La contaminación atmosférica




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títuloLa contaminación atmosférica
fecha de publicación24.10.2016
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    1. ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA

Según la temperatura, a lo largo de la homosfera se distinguen tres capas:

Troposfera: 8 – 10 Km en los polos y entre 14 – 16 Km en el ecuador. El aire se calienta por su contacto con el suelo. La temperatura disminuye según el gradiente vertical 6,5 ºC cada 1 Km de altura (GVT = 0.65ºC / 100 m) hasta los – 80ºC en la Tropopausa.http://1.bp.blogspot.com/_mroe48yx788/tesfh3vl9pi/aaaaaaaamok/w_lneqzgiku/s1600/atmosfera+capas.jpg

Estratosfera: hasta los 50 – 60 Km. La temperatura sube hasta los 0ºC. Es la zona de mayor concentración de ozono (O3) donde éste se forma a partir del oxígeno molecular (O2) y la radiación UV:

O2 + U.V.  2O O + O2  O3

Mesosfera: hasta los 80 – 85 Km. Es abundante en gases de Na (sodiosfera). La temperatura desciende hasta la mesopausa donde se alcanzan los -80 / -100 ºC. Aquí está la capa D que refleja las ondas largas de telecomunicaciones y es la zona donde se queman los meteoritos que entran en la atmósfera.

Y en la heterosfera:

Termosfera ó Ionosfera: Entre los 80 Km y los 600 Km. Compuesta por átomos y moléculas ionizadas, debido al bombardeo de radiaciones de solares de onda corta (rayos γ y X) que los ioniza con liberación de energía que aumenta la temperatura hasta los 1.000 ó 1.500 ºC.

Exosfera: a partir de los 600 Km de altitud. Es la capa en la que los gases se dispersan hasta que la composición se hace igual a la del espacio.


  1. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.

Se puede definir la contaminación como toda alteración de los parámetros físico-químicos y biológicos de la atmósfera que genera consecuencias negativas.

Según la fuente de emisión distinguimos la contaminación natural (derivada de la actividad volcánica y de incendios naturales) de la antrópica, que constituye el 90% de las emisiones en países desarrollados.

Según la naturaleza del contaminante, distinguimos contaminación física (temperatura, radiaciones, ruidos) de la contaminación química.

    1. CONTAMINACION QUÍMICA

Entre los contaminantes químicos distinguimos los contaminantes primarios (proceden directamente del foco emisor) de los secundarios (proceden de la transformación de contaminantes primarios). Entre los primarios se encuentran:

CONTAMINANTES

QUÍMICOS PRIMARIOS

EFECTOS


Partículas y aerosoles: polen, polvo, bacterias, hollín, metales pesados (plomo, cadmio, níquel, berilio), dioxinas, pesticidas



Algunas son tóxicas y contribuyen al smog


Compuestos de Azufre: SO2, SO3, H2S


Problemas respiratorios


Óxidos de Nitrógeno: NO, NO2


Smog fotoquímico

Destrucción Ozono.

Daños en aparato respiratorio


Óxidos de Carbono: CO, CO2


Tóxico impidiendo el transporte de O2 por la hemoglobina.

Efecto invernadero


Hidrocarburos: CH4


Efecto invernadero


PCB (Poli-Cloro-bifeniles): dioxinas y furanos


Destrucción de la capa de ozono


Compuestos halogenados y derivados: Cl2, ClH, FH



Destrucción de la capa de ozono


CFC (Cloro-fluoro-carbono)


Destrucción de la capa de ozono




CONTAMINANTES

QUÍMICOS SECUNDARIOS

EFECTOS


NO3H


Lluvia ácida


SO4H2


Lluvia ácida

Disolución de calizas de edificios: mal de la piedra


Oxidantes: O3, Radicales Libres, aldehídos y PAN (Nitrato de Peroxiacilo)


El ozono troposférico es tóxico.

Irritación de ojos y vías respiratorias. Corrosión de materiales.




      1. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN QUIMICA DEL AIRE.

Smog: la palabra procede de Smoke (humo) y Fog (niebla).Es una mezcla de niebla con partículas que se produce en condiciones anticiclónicas y de alta humedad. Propia de ciudades en fondo de valles que sufren inversión térmica. Según sus componentes se distinguen dos tipos de smog:

Smog sulfuroso o reductor: se produce por partículas en suspensión (hollines), dióxido de azufre (SO2) procedentes de la quema de grandes cantidades de carbón (motores y calefacción). El SO2 se oxida a SO3 que con el vapor de agua se transforma en ácido sulfúrico SO4H2. Estos tres aerosoles son corrosivos y peligrosos. Producen alteraciones respiratorias.

