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Unidad 1: Fase 2 - Contaminación del Agua

Estudiante Liliana Angarita Sierra Cod: 1094265032

Grupo del curso 401549_13

Presentado a Marcela Andrea Zambrano

Universidad Nacional Abierta y a Distancia - UNAD 06 de octubre de 2020 1

IDENTIFICACIÓN DE CARACTERÍSTICAS DE CONTAMINACIÓN Y EFECTOS QUÍMICOS EN EL AGUA PASO 1. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA Reconocimiento de un problema de contaminación hídrico teniendo en cuenta el Anexo 1.

Departamento Sector industrial Industria

PROBLEMA Norte de Santander Explotación de minas y canteras Minas carboníferas PASO 2. ANÁLISIS DEL PROBLEMA

Identificación de características de contaminación y efectos químicos en el agua, a partir de la elaboración de un paralelo que relaciona los cambios químicos y fenómenos presentes en sistemas acuáticos.

Lluvia de ideas

- Departamento rico en carbón mineral o de piedra de alta calidad y muy apreciado para la exportación. - Muchas minas de explotación artesanal y la existencia de minas que explotan de forma técnica e industrial aledañas al rio donde se fabrica carbón cok o coque muy estimado por su mayor valor calórico, que tiene gran pedido por su utilidad en la gran metalurgia. - El primer impacto ecológico negativo lo recibe al convertirse en receptor de aguas residuales de Pamplona, y empieza a perder la calidad de sus aguas, luego, el depositario de aguas descompuestas de Los Patios y de Cúcuta. - Otra fuente de contaminación son los vertimientos de los mataderos de Pamplona y de Bochalema, plaguicidas y agroquímicos. - Las minas adyacentes al rio Pamplonita contaminan sus aguas con residuos de las excavaciones y residuos propios de transporte, cuando la maquinaria empleada entra y sale de las minas. - El uso del recurso hídrico para la ganadería y la agricultura en su tramo inicial afecta la cantidad de producción y calidad de agua del rio. - La tala indiscriminada de árboles para la explotación minera de forma artesanal contribuye a la disminución de plantaciones oriundas del lugar, estos árboles ayudan a la producción de agua. - Trabajos de construcción en todo el tramo de la vía panamericana. 2

- Abastecimiento de cerca del 70% de la población del departamento con gran demanda y poca oferta hídrica. - Trabajos de mantenimiento de la malla vial de la vía panamericana, adecuación de algunos tramos y nuevas obras en ejecución que dejan vertimientos de residuos sólidos al cauce del río. - Cambio forzado del recorrido del rio a causa de las intervenciones humanas, acaparamiento ilegal en distintas zonas destinados a riego, lavado de minerales y recreación. - Poco o nulo conocimiento y aplicabilidad de la normativa legal vigente del país como el Decreto 35 de 1994, la Ley 685 de 2001. DIAGRAMA CAUSA-EFECTO

PASO 3. DISEÑO DE UNA POSIBLE ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN AL PROBLEMA 3

El estudiante asocia los juicios de valor a los tratamientos de control y evaluación del problema de contaminación hídrica, a través del desarrollo de un mapa conceptual. MAPA JUICIOS DE VALOR

PASO 4. APLICACIÓN DE PARAMETROS DE EVALUACION Y METODOS DE CONTROL. Descripción de métodos de control de contaminación hídrica. Descripción del Ejercicio 1. Con base en los métodos de control que expuso en el mapa con juicios de valor, en el paso 3 de esta guía, describir en qué consiste cada método de control, relacionando las ventajas y desventajas de aplicarlo en el recurso hídrico.

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Descripción del Ejercicio 2.

Para el ejercicio 2, seleccionar una letra: A, B, C, D o E; con la letra identificar el ejercicio que le corresponde desarrollar. Publicar en el foro la letra seleccionada, de tal forma que no coincida con la selección de otro compañero. Por ejemplo: “Voy a desarrollar el ejercicio C”, de esta manera estaría desarrollando el ejercicio 2C. Nota: Dejar el escogido y borrar los enunciados de los otros ejercicios.

Ejercicio 2.

