Resolució de Problemes Globalitzadors: ABOCAMENT TÒXIC AL TER (GRUP 1)

DIA 16/12/2014

KIMEMMAXAVIMARIADAVIDURTZISUSANNA

-OBJECTIUS DEL TREBALL:Aquesta activitat té com a objectius:· Identificar aspectes rellevants de cadascuna de les disciplines que es poden tractar a partir d’un escenari determinat· Demostrar un coneixement adequat dels diferents continguts disciplinars· Compartir els coneixements adquirits en els diferents blocs disciplinars· Avançar en el desenvolupament de la capacitat comunicativa com a futurs professors

-AVALUACIÓEs valorarà:- L’adequació de les respostes i les argumentacions proporcionades- La qualitat de les noves preguntes proposades- Les propostes que afavoreixen la mirada transversal de les diferents disciplines científiques en els problemes plantejats- La qualitat, claredat, creativitat tant de les explicacions orals com de la presentació

-QUÈ HEM DE FER? Exposició oral 15 min (un del grup -sorteig-) + 5 minuts preguntes (resta membres)Format: mitjans que considerem (animacions, maquetes, esquemes, models anàlegs…)

-PARTS DEL TREBALL

a. RESPONDRE PREGUNTES FORMULADES EN L’ESCENARI QUE ENS HAGI ESTAT ASSIGNAT.

Fa pocs dies es va publicar al diari la notícia d’un desastre ecològic que s’ha produït al riu Ter. Tones de peixos morts degut a algun abocament tòxic omplen diversos trams del riu. La unitat de policia científica del mossos d’esquadra ha iniciat una recerca .Les primeres dades obtingudes a partir de les mostres d’aigua indiquen que la mortaldat de peixos s’ha degut als abocaments d’algun àcid per part d’una indústria.

QUÍMICA1- Per garantir el correcte funcionament del sistema de sanejament, les ordenances municipals, estableixen els valors permesos d’abocaments al clavegueram. Els valors de pH permesos en aquests abocaments són entre 6 i 9. Si s’ha produït l’abocament d’un àcid, expliqueu quins valors podria tenir el pH i perquè. Com influiria en el valor del pH el fet que s’hagués abocat un àcid fort o feble i que la solució abocada fos concentrada o diluïda? Argumenteu la vostra resposta. Expliqueu quin tractament s’hauria de fer als residus àcids abans d’abocar-los al clavegueram i el tipus de reacció química en què es basa.

Quan ens diuen que s’ha produït un abocament àcid al riu ens estan indicant la presència d’una nova substància que en medi aquós (com és el cas del riu) tendeix a alliberar protons (H+). A nivell analític i mitjançant un pHmetre hom és capaç de mesurar, en una alíquota, la concentració de protons presents. El càlcul a través de la funció logarítmica del pH (pH= -log [H+]) ens permetrà donar un valor de l’1 al 14, essent per a valors de 1-7 (àcid), 7 (neutre) i 7-14 (bàsic).

Tenint en compte que el que s’ha abocat ha estat una espècie àcida cal esperar trobar valors per sota del 7. La reglamentació permet un valor mínim de 6, però caldrà veure de quina espècie química estem parlant. El valor del pH pot variar en funció de:

-Tipus d’àcid: els àcids forts són aquells que es dissocien en gairebé la seva totalitat cap a la

formació de productes i per tant es transformen gairebé del tot en protons i l’anió corresponent. Conseqüentment presenten valos de pH molt baixos (per exemple 2-3). En són exemple l’HCl, el HNO3, H2SO4.

En canvi, els àcids febles són aquells que mantenen un equilibri entre la forma neutre i la iònica, amb una dissociació doncs a nivell parcial. Fet pel qual el valor de pH no és tan extremadament àcid, sinó que es troba entre els anteriors i el punt neutre. En són exemple l’HF, l’àcid acètic, etc.

- Solució diluïda o concentrada:Tenint en compte que el valor de pH és resultant de la mesura d’una concentració, tot i que el solut (protons) de la solució abocada sigui exactament la mateixa, no resultarà en la mateixa concentració si el volum de dissolvent aquós és escàs (solució concentrada) o abundant (solució diluïda). És per això que en aquest segon cas podria donar-se un valor de pH aparentment i legalment acceptable però en canvi amb un alt contingut de H+ nocius per a l’ecosistema del riu.

Tot i que la implantació de plans per a la minimització de residus afavoreixen en part una reducció en la producció residual de substàncies àcides, aquestes continuen essent inevitablement un residu habitual de la indústria. Per aquest motiu cal que siguin tractats abans de ser abocats:

Tractaments químics:El tractament habitual està basat en la reacció de neutralització de les aigües residuals àcides per mitjà de llits de pedra calcària o carbona de calci, CaCO3; neutralització amb calç o òxid de calci, CaO; neutralització amb sosa càustica o hidròxid de sodi, NaOH; neutralització amb carbonat de sodi, Na2CO3; i neutralització amb amoníac, NH3.

Tractaments biològics:

Natural treatment process: http://www.microtack.com/html/natural_treatment01.htmEn aquest link hi ha 4 enllaços que són interessants de llegir per entendre tot el procés de tractament d’aigües residuals a través de bacteris. Però poso a sota la informació rellevant per a la nostra pregunta.

Un altre possible tractament que es podria fer als residus àcids abans d’avocar-los al clavegueram seria mitjançant tractaments biològics/bioremediació (la bioremediació és l'aplicació d'agents biològics en un medi contaminat per a degradar els contaminants d'origen orgànic o extreure'n els d'origen inorgànic).Per a aquest tipus de tractaments s’utilitzen diversos organismes, plantes, fongs, etc.Si pensem en els bacteris, per exmple, cal que aquests presentin una sèrie de característiques: cicle de vida determinat, no-patogeneïcitat, taxa reproductiva elevada, etc. Un exemple de bacteris utilitzats en el sanejament d’aigües residuals serien alguns bacteris de l’espècie Bacillus, donat que el seu consum de matèria orgànica és molt superior al de les bactèries presents de manera natural a l’aigua, tenen un creixement i taxa de reproducció molt elevats, no són patogènics i no produeixen olors o gasos durant la digestió de la matèria orgànica.

