Química ambiental para niños
La química ambiental es una rama de la química que estudia los procesos químicos que ocurren en la naturaleza. Se enfoca tanto en los cambios naturales como en los que son causados por las actividades humanas. Esta ciencia investiga cómo se mueven, reaccionan y afectan las sustancias químicas en el agua, el suelo, el aire y los seres vivos.
Por ejemplo, la química ambiental nos ayuda a entender cómo la atmósfera terrestre nos protege, cómo los ríos y lagos se mantienen limpios, y cómo el suelo es vital para las plantas. También analiza cómo nuestras acciones pueden cambiar el medio ambiente natural y qué problemas pueden surgir de esos cambios.
Contenido
¿Por qué es importante la química ambiental?
La ciencia ambiental, incluyendo la química ambiental, estudia el suelo, el agua y el aire, y cómo influyen en los seres vivos. Esto es muy importante porque los humanos dependemos completamente del medio ambiente para vivir. El aire nos da oxígeno para respirar, el agua para beber y el suelo para cultivar alimentos.
También obtenemos del medio ambiente materiales para la industria y la construcción, como minerales. Pero nuestras actividades también generan residuos que pueden dañar el medio ambiente. Por eso, la química ambiental considera la actividad humana como una parte clave de su estudio, ya que la contaminación puede tener muchas consecuencias, siendo la salud de las personas una de las mayores preocupaciones.
Ramas de la química ambiental
Dentro de la química ambiental, hay varias áreas de estudio, aunque todas están muy conectadas. La mayoría de los ciclos naturales (como el del agua o el carbono) afectan a varias de estas áreas:
- Química de la atmósfera: Estudia el aire.
- Química de la hidrosfera: Se enfoca en el agua, especialmente en los océanos.
- Química edáfica o química del suelo: Analiza el suelo.
- Química de la biosfera: Examina los seres vivos y su entorno.
- Química verde: Busca formas de hacer química que sean más amigables con el medio ambiente.
Las cinco esferas de nuestro planeta
Para entender mejor la química ambiental, se suelen considerar cinco grandes "esferas" o partes de nuestro planeta que interactúan entre sí. Estas son: la hidrosfera (agua), la geosfera (tierra sólida), la biosfera (seres vivos), la atmósfera (aire) y la antroposfera (actividad humana). La antroposfera incluye todo lo que hacemos los humanos y cómo nuestros residuos afectan la calidad del medio ambiente.
La atmósfera: El aire que nos rodea
La atmósfera es la capa de gases que envuelve la Tierra. La mayor parte de estos gases se encuentran cerca de la superficie. Es como un gran laboratorio químico donde ocurren muchísimos procesos, muchos de ellos activados por la luz del sol.
La parte más baja, la troposfera, nos da el oxígeno para respirar y el dióxido de carbono que las plantas usan para crecer. En las capas superiores, como la estratosfera, la atmósfera nos protege de la radiación dañina del Sol. Una parte muy importante es la capa de ozono, que actúa como un filtro gigante contra los rayos ultravioleta más peligrosos, protegiendo a los seres vivos.
La química atmosférica estudia los fenómenos químicos en el aire. Para entenderla, se necesita la ayuda de otras ciencias como la física, la meteorología y la geología. Esta área de estudio se enfrenta a problemas como la lluvia ácida, el agotamiento de la capa de ozono, el smog fotoquímico (niebla contaminada), los gases de efecto invernadero y el calentamiento global. Los científicos buscan entender las causas de estos problemas para encontrar soluciones.
La geosfera: La tierra bajo nuestros pies
La geosfera es la parte sólida de la Tierra, incluyendo las rocas y los minerales. La capa más externa, la corteza terrestre, está hecha principalmente de minerales como los silicatos.
Una parte muy importante de la geosfera es el suelo, porque en él crece la mayoría de la vida terrestre, sirviendo de base para las plantas que son alimento para otros seres vivos. El suelo es la parte de la geosfera que más interactúa con las otras esferas y es la más accesible para los humanos.
La química del suelo estudia cómo se forma y cambia el suelo, y cómo los contaminantes se mueven y reaccionan en él, afectando el agua, el aire y los seres vivos. Entender estos procesos ayuda a predecir cómo se comportarán los contaminantes y a desarrollar formas de limpiar el suelo.
La hidrosfera: Toda el agua del planeta
La hidrosfera es toda el agua líquida que hay en la superficie de la Tierra. Esto incluye los océanos y mares (que son el 97% del total) y el agua dulce (el 3% restante). La mayor parte del agua dulce está en forma de hielo en los glaciares y los polos. El resto se encuentra en ríos, lagos o bajo tierra.
La Química de la hidrosfera estudia los procesos químicos que ocurren en el agua. En este medio, los microorganismos tienen una gran influencia, por lo que hay una fuerte conexión con la biosfera. También se ocupa de cómo los contaminantes de origen humano afectan las masas de agua y cómo se pueden tratar esos vertidos para reducir su daño.
La biosfera: El hogar de la vida
La biosfera es la parte del medio ambiente donde viven los organismos. La mayoría vive en el suelo o bajo él, pero también hay muchos seres vivos en los mares, océanos y otras masas de agua. La biosfera interactúa con las otras esferas a través de los ciclos biogeoquímicos (como el ciclo del carbono o del nitrógeno).
La bioquímica ambiental estudia los aspectos químicos relacionados con los seres vivos y cómo interactúan con el medio ambiente. Esto incluye procesos como la biodegradación de residuos en el suelo o el agua, donde los microorganismos transforman sustancias.
La antroposfera: El impacto humano
La antroposfera es la parte del medio ambiente donde se desarrolla la actividad humana. Nuestras actividades tienen un gran impacto en las otras esferas. Por ejemplo, la agricultura, la minería y la tala de bosques modifican la geosfera, afectando la biodiversidad y el equilibrio natural.
