El nombre de la contaminación atmosférica se aplica por lo general a las alteraciones que tienen efectos perniciosos en los seres vivos y los elementos materiales, y no a otras alteraciones inocuas. Los principales mecanismos de contaminación atmosférica son los procesos industriales que implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y calefacciones residenciales, que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros contaminantes. Igualmente, algunas industrias emiten gases nocivos en sus procesos productivos, como cloro o hidrocarburos que no han realizado combustión completa.
La contaminación atmosférica puede tener carácter local, cuando los efectos ligados al foco se sufren en las inmediaciones del mismo, o planetario, cuando por las características del contaminante, se ve afectado el equilibrio general del planeta y zonas alejadas a las que contienen los focos emisores.
Contaminantes atmosféricos primarios y secundarios
Los contaminantes primarios son los que se emiten directamente a la atmósfera como el dióxido de azufre SO2, que daña directamente la vegetación y es irritante para los pulmones.
Los contaminantes secundarios son los que se forman mediante procesos químicos atmosféricos que actúan sobre los contaminantes primarios o sobre especies no contaminantes en la atmósfera. Son importantes contaminantes secundarios el ácido sulfúrico, SO4H2, que se forma por la oxidación del SO2, el dióxido de nitrógeno NO2, que se forma al oxidarse el contaminante primario NO y el ozono, O3, que se forma a partir del oxígeno O2.
Ambos contaminantes, primarios y secundarios pueden depositarse en la superficie de la tierra por deposición seca o húmeda e impactar en determinados receptores, como personas, animales, ecosistemas acuáticos, bosques, cosechas y materiales. En todos los países existen unos límites impuestos a determinados contaminantes que pueden incidir sobre la salud de la población y su bienestar.
Principales tipos de contaminantes del aire
Emisión de dióxido de carbono, por país, en millones de toneladas.•Contaminantes gaseosos: en ambientes exteriores e interiores los vapores y contaminantes gaseosos aparece en diferentes concentraciones. Los contaminantes gaseosos más comunes son el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, los hidrocarburos, los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre y el ozono. Diferentes fuentes producen estos compuestos químicos pero la principal fuente artificial es la quema de combustible fósil. La contaminación del aire interior es producida por el consumo de tabaco, el uso de ciertos materiales de construcción, productos de limpieza y muebles del hogar. Los contaminantes gaseosos del aire provienen de volcanes, incendios e industrias. El tipo más comúnmente reconocido de contaminación del aire es la niebla tóxica (smog). La niebla tóxica generalmente se refiere a una condición producida por la acción de la luz solar sobre los gases de escape de automotores y fábricas.
•Los aerosoles:Un aerosol es a una mezcla heterogénea de partículas solidas o líquidas suspendidas en un gas como el aire de la atmósfera. Algunas partículas son lo suficientemente grandes y oscuras para verse en forma de hollín o humo. Otras son tan pequeñas que solo pueden detectarse con un microscopio electrónico. Cuando se respira el polvo, ésta puede irritar y dañar los pulmones con lo cual se producen problemas respiratorios. Las partículas finas se inhalan de manera fácil profundamente dentro de los pulmones donde se pueden absorber en el torrente sanguíneo o permanecer arraigadas por períodos prolongados de tiempo.
Gases contaminantes de la atmósfera
CFC y similares
Desde los años 1960, se ha demostrado que los clorofluorocarbonos (CFC, también llamados "freones") tienen efectos potencialmente negativos: contribuyen de manera importante a la destrucción de la capa de ozono en la estratosfera. El protocolo de Montreal puso fin a la producción de la gran mayoría de estos productos.
•Utilizados en los sistemas de refrigeración y de climatización por su fuerte poder conductor, son liberados a la atmósfera en el momento de la destrucción de los aparatos viejos.
•Utilizados como propelente en los aerosoles, una parte se libera en cada utilización. Los aerosoles utilizan de ahora en adelante otros gases sustitutivos, como el CO2.
Monóxido de carbono
Es uno de los productos de la combustión incompleta. Es peligroso para las personas y los animales, puesto que se fija en la hemoglobina de la sangre, impidiendo el transporte de oxígeno en el organismo. Además, es inodoro, y a la hora de sentir un ligero dolor de cabeza ya es demasiado tarde. Se diluye muy fácilmente en el aire ambiental, pero en un medio cerrado, su concentración lo hace muy tóxico, incluso mortal. Cada año, aparecen varios casos de intoxicación mortal, a causa de aparatos de combustión puestos en funcionamiento en una habitación mal ventilada.
