Información

¿Qué sustancias gaseosas emiten los humanos?

¿Qué sustancias gaseosas emiten los humanos?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Aparte del CO₂ y el metano, ¿qué otros gases producen o emiten los seres humanos?

Por ejemplo, ¿la descomposición de la piel o la respiración aeróbica emite gases especiales que las personas normalmente no se dan cuenta o no conocen?

Pregunto porque un descubrimiento que hice durante la investigación es que, si bien es venenoso para el sistema nervioso central, el metanol es un compuesto endógeno natural que se encuentra en individuos humanos normales y sanos.

Un estudio encontró una media de 4.5 ppm en el aliento exhalado de los sujetos. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0967-3334/27/7/007


Hay más de 100 compuestos en fase gaseosa que provienen de humanos.

Encuentre otra información sobre la mayoría de estas familias de compuestos en wiki.

La lista completa de compuestos está aquí

Los métodos y hallazgos están aquí


¡Los gases NO, H₂S, CO incluso tienen una función en el cuerpo humano!

El óxido nítrico se produce en el endotelio y las neuronas como mensajero, y en los macrófagos como causa del estrés nitrosativo de las bacterias encarceladas. El sulfuro de hidrógeno se produce en el catabolismo de la cisteína y funciona como mensajero (descubierto recientemente). El monóxido de carbono también parece actuar como mensajero.

http://en.wikipedia.org/wiki/Biological_functions_of_nitric_oxide

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_sulfide#Function_in_the_body

Wu, L; Wang, R (diciembre de 2005). "Monóxido de carbono: producción endógena, funciones fisiológicas y aplicaciones farmacológicas". Pharmacol Rev 57 (4): 585-630. doi: 10.1124 / pr.57.4.3. PMID 16382109


El H₂O se emite a través de la respiración y la transpiración.


Un componente clave del olor corporal es el tioalcohol volátil, 3-metil-3-sulfanilhexan-1-ol (3M3SH). La estructura se puede visualizar como hexan-1-ol "sustituido por un grupo metilo y un grupo tiol en la posición 3" (pubchem)

Un contribuyente importante a la formación de 3M3SH es la bacteria comensal, Staphylococcus hominis, que lo produce como un subproducto del metabolismo de Cys-Gly-3M3SH (inodoro).

Cys-Gly-3M3SH, "un alcohol conjugado con dipéptido de L-cisteinilglicina que es secretado en la superficie de la piel por las glándulas apocrinas" (Ref 2), se produce como un subproducto del metabolismo humano en las glándulas sudoríparas.

La enzima clave es una cisteína-tiol liasa (C-T liasa), que (entre muchos otros atributos interesantes) contiene fosfato de piridoxal.

Referencias

Ref 1: Base estructural del transporte de precursores de malos olores en la axila humana (Minhas et al., 2018)

Ref 2: La base molecular de la producción de tioalcohol en el olor corporal humano (Rudden et al., 2020; Naturaleza (informes científicos))

Ref 3: Conoce el sudor: los científicos resuelven el misterio detrás del olor corporal (The Guardian, julio de 2020)

Ref 4: Estructura de 3M3SH en pubchem.


El intercambio de gases durante la respiración se produce principalmente por difusión. La difusión es un proceso en el que el transporte es impulsado por un gradiente de concentración. Las moléculas de gas se mueven de una región de alta concentración a una región de baja concentración. La sangre que tiene una concentración baja de oxígeno y una alta concentración de dióxido de carbono experimenta un intercambio de gases con el aire de los pulmones. El aire de los pulmones tiene una mayor concentración de oxígeno que la de la sangre sin oxígeno y una menor concentración de dióxido de carbono. Este gradiente de concentración permite el intercambio de gases durante la respiración.

Presión parcial es una medida de la concentración de los componentes individuales en una mezcla de gases. La presión total ejercida por la mezcla es la suma de las presiones parciales de los componentes de la mezcla. La velocidad de difusión de un gas es proporcional a su presión parcial dentro de la mezcla total de gases. Este concepto se analiza con más detalle a continuación.


Contenido

El dióxido de carbono fue el primer gas que se describió como una sustancia discreta. Aproximadamente en 1640, [21] el químico flamenco Jan Baptist van Helmont observó que cuando quemaba carbón vegetal en un recipiente cerrado, la masa de la ceniza resultante era mucho menor que la del carbón vegetal original. Su interpretación fue que el resto del carbón vegetal había sido transmutado en una sustancia invisible que él denominó "gas" o "espíritu salvaje" (Spiritus Sylvestris). [22]

Las propiedades del dióxido de carbono fueron estudiadas más a fondo en la década de 1750 por el médico escocés Joseph Black. Descubrió que la piedra caliza (carbonato de calcio) se podía calentar o tratar con ácidos para producir un gas que llamó "aire fijo". Observó que el aire fijo era más denso que el aire y no sostenía ni llamas ni vida animal. Black también descubrió que cuando se burbujeaba a través de agua de cal (una solución acuosa saturada de hidróxido de calcio), precipitaba carbonato de calcio. Usó este fenómeno para ilustrar que el dióxido de carbono se produce por la respiración animal y la fermentación microbiana. En 1772, el químico inglés Joseph Priestley publicó un artículo titulado Impregnación de agua con aire fijo en el que describió un proceso de goteo de ácido sulfúrico (o aceite de vitriolo como Priestley lo sabía) sobre tiza para producir dióxido de carbono, y obligando al gas a disolverse agitando un recipiente con agua en contacto con el gas. [23]

El dióxido de carbono fue licuado por primera vez (a presiones elevadas) en 1823 por Humphry Davy y Michael Faraday. [24] La primera descripción del dióxido de carbono sólido (hielo seco) fue dada por el inventor francés Adrien-Jean-Pierre Thilorier, quien en 1835 abrió un recipiente presurizado de dióxido de carbono líquido, solo para descubrir que el enfriamiento producido por la evaporación rápida del líquido produjo una "nieve" de CO sólido2. [25] [26]

Estructura y vinculación

La molécula de dióxido de carbono es lineal y centrosimétrica en equilibrio. La longitud del enlace carbono-oxígeno es 116,3 pm, notablemente más corta que la longitud del enlace de un enlace simple C – O e incluso más corta que la mayoría de los otros grupos funcionales con enlaces múltiples C – O. [27] Dado que es centrosimétrica, la molécula no tiene dipolo eléctrico.

Como molécula triatómica lineal, CO2 tiene cuatro modos vibratorios como se muestra en el diagrama. Sin embargo, el modo de estiramiento simétrico no crea un dipolo y, por lo tanto, no se observa en el espectro de infrarrojos. Los dos modos de flexión están degenerados, lo que significa que corresponden a una sola frecuencia. En consecuencia, solo se observan dos bandas vibratorias en el espectro IR: un modo de estiramiento antisimétrico en el número de onda 2349 cm -1 (longitud de onda 4,25 μm) y un par degenerado de modos de flexión en 667 cm -1 (longitud de onda 15 μm). También hay un modo de estiramiento simétrico a 1388 cm -1 que solo se observa en el espectro Raman. [28]

Como resultado de los dos modos de flexión, la molécula solo es estrictamente lineal cuando la cantidad de flexión es cero. Tanto la teoría [29] como los experimentos de imágenes de explosión de Coulomb [30] han demostrado que esto nunca es cierto para ambos modos a la vez. En una muestra de dióxido de carbono en fase gaseosa, ninguna de las moléculas es lineal como resultado de los movimientos vibratorios. Sin embargo, la geometría molecular todavía se describe como lineal, lo que describe las posiciones atómicas promedio correspondientes a la energía potencial mínima. Esto también es cierto para otras moléculas "lineales".

En solución acuosa

El dióxido de carbono es soluble en agua, en la que forma reversiblemente H
2 CO
3 (ácido carbónico), que es un ácido débil ya que su ionización en agua es incompleta.

La constante de equilibrio de hidratación del ácido carbónico es K h = [H 2 C O 3] [C O 2 (a q)] = 1,70 × 10 - 3 < displaystyle K _ < mathrm > = < frac < rm <[H_ <2> CO_ <3>] >> < rm <[CO_ <2> (aq)] >>> = 1.70 times 10 ^ <-3>> (en 25 ° C). Por lo tanto, la mayor parte del dióxido de carbono no se convierte en ácido carbónico, sino que permanece como CO.2 moléculas, sin afectar el pH.

Las concentraciones relativas de CO
2 , H
2 CO
3 , y las formas desprotonadas HCO -
3 (bicarbonato) y CO 2−
3 (carbonato) dependen del pH. Como se muestra en un gráfico de Bjerrum, en agua neutra o ligeramente alcalina (pH & gt 6.5), la forma de bicarbonato predomina (& gt50%) convirtiéndose en la más prevalente (& gt95%) al pH del agua de mar. En agua muy alcalina (pH & gt 10,4), la forma predominante (& gt50%) es el carbonato. Los océanos, que son levemente alcalinos con un pH típico de 8,2 a 8,5, contienen alrededor de 120 mg de bicarbonato por litro.

Al ser diprótico, el ácido carbónico tiene dos constantes de disociación ácida, la primera para la disociación en el ion bicarbonato (también llamado hidrogenocarbonato) (HCO).3 − ):

H2CO3 ⇌ HCO3 - + H + Ka1 = 2.5 × 10 −4 mol / L pKa1 = 3,6 a 25 ° C. [27]

El ion bicarbonato es una especie anfótera que puede actuar como ácido o como base, dependiendo del pH de la solución. A pH alto, se disocia significativamente en el ion carbonato (CO3 2− ):

HCO3 - ⇌ CO3 2− + H + Ka2 = 4,69 × 10 −11 mol / L pKa2 = 10.329

En los organismos, la producción de ácido carbónico es catalizada por la enzima anhidrasa carbónica.

Reacciones químicas de CO2

CO2 es un electrófilo potente que tiene una reactividad electrófila que es comparable al benzaldehído o compuestos carbonílicos α, β-insaturados fuertes. Sin embargo, a diferencia de los electrófilos de reactividad similar, las reacciones de los nucleófilos con CO2 son termodinámicamente menos favorecidos y, a menudo, son altamente reversibles. [32] Solo los nucleófilos muy fuertes, como los carbaniones proporcionados por los reactivos de Grignard y los compuestos de organolitio, reaccionan con el CO2 para dar carboxilatos:

MR + CO2 → RCO2M donde M = Li o Mg Br y R = alquilo o arilo.

