Grado en Química QUÍMICA AMBIENTAL. Guía Docente. Curso

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Grado en Química

QUÍMICA AMBIENTAL

Guía Docente

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Guía Docente.

1. Datos descriptivos de la materia. Código: G1041442

Carácter: Optativo

Convocatoria: 1er_cuatrimestre

Créditos: 4,5 teórico-prácticos Profesorado:

Mª Carmen Villaverde Cameron-Walker, Catedrática de Química Orgánica.

Horario de tutoría y asistencia al alumnado: martes de 18 a 19 h.

Juan Antelo Martínez, Investigador: Programa Isidro Parga Pondal. Departamento de Edafología y Química Agrícola.

Horario de tutoría y asistencia al alumnado: L, Ma, J de 12:00 a 13:00 h, Mi y V:

10:00-12:00 h.

Alejandro Alberto Macías Luaces, Profesor Titular de Química Inorgánica.

Horario de tutoría y asistencia al alumnado: L, Ma, J, V de 13 a 14 h.; Mi: 12-14 h. Idioma en que es impartida: Castellano/Galego/Inglés

2. Situación, significado e importancia de la materia en el ámbito de la titulación. 2.1. Módulo al que pertenece la materia en el Plan de Estudios.

Módulo G1041M09 Química Avanzada.

Asignatura de carácter general dentro del bloque. Con esta asignatura se pretende, esencialmente, que el alumno aplique aquellos conocimientos de Química que ha ido adquiriendo en niveles previos, a los problemas medioambientales actuales más importantes.

2.2. Papel que juega este curso en ese bloque formativo y en el conjunto del Plan de Estudios.

Con esta asignatura se pretende que el alumno adquiera una visión general de todos los problemas medioambientales. Además, a lo largo del curso se aprovecha para aplicar muchos de los conceptos químicos aprendidos en cursos anteriores para explicar cuestiones químicas medioambientales y para resolver problemas propuestos relacionados con aquellas.

2.3. Conocimientos previos obligatorios/recomendados que los estudiantes han de poseer para cursar la asignatura.

Obligatorios: Haber cursado los módulos de Química Inorgánica y Química Orgánica.

Recomendado: tener un conocimiento básico del medio ambiente, especialmente en el campo

de la geología, edafología, hidrología y atmósfera

3. Objetivos y competencias de la materia. 3.1. Objetivos del aprendizaje.

Adquisición, por parte de los alumnos, de los conocimientos básicos relacionados con los problemas medioambientales actuales más importantes.

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3.2. Competencias.

3.2.1. Generales.

 Que los graduados posean y comprendan los conceptos, métodos y resultados más

importantes de las distintas ramas de la Química, con perspectiva histórica de su desarrollo

 Que sean capaces de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Química

 Que puedan aplicar tanto los conocimientos teóricos-prácticos adquiridos como la

capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones, tanto en contextos académicos como profesionales

 Que tengan capacidad de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas en Química, tanto a un público especializado como no especializado

 Que sean capaces de estudiar y aprender de forma autónoma, con organización de tiempo y recursos nuevos conocimientos y técnicas en cualquier disciplina científica o tecnológica

3.2.2. Específicas

 Capacidad para demostrar el conocimiento y la comprensión de los fenómenos químicos relacionados con el Medioambiente.

 Capacidad para aplicar los conocimientos adquiridos y la resolución de problemas medioambientales.

 Adquirir la experiencia para un compromiso con la calidad ambiental.

 Conocer la importancia de la minimización de residuos, la necesidad de tratamiento y evacuación de los mismos y de la importancia del fenómeno de la contaminación.

 Conocer la naturaleza, fuentes y evaluación de los contaminantes y las técnicas utilizables para el tratamiento de la contaminación.

