Tema 4
La hidrosfera
1.- Introducciรณn 2.- Distribuciรณn del agua en la Tierra 3.- Las propiedades del agua 4.- Importancia del agua para los seres vivos 5.- El ciclo del agua 6.- El ser humano y el agua 6.1.- Consumo de agua 6.2.- Potabilizaciรณn del agua 6.3.- Depuraciรณn del agua 7.- Contaminaciรณn del agua
1.- Introducción
Tema 4.- La hidrosfera
Cuando se empezó a formar el planeta Tierra, las altas temperaturas provocaron que toda el agua estuviera en estado líquido. A medida que se fue enfriando se condensó, dando lugar a precipitaciones que formaron los océanos primitivos. La hidrosfera se define como la masa de agua que forma parte de la superficie terrestre, independientemente del estado en el que se encuentre.
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La presencia de agua no es una característica única de nuestro planeta, podemos encontrarla en Marte o en muchos cometas, pero la característica de la Tierra es que es el único planeta del Sistema Solar que posee agua en sus tres estados, siendo el estado líquido el más relevante para la existencia de vida: Sólida: En los polos, en los glaciares o en forma de hielo y nieve. Líquida: Formando parte de los océanos, mares, ríos, ... Gaseosa: En forma de vapor de agua en la atmósfera.
La Tierra es un planeta único que permite el agua en estado líquido debido a dos factores esenciales: Distancia del Sol: La temperatura de nuestro planeta sería muy diferente si estuviéramos más cerca o más lejos del Sol, estando toda el agua en estado gaseoso o sólido respectivamente. Efecto invernadero: Gracias a la composición de nuestra atmósfera, se genera un efecto invernadero que permite que la temperatura media del planeta sea de unos 15-18 ºC, permitiendo que podamos encontrar el agua en estado líquido.
2.- Distribución del agua en la Tierra
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El agua cubre el 71% de la superficie terrestre, pero la mayoría no es apta para los seres vivos por su alta salinidad o por no ser accesible: Agua salada: Representa el 97,5% de toda el agua del planeta, está presente en mares y océanos y no es apta para el consumo. Agua dulce: Representa el 2,5%, pero no toda está disponible, la mayor parte forma los glaciares o está bajo la superficie terrestre. Solo un 0,3% del agua dulce está disponible en lagos, ríos o en la atmósfera.
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Agua salada: La salinidad media del agua de los océanos es del 3,5% (35g/L).
La salinidad se define como la concentración de sales disueltas en el agua y las sales más abundantes son el cloro (Cl) y el sodio (Na), que se juntan para formar la sal común o el cloruro sódico (ClNa). ¿De dónde procede la sal de los océanos? ¿Todos los océanos tienen la misma concentración de sales? Agua dulce: Son todas aquellas aguas con una salinidad inferior al 0,05% (0,5 g/L). El agua destilada, sin ningún contenido de sales disueltas, no existe en la naturaleza. Se encuentra en:
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a) Glaciares: Casi el 68,7% del agua dulce de nuestro planeta se encuentra en estado sólido en forma de hielo formando los glaciares de las regiones polares (casquetes polares) y los de las zonas de alta montaña (glaciares alpinos). b) Aguas subterráneas: El 30,1% del agua dulce se encuentra bajo la superficie terrestre por la infiltración del agua de lluvia o de aguas superficiales a través de rocas permeables que permiten su paso hasta zonas impermeables. c) Aguas superficiales: Solo el 0,4% del agua dulce es la que vemos en lagos, ríos y torrentes. También la que está en la atmósfera o formando parte de los seres vivos. ¿Cuál es la diferencia entre un lago, un río y un torrente?