En complejos metálicos de dióxido de carbono, CO2 sirve como ligando, que puede facilitar la conversión de CO2 a otros productos químicos. [33]

La reducción de CO2 al CO suele ser una reacción lenta y difícil:

Los fotoautótrofos (es decir, plantas y cianobacterias) utilizan la energía contenida en la luz solar para fotosintetizar azúcares simples a partir de CO2 absorbido del aire y el agua:

El potencial redox para esta reacción cerca de pH 7 es de aproximadamente −0,53 V versus el electrodo de hidrógeno estándar. La enzima monóxido de carbono deshidrogenasa que contiene níquel cataliza este proceso. [34]

Propiedades físicas

El dióxido de carbono es incoloro. A bajas concentraciones, el gas es inodoro, sin embargo, a concentraciones suficientemente altas, tiene un olor ácido y penetrante. [1] A temperatura y presión estándar, la densidad del dióxido de carbono es de aproximadamente 1,98 kg / m 3, aproximadamente 1,53 veces la del aire. [35]

El dióxido de carbono no tiene estado líquido a presiones por debajo de 5,1 atmósferas estándar (520 kPa). A 1 atmósfera (cerca de la presión media al nivel del mar), el gas se deposita directamente en un sólido a temperaturas inferiores a -78,5 ° C (-109,3 ° F 194,7 K) y el sólido se sublima directamente a un gas por encima de -78,5 ° C. En su estado sólido, el dióxido de carbono se denomina comúnmente hielo seco.

El dióxido de carbono líquido se forma solo a presiones superiores a 5,1 atm, el punto triple del dióxido de carbono es de aproximadamente 5,1 bar (517 kPa) a 217 K (ver diagrama de fase). El punto crítico es de 7,38 MPa a 31,1 ° C. [36] [37] Otra forma de dióxido de carbono sólido que se observa a alta presión es un sólido amorfo similar al vidrio. [38] Esta forma de vidrio, llamada carbonia, se produce mediante el sobreenfriamiento de CO calentado2 a presión extrema (40-48 GPa o alrededor de 400.000 atmósferas) en un yunque de diamante. Este descubrimiento confirmó la teoría de que el dióxido de carbono podría existir en un estado de vidrio similar a otros miembros de su familia elemental, como el silicio (vidrio de sílice) y el dióxido de germanio. Sin embargo, a diferencia de los vidrios de sílice y de Alemania, el vidrio de carbonia no es estable a presiones normales y se convierte en gas cuando se libera la presión.

A temperaturas y presiones por encima del punto crítico, el dióxido de carbono se comporta como un fluido supercrítico conocido como dióxido de carbono supercrítico.

El dióxido de carbono se puede obtener mediante destilación del aire, pero el método es ineficaz. Industrialmente, el dióxido de carbono es predominantemente un producto de desecho no recuperado, producido por varios métodos que pueden practicarse a diversas escalas. [39]

La combustión de todos los combustibles a base de carbono, como metano (gas natural), destilados de petróleo (gasolina, diesel, queroseno, propano), carbón, madera y materia orgánica genérica produce dióxido de carbono y, excepto en el caso del carbono puro, agua. . Como ejemplo, la reacción química entre metano y oxígeno:

Se produce por descomposición térmica de la piedra caliza, CaCO.
3 por calentamiento (calcinación) a aproximadamente 850 ° C (1,560 ° F), en la fabricación de cal viva (óxido de calcio, CaO), un compuesto que tiene muchos usos industriales:

El hierro se reduce de sus óxidos con coque en un alto horno, produciendo arrabio y dióxido de carbono: [40]

El dióxido de carbono es un subproducto de la producción industrial de hidrógeno mediante reformado con vapor y la reacción de cambio de gas de agua en la producción de amoníaco. Estos procesos comienzan con la reacción del agua y el gas natural (principalmente metano). [41] Esta es una fuente importante de dióxido de carbono de calidad alimentaria para su uso en la carbonatación de cerveza y refrescos, y también se utiliza para aturdir animales como las aves de corral. En el verano de 2018 surgió en Europa una escasez de dióxido de carbono para estos fines debido al cierre temporal de varias plantas de amoniaco por mantenimiento. [42]

Los ácidos liberan CO2 de la mayoría de los carbonatos metálicos. En consecuencia, puede obtenerse directamente de manantiales de dióxido de carbono natural, donde se produce por la acción del agua acidificada sobre piedra caliza o dolomita. La reacción entre el ácido clorhídrico y el carbonato de calcio (piedra caliza o creta) se muestra a continuación:

Estas reacciones van acompañadas de formación de espuma o burbujeo, o ambos, a medida que se libera el gas. Tienen usos muy extendidos en la industria porque se pueden utilizar para neutralizar corrientes de ácidos residuales.

El dióxido de carbono es un subproducto de la fermentación del azúcar en la elaboración de cerveza, whisky y otras bebidas alcohólicas y en la producción de bioetanol. La levadura metaboliza el azúcar para producir CO2 y etanol, también conocido como alcohol, de la siguiente manera:

Todos los organismos aeróbicos producen CO2 cuando oxidan carbohidratos, ácidos grasos y proteínas. El gran número de reacciones involucradas son extremadamente complejas y no se describen fácilmente. Consulte (respiración celular, respiración anaeróbica y fotosíntesis). La ecuación para la respiración de glucosa y otros monosacáridos es:

Los organismos anaeróbicos descomponen el material orgánico produciendo metano y dióxido de carbono junto con trazas de otros compuestos. [43] Independientemente del tipo de material orgánico, la producción de gases sigue un patrón cinético bien definido. El dióxido de carbono comprende alrededor del 40-45% del gas que emana de la descomposición en los vertederos (denominado "gas de vertedero"). La mayor parte del 50-55% restante es metano. [44]

El dióxido de carbono es utilizado por la industria alimentaria, la industria petrolera y la industria química. [39] El compuesto tiene usos comerciales variados, pero uno de sus mayores usos como químico es en la producción de bebidas carbonatadas que proporciona el brillo en bebidas carbonatadas como agua de soda, cerveza y vino espumoso.

Precursor de productos químicos

En la industria química, el dióxido de carbono se consume principalmente como ingrediente en la producción de urea, y una fracción más pequeña se utiliza para producir metanol y una variedad de otros productos. [45] Algunos derivados del ácido carboxílico, como el salicilato de sodio, se preparan con CO2 por la reacción de Kolbe-Schmitt. [46]

Además de los procesos convencionales que utilizan CO2 para la producción química, los métodos electroquímicos también se están explorando a nivel de investigación. En particular, el uso de energías renovables para la producción de combustibles a partir de CO2 (como el metanol) es atractivo ya que esto podría resultar en combustibles que podrían transportarse y usarse fácilmente dentro de las tecnologías de combustión convencionales, pero no tienen CO neto2 emisiones. [47]

Alimentos

El dióxido de carbono es un aditivo alimentario que se utiliza como propulsor y regulador de la acidez en la industria alimentaria. Está aprobado para su uso en la UE [48] (listado como número E E290), Estados Unidos [49] y Australia y Nueva Zelanda [50] (listado por su número SIN 290).

Un caramelo llamado Pop Rocks se presuriza con gas dióxido de carbono [51] a aproximadamente 4.000 kPa (40 bar 580 psi). Cuando se coloca en la boca, se disuelve (al igual que otros caramelos duros) y libera las burbujas de gas con un estallido audible.

Los agentes leudantes hacen que la masa suba al producir dióxido de carbono. [52] La levadura de panadería produce dióxido de carbono por fermentación de azúcares dentro de la masa, mientras que los leudantes químicos como el polvo de hornear y el bicarbonato de sodio liberan dióxido de carbono cuando se calientan o si se exponen a ácidos.

Bebidas

El dióxido de carbono se utiliza para producir refrescos carbonatados y agua con gas. Tradicionalmente, la carbonatación de la cerveza y el vino espumoso se producía por fermentación natural, pero muchos fabricantes carbonatan estas bebidas con dióxido de carbono recuperado del proceso de fermentación. En el caso de la cerveza embotellada y en barril, el método más utilizado es la carbonatación con dióxido de carbono reciclado. Con la excepción de la British Real Ale, la cerveza de barril generalmente se transfiere de barriles en una cámara fría o bodega a grifos dispensadores en la barra usando dióxido de carbono presurizado, a veces mezclado con nitrógeno.

El sabor del agua de soda (y las sensaciones de sabor relacionadas en otras bebidas carbonatadas) es un efecto del dióxido de carbono disuelto en lugar de las burbujas que estallan del gas. La anhidrasa carbónica 4 se convierte en ácido carbónico dando lugar a un sabor amargo, y también el dióxido de carbono disuelto induce una respuesta somatosensorial. [53]

Vinificación

El dióxido de carbono en forma de hielo seco se usa a menudo durante la fase de remojo en frío en la elaboración del vino para enfriar los racimos de uvas rápidamente después de la recolección para ayudar a prevenir la fermentación espontánea por la levadura silvestre. La principal ventaja de usar hielo seco sobre hielo de agua es que enfría las uvas sin agregar agua adicional que pueda disminuir la concentración de azúcar en el mosto de uva y, por lo tanto, la concentración de alcohol en el vino terminado. El dióxido de carbono también se utiliza para crear un ambiente hipóxico para la maceración carbónica, el proceso utilizado para producir el vino Beaujolais.

El dióxido de carbono a veces se usa para rellenar botellas de vino u otros recipientes de almacenamiento, como barriles, para evitar la oxidación, aunque tiene el problema de que puede disolverse en el vino, lo que hace que un vino que antes estaba quieto se vuelva ligeramente burbujeante. Por este motivo, los enólogos profesionales prefieren otros gases como el nitrógeno o el argón para este proceso.

Animales asombrosos

El dióxido de carbono se utiliza a menudo para "aturdir" a los animales antes del sacrificio. [54] "Aturdimiento" puede ser un nombre inapropiado, ya que los animales no son eliminados inmediatamente y pueden sufrir angustia. [55] [56]

Gas inerte

Es uno de los gases comprimidos más utilizados para sistemas neumáticos (gas presurizado) en herramientas portátiles a presión. El dióxido de carbono también se utiliza como atmósfera para soldar, aunque en el arco de soldadura reacciona para oxidar la mayoría de los metales. El uso en la industria automotriz es común a pesar de la evidencia significativa de que las soldaduras hechas con dióxido de carbono son más frágiles que las hechas en atmósferas más inertes. [ cita necesaria ] Cuando se utiliza para soldadura MIG, CO2 El uso a veces se denomina soldadura MAG, para Metal Active Gas, como CO2 puede reaccionar a estas altas temperaturas. Tiende a producir un charco más caliente que las atmósferas verdaderamente inertes, mejorando las características de flujo. Aunque, esto puede deberse a reacciones atmosféricas que ocurren en el lugar del charco. Por lo general, esto es lo opuesto al efecto deseado al soldar, ya que tiende a debilitar el sitio, pero puede no ser un problema para la soldadura de acero dulce en general, donde la ductilidad final no es una preocupación importante.