BIOLOGIA1- Tot i que el pH baix acostuma a ser letal per a la majoria d’organismes aquàtics, en alguns ecosistemes com és el cas del Río Tinto (Huelva) on el pH de l’aigua es troba habitualment entre 1 i 2, s’han trobat extenses colònies de bacteris com, per exemple, Acidithiobacillus ferrooxidans, que no només proliferen en aquest ambient sinó que requereixen d’aquestes condicions extremes per a sobreviure. Expliqueu com ha intervingut l’acidesa de l’aigua en el procés evolutiu d’aquests bacteris.

L’Acidithiobacillus ferrooxidans és un bacteri acidòfil del filum Proteobacteria i concretament de la classe Gammaproteobacteria. Les seves característiques fan que prosperi en ambients amb un pH d’entre 1,5 i 2,5.Per conèixer la relació que hi ha entre l’acidesa de l’aigua del Río Tinto i el procés evolutiu d’aquest bacteri cal preguntar-nos primerament què ha influït sobre què (acidesa de l’aigua vs. evolució bacteri).Així doncs, per entendre el procés evolutiu del bacteri caldrà conèixer el seu metabolisme.

A.ferrooxidans és un bacteri quimiolitoautotrof (obté l’energia a partir de la fixació del CO2 atmosfèric i de l'oxidació de compostos inorgànics reduïts). La àmplia varietat de substàncies que pot utilitzar com a font d’energia el converteixen en un bacteri d’una gran versatilitat metabòlica i conseqüentment de gran èxit evolutiu.Les seves cèl·lules tenen la capacitat de mantenir l’homeòstasi amb un pH neutre (de 6,5) dins el seu citoplasma i un ambient reductor al periplasma, en ambients primaris on les condicions són àcides. Això permet un augment en el potencial redox.

El Río Tinto és un ambient amb presència de Fe2+ (forma soluble del ferro, possible només amb pH molt baix amb O2 en dissolució o bé, o condicions anaeròbies.A.ferrooxidans (també Thiobacillus ferrooxidans) és capaç d'oxidar l’ió ferrós i també compostos reduïts del S en solucions d'H2SO4 en presència de O2. En ambients anòxics és capaç d'utilitzar l'ió fèrric com a oxidant per l'oxidació del S i sulfurs. A més, també és capaç de crèixer heterotròficament metabolitzant simultàniament la glucosa per les vies Entner-Doudoroff i de l'hexosa monofosfat. En aquest cas, l'oxidació del Fe estarà reprimida.L'energia que n'obté l'utilitza per a la fixació del CO 2, el manteniment cel·lular i el creixement.

El potencial redox de Fe2+/Fe3+ (+0.77 V) es troba molt proper al de l’oxigen (+0.82 V) pel que una cadena de transport d'electrons entre el dos, genera ATP per fosforil·lació oxidativa. L'oxidació del Fe2+ à Fe3+ es dona al periplasma, mantenint el pH del citoplasma que aprofita el gradient protònic per generar ATP via ATPasa.Pel que fa a la genètica, trobem que presenta un únic cromosoma circular de 3000 gens. La gran majoria de les espècies mostrejades d’arreu del món, contenen plasmidis, mentre que el genoma ATCC 23270 no. ATCC 23270 conté una rica regió de recombinació que inclou fag, transposases i psuedogenes. NO SÉ SI ÉS MASSA RELLEVANT? jo tampoc, però com es genètica ho vaig posar per si acàs ;)Des de la perspectiva evolutiva, quan pensem en les condicions del riu i el metabolisme del bacteri, podem fer-nos diferents preguntes. ¿Podria ser que el bacteri ja presentés les característiques necessàries per sobreviure en aquest tipus d’ambient i per això s’hi adaptés? ¿Podria ser que el bacteri hagués anat coevolucionant i modificant el seu metabolisme a la vegada que l’acidesa del riu augmentava? Quin procés “guia” o “possibilita” l’altre?Primerament cal preguntar-nos quina és la causa de l’acidesa de l’aigua del Río Tinto i si sempre ha presentat aquests valors de pH.Un estudi dut a terme pel Centre d’Astrobiologia (CAB), publicat a “Earth and Planetary Science Letters” ha demostrat que l’origen de les aigües àcides del riu es deu fonamentalment a la interacció d’aqüífers subterranis amb diferents unitats geològiques que contenen importants quantitats de sulfurs metàl·lics massius. Així doncs, es desmenteix la hipòtesi que atribuïa aquesta acidesa a la intensiva explotació minera.

Quan analitzem el cas des de les dues possibles explicacions evolutives tenim que:

1- En cas que el bacteri arribés al riu un cop aquest ja presentés unes condicions de pH molt àcides, seria necessari que A.ferrooxidans ja tingués incorporat en el seu genoma un gen resistent o plàsmid que el permetés sobreviure a aquestes condicions i, per tant, el situés en una posició avantatjosa respecte els altres organismes, podent ocupar així el seu nínxol ecològic. Generalment en aquest tipus d’hàbitat no trobem moltes espècies que competeixin entre elles donades les dures condicions abiòtiques del medi (condicions abiòtiques dures à competència biòtica feble i a l’invers).

2- En el cas que la presència del bacteri al riu fos anterior al procés d’acidificació de l’aigua, inicialment aquests bacteris podrien no ser tolerants a unes condicions d’acidesa i anar

aclimatant-se poc a poc fins arribar a traduir aquesta aclimatació en una adaptació biològica (a nivell de metabolisme, per exemple). Aquesta adaptació (a nivell genètic) seria el resultat d’un procés de selecció natural dels bacteris resistents.

GEOLOGIA3- Les dues imatges següents corresponen a dos riscos naturals que s’han produït a la comarca on es troba la capçalera del riu Ter. Descriviu de quin tipus de riscos es tracta i quins són els processos que els generen i quines mesures de prevenció es poden realitzar per minimitzar-ne els danys.

