Introducción (capa fluida de unos 10000 km., según autores, que rodea la Tierra. Formada por gases, líquidos y sólidos en suspensión; el 95% de su masa se encuentra en los primeros 15 Km )




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títuloIntroducción (capa fluida de unos 10000 km., según autores, que rodea la Tierra. Formada por gases, líquidos y sólidos en suspensión; el 95% de su masa se encuentra en los primeros 15 Km )
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fecha de publicación28.10.2016
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Factores que influyen en la dinámica de dispersión: Características de las emisiones, condiciones atmosféricas, características geográficas y topográficas.


Características de las emisiones:


  • Naturaleza del contaminante. Si es un gas permanecerá en la atmósfera mucho más tiempo que si es una partícula (sólido o líquido) que se deposita más rápidamente.

  • Temperatura de emisión. En el caso de contaminantes gaseosos, si su temperatura en el momento de salir a la atmósfera es mayor que la del aire circundante, el contaminante ascenderá hasta las capas altas facilitándose su dispersión. Por el contrario, si su temperatura es menor que la del aire circundante se acumulará en las partes bajas de la atmósfera.

  • Velocidad de salida del contaminante. A mayor velocidad, más rápido asciende y, en caso de inversión térmica, mayor probabilidad hay de que atraviese la capa invertida y pueda dispersarse más fácilmente.

  • Altura del foco de la fuente emisora. A mayor altura, mayor facilidad para que se produzca la dispersión del contaminante (chimeneas de gran altura donde hay más viento o simplemente a mayor altura que la que suele producirse la capa de inversión facilitará la dispersión de los contaminantes).


Condiciones atmosféricas: temperatura del aire y sus variaciones con la altura, inversión térmica, precipitaciones, insolación.
La capacidad de la atmósfera para dispersar y diluir los contaminantes viene determinada por las condiciones atmosféricas locales.

Los factores de la atmósfera que más influyen son:

  • Temperatura del aire y sus variaciones con la altura: El Gradiente Térmico Vertical (GTV). Si con la altura la temperatura va disminuyendo en suficiente proporción, los contaminantes ascenderán con el aire y según lo hagan se irán expandiendo, disminuyendo su concentración, hasta alcanzar la estratosfera, donde los vientos en altura los dispersarán totalmente. Por el contrario, hay dificultad para que se produzca la dispersión de los contaminantes cuando no hay corrientes ascendentes de aire. Una situación especialmente grave se da cuando hay inversión térmica (zona donde el aire asciende en altura en lugar de descender), ya que los contaminantes quedan atrapados cerca de la superficie. Los anticiclones favorecen la formación de nieblas contaminantes. Sin vientos importantes, temperaturas bajo cero y una gran estabilidad atmosférica no hay dispersión ni dilución de contaminantes. Con anticiclones es más probable que se den situaciones de inversión térmica: donde las temperaturas a nivel del suelo son inferiores a las temperaturas en altura. Las inversiones se dan frecuentemente durante la noche, como consecuencia del enfriamiento del suelo; también por el movimiento de una masa de aire desde una zona cálida a otra fría o por el choque de dos masas de aire con humedad, presión y temperaturas diferentes (una masa polar y otra tropical).




  • Velocidad del viento. Determina una mayor o menor rapidez en la dispersión de los contaminantes.

  • Dirección del viento. Determina el área hacia donde se pueden desplazar los contaminantes emitidos.

  • Precipitaciones. Producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, arrastrando los contaminantes al suelo.

  • Insolación. La radiación solar favorece las reacciones que dan lugar a algunos contaminantes secundarios (reacciones fotoquímicas).


Características topográficas y geográficas: existencia o no de brisas marinas, existencia de valles, presencia de masas vegetales, presencia de núcleos urbanos (isla de calor).

La situación geográfica y el relieve tienen una influencia en el origen de brisas, que arrastran los contaminantes o provocan su acumulación.

La presencia de masas vegetales disminuye la cantidad de contaminación en el aire, al frenar la velocidad del viento, facilitando la deposición de partículas.

La topografía puede favorecer las situaciones de inversión térmica, bien por la presencia de montañas costeras que dificultan la acción de las brisas marinas, o configurando valles profundos en los que, en invierno, la insolación llega con dificultad al fondo del valle.
ISLAS DE CALOR
Las áreas urbanas producen calor (además del calor producido dentro de la ciudad por las actividades humanas, tenemos que materiales de construcción como el ladrillo, el asfalto y el cemento que absorben y retienen el calor de manera más eficiente que el suelo y la vegetación) y contaminación, además sus construcciones frenan los vientos suaves. Se observa que las ciudades suelen tener varios grados más de temperatura que en las afueras, por eso se les llama isla de calor. Al tener el aire mayor temperatura en la ciudad que en su periferia, el aire caliente urbano asciende y es sustituido por aire de la periferia (donde suelen haber industrias contaminantes) que se introduce en la ciudad; al enfriarse el aire urbano que ascendió, desciende por la periferia de la ciudad, el cual volverá al centro urbano cerrando el ciclo. Por tanto, en ausencia de vientos fuertes y lluvias la dispersión de los contaminantes no es fácil, ya que el carácter cíclico de los vientos dificulta la dispersión de los contaminantes produciendo lo que se conoce como cúpula de contaminantes que rodea la ciudad (en ocasiones desde lejos antes de entrar con el coche a la ciudad se puede distinguir la cúpula de contaminantes que envuelve algunas ciudades)