 Visualizar la interacción de la industria con el entorno, analizando, además, los procedimientos sobre la base de su aplicabilidad, los fundamentos operativos y las características técnico-económicas

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4. Contenidos del curso. 4.1. Epígrafes del curso: 1. Introducción:

1.1. La química y el medio ambiente.

1.2. Fenómenos que influyen en la degradación del Medio Ambiente. 2. Contaminación en el aire:

2.1. Introducción: la atmósfera.

2.2. Principales contaminantes atmosféricos

2.3. Estudio de algunos procesos en los que participan los contaminantes atmosféricos inorgánicos: El efecto invernadero y el cambio climático. Destrucción de la capa de ozono. La lluvia ácida.

3. Contaminación en el agua:

3.1. Introducción: el agua. Abundancia, ciclo y usos del agua. Las aguas naturales. Problemas más importantes de contaminación en la hidrosfera. Parámetros generales indicadores de contaminación. Sustancias que consumen oxígeno: DBO y DQO.

3.2. Estudio de los contaminantes inorgánicos de las aguas. Contaminación por compuestos de nitrógeno y fósforo: Detergentes y fertilizantes. Bionutrientes: eutrofización.

3.3. Tratamientos de aguas residuales. La purificación del agua contaminada. Depuración de aguas residuales urbanas. Residuos peligrosos: depuración de aguas industriales.

4. Contaminación en el suelo:

4.1. Introducción al suelo como componente del ecosistema global. Componentes y procesos en el suelo.

4.2. Contaminación del suelo. Evaluación del riesgo. Clasificación de los contaminantes. 4.3. Contaminantes inorgánicos y su comportamiento en el suelo.

4.4. Contaminantes orgánicos y su comportamiento en el suelo.

4.5. Diagnóstico de la contaminación del suelo. Recuperación de suelos contaminados. 5. Contaminantes orgánicos más importantes:

5.1. Introducción: Principios de toxicologíamedioambiental

5.2. Hidrocarburos. Hidrocarburos aromáticos polinucleares (PAHs). 5.3. Pesticidas.

5.4. Dioxinas, furanos y bifenilos policlorados (PCBs).

5.5. Disolventes. COVs. Compuestos clorofluorocarbonados (CFCs).

5.6. Otros compuestos orgánicos tóxicos y/o perjudiciales para el medioambiente. 6. Química verde:

6.1. Desarrollo sostenible.

6.2. Química verde: principios básicos.

6.3. Química verde: algunos ejemplos del mundo real. 6.4. Nuevas aproximaciones en química verde.

4.2. Bibliografía recomendada 4.3.1. Básica

1. C. Baird; “Química ambiental”, 2ª Ed.; Editorial Reverté, Barcelona, 2001.

2. C. Baird and M. Cann; “Environmental chemistry”, 5ª Ed.; W. H. Freeman & Co., 2012. 3. D. W. Connell; “Basic concepts of environmental chemistry”, 4ª Ed.; Taylor & Francis

Group, CRC Press, 2005.

4. M.B. McBride; “Environmental chemistry of soils”, Oxford University Press, Oxford, 1994.

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5. C. Orozco, A. Pérez, M. N. González, F. J. Rodríguez y J. M. Alfayate; “Contaminación ambiental. Una visión desde la química”, Thomson Editores/Paraninfo, Madrid, 2003.

4.3.2. Complementaria

6. R.E. White; “Principles and practice of soil science”, Ed. Blackwell Science, Oxford, 1997.

7. M. Lancaster; “Green Chemistry: An introductory text”, The Royal Society of Chemistry 2002.

8. A. H. Neilson, A.-S. Allard; “Environmental degradation and transformation of organic chemicals”, Taylor & Francis Group, CRC Press, 2008.

9. P.T. Anastas and J. C. Warner; “Green Chemistry: Theory and Practice”, Oxford University Press 1998.

10.D.L. Sparks; “Environmental soil chemistry”, Academic Press, San Diego, 1995.

11.S.E. Manahan, “Introducción a la Química Ambiental”, Editorial Reverté, Barcelona 2007.

