. Agua : Introducción

. Agua : Introducción

. Ciclo hidrológico. Ciclo hidrológico

I I

¿Qué es el agua?

¿Cuáles son sus propiedades?

. El agua es una molécula constituida por 2 átomos de hidrógeno (H) y 1 átomo de oxígeno (O), por lo tanto su fórmula química es H2O.

. Es un compuesto que posee muchas propiedades y características muy importantes que han permitido el desarrollo de la vida en nuestro planeta.

En el agua se pueden disolver otras sustancias, por ejemplo gases (oxígeno) u otras cosas que necesitamos para cocinar (sal, azúcar,…) o regar el campo (abonos, plaguicidas). Esta característica se llama capacidad disolvente.

Este es muy importante por ejemplo para la nutrición, o para la agricultura.

De hecho, en la naturaleza no existe agua pura, y esta es una suerte porque si no, no habría vida. En el agua se disuelve el oxígeno que permite a los peces y otros organismos acuáticos vivir.

Además, el agua lleva una cantidad de sustancias necesarias a la vida, tales como las sales minerales.

Desafortunadamente, la capacidad disolvente del agua no es siempre positiva, porque también puede ocurrir que sustancias nocivas y dañinas contaminen el agua y la vuelvan peligrosa para la salud.

La tensión superficial es la fuerza que atrae hacia el interior las moléculas de agua que están en la superficie de contacto con el aire.

Por eso, las gotas tienen una forma estable y el agua no se va de viaje.

Tensión superficial

Capilaridad

La capilaridad es la capacidad del agua de subir dentro de tubos muy estrechos, sin necesidad de una fuerza externa.

Esta es una propiedad muy importante para las plantas, ya que permite al agua de subir por el tallo y alcanzar las hojas más distantes. Sin esta propiedad de capilaridad, no existirían las plantas y por ende la vida en general en nuestro planeta.

La circulación de la sangre en los diversos organismos depende también de la capilaridad.

Al contrario de lo que pasa para las otras sustancias, la densidad del agua baja cuando la temperatura baja.

Por eso, el hielo flota en cima del agua, ya que su densidad es menor que la del agua.

Esta propiedad es muy importante para los animales acuáticos de los países Nórdicos, pues cuando hace frío el agua se congela y el hielo flotando actúa como una capa, evitando que el frío congele el agua inferior y mate a todos los animales.

DensidadDensidad

La densidad de una sustancia es una relación entre su peso y su volumen: la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Por ejemplo, 1 litro (=1 dm3) de agua a la temperatura de 4 °C pesa exactamente 1 kilogramo: entonces, la densidad del agua es de 1 kg / dm3.

El agua absorbe los rayos del sol y se calienta lentamente, así que la temperatura del aire durante el día permanece agradable; durante la noche, el agua restituye lentamente su calor al aire, lo que evita que éste se enfríe demasiado.

Capacidad calórica o calor específico

La capacidad calórica (o calor específico) es la cantidad de calor necesaria para elevar o descender la temperatura de una cierta cantidad de una sustancia

La capacidad calórica del agua es muy elevada, es a decir que se necesita mucho calor para elevar poco su temperatura.

Propiedad muy importante para la regulación de la temperatura de la Tierra !!

• Cuando se calienta el agua hasta los 100 °C, ésta comienza a hervir y a transformarse en vapor: se ha alcanzado su punto de ebullición.

• El punto de fusión es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al

estado líquido. En el caso del agua, este punto se alcanza a los 0 °C. • El punto de ebullición es la temperatura en la cual el agua hierve y se convierte en gas

(vapor de agua). Esta temperatura varía en función de la altitud y de la presión atmosférica. Al nivel del mar, el agua hierve a 100 °C (212 °F), mientras a altitudes más elevadas, el agua hierve a temperaturas inferiores.

Punto de ebullición y de fusión

Hervir el agua es un método para eliminar los organismos patógenos; sin embargo, este medio es muy eficaz a una temperatura de 100 °C, ya que hervir el agua durante 1 minuto es suficiente. Pero si nos encontramos a altitudes más elevadas (por ejemplo en las montañas), el agua hervirá a una temperatura inferior a 100 °C, y entonces será necesario de calentarla durante un periodo más largo (5-6 minutos).

