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Diferenciado M2 · Química (profundización)
Química ambiental y cambio climático · Contaminantes químicos y mitigación

Contaminantes químicos: origen, exposición y efectos

Después de las lluvias, un lago del sur de Chile amanece verde, con olor desagradable y peces muertos en la orilla. Nadie vertió un veneno evidente: el agua solo recibió «nutrientes» de los campos vecinos. ¿Cómo puede algo que sirve de abono matar un lago? Al final de la página lo explicamos.

Fuentes de contaminantes

Un contaminante químico es una sustancia que, por su cantidad o su lugar, daña a los seres vivos o a los sistemas naturales. No siempre es «tóxica» en sí: el fosfato es un nutriente, pero en exceso desequilibra un lago.

Para analizar un problema ambiental, parte siempre por el origen:

Fuente Contaminantes típicos Ejemplo en Chile
Doméstica detergentes con fosfatos, aguas servidas (materia orgánica, nitrógeno), humo de leña, residuos plásticos calefacción a leña en el sur
Minera metales pesados (Cu, As, Pb), drenaje ácido, relaves, $\text{SO}_2$ de fundiciones tranques de relaves en el norte
Agrícola fertilizantes (nitratos, fosfatos), pesticidas, purines campos del valle central
Urbana e industrial material particulado, $\text{NO}_x$, CO, compuestos orgánicos volátiles transporte e industria en Santiago
Cuatro fuentes de contaminantes (doméstica, minera, agrícola y urbana) que llegan al aire, al agua y al suelo Doméstica Minera Agrícola Urbana Aire · Agua · Suelo Personas y ecosistemas
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Clasifica cada fuente como principalmente doméstica, minera o agrícola según el contaminante que suele generar: (a) detergentes con fosfatos, (b) relaves con metales…

Clasifica cada fuente como principalmente doméstica, minera o agrícola según el contaminante que suele generar: (a) detergentes con fosfatos, (b) relaves con metales pesados, (c) pesticidas y fertilizantes aplicados en campos. Explica en una frase por qué elegiste cada clasificación.

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Vías de exposición

Un contaminante solo daña si llega al organismo. Esa llegada se llama exposición, y ocurre por tres vías:

  • Ingestión: con agua o alimentos (arsénico en agua de pozo, mercurio en pescado).

  • Inhalación: con el aire (humo de leña, $\text{MP}_{2{,}5}$, gases de escape).

  • Vía dérmica: por contacto con la piel (pesticidas al fumigar, solventes sin guantes).

El riesgo depende de la toxicidad de la sustancia, de la dosis (concentración × tiempo de exposición) y de la vía. Por eso no basta saber que un contaminante existe: hay que saber cuánto y cómo llega a las personas.

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Un contaminante puede ingresar a un organismo por tres vías de exposición: ingestión, inhalación y contacto con la piel (vía dérmica). Asocia cada vía con una situación…

Un contaminante puede ingresar a un organismo por tres vías de exposición: ingestión, inhalación y contacto con la piel (vía dérmica). Asocia cada vía con una situación concreta, por ejemplo respirar humo en una ciudad con contaminación del aire, y explica en cada caso qué contaminante podría estar implicado.

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Bioacumulación y biomagnificación

Algunos contaminantes (mercurio, plomo, ciertos pesticidas persistentes) no se degradan fácilmente ni se eliminan con rapidez. Se guardan en los tejidos, sobre todo en la grasa.

  • Bioacumulación: aumento de la concentración de una sustancia en un organismo a lo largo de su vida, porque la incorpora más rápido de lo que la elimina.

  • Biomagnificación: aumento de la concentración a lo largo de la cadena trófica: cada nivel come muchos organismos del nivel anterior y concentra lo que ellos acumularon.

Cadena trófica con concentración creciente de un contaminante: fitoplancton, zooplancton, peces pequeños y depredadores Fitoplancton0,002 Zooplancton0,01 Peces chicos0,08 Depredadores1,2 Concentración en mg/kg
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Define con tus palabras qué es la bioacumulación y menciona un ejemplo de contaminante, como el mercurio o ciertos pesticidas, que pueda acumularse en los tejidos de los…

Define con tus palabras qué es la bioacumulación y menciona un ejemplo de contaminante, como el mercurio o ciertos pesticidas, que pueda acumularse en los tejidos de los seres vivos.

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Una tabla indica la concentración de un contaminante en distintos niveles de una cadena trófica de un cuerpo de agua: fitoplancton $0{,}002$ mg/kg, zooplancton $0{,}01$…

Una tabla indica la concentración de un contaminante en distintos niveles de una cadena trófica de un cuerpo de agua: fitoplancton $0{,}002$ mg/kg, zooplancton $0{,}01$ mg/kg, peces pequeños $0{,}08$ mg/kg y peces depredadores $1{,}2$ mg/kg. Interpreta estos datos explicando el fenómeno de biomagnificación y calcula cuántas veces mayor es la concentración en el depredador que en el fitoplancton.

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Eutrofización y servicios ecosistémicos

Los servicios ecosistémicos son los beneficios que la naturaleza entrega a las personas: agua potable, pesca, riego, recreación, regulación del clima. Un contaminante importa porque deteriora alguno de ellos.