0.    Risc geològic

Risc = Perillositat x Vulnerabilitat x Exposició

Risc: El risc és un concepte d'ordre social i econòmic que estima la probabilitat de pèrdues en vides humanes o materials a causa d'un fenomen natural.

Perillositat: probabilitat d’ocurrència d’un fenòmenVulnerabilitat: grau de dany esperatExposició: conjunt de persones, béns, serveis i processos exposats a l’acció d’un perill

1.    INUNDACIONS

TIPUS de RISCInundació per desbordament del riu. Augment sobtat del cabal major al que pot absorbir el llit habitual del riu.Plana d’inundació: zones adjacents a les vores d’un riu formades per sediments dipositats pel riu durant els moments de crescuda. És la zona que queda coberta d’aigua en temps de crescuda.

Període de retorn: temps mitjà entre dos successos, com ara dues avingudes.

La vulnerabilitat ve donada per: quantitat de precipitacions la durada tipus de paisatge la data i l’hora la densitat de població

COM ES GENERENEs generen per un augment sobtat del cabal a causa de les pluges (natural) o per trencament d’una presa (causa antròpica).Això succeeix en moltes poblacions de Catalunya, on constament quan hi ha moltes precipitacions, els rius es desborden provocant moments caòtics amb inundacions. Per tant, quan es desvia el curs d’un riu, cal tenir en compte el cabal hidràulic que varia al llarg de l’any i també cal preveure els possibles riscos que poden sorgir d’aquesta activitat humana, és a dir, cal tenir en compte la vulnerabilitat de les infraestructures.

Els principals efectes primaris són: Els danys físics en el terreny i en les infraestructures. Una inundació pot danyar

qualsevol tipus d'estructura, incloent ponts, vehicles, edificis, sistemes de clavegueram i carreteres, entre altres.

Les morts. Les persones i el bestiar poden morir ofegats.Els principals efectes secundaris són:

Interrupció del subministrament d'aigua. A més es pot produir la contaminació de l'aigua i l'aigua potable escasseja.

Aparició de malalties i epidèmies. Les condicions antihigièniques afavoreixen la propagació de malalties transmeses principalment a través de l'aigua. També pot provocar epidèmies que poden afectar molta gent.

Destrossa de conreus i interrupció del subministrament d'aliments. Es fan malbé els cultius i es poden perdre collites senceres amb conseqüències sobre l'accés als aliments.[5] Tanmateix, un efecte positiu és que les terres baixes que hi ha al costats dels rius depenen del sediments fluvials dipositats que arriben amb les inundacions per tal d'incorporar nutrients a la terra local.

Destrucció d'arbredes. Les espècies d'arbres i plantes no tolerants a la immersió en aigua poden morir d'asfíxia.[6]

Finalment, es produeixen uns efectes a llarg termini com són les conseqüències en l'economia a causa dels costos en la reconstrucció, l'escassetat d'aliments que comporta un augment de preus, la disminució temporal en el turisme, etc.

MESURES de PREVENCIÓ

Mesura Objectiu

Ordenació del territori

Mapa de perillositat-risc -       Conèixer les zones inundables

-       Establir zones d’usos del sòl

Manteniment de la capa de vegetacióReforestació (si s’escau)

-       Alentir l’escorriment superficial

Creació d’infraestructures

Embassament -       Prevenir avingudes fluvials

-       Laminació de les avingudes (modificar l’hidrograma)

Endegaments -       Fixar la llera

Bancals -       Disminuir la velocitat de l’aigua

-       Augmentar l’escolament

2.    TERRATRÈMOLSTIPUS de RISC i COM ES GENERENEls terratremols són fenòmens naturals que tenen lloc a l’interior de l’escorça terrestre. Són alliberacions sobtades de l’energia acumulada durant molt de temps en els límits entre les plaques tectòniques que formen l’escorça i que generen unes vibracions que s’anomenen ones sísmique. Aquestes es poden classificar en:

Ones P, o primàries, ones longitudinals que produeixen un moviment en la mateixa direcció en què es propaga l’ona

Ones S, o secundàries, ones transversals, que produeixen un moviment perpendicular a la direcció de propagació de l’ona. No es transmeten en medis líquids.

Ones superficials, les que arriben a la superfície i produeixen ones transversals horitzontals (ones L o Love) i ones circulars (Ones Rayleigh). Aquestes són les que generen els maojrs impactes en els humans.

        Les ones sísmiques es detecten mitjançant sismògrafs, que n’enregistren l’arribada i amplitud. Aquest registre s’anomena sismograma. (FOTO 2)

Dels terratremols podem mesurar: la intensitat (escala MSK), que ens indica els efectes que produeixen

sobre les persones. la magnitud (escala de Richter), o energia alliberada

La vulnerabilitat ve donada per: l’energia alliberada la durada la qualitat de les construccions l’estabilitat dels materials del subsòl la data i l’hora la densitat de població

MESURES de PREVENCIÓ

Mesura Objectiu

Previsió-       Mapes de situació

d’epicentre-       Mapes de perillositat

-       Registre històric de terratrèmols-       Evitar ubicacions perilloses

Ordenació del territori -       Evitar ubicacions perilloses

Normes d’edificació sismoresistent

-       Minimitzar els efectes

Educació de la població -       Saber reaccionar correctment en cas de terratrèmol

FÍSICA4- El pantà de Sau és una de les principals instal·lacions hidroelèctriques que hi ha al riu Ter. Una turbina d’aquesta central té 300 cm de diàmetre i un punt del seu extrem gira a una velocitat constant de 1,5 m/s . Quina és la seva velocitat angular en rpm? I el seu període? Calculeu l’acceleració centrípeta d’un punt de la perifèria de la turbina.

diametre = 300 cm -> passat a metres són: 3 m, per tant el seu radi és 1,5 mvelocitat = 1,5m/s

a. La fórmula de la velocitat angular és; w = v/r w= 1,5 m/s / 1,5 m = 1 rad/s si passem a rpm és: 1rad/s * 60s/ 2= 9,54 rpmw = 1rad/s

