FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL
APROVECHAMIENTO DE AGUAS SUBTERRANEAS II
DOCENTE: Ing. CERRON PALOMINO, MARCO
ALUMNOS: SALINAS VARGAS CHRISTIAN DARIO
I. INTRODUCCIONEn la definicin de los nutrientes segn su
cantidad necesaria para el normal crecimiento y desarrollo de las
plantas, se estableci la clasificacin de los mismos en:
Macronutrientes: nitrgeno, fsforo y potasio. Nutrientes
secundarios: calcio, magnesio y azufre Micronutrientes: cobre,
cinc, molibdeno, hierro, manganeso, boro y cloro.
Las deficiencias de los elementos secundarios as como de los
micronutrientes puedes ser solo de alguno de ellos o en una forma
combinada. Las carencias que sufre la planta son debidas a una
causa cuantitativa o cualitativa. La primera se refiere a la falta
original del elemento en el suelo debido a su constitucin mineral.
La segunda indica que existen las cantidades necesarias del
elemento pero que ste no se encuentre en una forma asimilable
directamente por las plantas; las condiciones limitantes son:
El pH del suelo que determina su acidez o basicidad,
"inmovilizando" los diferentes elementos. El contenido de materia
orgnica que posibilita el grado de absorcin del nutriente a nivel
del complejo absorbente. En suelos con poco contenido de materia
orgnica los nutrientes son fcilmente lixiviados y, adems de
disminuir la cantidad relativa de los mismos, disminuye su
capacidad de pasar a la solucin del suelo. la salinidad del suelo
que promueve el fenmeno de competencia inica, produciendo una
marginacin de algunos nutrientes por el exceso de otros.Estos son
los factores que influyen en la asimilacin del azufre y que
influyen directamente en su ciclo.
II. OBJETIVOS
Conocer la importancia, funciones y deficiencias del azufre en
el metabolismo de las plantas Familiarizar al estudiante con el
funcionamiento del ciclo del azufre.
III. MARCO TEORICO
AZUFREEs unelemento qumicodenmero atmico16 y
smboloS(dellatnsulphur). Es unno metalabundante con un olor
caracterstico. El azufre se encuentra en forma nativa en
regionesvolcnicas. Es unelemento qumico esencialpara todos los
organismos y necesario para muchos aminocidosy, por consiguiente,
tambin para lasprotenas. El azufre generalmente se encuentra en el
material permeable del suelo; as tambin como: Azufre cristalino. En
gas natural. Roca madre (basalto) En aguas y ros. Pirita
(blenda).
Caractersticas:Tiene un color amarillento fuerte, amarronado o
anaranjado y arde con llama de color azul, desprendiendodixido de
azufre. Esinsolubleenaguapero se disuelve endisulfuro de carbono.
Esmultivalente, y son comunes los estados de oxidacin -2, +2, +4 y
+6. Sin embargo, si se calienta, el color se torna marrn algo
rojizo, y se incrementa la viscosidad.
Aplicaciones:El azufre se usa en multitud de procesos
industriales como:
En produccin decido sulfricoparabateras En la fabricacin de
plvora En el vulcanizado de caucho Se usa como fungicida
Manufactura de fosfatos fertilizantes Los sulfitos se usan para
blanquear el papel y en cerillas El amonio se usa como fijador en
la industria fotogrfica El sulfato de magnesio se utiliza como
laxante y exfoliante, tambin como suplemento alimenticio para las
plantas.
