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Tema 7 Impactos en la atmósfera
La contaminación en la atmósfera
Según la ley de Protección del Ambiente Atmosférico, la contaminación atmosférica se define como:
“La presencia en el aire de materias o energías que impliquen riesgo, daño o molestia para las personas y bienes de cualquier naturaleza”
Según esta definición, consideraremos que la atmósfera está contaminada cuando existan sustancias o energías, bien ajenas a la atmósfera, o bien naturales pero en una elevada concentración.
La atmósfera dispone de mecanismos para difundir o dispersar o eliminar los contaminantes, pero su capacidad es limitada. Cuando se superan estos límites aparecen situaciones preocupantes:
• Calentamiento global• Efecto invernadero• Destrucción de la capa de ozono• Lluvias ácidas
La contaminación atmosférica es un proceso que se ha agravado últimamente, pero no es nuevo:
• En el siglo XIII, en Londres, la población comenzó a quejarse de la excesiva cantidad de polvo de carbón y de hollín en el aire. Se llegó a prohibir el uso del carbón de piedra.
• En Talavera en 1600 se impusieron una serie de medidas para evitar la contaminación de los hornos de cerámica.
• A partir de la revolución industrial, los episodios de contaminación son más numerosos. Los más más famosos de este siglo sucedieron en Meuse Valley, Bélgica; Donora, Pensilvania; y Londres, Inglaterra.
• La peor contaminación ocurrió en Londres, cuando una densa nube de aire contaminado (combinación de humo y niebla) se formó sobre la ciudad en diciembre de 1952, y permaneció hasta marzo de 1953. En sólo una semana fallecieron más de 4 000 personas, y más de 8 000 personas fallecieron a lo largo de seis meses. Los tres episodios de contaminación del aire
"No había cuerpos en las calles (...) pero las empresas fúnebres se quedaron sin ataúdes y las florerías sin flores", dijo el doctor Robert Waller, que trabajaba en el hospital St. Batholomew's.
El fenómeno se extendió durante cuatro días.
El smog se introdujo en todas partes, la ópera La Traviata fue interrumpida en el primer acto en el teatro Sadler's Wells, se caminaba a ciegas por los pasillos de los hospitales y las escuelas cerraron las aulas.
También se vio afectado el servicio de trenes, en tanto fueron cerrados los aeropuertos.
El actual alcalde de la ciudad, Ken Livingstone, recordó la "buena noticia" de que no tenía que acudir a clases. "La neblina era tan gruesa que se recomendó a los mayores que no se arriesgaran a perder los niños", agregó. "Mis padres salían a la calle con el rostro cubierto por un pañuelo".
Tras los sucesos de 1952, el gobierno alentó la eliminación del carbón como combustible para la calefacción. Actualmente, el aire de Londres es controlado en forma permanente gracias a 80 estaciones de monitoreo repartidas por la capital.
Los expertos aseguran que la lucha hoy es contra las emisiones de los automóviles.
Fuente: BBC Diciembre 6, 2002
Otros acontecimientos importantes relacionados con la contaminación atmosférica en el siglo XX
1970Se crea en Estados Unidos la EPA (Environmental Protection Agency) y pone en
marcha las primeras medidas para lograr un aire limpio de la CAA (Clean Air Acta)
1972 Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente en Estocolmo
1970-75 Se detectan los daños causados por la lluvia ácida
1972 La Comunidad Europea decida adoptar una política medioambiental
1976 Escape de dioxina en Sveso (Italia)
1984Mueren más de 2000 personas en el accidente de la planta de Union Carbide en
Bhopal (India) en el que se produce un escape de gas tóxico.
1985-86 Se confirma la existencia del "agujero" de ozono en la Antártida
1985-90Alerta sobre el posible cambio climático provocado por gases con efecto
invernadero
1986 Comienza a comercializarse la gasolina sin plomo en Gran Bretaña
1987 Protocolo de Montreal para limitar la producción de CFC
Fuentes de contaminación
Los contaminantes presentes en la atmósfera proceden de dos tipos defuentes emisoras bien diferenciadas: las naturales y las antropogénicas.En el primer caso la presencia de contaminantes se debe a causasnaturales, mientras que en el segundo tiene su origen en las actividadeshumanas.
Fuentes de contaminación natural
Se deben a procesos geológicos, biológicos, de la hidrosfera o atmosféricos.
