se desprendan partículas de plomo, mercurio y otros metales como el compuesto químico dioxina, que son bioacumulables y cancerígenos.

Al final de la incineración, se obtienen cenizas que deben ser depositadas en un relleno sanitario, así como energía calorífica que podría ser utilizada en alguna industria fundidora o para generar electricidad. La desventaja más importante de la incineración son los altos costos de instalación, del equipo, de sus repuestos y de su operación.

Otro método de manejo de la basura es mediante el compostaje, para lo cual la basura se clasifica (se separan metales, plástico, vidrios, materia orgánica); la materia orgánica se tritura, luego se fermenta y al final se obtiene una composta orgánica que puede ser utilizada como abono orgánico.

La ventaja del compostaje es que es un proceso sencillo y biológico. Las desventajas son: altos costos de operación, el elevado costo de transporte de la composta a los campos agrícolas y la poca demanda del compostaje por parte de los productores agrícolas.

Finalmente, el relleno sanitario (o vertedero controlado o confinamiento controlado) es un método sencillo, biológico y económico para disponer adecuadamente de los residuos sólidos domésticos. Este método consiste en depositar la basura en lugares previamente seleccionados para colocar los residuos en celdas compactadas y cubiertas con tierra. Lo ideal es que antes de que la basura sea enterrada en el relleno sanitario, sea previamente seleccionada para recuperar materiales reutilizables como cartón, metales, vidrios y plásticos.

El terreno que se va a utilizar como relleno sanitario debe ser escogido de acuerdo con ciertos parámetros preestablecidos, como el hecho de que el suelo sea impermeable, que el nivel freático esté a más de 10 metros y que, además, su ubicación se encuentre a más de un kilómetro de una zona de recarga de acuíferos, que esté alejado de zonas urbanas importantes y vías de comunicación etc.

La mejor manera de controlar la contaminación al suelo por efecto de vertimiento de los residuos sólidos es confinando la basura en rellenos sanitarios, en los cuales se construyen compartimientos en los que se colocan los residuos y se tapan con tierra.

Este proceso puede complementarse con la selección de basura reutilizable (vidrio, metales, cartón y plásticos), para industrializarla.

Aparte de los residuos tóxicos y no tóxicos antes mencionados, hay otros factores  que pueden contaminar al suelo. Tal es el caso de los agentes químicos que pueden eliminar a la biota del suelo (hongos, bacterias, insectos, nemátodos, etc.) y cuyo papel es de gran importancia para degradar la materia orgánica que cae al suelo y así poder liberar los nutrimentos contenidos en la misma, como son: carbono, nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, entre muchos otros. Los detergentes son agentes químicos que afectan la flora y la fauna del suelo y contribuyen a su salinización.

Las aguas negras también contaminan a los suelos con organismos patógenos, excrementos y minerales que alteran la estructura química de las diferentes capas del suelo y promueven la salinización de los mismos.

El suelo, también puede ser degradado con plaguicidas, fertilizantes químicos, maquinaria agrícola pesada (que altera la estructura del suelo) y por el abuso de los monocultivos.

Consecuencias de la contaminación del suelo para el ambiente.

Un suelo contaminado por basura, desechos químicos, desechos tóxicos o cualquier otro contaminante químico o biológico, degradable o no degradable, es un suelo alterado en su estructura, en su composición química y en sus integrantes biológicos, por lo mismo pueden perder su aptitud para uso agrícola, industrial, turístico, urbano, forestal.  Se afectará su medio, su flora, y su fauna, y esto tendrá repercusiones sobre ecosistemas vecinos y sobre el hombre mismo, pues habrá erosión, baja calidad del suelo, suelos mermados y desertificación. En general un suelo erosionado y afectado por la desertificación es difícil y costoso de restaurar.

Hidrosfera

La hidrósfera es una de las 3 grandes esferas del planeta Tierra, las otras dos son la litósfera y la atmósfera.

La hidrósfera constituye todos los cuerpos de agua de la Tierra los cuales se pueden dividir de la siguiente forma:

A su vez las aguas dulces pueden clasificarse como lénticos (sin velocidad) como los lagos, lagunas y aguas subterráneas y lóticos (con velocidad) como son los ríos.

Desde la antigüedad, el agua ha sido un recurso natural aprovechado por el hombre para el avance de las civilizaciones.

Las grandes culturas de la antigüedad, se asentaron en las orillas de ríos, lagos o mares, (Egipcios, Aztecas, Mayas etc), y utilizaron el recurso hídrico en actividades como la agricultura, ganadería y para las diversas actividades domésticas y también como un medio para transportarse de un lugar a otro.

Además de la hidrósfera se obtienen infinidad de recursos naturales como son las diversas especies de peces, mariscos, y otros recursos naturales como el petróleo, la sal común, las cuales al ser exportadas por los países le generan recursos económicos significativos.

Desde el punto de vista ecológico y biológico, el agua es considerado un solvente universal, ya que solubiliza numerosas sustancias tanto en el ser humano como otros organismos. Gracias a el se llevan a cabo infinidad de fenómenos como el caso de la fotosíntesis, en la cual sales inorgánicas son tomadas del suelo y solubilizadas para ser aprovechadas por las plantas y posteriormente con la luz solar, y el CO2, se produce carbohidratos y oxígeno, para la alimentación y respiración de los seres vivos.