VELOCITAT ANGULAR (ω) .- És una magnitud vectorial, el mòdul ens indica quin és l'angle (θ) que pot recorre un cos en cada unitat de temps (t).  Se li expressa en radians per segon (rad / s)

radi = 1,5 m perimetre = 2πr = 2*π*1,5 ´= 9,42m 9,42m = 2π rad → 1,5m = 1 rad

Del que es tracta és de saber la velocitat angular, es a dir, quantes parts de la circunferència (graus o en aquest cas radians, una volta sencera = 360º = 2π radians(rad)) fa en un minut. Es tracta doncs, d’un canvi d’unitat mitjançant les formules anteriors mostrades. Primer, un cop sabem la velocitat constant podem saber la velocitat angular en rad/s. Si pasem el radi en metres, podem saber quants rad són, ja que si 1,5m és el radi, el perimetre serà 9,42m (p=2πr), i per tant, amb una regla de tres: si el total de la volta és 9,42m que equival a 2π rad, 1,5m (que fa en un segon) equival a 1 rad. Doncs, la velocitat és de 1 rad/s. Però s’ha de passar a rpm, i amb la formula, es passa de segon a minuts, donant 9,54rpm.

b. La fórmula per calcular el Periode és: w= 2/ T aïllo T; T = 2/w T = 2/1 rad/s = 6,28 s -> (1 vuelta tarda 6,28 segundos)

És tracta de saber quant de temps tarda un punt de l’exterior en donar una volta sensera, i si sabem la velocitat angular que hem descubert abans, podem saber el periode. Si en un segond fa 1 rad, per fer 2π rad tardarà x. x = 6,28s

c. La fórmula per calcular l’acceleració de la centrípeta és:ar (cen) =v2/r = r* w2ar (cen) = 1,5m * (1 rad/s)2= 1,5 m/s2

(Magnitud relatzionada amb el canvi de direcció de la velocitat en una trayectòria curvilínea. Hacia el centre de la curvatura). Diguem que es la acceleració que provoca la força del centre del moviment curvilini al canviar constantement el vector del punt de

fora. Es dir, el vector aniria recte en un moviment lineal, pero com que el que tenim es curvilini, el seu vector canvia constantement de direcció, i aquest canvi es la causa de la acceleració centripeta. Com que ja hem obtingut tots els factors per aplicar la formula, podem obtenir la acceleració centripeta o acceleració normal.

b. FORMULAR I RESPONDRE 1 NOVA PREGUNTA RELLEVANT / DISCIPLINA, RELACIONADA AMB L’ESCENARI PROPOSAT.

Disciplina Pregunta Resposta

BIOLOGIA Quins mecanismes d’adaptació tindrien altres éssers vius en aquest mateix hàbitat àcid? Com afectaria aquest canvi als animals? i a les plantes?

(hauria de revisar fisio…)http://www.astrofisicayfisica.com/2014/12/extremofilos-las-fronteras-de-la.html

GEOLOGIA Aquests són dos trams d’un mateix riu (he de posar els DIBUIXOS). Explica en quin dels dos casos un vessament tòxic afectaria a l’aqüifer.

En el segon cas, doncs en el primer tall, hi ha una capa de roques impermeables que evitarien que el vessament arribés a l’aqüífer.

QUÍMICA La contaminació de les aigües no només depèn de l’existència d’indústries, sinó també de l’ús de productes químics a nivell domèstic, sobretot en productes de neteja. Tot i que els productes acostumen a ser força diluïts,

ÀCIDS salfuman= àcid clorhídric (HCl)

BÀSICS Lleixiu =hipoclorit sòdic (NaClO4) Amoníac= NH3 Antigreixos: hidròxid sòdic (NaOH), hidròxid potàssic

(KOH)

alguns són de naturalesa àcida o bàsica contribuint així a una modificació del pH de les aigües. Anomena 2 productes de neteja amb caràcter àcid o bàsic. Identifica’n el compost (nom i fórmula empírica) i classifica’l segons si és àcid o bàsic.

FÍSICA Quina és la seva freqüència?FREQÜÈNCIA (f)- És una magnitud escalar que indica el nombre de voltes o revolucions que dóna un cos en cada unitat de temps.(no sabem física per tant algu senzill és això...si penseu alguna altre cosa, endavant!!)

F=w/2=F = 1 rad/s / 2 == 0,159 rad/s

Emma: HE CANVIAT LA MEVA PREGUNTA PERQUÈ L’ALTRE ERA MASSA DIFÍCIL I TROBO QUE TÉ MÉS SENTIT I UTILITAT LA QUE HE PLANTEJAT ARA!! Si no us agrada la canviaré :)

A mi em sembla bé!

c. FORMULAR I RESPONDRE MÀX. 2 PREGUNTES INTERDISCIPLINARS

PREGUNTA RESPOSTA

Podem dir que ets una gota d’aigua… o una Geologia: formació de la cova, procés càrstic

estalactita aburrida i sola i desesperada…..… quins processos patiries relacionats amb aquestes disciplines?

Explicació:Tenim una cova amb presència d’estalactites i estalagmites. Si un equip et demana fer un estudi interdisciplinar sobre aquesta cova quins aspectes de la biologia, geologia, física i química tindries en compte a l’hora d’avaluar la situació.

Química: formació de les estalactites i estalagmites, composició de l’aiguaFísica: quan triga una gota des de l’inici de la estalactita a caure a l’estalagmita si hi ha X distància.Biologia: organismes que viuen en X condicions de temperatura, pressió, humitat, llum...

Pensant en el cicle de la formació de la pluja àcida, explica quines conseqüències esdevé en cada una de les disciplines de Biologia, Geologia, Física i Química.

Física: formació dels núvols (baixa la precipitació, front fred..) processos de l’atmosferaQuímica: baixa el PH de les aigues (rius, mar) a causa de l’acidesa de la pluja. Que prové dela contaminació química provinent d’industries, mineries, etc.Geologia: erosió al sòl (desfà roques calcaries) i efectes en roques segons els material (l’acidesa en el sòl provoca que s’arrosegui tots els nutrients més ràpidament).Biologia: danys al ecosistemes. A nivell vegetal és degut a la corrosió de les fulles i al taponament dels porus de les fulles els impideix absorbir els nutrients que necesiten. A nivell animal/humà, ens pot produir danys en la salut (enfermetats respiratories), aigues no potables o problemes en les xarxes tròfiques.