Ciclo Biogeoqumico del AzufreEl ciclo del azufre es la coleccin
de procesos por los que se mueve y azufre a partir de minerales y
los sistemas vivos. Estos ciclos biogeoqumicos son importantes en
la geologa porque afectan muchos minerales. Ciclos biogeoqumicos
tambin son importantes para la vida porque el azufre es un elemento
esencial, que es un componente de muchas protenas y
cofactores.Etapas del ciclo del azufre son: La mineralizacin de
azufre orgnico en formas inorgnicas, tales como sulfuro de
hidrgeno, azufre elemental, as como minerales de sulfuro. La
oxidacin del sulfuro de hidrgeno, sulfuro, azufre elemental y al
sulfato. Reduccin de sulfato a sulfuro. La incorporacin de sulfuro
en los compuestos orgnicos.A menudo se denomina como sigue:La
reduccin del sulfato de asimilacin en el que el sulfato se reduce
por las plantas, hongos y diversos procariotas. Los estados de
oxidacin de azufre son 6 en sulfato y -2 en R-SH. Desulfuracin en
el que las molculas orgnicas que contienen azufre pueden ser
desulfurado, la produccin de gas de sulfuro de hidrgeno.La oxidacin
del sulfuro de hidrgeno produce azufre, estado de oxidacin
elemental igual a 0. Esta reaccin se produce en las bacterias
verdes del azufre y prpura fotosintticos y algunos
quimiolitotrofos. A menudo, el azufre elemental se almacena como
poli sulfuros. La oxidacin de azufre elemental por oxidantes de
azufre produce sulfato. Reduccin de azufre en azufre elemental que
se puede reducir a sulfuro de hidrgeno. La reduccin del sulfato en
el que los reductores de sulfato generan sulfuro de hidrgeno a
partir de sulfato.La intemperizacin extrae sulfatos de las rocas,
los que recirculan en los ecosistemas. En los lodos reducidos, el
azufre recircula gracias a las bacterias reductoras del azufre que
reducen sulfatos y otros compuestos similares, y a las bacterias
des nitrificantes, que oxidan sulfuros.El H2S que regresa a la
atmsfera se oxida espontneamente es acarreado por la lluvia. Los
sulfuros presentes en combustibles fsiles y rocas sedimentarias son
oxidados finalmente a ser empleados como combustible por el hombre,
debido a movimientos de la corteza terrestre, y a la
intemperizacin, respectivamente.La mineralizacin del azufre ocurre
en las capas superiores del suelo, el sulfato liberado del humus es
fijado en pequeas escala por el coloide del suelo, la fuerza de
absorcin con la cual son fijadas los aniones crecen en la siguiente
escala:Cl -NO3 - SO4 -PO4 -SiO3-OHEl sulfato es ligado
correspondientemente mucho ms dbilmente que el fosfato del cual
pequeas cantidades es suficiente para reemplazar el SO4a travs de
las races. El sulfato es la forma soluble del tratamiento del
azufre en la planta donde es reducido para integrar compuestos
orgnicos. La reabsorcin del SO4, depende del catin acompaante y
crece en el sentido siguiente.Ca < Mg. < Na < NH < KEn
cantidades limitadas el azufre puede absorberse, este proceso puede
ser inhibido por el cloro, por el cloro, por las partes epigeas de
la planta. Entre el azufre orgnico y le mineral, no existe una
concreta relacin en la planta; la concentracin de S-mineral,
depende en forma predominante de la concentracin del azufre in
situ, por la cual pueden darse notables variaciones. En cambio el
azufre de las protenas depende del nitrgeno, su concentracin es
aproximadamente 15 veces menos que el nitrgeno.
El azufre es absorbido por las plantas en su forma sulfatado,
SO4, es decir en forma aninica perteneciente a las distintas sales:
sulfatos de calcio, sodio, potasio, etc. (SO4Ca, SO4Na2)El azufre
no solo ingresa a la planta a travs del sistema radicular sino
tambin por las hojas en forma de gas de SO2, que se encuentra en la
atmsfera, a donde se concentra debido a los procesos naturales de
descomposicin de la materia orgnica, combustin de carburantes y
fundicin de metales.
Funciones del azufre:El azufre en el interior de las clulas
tiene caractersticas de poca movilidad. Cumple fisiolgicamente
algunas funciones importantes, adems de constituir distintas
sustancias vitales, estn son: Forma parte constituyente de las
protenas (cistina, cistena, metionina). Forma parte de las
vitaminas (biotina). Es constituyente de las distintas enzimas con
el sulfidrilo (SH) como grupo activo, que actan en el ciclo de los
hidratos de carbono y en los lpidos (en la oxidacin de los cidos
grasos, como la coenzima A, CoA). Interviene en los mecanismos de
xido-reduccin de las clulas (con el glutatin). Interviene en la
estructura terciaria de las protenas; las protenas se ordenan en
grandes cadenas moleculares, el azufre ayuda a la constitucin de
estas macromolculas adems de formar parte de los aminocidos
(compuestos moleculares imprescindibles para la formacin de los
pptidos, que se unen a su vez para la formacin de las
protenas).Algunas especies como las crucferas, y entre ellas las
liliceas, adsorben una gran cantidad de sulfatos, produciendo en su
contenido celular gran cantidad de sulfuro de alilo que ocasiona el
olor caracterstico de algunos vegetales como la cebolla.El
contenido de azufre en las oleaginosas, y especialmente de aquellos
frutos con alto contenido de aceite como la mostaza, es
