Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.
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Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos
Pilar Fernández
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Destino de los contaminantes en el medio ambiente
Transporte Ajustes de equilibrios multifase
Atmósfera Océanos
Superficie terrestre
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Procesos de transporte en el medio ambiente
1. Transporte en la tecnosfera desde el lugar de producción al de uso
2. Transporte en la atmósfera (troposfera 0-10 km, estratosfera 10-50 km)
3. Transporte en la hidrosfera (agua superficial, lagos, mareas, océanos)
4. Transporte en la litosfera (suelos y aguas profundas)
5. Transporte en la biosfera (migración de animales, cadenas alimenticias, incorporación en huevos y leche, incorporación al feto)
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Escalas en relación al transporte de contaminantes
Descripción Distancia (km)
Puntual 0-0.05
Local 0.05-10
Regional 10-200
Nacional 200-1000
Continental 1000-5000
Global 5000-40000
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AGUA
ATMOSFERA
ORGANISMOS
Transporte de contaminantes. Distribución multifases
SEDIMENTO
SUELO
SUPERFICIE TERRESTRE
Gas
DisueltoColoides
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Distribución y transporte de contaminantes
Estabilidad química Tiempo de vida = (velocidad de eliminación) –1
Total = química + física
Propiedades físicas y químicas Presión de vapor Solubilidad en agua Coeficiente de partición octanol-agua Kow Factor de bioconcentración BCF Coeficiente de adsorción en sedimentos o suelos
Koc Constante de la ley de Henry H
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Propiedades físico-químicas
Presión de vapor Presión parcial de un compuesto en fase gas en
equilibrio con el sólido o líquido puro. Gobierna la distribución entre el líquido o sólido y la fase gas.
Solubilidad en agua Coeficiente de partición octanol-agua (Kow)
Constante de equilibrio de un sistema de dos fases agua y octanol. Lipofilia = hidrofobia Polaridad
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Propiedades físico-químicas
Factor de bioconcentración Relación entre la concentración del contaminante en
un organismo y en su dieta. En general para organismos acuáticos BCF = Corg/Cagua.
Coeficiente de adsorción en suelos y sedimentos Koc Distribución entre los sólidos del suelo y la fase líquida.
Koc =( µg/ g Corg)/ (µg/ml) Constante de Henry (H)
Coeficiente de partición entre la concentración del compuesto en el aire y en el agua en contacto y equilibrio con el. Regula la volatilización de los compuestos del agua. H = Cgas/Cagua
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Distribución de los contaminantes en función de las constantes
Concentración preferencial
AireH (Pa m3 mol
–1)
AguaS (mol m –
3)
SueloKoc
BiotaKow
Baja < 10–3 10–3 < 1 < 103
Moderada 10–3 – 1 10–3 – 1 1-103 103-105
Alta > 1 > 1 > 103 > 105
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Procesos de transporte en el medio ambiente
1. Transporte en la tecnosfera desde el lugar de producción al de uso
2. Transporte en la atmósfera (troposfera 0-10 km, estratosfera 10-50 km)
![Page 11: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/11.jpg)
Procesos de transporte en la atmósfera Distribución gas-partícula
Gas
Deposición seca
AGUA
ATMÓSFERA
SUELO
ORGANISMOS
Deposición húmeda
TSP, total suspended particles, mg de partículas en suspensión
Desorción
Sorción
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Distribución gas-partícula
Diámetro de las partículas en la atmósfera presenta una distribución bimodal con dos máximos Diámetro de 1.0 µm Diámetro 10 µm