3.- Las propiedades del agua
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El agua es una molécula formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno (H2O), con una serie de propiedades que la convierten en una molécula única. Por esta razón es la molécula mayoritaria de los seres vivos. El agua es incolora, inodora e insípida: El agua pura no tiene ni color, ni olor ni sabor. Como casi siempre tiene sales disueltas, sus propiedades se pueden ver afectadas. Disolvente universal: El agua es capaz de reaccionar con una gran cantidad de sustancias, consiguiendo su disolución.
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Cambios de estado del agua: El agua pura, por debajo de los 0ยบC, estรก en estado sรณlido (hielo), a partir de los 100ยบC pasa a gaseoso (vapor de agua) y entre 0-100ยบC estรก en estado lรญquido.
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Sublimaciรณn inversa
Sublimaciรณn
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Densidad del agua: Una de las propiedades que hacen única al agua es su densidad, ya que es mayor en estado líquido que en estado sólido. La densidad permite que el hielo pueda flotar sobre el agua líquida.
Elevado calor específico: Se necesita mucha energía para aumentar 1ºC su temperatura, por lo que se calienta y se enfría lentamente, más lento que la tierra o el aire. Este factor es el que permite climas cálidos en zonas costeras. Elevada capacidad de adhesión: Las moléculas de agua se unen fácilmente entre sí y entre otros materiales, permitiendo que el agua tenga muchas propiedades, como la capilaridad, la tensión superficial o ser incompresible.
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4.- Importancia del agua para los seres vivos
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El agua es imprescindible para la vida en nuestro planeta, razón por la cual es el componente mayoritario de los seres vivos con más de un 90% de su peso. Sus propiedades son las responsables de este hecho: Al ser tan buen disolvente, permite muchos procesos de los seres vivos, como las plantas, que incorporan sales minerales con el agua que absorben por las raíces o, en el caso de los animales, repartir nutrientes y desechos gracias a que están disueltos en la sangre. Como el agua también contiene oxígeno disuelto, permite la respiración de los animales acuáticos. La mayor densidad del agua líquida con respecto al hielo provoca que el hielo flote sobre el agua, impidiendo la congelación de ríos y lagos, ya que sirve como aislante del frío. De esta forma se permite la vida de los organismos acuáticos. El elevado calor específico del agua crea un ambiente interno estable en los seres vivos y les permite regular su temperatura. Los mamíferos distribuyen el calor aumentando la temperatura de la sangre y el sudor se evapora en la piel gracias al calor del cuerpo, disminuyendo la temperatura cuando es necesario.
5.- El ciclo del agua
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Se define como el conjunto de procesos que ocurren en nuestro planeta por los que el agua circula entre la superficie terrestre y la atmósfera de forma cíclica. La circulación del agua es posible por dos factores: Energía del Sol: Permite los constantes cambios de estado (sólido, líquido y gaseoso) por procesos de evaporación, transpiración, condensación, precipitación, infiltración y escorrentía. Fuerza de la gravedad: Permite que el agua de la atmósfera vuelva a la superficie y circule desde los continentes hasta los océanos. La energía del Sol permite la evaporación del agua de ríos, lagos y océanos hacia la atmósfera, que aumenta por la transpiración de los seres vivos, sobre todo de las plantas. En la atmósfera el agua se enfría y se condensa, formando las nubes y volviendo a la superficie terrestre en forma de lluvia, nieve o granizo por procesos de precipitación. El agua de los continentes circula por la superficie (escorrentía superficial) y por la gravedad llega a los ríos, lagos y océanos. Cuando el terreno lo permite, el agua se infiltra en el terreno, formando las aguas subterráneas que también circularán (escorrentía subterránea) hasta llegar a los océanos.
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La circulación del agua por nuestro planeta provoca una serie de consecuencias muy importantes que afectan a su funcionamiento y dinámica: El agua y el clima: El agua que contiene la atmósfera en forma de vapor permite que en las zonas húmedas la temperatura se mantenga más constante. Además, es la responsable de las precipitaciones. El agua y el paisaje: La circulación del agua por la superficie terrestre modela y modifica el relieve por procesos de erosión, transporte de los sedimentos y sedimentación de los mismos. El agua y los seres vivos: El agua es imprescindible para la vida en nuestro planeta y dependiendo de los diferentes ecosistemas, en los cuales la cantidad de agua disponible es diferente, las especies evolucionan y se adaptan para aprovecharla.