Estudiante con la Letra B Datos para todos los estudiantes con respecto a la concentración de los iones: 25.5 ppm de Ca2+ y 9.4 ppm de Mg2+   

Ion carbonato: 5.3 mg/L Ion bicarbonato: 14.1 mg/L k=4.4x10-11

A continuación, encontrará enunciados relacionados al parámetro de alcalinidad: B. Determine los tres tipos de alcalinidad (¿,¿ y ¿) de una muestra de agua que se encuentra a un pH de 7,3 a temperatura de -18,67 °F y se sabe que tiene una concentración de alcalinidad de 56,5 mg/L CaCO3. Guía: Paso 1: Convierta la temperatura de ° F a ° C. ° C=

° F−32 −18,67 ° F−32 = =−28,15° C 1,8 1,8

Paso 2: Tenga en cuenta la fórmula de alcalinidad Alc=¿ Paso 3: Tenga en cuenta el valor de la constante de disociación: k =4.4 x 10−11 Paso 4: Determine la alcalinidad debida a iones ¿. Para esto, tenga en cuenta que: ¿ 5

¿ ¿ Paso 5: Determine la alcalinidad debida a iones ¿. Para esto, tenga en cuenta que: ¿ ¿ ¿ ¿ No olvide que, cuando se tiene en una fracción un número con la misma base y potencia diferente, las potencias se restan. Paso 6: Determine la concentración de iones bicarbonato ¿; tenga en cuenta la siguiente reacción y luego establezca la expresión de equilibrio químico: 2−¿+ H 3

⇔ CO HCO−¿ 3

+¿ ¿

¿

¿

[ C ]c [ D ]d K c= a b [ A ] [ B] 4.4 x 10−11 =¿ ¿ ¿ ¿¿ ¿ 2,2052 x 10−18 ¿ El resultado que obtiene en este paso tendrá la siguiente estructura, donde XYZ corresponde a un número. ¿ 2,2052 x 10−18 ¿ Para determinar la expresión de equilibrio químico, no olvide que es la relación entre las concentraciones de los productos, con las concentraciones de los reactivos (Recomiendo 6

revisar la grabación del primer CIPAS WEB, en caso de no recordar estos temas de Química General): https://bit.ly/33bfhpu Paso 7: Determine la alcalinidad debida a los iones carbonato ¿ y H +¿¿ . Para desarrollar este paso, debe aplicar la fórmula presentada en el Paso 2 y reemplazar en ella los valores obtenidos en los Pasos 6, 5 y 4, así como el valor de alcalinidad asignado en el ejercicio. Antes de reemplazar los valores, asegúrese que el valor de alcalinidad se encuentre en mgCaCO3 unidades de . L Luego, debe despejar la incógnita de ¿ Alc=¿ 56,5

mgCaCO3 =¿ L

56,5=2,2052 x 10−18 ¿ Como al sumar 2 con 2,2052*10-18 el entero no se altera y la diferencia es mínima, se desprecia la parte decimal aproximando a 2 56,5=2¿ 56,5−1,49411 x 10−7=2¿ 56,49999985=2 ¿ ¿

Paso 8: determine la alcalinidad debida a iones ¿. En este paso, deberá tomar el valor resultado obtenido en el Paso 6 y reemplazar el valor que obtenga del Paso 7; es decir, de la siguiente expresión reemplace XYZ por el valor calculado en el Paso 7: 2,2052 x 10−18 ¿ 2,2052 x 10−18 ( 28,24999993 )=¿ ¿ Descripción del Ejercicio 3.

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Determine la dureza cálcica, dureza magnésica, dureza carbonácea, dureza no carbonácea y alcalinidad total de una muestra de agua que contiene determinadas concentraciones de Ca 2+ y Mg2+. Para calcular la alcalinidad, trabaje con el valor de concentración de iones carbonatos y bicarbonatos que su tutor le indique en el foro, así como la concentración de cada ion. Guía: Paso 1: identifique los valores asignados. Datos para todos los estudiantes con respecto a la concentración de los iones: 25.5 ppm de Ca2+ y 9.4 ppm de Mg2+ Ion carbonato: 5.3 mg/L Ion bicarbonato: 14.1 mg/L Masa ion calcio: 40,078 g/mol Masa ion magnesio: 24,312 g/mol Masa molecular CaCO3: 100,0869 g/mol Paso 2: Determine la Dureza Cálcica a partir de la concentración de Ca2+. Identifique las unidades de concentración del ion y conviértalas si es necesario a mg/L. Tenga en cuenta que el peso equivalente del ion Ca2+ es de 40 mg/meq, revise para este caso la carga de ion y divida el peso equivalente en la carga. Antes de iniciar el cálculo, no olvide que la masa molecular del CaCO3 es de 100 g/mol, calcule para este compuesto su peso equivalente con relación a los iones de Ca. NOTA: mg/meq significa “miligramo/miliequivalente” ¿ pe