Partículas de diámetro 1.0 µm, comportamiento similar a gas. Deposición seca despreciable
Contaminantes orgánicos asociados a las partículas de menor tamaño
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Teorías de la partición Gas-Partícula
Adsorción:
Absorción:
oL
RTQQTSPS
G
PP p
TeaNTSPC
CK
v
1600
/)( 1
610760
oLOMOM
OM
G
PP pMW
RTfTSPC
CK
OAOCTOM
OCT
OM
OCTOMP K
MWMW
fK 1210
(Pankow, 1987)
(Pankow & Bidleman, 1991)
(Fenizio et al. 1997Harner & Bidleman, 1998)
![Page 14: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/14.jpg)
Teorías de la partición Gas-Partícula
Adsorción:
oL
RTQQTSPS
G
PP p
TeaNTSPC
CK
v
1600
/)( 1
(Pankow, 1987)
Cp, concentración en las partículasCg, concentración en la fase gas
TSP, concentración de partículas µg/m3
Langmuir
Volumen de gas adsorbido
P/P0 (presión parcial)
ToT1
Ns, concentración de puntos de adsorción en la superficie.as, área específica de las partículasT, temperaturaQ1, entalpía de desorciónQv, entalpía de vaporización.R, constante de gasespo
L, la presión de vapor del compuesto
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Adsorción gas-partícula
A una temperatura dada y una composición de partículas similar, la ecuación de Pankow se escribiría
Ln Kp = m ln PoL + constante
ln Kp
ln PoL
Para una misma familia de compuestos m= -1
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Teorías de la partición Gas-PartículaAbsorción:
610760
oLOMOM
OM
G
PP pMW
RTfTSPC
CK
OAOCTOM
OCT
OM
OCTOMP K
MWMW
fK 1210
(Pankow & Bidleman, 1991)
(Fenizio et al. 1997Harner & Bidleman, 1998)
KOA = Kow x RT/H
fOM, fracción de materia orgánica en las partículas.MWOM, peso molecular medio de la materia orgánica
OM, coeficiente de actividad del compuesto en la materia orgánica
OCT, coeficiente de actividad en octanolMWOCT, peso molecular del octanolOCT, densidad del octanol
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Partición gas-partícula
Partición gas-partícula PCBs y PCNs
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PAH. Baltimore y la Bahía de Chesapeake
Baltimore
Chesapeake Bay
Atlantic Ocean
Dachs y Eisenreich, ES&T, 2000
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
22
-7-9
7
23
-7-9
7
24
-7-9
7
25
-7-9
7
26
-7-9
7
27
-7-9
7
28
-7-9
7
log
Kp
(fr
om
m3
g-1
)
Phenanthrene
Measured
Predicted from Koa
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
22-7
-97
23-7
-97
24-7
-97
25-7
-97
26-7
-97
27-7
-97
28-7
-97
log
Kp
(fr
om
m3
g-1
)
ChryseneMeasured
Predicted from Koa
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Partición gas-partícula PAHInfluencia del carbón elemental
Esquema de la microestructura de una partícula de carbonilla
(Seinfeld & Pandis, 1998)
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Influencia de las partículas de carbonilla en la distribución gas-partícula de PAH
Chesapeake Bay atmosphere
0
2
4
6
8
10
22
-7-9
7
23
-7-9
7
24
-7-9
7
25
-7-9
7
26
-7-9
7
27
-7-9
7
28
-7-9
7
OC
, E
C (
ug
/m3)
OC
EC
Chesapeake Bay
0.00
0.03
0.06
0.09
0.12
22
-7-9
7
23
-7-9
7
24
-7-9
7
25
-7-9
7
26
-7-9
7
27
-7-9
7
28
-7-9
7
Gas P
hase (
ng
/m3)
0.00
0.03
0.06
0.09
0.12
Aero
so
l P
hase (
ng
/m3)
Chrysene
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Adsorción sobre carbón elemental
Modelo de partición gas-partícula para PAH
SAECOAOMOMOCT
OCTOCTOMP KfK
MWMW
fK 1212 101
10
Asumiendo: OCOM ff 5.1
1OMOM
OCTOCT
MWMW
Coeficiente de partición soot-aire (KSA)
KK
HSASW'
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Predicción de la partición gas-partícula
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
22-7
-97
23-7
-97
24-7
-97
25-7
-97
26-7
-97
27-7
-97
28-7
-97
log
Kp
(fr
om
m3
g-1
)
Baltimore
MeasuredPredicted from Ksa
Predicted from Koa
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
22
-7-9
7
23
-7-9
7
24
-7-9
7
25
-7-9
7
26