BRISA MONTAÑA-VALLE

En zonas de valles y laderas se generan las llamadas brisas de valle y montaña. Durante el día las laderas se calientan y se genera una corriente ascendente de aire caliente, mientras que en el fondo del valle (al no darle el Sol) se acumula aire frío y se origina una situación de inversión que impedirá la dispersión de los contaminantes. Durante la noche sucede lo contrario: el aire de las laderas se enfría debido al enfriamiento terrestre, el aire desciende al valle desde las colinas más altas. Durante las noches, como por la ladera desciende aire frío se crea una situación de inversión térmica, que provoca la acumulación de contaminantes.



Las montañas y los valles se calientan de manera desigual a lo largo del día. En las primeras horas de la mañana, el Sol calienta e ilumina un lado oriental de la montaña, en tanto que el otro lado todavía permanece oscuro y frío. El aire se eleva sobre el lado iluminado y desciende sobre el lado oscuro. Al mediodía, los rayos del Sol caen sobre los dos lados y los calientan. Al final de la tarde, la situación es similar a la de la mañana, pero de manera inversa. Después de la oscuridad, a medida que el aire se enfría debido al enfriamiento terrestre, el aire desciende al valle desde las colinas más altas.


Este calentamiento diferencial genera vientos ascendentes durante el día y descendentes a lo largo de las laderas de montaña. Los valles forman a menudo una especie de circo con laderas en todas las direcciones. Durante las horas centrales del día y por calentamiento solar, se producen ascendencias sobre las laderas del valle expuestas al Sol. Paralelamente, se producen movimientos compensatorios que trasladan aire desde el fondo del valle hacia esas laderas, y si ese aire no es suficiente, aspiran el mismo desde otros valles o llanuras próximas. Todo esto se traduce en fuertes ascendencias sobre las laderas expuestas al Sol, así como descendencias en la parte central del valle.
A última hora de la tarde ocurre lo contrario, es decir, por enfriamiento de las laderas que ya no son calentadas por el Sol, el aire escurre desde las mismas hacia el fondo del valle, de forma que todo este aire que baja actúa como una cuña sobre el centro del valle, levantando el aire cálido que aún quede procedente de los relieves que aún conservan calor. Esto sucede hasta que el Sol se oculte por completo y es lo que se llama restitución térmica. Por la noche, cuando todo se ha enfriado no hay ningún tipo de ascendencia, y el aire, más frío y pesado, se deposita como una losa sobre el fondo del valle.
BRISA MARINA.

En las zonas costeras se originan sistemas de brisas que durante el día desplazan los contaminantes hacia el interior (la tierra se calienta más y el aire asciende, provocando que sea sustituido por aire que viene del mar), mientras que durante la noche, al invertirse la circulación de las mismas (la tierra se enfría más y el mar está más caliente), la contaminación se desplaza hacia el mar. Las brisas marinas favorecen la dispersión de los contaminantes (sin la brisa marina habría menos viento), pero este carácter cíclico hace que los contaminantes no se dispersen completamente. Origen de la brisa marina: Las propiedades térmicas de la tierra y el agua son diferentes. La tierra y los objetos que se encuentran sobre ella se calentarán y enfriarán rápidamente; el agua lo hace lentamente. Mientras el Sol irradia sobre la interfaz tierra-agua, la radiación solar penetra varios metros a través del agua. Por otro lado, la radiación solar que alcanza la superficie terrestre sólo calentará los primeros metros, y de manera rápida. El aire adyacente se calienta, se hace menos denso y se eleva. El aire frío sobre el agua se desplaza tierra adentro y se desarrolla una circulación local desde el agua (mar, lagos y anchos ríos), conocida como “brisa marina” o “brisa agua-tierra”.


Por la noche, el aire que está sobre la tierra se enfría rápidamente debido a la irradiación, que hace que la temperatura de la tierra disminuya más rápidamente que la del cuerpo adyacente de agua. Esto crea un flujo de retorno llamado “brisa terrestre”. Las velocidades del viento en una brisa terrestre son ligeras; mientras que las velocidades del viento en el mar pueden ser muy aceleradas. La presión diferencial sobre la tierra y el agua causa las brisas marinas. Con éstas (durante el día), la presión sobre la tierra calentada es menor que la presión sobre el agua más fría. En cambio, con las brisas terrestres (durante la noche) ocurre lo contrario.


    1. EFECTOS DE LA DISPERSION DE CONTAMINANTES: locales (smog sulfuroso o húmedo y smog fotoquímico), regionales (lluvia ácida; ver mas adelante) o globales (agujero de la capa de ozono; ver mas adelante).