Ca

2+¿

mCa ¿¿ g ∗1000mg g eq 40,078 ∗1 eq mol 1g mg = =20,039 =20,039 ¿ eq 1000meq meq +2 mol 2+¿

=

eqCa

2+¿

peCa CO =

mCaCO g 100,0869 mol mg = =50,04345 ¿ eq meq 2 mol 3

3

eq Ca

2+ ¿

mg Ca mg Lsln CaCO 3 =25,5 ¿ L mgCa mgCaCO mg CaCO 20,039 ∗50,04345 =63,6812 ¿ meq meq L 2+ ¿

2+ ¿

3

8

3

Paso 3: Determine la Dureza Magnésica a partir de la concentración de Mg2+. Identifique las unidades de concentración del ion y conviértalas si es necesario a mg/L. Tenga en cuenta que el peso equivalente del ion Mg2+ es de 24 mg/meq, revise para este caso la carga de ion y divida el peso equivalente en la carga. Antes de iniciar el cálculo, no olvide que la masa molecular del CaCO3 es de 100 g/mol, calcule para este compuesto su peso equivalente con relación a los iones de Mg. pe

m Mg ¿¿ g ∗1000mg g eq 24,312 ∗1eq mol 1g mg = =12,156 =12,156 ¿ eq 1000meq meq +2 mol 2+¿

2+ ¿

Mg =

eq Mg

2+¿

peCa CO =

mCaCO g 100,0869 mol mg = =50,04345 ¿ eq meq 2 mol 3

3

eq Ca

2+ ¿

mgMg mg Lsln CaCO 3 =9,4 ¿ L mg Mg mg CaCO mg CaCO 12,156 ∗50,04345 =38,6976 ¿ meq meq L 2+ ¿

2+ ¿

3

3

Paso 4: Determine la Alcalinidad Total para los iones Ca2+ y Mg2+; para esto, sume el valor obtenido en el Paso 2 y Paso 3, así: mgCaCO3 =DurezaCálcica+ Dureza Magnésica L mgCaCO3 =63,6812+38,6976 L mgCaCO3 =102,3788 L Paso 5: determine la Alcalinidad con el valor de concentración del ion carbonato ¿ a. Tenga en cuenta que el peso equivalente del ion ¿ es de 60 mg/meq, revise para este caso la carga de ion y divida el peso equivalente en la carga. b. Antes de iniciar el cálculo, no olvide que la masa molecular del CaCO 3 es de 100 g/mol, tenga en cuenta el valor del peso equivalente identificado al calcular en el paso 2 y paso 3. 9

pe

mCO

CO 2−¿ = 3

2−¿ 3

g mol mg = =30,0045 ¿ eq meq −2 mol

¿¿

60,009

eq CO

2−¿ 3

peCa CO =

mCaCO g 100,0869 mol mg = =50,04345 ¿ eq meq 2 mol 3

3

eq Ca

2+ ¿

mg CO CaCO 3

mg =5,3 L

2−¿ 3

Lsln ¿ mg CO mg CaCO mgCaCO 30,0045 ∗50,04345 =8,8397 ¿ meq meq L 2−¿ 3

3

3

Paso 6: determine la Alcalinidad con el valor de concentración del ion bicarbonato ¿ −¿ ¿ a. Tenga en cuenta que el peso equivalente del ion [ HCO3 ] es de 61 mg/meq, revise para este caso la carga de ion y divida el peso equivalente en la carga. b. Antes de iniciar el cálculo, no olvide que la masa molecular del CaCO 3 es de 100 g/mol, tenga en cuenta el valor del peso equivalente identificado al calcular en el paso 2 y paso 3.

pe

mHCO ¿¿ g 61,0168 mol mg = =61,0168 ¿ eq meq 1 mol −¿ 3

−¿

HCO3 = eq HCO

−¿ 3

peCa CO =

mCaCO g 100,0869 mol mg = =50,04345 ¿ eq meq 2 mol 3

3

eq Ca

2+ ¿

mg HCO

−¿ 3

CaCO 3

mg =14,1 L

Lsln ¿ mg HCO mg CaCO mgCa CO 61,0168 ∗50,04345 =11,5642 ¿ meq meq L −¿ 3

3

10

3

Paso 7: Determine a la Alcalinidad Total que corresponde a la suma de la alcalinidad dada para los iones ¿ y ¿; para esto, sume el valor obtenido en el Paso 5 y Paso 6, así: −¿¿ 3