Tenim una cascada de 10m.Quan ens fixem en una gota d’aigua podem pensar a quina velocitat cau aquesta gota (físic), com pot erosionar una roca que hi hagi a sota (geologia) i si aquesta roca és d’algun material que pot alterar la química de l’aigua (química), com pot afectar als vegetals i animals de l’aigua (biologia)

Aquesta és similar a les anteriors. Una barreja de les dues. Són màx 2 però ho deixem aquí perquè ho veieu i valoreu

d. IDENTIFICAR ELS CONTINGUTS DE CADA DISCIPLINA NECESSARIS PER PODER ABORDAR CADASCUNA DE LES PREGUNTES

BIOLOGIA: GEOLOGIA QUÍMCA FÍSICAevolució Riscos geològics PH velocitat angularadaptacions tectònica de plaques reacció de neutralització mov. uniforme mutació terratrèmols solucions diluïdes accelerat selecció natural solucions concentrades

e. SITUAR AQUESTS CONTINGUTS EN 1 O MÉS CURSOS DE L’ESO I BATX

1r ESO 2n ESO 3r ESO 4t ESO 1r BATX 2n BATX

BIOLOGIA x x

GEOLOGIA x x

QUÍMICA x x x

FÍSICA x x

Segons el curriculum hem determinat que es troben en aquests cursos, en el cas de Geologia i Física s’introdueix abans a l’alumnat però s’aprofonditza a batxillerat (sobretot a 1er). En el cas de Biologia i Quimica són temes que es donen a primer batxillerat i s’aprofunditzen a segon de Batxillerat.

Explica què és la pluja àcida des del seu origen fins a les seves conseqüències. Cal que responguis a: a) com es forma la pluja? , b) quan és considerada pluja àcida i quin és el seu origen? c) Quines són les seves conseqüències damunt els ecosistemes (atenent aspectes biològics i geològics) d) com afecta la salut humana?a) FÍSICA: L’aigua que forma part de rius, llacs, bassals i sobretot del mar està en constant evaporació, en més o menys mesura en funció de la temperatura i humitat relativa. A més a més cal considerar aquell vapor d’aigua procedent de la transpiració vegetal.

En aquesta evaporació les masses d’aire en estat gas ascendiran cap a alçades majors amb temperatures inferiors. A més temperatura, menor serà el punt de saturació de l’aire i per tant acceptarà menys gotes d’aigua en dissolució amb l’aire. En funció de quina sigui la temperatura:

- Temperatures positives (capes baixes de la troposfera– capa inferior de l’atmosfera on tenen lloc els fenòmens meteorològics-): les gotes d’aigua condensaran (G→L) formant gotes d’aigua en suspensió.

- Temperatures negatives (capes altes de la troposfera): les gotes d’aigua sublimaran (G→S) formant cristalls de gel en suspensió.

Ambdós processos (condensació i sublimació) es veuran afavorits per la presència de partícules sòlides microscòpiques, anomenades nuclis de condensació, les quals es troben suspeses en l’aire.

Així doncs, els núvols són masses d’aire que contenen minúscules gotes d’aigua (formades per sals i pols?) i cristalls de gel en suspensió, formades en l’ascens de l’aire al llarg de la troposfera gràcies a quatre mecanismes diferents: la convecció, les depressions atmosfèriques, fronts atmosfèrics i l’orografia (branca de la geografia-física que descriu i classifica els tipus de relleus i elevacions). Serà en el punt de saturació on el núvol no acceptarà més aigua dissolta i aquestes gotes d’aigua cauran en forma de pluja o bé calamarsa (cristalls de gel).

b) QUÍMICA: Quan l’atmosfera es troba contaminada per gasos contaminants com:- òxids de sofre (SO2) originats de les combustions fòssils (petroli i derivats)- òxids de nitrogen (NO, NO2) procedents de processos de combustió d’alta

temperatura, motors, o fertilitzants per adobar terres.

De la seva interacció amb el vapor d’aigua de l’atmosfera se n’originen àcids com el sulfúric i el nítric els quals es trobaran també continguts en suspensió en els núvols. En conseqüència, en donar-se les precipitacions, aquestes tindran un pH<5,6 i seran considerades com a pluja àcida. Malgrat es parli de pluja i tal i com hem explicat en el punt A, es podria parlar de neu o pols seca.

c) La pluja àcida és una amenaça per l’ecosistema afectant-ne la biota i la composició dels sòls i amenaça la vida de les persones.

BIOLOGIA: L’aigua amb pH àcid cau directament sobre llacs o turons tot essent arrossegada per rius i torrenteres, arribant a llacs i embassaments. En allà es dóna l’acidificació de les aigües provocant la mort de la majoria d’animals, plantes aquàtiques i fent que l’aigua deixi de ser potable. Les substàncies tòxiques com del SO2 provoquen la corrosió de les fulles i una reducció general del creixement dels arbres degut a la obstrucció dels petits porus de les fulles necessaris per obtenir CO2. És precisament degut a la pèrdua de nutrients en el fullatge que els arbres esdevenen menys resistents a condicions desfavorables com gebre, sequera, virus, fongs i plagues d’insectes.

GEOLOGIA: Quan la pluja àcida cau damunt dels sòls aquests veuen modificada la seva composició (afectant així principalment els vegetals BIOLOGIA). Alhora, materials de

construcció s’erosionen, la pedra calcària es desfà (carbonat de calci reacciona amb l’àcid produint diòxid de carboni i aigua QUÍMICA), els metalls es rovellen (oxidació dels metalls per efecte de l’àcid), el color de les pintures es fa malbé, el cuir es debilita, etc.d) QUÍMICA- BIO: Finalment, la inhalació de l’àcid procedent de l’ambient pot provocar problemes respiratoris en captar òxids de sofre (SO2) suspesos en l’ambient, que junt amb la humitat dels nostres pulmons pot generar àcid sulfúric (H2SO4). Restes d’alumini procedents de la pluja àcida poden també contaminar dipòsits d’aigua relacionant-ho amb possibles causes de síndrome d’Alzheimer o bé poden contenir altres partícules procedents dels vehicles diesel amb propietats cancerígenes.