Smog fotoquímico u oxidante: Se forma cuando las moléculas de óxidos de Nitrógeno (NO2 y NO3) y compuestos orgánicos volátiles (COVs), emitidas a la atmósfera, quedan atrapadas en una zona por una inversión térmica y son excitadas por radiación U.V. solar. Se forma ozono, Nitrato de Peroxiacilo (PAN) y aldehído. Todos potentes oxidantes. Produce irritación en ojos y vías respiratorias. Además daña árboles, cuero y fibras sintéticas.

Lluvia ácida: Es el retorno a tierra de los óxidos de S y N en forma de ácidos disueltos en lluvia, nieve, niebla o rocío. El transporte de estas sustancias depende de la circulación atmosférica y puede verse frenado por cationes Na+, K+, Ca++ y Mg++ que básicamente proceden de la evaporación de los océanos. Esta es la razón de que la lluvia ácida se disperse básicamente por los continentes. Las principales consecuencias de la lluvia ácida son:

- La acidificación de lagos

- Destrucción de bosques

- Corrosión de metales y descomposición de materiales de construcción.

Destrucción de la capa de ozono: entre los 30 – 40 – 50 Km de altura se encuentra en la atmósfera una capa de ozono que filtra el 90% de la radiación U.V. que proviene del Sol. Como hemos visto anteriormente, contribuyen a la destrucción de la capa de ozono, los óxidos de Nitrógeno y los CloroFluoroCarbonos (CFC).Las consecuencias de la destrucción de la capa de ozono son:

  • Aumento de la incidencia del cáncer de piel, cataratas en los ojos y debilitamiento del sistema inmunológico debido a una mayor radiación UV-B.

  • Se han detectado disminuciones de productividad del fitoplancton antártico.

  • Efectos potencialmente graves sobre las cosechas.

Cambio climático – Efecto invernadero. Consiste en el aumento de la temperatura media planetaria por aumento de la concentración de gases con efecto invernadero (GEI) como el CO2, NOx y CH4. No todos los componentes de la atmósfera contribuyen al efecto invernadero. Los GEI absorben los fotones infrarrojos emitidos por el suelo calentado por el sol. La energía de estos fotones no es suficiente para provocar reacciones químicas (romper enlaces covalentes), pero aumenta la temperatura del aire. Este proceso requiere cambios en el momento dipolar de las moléculas, es decir, modificación de la separación de cargas eléctricas de sus enlaces polares, lo que excluye los dos gases principales de la atmósfera: N2 y O2, cuyas moléculas están formadas por dos átomos iguales y por tanto carecen de momento dipolar.

      1. METODOS DE DETERMINACION CONTAMINACIÓN QUIMICA

Para determinar la calidad del aire o contaminación atmosférica se pueden utilizar estaciones de medida, normalmente instaladas en puntos fijos de ciudades o en inmediaciones de fábricas, que tienen incorporados sensores específicos para cada contaminante, analizadores automáticos con tecnología óptico-electrónica facilitada por una fotocélula en su interior.

También se pueden recoger muestras de aire utilizando sustratos específicos donde se adsorbe el contaminante cuya desorción se realizará en laboratorio para cuantificarlo.

También existen bioindicadores que en el caso del aire son especies vegetales. Se observa el efecto que un contaminante sobre la especie sensible a él.
Existe una normativa de la Unión Europea/ISO 2006 sobre técnicas de análisis de la calidad del aire así como los valores límite para cada parámetro, establecidos en el RD 1073/2002. Las técnicas empleadas son comunes en un laboratorio: Fluorescencia de ultravioleta para CO2 y SO2, quimioluminiscencia para NO2, Absorción de IR no dispersiva para el CO y absorción de UV para el O3. Para partículas se emplean métodos gravimétricos. Por parte de la administración, se fijan los niveles máximos admisibles de actividades industriales y de vehículos y se establecen los criterios de calidad del aire para NOx, CO, Pb, Cl2, HCl, H2S y partículas sedimentables.

      1. MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN

a) Medidas preventivas:

  • Ubicar las zonas industriales donde la posible contaminación tenga la menor incidencia en las poblaciones humanas, animales y vegetales, y construcciones.

  • Realizar estudios previos de Impacto Ambiental que pueden desencadenar determinadas actuaciones con el fin de establecer medidas correctoras antes de que se produzcan alteraciones en el medio.

  • Utilizar tecnologías de baja o nula emisión de residuos.

  • Medidas de carácter social de sensibilización medioambiental que induzcan a los usuarios a un uso más racional de la energía.

b) Medidas correctoras:

  • Concentración y retención de partículas mediante filtros oportunos

  • Sistemas de depuración de gases: el mejor sistema para eliminar los gases de S y N es la combustión en lecho fluidizado.