HCO Alcalinidad total=alcalinidad CO 2−¿+alcalinidad 3

Alcalinidad total=8,8397

¿

mgCa CO mg Ca CO +11,5642 L L

Alcalinidad total=20,4039

3

mg CaCO L

3

3

Paso 8: Determinar la Dureza Carbonácea tomando el valor obtenido en el Paso 7 y relacionándolo con: a. El peso equivalente del ion ¿ que es de 61 mg/meq, revise para este caso la carga de ion y divida el peso equivalente en la carga. b. No olvide que la masa molecular del CaCO 3 es de 100 g/mol, tenga en cuenta el valor del peso equivalente identificado al calcular en el paso 2 y paso 3. Dureza debida a carbonatos y bicarbonatos presentes. En este caso, igual a la alcalinidad total del paso 7. DurezaCarbonácea=Alcalinidad total=20,4039

mgCaCO L

3

Paso 9: Determinar la Dureza no Carbonácea, que corresponde a la diferencia de la alcalinidad total y la dureza carbonácea; es decir, reste los valores obtenidos en el Paso 4 con el Paso 8. Dureza no carbonácea= Alcalinidad total−DurezaCarbonácea Dureza no carbonácea=102,3788−20,4039=81,9749 Dureza no carbonácea=81,9749 Descripción del Ejercicio 4. A un laboratorio de análisis de agua, llegó una muestra de agua cruda. A partir de la información suministrada por su tutor en el foro sobre las concentraciones de diferentes especies presentes en la muestra de agua, determine la concentración de iones que aportan a la dureza, asumiendo que las unidades están dadas en ppm CaCO 3.

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Estudiante con la Letra B Ejercicio 4 Dureza magnésica Sólidos disueltos Dureza calórica Bicarbonatos Cloruros Sulfatos Nitratos

41.5 ppm 30.5 ppm 16.9 ppm 38.9 ppm 25.4 ppm 7.29 ppm 0.18 ppm

Guía: Paso 1: A partir de la información asignada, identifique las especies que aportan a la dureza y escríbalas en el desarrollo del ejercicio. Dureza magnésica: 41,5 ppm Bicarbonatos: 38,9 ppm Cloruros: 25,4 ppm Sulfatos: 7,29 ppm Nitratos: 0,18 ppm Paso 2: Identifique la masa molar de cada uno de los iones que relacionó en el Paso 1. −¿ ¿ Masa molar NCO3 : 62.0049 g/mol Masa molar SO−2 4 : 96.06 g/mol −¿¿ Masa molar Cl : 35.453 g/mol Masa ion magnesio: 24,312 g/mol −¿ ¿ Masa molecular HCO3 : 61.0168 g/mol

Paso 3: Calcule la concentración para cada uno de los iones identificado en el Paso 1. Para esto, tenga en cuenta: a. El peso equivalente de cada ion. b. Revise la carga de ion y divida el peso equivalente en la carga. c. La masa molecular del CaCO3 es de 100 g/mol, calcule para este compuesto su peso equivalente con relación a los iones identificado en el Paso 1. −¿ ¿ Peso equivalente NCO3 : 62,0049 mg/meq Peso equivalente SO−2 4 : 48,03 mg/meq −¿¿ Peso equivalente Cl : 35,46 mg/meq Peso equivalente magnesio: 12,15 mg/meq

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−¿ ¿ Peso equivalente HCO3 : 61,01 mg/meq

peCa CO =

mCaCO g 100,0869 mol mg = =50,04345 ¿ eq meq 2 mol 3

3

eq Ca

2+ ¿

Dureza magnésica: 41,5 ppm mg mgCaCO mg CaCO mg Lsln CaCO 3 = ∗50,04345 =170,9303 L mg meq L 12 ,15 meq 41 , 5

3

3

Bicarbonatos: 38,9 ppm mg mg CaCO mg CaCO mg Lsln CaCO 3 = ∗50,04345 =31,9077 L mg meq L 61 ,0 1 meq 38,9

3

3

Cloruros: 25,4 ppm mg mgCaCO mgCa CO mg Lsln CaCO 3 = ∗50,04345 =35,8461 L mg meq L 35 , 46 meq 25 , 4