(Bibliografia) : http://www.xtec.cat/~mferna99/projecte/acida.htm) http://www.epa.gov/acidrain/spanish/index.html http://www.edu365.cat/eso/muds/ciencies/ud/meteoro/unitat2/2f2.htm

http://www.xtec.cat/~xplanes/nuvols/nuvols.htm                         http://www.xtec.cat/centres/b7001565/projectes/08aigua/nuvols/

SEGONA PREGUNTA INTERDISCIPLINAR: LA FORMACIÓ DE COVES. (Hi han coses de wiki per començar pero he posat info de webs de geo.)

Una cova és una cavitat natural del terreny causada per algun tipus d'erosió ja sigui per corrents d'aigua o més comunament per la dissolució de la roca calcària per part de l'aigua lleugerament àcida.

GEO: Les coves secundàries o epigenètiques es formen dins de les roques després que elles mateixes s'han format, per processos en els quals la roca caixa es descompon (meteorització) i es perd material per mitjà de l'erosió i, exemple més corrent, per karstificació (La carstificació és un procés químic de dissolució de les roques calcàries en presència d'aigua i CO2).

QUIMICA:

Les coves kàrstiques es formen en massisos calcaris per dissolució de la roca que hi encaixa. L'aigua fitrada per les fractures es troba carregada de CO2 i el pH àcid que adquireix (H2CO3) va dissolent la roca lentament, en un procés que pot durar milions d'anys.

Les coves silícies es generen en conjunts rocosos compostos per quarsites o gresos, la seva gènesi és semblant al de les coves kàrstiques, però el procés és molt més lent, pel fet de ser el sílice (SiO2) més difícil de dissoldre que el carbonat de calci (CaCO3). Aquest procés de meteorització BIO pot involucrar inicialment bacteris que disgreguen la matriu i el ciment de la roca, o processos de mecànica de roques inherents al massís. Posteriorment aquests petits espais i conductes per efecte de l'aigua i del clastisisme es fan més grans fins que generen un sistema cavernari.

QUI-FIS: El conjunt de processos que desenvolupen modelats càrstics pròpiament dits, rep el nom de carstificació; és una meteorització barreja d'accions químiques (dissolució, hidratació, substitució iònica i òxid-reducció) i físiques (transferència de massa i difusió).

PASOS DEL PROCÉS….ESTAR CLAR QUE NO CAL PERÒ HO POSSO PER SABER QUIMICAMENT QUE PASSA. quatre fases:1) Dissolució escassa en aigua pura (baixos continguts d'anió bicarbonat), dissociant en anió carbonat i catió metàl·lic.2) Formació d'àcid carbònic dissociat (anió bicarbonat + protó) en baixes proporcions, a partir de l'oxidació de l'anió carbonat (pH <8,5). La taxa de dissolució és alta-mitjana.3) Intervenció del diòxid de carboni atmosfèric o edàfic, que està físicament dissolt en l'aigua. Una petita proporció serà hidratada i químicament dissolta donant àcid carbònic dissociat, i retroalimentant el procés al formar-se més àcid carbònic a partir d'anions carbonat procedents de la roca; la disponibilitat del mateix (fort i agressiu) fa que aquesta fase. fins i tot amb taxes de dissolució mitjanes, sigui la més important en la carstificació superficial.CaCO3 + CO2 + H2O ---> 2 (HCO3)- + Ca2+

CaMg(CO3)2 + 2 CO2 + 2 H2O ---> 4 (HCO3)- + Ca2- + Mg2-

CaCO3 + 2R-COOH --> Ca(R-COOH)2 + H2O + CO2

4) Fase amb total interacció atmosfera-aigua-roca. El desequilibri entre el contingut en diòxid de carboni de l'aire i l'aigua, arriba a suplir dissolent físicament grans quantitats d'aquell. Així apareixen nombroses reaccions reversibles fins a arribar a un cert equilibri. Les taxes de dissolució disminueixen progressivament.

QUIMICA: La formació de les estalactites obeeix a l'atac realitzat pel diòxid de carboni que es troba dissolt en l'aigua de pluja sobre la roca calcària, constituïda aquesta gairebé

íntegrament per carbonat càlcic. Com a producte d'aquesta reacció química apareix el bicarbonat càlcic, substància molt soluble en l'aigua. Quan en el sostre d'una cova afloren gotes d'aquesta aigua, es produeix la reacció inversa: escapa el diòxid de carboni i precipita el carbonat càlcic, que comença a formar concrecions al voltant del punt de caiguda de la gota cap a terra. El creixement d'aquestes és molt lent, i s'estima que per créixer 2,5 cm es necessiten entre 4.000 i 5.000 anys.

Les estalagmites, per la seva banda, es formen per la calcària dissolta en les gotes d'aigua que cauen a terra. La majoria, per tant, apareix sota les estalactites, a les que acaben per unir-se, donant lloc amb el temps a una columna.

http://bibdigital.rjb.csic.es/Imagenes/BEN_Fl_Veg_Ordesa_Tesis/Tesis_Benito2005_031.pdfhttp://www.redes-cepalcala.org/ciencias1/geologia/geomorfologia/karst.htmINFOMACIÓ PLUJA ÀCIDA (HI HA MOLTA INFO DE MÉS!!)

Què és la pluja àcida?

La pluja s’'enverina dia a dia per la contaminació de l'aire. Aquesta pol·lució prové de determinades substàncies contaminants, com el diòxid de sofre i els òxids de nitrogen, que es combinen amb la humitat de l'atmosfera i formen àcids que cauen amb la pluja. Es considera àcida si el seu pH és inferior a 5,6. Malgrat el seu nom, pluja, també pot ocórrer amb neu o en forma de pols seca invisible.