-7-9
7
27
-7-9
7
28
-7-9
7
log
Kp
(fr
om
m3
g-1
)
Chesapeake Bay
Measured
Predicted from Ksa
Predicted from Koa
Fenantreno
![Page 23: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/23.jpg)
Gas-particle partitioning
Measured vs. Predicted
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
-5 -4 -3 -2 -1 0 1
Predicted log KP (from m3 g-1)
Mea
sure
d l
og
KP
(fro
m m
3 g
-1)
Slope=1.01+0.01
r2=95.1p<0.001
Chesapeake Bay
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
-5 -4 -3 -2 -1 0 1
Predicted log KP (from m3 g-1)
Mea
sure
d l
og
KP
(fr
om
m3
g-1
)
Phenanthrene PyreneFluoranthene Chrysene
Slope=0.99+0.01
r2=89.3p<0.001
Baltimore
![Page 24: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/24.jpg)
PAH. Distribución gas-partícula
Redó
-6
-5
-4
-3
-2
290 290 280 274 285 288 286
Redó
-5
-4
-3
-2
-1
290 290 280 274 285 288 286
Redó
-5
-4
-3
-2
-1
290 290 280 274 285 288 286
Gossenkölle
-5
-4
-3
-2
277 276 278 273 283 283 284 287
Gossenkölle
-4
-3
-2
-1
277 276 278 273 283 283 284 287
Gossenkölle
-4
-3
-2
-1
277 276 278 273 283 283 284 287
-6
-5
-4
-3
-2
-1
293 290 288 284 286-5
-4
-3
-2
-1
293 290 288 284 286-5
-4
-3
-2
-1
293 290 288 284 286
Ovre Neadalsvatn
-4
-3
-2
-1
0
1
293 290 288 284 286
Phenanthrene Fluoranthene Pyrene
log
Kp
(m3 /µ
g)
![Page 25: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/25.jpg)
Procesos de eliminación de contaminantes de la atmósfera
1. Adsorción en partículas “grandes” (2-20 µm) que se depositan por gravedad
2. Adsorción en pequeñas partículas que actúan como núcleos para la condensación de agua (gotas de lluvia)
3. Adsorción en partículas que colisionan con las gotas de lluvia y son arrastradas
4. Disolución de las moléculas gaseosas en las gotas de lluvia
5. Difusión o intercambio entre la atmósfera y el agua (mares, lagos, etc.)
6. Por paso a la estratosfera
DEPOSICIÓN HÚMEDA
DEPOSICIÓN SECA
![Page 26: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/26.jpg)
Procesos de eliminación de contaminantes de la atmósfera
1. Adsorción en partículas “grandes” (2-20 µm) que se depositan por gravedad
Flujo de deposición seca (µg/m2año) = vd x Cpart
Donde vd velocidad de deposición 0.02-0.5 cm/seg, para partículas de 0.01 a 1 µm
![Page 27: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/27.jpg)
Procesos de eliminación de contaminantes de la atmósfera
1. Adsorción en pequeñas partículas que actúan como núcleos para la condensación de agua (gotas de lluvia)
2. Adsorción en partículas que colisionan con las gotas de lluvia y son arrastradas
3. Disolución de las moléculas gaseosas en las gotas de lluvia
Flujo deposición húmeda (µg/m2año) = Q x Cpart x IR + IRCgas/HQ : coeficiente de extracciónCpart : concentración en la fase particuladaCgas : concentración en la fase gasIR : precipitación anualH: constante de Henry
![Page 28: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/28.jpg)
Coeficiente de extracción Q
Relación entre el volumen de aire extraído (libre de partículas) y el volumen de gotas de lluvia
Distribución del tamaño de partículasNaturaleza o tipo de precipitación
Para contaminantes orgánicos 20.000-200.000
![Page 29: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/29.jpg)
Difusión o intercambio entre la atmósfera y el agua (mares, lagos, océanos)
Transferencia de fase
Difusión
Mezcla Turbulenta
1 mm
Capa límitedel aire
0.1 mm
Capa límitedel agua
Interfase Aire-Agua
Agua Turbulenta
Aire Turbulento
Difusión
Mezcla Turbulenta
![Page 30: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/30.jpg)
FLUJO AIRE – AGUA (FA-W). Modelo de doble capa (Liss y Slater)
R
S
RT
HΗ´ VapVap ..ln
AireOH
AireCOPAireOHAireCOP D
Dkk
,
,,,
2
2
2
2,CO
SOCCOAguaCOP Sc
Sckk
´
111
,,, Hkkk AireCOPAguaCOPTotalCOP
´, H
CCkF Aire
AguaTotalCOPWA
CAire
CAgua
Cagua, Int.