Se utiliza en muchos productos de consumo que requieren gas presurizado porque es económico y no inflamable, y porque experimenta una transición de fase de gas a líquido a temperatura ambiente a una presión alcanzable de aproximadamente 60 bar (870 psi 59 atm), lo que permite mucho más dióxido de carbono para caber en un recipiente determinado de lo que sería de otra manera. Los chalecos salvavidas a menudo contienen botes de dióxido de carbono a presión para inflarlos rápidamente. Cápsulas de aluminio de CO2 también se venden como suministros de gas comprimido para pistolas de aire comprimido, marcadores / pistolas de paintball, inflado de neumáticos de bicicletas y para hacer agua carbonatada. También se pueden utilizar altas concentraciones de dióxido de carbono para matar plagas. El dióxido de carbono líquido se utiliza en el secado supercrítico de algunos productos alimenticios y materiales tecnológicos, en la preparación de muestras para microscopía electrónica de barrido [57] y en la descafeinación de granos de café.

Extintor de incendios

El dióxido de carbono se puede utilizar para extinguir llamas inundando el ambiente alrededor de la llama con el gas. No reacciona por sí mismo para extinguir la llama, sino que priva de oxígeno a la llama desplazándola. Algunos extintores de incendios, especialmente los diseñados para incendios eléctricos, contienen dióxido de carbono líquido a presión. Los extintores de dióxido de carbono funcionan bien en fuegos pequeños de líquidos inflamables y eléctricos, pero no en fuegos de combustibles ordinarios, porque aunque excluye el oxígeno, no enfría las sustancias en combustión de manera significativa y cuando el dióxido de carbono se dispersa, pueden incendiarse al exponerse a la atmósfera. oxígeno. Su conveniencia en incendios eléctricos se debe al hecho de que, a diferencia del agua u otros métodos basados ​​en productos químicos, el dióxido de carbono no causará cortocircuitos, lo que provocará aún más daños al equipo. Debido a que es un gas, también es fácil dispensar grandes cantidades de gas automáticamente en las salas de infraestructura de TI, donde el fuego en sí puede ser difícil de alcanzar con métodos más inmediatos porque está detrás de las puertas de los estantes y dentro de las vitrinas. El dióxido de carbono también se ha utilizado ampliamente como agente extintor en sistemas fijos de protección contra incendios para la aplicación local de peligros específicos y la inundación total de un espacio protegido. [58] Las normas de la Organización Marítima Internacional también reconocen los sistemas de dióxido de carbono para la protección contra incendios de las bodegas de los buques y las salas de máquinas. Los sistemas de protección contra incendios basados ​​en dióxido de carbono se han relacionado con varias muertes, ya que pueden causar asfixia en concentraciones suficientemente altas. Una revisión de CO2 Los sistemas identificaron 51 incidentes entre 1975 y la fecha del informe (2000), que causaron 72 muertos y 145 heridos. [59]

CO supercrítico2 como solvente

El dióxido de carbono líquido es un buen disolvente para muchos compuestos orgánicos lipofílicos y se utiliza para eliminar la cafeína del café. [15] El dióxido de carbono ha atraído la atención en la industria farmacéutica y otras industrias de procesamiento químico como una alternativa menos tóxica a los disolventes más tradicionales como los organoclorados. También es utilizado por algunas tintorerías por este motivo (ver química verde). Se utiliza en la preparación de algunos aerogeles debido a las propiedades del dióxido de carbono supercrítico.

Agricultura

Las plantas requieren dióxido de carbono para realizar la fotosíntesis. Las atmósferas de los invernaderos pueden (si son de gran tamaño, deben) enriquecerse con CO adicional2 para sostener y aumentar la tasa de crecimiento de las plantas. [60] [61] En concentraciones muy altas (100 veces la concentración atmosférica o más), el dióxido de carbono puede ser tóxico para la vida animal, por lo que elevar la concentración a 10,000 ppm (1%) o más durante varias horas eliminará plagas como moscas blancas y ácaros en un invernadero. [62]

Usos médicos y farmacológicos

En medicina, se agrega hasta un 5% de dióxido de carbono (130 veces la concentración atmosférica) al oxígeno para estimular la respiración después de la apnea y estabilizar el oxígeno.
2 /CO
2 equilibrio en sangre.

El dióxido de carbono se puede mezclar con hasta un 50% de oxígeno, formando un gas inhalable que se conoce como Carbogen y tiene una variedad de usos médicos y de investigación.

Energía

Recuperación de combustibles fósiles

El dióxido de carbono se utiliza en la recuperación mejorada de petróleo donde se inyecta en pozos de petróleo productores o adyacentes a ellos, generalmente en condiciones supercríticas, cuando se vuelve miscible con el petróleo. Este enfoque puede aumentar la recuperación de petróleo original al reducir la saturación de petróleo residual entre un 7% y un 23% adicional a la extracción primaria. [63] Actúa como un agente presurizante y, cuando se disuelve en el petróleo crudo subterráneo, reduce significativamente su viscosidad y cambia la química de la superficie, lo que permite que el petróleo fluya más rápidamente a través del depósito hasta el pozo de extracción. [64] En los campos petrolíferos maduros, se utilizan extensas redes de tuberías para llevar el dióxido de carbono a los puntos de inyección.

En la recuperación mejorada de metano del lecho de carbón, se bombearía dióxido de carbono a la veta de carbón para desplazar el metano, a diferencia de los métodos actuales que se basan principalmente en la eliminación de agua (para reducir la presión) para hacer que la veta de carbón libere su metano atrapado. [sesenta y cinco]

Bio transformación en combustible

Se ha propuesto que CO2 de la generación de energía se burbujee en estanques para estimular el crecimiento de algas que luego podrían convertirse en combustible biodiesel. [66] Una cepa de la cianobacteria. Synechococcus elongatus ha sido diseñado genéticamente para producir los combustibles isobutiraldehído e isobutanol a partir de CO2 usando la fotosíntesis. [67]

Refrigerante

El dióxido de carbono líquido y sólido son refrigerantes importantes, especialmente en la industria alimentaria, donde se emplean durante el transporte y almacenamiento de helados y otros alimentos congelados. El dióxido de carbono sólido se denomina "hielo seco" y se utiliza para envíos pequeños donde el equipo de refrigeración no es práctico. El dióxido de carbono sólido siempre está por debajo de -78,5 ° C (-109,3 ° F) a presión atmosférica regular, independientemente de la temperatura del aire.

Se utilizó dióxido de carbono líquido (nomenclatura industrial R744 o R-744) como refrigerante antes del uso [ cita necesaria ] de diclorodifluorometano (R12, un compuesto clorofluorocarbonado (CFC)). CO
2 podría disfrutar de un renacimiento porque uno de los principales sustitutos de los CFC, el 1,1,1,2-tetrafluoroetano (R134a, un compuesto de hidrofluorocarbono (HFC)) contribuye al cambio climático más que el CO
2 lo hace. CO
2 propiedades físicas son altamente favorables para propósitos de enfriamiento, refrigeración y calefacción, teniendo una alta capacidad de enfriamiento volumétrico. Debido a la necesidad de operar a presiones de hasta 130 bares (1900 psi 13000 kPa), CO
2 requieren depósitos y componentes altamente resistentes mecánicamente que ya han sido desarrollados para la producción en masa en muchos sectores. En el aire acondicionado de automóviles, en más del 90% de todas las condiciones de conducción para latitudes superiores a 50 °, CO
2 (R744) funciona de manera más eficiente que los sistemas que utilizan HFC (p.ej., R134a). Sus ventajas ambientales (GWP de 1, no agota la capa de ozono, no tóxico, no inflamable) podrían convertirlo en el fluido de trabajo futuro para reemplazar los HFC actuales en automóviles, supermercados y calentadores de agua con bomba de calor, entre otros. Coca-Cola ha enviado CO
Enfriadores de bebidas a base de 2 y el Ejército de EE. UU. Está interesado en CO
2 tecnología de refrigeración y calefacción. [68] [69]

Se espera que la industria automotriz mundial se decida por el refrigerante de próxima generación en el aire acondicionado de los automóviles. [ ¿Cuándo? ] CO
2 es una de las opciones discutidas (ver también: Aire acondicionado automotriz sostenible).

Usos menores

El dióxido de carbono es el medio láser en un láser de dióxido de carbono, que es uno de los primeros tipos de láseres.

El dióxido de carbono se puede utilizar como un medio para controlar el pH de las piscinas, [70] agregando continuamente gas al agua, evitando así que el pH aumente. Entre las ventajas de esto se encuentra evitar la manipulación de ácidos (más peligrosos). De manera similar, también se usa en el mantenimiento de acuarios de arrecife, donde se usa comúnmente en reactores de calcio para reducir temporalmente el pH del agua que pasa sobre el carbonato de calcio para permitir que el carbonato de calcio se disuelva en el agua más libremente donde se usa. por algunos corales para construir su esqueleto.

Se utiliza como refrigerante primario en el reactor británico avanzado refrigerado por gas para la generación de energía nuclear.

La inducción de dióxido de carbono se usa comúnmente para la eutanasia de animales de investigación de laboratorio. Métodos para administrar CO2 incluir la colocación de los animales directamente en una cámara cerrada y precargada que contenga CO2, o exposición a una concentración de CO que aumenta gradualmente2. En 2013, la Asociación Americana de Medicina Veterinaria emitió nuevas pautas para la inducción de dióxido de carbono, indicando que una tasa de desplazamiento del 30% al 70% del volumen de la cámara de gas por minuto es óptima para la eutanasia humanitaria de pequeños roedores. [71] Sin embargo, existe oposición a la práctica de usar dióxido de carbono para esto, sobre la base de que es cruel. [56]

El dióxido de carbono también se utiliza en varias técnicas relacionadas de limpieza y preparación de superficies.

El dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra es un gas traza, con una concentración promedio global de 415 partes por millón en volumen (o 630 partes por millón en masa) a fines del año 2020. [74] [75] CO atmosférico
2 las concentraciones fluctúan ligeramente con las estaciones, cayendo durante la primavera y el verano del hemisferio norte a medida que las plantas consumen el gas y aumentando durante el otoño y el invierno del norte a medida que las plantas quedan inactivas o mueren y se descomponen. Las concentraciones también varían según la región, más fuertemente cerca del suelo con variaciones mucho más pequeñas en el aire. En las áreas urbanas, las concentraciones son generalmente más altas [76] y en interiores pueden alcanzar 10 veces los niveles de fondo.