Liquido

Vapor

Solido

¿Por qué el agua es tan importante?

Como lo hemos visto, muchas propiedades del agua han sido fundamentales para el desarrollo de la vida en la Tierra.

Es importante mencionar que posiblemente la vida en la Tierra nació en el agua, y solo en un segundo tiempo las especies colonizaron los continentes.

Según las teorías de la evolución, las primeras formas de vida se originaron en el agua, o más precisamente en un líquido que contenía gases, sustancias químicas y unos componentes básicos de la vida, como por ejemplo las proteínas.

Después de miles de años de evolución, estos organismos se han desplazado fuera del agua, y han empezado a colonizar las tierras hasta llegar a las formas de vida actuales.

Alguna cifra …

. 4.7 Mil Millones

- Proceso de condensación de los vapores

- Se rellenan las depresiones de la superficie terrestre

- Primeros organismos vivientes (stromatolites)

BIG BANG Explosión de una estrella enorme (SUPERNOVA)

4000 – 4400 Millones de años4000 – 4400 Millones de años. Aparición del AGUA. Aparición del AGUA

¿Cuánta y cuál agua está a nuestra disposición?

El agua es una sustancia muy abundante en la Tierra. Por eso, nuestro planeta se llama “el planeta azul” porqué desde el espacio se mira de este color, ya que está cubierto por 71% de agua en forma de océanos, mares, lagos y ríos. Los seres vivos como los animales, los humanos y las plantas contienen también mucha agua en sus tejidos. A pesar de que nuestro cuerpo no se mire de color azul y sea de consistencia concreta, nosotros estamos constituidos por el 60-70% de agua

A pesar de que la Tierra esté cubierta por sus tres cuartos de agua, éste es en realidad un recurso muy escaso. De hecho, solo una pequeña fracción del agua presente en nuestro planeta puede ser usada para las necesidades humanas, ya que la mayoría es agua salada (océanos). Casi toda el agua dulce se encuentra en las zonas polares, así que solo quedan pocas aguas superficiales y aguas subterráneas. Además, las dificultades para obtener agua potable y las formas de contaminación de nuestros recursos acuáticos hacen que el agua sea más y más un recurso escaso.

¿Cuanta y cual agua necesitamos?

El cuerpo humano necesita por lo menos 2 litros de agua diario para asegurar sus funciones vitales. Pero necesitamos agua también para cocinar, para la higiene personal y para la limpieza del hogar: la Organización Mundial de la Salud (OMS) sugiere una cantidad mínima de 20 litros de agua por persona por día para el uso domestico.

Pero no solo la cantidad de agua a disposición es importante, sino también su calidad. Para evitar riesgos para la salud, el agua debe tener buenas características (calidad biológica-química-física) que les confieran el estatuto de agua potable.

José V.Chang Gómez, Ing. M.Sc. 13Calidad de agua

Distribución a escala global El agua se distribuye en forma desigual entre los distintos compartimentos, y

los procesos por los que éstos intercambian el agua se dan a ritmos heterogéneos.

El mayor volumen corresponde al océano, seguido del hielo glaciar y después por el agua subterránea. El agua dulce superficial representa sólo una exigua fracción y aún menor el agua atmosférica (vapor y nubes).

Referencia: "http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_hidrol%C3%B3gico"

Depósito Volumen (en millones de km3)

Porcentaje

Océanos 1370 97.25

Casquetes y glaciares 29 2.05

Agua subterránea 9.5 0.68

Lagos 0.125 0.01

Humedad del suelo 0.065 0.005

Atmósfera 0.013 0.001

Arroyo y ríos 0.0017 0.0001

Biomasa 0.0006 0.00004

José V.Chang Gómez, Ing. M.Sc. 14Calidad de agua

Tiempo de residenciaDepósito Tiempo medio de residencia

Glaciares 20 a 100 años

Nieve estacional 2 a 6 meses

Humedad del suelo 1 a 2 meses

Agua subterránea: somera 100 a 200 años

Agua subterránea: profunda 10.000 años

lagos 50 a 100 años

Ríos 2 a 6 meses

El tiempo de residencia de una molécula de agua en un depósito es mayor cuanto menor es el ritmo con que el agua abandona o se incorpora a ese compartimiento .