Geológicos: Erupciones volcánicas (SO2, CO2,
H2S, cenizas….)Emisiones de gases del suelo CH4, NO, …
Fuentes de contaminación natural
Biológicos:
Respiración seres vivosFermentaciones
Incendios forestalesPolinización vegetal
Fuentes de contaminación naturalAtmosféricas:
Descargas eléctricas en las tormentas que liberan
óxidos de nitrógeno
Hidrosfera: Liberación de gases en los
océanos CO, CO2, CH4
Contaminantes Naturales del Aire
Fuente Contaminantes
Volcanes Óxidos de azufre, partículas
Fuegos forestales Monóxido de carbono, dióxido de carbono,
óxidos de nitrógeno, partículas
Vendavales Polvo
Plantas (vivas) Hidrocarburos, polen
Plantas (en descomposición) Metano, sulfuro de hidrógeno
Suelo Virus, polvo
Mar Partículas de sal
Fuentes artificiales o antropogénicas
Procede de las distintas actividades humanas. Destaca especialmente la
combustión de combustibles fósiles y sus derivados, bien en la industria como
en centrales térmicas o siderometalúrgicas, en el transporte o en el uso
doméstico.
Otras fuentes antrópicas son debidas a las actividades agrícolas y ganaderas,
como la quema de bosques para aumentar el suelo agrícola, la quema de
rastrojos, la emisión de gases por los fertilizantes (N2), por el ganado (CH4
producido en el tubo digestivo). Una fuente de emisión que está creciendo es
la incineración de residuos sólidos, esta práctica si no se realiza de manera
adecuada puede producir emisiones de N2, CO2, NO, SO3, dioxinas, etc.
uIncineración de residuos
Siderurgia
Tráfico
Quema de rastrojos
Refinerías de petróleo
Agricultura y ganadería
Focos de emisión
Contaminante Antropogénicos
%
Naturales
%
Aerosoles 11.3 88.7
SOx 42.9 57.1
CO 9.4 90.6
NO 11.3 88.7
HC 15.5 84.5
Procesos industriales
Focos fijos
Industriales
Instalaciones fijas de combustión
Domésticos Instalaciones de calefacción
Focos móviles
Vehículos automóviles
Aeronaves
Buques
Focos compuestosAglomeraciones industriales
Áreas urbanas
El conjunto de contaminantes generados en estos procesos tiene menorvolumen que los contaminantes naturales, pero los efectos producidos sonperores en el caso de los contaminantes artificiales debido a su mayorreactividad.
El tiempo que un contaminante permanece en la atmosfera se llamatiempo de residencia y depende del tipo de contaminante y de lascondiciones atmosféricas (lluvia, viento, inversiones térmicas…)
Tiempo de residencia
Gases: Depende de su capacidad reactiva
Partículas: Depende de su tamaño
Unidades de medida
Gases: ppm, ppb, cm3/m3
Partículas: μg/m3 o mg/m3
La cantidad máxima de contaminación está regulada por la legislación ambiental de cada pías, que establece unas concentraciones de referencia por encima de las cuales se considera que existe contaminación atmosférica y hay que tomar las medidas adecuadas.
Contaminante Período de referencia Valor límite Observaciones
Partículas (PM10)
Anual 30 µg/m3
24 horas 50 µg/m3Se podrá sobrepasar 25 días
al año
Dióxido de azufre
1 hora 350 µg/m3Se podrá sobrepasar 24
horas al año.
24 horas 125 µg/m3Se podrá sobrepasar 3 días al
año
Dióxido de nitrógeno 1 hora 200 µg/m3
Se podrá sobrepasar 8 horas
al año
Anual 40 µg/m3
Plomo Anual 0.5 µg/m3
Tipos de contaminantes
Se pueden hacer distintas clasificaciones:
Radiaciones ionizadasRadiaciones no ionizadas
Contaminación sonora
Gases Partículas
Olores
Sustancias químicas
Formas de energía.
Según la naturaleza del contaminante:
Tipos de contaminantes
Inocuos
Nocivos
Según la Toxicidad del contaminante:
Son los contaminantes primarios mas la radiación solar o el vapor
de aguaSecundarios
Primarios
Según la Procedencia del contaminante:
Contaminantes primariosProceden directamente de la fuente de emisión y se encuentran tal y como fueron emitidos.
Sus fuentes son perfectamente identificables y en conjunto supone el 90% de los contaminantes del aire.
Su naturaleza física y su composición química es muy variada, si bien podemos agruparlos atendiendo a su peculiaridad más característica tal como su estado físico (caso de partículas y metales), o elemento químico común (caso de los contaminantes gaseosos).
Entre los contaminantes atmosféricos más frecuentes que causan alteraciones en la atmósfera se encuentran:
• Aerosoles (en los que se incluyen las partículas sedimentables y en suspensión y los humos).
• Óxidos de azufre, SOx. • Monóxido de carbono, CO. • Óxidos de nitrógeno, NOx. • Hidrocarburos, Hn Cm. • Ozono, O3. • Anhídrido carbónico, CO2.