La concentración de dióxido de carbono ha aumentado debido a las actividades humanas. [77] La ​​extracción y quema de combustibles fósiles, utilizando carbono que ha sido secuestrado durante muchos millones de años en la litosfera, ha provocado la concentración atmosférica de CO
2 para aumentar en aproximadamente un 50% desde el comienzo de la era de la industrialización hasta el año 2020. [78] [79] La mayoría de las emisiones de CO2
2 de las actividades humanas se libera de la quema de carbón, petróleo y gas natural. Otras grandes fuentes antropogénicas incluyen la producción de cemento, la deforestación y la quema de biomasa. Las actividades humanas emiten más de 30 mil millones de toneladas de CO
2 (9 mil millones de toneladas de carbono fósil) por año, mientras que los volcanes emiten solo entre 0,2 y 0,3 mil millones de toneladas de CO
2. [80] [81] Las actividades humanas han causado CO2 para aumentar por encima de niveles no vistos en cientos de miles de años. Actualmente, aproximadamente la mitad del dióxido de carbono liberado por la quema de combustibles fósiles permanece en la atmósfera y no es absorbido por la vegetación y los océanos. [82] [83] [84] [85]

Si bien es transparente a la luz visible, el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero que absorbe y emite radiación infrarroja en sus dos frecuencias vibratorias activas en el infrarrojo (consulte la sección "Estructura y enlace" más arriba). La emisión de luz de la superficie de la Tierra es más intensa en la región infrarroja entre 200 y 2500 cm -1, [86] en contraposición a la emisión de luz del Sol mucho más caliente que es más intensa en la región visible. Absorción de luz infrarroja en las frecuencias vibratorias del CO atmosférico
2 atrapa la energía cerca de la superficie, calentando la superficie y la atmósfera inferior. Menos energía llega a la atmósfera superior, que por lo tanto es más fría debido a esta absorción. [87]

Aumento de las concentraciones atmosféricas de CO
2 y otros gases de efecto invernadero de larga duración como el metano, el óxido nitroso y el ozono han reforzado su absorción y emisión de radiación infrarroja, provocando el aumento de la temperatura global media desde mediados del siglo XX. El dióxido de carbono es el más preocupante porque ejerce una mayor influencia de calentamiento general que todos estos otros gases combinados. [78] Además, tiene una vida atmosférica que aumenta con la cantidad acumulada de carbono fósil extraído y quemado, debido al desequilibrio que esta actividad ha impuesto al rápido ciclo del carbono de la Tierra. [88] Esto significa que una fracción (un 20-35% proyectado) del carbono fósil transferido hasta ahora persistirá en la atmósfera como CO elevado
2 niveles durante muchos miles de años después de que estas actividades de transferencia de carbono comiencen a disminuir. [89] [90] [91]

No solo aumenta el CO
2 las concentraciones provocan aumentos en la temperatura de la superficie global, pero el aumento de la temperatura global también provoca un aumento de las concentraciones de dióxido de carbono. Esto produce una retroalimentación positiva de los cambios inducidos por otros procesos como los ciclos orbitales. [92] Hace quinientos millones de años el CO
2 fue 20 veces mayor que en la actualidad, disminuyó de 4 a 5 veces durante el período Jurásico y luego disminuyó lentamente con una reducción particularmente rápida que ocurrió hace 49 millones de años. [93] [94]

Las concentraciones locales de dióxido de carbono pueden alcanzar valores altos cerca de fuentes fuertes, especialmente aquellas que están aisladas por el terreno circundante. En el manantial termal de Bossoleto cerca de Rapolano Terme en Toscana, Italia, situado en una depresión en forma de cuenco de unos 100 m (330 pies) de diámetro, concentraciones de CO2 se elevan por encima del 75% durante la noche, suficiente para matar insectos y animales pequeños. Después del amanecer, el gas se dispersa por convección. [95] Altas concentraciones de CO2 producido por la perturbación del agua profunda del lago saturada con CO2 se cree que causaron 37 víctimas mortales en el lago Mimony, Camerún en 1984 y 1700 víctimas mortales en el lago Nyos, Camerún en 1986. [96]

El dióxido de carbono se disuelve en el océano para formar ácido carbónico (H2CO3), bicarbonato (HCO3 -) y carbonato (CO3 2−). Hay unas cincuenta veces más dióxido de carbono disuelto en los océanos que en la atmósfera. Los océanos actúan como un enorme sumidero de carbono y han absorbido alrededor de un tercio del CO2 emitida por la actividad humana. [97]

A medida que aumenta la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, el aumento de la absorción de dióxido de carbono en los océanos está provocando una disminución mensurable del pH de los océanos, lo que se conoce como acidificación de los océanos. Esta reducción del pH afecta a los sistemas biológicos de los océanos, principalmente a los organismos calcificantes oceánicos. Estos efectos abarcan la cadena alimentaria desde autótrofos hasta heterótrofos e incluyen organismos como cocolitóforos, corales, foraminíferos, equinodermos, crustáceos y moluscos. En condiciones normales, el carbonato de calcio es estable en aguas superficiales, ya que el ion carbonato se encuentra en concentraciones sobresaturantes. Sin embargo, a medida que desciende el pH del océano, también lo hace la concentración de este ión, y cuando el carbonato se vuelve insuficientemente saturado, las estructuras hechas de carbonato de calcio son vulnerables a la disolución. [98] Corales, [99] [100] [101] algas cocolitóforos, [102] [103] [104] [105] algas coralinas, [106] foraminíferos, [107] mariscos [108] y pterópodos [109] experiencia calcificación reducida o disolución mejorada cuando se expone a niveles elevados de CO
2 .

La solubilidad del gas disminuye a medida que aumenta la temperatura del agua (excepto cuando la presión excede los 300 bar y la temperatura excede los 393 K, que solo se encuentran cerca de respiraderos geotérmicos profundos) [110] y, por lo tanto, la tasa de absorción de la atmósfera disminuye a medida que aumenta la temperatura del océano.

La mayor parte del CO2 absorbido por el océano, que es aproximadamente el 30% del total liberado a la atmósfera, [111] forma ácido carbónico en equilibrio con bicarbonato. Algunas de estas especies químicas son consumidas por organismos fotosintéticos que eliminan el carbono del ciclo. Aumento de CO2 en la atmósfera ha provocado una disminución de la alcalinidad del agua de mar, y existe la preocupación de que esto pueda afectar negativamente a los organismos que viven en el agua. En particular, con la disminución de la alcalinidad, la disponibilidad de carbonatos para formar conchas disminuye, [112] aunque hay evidencia de una mayor producción de concha por parte de ciertas especies bajo un aumento de CO2 contenido. [113]

La NOAA declara en su "Hoja informativa sobre el estado de la ciencia para la acidificación de los océanos" de mayo de 2008 que:
"Los océanos han absorbido alrededor del 50% del dióxido de carbono (CO2) liberado por la quema de combustibles fósiles, lo que resulta en reacciones químicas que reducen el pH del océano. Esto ha provocado un aumento de iones de hidrógeno (acidez) de aproximadamente un 30% desde el inicio de la era industrial a través de un proceso conocido como "acidificación de los océanos". Un número creciente de estudios ha demostrado impactos adversos en los organismos marinos, que incluyen:

  • La velocidad a la que los corales formadores de arrecifes producen sus esqueletos disminuye, mientras que aumenta la producción de numerosas variedades de medusas.
  • Se reduce la capacidad de las algas marinas y del zooplancton que nada libremente para mantener las conchas protectoras.
  • Se reduce la supervivencia de las especies marinas larvarias, incluidos los peces y mariscos comerciales ".

Además, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) escribe en su Informe de síntesis sobre el cambio climático 2007: [114]
"La absorción de carbono antropogénico desde 1750 ha hecho que el océano se vuelva más ácido con una disminución promedio del pH de 0,1 unidades. Aumento del CO atmosférico2 las concentraciones conducen a una mayor acidificación. Si bien los efectos de la acidificación oceánica observada en la biosfera marina aún no están documentados, se espera que la acidificación progresiva de los océanos tenga impactos negativos en los organismos marinos formadores de conchas (por ejemplo, los corales) y sus especies dependientes ".

Algunos organismos marinos calcificantes (incluidos los arrecifes de coral) han sido seleccionados por las principales agencias de investigación, como NOAA, la comisión OSPAR, NANOOS y el IPCC, porque su investigación más actual muestra que se debe esperar que la acidificación de los océanos los impacte negativamente. [115]

El dióxido de carbono también se introduce en los océanos a través de respiraderos hidrotermales. los champán El respiradero hidrotermal, que se encuentra en el volcán Eifuku del noroeste en la Fosa de las Marianas, produce dióxido de carbono líquido casi puro, uno de los dos únicos sitios conocidos en el mundo a partir de 2004, el otro está en Okinawa Trough. [116] En 2006 se informó del hallazgo de un lago submarino de dióxido de carbono líquido en el abrevadero de Okinawa. [117]

El dióxido de carbono es un producto final de la respiración celular en organismos que obtienen energía al descomponer azúcares, grasas y aminoácidos con oxígeno como parte de su metabolismo. Esto incluye todas las plantas, algas y animales y hongos y bacterias aeróbicos. En los vertebrados, el dióxido de carbono viaja en la sangre desde los tejidos del cuerpo hasta la piel (p. Ej., Anfibios) o las branquias (p. Ej., Peces), desde donde se disuelve en el agua o hasta los pulmones desde donde se exhala. Durante la fotosíntesis activa, las plantas pueden absorber más dióxido de carbono de la atmósfera del que liberan al respirar.

Fotosíntesis y fijación de carbono

La fijación de carbono es un proceso bioquímico mediante el cual las plantas, las algas y las (cianobacterias) incorporan dióxido de carbono atmosférico en moléculas orgánicas ricas en energía como la glucosa, creando así su propio alimento mediante la fotosíntesis. La fotosíntesis utiliza dióxido de carbono y agua para producir azúcares a partir de los cuales se pueden construir otros compuestos orgánicos, y el oxígeno se produce como subproducto.

La ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa oxigenasa, comúnmente abreviada como RuBisCO, es la enzima involucrada en el primer paso importante de la fijación de carbono, la producción de dos moléculas de 3-fosfoglicerato a partir de CO2 y bisfosfato de ribulosa, como se muestra en el diagrama de la izquierda.

Se cree que RuBisCO es la proteína más abundante en la Tierra. [118]

Los fotótrofos utilizan los productos de su fotosíntesis como fuentes internas de alimento y como materia prima para la biosíntesis de moléculas orgánicas más complejas, como polisacáridos, ácidos nucleicos y proteínas. Estos se utilizan para su propio crecimiento y también como base de las cadenas alimentarias y las redes que alimentan a otros organismos, incluidos animales como nosotros. Algunos fotótrofos importantes, los cocolitóforos, sintetizan escamas duras de carbonato de calcio. [119] Una especie de cocolitóforo de importancia mundial es Emiliania huxleyi cuyas escamas de calcita han formado la base de muchas rocas sedimentarias como la piedra caliza, donde lo que antes era carbono atmosférico puede permanecer fijo durante escalas de tiempo geológicas.

