17.9: Contaminación y Contaminantes
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Los contaminantes vienen en muchas formas y de muchas fuentes. El impacto de los contaminantes depende de muchos factores: propiedades químicas, concentraciones, con qué reaccionan, en qué pueden convertirse, y dónde y cómo pueden concentrarse a través de procesos tanto físicos como biológicos. Algunos químicos son puramente tóxicos, envenenan organismos en pequeñas concentraciones, pérdida de biomasa, interfieren con la reproducción, el crecimiento, la función neurológica y respiratoria, y causan insuficiencia orgánica y muerte. Algunos contaminantes químicos dificultan que el agua retenga los gases (como el O 2 y el CO 2). Los sólidos en forma de limo o arcilla pueden cubrir animales bentónicos, obstruir los alimentadores de filtro y bloquear la luz solar.
Algunos químicos se bioamplifican. La amplificación biológica involucra una toxina que no se metaboliza y se acumula en un organismo, y posiblemente aumenta en concentraciones a medida que avanza en la cadena alimentaria. Por ejemplo, el insecticida prohibido DDT pasa por amplificación biológica ya que se consume en un ecosistema contaminado. El DDT es un ejemplo de un contaminante químico que pasa por amplificación biológica a medida que avanza en la cadena alimentaria (Figura 17.10).
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Nivel Trópico en la Cadena Alimentaria |
Concentración de DDT |
| Fitoplancton | 0.000003 ppm. |
| Zooplancton | 0.04 ppm |
| Pez pequeño | 0.5 ppm |
| Peces grandes | 2.0 ppm |
| Aves | 25 ppm |
Figura 17.10. La amplificación biológica se ilustra mediante DDT. A través de la acción política finalmente fue prohibida en 1972 por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos. El DDT se discute más adelante.
Fuentes puntuales y no puntuales de contaminación
Toda la contaminación tiene una fuente de origen. Las fuentes puntuales son fuentes visiblemente obvias. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) define la contaminación de fuentes puntuales como “cualquier fuente identificable de contaminación de la que se descargan contaminantes, como un derrame de aguas residuales, un barco o una chimenea”. Las estrictas leyes y regulaciones implementadas en las últimas décadas han ayudado a reducir la contaminación de fuentes puntuales en la mayoría de los países desarrollados (principalmente porque son visiblemente obvias y pueden vincularse directamente a una fuente original responsable desde el punto de vista físico). Sin embargo, los principales aportes a la contaminación marina provienen de fuentes no puntuales asociadas con la escorrentía terrestre (Figuras 17-11 y 17-12). Parte de la contaminación oceánica comienza como contaminación del aire. Las fuentes no puntuales incluyen fuentes pequeñas (automóviles, camiones, botes, fosas sépticas, humo de chimenea) y fuentes más grandes, incluidos desechos agrícolas (pesticidas, herbicidas, fertilizantes y desechos animales) de granjas, ranchos y áreas forestales de cosecha. La escorrentía de áreas industriales y urbanas (carreteras, estacionamientos, techos), las operaciones industriales administradas defectuosas y las instalaciones de tratamiento de aguas residuales mal diseñadas contribuyen con contaminantes y basura a los entornos marinos.
La contaminación, y los efectos secundarios de la contaminación (causando floraciones bacterianas y algales dañinas), pueden ser muy perjudiciales tanto para la vida silvestre como para los humanos. Alrededor de un tercio de las aguas costeras que crecen mariscos se ven afectadas negativamente por la contaminación. Las aguas costeras y las playas suelen ser inseguras para nadar después de la escorrentía de tormenta
Figura 17.11. Contaminación no puntual ilustrada en Florida.
Figura 17.12. Fuentes de contaminación no puntual afectan las aguas costeras.
Preocupaciones ambientales con las actividades de la industria
Como se discutió en capítulos anteriores, la mayoría de los científicos señalan el consumo de combustibles fósiles como una causa primaria del calentamiento global y el cambio climático asociado, un tema de mayor preocupación para el futuro destino de la humanidad y la calidad y biodiversidad de los entornos físicos del mundo. Más discusión relacionada con la contaminación por petróleo se discute a continuación bajo Contaminación marina. La quema de combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) son un factor primario que impacta el cambio climático. Si bien las fuentes alternativas de energía están reduciendo gradualmente la demanda de combustibles fósiles en Estados Unidos, el consumo a nivel mundial sigue aumentando gradualmente (Figura 17.13).