La hidrósfera se interrelaciona con la litósfera y la atmósfera al llevarse a cabo los ciclos biogeoquímicos anteriormente vistos, y propiamente en el ciclo del agua, que también como se mencionó consiste en la evaporación del agua líquida de los mares, ríos, lagos etc, para pasar al estado gaseoso (atmósfera), posteriormente cuando el vapor se enfría, ocurre la condensación para producir la lluvia, nieve o granizo, los cuales posteriormente se precipitarán a la superficie terrestre (litósfera), para posteriormente, escurrirse o filtrarse y regresar a mares, ríos o lagos e iniciar nuevamente el ciclo hidrológico.

El agua es indispensable para la vida. Muchos organismos pueden subsistir varios días sin comer, pero sin agua perecen en muy poco tiempo.

Prácticamente todas las funciones vitales, como la digestión, absorción, circulación, excreción, respiración etc. dependen del agua, y muchos factores del medio ambiente están reguladas por ella.

El agua del planeta ocupa una gran extensión, pues alrededor del 71% (361 millones de km2) de la superficie del globo terrestre y 0.15% del volumen total del planeta.

El volumen total de agua sobre la Tierra es de 1340 millones de km3, de los cuales 1300 millones están en los océanos, 30,000 sobre la superficie terrestre y el resto se mantiene en los hielos polares, se mueve en la atmósfera en forma de humedad o está bajo los continentes.

La gran cantidad de agua que hay en el globo terrestre ha permanecido constante desde la formación de la Tierra y no hay posibilidad de aumentar sus reservas ni de disminuirlas.

A partir de las cifras anteriores, se puede deducir que el agua presente en ríos, arroyos, lagos, estanques y otros cuerpos de agua continentales no llega a los 35000 km3. Tal cantidad se mantiene con los 128000 km3 de agua que se evaporan cada año de los océanos y caen a los continentes en forma de lluvia o nieve. De esta precipitación, una parte se desplaza por la superficie terrestre y  otra se filtra a las profundidades de la misma.

Los agentes contaminantes del agua.

A continuación se hace un recuento general de los principales contaminantes que llegan al agua y que, de una u otra manera, la afectan. Estos contaminantes son: Aguas negras, microorganismos, desechos industriales y agroindustriales, plaguicidas, materiales en suspensión y de arrastre, y temperatura.

Estrategias para reducir la contaminación del agua.

Por años, el hombre ha utilizado a los cuerpos de agua superficiales como receptores finales para deshacerse de sus desechos. Esto ha traído como consecuencia que la gran mayoría de los ríos y mares del mundo estén sucios y contaminados por sustancias fecales y desechos industriales.

Aunque, en general se ha hecho poco para evitar la contaminación del agua, es evidente que es el momento de emprender acciones para hacerlo. La mejor manera de disminuir la contaminación del medio acuático es evitar que los desechos lleguen sin ningún tipo de tratamiento a los cuerpos de agua receptores.

Las aguas negras pueden ser tratadas y recicladas con procedimientos físicos, químicos y biológicos para que la materia orgánica, los microorganismos y los excesos de nutrientes no lleguen al agua.

También hay métodos para detener el plomo, el mercurio, el cromo, y biodegradar materia orgánica y diversos componentes químicos generados por la industria y la agroindustria.

Recursos Naturales

Los recursos naturales son aquellos elementos proporcionados por la naturaleza sin intervención del hombre y que pueden ser aprovechados por el hombre para satisfacer sus necesidades.

Además de los recursos naturales, existen los recursos humanos, los recursos culturales, las maquinarias, los bienes inmuebles, etc. Claramente vemos que otros tipos de recursos no son provistos por la naturaleza sin intervención humana, sino que son creados por el hombre.

Los recursos naturales se pueden clasificar en:

Recursos Naturales Renovables.

Son aquellos recursos naturales cuya existencia no se agota por la utilización de los mismos. Esto puede ocurrir por dos motivos:

  • Porque su utilización no modifica su stock o su estado de los mismos: energía solar, energía eólica, energía hidráulica, energía biotermal, etc.
  • Porque se regeneran lo suficientemente rápido para que puedan seguir siendo utilizados sin que se agoten: peces, bosques, biomasa en general, etc. Este tipo de recursos naturales renovables pueden dejar de ser renovable si se los utiliza en exceso. Por ejemplo, la pesca excesiva está llevando a que el número de ejemplares de ciertas especies disminuya con el tiempo, es decir, que la tasa de explotación es mayor que la tasa de regeneración. Lo mismo sucede con los bosques nativos.

Recursos Naturales No Renovables.

Son aquellos que existen en cantidades fijas o bien aquellos cuya tasa de regeneración es menor a la tasa de explotación. A medida que los recursos naturales no renovables son utilizados, se van agotando hasta acabarse. Ejemplos de recursos naturales no renovables son el petróleo, los minerales y el gas natural.