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TEMA 1 Introducción 1. Sentido del tema

En este tema de introducción del curso se pretende hacer un breve repaso histórico para responder a la cuestión de cómo surge la Química Medioambiental, plantear a grandes rasgos las cuestiones que más influyen en la degradación del medio ambiente, dar una perspectiva actual del tema y finalmente introducir parte de la terminología que vamos a utilizar en este curso. También se intenta dar una visión de lo enormemente complejo que puede resultar en algunos casos esta disciplina (identificar el agente contaminante causante de un problema medioambiental, encontrar una manera de atenuar el problema, en definitiva dar una respuesta sencilla a un problema medioambiental complejo)

2. Epígrafes del tema

2.1. La química y el medio ambiente.

2.2. Fenómenos que influyen en la degradación de Medio Ambiente. 3. Bibliografía

Este primer tema puede estudiarse a partir del tema de introducción de cualquiera de los libros recomendados, por ejemplo el de C. Baird. Como en todos los temas se recomienda, como complemento a los apuntes de clase, utilizar las diapositivas utilizadas en las presentación en Power Point (disponibles en el curso de la asignatura en el Aula Virtual de la USC).

4. Actividades a desarrollar.

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TEMA 2 Contaminación en el aire

1. Sentido del tema

Aunque hay textos que utilizan un enfoque diferente para abordar un estudio global de los problemas químicos medioambientales, la mayoría se decanta por una división del planeta en tres “compartimentos” (aire, agua y suelo) y realizan un estudio de los contaminantes en cada uno de ellos. A pesar de que este enfoque tiene algunos detractores, que prefieren un estudio global por considerar que se produce un trasiego de materia entre estos tres medios y transformaciones de unas sustancias en otras, es el planteamiento que hemos elegido en este curso. Esta segunda lección, dedicado a la contaminación atmosférica, es una introducción al tema, donde se hace un estudio resumido del medio físico y una introducción a un tipo de reacciones características de este medio: las reacciones promovidas por la luz solar (reacciones fotoquímicas). Se hace también un repaso de las características físicas y químicas, las fuentes, los procesos que sufren, los efectos y los medios de control de los principales contaminantes atmosféricos inorgánicos. De esta manera se pretende no sólo la adquisición de unos conocimientos sobre estas sustancias sino también conocer la metodología que se emplea para el estudio medioambiental completo de cualquier agente contaminante

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2.1. Introducción: la atmósfera.

2.2. Principales contaminantes atmosféricos.

2.3. Estudio de algunos procesos en los que participan los contaminantes atmosféricos inorgánicos: El efecto invernadero y el cambio climático. Destrucción de la capa de ozono. La lluvia ácida.

3. Bibliografía

- C. Orozco, A. Pérez, M. N. González, F. J. Rodríguez y J. M. Alfayate; “Contaminación ambiental. Una visión desde la química”, Thomson Editores/Paraninfo, Madrid, 2003.

- C. Baird; “Química ambiental”, 2ª Ed.; Editorial Reverté, Barcelona, 2001

- D. W. Connell; “Basic concepts of environmental chemistry”, 4ª Ed.; Taylor & Francis Group, CRC Press, 2005.

Se pueden proponer ejercicios y problemas relacionados con el tema para su discusión con el profesor en un seminario y/o exposición en clase (o participación en la clase en que el profesor expone el tema).

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TEMA 3 Contaminación en el agua 1. Sentido del tema

Con esta lección se intenta dar una visión general de los principales problemas de contaminación de las aguas, así como de los principales contaminantes inorgánicos de la hidrosfera y dar una descripción general de los problemas de contaminación que éstos originan. Se hace una breve introducción sobre las características generales del medio y se tratan temas generales de contaminación en el mismo.

2.1. Introducción: el agua. Abundancia, ciclo y usos del agua. Las aguas naturales. Problemas más importantes de contaminación en la hidrosfera. Parámetros generales indicadores de contaminación. Sustancias que consumen oxígeno: DBO y DQO.