La exploración, producción y consumo de petróleo son las principales causas de contaminación que afectan a los océanos. El petróleo incluye petróleo crudo, productos petrolíferos refinados, petróleo, gas y alquitranes (asfalto), derivados del petróleo (plásticos, ceras, etc.) y gases de efecto invernadero y toxinas liberadas por la producción y quema de combustibles fósiles.
Figura 17.13. Estadística de consumo de combustibles fósiles y emisiones de CO 2 para Estados Unidos y Mundo.
Fuentes de emisiones de dióxido de carbono (CO 2)
El dióxido de carbono que ingresa a la atmósfera terrestre proviene de los océanos, el suelo, las plantas, los animales y los volcanes. Los gases de efecto invernadero y la contaminación por el consumo de combustibles fósiles se consideran ahora una de las principales causas del cambio climático y los cambios en la química oceánica perjudiciales para la vida marina. Las investigaciones sobre el cambio climático muestran que aunque las fuentes humanas de dióxido de carbono son mucho más pequeñas que las emisiones naturales. Sin embargo, las emisiones de CO 2 de origen humano han aumentado significativamente desde que comenzó la Revolución Industrial en el siglo XIX. Las actividades humanas están compensando el equilibrio entre “fuentes” de emisiones y “sumideros” que eliminan el CO 2 de la atmósfera. Actualmente las emisiones de dióxido de carbono de la combustión de combustible incluyen alrededor de 43% del carbón, 36% es producido por petróleo y 20% a partir del gas natural. La destrucción de los “sumideros” naturales en la tierra es causada por la deforestación y degradación de suelos ricos en orgánicos en regiones agrícolas en desarrollo, que también están liberando grandes cantidades de CO 2 a la atmósfera.
El petróleo crudo es un recurso natural. El petróleo (gas, petróleo y alquitrán) se forma naturalmente en la corteza terrestre y se deriva de depósitos sedimentarios, principalmente de las regiones del margen continental del mundo (tanto en entornos antiguos como modernos. El petróleo crudo y el gas se forman a partir de la lenta desintegración biológica y térmica de restos orgánicos y residuos enterrados en sedimentos. Por lo general, los sedimentos ricos en orgánicos depositados en regiones de pantanos costeros, plataformas continentales o el océano profundo tardan muchos millones de años en pasar por los procesos para convertirse en recursos petroleros. La conversión implica: cuánta materia orgánica ocurre en los sedimentos, a cuánto calor están expuestos los sedimentos y por cuánto tiempo está expuesto. Cuanto más tiempo se expone la materia orgánica al calor, más se descompone en subproductos de gases, fluidos (petróleo) y residuos pesados ricos en carbono (alquitrán), (Figura 17.14). La mayoría de estos materiales permanecieron atrapados en sedimentos, pero el gas y el petróleo pueden migrar a depósitos subterráneos o escapar a la superficie.
El petróleo crudo sin refinar es generalmente biodegradable. Muchos organismos microscópicos (principalmente bacterias) consumirán petróleo crudo, sin embargo, los productos petrolíferos refinados generalmente no son biodegradables y son más tóxicos para la vida silvestre. Los componentes ligeros y volátiles se evaporarán gradualmente. Los residuos más pesados y ricos en carbono pueden tardar mucho más tiempo. El petróleo crudo se descompone más rápido con temperaturas más altas, por lo que los derrames en entornos de agua fría tardan mucho más en descomponerse.
Las bolas de alquitrán son una característica común que se encuentra en playas de todo el mundo Cabe señalar que aproximadamente la mitad de las bolas de alquitrán que se encuentran en las playas provienen de fuentes naturales (filtraciones de petróleo en el fondo marino). La otra mitad proviene de la actividad humana (contaminación). Las filtraciones naturales de alquitrán suelen ser comunes en las regiones de producción de petróleo Por ejemplo, cualquiera que visite las playas de Santa Bárbara, California y sus alrededores, notará que sus zapatos quedarán cubiertos de alquitrán después de caminar por la playa. Si bien en la región hay operaciones de perforación y producción de petróleo tanto en alta mar como en tierra, el alquitrán en las playas locales proviene principalmente de fuentes naturales: se filtra en el fondo marino.
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| Figura 17.14. La maduración orgánica convierte la materia orgánica en carbón, petróleo y gas con el entierro a lo largo del tiempo. | Figura 17.15. Plataforma de perforación sumergible Deepwater Horizon antes del desastre en 2010. | Figura 17.16. Ubicación del desastre de Deepwater Horizon. |