Es notablemente largo en los casquetes glaciares, a donde llega por una precipitación característicamente escasa y que abandona por la pérdida de bloques (icebergs) en los márgenes o por la fusión en la base del glaciar, donde se forman pequeños ríos o arroyos que sirven de aliviadero al derretimiento del hielo en su desplazamiento debido a la gravedad.

El compartimiento donde la residencia media es más larga, aparte del océano, es el de los acuíferos profundos, algunos de los cuales son «fósiles» que no se renuevan desde tiempos remotos

Usos del agua en las actividades humanas

Uso doméstico

Uso para la agricultura Es muy importante en la agricultura, para actividades como el riego y la ganadería. A veces se añaden abonos o plaguicidas al agua, en este caso el agua representa una amenaza para los acuíferos, los lagos y los ríos. No solamente los animales acuáticos pueden morir, sino también las personas que tomen de esta agua contaminada podrían enfermarse y morir. También se debe usar agua de calidad para la agricultura, pues existe el riesgo que sustancias peligrosas contaminen las frutas y verduras o causen enfermedades a la ganadería, mayor o menor.

Uso industrial y comercialImportantes cantidades de agua son utilizadas en las industrias, siendo ésta la fuente principal de contaminación, a veces con sustancias muy peligrosas. Si no hay plantas de tratamiento para depurar el agua, pueden ocurrir contaminaciones muy fuertes de los acuíferos y de las aguas superficiales. Además de su uso en los procesos industriales, el agua es importante desde un punto de vista económico, ya que puede ser utilizada para la generación de electricidad y también como vía de comunicación y en turismo.

El agua sirve para el consumo humano, como bebida o para cocinar. Es indispensable para la vida, ya que un ser humano podría vivir hasta un mes sin comer, pero no más de 2 ó 3 días sin tomar agua.

Aumentación de la utilización del agua (1900 -2000)

http://www.infoforhealth.org/pr/prs/sm14/sm14chap1.shtml#top

69 %

23 %

8 %

África: 88 % Agricultura - 7 % uso domestico – 5 % industria

Asia: 86 % Agricultura - 8 % industria - 6 % uso domestico

Europa: 53 % industria - 33 % Agricultura - 13 % uso domestico

Domestico

¿Dónde se encuentra el agua?

De manera muy general, las aguas de la corteza terrestre se pueden agrupar de la manera siguiente, según sus formas:

• aguas atmosféricas, o sea en forma de humedad, nubes, lluvias, nieves, hielo, etc.

• aguas superficiales, que corresponden a mares, lagos, lagunas y ríos, pero también a los hielos de los polos, las nieves perpetúales de las montañas y los glaciares

• aguas subterráneas, que son las que por infiltración penetran en el subsuelo y saturan las rocas porosas.

Estas distintas formas del agua constituyen las etapas del ciclo hidrológico.

Ciclo del agua Como ya saben, la materia puede cambiar de estado, forma y apariencia. Pero existen pocas sustancia capaces de pasar por todos los estados. El agua tiene la capacidad de pasar por los diferentes estados y es más de renovarse continuamente. A este proceso lo denominamos “CICLO DEL AGUA”

CICLO HIDROLOGICO

FASES DEL CICLO HIDROLOGICO• Evaporación• El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies

líquidas (lagos, mares y océanos) donde la radiación solar favorece que continuamente se forme vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire, asciende a capas más altas de la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes.

FASES DEL CICLO HIDROLOGICO• Precipitación• Cuando por condensación las partículas de agua que forman las

nubes alcanzan un tamaño superior a 0,1 mm comienza a formarse gotas, gotas que caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo o nieve).

FASES DEL CICLO HIDROLOGICO• Retención• Pero no todo el agua que precipita llega a alcanzar la

superficie del terreno. Una parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (agua de intercepción por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y luego se evapora.

FASES DEL CICLO HIDROLOGICO• Escorrentía superficial• Otra parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de

agua, que luego se reúnen en arroyos y más tarde desembocan en los ríos (escorrentía superficial). Este agua que circula superficialmente irá a parar a lagos o al mar, donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.

FASES DEL CICLO HIDROLOGICO• Infiltración• Pero también una parte de la precipitación llega a penetrar la superficie del

terreno (infiltración) a través de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso.