2.2. Estudio de los contaminantes inorgánicos de las aguas. Contaminación por compuestos de nitrógeno y fósforo: Detergentes y fertilizantes. Bionutrientes: eutrofización.

2.3. Tratamientos de aguas residuales. La purificación del agua contaminada. Depuración de aguas residuales urbanas. Residuos peligrosos: depuración de aguas industriales

- C. Orozco, A. Pérez, M. N. González, F. J. Rodríguez y J. M. Alfayate; “Contaminación ambiental. Una visión desde la química”, Thomson Editores/Paraninfo, Madrid, 2003.

- C. Baird; “Química ambiental”, 2ª Ed.; Editorial Reverté, Barcelona, 2001.

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TEMA 4 Contaminación en el suelo

Proporcionar un conocimiento del funcionamiento del suelo ante distintas situaciones de contaminación así como de las metodologías para la evaluación de la contaminación y de los diferentes métodos de recuperación de suelos contaminados que se pueden utilizar.

2.1. Introducción al suelo como componente del ecosistema global. Componentes y procesos en el suelo.

2.2. Contaminación del suelo. Evaluación del riesgo. Clasificación de los contaminantes.

2.3. Contaminantes inorgánicos y su comportamiento en el suelo. 2.4. Contaminantes orgánicos y su comportamiento en el suelo.

2.5. Diagnóstico de la contaminación del suelo. Recuperación de suelos contaminados.

- M.B. McBride; “Environmental chemistry of soils", Oxford University Press. Oxford, 1994. - R.W. Miller, D.T. Gardiner; "Soils in our environment", Prentice Hall, New Jersey, 1998. - A. Wild; “Soils and the environment. An introduction”, Cambridge University Press,

Cambridge, 1993.

- B. Yaron, R. Calvet, R. Prost; “Soil pollution. Processes and dynamics”, Ed. Springer, Berlin, 1996.

Clases con una parte expositiva y otra en la que se reflexionará y debatirá sobre los conocimientos adquiridos, tratando de aplicar lo aprendido a situaciones de contaminación concretas. Cada alumno/a estudiará el comportamiento de un suelo ante distintas situaciones de contaminación, tratará de diagnosticar el grado de contaminación y buscará posibles vías de recuperación.

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TEMA 5 Contaminantes orgánicos más importantes 1. Sentido del tema

Este tema se plantea como complemento a los temas 2, 3 y 4 dedicados al estudio de la contaminación en los diferentes medios: aire, agua y suelo, teniendo en cuenta que una gran parte de los contaminantes medioambientales son compuestos orgánicos, que en muchos casos circulan entre los tres medios. Lo que se pretende con este tema es reconocer y clasificar los diferentes tipos de contaminantes orgánicos atendiendo a su estructura química y a sus orígenes. Dentro de cada grupo se intentará relacionar la estructura con las propiedades físico-químicas que van a determinar su comportamiento en el medioambiente: toxicidad, acumulación, transporte, reactividad, degradación, etc. así como establecer los procedimientos más adecuados para su control.

2.1. Introducción: Principios de toxicología medioambiental.

2.2. Hidrocarburos. Hidrocarburos aromáticos polinucleares (PAHs).

2.3. Pesticidas.

2.4. Dioxinas, furanos y bifenilos policlorados (PCBs)

2.5. Disolventes. COVs. Compuestos clorofluorocarbonados (CFCs).

2.6. Otros compuestos orgánicos tóxicos y/o perjudiciales para el medioambiente

- C. Baird; “Química ambiental”, 2ª Ed.; Editorial Reverté, Barcelona, 2001.

- C. Baird and Michael Cann; “Environmental chemistry”, 4ª Ed.; W. H. Freeman & Co. 2008

- D. W. Connell; “Basic concepts of environmental chemistry”, 2ª Ed.; Taylor & Francis Group, CRC Press, 2005.