Las plantas pueden crecer hasta un 50 por ciento más rápido en concentraciones de 1,000 ppm de CO2 en comparación con las condiciones ambientales, aunque esto supone que no hay cambios en el clima ni limitación de otros nutrientes. [120] CO elevado2 Los niveles causan un mayor crecimiento reflejado en el rendimiento cosechable de los cultivos, y el trigo, el arroz y la soja muestran aumentos en el rendimiento del 12 al 14% bajo niveles elevados de CO2 en experimentos FACE. [121] [122]

Aumento de CO atmosférico2 las concentraciones dan como resultado un menor desarrollo de estomas en las plantas [123], lo que conduce a una reducción del uso de agua y una mayor eficiencia en el uso del agua. [124] Los estudios que utilizan FACE han demostrado que el CO2 el enriquecimiento conduce a una disminución de las concentraciones de micronutrientes en las plantas de cultivo. [125] Esto puede tener efectos en cadena en otras partes de los ecosistemas, ya que los herbívoros necesitarán comer más alimentos para obtener la misma cantidad de proteína. [126]

La concentración de metabolitos secundarios como fenilpropanoides y flavonoides también se puede alterar en plantas expuestas a altas concentraciones de CO2. [127] [128]

Las plantas también emiten CO2 durante la respiración, por lo que la mayoría de las plantas y algas, que utilizan la fotosíntesis C3, son sólo absorbentes netos durante el día. Aunque un bosque en crecimiento absorberá muchas toneladas de CO2 cada año, un bosque maduro producirá tanto CO2 de la respiración y descomposición de especímenes muertos (por ejemplo, ramas caídas) como se usa en la fotosíntesis en plantas en crecimiento. [129] Contrariamente a la visión de larga data de que son carbono neutros, los bosques maduros pueden seguir acumulando carbono [130] y seguir siendo valiosos sumideros de carbono, lo que ayuda a mantener el equilibrio de carbono de la atmósfera terrestre. Además, y de manera crucial para la vida en la tierra, la fotosíntesis por parte del fitoplancton consume CO disuelto.2 en la parte superior del océano y, por lo tanto, promueve la absorción de CO2 de la atmósfera. [131]

Toxicidad

El contenido de dióxido de carbono en el aire fresco (promediado entre el nivel del mar y el nivel de 10 kPa, es decir, aproximadamente 30 km (19 millas) de altitud) varía entre 0.036% (360 ppm) y 0.041% (412 ppm), dependiendo de la ubicación. [133] [ aclaración necesaria ]

CO2 es un gas asfixiante y no está clasificado como tóxico o nocivo de acuerdo con los estándares del Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa utilizando las Directrices de la OCDE para el Ensayo de Productos Químicos. En concentraciones de hasta el 1% (10,000 ppm), hará que algunas personas se sientan somnolientas y les dé a los pulmones una sensación de congestión. [132] Las concentraciones de 7% a 10% (70.000 a 100.000 ppm) pueden causar asfixia, incluso en presencia de suficiente oxígeno, que se manifiesta como mareos, dolor de cabeza, disfunción visual y auditiva y pérdida del conocimiento en unos pocos minutos a una hora. [134] Los efectos fisiológicos de la exposición aguda al dióxido de carbono se agrupan bajo el término hipercapnia, un subconjunto de asfixia.

Debido a que es más pesado que el aire, en lugares donde el gas se filtra del suelo (debido a la actividad volcánica o geotérmica subterránea) en concentraciones relativamente altas, sin los efectos de dispersión del viento, puede acumularse en lugares protegidos / embolsados ​​por debajo del suelo promedio. nivel, provocando la asfixia de los animales que se encuentran en el mismo. Los comederos carroñeros atraídos por los cadáveres también son sacrificados. Los niños han sido asesinados de la misma manera cerca de la ciudad de Goma por CO2 emisiones del volcán cercano Monte Nyiragongo. [135] El término swahili para este fenómeno es 'mazuku'.

Adaptación a mayores concentraciones de CO2 ocurre en humanos, incluida la respiración modificada y la producción de bicarbonato renal, para equilibrar los efectos de la acidificación de la sangre (acidosis). Varios estudios sugirieron que las concentraciones inspiradas del 2.0 por ciento podrían usarse para espacios de aire cerrados (por ejemplo, un submarino) ya que la adaptación es fisiológica y reversible, ya que el deterioro en el rendimiento o en la actividad física normal no ocurre a este nivel de exposición durante cinco días. [136] [137] Sin embargo, otros estudios muestran una disminución en la función cognitiva incluso a niveles mucho más bajos. [138] [139] Además, con la acidosis respiratoria en curso, los mecanismos de adaptación o compensación no podrán revertir dicha afección.

Por debajo del 1%

Hay pocos estudios sobre los efectos en la salud del CO continuo a largo plazo.2 exposición en humanos y animales a niveles inferiores al 1%. CO ocupacional2 Los límites de exposición se han establecido en los Estados Unidos en 0.5% (5000 ppm) por un período de ocho horas. [140] En este CO2 concentración, la tripulación de la Estación Espacial Internacional experimentó dolores de cabeza, letargo, lentitud mental, irritación emocional y trastornos del sueño. [141] Estudios en animales al 0,5% de CO2 han demostrado calcificación renal y pérdida ósea después de ocho semanas de exposición. [142] Un estudio de seres humanos expuestos en sesiones de 2,5 horas demostró efectos negativos significativos sobre las capacidades cognitivas en concentraciones tan bajas como 0,1% (1000 ppm) de CO2 probablemente debido al CO2 incrementos inducidos en el flujo sanguíneo cerebral. [138] Otro estudio observó una disminución en el nivel de actividad básica y el uso de información a 1000 ppm, en comparación con 500 ppm. [139] Sin embargo, una revisión de la literatura encontró que la mayoría de los estudios sobre el fenómeno del deterioro cognitivo inducido por dióxido de carbono tienen un pequeño efecto en la toma de decisiones de alto nivel y la mayoría de los estudios se vieron confundidos por diseños de estudio inadecuados, comodidad ambiental, incertidumbres en dosis de exposición y diferentes evaluaciones cognitivas utilizadas. [143] Análogamente, un estudio sobre los efectos de la concentración de CO2 en cascos de motocicleta ha sido criticado por tener una metodología dudosa al no anotar los autoinformes de los motociclistas y tomar medidas con maniquíes. Además, cuando se lograron las condiciones normales de la motocicleta (como velocidades de autopista o ciudad) o se elevó la visera, la concentración de CO2 disminuyó a niveles seguros (0,2%). [144] [145]

Ventilación

La mala ventilación es una de las principales causas del exceso de CO2 concentraciones en espacios cerrados. Diferencial de dióxido de carbono por encima de las concentraciones exteriores en condiciones de estado estacionario (cuando la ocupación y el funcionamiento del sistema de ventilación son lo suficientemente largos como para que el CO2 la concentración se ha estabilizado) se utilizan a veces para estimar las tasas de ventilación por persona. [ cita necesaria ] CO más alto2 las concentraciones están asociadas con la salud de los ocupantes, la comodidad y la degradación del rendimiento. [146] [147] Las tasas de ventilación del estándar 62.1–2007 de ASHRAE pueden resultar en concentraciones en interiores de hasta 2,100 ppm por encima de las condiciones ambientales al aire libre. Por lo tanto, si la concentración en exteriores es de 400 ppm, las concentraciones en interiores pueden alcanzar las 2500 ppm con tasas de ventilación que cumplan con este estándar de consenso de la industria. Las concentraciones en espacios mal ventilados se pueden encontrar incluso más altas que esto (rango de 3.000 o 4.000 ppm).

Los mineros, que son particularmente vulnerables a la exposición al gas debido a una ventilación insuficiente, se refieren a las mezclas de dióxido de carbono y nitrógeno como "blackdamp", "choke húmedo" o "stythe". Antes de que se desarrollaran tecnologías más efectivas, los mineros frecuentemente monitoreaban niveles peligrosos de blackdamp y otros gases en los pozos de las minas llevando consigo un canario enjaulado mientras trabajaban. El canario es más sensible a los gases asfixiantes que los humanos, y cuando perdía el conocimiento dejaba de cantar y se caía de su percha. La lámpara Davy también podría detectar altos niveles de grisú (que se hunde y se acumula cerca del piso) al arder con menos brillo, mientras que el metano, otro gas sofocante y riesgo de explosión, haría que la lámpara arda con más brillo.

En febrero de 2020, tres personas murieron por asfixia en una fiesta en Moscú cuando el hielo seco (CO congelado2) se añadió a una piscina para enfriarla. [148] Un accidente similar ocurrió en 2018 cuando una mujer murió de CO2 humos que emanaban de la gran cantidad de hielo seco que transportaba en su coche. [149]

Fisiología humana

Contenido

Rangos de referencia o promedios para presiones parciales de dióxido de carbono (abreviado pCO2)
Compartimento de sangre (kPa) (mm Hg)
Dióxido de carbono en sangre venosa 5.5–6.8 41–51 [150]
Pulmonar alveolar
presiones de gas
4.8 36
Dióxido de carbono en sangre arterial 4.7–6.0 35–45 [150]

El cuerpo produce aproximadamente 2,3 libras (1,0 kg) de dióxido de carbono por día por persona, [151] que contiene 0,63 libras (290 g) de carbono. En los seres humanos, este dióxido de carbono se transporta a través del sistema venoso y se exhala a través de los pulmones, lo que resulta en concentraciones más bajas en las arterias. El contenido de dióxido de carbono de la sangre a menudo se da como presión parcial, que es la presión que habría tenido el dióxido de carbono si solo ocupara el volumen. [152] En los seres humanos, el contenido de dióxido de carbono en sangre se muestra en la tabla adyacente.

Transporte en la sangre

CO2 se transporta en la sangre de tres formas diferentes. (Los porcentajes exactos varían según sea sangre arterial o venosa).

  • La mayor parte (alrededor del 70% al 80%) se convierte en iones de bicarbonato HCO -
    3 por la enzima anhidrasa carbónica en los glóbulos rojos, [153] por la reacción CO2 + H
    2 O → H
    2 CO
    3 → H +
    + HCO -
    3 .
  • El 5-10% se disuelve en el plasma [153]
  • El 5-10% se une a la hemoglobina como compuestos carbamino [153]

La hemoglobina, la principal molécula transportadora de oxígeno en los glóbulos rojos, transporta tanto oxígeno como dióxido de carbono. Sin embargo, el CO2 unido a la hemoglobina no se une al mismo sitio que el oxígeno. En cambio, se combina con los grupos N-terminales en las cuatro cadenas de globina. Sin embargo, debido a los efectos alostéricos sobre la molécula de hemoglobina, la unión de CO2 Disminuye la cantidad de oxígeno que se une a una determinada presión parcial de oxígeno. Esto se conoce como efecto Haldane y es importante en el transporte de dióxido de carbono de los tejidos a los pulmones. Por el contrario, un aumento en la presión parcial de CO2 o un pH más bajo provocará la descarga de oxígeno de la hemoglobina, lo que se conoce como efecto Bohr.