Consideramos efectos globales aquellos que abarcan la totalidad del planeta y que sólo pueden mitigarse si se actúa sobre su origen. Se incluyen en globales el agujero de la capa de ozono y el cambio climático producido por la acumulación en la atmósfera de gases de efecto invernadero. Los efectos regionales abarcan grandes extensiones de terreno como Europa, pero no a todo el planeta. Los efectos regionales y globales se verán en los apartados 5 y 6 , ahora sólo veremos los efectos locales (smog).
Efecto Local: SMOG sulfuroso y fotoquímico del ozono, de los radicales libres activos y de los PAN.
Los efectos locales más importantes son los ocasionados por cada uno de los contaminantes y la formación de nieblas contaminantes o smog (viene del inglés smoke = humo y fog = niebla). Estas nieblas o smogs provocan una elevada pérdida de calidad del aire y graves alteraciones en la salud humana. Existen dos tipos de smog: clásico (o húmedo o invernal o ácido o sulfuroso o “puré de guisantes”) y fotoquímico (o estival).
El smog clásico o sulfuroso es típico de ciudades con alto contenido en SO2 en el aire, elevada humedad atmosférica, con partículas y situaciones anticiclónicas. Se conoció y estudió a partir del grave proceso de contaminación en Londres en 1952 donde murieron 4.000 personas: El Támesis produce nieblas que, en invierno, se hacen estables debido al fenómeno de la inversión térmica; estas nieblas acumulaban contaminantes procedentes de las industrias. Al ser el origen de la contaminación atmosférica la quema de combustibles fósiles, especialmente el carbón, los contaminantes que caracterizan el smog son; CO, CO2, SO3, SO2 y una gran cantidad de partículas en suspensión que daba a la niebla una cierta consistencia (de ahí la denominación “puré de guisantes”). Los efectos que producen se centran en el aparato respiratorio: irritación de las mucosas, tos, asma, etc. También provocan una disminución considerable de la visibilidad y deterioran las hojas de las plantas decolorándolas y endureciéndolas.
El smog fotoquímico tiene su origen en la presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos (niebla de oxidantes) que emanan de las reacciones de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y oxígeno con la energía proveniente de la radiación ultravioleta. Este proceso se ve favorecido por situaciones anticiclónicas, fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de contaminantes y refuerzan la capa de inversión térmica que se forma en las primeras horas del día (con anticiclón el suelo por la noche se enfría más que el aire pudiendo formar una inversión térmica que desaparecería en condiciones normales con las primeras horas de Sol, pero la niebla disminuye el calentamiento del suelo impidiendo la desaparición de la inversión) y puede durar bastante tiempo si la situación anticiclónica es estacionaria. El smog fotoquímico se caracteriza por la presencia de bruma, formación de O3, PAN y aldehídos. Los efectos sobre las personas se localizan fundamentalmente en las mucosas, produciendo irritación en los ojos y la nariz y complicaciones respiratorias en niños, en ancianos y en personas con trastornos respiratorios (otros efectos pueden ser dolores de cabeza y alergias). Sobre las plantas actúa reduciendo la actividad fotosintética. También tiene un efecto corrosivo importante sobre los metales, cuero, fibras sintéticas y sobre el caucho. Y, además, el O3 es un gas con efecto invernadero. La niebla que se forma, de color parduzco, reduce la visibilidad.




    1. DETECCIÓN, PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.

      1. Detección de la contaminación atmosférica: redes de estaciones de vigilancia e indicadores biológicos de contaminación (líquenes).


Una red de estaciones de vigilancia, permite saber el nivel de las concentraciones de los contaminantes en un lugar y en cada momento; está formada por estaciones con sensores que detectan los niveles de inmisión de contaminantes o por estaciones donde se toman muestras que posteriormente se analizarán en un laboratorio. Las primeras son las mejores porque saben los niveles de inmisión a tiempo real. También están las redes de vigilancia de emisiones utilizadas para conocer la contaminación que emiten grandes focos como centrales térmicas, refinerías…; cuando se trata de pequeños focos como calefacciones domésticas, vehículos…, se suelen obtener los datos mediante estimaciones. Una situación normal en una gran ciudad es que haya varias estaciones de detección de la contaminación repartidas por diferentes puntos de la ciudad y un centro de control donde llega la información de todas las estaciones y se encargan de alertar a las autoridades e industrias cuando la contaminación supera los niveles permitidos.

Los líquenes son bioindicadores de contaminación atmosférica excelentes, ya que la inmensa mayoría de ellos no pueden vivir en zonas con determinados niveles de contaminación; aunque hay algunos que pueden tolerar ciertos niveles de contaminación, lo que es seguro es que en zonas donde la contaminación es muy importante no aparecen líquenes. Algunos líquenes son tan extremadamente sensibles a la contaminación que si aparecen en un lugar determinado indican la buena calidad de ese aire y que no hay industrias contaminantes a mucha distancia.





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