Caire, Int.
Aire
Agua
(Nelson et al. Environ. Sci. Technol. 31, 912-919, 1998)
![Page 31: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/31.jpg)
Coeficiente de transferencia de masa
(Schwarzenbach et al. Environmental Organic Chemistry, John Wiley & Sons, New York 1993)
• Diferente para cada compuesto, aumenta con H• Parámetro importante la velocidad del viento U
![Page 32: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/32.jpg)
Intercambioaire-agua
Sedimentos4.900 kg
Columna de agua10.000 kg
???143 kg/a
Ríos110 kg/a
Deposición atmosférica
Seca32 kg/a
Húmeda125 kg/a
680 kg/a440 kg/a
Ríos60 kg/a
Sedimentación110 kg/a
(Hornbuckle et al. Environ. Sci. Technol. 28, 1491-1501, 1994)(Hornbuckle et al. Environ. Sci. Technol. 29, 869-877, 1995)
Balance de masas de PCBs en el Lago Superior
![Page 33: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/33.jpg)
FLUJOS AIRE-AGUA DE PCBs EN ZONAS COSTERAS
Chicago y Lago Michigan
(Green et al. Environ. Sci. Technol. 34, edición web, 2000)(Zhang et al. Environ. Sci. Technol. 33, 2129-2137, 1999)
CG
CHICAGO
![Page 34: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/34.jpg)
FLUJOS AIRE-AGUADistribución global de los contaminantes orgánicos
North South
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0C
hu
kch
i Sea
Ber
ing
Sea
Gu
lf o
f A
lask
a
N.N
ort
h P
acif
ic
No
rth
Pac
ific
No
rth
Alt
lan
tic
Med
iter
ran
ean
Eas
t C
hin
a S
ea
So
uth
Ch
ina
Sea
Ara
bia
n S
ea
Eas
t In
dia
nO
cean
So
uth
ern
Oce
an
PC
B F
lux
(ng
m-2
d-1
)
![Page 35: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/35.jpg)
Figure 5.
% o
f T
ota
l
Atm
osp
he
ric
De
po
sit
ion
al
Flu
x
0
20
40
60
80
100
Dry Deposition
Wet Deposition
GasAbsorption
288 1930 2050 480 250 16 58
Total Flux (ng/ m2 day)
22
Relative importance of air-water exchange for PAHs
(Gigliotti et al. 2001, Environ. Toxicol. Chem)
![Page 36: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/36.jpg)
Procesos de eliminación de contaminantes de la atmósfera
Paso a la estratosfera1. Compuestos muy volátiles (Pv alta)2. Constante de Henry alta, no tienden a
depositarse.3. Persistentes, no se degradan en la atmósfera
Clorofluorocarbonos
![Page 37: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/37.jpg)
Procesos de transporte en el medio ambiente
1. Transporte en la tecnosfera desde el lugar de producción al de uso
2. Transporte en la atmósfera (troposfera 0-10 km, estratosfera 10-50 km)
3. Transporte en la hidrosfera (agua superficial, lagos, mareas, océanos)
![Page 38: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/38.jpg)
Procesos de transporte en la hidrosfera
Gas
AGUA
ATMÓSFERA
Deposición seca Deposición húmeda
ORGANISMOS
Desorción
Sorción
Disuelto
Sedimentación
SEDIMENTO
RíosAguas residualesEscorrentías
Transporte hidráulicoIntercambio aire-agua
![Page 39: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/39.jpg)
Transporte de contaminantes en la hidrosfera
Comportamiento de los contaminantes en la columna de agua:Propiedades fisico-químicas
SolubilidadHidrofobicidadPeso molecularConfiguración estérica
Características y naturaleza de las partículasCantidadComposiciónTamañoArea superficial
Transporte y tiempo de residencia de las partículas en la columna de agua
![Page 40: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/40.jpg)
Transporte de contaminantes en la hidrosfera
Distribución disuelto-materia particulada en suspensión
Kd (L/kg), coeficiente de distribuciónCpar, concentración en las partículasCdis, concentración en el disueltoSPM, materia particulada en suspensión
Kd = Cpar/SPMCdis
Fase particulada SedimentaciónTransporte hidráulico
Fase disuelta Intercambio aire-aguaTransporte hidráulico
Bioacumulación
![Page 41: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/41.jpg)
Intercambio aire-agua-fitoplancton de los contaminantes orgánicos
Intercambio aire-agua
Intercambio agua-fitopláncton
CG
hmix CW CF
FF-W
FA-W
Flujos verticales
'H
CCkF G
WolWA
-J. Dachs, S.J. Eisenreich, J.E. Baker, F.C. Ko, J.D. Jeremiason. Environ. Sci. Technol. 33, 3653-3660, 1999.