Ahora volvamos al lago verde. La eutrofización es el enriquecimiento excesivo de un cuerpo de agua con nutrientes (fosfatos y nitratos). Ocurre en cadena:

  1. Fertilizantes, detergentes o aguas servidas aportan fosfatos y nitratos.

  2. Algas y cianobacterias se multiplican (floración).

  3. La capa de algas tapa la luz; las algas del fondo mueren.

  4. Bacterias descomponen la materia orgánica muerta y consumen oxígeno.

  5. El oxígeno disuelto cae (hipoxia) y mueren peces y otros organismos.

  6. Se pierden servicios: pesca, agua potable, recreación y turismo.

Cadena de la eutrofización: nutrientes, floración de algas, muerte y descomposición, falta de oxígeno Exceso denutrientes Floraciónde algas Muerte ydescomposición Cae el O₂disuelto Muerenpeces → → → →
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Un lago recibe aguas con exceso de fosfatos y nitratos provenientes de campos de cultivo cercanos. Explica el proceso de eutrofización que ocurre, ordenando los pasos…

Un lago recibe aguas con exceso de fosfatos y nitratos provenientes de campos de cultivo cercanos. Explica el proceso de eutrofización que ocurre, ordenando los pasos desde el aumento de nutrientes hasta la disminución del oxígeno disuelto, y señala qué servicio del ecosistema, como la pesca o la recreación, se ve afectado.

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Minería: acidez y metales en el agua

Muchos minerales de cobre contienen sulfuros metálicos (como la pirita, $\text{FeS}_2$). Al exponerse al aire y al agua en minas y relaves, se oxidan y producen ácido sulfúrico. Es el drenaje ácido de minas: el pH del agua baja (por ejemplo a 3) y arrastra metales.

¿Por qué la acidez libera metales? Muchos metales forman compuestos poco solubles a pH neutro (hidróxidos, carbonatos). En medio ácido, los iones $\text{H}^+$ reaccionan con los aniones de esas sales y las disuelven:

$$\text{M(OH)}_2(s) + 2\,\text{H}^+(ac) \rightarrow \text{M}^{2+}(ac) + 2\,\text{H}_2\text{O}(l)$$

Es el mismo principio de la solubilidad: al consumir un ion del equilibrio de solubilidad, este se desplaza hacia la disolución (Le Chatelier).

Efectos:

  • Peces: el pH bajo daña las branquias y los metales disueltos (cobre, aluminio) son tóxicos; además se bioacumulan.

  • Riego: el agua ácida con metales deteriora el suelo y los cultivos pueden absorberlos, abriendo la vía de ingestión para las personas.

Otro contaminante minero es el arsénico, presente de forma natural en rocas del norte y movilizado por la minería. Se encuentra en aguas subterráneas y entra por ingestión.

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En una zona minera del norte de Chile, el drenaje ácido de minas disminuye el pH de un río y aumenta la concentración de metales disueltos. Explica por qué la acidez…

En una zona minera del norte de Chile, el drenaje ácido de minas disminuye el pH de un río y aumenta la concentración de metales disueltos. Explica por qué la acidez favorece que los metales pasen de las rocas al agua y qué efectos tendría esto sobre los peces y sobre el agua usada para regar cultivos.

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Contaminación urbana y aguas subterráneas

Aire en la ciudad. El material particulado ($\text{MP}_{10}$, $\text{MP}_{2{,}5}$) son partículas sólidas o líquidas suspendidas; el número indica su diámetro máximo en µm. Se emite directamente (leña, diésel) o se forma en el aire a partir de gases ($\text{NO}_x$, $\text{SO}_2$, amoníaco).

En invierno, en Santiago y en ciudades del sur, sube porque:

  • Aumenta la emisión: calefacción a leña y mayor tráfico.

  • Hay inversión térmica: una capa de aire frío cerca del suelo queda bajo aire más cálido y no se mezcla, de modo que los contaminantes quedan atrapados.

  • Hay poca lluvia y poco viento, que normalmente limpian el aire.

Salud: por inhalación, el $\text{MP}_{2{,}5}$ causa irritación, crisis de asma, enfermedades cardiovasculares y respiratorias; los más afectados son niños y adultos mayores.

Medidas: a corto plazo, alertas y restricciones (prohibir leña y limitar industrias en episodios críticos). A largo plazo, cambios estructurales: mejor aislación térmica de viviendas, calefacción eléctrica o a pellets certificados, transporte público eléctrico.

Aguas subterráneas. Los contaminantes llegan a las napas por infiltración. Su movilidad depende de sus propiedades:

Nitratos Arsénico
Origen probable fertilizantes, purines, aguas servidas roca natural y minería
Solubilidad muy alta, no se adsorbe al suelo depende del pH y de las condiciones redox
Movilidad alta: viaja con el agua variable
Efecto en salud riesgo en lactantes (metahemoglobinemia) efectos crónicos, riesgo de cáncer

Para decidir si hay riesgo, no basta que la sustancia exista: hay que medir su concentración y compararla con la norma de agua potable, saber cuántas personas beben esa agua y por cuánto tiempo, y distinguir el origen natural del antrópico.

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En una ciudad se observa que durante el invierno aumentan el material particulado fino ($\text{MP}{2{,}5}$) y los episodios de contaminación del aire, como ocurre en…

En una ciudad se observa que durante el invierno aumentan el material particulado fino ($\text{MP}_{2{,}5}$) y los episodios de contaminación del aire, como ocurre en Santiago. Analiza las fuentes principales (calefacción a leña, transporte, industria), explica cómo las condiciones atmosféricas del invierno favorecen la acumulación de contaminantes, describe la vía de exposición y los efectos sobre la salud, y compara qué medidas serían más efectivas en el corto y en el largo plazo.

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Una comunidad cercana a una faena minera y a campos agrícolas sospecha que su agua subterránea está contaminada con arsénico y nitratos. Compara el origen probable de…

Una comunidad cercana a una faena minera y a campos agrícolas sospecha que su agua subterránea está contaminada con arsénico y nitratos. Compara el origen probable de cada contaminante, las propiedades que influyen en su movilidad en el suelo y el agua, y sus efectos sobre la salud y los ecosistemas. Luego argumenta qué información adicional necesitarías para determinar si la exposición de la población supera niveles seguros.

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Resumen

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