notablemente elevado. El azufre acta sobre el contenido de azcar de
los frutos, a pesar de que el contenido de almidn tambin puede
estimarse; sin embargo no puede hablarse de una elevacin del
contenido del almidn por la fertilizacin el azufre.El azufre es un
componente insustituible de algunas grasas (mostaza y ajo), y
tambin forma parte de las vitaminas (tiamina y biotina). Este
elemento contribuye en la formacin de la clorofila, a un desarrollo
ms acelerado del sistema radicular y de las bacterias nodulares,
que asimilan el nitrgeno atmosfrico, que viven en simbiosis con las
leguminosas. Parte del azufre se encuentran en las plantas en forma
oxidada de compuestos inorgnicos.Las gramneas y la Papa requieren
entre 10-15 Kg/Ha. Las coles 40-70 Kg/Ha.Deficiencias del Azufre:
Deficiencias del Azufre en el Suelo:La deficiencia de azufre se
observa en suelos pobres en materia orgnica, suelos arenosos franco
arenosos.Una deficiencia de azufre en el suelo puede traer una
disminucin de la fijacin de nitrgeno atmosfrico que realizan las
bacterias, trayendo consecuentemente una disminucin de los nitratos
en el contenido de aqul. Deficiencias del Azufre en la
Planta:Cuando el azufre se encuentra en escasa concentracin para
las plantas se altera los procesos metablicos y la sntesis de
protenas. La insuficiencia del azufre influye en el desarrollo de
las plantas. Sntomas de Deficiencia de Azufre:Los sntomas de
deficiencia de azufre son debidos a los trastornos fisiolgicos,
manifestndose en los siguientes puntos: Crecimiento lento.
Debilidad estructural de la planta, tallos cortos y pobres.
Clorosis en hojas jvenes, un amarilla miento principalmente en los
"nervios" foliares e inclusive aparicin de manchas oscuras (por
ejemplo, en la papa). Desarrollo prematuro de las yemas laterales.
Formacin de los frutos incompleta.
Deficiencias del Azufre en humanosSu carencia puede ocasionar
una serie de trastornos en el organismo, estos son algunos de
ellos: Puede ocasionar cierta debilidad en las uas, piel y el pelo.
Puede tener mucho que ver en problemas que afectan a las
articulaciones. Impide que nuestro organismo se pueda depurar
normalmente. Puede producir una incorrecta secrecin biliar. Puede
producir alteraciones del sistema nervioso. Puede ocasionar un
desequilibrio en nuestro organismo de otros minerales. Puede
producir retardo en el crecimiento debido a su relacin con la
sntesis de las protenas. Pueden producirse alteraciones en el
metabolismo de los lpidos y de los hidratos de carbono..Impacto
HumanoLas actividades humanas han tenido un efecto importante en el
ciclo global del azufre. La quema de carbn, gas natural y otros
combustibles fsiles se ha incrementado en gran medida la cantidad
de azufre (S) en la atmsfera y el ocano y agotado la pila de rocas
sedimentarias. Sin azufre impacto humano se quedara atado en las
rocas durante millones de aos hasta que fue elevada a travs de
eventos tectnicos y luego se libera a travs de la erosin y los
procesos de meteorizacin. En cambio, est siendo perforado, bombeado
y quem a un ritmo cada vez mayor. En las zonas ms contaminadas se
ha producido un aumento de 30 veces en la deposicin de
sulfato.Aunque la curva de azufre muestra los cambios entre la
oxidacin del azufre y la reduccin neta de azufre en el pasado
geolgico, la magnitud del impacto humano actual es probablemente
sin precedentes en el registro geolgico. Las actividades humanas
aumentan en gran medida el flujo de azufre a la atmsfera, algunas
de las cuales se transporta a nivel mundial. Los seres humanos son
la minera del carbn y la extraccin de petrleo de la corteza de la
Tierra a una velocidad que moviliza 150 x 1012 SG/ao, que es ms del
doble de la tasa de hace 100 aos. El resultado del impacto humano
en estos procesos consiste en aumentar el nmero de azufre oxidado
en el ciclo global, en detrimento de la conservacin de la reduccin
de azufre en la corteza de la Tierra. Por lo tanto, las actividades
humanas no causan un cambio importante en las piscinas mundiales de
S, pero s producen grandes cambios en el flujo anual de S a travs
de la atmsfera.Cuando SO2 se emite como un contaminante del aire,
se forma cido sulfrico a travs de reacciones con el agua en la
atmsfera. Una vez que el cido se disocia completamente en el agua,
el pH puede bajar a 4,3 o inferior causando dao a ambos sistemas
artificiales y naturales. Segn la EPA, la lluvia cida es un trmino
amplio que se refiere a una mezcla de deposicin hmeda y seca de la
atmsfera que contiene cantidades mayores que las normales de cidos
ntrico y sulfrico. El agua destilada, que no contiene dixido de
carbono, tiene un pH neutro de 7 - lluvia, naturalmente, tiene un
pH ligeramente cido de 5,6, ya que el dixido de carbono y agua en
el aire reaccionan entre s para formar cido carbnico, un cido muy
dbil. Alrededor de Washington, DC, sin embargo, el pH promedio de
lluvia es entre 4.2 y 4.4 - Como el pH es una escala logartmica en
dejar caer por 1 tiene un efecto dramtico en la fuerza del cido. En
los Estados Unidos, aproximadamente 2/3 de todos los SO2 y 1/4 de
todos NO3 provienen de la generacin de energa elctrica que se basa
en la quema de combustibles fsiles, como el carbn.