Com es forma la pluja àcida? (QUIMICA) La pluja àcida és una precipitació aquosa que conté en dissolució els àcids sulfúric i

nítric produïts per la combinació de: òxids de sofre (SO2) originats per combustions de carbons o petrolis òxids de nitrogen (NO, NO2) originats en els processos de combustió d’alta

temperatura, en motos de combustió, o també èls fertilitzants utilitzats per adobaramb els vapor d'aigua atmosfèric.

BIOLOGIA: Aquesta pluja contaminada amenaça la salut de les persones, destrueix la vida dels estanys, llacs i rius, perjudica els arbres i en causa la mort. Els efectes comprovats han estat la corrosió de les fulles i una reducció general del creixement dels arbres. Els diòxid de sofre de la pluja àcida obstrueix els petits porus de les fulles a través dels quals les plantes prenen el CO2 que les plantes necessiten per viure. Les substàncies tòxiques doncs, limiten els nutrients que reben i a causa d’aquesta pèrdua de nutrients en el seu fullatge disminueix la resistència dels arbres als danys.

També té efectes dramàtics sobre la vida a l'aigua, quan cau directament sobre els llacs o hi arriba des dels turons pels rius i les torrenteres. La pluja àcida produeix l'acidificació de les aigües dels llacs i embassaments. Els àcids provoquen la mort de la majoria dels animals i plantes aquàtics i fan que les aigües no siguin potables.

BIO- QUIMICA - GEO: L'aigua àcida dissol els nutrients i minerals útils del terreny com el calci i el magnesi que permet als arbres que necessiten per mantenir-se sans. Els arrossega abans que els arbres i altres plantes puguin usar-los per al seu creixement. Aquestes substàncies també són arrossegades per l'escorriment cap als rierols, rius i llacs. Com més àcida és la pluja, més d'aquestes substàncies s'escapen del terreny.

SOLUCIÓ QUIMICA: Els agricultors amb molta freqüència li afegeixen fertilitzants a la terra, per tal de reemplaçar els nutrients que hagin estat arrossegats.

GEOLOGIA: D'altra banda, la pluja àcida altera les substàncies que componen el sòl i els arbres que hi creixen són menys resistents a condicions desfavorables com el gebre, la sequera, els virus, els fongs i les plagues d'insectes. Els materials de construcció s'erosionen, la pedra calcària es desfà, els metalls es rovellen, el color de les pintures es fa malbé, el cuiro es debilita i en la superfície del vidre es forma una capa dura.

SOLUCIÓ GEO:També poden afegir al terreny pedra calcària triturada. La pedra calcària és un material alcalí que augmenta la capacitat del terreny per a actuar com a amortidor contra l'acidesa.

SALUT HUMANA: La inhalació de l'àcid procedent de la boira àcida pot provocar problemes respiratoris, perquè la humitat dels pulmons pot convertir el SO2 en àcid sulfúric. A més la pluja àcida pot contaminar amb alumini els dipòsits d'aigua. Les anàlisis semblen indicar que l'alumini pot ser una de les causes de la síndrome d'Alzheimer. A més altres contaminants que acompanyen la pluja àcida, com ara les partícules negres produïdes pels vehicles dièsel, provoquen càncer.

(info extreta de : http://www.xtec.cat/~mferna99/projecte/acida.htm) http://www.epa.gov/acidrain/spanish/index.html

http://www.edu365.cat/eso/muds/ciencies/ud/meteoro/unitat2/2f2.htm http://www.xtec.cat/~xplanes/nuvols/nuvols.htm                      http://www.xtec.cat/centres/b7001565/projectes/08aigua/nuvols/

Profunditzant FISICA perquè en l’anterior explicació gairebé no posa res (nivell 2 d’ESO)… PERÒ S’’HA D’ADAPTAR AL NOSTRE CAS. Ho he fet general..L’aigua que forma part dels rius, llacs, bassals i, sobretot, de la mar s’evapora contínuament, a un ritme que depèn de la seva temperatura i de la humitat relativa de l’aire. També entra vapor d’aigua a l’aire a través de la transpiració de la vegetació.

Els núvols contenen minúscules gotetes d'aigua, cristalls de gel o gotetes d'aigua congelada ( no són de vapor d'aigua). Cada goteta, per formar-se, necessita una partícula microscòpica de pols, sal, etc

Quan una massa d'aire s'eleva i es refreda perd capacitat per retenir aigua. I si arriba a saturar-se, el vapor d'aigua contingut en l'aire es condensarà i formarà gotetes d'aigua sempre que la temperatura sigui positiva, i sublimarà, passant de vapor d'aigua a cristalls de gel.

En condicions normals, la temperatura baixa de manera gradual amb l'alçada. Generalment els núvols formats a nivells alts de la troposfera (capa més baixa de l'atmosfera on tenen lloc els fenòmens meteorològics) estan compostos per cristalls de gel i gotes d'aigua congelada, mentre que els núvols formats en nivells baixos acostumen a estar formats per gotes d'aigua. A nivells mitjos els núvols poden estar formats per una barreja de gotes d'aigua i cristalls de gel.

Els processos de condensació i sublimació es realitzen sobre partícules sòlides microscòpiques, anomenades nuclis de condensació, que estan suspeses en l'aire. Les variacions de temperatura permeten el canvi d'estat dels diversos estats de l'aigua, i fan que es condeni, sublimi, congeli i descongeli. L'estat de les partícules pot variar constantment en relació a la temperatura a què es trobin en cada moment, ja que no estan estàtiques dins del núvol, sinó que estan sotmeses a constants moviments verticals. Es pot saturar perquè baixi la temperatura de l'aire i no pugui contenir la humitat que tenia, o bé perquè es produeixi un ascens de la massa d'aire i en trobar en alçada valors més baixos se saturi el vapor d'aigua que contenia la massa d'aire que s'eleva.