3

3

Sulfatos: 7,29 ppm mg CaCO 3 = L

mg mg CaCO mg CaCO Lsln ∗50,04345 =7,5956 mg meq L 48 , 03 meq 7 , 29

3

3

Nitratos: 0,18 ppm mg mgCa CO mg CaCO mg Lsln CaCO 3 = ∗50,04345 =0,1453 L mg meq L 62 ,0 04 9 meq 0,18

3

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3

Dureza Total=170,9303+31,9077+ 35,8461+7,5956+ 0,1453 DurezaTotal=246,425

mgCaCO L

3

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Arango, D., L. Hernández, C. González, H. Infante, S. Murillo, D. Olaya & A. Páez. 2006. Determinación de algunas variables consideradas dentro de la etapa diagnóstico del plan de ordenación y manejo de la cuenca del río Pamplonita. Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nororiental (CORPONOR). Cúcuta. Pg. 150. Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nororiental (CORPONOR). 1999. Plan de Gestión Ambiental Regional. Capítulo Hidroclimatología. Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nororiental (CORPONOR). Cúcuta. Pg. 80. Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC). 2002. Taller de reglamentación de corrientes hídricas. Cali. Pg. 75. CORPONOR. (2018). 2 RÍO PAMPLONITA. 2 RÍO PAMPLONITA. http://corponor.gov.co/calidad_agua/2018/1_RIO_PAMPLONITA2018/4_ANALISIS_CALIDA D_BIOLOGICA_DEL_AGUA_RIO_PAMPLONITA.pdf Costa, C., E. Domínguez, H. Rivera & R. Vanegas. 2005. El índice de escasez de agua ¿un indicador de crisis o una alerta para orientar la gestión del recurso hídrico? Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Grupo de Investigación en Hidrología. Bogotá. Revista de Ingeniería Universidad de Los Andes 22: 104-111. GUÍA AMBIENTAL MINERÍA DE CARBÓN A CIELO ABIERTO. (s. f.). GUÍA AMBIENTAL MINERÍA DE CARBÓN A CIELO ABIERTO. Recuperado 28 de septiembre de 2020, de http://www.upme.gov.co/guia_ambiental/carbon/gestion/guias/min_cab/contenid/medidas.htm #ABASTECIMIENTODEAGUA21 Infante Romero, H. A., & Ortiz, L. F. (2007). Ajuste Metodológico al Índice es Escasez de Agua Propuesto por el Ideam en el Plan de Ordenación Y Manejo de la Cuenca del Río Pamplonita, Norte De Santander, Colombia. Colombia Forestal, 11(0), 165. https://doi.org/10.14483/udistrital.jour.colomb.for.2008.1.a11 Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales IDEAM. 2004. Metodología para el cálculo del índice de Escasez de Agua Superficial. Documento técnico. Bogotá, Colombia. Pg. 30. Manual de conservación de suelos de ladera. Chinchiná. Cenicafé. 267 p. GRAY D.H.; LEISER A.T. 1982. Biotechnical Slope Protection and Erosion Control. Van Nostrand Reinold Company. New York. 271p. 14

Mena, D., Cañon Ramos, M. A., & Suárez Rodríguez, A. M. (2020). Modelación de los impactos de los escenarios de cambio climático en la cuenca del Río Pamplonita en Norte de Santander. Revista EIA, 17(33), 2. https://doi.org/10.24050/reia.v17i33.1265 Murcia-Rodríguez, M. A. (2008, 1 julio). RESPIRACIÓN DEL SUELO EN UNA COMUNIDAD SUCESIONAL DE PASTIZAL DEL BOSQUE ALTOANDINO EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPLONITA, COLOMBIA | MURCIA-RODRÍGUEZ | Caldasia. RESPIRACIÓN DEL SUELO EN UNA COMUNIDAD SUCESIONAL DE PASTIZAL DEL BOSQUE ALTOANDINO EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPLONITA, COLOMBIA. https://revistas.unal.edu.co/index.php/cal/article/view/39175/41035 PUJOL, R. “Conceptos Introductorios al Taller Economía de los Recursos Naturales y Evaluación de Impacto Ambiental” Sistema Nacional para el Desarrollo Sostenible, disponible en: http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/15769/1/fiscalidad_ambien te.pdf. United Nations, World Water Assessment Programme. 2003. UN World Water Development Report: Water for People, Water for Life. United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (unesco) & Berghanh Books. París. Pg. 529.

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