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TEMA 6 Química verde

Uno de las prioridades en la fabricación y manipulación de sustancias químicas debería ser el impacto medioambiental del proceso utilizado. La química verde representa una aproximación a la síntesis, procesado y utilización de sustancias químicas que reduce el riesgo para los seres humanos y para el medioambiente, proporcionando las bases para la reducción en el consumo de recursos y en la producción e residuos. Este tema que se plantea como tema final de la asignatura de Química Ambiental, tiene por objeto concienciar y formar a los alumnos sobre las ventajas de la química sostenible y sentar las bases para la aplicación de los principios de química verde con objeto de reducir el riesgo por medio de la prevención de la contaminación de forma económicamente viable y responsable con el medioambiente.

2.1. Desarrollo sostenible.

2.2. Química verde: principios básicos.

2.3. Química verde: algunos ejemplos del mundo real. 2.4. Nuevas aproximaciones en química verde.

- P. T. Anastas and J. C. Warner; “Green Chemistry: Theory and Practice”, Oxford University Press 1998.

- M. Lancaster; “Green Chemistry: An introductory text”, The Royal Society of Chemistry 2002.

- C. Baird and Michael Cann; “Environmental chemistry”, 4ª Ed.; W. H. Freeman & Co. 2008

Se pedirá a los alumnos que busquen información sobre nuevos procedimientos de química verde para su discusión con el profesor en un seminario y/o exposición en clase (o participación en la clase en que el profesor expone el tema).

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5. - INDICACIONES METODOLÓGICAS Y ATRIBUCIÓN DE CARGA ECTS. 5.1. Tiempo de estudio y trabajo personal.

TRABAJO PRESENCIAL EN EL AULA

HORAS TRABAJO PERSONAL DEL ALUMNO

HORAS TOTAL Clases expositivas en

grupo grande 30 Estudio autónomo individual o en grupo 42 72 Clases interactivas en grupo reducido (Seminarios) 4 Resolución de ejercicios, u otros trabajos 16 20 Tutorías en grupos

muy reducidos 2 Preparación de las dudas a resolver, elaboración de ejercicios propuestos. Actividades en biblioteca o similar 8 10

Examen

2,5 8 10,5

Total horas trabajo presencial en el aula o en el laboratorio

38,5 Total horas trabajo personal del

alumno

74 112,5

5.2. Actividades formativas en el aula con presencia del profesor

A) Clases expositivas (“Tx” en las tablas horarias): Constituyen el “grueso” del curso. En ellas, el profesor dará una visión general del tema objeto de estudio resaltando los aspectos nuevos o de especial complejidad. Las explicaciones se acompañarán con la proyección de diapositivas con texto, figuras, tablas y esquemas para ayudar a los estudiantes a seguir dichas explicaciones y estarán a su disposición con anterioridad a las clases en el curso de la asignatura del Aula Virtual de la USC.

B) Clases interactivas (Seminarios, “S” en las tablas horarias): Clase teórico/práctica en la que se proponen y resuelven aplicaciones de la teoría, problemas, ejercicios… El alumno participa activamente en estas clases de distintas formas: entrega de ejercicios al profesor, resolución de casos prácticos, etc.

C) Tutorías de pizarra (“T” en las tablas horarias): Tutorías programadas por el profesor y coordinadas por el Centro. En general, supondrán para cada alumno 2 horas por cuatrimestre. Se propondrán actividades como la supervisión de trabajos dirigidos, aclaración de dudas sobre teoría, problemas, ejercicios, lecturas u otras tareas, en función del número de alumnos. D) Prácticas de campo. Se prevé alguna visita guiada a una estación depuradora o a una industria química. Esta visita permitirá, entre otras cosas, apreciar cómo se llevan a cabo en la práctica procesos que han sido descritos de forma teórica en clase o en los libros.

5.3. Recomendaciones para el estudio de la materia

 Es aconsejable asistir a las clases expositivas.

 Es importante mantener el estudio de la materia “al día”.

 Una vez finalizada la lectura de un tema en el manual de referencia, es útil hacer un resumen de los puntos importantes, identificando los aspectos básicos que se deben

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recordar y asegurándose de conocer tanto su significado como las condiciones en las que se pueden aplicar.