También usamos grandes cantidades de agua para la agricultura, la industria y el consumo diario, lo que a veces implica desviar ríos o construir embalses. Además, las emisiones de partículas a la atmósfera por la actividad humana cambian sus características, y la producción de energía a partir de combustibles fósiles contribuye al calentamiento global. Aunque no hay una rama formal llamada "química antroposférica", sí existen estudios sobre la química de la contaminación y sus efectos en el medio ambiente.
¿Qué es un contaminante?
Un contaminante es una sustancia que está presente en la naturaleza en un nivel más alto de lo normal, o que no debería estar allí en absoluto. Esto puede ser por actividades humanas o por procesos biológicos. A veces, el término "contaminante" se usa para sustancias que tienen un efecto dañino en el medio ambiente.
El lugar o el organismo afectado por un contaminante (como el suelo o un pez) se llama receptor. Un sumidero es un lugar o una sustancia química que retiene o interactúa con el contaminante, como un sumidero de carbono que absorbe dióxido de carbono.
Usos de la química ambiental
La química ambiental es usada por muchas agencias y organizaciones en todo el mundo para encontrar e identificar de dónde vienen los contaminantes. Por ejemplo, ayuda a detectar:
- Contaminación por metales pesados en la tierra, que pueden llegar al agua y ser absorbidos por los seres vivos.
- PAHs (sustancias químicas complejas) en grandes masas de agua contaminadas por derrame de petróleos. Muchos PAHs son muy tóxicos.
- Nutrientes que se filtran de las tierras agrícolas a los ríos, lo que puede causar el crecimiento excesivo de algas (llamado eutrofización).
- Contaminantes de la escorrentía urbana (agua de lluvia que corre por las ciudades), como gasolina, aceite de motor y metales, que se desprenden de carreteras y aparcamientos.
- Compuestos organometálicos (sustancias con carbono y metal).
Contaminación del aire a lo largo de la historia
La historia del medio ambiente y su química está muy ligada a la historia de la contaminación. Gran parte de los cambios en el aire, el agua y el suelo han sido causados por los humanos, especialmente por el tráfico, las industrias y la agricultura.
En el pasado, la contaminación del aire se relacionaba principalmente con el humo, el dióxido de azufre y el polvo. Ya los romanos se quejaban del aire sucio en su ciudad. Los problemas aumentaron cuando se empezó a usar carbón en las ciudades a partir del siglo XIII. Por ejemplo, en 1558, la reina Isabel I prohibió quemar carbón en Londres mientras el parlamento estaba reunido.
Contaminación del agua a lo largo de la historia
La mayoría de las ciudades antiguas, hasta el siglo XIX, descargaban sus desechos directamente en ríos y lagos. Fue solo a partir de este período que se hicieron los primeros intentos de limpiar las aguas residuales.
Sin embargo, ya en el siglo XV, algunas ciudades como Basilea y Múnich tenían sistemas centralizados de suministro de agua. El agua de los pozos era vital para una ciudad. La contaminación de estos pozos era castigada severamente, a veces incluso con la pena de muerte. Estaba prohibido arrojar desechos, lavar ropa o dar de beber a los caballos en ellos.
Cuando se trataba de usar ríos o arroyos para deshacerse de los residuos, nuestros antepasados eran muy permisivos. Fábricas de lana, lavanderías, curtidurías y mataderos a menudo tenían permiso especial para arrojar sus desperdicios a los ríos por la noche.
Los problemas ambientales influyeron mucho en la organización de las ciudades. Por ejemplo, los funcionarios de París se aseguraban de que los curtidores y carniceros se instalaran fuera de los límites de la ciudad y río abajo, para que sus aguas residuales no contaminaran su propia ciudad.
Métodos de estudio en química ambiental
Los análisis químicos son una parte fundamental de la química ambiental, ya que nos dan los datos para la mayoría de los estudios.
Algunas técnicas comunes para medir sustancias en química ambiental incluyen métodos clásicos como el análisis gravimétrico (pesar sustancias), el titrimétrico (medir volúmenes) y los electroquímicos (usar electricidad). Para medir pequeñas cantidades de metales y compuestos orgánicos, se usan métodos más avanzados.
Los metales se suelen medir con técnicas como la Espectrofotometría de absorción atómica (AAS) o la Espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Los compuestos orgánicos, como los PAHs, se miden con métodos de espectrometría de masas combinados con Cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC/MS) o Cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC/MS).
También se miden a menudo sustancias radiactivas, que son contaminantes que emiten partículas y pueden ser peligrosas. Se usan contadores especiales para estas mediciones. Los bioensayos se utilizan para evaluar cómo los químicos afectan a diferentes organismos. La PCR puede identificar bacterias y otros organismos al analizar su ADN, lo que es útil para detectar contaminación microbiana.
Véase también
En inglés: Environmental chemistry Facts for Kids
- Contaminación química
- Ciencias ambientales
- Ecosistema
- Ciclo biogeoquímico
- Contaminación
- Contaminante orgánico persistente
- Química de la atmósfera
- Biodiversidad
- Monitorización ambiental
- Química sostenible
- Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente
Químicos ambientales destacados
- Paul J. Crutzen (Premio Nobel de Química en 1995)
- Alice Hamilton
- Charles David Keeling
- Mario Molina (Premio Nobel de Química en 1995)
- Roger Revelle
- Frank Sherwood Rowland (Premio Nobel de Química en 1995)
- Robert Angus Smith
- Susan Solomon
- Ellen Swallow Richards
- John Tyndall
Galería de imágenes
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Ciclo de Chapman. Reacciones fotoquímicas de formación y descomposición del ozono en la estratosfera