![Page 42: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/42.jpg)
Bioacumulación en el fitoplancton
fitoGfitodWufito CkCkCk
dt
dC
(Skoglund et al. Environ. Sci. Tecnol. 30, 2113-2120 (1996)
kd
ku
Cfito CW
Cfito, concentración en el fitoplancton (ng/kg)kd,constante de depuraciónku, constante de entrada en el fitoplanctonkG, velocidad de crecimiento del fitoplanctonCW, concentración en el agua fase disuelta
![Page 43: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/43.jpg)
Intercambio aire-agua-fitoplancton de los contaminantes orgánicos
Intercambio aire-agua
Intercambio agua-fitopláncton
CG
hmix CW CF
FF-W
FA-W
Flujos verticales
'H
CCkF G
WolWA
W
u
GdMPWPWP C
k
kkCkF ,
CPM, concentración en el fitoplancton (ng/kg)kP-W,constante de transferencia agua-fitoplancton
Profundidad de mezcla (m)Área superficial de fitoplancton (m2/m3)Biomasa de fitoplancton (kg/m3)
![Page 44: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/44.jpg)
FLUJO AIRE-AGUAImportancia de los procesos biogeoquímicos
(Millard et al. Environ. Toxicol. Chem. 12, 931-946, 1993)(Dachs et al. Environ. Sci. Technol.34, 1095-1102, 2000)
![Page 45: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/45.jpg)
Predicción de las concentraciones de PCBs en el fitoplancton.
0 20 40 60 80 1000
1500
3000
4500
6000
7500
9000
0 20 40 60 80 100
CP (
pg
g-1
)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
June July August June July August
Lake 227 Lake 110Lago 227 Lago 110
Junio Julio Agosto Junio Julio Agosto
Intercambio aire-agua-fitoplancton de los contaminantes orgánicos
![Page 46: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/46.jpg)
ECOSISTEMAS ACUATICOS
- Temperatura- Velocidad del viento- Biomasa de fitoplancton- Velocidad de crecimiento
- El flujo aire-agua depende de:-Propiedades físico-químicas-Concentraciones ambientales-Procesos biogeoquímicos.