FASES DEL CICLO HIDROLOGICO• Evapotranspiración• En casi todas las formaciones geológicas existe una parte superficial cuyos poros no están

saturados en agua, que se denomina zona no saturada, y una parte inferior saturada en agua, y denominada zona saturada. Una buena parte del agua infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona no saturada una parte de este agua se evapora y vuelve a la atmósfera en forma de vapor, y otra parte, mucho más importante cuantitativamente, se consume en la transpiración de las plantas. Los fenómenos de evaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y es por ello por lo que se utiliza el término evapotranspiración para englobar ambos términos.

FASES DEL CICLO HIDROLOGICO• Escorrentía subterránea• El agua que desciende, por gravedad-percolación y alcanza la

zona saturada constituye la recarga de agua subterránea.

¿Cómo se pueden alterar el ciclo del agua?

¿Qué crees que ocurre con los ciclos naturales cuando el hombre interviene, a través de la contaminación?

¿Se mantendrán igual o serán cambiados? ¿Qué tipo de cambios, recuerdas, que se

están produciendo en muestro planeta?

Calentamiento global

Se produce por el aumento de la concentración de CO2 (dióxido de carbono) y N2O (oxido de nitrógeno), en el aire.

Producto de la combustión de los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural)

Se ha producido un aumento de la temperatura promedio del planeta

Lo que provoca cambios en las ciclos biogeoquímicos

¿Qué ocurre con el agua al elevarse la temperatura del planeta

Acelera el ciclo hidrológico,

los cambios de estado ocurren

más rápido.

Consecuencias del calentamiento global

Donde llueve poco, disminuyen y donde llueve mas aumentan las precipitaciones.

Consecuencias del calentamiento global

- Periodos de sequía más prolongados por la poca retención de agua de los suelos.

Consecuencias del calentamiento global

Deshielo de los glaciares lo que produce un aumento del nivel del mar y disminución del agua para el consumo humano.

INCENDIOS FORESTALES

PERDIDA DE COBERTURA VEGETAL

LLUVIA ACIDA

Como lo hemos visto, el agua no se queda en el suelo o en las lagunas sin moverse: siempre está en movimiento, y este movimiento contribuye en la creación del paisaje como lo miran nuestros ojos. El cauce de los ríos, los valles, las montañas, las playas, todo está siendo modificado cada día por el acción del agua.

En el suelo también, el agua siempre se está desplazando. Por eso, el agua que está bajo nuestros pies en este momento, no es la misma agua que estaba ayer o que estará mañana. Y por esta misma razón, una contaminación que ocurra en un lugar puede dañar lugares y poblaciones mucho más lejanas.

Otro problema relacionado al agua es lo de la disponibilidad. Ya que el agua se desplaza siguiendo unos caminos preferenciales, se encuentra en cantidades elevadas en unos lugares, y escasea en otros. La presencia o ausencia de agua también es determinada por otros factores, como el clima (estación lluviosa/estación seca), las actividades humanas (bombeo, construcción de diques u otras obras), o el tipo de rocas que constituyen el suelo (aptitud a almacenar el agua).

En el ciclo hidrológico el agua cambia su estado y se desplaza, pero no sale del ciclo y tampoco hay nueva agua que entra. Por eso, si las actividades humanas afectan una parte del ciclo, contaminando el agua (con plaguicidas, jabones, excrementos, …) o modificando su movimiento (bombeando, construyendo diques, …), ¡todo el ciclo será afectado! Esta es una de las razones que hacen que unos de los problemas más grandes para los próximos años no será solamente la escasez de agua, sino su calidad.

Qué pasa si el agua se desplaza?

¿Cual es el efecto de las actividades humanas sobre el agua?

RESUMEN

El agua es el elemento más importante para la vida en nuestro planeta

Metabolismo y otras necesidades de los seres vivos + rol ambiental

Las actividades humanas (domesticas, agrícolas, industriales) pueden contaminar el agua

Peligro para la salud humana y para el medio ambiente

El agua está siempre en movimiento (ciclo hidrológico) las actividades humanas y las contaminaciones pueden afectar lugares y poblaciones lejanas

Los recursos hídricos de nuestro planeta no son infinitos Toda contaminación, toda sustancia que se echa en el agua no desaparece