Regulación de la respiración

El dióxido de carbono es uno de los mediadores de la autorregulación local del riego sanguíneo. Si su concentración es alta, los capilares se expanden para permitir un mayor flujo sanguíneo a ese tejido.

Los iones de bicarbonato son cruciales para regular el pH sanguíneo. La frecuencia respiratoria de una persona influye en el nivel de CO2 en su sangre. La respiración demasiado lenta o superficial provoca acidosis respiratoria, mientras que la respiración demasiado rápida produce hiperventilación, que puede provocar alcalosis respiratoria.

Aunque el cuerpo necesita oxígeno para el metabolismo, los niveles bajos de oxígeno normalmente no estimulan la respiración. Más bien, la respiración es estimulada por niveles más altos de dióxido de carbono. Como resultado, respirar aire a baja presión o una mezcla de gases sin nada de oxígeno (como nitrógeno puro) puede provocar la pérdida del conocimiento sin experimentar nunca la falta de aire. Esto es especialmente peligroso para los pilotos de combate de gran altitud. También es la razón por la que los auxiliares de vuelo instruyen a los pasajeros, en caso de pérdida de presión en la cabina, para que se apliquen primero la máscara de oxígeno antes de ayudar a los demás; de lo contrario, se corre el riesgo de perder el conocimiento. [153]

Los centros respiratorios intentan mantener un CO arterial2 presión de 40 mm Hg. Con hiperventilación intencional, el CO2 el contenido de sangre arterial puede reducirse a 10-20 mm Hg (el contenido de oxígeno de la sangre se ve poco afectado) y el impulso respiratorio disminuye. Es por eso que uno puede contener la respiración por más tiempo después de hiperventilar que sin hiperventilar. Esto conlleva el riesgo de que se pierda el conocimiento antes de que la necesidad de respirar se vuelva abrumadora, razón por la cual la hiperventilación es particularmente peligrosa antes del buceo libre.


Residuos: fuentes, clasificación e impacto

La sociedad humana produce algunos materiales no deseados y desechados que se denominan desechos.

Los desechos se producen a partir de diferentes actividades como las actividades del hogar, las actividades agrícolas, las actividades industriales, los hospitales, las instituciones educativas, las operaciones mineras, etc.

Estas fuentes generan en general diferentes tipos de desechos, muchos de los cuales son de naturaleza peligrosa. Causan la propagación de muchas enfermedades.

En general, los desechos se pueden clasificar de la siguiente manera:

Los desechos sólidos son las sustancias inútiles y no deseadas desechadas por la sociedad humana. Estos incluyen desechos urbanos, desechos industriales, desechos agrícolas, desechos biomédicos y desechos radiactivos. El término basura también se utiliza para los residuos sólidos.

Los desechos generados por los procesos de lavado, descarga o fabricación de las industrias se denominan desechos líquidos. Tal desperdicio se llama aguas residuales. La práctica más común es descargarlo en el suelo, nallahs, ríos y otros cuerpos de agua, a menudo sin ningún tratamiento.

Estos desechos se liberan en forma de gases de automóviles, fábricas, quema de combustibles fósiles, etc. y se mezclan en la atmósfera. Estos gases incluyen monóxido de carbono, CO2, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, ozono, metano, etc.

Fuentes de desechos:

Los desechos producidos a partir de diferentes fuentes, se clasifican de la siguiente manera:

1. Residuos urbanos o municipales

Residuos sólidos urbanos:

Los desechos, recolectados de las casas residenciales, mercados, calles y otros lugares principalmente en las áreas urbanas y eliminados por los organismos municipales, se denominan desechos sólidos municipales (RSU). En general, los residuos sólidos urbanos se denominan basura. Los residuos sólidos municipales son una mezcla de papel, plástico, ropa, metales, vidrio, materia orgánica, etc. generados a partir de hogares, establecimientos comerciales y mercados.

Las proporciones de los diferentes componentes varían de una estación a otra y de un lugar a otro, según el estilo de vida, los hábitos alimentarios, el nivel de vida y el alcance de las actividades comerciales e industriales en el área. Los desechos sólidos municipales se recolectan localmente y la cantidad recolectada depende del tamaño y consumo de la población. Los desechos municipales, sus contenidos y fuentes se resumen en la Tabla 17.1 y 17.2.

Desechos industriales:

Los desechos industriales se liberan de plantas químicas, industrias de pintura, fábricas de cemento, plantas de energía, plantas metalúrgicas, operaciones mineras, industrias textiles, industrias de procesamiento de alimentos, industrias del petróleo y plantas de energía térmica. Estas industrias producen diferentes tipos de productos de desecho (Tabla 17.3). Los residuos sólidos industriales se pueden clasificar en dos grupos.

Estos desechos se producen en plantas procesadoras de alimentos, fábricas de algodón, fábricas de papel, ingenios azucareros e industrias textiles.

Casi todas las industrias generan desechos peligrosos. Metales, químicos, drogas, espuma, pulpa, galvanoplastia, tinte, caucho son algunos de los ejemplos importantes. Los desechos industriales líquidos que se vierten en un arroyo desde una fábrica pueden matar la fauna acuática y también causar problemas de salud a los humanos.

Residuos agrícolas:

Las áreas agrícolas producen desechos vegetales y animales. El uso excesivo de fertilizantes, pesticidas y otros productos químicos utilizados en la agricultura y los desechos que se forman a partir de ellos provocan la contaminación de la tierra y el agua. También contaminan el suelo. Entre los plaguicidas, son importantes los hidrocarburos clorados, DDT, BHC, endrina, dieldrina, lindano, paratión, malatión y endosulfón, que son absorbidos por el suelo y contaminan los cultivos que crecen en el suelo. Otros desechos agrícolas se producen en las fábricas de azúcar, las unidades de procesamiento de tabaco, los mataderos, el ganado, las aves de corral, etc.

Residuos comerciales:

Con el avance de las ciudades, las industrias y los automóviles modernos, se generan diariamente una gran cantidad de desechos. Estos incluyen mercados, carreteras, edificios, hoteles, complejos comerciales, hostales, talleres de automóviles, imprentas, etc. Los hospitales, hogares de ancianos e institutos médicos también liberan una gran cantidad de desechos que son peligrosos y de naturaleza muy tóxica.

Muchas sustancias químicas y artículos desechables también se producen a partir de estas unidades. Estos desechos se vierten en áreas habitadas que representan un gran peligro para la salud y la vida humana y causan varios tipos de enfermedades infecciosas. Aparte de los desechos, generados a partir de las fuentes anteriores, existen ciertos desechos producidos por las actividades mineras y sustancias radiactivas que causan mucho daño a la sociedad y al medio ambiente.

Los desechos generados por las actividades mineras perturban las características físicas, químicas y biológicas de la tierra y la atmósfera. Los desechos incluyen el material de sobrecarga, los relaves de la mina (los desechos que quedan después de que el mineral se ha extraído de la roca), los gases nocivos liberados por las voladuras, etc.

Sustancias radioactivas:

Aunque se toman todas las precauciones en el funcionamiento y mantenimiento de los reactores nucleares, se ha observado que una cantidad mensurable de material de desecho radiactivo escapa al medio ambiente. Otras fuentes de desechos radiactivos son la extracción de sustancias radiactivas y la explosión atómica, etc.

Los desechos que se producen en los hospitales, centros médicos y residencias de ancianos se denominan desechos biomédicos. Estos desechos son altamente infecciosos e incluyen vendajes usados, agujas infectadas, restos de animales, cultivos, órganos corporales amputados, fetos humanos muertos, desechos de cirugía y otros materiales de centros de investigación biológica. Las farmacias desechan los laboratorios de análisis de medicamentos obsoletos y no utilizados y eliminan los desechos químicos que son peligrosos para el medio ambiente.

Clasificación de desechos:

En general, los desechos se clasifican en función de sus propiedades biológicas, químicas y físicas y también en función de la naturaleza.

Estos desechos son compuestos orgánicos naturales que se degradan o descomponen por acción biológica o microbiana. Los desechos biodegradables se generan en las unidades de procesamiento de alimentos, fábricas de algodón, fábricas de papel, ingenios azucareros, fábricas textiles y de alcantarillado. Los desechos de los mataderos son biodegradables y parte de ellos se usa, por ejemplo, la piel se usa para hacer zapatos. La mayoría de los desechos de estas industrias se reutilizan.Cuando estos desechos están en exceso actúan como contaminantes y no se descomponen fácilmente y demoran mucho en descomponerse.

Residuos no biodegradables:

Estos no son descompuestos por microbios, sino que se oxidan y disocian automáticamente. La piedra de carbón, los desechos de metal y los lodos se generan a partir de las operaciones de explotación minera. Las refinerías producen sólidos secos inertes y variedades de lodos que contienen aceite. Volar, la ceniza es el principal residuo sólido de las centrales térmicas. Generalmente, estos desechos no se reutilizan y se acumulan en el ecosistema y algunos de ellos se mueven a través de ciclos biogeoquímicos. Los desechos no biodegradables también incluyen DDT, pesticidas, plomo, plásticos, sales de mercurio, etc.

Muchos desechos químicos, biológicos, explosivos o radiactivos, que son altamente reactivos y tóxicos, representan un grave peligro para la vida humana, vegetal o animal y se denominan desechos peligrosos. Son de naturaleza altamente tóxica. Los desechos peligrosos, cuando se manipulan incorrectamente, pueden causar daños sustanciales a la salud humana y al medio ambiente. Los desechos peligrosos pueden estar en forma de sólidos, líquidos, lodos o gases.

Se generan principalmente por la producción química, la fabricación y otras actividades industriales. Los desechos peligrosos importantes son plomo, mercurio, cadmio, cromo, muchos medicamentos, cuero, plaguicidas, tintes, caucho y efluentes de diferentes industrias. Pueden causar peligro durante operaciones inadecuadas de almacenamiento, transporte, tratamiento o eliminación. Los materiales de desecho peligrosos pueden ser tóxicos, reactivos, inflamables, explosivos, corrosivos, infecciosos o radiactivos.

Estos son desechos que se incendian fácilmente con un punto de inflamación inferior a 60 ° C. Tales incendios no solo presentan peligros inmediatos, sino que pueden esparcir partículas dañinas en áreas amplias.

Estos comprenden principalmente desechos ácidos o alcalinos que corroen otros materiales. Estos requieren contenedores especiales para su eliminación y deben separarse de otros desechos, ya que liberan contaminantes tóxicos.

Estos son desechos explosivos o altamente reactivos. Estos sufren reacciones químicas violentas y explotan para generar calor y gases tóxicos.