![Page 47: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/47.jpg)
Resuspensión. Debido a corrientes o turbulencias, parte del sedimento superficial se remueve y pasa de nuevo a la columna de agua
Solubilización Bioturbación
Removilización por efecto de los organismos (poliquetos) que viven en el sedimento. Afecta sobretodo a compuestos asociados a las partículas
Difusión molecularDifusión de los compuestos en la columna de sedimento. Afecta sobretodo a los compuestos con una cierta solubilidad en agua
Procesos que afectan a la sedimentación y procesos postdeposicionales:
![Page 48: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/48.jpg)
Procesos de transporte en el medio ambiente
1. Transporte en la tecnosfera desde el lugar de producción al de uso
2. Transporte en la atmósfera (troposfera 0-10 km, estratosfera 10-50 km)
3. Transporte en la hidrosfera (agua superficial, lagos, mareas, océanos)
4. Transporte en la litosfera (suelos y aguas profundas)
5. Transporte en la biosfera (migración de animales, cadenas alimenticias, incorporación en huevos y leche, incorporación al feto)
![Page 49: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/49.jpg)
Mecanismos de entrada de contaminantes en la vegetación
AIRE
HOJA EXTERIORHOJA INTERIOR
INTERIOR PLANTA
RAIZ INTERIORRAIZ EXTERIOR
SUELO
Distribución gas-partícula, lípidos, área superficial planta
Kow
Kow
Solubilidad, H, Kow, TOC
![Page 50: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/50.jpg)
(Simonich & Hites, Nature 370, 49-51, 1994)
Balance de masa de PAHs en el nordeste de EEUU
Agua SueloVegetación
Atmósfera3.9 106 Kg/a
44%
5% 10%
41%
Vegetación y suelos
![Page 51: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/51.jpg)
Principales fuentes de contaminantes orgánicos para la vegetación
- Deposición seca:
- Deposición húmeda:
- Difusión desde la fase gas:
- Aplicación directa de plaguicidas:
dtCvF AsedSecaDep ..
dtQCvCH
vF AprecG
precHúmDep .
... '
tmK
ka
GnOAVegGas
nOA
v
eCpmKF 1.
(Mclachlan M.S. y M. Horstmann, Environ. Sci. Technol. 32, 413-420 (1998)
![Page 52: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/52.jpg)
Difusión desde la fase gas
En condiciones de equilibrio
KAV, constante de partición vegetación airep, volumen de vegetación por unidad de área (m3/m2)KOA, coeficiente de partición octanol-airem,n, coeficientes específicos dependientes de la especieCG, concentración en la fase gask, coeficiente de transferencia de masa, describe el transporte desde el aire a la vegetaciónaV, área superficial específica de la vegetación (área superficial/volumen vegetación)
tmK
ka
GnOAVegGas
nOA
v
eCpmKF 1.
KVA = mKnOA
![Page 53: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/53.jpg)
La vegetación como filtro de contaminantes
Flujo de deposición en la vegetaciónFlujo de deposición en el suelo
________________________________
F (factor filtro)=
Aumenta la hidrofiliamayor tendencia a ser arrastrado por la lluvia
Aumenta la volatilidad
![Page 54: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/54.jpg)
(Mclachlan, M.S. Environ. Sci. Technol. 33, 1799-1804, 1999)
Acumulación de contaminantes orgánicosen la vegetación
![Page 55: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/55.jpg)
Acumulación de contaminantes orgánicosen la vegetación
4
5
6
7
8
9
6 7 8 9 10 11 12 13
log KOA
log
CV/C
G
Maiz
(Böhme et al. Environ. Sci. Technol. 33, 1805-1813, 1999)
PCBsPCDDsPCDFs
![Page 56: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/56.jpg)
Acumulación de contaminantes orgánicos en la vegetación
Variabilidad entre especies
![Page 57: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/57.jpg)
- La mayor variabilidad (factor de 30) se encuentra en los compuestos más volátiles (log KOA<8) – depende de la especie vegetal.
Influencia de la especie vegetal
- Los compuestos semivolátiles (8<log KOA<12) presentan una variabilidad menor (factor de 4), por lo tanto independiente de la especie vegetal.