  • Convertidores catalíticos para reducir las emisiones de CO de los vehículos y transformarlas en CO2 y H2O. El inconveniente de estos catalizadores es que también oxidan el S presente en los carburantes produciendo óxidos de S que contribuyen a la lluvia ácida.

c) Lucha contra el efecto invernadero:

El principal agente del efecto invernadero es el CO2. Para reducir sus emisiones y / o concentración en la atmósfera existen varios proyectos:

  • Ahorro energético

  • Elevar la absorción de CO2 mediante algas u otros vegetales seleccionados genéticamente y que servirían como combustibles o como alimentos sintéticos.

  • Membranas permeables selectivas capaces de aislar el CO2 del resto de los gases industriales.

  • La reforestación contribuye a disminuir la concentración de CO2 en la atmósfera y a combatir la erosión de los suelos.

Ha habido dos cumbres para poner un límite a las emisiones de CO2 de los países: Protocolo de Kioto (1991) y la última cumbre de Copenhage (2010). Sin éxito ninguna de las dos.

d) Lucha contra el deterioro de la capa de ozono:

Gracias al Protocolo firmado en Montreal (1987) el consumo mundial de CFCs ha disminuido de 1,1 millón de Tm a 160.000 Tm en 1996. Aún así se piensa que la capa de ozono no podrá recuperarse hasta el 2050.

    1. CONTAMINACION FISICA O POR FORMAS DE ENERGIA

Se pueden dividir en tres tipos: radiaciones ionizantes, radiaciones no ionizantes y el ruido.

      1. RADIACIONES IONIZANTES: Son partículas u ondas electromagnéticas con energía suficiente para modificar la estructura química de la sustancia sobre la que inciden. Tienen una gran incidencia en la atmósfera y en el ser humano, pudiendo provocar malformaciones genéticas, cáncer, etc. Existen



  • Las radiaciones ALFA y BETA son partículas con carga eléctrica con relativo poder de penetración: las alfa son detenidas por una hoja de papel, mientras que para detener una beta es necesario una lámina de aluminio.

  • Los rayos X y las radiaciones γ son ondas electromagnéticas con un alto poder de penetración por lo que sus efectos para los seres vivos son mayores.



      1. RADIACIONES NO IONIZANTES: no modifican la estructura de la materia. De forma natural proceden del Sol (Rayos U.V). De forma artificial se originan en sistemas electromagnéticos de comunicación, radiaciones U.V. de λ más larga de las lámparas bronceadoras, radiaciones infrarrojas, microondas. Los efectos que provocan dependen de la intensidad y el grado de exposición; pueden provocar alteraciones en el sistema nervioso o trastornos hormonales e inmunológicos.

      2. CONTAMINACIÓN ACÚSTICA: RUIDO. La intensidad se mide en Belios, en honor a Graham Bell o en submúltiplos: decibelios (dB).

        1. Medidas de control de la contaminación sonora

  • Planificación del suelo que evite actividades ruidosas cerca de zonas urbanas

  • Legislación laboral y de actividades industriales no desfasada y permisiva

  • Evaluación del impacto ambiental antes de permitir o no una actividad ruidosa



        1. Medidas Correctoras

  • Barreras sónicas en la arquitectura urbana de árboles, placas, o edificios que actúen como pantallas.

  • Subvenciones para disminuir y tasas o multas para frenar la emisión de ruidos.

  • Insonorización del emisor.

        1. Medidas Educativas

  • Fomentar actitudes de rechazo hacia el ruido y a sus efectos nocivos.





Contaminante



1ario o 2ario


Características


Fuente emisora natural


Fuente emisora antrópica

Efecto ambientales y para la salud


COMPUESTOS DE AZUFRE




Dióxido de Azufre

(SO2)


Primario


Gas incoloro de olor fuerte e irritante. Su vida media en la atmósfera es corta, de unos 2 a 4 días. La mitad vuelve a depositarse en la superficie húmeda o seca y el resto se convierte en iones sulfato.


Actividad volcánica


Combustión de carburantes con un cierto contenido en azufre como carbón, fuel y gasóleos, principalmente en procesos industriales, centrales térmicas, tráfico y calefacciones de carbón y fuel.



Lluvia ácida.

Problemas respiratorios.


Trióxido de azufre (SO3)



Secundario

Se forma por oxidación del SO2. Posteriormente este gas reacciona con el agua formando ácido sulfúrico.









Lluvia ácida


Acido sulfúrico (SO4H2),




Secundario










Transforma la caliza de los edificios (CO3Ca, insoluble) en sulfato cálcico (SO4Ca, soluble) que al ser arrastrado por la lluvia, erosiona la parte expuesta. Acelera la corrosión de metales (hierro y acero galvanizado)


Sulfuro de dihidrógeno o Acido Sulfídrico (H2S).