6.- El ser humano y el agua
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Para el ser humano, al igual que para el resto de seres vivos, el agua es imprescindible, estableciendo un ciclo constante entre el agua que incorporamos y el agua que perdemos. 6.1.- Consumo de agua: El ser humano no utiliza el agua únicamente para beber, la mayoría de los usos tiene otros fines: Uso doméstico: Representa alrededor del 12%, pero aquí se incluye el agua empleada para beber, el aseo personal, la cocina o la limpieza. Uso agrícola y ganadero: Con un 79% del total, el agua utilizada en los cultivos y en la cría de ganado representa el mayor gasto de agua. Para prod producir 1 kilo de maíz se necesitan 900 litros de agua, para 1 kilo de carne de pollo unos 3400 litros y para 1 kilo de carne de vaca casi 16000 litros. Uso industrial y comercial: Utiliza un 9% del total, consumido en procesos como refrigeración o como disolvente.
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6.2.- Potabilización del agua: El agua que hay presente en la naturaleza no podemos beberla directamente por los microorganismos que contiene y por posibles contaminantes. El agua que llega a nuestras casas ha pasado por un proceso llamado potabilización, que se define como los procesos que tratan y transforman el agua para que sea apta para el consumo humano. Comprende varias etapas: Captación: El agua llega procedente de ríos y embalses. Clarificación: Pasa por múltiples filtros para eliminar las partículas sólidas. Desinfección: Mediante cloro o radiación ultravioleta se eliminan todos los microorganismos patógenos y se almacena. Distribución: El agua potable se distribuye a la población.
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6.3.- Depuración del agua: Después de ser usada, el agua contiene materia orgánica y múltiples productos químicos como detergentes y, en este estado, no se puede devolver a la naturaleza. Antes pasa por una planta depuradora donde se realiza el proceso llamado depuración, que se define como los procesos realizados en las aguas residuales para eliminar las sustancias tóxicas que contiene antes de ser devuelta a la naturaleza. A lo largo de la depuración se realizan procesos de filtración, sedimentación o aireación.
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El ciclo que sufre el agua para el consumo humano es el siguiente: Potabilizaciรณn
Consumo
Depuraciรณn
7.- Contaminación del agua
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Se produce cuando se cambia su composición y propiedades por motivos físicos, químicos o biológicos, provocando que sea perjudicial para los seres vivos. Cuando el ser humano utiliza el agua, provoca su contaminación, incluyendo la de mares y océanos: Contaminación doméstica: El agua queda contaminada por materia orgánica, como residuos fecales, y detergentes. Contaminación agrícola y ganadera: Los abonos, fertilizantes y pesticidas se mezclan con el agua de riego, al igual que los residuos orgánicos procedentes de la ganadería. Contaminando acuíferos y ríos próximos. Contaminación industrial: El sector industrial realiza vertidos que contaminan ríos, acuíferos, mares y océanos. En este apartado se incluye también la contaminación de minas, estaciones petroleras o centrales nucleares, que devuelven el agua caliente que utilizan para enfriar sus reactores. Piensa tres impactos ambientales que puedan contaminar la hidrosfera.
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Hidrosfera Distribución Agua dulce Glaciares ● Aguas subterráneas ● Ríos, lagos y torrentes ● Atmósfera
Agua salada
Propiedades
Ciclo del agua
Usos del agua
Incolora Inodora Insípida
Evaporación Transpiración Condensacion Precipitación Infiltración Escorrentía
Potabilización
●
Disolvente universal
Consumo Depuración
Densidad Calor específico Adhesión
Contaminación