Estos desechos liberan toxinas o sustancias venenosas y representan un peligro para la salud humana y el medio ambiente.

Impactos de la acumulación de residuos:

La industrialización a gran escala, el aumento de la urbanización, el avance de la tecnología en la agricultura y los cambios en el patrón de vida han dado como resultado la producción de una gran cantidad de desechos. La eliminación inadecuada de desechos crea muchos problemas ecológicos y sociales, por ejemplo, la acumulación de desechos en las áreas densamente pobladas, la eliminación de las aguas residuales urbanas y los desechos industriales vertidos en los ríos, etc., afectan el suelo, el aire y el ecosistema del agua. Los desechos químicos, biológicos y explosivos representan un peligro inmediato o de largo plazo para la vida del hombre, las plantas y los animales.

El vertido de desechos sólidos es peligroso para la salud humana. Se ha estimado que unas veinticinco enfermedades humanas están asociadas con los desechos sólidos. Hay un aumento en el número de ratas y moscas debido al vertido de desechos en lugares abiertos y son los portadores de otros organismos responsables de varias enfermedades temidas.

Las moscas portadoras de organismos patógenos propagan enfermedades como disentería, diarrea, etc. Se estima que se producen alrededor de 70.000 moscas en un pie cúbico de basura. El vertido de desechos sólidos tiene una serie de efectos adversos sobre todos los componentes de un ecosistema y también afectan el sentido estético.

Algunos de los impactos de la acumulación de desechos se describen a continuación:

Deterioro del paisaje:

Es una práctica común tirar bolsas de plástico, recipientes, verduras, cáscaras de frutas, latas, etc. en el área abierta sin pensar en sus consecuencias (Fig. 17.1). Debemos ser plenamente conscientes de que la eliminación inadecuada de los residuos estropea la belleza del paisaje.

El vertido de desechos de manera fortuita y poco científica tiene un grave impacto ambiental.

La mayoría de los desechos contienen compuestos orgánicos, una serie de minerales inorgánicos y otras materias nocivas que contaminan el medio ambiente y conducen a:

2. Contaminación del agua potable,

3. Destrucción de la vida acuática,

4. Degradación de las aguas subterráneas y superficiales utilizadas para riego e industrias, y

5. La eliminación inadecuada de desechos causa contaminación del suelo, el aire y el agua.

La salud humana está directamente relacionada con la calidad general del medio ambiente. Sin embargo, en las últimas décadas, debido al deseo humano de un rápido avance en la industrialización, la agricultura y otras actividades, se ha hecho mucho daño al medio ambiente. La deforestación a gran escala, los cambios climáticos drásticos y los contaminantes en la tierra, el aire y el agua son algunas de las consecuencias desagradables que finalmente afectan la salud humana.

Es un hecho bien conocido que un hombre adulto sano está expuesto todos los días al aire contaminado a través de la respiración y a los alimentos y el agua a través de la ingesta oral. Nuestra piel también está expuesta a los químicos ambientales que conducen a muchos problemas de salud inmediatamente o después de algún tiempo.

Riesgos para la salud debido a la contaminación del aire.:

Los contaminantes peligrosos del aire presentes en la atmósfera afectan la salud humana tanto directa como indirectamente. Puede ser un efecto a corto o largo plazo.

Los siguientes son los efectos adversos sobre la salud humana:

1. El monóxido de carbono, un gas tóxico, reduce el oxígeno en sangre y la formación de hemoglobina, provocando lesiones al corazón y al sistema nervioso central.

2. El dióxido de azufre y el ácido sulfúrico causan irritación en las vías respiratorias de los seres humanos y las altas concentraciones de dióxido de azufre provocan enfermedades cardíacas y pulmonares graves como bronquitis, asma, etc.

3. El óxido de nitrógeno en concentraciones más altas afecta los órganos respiratorios, el hígado y los riñones.

4. El ozono puede afectar seriamente las funciones pulmonares.

5. El plomo puede causar lesiones en los órganos de formación de sangre y el sistema nervioso, especialmente afectando las funciones cerebrales de los bebés recién nacidos.

6. Los plaguicidas y las radiaciones son otros contaminantes atmosféricos tóxicos que son muy peligrosos para la salud humana.

7. Los metales, el polvo, el amianto y los hidrocarburos acortan la vida útil y causan el deterioro del sistema nervioso y existe un riesgo adicional de cáncer.

8. En las operaciones mineras, la sílice y el polvo causan neumoconiosis (enfermedad común en los mineros).

9. Los componentes del petróleo pueden afectar los órganos que forman la sangre, el cerebro, los huesos de los dientes, etc.

10. Se sabe que el mercurio y el cadmio dañan los riñones y el cerebro.

Se dice que el agua está contaminada cuando su calidad o composición cambia de forma natural o como resultado de las actividades humanas. Casi el 80% de las enfermedades humanas en los países en desarrollo se deben únicamente al agua contaminada.

Los impactos bien conocidos de los contaminantes del agua son los siguientes:

1. Una gran cantidad de contaminantes industriales que llegan al cuerpo humano a través del agua potable y los alimentos contaminados amenazan la vida y la salud. Las famosas enfermedades MINAMATA e ITAI-ITAI cobraron una gran cantidad de vidas humanas en Japón debido al mercurio y el cadmio de los efluentes industriales en el ecosistema acuático.

2. Algunos agroquímicos, como los plaguicidas clorados, que se eliminan en el agua, se acumulan en las cadenas alimentarias acuáticas y entran en el cuerpo humano provocando una fuerte infección. En la costa de Karnataka, varias personas murieron por consumir cangrejos contaminados con pesticidas.

3. Los cambios en la calidad del agua debido a la deficiencia de yodo conducen al bocio, que se ha descubierto que es endémico en muchas partes de la India.

4. Muchas enfermedades transmitidas por el agua que prevalecen en la población india, como el cólera, la fiebre tifoidea, la gastroenteritis y la hepatitis, se deben al agua contaminada.

5. El exceso de flúor en el agua potable ha causado enfermedades de los huesos y los dientes (fluorosis), la enfermedad más grave es el síndrome KNOCK-KNEE en Andhra Pradesh.

Peligros para la salud debido a la contaminación del suelo o de la tierra:

La acumulación de compuestos químicos tóxicos, sales, organismos patógenos y materiales radiactivos en el suelo ocasiona diversos problemas de salud.

El impacto de la acumulación de desechos en el suelo / tierra ha mostrado los siguientes efectos importantes para la salud:

1. El impacto de la contaminación de la tierra en la salud humana es indirecto. Los contaminantes agregados al suelo ingresan al cuerpo humano a través del agua o el aire a través de la cadena alimentaria.

2. Varios agroquímicos como el DDT, flúor, arsénico, compuestos de plomo y compuestos orgánicos de fósforo son súper tóxicos y causan síntomas como náuseas, vómitos, diarrea, sudoración, salivación y temblores musculares.

3. Algunos raticidas como la estricnina, el fluoroacetato de sodio, etc. son coagulantes de la sangre.

4. El dicloruro de etileno, el dibromuro de etileno y el dibromuro de metilo se acumulan en el hígado, los riñones, el corazón y el bazo y causan lesiones degenerativas.

Impacto de la acumulación de desechos en la vida terrestre:

Los desechos peligrosos pueden contaminar el suelo, el aire, las aguas superficiales y subterráneas. Los contaminantes del petróleo pueden afectar al hombre, las plantas y los animales. Estas sustancias tóxicas se transfieren a diferentes organismos a través de la cadena alimentaria y provocan una serie de complicaciones en los organismos vivos.

Algunos de ellos son los siguientes:

1. Muchos productos químicos tóxicos, pesticidas y otros desechos agrícolas liberados al medio ambiente que son absorbidos por las plantas del aire, el agua y el suelo. Las plantas que crecen en tales condiciones se ven gravemente afectadas por estos productos químicos tóxicos.

2. La exposición a altas concentraciones de contaminantes puede causar lesiones agudas como clorosis, decoloración e incluso la muerte de las plantas.

3. Los cultivos muestran una productividad y un rendimiento reducidos. La calidad de los nutrientes de las plantas también disminuye.

4. El dióxido de azufre es un contaminante sumamente tóxico que daña los cultivos.

5. En los últimos años, las pérdidas para la agricultura y la vida animal debido al contenido de flúor han aumentado considerablemente.

6. Además de los cambios morfológicos, también se han observado cambios bioquímicos y fisiológicos en muchos mamíferos, incluido el hombre.

7. Demasiada acumulación de desechos perturba el comportamiento de los animales salvajes y domésticos y también causa problemas de salud.

8. Algunas sustancias químicas altamente tóxicas provocan trastornos genéticos en los animales.

9. Varios animales domésticos como la vaca, el búfalo, la cabra, etc. a menudo comen bolsas de plástico y polietileno junto con material alimenticio que finalmente llega a su tubo digestivo causando muchos trastornos e incluso la muerte.

Impacto de la acumulación de desechos en el agua dulce:

Gran cantidad de desechos de la sociedad humana se eliminan en los ríos, lagos, estanques y otros cuerpos acuáticos contaminando el agua que no es apta para beber y otros fines domésticos.

Los impactos del vertido de desechos en la vida acuática son los siguientes:

1. Los desechos tóxicos que llegan a los cuerpos de agua perturban gravemente la vida acuática.

2. Las aguas residuales de las ciudades suelen desembocar en los ríos, lo que es peligroso para la flora, la fauna y la vida humana.

3. Debido a la gran acumulación de desechos en los canales, lagos y ríos, la concentración de oxígeno se reduce considerablemente, lo que afecta la vida de los peces y otras poblaciones acuáticas. En una deficiencia extrema de oxígeno, la mayoría de los peces mueren.

4. Las aguas residuales de los municipios, sanatorios y curtidurías vertidas en ríos, canales, lagos, etc. transportan muchas especies de bacterias y otros microbios que causan enfermedades en humanos y animales.

5. Algunos contaminantes, como los metales pesados, los cianuros y varios otros compuestos orgánicos e inorgánicos, son nocivos para los organismos acuáticos. Muchos de ellos, especialmente los no biodegradables, se acumulan en el cuerpo de los organismos y causan efectos a largo plazo.

6. La biodiversidad disminuye en hábitats acuáticos altamente contaminados.

7. El DDT y otros plaguicidas presentes en concentraciones muy bajas en el agua pueden acumularse a concentraciones más altas en algas, insectos y peces. Las aves o las personas que se alimentan de estos peces se exponen a niveles muy altos de sustancias peligrosas. En las aves, estas sustancias pueden afectar la producción de huevos y la formación de huesos.