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5.4. Calendario de actividades que van a realizar los alumnos a lo largo del curso.

Setiembre Octubre Noviembre

L Ma Mi X Vi 5 09-10 10-11 11-12 12-13 13-14 17-18 8 9 10 11 12 09-10 10-11 11-12 12-13 T2 13-14 T1 17-18 T5 15 16 17 18 19 09-10 10-11 11-12 12-13 T2 13-14 T2 17-18 T5 22 23 24 25 26 09-10 10-11 11-12 12-13 T2 13-14 T2 17-18 T5 29 30 09-10 10-11 11-12 12-13 13-14 T3 17-18 T5 L Ma Mi X V 1 2 3 T3 6 7 8 9 10 T3 T3 S T5 13 14 15 16 17 T5 20 21 22 23 24 T4 T4 S T5 27 28 29 30 31 T2 T1 T3 L Ma Mi X Vi 3 4 5 6 7 T4 T4 T5 10 11 12 13 14 T4 T4 T5 17 18 19 20 21 T4 T4 S T6 24 25 26 27 28 T4 T4

Diciembre Otras actividades Notas

L Ma Mi X Vi 1 2 3 4 5 09-10 10-11 11-12 12-13 13-14 S 17-18 8 9 10 11 12 09-10 10-11 11-12 12-13 13-14 17-18 15 16 17 18 19 09-10 10-11 11-12 T2 12-13 T1 13-14 T3 17-18 Entrega de trabajos General Seminarios Tutorías Exámenes 13 enero 16:00 h. Aula de Bioloxía 10 julio 10:00 h. Aula de Q. Inorgánica

Clases expositivas (teóricas) L

Clases interactivas

(Seminarios) S1 (Grupo 1º), S2, …, Sn

Clases interactivas (tutorías) T1 (Grupo 1º), T2, …., Tn Clases prácticas de laboratorio P1 (Grupo 1º), P2, …, Pn Días no lectivos festivos

Clases expositivas: Aulas de Q. Física/Biología

Seminarios: Aula Biología Tutorías: Aula 3.11

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6. Indicaciones sobre la evaluación

6.1. Procedimiento de evaluación.

a) La evaluación de esta asignatura se hará mediante evaluación continua y la realización de un examen final.

b) La evaluación continua se hará mediante la valoración de: controles escritos, la participación del estudiante en el aula, ejercicios realizados en las clases expositivas y en los seminarios y el trabajo realizado en las tutorías. Contabilizará en la nota final del alumno con un porcentaje del 25%.

c) El examen final incluirá todos los aspectos de la asignatura.

d) Para tener en cuenta la nota correspondiente a la evaluación continua, el alumno deberá alcanzar un mínimo de cuatro (sobre 10) en el examen final.

e) La nota final de cada estudiante en la asignatura se obtendrá como resultado de aplicar la siguiente fórmula:

Nota final = Máximo(N2, N1 x 0,25 + N2 x 0,75)

Siendo N1 la nota numérica correspondiente a la evaluación continua (escala 0-10) y N2 la nota

numérica del examen final (escala 0-10), con la salvedad indicada en el apartado anterior.

6.2. Recomendaciones de cara a la evaluación.

El alumno debe repasar los conceptos teóricos introducidos en los distintos temas utilizando los manuales de referencia. El grado de acierto en la resolución de los ejercicios propuestos proporciona una medida de la preparación del alumno para afrontar el examen final de la asignatura. Aquellos alumnos que encuentren dificultades importantes a la hora de trabajar las actividades propuestas deben de acudir en las horas de tutoría del profesor, con el objetivo de que éste pueda analizar el problema y ayudar a resolver dichas dificultades.

6.4. Recomendaciones de cara a la recuperación.

El profesor analizará con aquellos alumnos que no superen con éxito el proceso de evaluación, y así lo deseen, las dificultades encontradas en el aprendizaje de los contenidos de la asignatura.