Primario


Huele a huevos podridos. Se oxida a dióxido de azufre: SH2 SO2




Bajos niveles de emisión


Lluvia Acida





Contaminante



1ario o 2ario


Características


Fuente emisora natural


Fuente emisora antrópica

Efecto ambientales y para la salud


ÓXIDOS DE NITRÓGENO



NOx

(Óxidos de nitrógeno)


Primarios


Se oxida a HNO3 (ácido nítrico) que produce lluvia ácida; y a nitrato de peroxiacetilo (PAN) que origina smog fotoquímico, e influye en las reacciones de formación y destrucción del ozono.



Se forma a partir del N atmosférico


Combustiones a más de 1.000˚C

Transporte


Irrita los ojos y las mucosas del aparato respiratorio; en vegetales provoca la caída de las hojas, necrosis y reducción de la fotosíntesis.

Lluvia ácida,

Smog fotoquímico

Destrucción Ozono.



Óxido nitroso

(N2O)



Primario


Va desapareciendo en la estratosfera en reacciones fotoquímicas que pueden tener influencia en la destrucción de la capa de ozono.


Procesos microbiológicos en el suelo (desnitrificación) y en los océanos


Actividades agrícolas y ganaderas (alrededor del 10% del total): empleo de fertilizantes nitrogenados que se transforman en el suelo y pasan a la atmósfera como N2O


Destrucción de la capa de ozono.

Efecto invernadero


ÓXIDOS DE CARBONO



Dióxido de carbono (CO2)


Primario

Componente natural en la atmósfera con capacidad para absorber IR y contribuye al efecto invernadero natural

Respiración celular

Quema de combustibles fósiles y superficie de bosques

Aumenta el efecto invernadero. Calentamiento global.

Cambio climático.


Monóxido de carbono (CO)


Primario


Es tóxico. Se combina con la hemoglobina y reduce drásticamente la capacidad de la sangre de transportar oxígeno.


Oxidación de metano (CH4) en reacciones fotoquímicas. Se va eliminando por su oxidación a CO2.



Combustión incompleta de la gasolina y el gasoil en los motores de los vehículos.


Muerte de personas en minas de carbón, incendios y lugares cerrados (garajes, habitaciones con braseros, etc.)




Contaminante

1ario o 2ario

Características

Fuente emisora natural

Fuente emisora antrópica

Efecto ambientales y para la salud


COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES (COV)



Metano (CH4 )


Primario


Gaseoso a temperatura ambiente


Microorganismos del tubo digestivo de rumiantes



Actividades agrícolas, ganaderas, del tratamiento de residuos, y tratamiento y distribución de combustibles fósiles.


Efecto invernadero


Otros hidrocarburos


Primario


En presencia de luz y óxidos de nitrógeno reaccionan para formar oxidantes fotoquímicos, especialmente ozono, interviniendo en las reacciones que originan el "smog" fotoquímico.






Procesos industriales, químicos y petroquímicos, en el transporte y distribución de combustibles fósiles y en su combustión incompleta.


Muy variados, desde inocuos hasta producción de cánceres.

Smog fotoquímico.


CFCs


Primario


Muy estables. Permanecen un siglo en la atmósfera.





Refrigerantes, propelentes de aerosoles, espumas aislantes.


Destrucción capa de Ozono

Efecto invernadero



PCB (Poli-Cloro-bifeniles), dioxinas y furanos












Se originan durante la incineración de productos clorados.






Contaminante

1ario o 2ario

Características

Fuente emisora natural

Fuente emisora antrópica

Efecto ambientales y para la salud


OXIDANTES



Ozono Troposférico (O3)


Secundario







Se sintetiza en la troposfera a partir de óxidos de nitrógeno y los compuesto orgánicos volátiles en reacciones fotoquímicas, por el tráfico.

Problemas de respiración, asma, irritación de ojos. Puede dañar a plantas.

Smog fotoquímico


Radicales Libres

















Nitrato de peroxiacetilo (PAN)

Secundario







Reacciones fotoquímicas a partir de COVs

Smog fotoquímico


PARTÍCULAS


Partículas sólidas

Primarios

Son partículas presentes en el aire de tamaño suficientemente reducido como para que no se depositen demasiado rápido sobre la superficie. Su tiempo de residencia en la atmósfera depende de su tamaño y composición, así como de condicionantes climatológicos como los vientos, las lluvias, etc.




Combustión de carburantes sólidos y líquidos, planta industriales de todo tipo, agricultura, calles sin asfaltar, movimientos de tierras,

Irritación en las vías respiratorias, Empeoramiento de afecciones pulmonares. Afectan a la fotosíntesis de plantas

Ensucian edificios, mobiliario y ropas.

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