Impacto de la acumulación de desechos en la vida marina:

Uno de los usos del mar menos conocidos pero más importantes es el de un enorme vertedero. En el pasado, los océanos pudieron asimilar los desechos de la civilización sin efectos adversos notables. Sin embargo, la industrialización y otros desarrollos asociados, junto con el fuerte aumento de la población mundial, han dado lugar a enormes cantidades de desechos que ahora están poniendo a prueba la capacidad de los océanos para absorberlos. Los desechos humanos, que van desde las aguas residuales sin tratar de los centros urbanos hasta los electrodomésticos y automóviles desechados, han contaminado en gran medida las orillas del mar.

Los impactos del vertimiento de desechos en la vida marina son los siguientes:

1. El crecimiento de algas marinas se ve afectado.

2. Los derrames masivos de petróleo no solo arruinan innumerables playas y estuarios, sino que también causan daños generalizados a la vida marina.

3. Los herbicidas y pesticidas (especialmente los cloruros de órganos) llegan a los océanos a través del viento y los ríos y contaminan el agua marina.

4. Es motivo de gran preocupación que los bosques de manglares se estén dañando a un ritmo alarmante debido a la eliminación de desechos a lo largo de las orillas del mar.

5. La contaminación térmica y radiactiva ha perturbado la vida de los peces en los estuarios y ecosistemas costeros. Su reproducción también se ve afectada negativamente.


10 usos del oxígeno

Los principales usos específicos del oxígeno se resumen mejor separándolos en las tres categorías convenientes mencionadas anteriormente.

Usos fisiológicos del oxígeno:

  • En las células, se necesita oxígeno para la respiración aeróbica, lo que permite la extracción de energía de los alimentos ingeridos. Por lo tanto oxígeno suplementario en el hogar y en los hospitales es vital para las personas con trastornos respiratorios como el enfisema.

Usos industriales del oxígeno:

  • Se necesita oxígeno para la reacción que convierte el carbono en gas dióxido de carbono en el trabajo del acero, que tiene lugar a altas temperaturas en un alto horno. El dióxido de carbono producido permite la reducción de óxidos de hierro en compuestos de hierro más puros.

Usos aeroespaciales del oxígeno:

  • En forma líquida, el oxígeno se usa ampliamente como agente oxidante para su uso en misiles y cohetes, donde reacciona con hidrógeno líquido para producir el tremendo empuje necesario para el despegue. Los trajes espaciales de astronauta incluyen una forma casi pura de oxígeno.


Fórmula de calor de vaporización

Una ecuación muy básica para calcular el calor de vaporización es:

Esto calcula la diferencia de energía interna de la fase de vapor en comparación con la fase líquida.

El agua tiene alto calor especifico. Esta medida describe la cantidad de energía que se necesita para elevar la temperatura del agua en 1 grado Celsius. Como tal, el agua también tiene un alto calor de vaporización. De hecho, el agua necesita más de 40.000 julios por mol para vaporizarse. Esto es extremadamente importante para la vida en la Tierra.

Dado que la mayor parte de la Tierra está compuesta de agua, el agua contrarresta los grandes cambios en la cantidad de energía solar que recibe la Tierra. El agua absorbe el calor lentamente y lo libera cuando hay menos sol. Esto ayuda a contrarrestar los cambios drásticos de temperatura, que serían devastadores para la vida. En comparación, si el mundo estuviera compuesto principalmente de etanol, la temperatura fluctuaría rápidamente porque el etanol tiene un calor de vaporización y un calor específico mucho más bajos.

Sin embargo, este alto calor de vaporización puede no estar a la altura de la tarea de regular la temperatura frente a las acciones humanas. El cambio climático, y el calentamiento global específicamente, están agregando mucho calor a la atmósfera. Si bien el océano puede absorber gran parte de este calor, tiene límites. Además, a medida que el océano absorbe calor, las moléculas se expanden. Esta expansión dará lugar a gran parte de las inundaciones que estiman actualmente los científicos del clima.


¿De dónde provienen los gases de efecto invernadero?

El término global de gases de efecto invernadero puede inducir a error, porque estos gases se producen de diversas formas, y algunos han estado presentes en el planeta miles de millones de años antes de que aparecieran los seres humanos. Echemos un vistazo más de cerca a cuáles son los gases de efecto invernadero individuales y cómo se producen, ya sea de forma natural o artificial.

El efecto invernadero (Crédito de la foto: Designua / Shutterstock)

Vapor de agua y ndash Raramente conocido como gas de efecto invernadero, debido a su papel cíclico permanente dentro de la atmósfera y el ciclo del agua del planeta, el vapor de agua (H2O) tiene la capacidad de absorber la radiación infrarroja en la atmósfera.

Dióxido de carbono y ndash El dióxido de carbono se produce principalmente mediante la quema de combustibles fósiles, como el petróleo y el gas, que liberan su carbono a la atmósfera, así como otros procesos industriales. Además, el carbono que se ha secuestrado en árboles y plantas se libera cuando esas plantas y árboles se queman. Sin embargo, esta es una pendiente resbaladiza, ya que cuantos más árboles se queman, menos árboles hay para secuestrar carbono adicional, a pesar de una cantidad cada vez mayor de dióxido de carbono disponible en el aire. El océano también puede secuestrar cierta cantidad de carbono, pero cuando la concentración atmosférica de CO2 es excesiva, puede provocar una acidificación oceánica y efectos catastróficos en los ecosistemas marinos.

Metano y ndash Se produce principalmente en procesos agrícolas, como la cría de ganado, ya que los animales producen una gran cantidad de metano en sus procesos digestivos y posteriores liberaciones de "líquidos" y estiércol.

Óxido nitroso y ndash El uso de fertilizantes para operaciones agrícolas a gran escala produce una buena cantidad de óxido nitroso, ya que la vida microbiana se someterá a procesos de nitrificación, un subproducto de esto es la liberación de óxido nitroso a la atmósfera.

(Crédito de la foto: Cheryt / Shutterstock)

Hay dos tipos de ozono: el bueno se forma naturalmente en lo alto de la atmósfera debido a la división de los átomos de oxígeno por la radiación infrarroja; el malo lo generan los motores de combustión interna y las centrales eléctricas, que producen compuestos orgánicos volátiles y gases nitrogenados. Estos subproductos pueden combinarse en las condiciones adecuadas de temperatura y radiación para formar ozono de baja atmósfera, que es un potente gas de efecto invernadero.

Compuestos fluorados y ndash Existe una amplia variedad de usos y aplicaciones para los gases fluorados, tanto que con razón merecen su propio artículo. Estos gases incluyen los gases de efecto invernadero más potentes y duraderos, y ninguno de ellos se encuentra de forma natural en el planeta. Algunos de estos compuestos se producen como subproductos de procesos industriales, como la producción de aluminio, mientras que algunos gases fluorados se producen intencionalmente para su uso en productos y procesos, un porcentaje de los cuales se libera durante el proceso.


Funciones

Hay cuatro procesos de respiración. Son:

  1. Descanso o ventilación
  2. Respiración externa, que es el intercambio de gases (oxígeno y dióxido de carbono) entre el aire inhalado y la sangre.
  3. Respiración interna, que es el intercambio de gases entre la sangre y los fluidos tisulares.
  4. Respiración celular

Además de estos procesos principales, el sistema respiratorio sirve para:

  • Regulación del pH sanguíneo, que ocurre en coordinación con los riñones,
  • Defensa contra microbios
  • Control de la temperatura corporal debido a la pérdida de evaporación durante la expiración

¿Qué sustancias gaseosas emiten los humanos? - biología

** redondear todas las respuestas a 2 lugares decimales

1) ¿Qué proceso se observó en este laboratorio?

En este laboratorio, observamos el proceso de fermentación, particularmente la fermentación del alcohol.

2) ¿Qué gas se produjo en este proceso? ¿Qué observación se vio para mostrar esta producción?

En este proceso se produjo dióxido de carbono y el CO 2 se puede observar mediante el gas en el globo.

3) ¿Cuál es la ecuación general de la respiración celular? Encierre en un círculo los reactivos, coloque una caja alrededor de los productos.

(Reactantes) C 6 H 12 0 6 + 60 2 → 6CO 2 + 6H 2 0 + 36 o 38 ATP (Productos)

4) ¿Qué matraces o matraces no tuvieron producción de gas observable? ¿Por qué esto es tan?

El matraz con el azúcar y el agua y el matraz con la levadura y el agua no presentaron producción de gas observable. Esto se debe a que las mezclas de levadura y agua y azúcar y agua no producen el dióxido de carbono o gas CO 2 que el matraz con levadura, agua y azúcar.

5) ¿Qué matraz produjo el mayor volumen de gas? ¿Por qué podría ser esto así?

El matraz que contenía levadura y azúcar en el agua produjo el mayor volumen de gas porque fermentó y liberó CO 2.

6) ¿Cuáles son algunos indicadores observables de que se estaba produciendo una reacción química dentro de algunos de los matraces? (Nombre dos)

El dióxido de carbono del globo y la espuma producida por la liberación de CO2.

7) ¿Cómo se conectan la fotosíntesis y la respiración celular en una vía bioquímica?

El producto de la fotosíntesis es oxígeno y glucosa, que son los reactivos para la respiración celular. La respiración celular produce dióxido de carbono y agua, que son los reactivos de la fotosíntesis. Los dos trabajan juntos para crear un equilibrio de energía y elementos.


¿Qué deberían hacer los empleadores?

La evaluación de riesgos se lleva a cabo identificando en primer lugar el peligro y luego siguiendo la cadena de transmisión desde el 'reservorio' (del peligro biológico) hasta el trabajador, en segundo lugar identificando las medidas de control de riesgos siguiendo la jerarquía de control para reducir la exposición. El riesgo de exposición debe controlarse lo antes posible en la cadena de transmisión.

La evaluación de riesgos debe considerar cómo los trabajadores pueden estar expuestos a microorganismos (oa sangre o fluidos corporales, animales o productos de origen animal o materiales de desecho que se sabe que transportan microorganismos). En general, a menos que haya sido tratado, los empleadores deben asumir que los materiales de desecho humanos y animales, incluidas las aguas residuales, pueden contener microorganismos dañinos que podrían causar una infección.

Las personas que trabajan al aire libre deben tomar precauciones si trabajan cerca de agua estancada, que puede transportar microorganismos dañinos debido a la contaminación. También pueden estar expuestos a los riesgos generados por picaduras de insectos y rsquo y mordeduras de animales.

Los empleadores deben informarse sobre los tipos comunes de infección que son un riesgo para su actividad laboral relevante (y cómo los trabajadores u otras personas pueden estar expuestos) y decidir si están haciendo lo suficiente para evitar que esto suceda.

La buena noticia es que controlar el riesgo de infección es relativamente sencillo y, por lo general, es simple, las buenas medidas de higiene personal suelen ser suficientes. Todos los trabajadores deben tener acceso a instalaciones de lavado limpias y adecuadas.