Los motores de combustión interna de los automóviles emiten monóxido de carbono a la atmósfera por lo que en las áreas muy urbanizadas tiende a haber una concentración excesiva de este gas hasta llegar a concentraciones de 50-100 ppm, tasas que son peligrosas para la salud de las personas.
Dióxido de carbono
La concentración de CO2 en la atmósfera está aumentando de forma constante debido al uso de carburantes fósiles como fuente de energía y es teóricamente posible demostrar que este hecho es el causante de producir un incremento de la temperatura de la Tierra - efecto invernadero- La amplitud con que este efecto puede cambiar el clima mundial depende de los datos empleados en un modelo teórico, de manera que hay modelos que predicen cambios rápidos y desastrosos del clima y otros que señalan efectos climáticos limitados. La reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera permitiría que el ciclo total del carbono alcanzara el equilibrio a través de los grandes sumideros de carbono como son el océano profundo y los sedimentos.
Dióxido de azufre
La principal fuente de emisión de dióxido de azufre a la atmósfera es la combustión del carbón que contiene azufre. El SO2 resultante de la combustión del azufre se oxida y forma ácido sulfúrico, H2SO4 un componente de la llamada lluvia ácida que es nocivo para las plantas, provocando manchas allí donde las gotitas del ácido han contactado con las hojas.
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno o el dióxido de azufre emitido por fábricas, centrales eléctricas y automotores que queman carbón o aceite. Esta combinación química de gases con el vapor de agua forma el ácido sulfúrico y los ácidos nítricos, sustancias que caen en el suelo en forma de precipitación o lluvia ácida. Los contaminantes que pueden formar la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, y los vientos los trasladan miles de kilómetros antes de precipitarse con el rocío, la llovizna, o lluvia, el granizo, la nieve o la niebla normales del lugar, que se vuelven ácidos al combinarse con dichos gases residuales.
El SO2 también ataca a los materiales de construcción que suelen estar formados por minerales carbonatados, como la piedra caliza o el mármol, formando sustancias solubles en el agua y afectando a la integridad y la vida de los edificios o esculturas.
Metano
El metano, CH4, es un gas que se forma cuando la materia orgánica se descompone en condiciones en que hay escasez de oxígeno; esto es lo que ocurre en las ciénagas, en los pantanos y en los arrozales de los países húmedos tropicales. También se produce en los procesos de la digestión y defecación de los animales herbívoros.
El metano es un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global del planeta Tierra ya que aumenta la capacidad de retención del calor por la atmósfera.
Ozono
El ozono O3 es un constituyente natural de la atmósfera, pero cuando su concentración es superior a la normal se considera como un gas contaminante.
Su concentración a nivel del mar, puede oscilar alrededor de 0,01 mg kg-1. Cuando la contaminación debida a los gases de escape de los automóviles es elevada y la radiación solar es intensa, el nivel de ozono aumenta y puede llegar hasta 0,1 kg-1.
Las plantas pueden ser afectadas en su desarrollo por concentraciones pequeñas de ozono. El hombre también resulta afectado por el ozono a concentraciones entre 0,05 y 0,1 mg kg-1, causándole irritación de las fosas nasales y garganta, así como sequedad de las mucosas de las vías respiratorias superiores
Algunos contaminantes provienen de fuentes naturales
•Los incendios forestales emiten partículas, gases y sustancias que se evaporan en la atmósfera (VOCs, por sus siglas en inglés)
•Partículas de polvo ultra finas creadas por la erosión del suelo cuando el agua y el clima sueltan capas del suelo, aumentan los niveles de partículas en suspensión en la atmósfera.
•Los volcanes arrojan dióxido de azufre y cantidades importantes de roca de lava pulverizada conocida como cenizas volcánicas.
•El metano se forma en los procesos de pudrición de materia orgánica y daña la capa de ozono. Puede acumularse en el subsuelo en altas concentraciones o mezclado con otros hidrocarburos formando bolsas de gas natural.
Muchos estudios han demostrado enlaces entre la contaminación y los efectos para la salud. Los aumentos en la contaminación del aire se han ligado a quebranto en la función pulmonar y aumentos en los ataques cardíacos. Niveles altos de contaminación atmosférica según el Índice de Calidad del Aire de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) perjudican directamente a personas que padecen asma y otros tipos de enfermedad pulmonar o cardíaca. La calidad general del aire ha mejorado en los últimos 20 años pero las zonas urbanas son aún motivo de preocupación. Los ancianos y los niños son especialmente vulnerables a los efectos de la contaminación del aire.