LLUVIA CIDALa lluvia se vuelve cida debido al descenso del pH,
encontrndose de 4.0 a 4.2, esto debido a la combinacin con dixido
de azufre (SO2) y xidos de nitrgeno (NOx).Estos gases pueden
alcanzar niveles muy altos en la atmsfera, donde se mezclan y
reaccionan con agua, oxgeno y otras substancias qumicas, para dar
paso a la formacin de la lluvia cida Este tipo de deposicin
registra niveles ms cidos que la deposicin hmeda, por tener
elevadas concentraciones de Sulfatos y Nitratos, que se encuentran
suspendidas en el aire.Ambos tipos de deposicin pueden ser
acarreados por el viento, agua u otro vector a distancias sumamente
grandes (Fig.2) (Landsberg, H.1984). [8]
Tipo de deposiciones de lluvia cidaEsta lluvia cida puede
retornan a la superficie terrestre en dos tipos de deposiciones,
que son detalladas a continuacin:Deposiciones hmedas; que pueden
ser la lluvia, llovizna y roci.Deposiciones secas; son deposiciones
en forma de nieve, niebla o granizo.
Fuentes de origen de la lluvia cidaLos contaminantes atmosfricos
como el SO2 y el NOx se oxidan hasta sulfatos (SO4 ) y nitratos
(NO3-), que combinados con el vapor de agua retornan al suelo como
cido sulfrico (H2SO4) y cido nitroso (HNO3) en forma de lluvia,
llovizna, roci nieve niebla o granizo Las fuentes de origen de la
lluvia cida pueden ser: Contaminacin (actividad antrpica industria)
o Polucin (actividades naturales) cada una con las siguientes
consideraciones tcnicas)Una combinacin natural y las actividades de
los industriales producen la deposicin de compuestos cidos
Contaminacin antrpica o industrialLa deposicin de sustancias
cidas ha sido calificada como un problema ambiental de carcter
mundial cuyas principales causas se encuentran la emisin de xidos
de azufre y nitrgeno durante las actividades industriales,
transporte y la quema de combustibles fsiles, estos compuestos son
considerados como las principales fuentes de la lluvia cida, por
otra parte la sociedad industrial genera otros tipos de
contaminantes puede contribuir a la formacin de lluvias cidas tales
como los compuestos orgnicos voltiles y los hidrocarburos que
pueden reaccionar por si mismos o pueden combinarse.a) combustibles
fsilesLos combustibles fsiles son hidrocarburos, que son compuestos
formados por hidrgeno y carbono; algunos contienen tambin pequeas
cantidades de otros componentes. Los hidrocarburos se forman a
partir de antiguos organismos vivos que fueron enterrados bajo
capas de sedimentos hace millones de aos. Debido al calor y la
presin creciente que ejercen las capas de sedimentos acumulados,
los restos de los organismos se transforman gradualmente en
hidrocarburos. Los combustibles fsiles ms utilizados son el
petrleo, el carbn y el gas natural. Estas sustancias son extradas
de la corteza terrestre y, si es necesario, refinadas para
convertirse en productos adecuados, como la gasolina, el gasleo y
el queroseno. Algunos de esos hidrocarburos pueden ser
transformados en plsticos, sustancias qumicas, lubricantes y otros
productos no combustibles
b) Centrales elctricaLas centrales elctricas trmicas, son
instalaciones que produce energa elctrica a partir de la combustin
de carbn, fuel o gas en una caldera diseada al efecto. El
funcionamiento de todas las centrales trmicas, o termoelctricas, es
semejante. El combustible se almacena en parques o depsitos
adyacentes, desde donde se suministra a la central, pasando a la
caldera, en la que se provoca la combustin. Esta ltima genera el
vapor a partir del agua que circula por una extensa red de tubos
que tapizan las paredes de la caldera.