Són, sobretot, els ascensos d'aire. Quan l'aire ascendeix -imaginem una bombolla o un globus d'aire- es descomprimeix, en tenir cada vegada menys aire per damunt oprimint-lo, i es refreda. L'aire fred admet menys vapor d'aigua que el càlid; per això, aviat la bombolla es trobarà saturada de vapor d'aigua i començarà a produir-se la condensació, a la sublimació si la temperatura de part d'aquest volum és molt baixa: haurà nascut un núvol. Únicament ens falta saber quins mecanismes produeixen a l'atmosfera ascensos d'aire. Són quatre: la convecció, l'orografia, les depressions atmosfèriques i els fronts.Info extret de : http://www.edu365.cat/eso/muds/ciencies/ud/meteoro/unitat2/2f2.htm http://www.xtec.cat/~xplanes/nuvols/nuvols.htm                      http://www.xtec.cat/centres/b7001565/projectes/08aigua/nuvols/

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

http://www.lavanguardia.com/natural/20140926/54416345463/el-principal-afluente-del-ebro-contaminado-con-un-pesticida-prohibido.html

La fàbrica Inquinosa va tancar al 1989, encarregada de la fabricació del líndano un pesticida d'alta toxicitat contra la salut i el medi ambient, va deixar un total d'entre 115000 i 160000 tones de residus tòxics en dos abocadors prop de Sabañánigo (un embassament), i 4000 tones de residus líquids amb bencè, clorobencens, clorofenols i lindano (hexaclorociclohexà).En l'actualitat l'ús d'aquest pesticida està estrictament prohibit arréu del món.Geologia: com pot arribar des de abocador fins a les aigües? Les aigües subterrènies són, segons la Diputació General d'Aragó, la principal causa de la contaminació del riu Gállego.

Geologia: Com s'ha donat aquest procés?

del abocador lixivia a aguas subterráneas una petita part arriba a les 2 depuradores de lixiviats que depuren (fracció petita de HCH) però una part important s'infiltra al terreny i es perd cap al riu a través dels cons de dejecció. L'any 1997 l'abocador va ser tancat.

Biologia: Usos i efectes lindano? insecticida d'ampli espectre usat en agricultura (diversos cultius, fruites, tractament de sols, llavors) i com ectoantiparasitari (contra polls i sarna http://www.geosalud.com/enfermedades-de-la-piel/lindane.htm)Mata als insectes que l'ingereixen o inhalen el vapor. Estimula el Sist. nerviós central, causant temblor, hiperexcitació, pèrdua de coordinació, paràlisis i mortEl major problema que té el lindano és que és bioacumulableEn l'home, en petites dosis, però en exposicions llargues (toxicidad crónica) pot causar problemes  hepàtics, renals, hormonals, anemies i del sistema nerviós. Aquesta bioacumulació podria originar càncer.

Quimica: composicióEl hexaclorociclohexano (HCH) tiene varios isómeros, el alfa, beta y gamma, este ultimo llamado lindano. La composición aproximada del HCH técnico es: 55-70% alfa HCH, 5-14% beta HCH, 10-18% gamma HCH e impurezas. Su peso molecular es de 290.83 gramos/mol.

Está dentro de los conocidos como pesticidas organoclorados: la mezcla de isómeros fue ampliamente utilizada como un insecticida económico, pero como el isómero gamma es el único que exhibe fuertes propiedades insecticidas, se le refina comúnmente a partir del HCH técnico y se comercializa con el nombre de lindano.Muy ligeramente soluble en agua, 10 ppm a 20 °C. Ligeramente soluble en alcohol absoluto (6.7%), en aceites de petróleo y soluble en acetona.Es estable a la luz, el calor y el aire. No es atacado por ácidos fuertes pero en presencia de álcalis es declorinado a triclorobenceno. Se sabe también que corroe al aluminio.En el proceso industrial de fabricación del lindano, el gas cloro (un veneno para el sistema nervioso) se pasa gradualmente en 660 partes de benceno (un carcinógeno conocido) hasta que 890 partes del gas han sido adsorbidas. La mezcla se agita continuamente y la temperatura se mantiene entre 15°C y 20°C. El suministro de cloro se interrumpe y el sólido precipitado se filtra y seca. El líquido madre se utiliza nuevamente y de esta manera se obtiene un proceso continuo para la preparación de hexacloruro de benceno. La mezcla de isómeros de hexacloruro de benceno es, entonces, el material crudo para la producción del lindano.Debemos hablar de la isomerización del HCH, ya que va a ser determinante para las diferentes actuaciones de gestión ambiental. En el aire, el γ-HCH se convierte por fotoquímica en a-HCH. Tanto gamma-HCH como a-HCH pueden transformarse biológicamente en ß-HCH, que es el isómero más persistente. El isómero beta es altamente recalcitrante en condiciones ambientales y más resistente a la biodegradación que los otros isómeros de HCH. Los índices de transformación del lindano en otros

isómeros dependen en gran medida del medio ambiente en el que es liberado (agua, suelo, sedimentos o aire), pH, y del tipo y abundancia de microbios transformadores o biodegradantes.

Pesticida

ECL50 Daphnia (µg/l 48h)

DL50 ratas (mg/kg)

Categoría de toxicidad

Vida media (años)Suelos

Vida media (años)Aguas

Persistencia 95%actividad (años)

Solubilidad en agua (mg/l)

Solubilidad en grasas (mg/l)

CB peces

Aldrín 28 40-50 BC 0.06-1.6

Más de 6 meses

1-6 0.01

Dieldrín

25 50 BC 0.5-3 Más de 6 meses

5-25 0.18 3700 7600

DDT 0.36 115-250

B 2-15 Más de 6 meses

4-30 0.0012 330 52500

Lindano

460 125 B 0.04-0.7

Más de 6 meses

3-10 7 800 470

En la tabla comparamos los compuestos organoclorados más perjudiciales para determinar las causas de su toxicidad: observamos que la vida media del lindano en el suelo es relativamente más pequeña que los otros pesticidas, debiéndose presumiblemente a su facilidad para volatilizarse.Sin embargo los datos que más llaman la atención es su relativa facilidad para disolverse en el agua comparada con los otros organoclorados estudiados y también su gran solubilidad en el tejido graso, lo que nos hace ver que el transporte es el principal perjuicio que presenta este compuesto, ya que puede ser llevado por el agua o bioacumulado en las grasas animales.