(Böhme et al. Environ. Sci. Technol. 33, 1805-1813, 1999)
![Page 58: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/58.jpg)
Acumulación de contaminantes orgánicos en la vegetación
PAH en el nordeste de EEUU
![Page 59: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/59.jpg)
(Wragrowski & HitesEnviron. Sci. Technol. 31, 279-282, 1997)
Balance de masa de PAHs en el nordeste de EEUU
Agua SueloVegetación
Atmósfera3.9 106 Kg/a
4%
5% 10%
81%
Vegetación y suelos
![Page 60: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/60.jpg)
Vegetación y suelos
- La vegetación bioacumula a los contaminantes orgánicos hidrofóbicos
- La bioacumulación se debe a:- Deposición seca: KOA > 11- Intercambio aire-vegetación: KOA < 11
- Los suelos son importantes como:- Contaminación de aguas subterráneas- Reserva de contaminantes
-Desconocimiento de:- Influencia de las variables ambientales- Interacciones con los suelos
Vegetación y suelos
![Page 61: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/61.jpg)
Procesos de transporte en el medio ambiente
1. Transporte en la tecnosfera desde el lugar de producción al de uso
2. Transporte en la atmósfera (troposfera 0-10 km, estratosfera 10-50 km)
3. Transporte en la hidrosfera (agua superficial, lagos, mareas, océanos)
4. Transporte en la litosfera (suelos y aguas profundas)
5. Transporte en la biosfera (migración de animales, cadenas alimenticias, incorporación en huevos y leche, incorporación al feto)
![Page 62: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/62.jpg)
Cadenas tróficas acuáticas y terrestres
Aire
Agua
Fitoplancton
Zooplancton
Pez
Suelo
Vegetación
Vaca
![Page 63: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/63.jpg)
Cadena trófica acuáticaCG
CWCfitoplancton
CzooplanctonCpez
![Page 64: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/64.jpg)
Bioacumulación en el zooplancton
kukd
CW
Czoo
Cfito
king
zoodWupelletsfpfitoinjzoo CkCkCkCk
dt
dC
(D. J. Ashizawa, PCB cycling in marine plankton, Tesis de Doctorado, State University of New York at Stony Brook, 1997)
kfp
Cpellets
![Page 65: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/65.jpg)
Bioacumulación en los peces
kukd
CW
kfp
Cpellets kinj CzooCpez
pezdWupelletsfpzooinjpez CkCkCkCk
dt
dC
(Morrison et al. Environ. Sci. Technol. 31, 3267-3273, 1997)
![Page 66: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/66.jpg)
Biomagnificación en la cadena trófica marina
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
10 12 14 16 18 20
N15
ln C
(g
/Kg
)
HCB
PCB
DDT
Zooplancton
Peces
Aves Marinas
León Marino
(Jarman et al. Environ. Sci. Technol. 30, 654-660, 1996)
![Page 67: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/67.jpg)
Bioacumulación en ecosistemas terrestres
Vegetación-ganado vacuno-leche
Vegetación
Atmósfera
![Page 68: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/68.jpg)
BALANCE DE MASAS DE PCBs EN UNA VACA LECHERA
Thomas, G. O. et al. Environ. Sci. Technol. 33, 104-112, 1999.
1.5 g/d95 g PCB 138
1 g/d
0.9 g/d
![Page 69: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/69.jpg)
Compartimentación aire-hierba
Mw
RTCf Aire
Aire
WOAL
HierbaHierba MK
RTCf
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
6 7 8 9 10 11 12 13
log KOA
f Hie
rba/f
Air
e
(Mclachlan, M. S. Environ. Sci. Technol. 30, 252-259, 1996)
- HCB- Dioxinas y Furanos- PCBs
![Page 70: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/70.jpg)
Compartimentación Aire-Leche de Vaca
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
6 7 8 9 10 11 12 13
log KOA
f L.V
ac
a/fA
ire Mw
RTCf Aire
Aire
WOAVacaL
VacaLVacaL MK
RTCf
,
..
(Mclachlan, M. S. Environ. Sci. Technol. 30, 252-259, 1996)
- HCB- Dioxinas y Furanos- PCBs
![Page 71: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/71.jpg)
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
6 7 8 9 10 11 12 13
log KOA
f L,H
um/f
Aire
Compartimentación aire-leche humana
Mw
RTCf Aire
Aire
(Mclachlan, M. S. Environ. Sci. Technol. 30, 252-259, 1996)
- HCB- Dioxinas y Furanos- PCBs
f L, Human =Cleche RTvL KOAMW
![Page 72: Mecanismos de transporte de contaminantes orgánicos Pilar Fernández.](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022050909/5665b46d1a28abb57c916123/html5/thumbnails/72.jpg)
Cadena trófica terrestre
- La ingestión de hierba por el ganado es el primer eslabón de la cadena trófica terrestre.
- Hay una biomagnificación o metabolización de los contaminantes orgánicos en la cadena trófica.