Fuentes de xidos de Azufre SO2
El SO2 es un gas incoloro, no explosivo, no combustible, de olor
astringente y ente los gases que contienen azufre estn SO2 SO3 H2S
SO4dondeel SO2 es la emisin ms importante de los contaminantes con
S.
Los ms representativos de los compuestos de azufre son: SO2:
incoloro, de olor picante e irritante. SO3: incoloro y muy reactivo
que condensa fcilmente.S + O2 SO2 2SO2 + O2 2 SO3Oxidacin
heterognea del SO2:En las superficies de gotas de agua o de
partculas:SO2 + H2O H2SO3 H2SO3 + H2O2 H2SO4 +H2OPor oxidacin
homognea del SO2.Fotooxidacin directa: SO2 + hv (240>>400nm)
SO2 *(excitado)SO2 * + O SO3 + OEn condiciones normales el SO3 no
se encuentra en la atmsfera ya que reacciona con el agua atmosfrica
formando H2SO4 Fuentes xidos de Nitrgeno NOxLos xidos de nitrgeno
estn conformados por un grupo de compuestos qumicos gaseosos muy
reactivos que son generados por las siguientes actividades
antrpicas
Dentrode los xidos de nitrgenos se consideran las siguientes
especies: Como xidos estn: N2O, NO2, No3, N2O5, Como cidos: HNO2,
HNO3 Donde los ms importantes son: NO2, NO y N2O (concentraciones
muy bajas). N2O: Gas no toxico, que no participa en los procesos
fotoqumicos troposfricos. NO: incoloro, inodoro y txico participa
enlos procesos fotoqumicos troposfricos NO2: pardo-rojizo y olor
asfixiante interfiere en los procesos fotoqumicos troposfricos
Efecto de la lluvia cidaLa lluvia cida est afectando la
estabilidad de diversos ecosistemas, ya que este fenmeno est
llagando a formar parte del ciclo del agua y, por tanto, est
modificando los patrones climticos, llegando a alterar los
siguientes ecosistemas:a) Efectos en la salud La lluvia cida al
caer en la superficie terrestre libera partculas pequeas cuyos
efectos son perjudiciales para la salud humana. Cuando estas
partculas ingresan a los pulmones estos pueden causar enfermedades
respiratorias tales como el asma o la bronquitis crnica, neumona
dificultando de esta manera que la gente pueda respirar sin ningn
tipo de contratiempo, por otra estas pueden derivar a afecciones
cardiovasculares.]
b) Efecto sobre el aguaLa lluvia cida ha hecho que muchos lagos
y arroyos en la regin noreste de los Estados Unidos y en otros
lugares tengan niveles de pH mucho ms bajos. Este aumento de la
acidez y de los niveles de aluminio puede ser mortal para la vida
acutica silvestre, incluido el fitoplancton, las efmeras, las
truchas arco iris, las alubinas de boca chica, las ranas, las
salamandras manchadas, los cangrejos de ro, y si la acidez aumenta,
ms especies de plantas y animales declinan o desaparecen y la
relacin presa-depredador de la red de alimentacin se ver
afectada.Actualmente ms de 18.000 lagos estn acidificados lo que
est provocando grandes daos sobre la vida acutica as como la
perdida de sus poblaciones pisccolas.
Este problema puede llegar a ser mucho ms grave durante las
lluvias fuertes o al escurrimiento de la nieve cuando se derrite en
la primavera. Estos tipos de aumentos breves se conocen como
acidificacin episdicac) Efecto en los bosquesLa lluvia cida puede
ser extremadamente perjudicial para los bosques, debido a que el
agua que cae al suelo puede disolver muchos minerales y nutrientes
que los rboles necesitan para mantenerse sanos y crecer.Dentro del
ciclo hidrolgico este fenmeno penetra a las reservas de aguas
subterrneas y solubiliza los mentales entre ellos al Ca+2 y el Mg+2
presentes en el suelo, incrementando los niveles de metales txicos
tales como cobre, mercurio y aluminio siendo este ltimo el ms
toxico para plantas pues si la concentracin de Al+3 y adems la
proporcin de Ca+2/Al+3 es menor a uno (