El nivel de riesgo depende de varios factores:
•La cantidad de contaminación en el aire,
•La cantidad de aire que respiramos en un momento dado,
•La salud general.
Otras maneras menos directas en que las personas están expuestas a los contaminantes del aire son:
•El consumo de productos alimenticios contaminados con sustancias tóxicas del aire que se han depositado donde crecen,
•Consumo de agua contaminada con sustancias del aire,
•Ingestión de suelo contaminado,
•Contacto con suelo, polvo o agua contaminados
Para entender mejor al desarrollo de este tema veremos las capas de la atmosféra
La división de la atmósfera puede plantearse con diversos criterios: los principales son, la modificación que se produce en la composición del aire con la altitud, y la evolución de las temperaturas por dicha causa.
1.Estructura de la atmósfera según el criterio químico:
Homosfera: llega hasta los 80 km de altura y presenta una composición química homogénea.
Heterosfera: limita inferiormente con la homosfera. Su límite superior es impreciso. Se caracteriza por presentar una estratificación en capas de sus componentes: el nitrógeno se sitúa entre los 90 y los 200 km de altura, el oxígeno entre los 200 y los 1000 km, le sigue el helio desde los 1100 hasta los 3500 km, y finalmente, el hidrógeno a partir de los 3500 km.
2.Estructura de la atmósfera según la temperatura:
Troposfera: es la capa más próxima a la superficie terrestre. Llega hasta los 11 km de altura por término medio. En los polos no alcanza los 8 km, mientras que en las zonas ecuatoriales puede llegar a los 16. En esta capa la temperatura desciende con la altitud hasta los -56ºC. El límite entre esta capa y la siguiente recibe el nombre de tropopausa.
Los fenómenos meteorológicos
Troposfera: es la capa más próxima a la superficie terrestre. Llega hasta los 11 km de altura por término medio. En los polos no alcanza los 8 km, mientras que en las zonas ecuatoriales puede llegar a los 16. En esta capa la temperatura desciende con la altitud hasta los -56ºC. El límite entre esta capa y la siguiente recibe el nombre de tropopausa.
Mesosfera: es la capa siguiente, que llega hasta los 80 km de altura y en ella la temperatura vuelve a descender hasta el orden de los -100ºC.
Termosfera o ionosfera: es la capa que va de los 80 a los 600 km de altura. En ella los gases se encuentran en estado de disgregación atómica, abundando las partículas con carga eléctrica. La temperatura vuelve a aumentar de nuevo hasta superar los 1000ºC. Esta capa es de gran interés para los meteorólogos ya que es dónde tienen lugar los fenómenos meteorológicos responsables de los cambios del tiempo atmosférico. Las nubes más altas no acostumbran a sobrepasar la tropopausa, solamente lo hacen algunos cirros y algunas grandes nubes de desarrollo vertical.
Exosfera: se encuentra a partir de los 1.000 km, y apenas existen moléculas de materia. Es la región que exploran los satélites artificiales y no tiene la menor influencia sobre los fenómenos meteorológicos.
LA ATMÓSFERA
La atmósfera es la capa gaseosa que envuelve nuestro planeta. El aire que respiramos se compone principalmente de oxígeno y nitrógeno, en una proporción aproximada del 78% y 21% respectivamente a nivel del mar, según se ve en la tabla siguiente:
Nitrógeno
78,08%
Oxígeno
20,94%
Argón
0,93%
Dióxido de Carbono
0,032%
Neón
0,0018%
Helio
0,0005%
Metano
0,0001%
Criptón
0,0001%
Hidrógeno
0,00005%
Dióxido de Nitrógeno
0,000027%
Moxóxido de Carbono
0,000019%
Xenón
0,0000087%
Ozono
0,0000041%
El aire atmosférico contiene siempre una proporción variable de vapor de agua y también, bajo forma de nubes, agua condensada e incluso hielo.
Por otro lado, sobre todo en la atmósfera alta, existe una proporción variable de ozono que, aunque muy pequeña, protege de la destrucción completa a la vida orgánica de la superficie de nuestro planeta gracias a su enorme capacidad de absorción para los rayos ultravioletas.
El vapor de agua juega un papel análogo al del ozono y nos menos importante, puesto que absorbe las radiaciones de gran longitud de onda emitidas por la tierra y, devolviéndolas por reflexión, impide que se enfríe por la noche hasta un centenar de grados bajo cero, como ocurriría en el seno de una atmósfera completamente seca.
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