Además de estas sustancias, en la atmósfera se encuentran una serie de contaminantes que se presentan más raramente, pero que pueden producir efectos negativos sobre determinadas zonas por ser su emisión a la atmósfera muy localizada. Entre otros, se encuentra como más significativos los siguientes:
• Otros derivados del azufre. • Halógenos y sus derivados. • Arsénico y sus derivados. • Componentes orgánicos. • Partículas de metales pesados y ligeros, como el plomo, mercurio, cobre, zinc. • Partículas de sustancias minerales, como el amianto y los asbestos. • Sustancias radiactivas.
• Dada su presencia natural en la atmósfera y su falta de toxicidad, no deberíamos considerarlo una sustancia que contamina, pero se dan dos circunstancias que lo hacen un contaminante de gran importancia en la actualidad:
• Es un gas que retiene rayos infrarrojos y produce el efecto invernadero; y
• Su concentración está aumentando en los últimos decenios por la quema de los combustibles fósiles y de grandes extensiones de bosques
CO2
• Alrededor del 90% del que existe en la atmósfera se forma de manera natural, en la oxidación de metano (CH4) por reacciones fotoquímicas. Se va eliminando por su oxidación a CO2.
• La actividad humana lo genera en grandes cantidades siendo, después del CO2, el contaminante emitido en mayor cantidad a la atmósfera por causas no naturales. Procede, principalmente, de la combustión incompleta de la gasolina y el gasoil en los motores de los vehículos.
CO
SOx
SO2
Incluyen el dióxido de azufre (SO2) y el trióxido
de azufre (SO3).
Su vida media en la atmósfera es corta, de unos
2 a 4 días. Casi la mitad vuelve a depositarse en
la superficie húmedo o seco y el resto se
convierte en iones sulfato (SO42-).
• NOx (conjunto de NO y NO2)
• Muy importante en la formación del smog fotoquímico, del nitrato de peroxiacetilo(PAN) e influye en las reacciones de formación y destrucción del ozono, tantotroposférico como estratosférico, así como en el fenómeno de la lluvia ácida. Enconcentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos ymateriales diversos.
• Las actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustionesrealizadas a altas temperaturas. Más de la mitad de los gases de este grupo emitidosen España proceden del transporte.
• Óxido nitroso (N2O)• En la troposfera es inerte y su vida media es de unos 170 años. Va desapareciendo en la
estratosfera en reacciones fotoquímicas que pueden tener influencia en la destrucciónde la capa de ozono. También tiene efecto invernadero.
• Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiológicos en elsuelo y en los océanos) y menos de actividades agrícolas y ganaderas (alrededor del10% del total).
Oxidos de nitrógeno NOx
• Es un contaminante primario que se forma de manera natural
• Desaparece de la atmósfera a consecuencia, principalmente, de reaccionar con los radicales OH formando, entre otros compuestos, ozono. Su vida media en la troposfera es de entre 5 y 10 años. Contribuye al efecto invernadero.
Metano (CH4)
Otros hidrocarburos
• En la atmósfera están presentes muchos otros hidrocarburos, principalmente procedentes de fenómenos naturales, pero también originados por actividades humanas, sobre todo las relacionadas con la extracción, el refino y el uso del petróleo y sus derivados.
• Sus efectos sobre la salud son variables. Algunos no parece que causen ningún daño, pero otros afectan al sistema respiratorio y podrían causar cáncer p. ej. benceno.
• Intervienen de forma importante en las reacciones que originan el "smog" fotoquímico.
Moléculas orgánicas formadas por átomos de Cl y F unidos a C. Por ejemplo CCl3F (Freón-11) o CCL2F2 (Freón-12). Se han utilizado mucho en los "sprays", frigoríficos, etc.Son los principales responsables de la destrucción de la capa de ozono.
Clorofluorocarburos CFC’s
• En la atmósfera permanecen suspendidas substancias muy distintas como partículas de polvo, polen, hollín (carbón), metales (plomo, cadmio)
Partículas y aerosoles
• Se suele usar la palabra aerosol para referirse a los materiales muy pequeños, sólidos o líquidos.
• Partículas se suele llamar a los sólidos que forman parte del aerosol.
• Se suele llamar polvo a la materia sólida de tamaño un poco mayor (de 20 micras o más).
Contaminantes secundarios
Se generan a partir de los primariosal reaccionar entre sí o con laradiación solar o el vapor de agua.
No provienen directamente de losfocos emisores y poseen un granpoder oxidante.
Son los responsables de ladenominada contaminaciónfotoquímica.
• El ozono que se encuentra en la troposfera, junto a la superficie de la Tierra, es un importante contaminante secundario. El que se encuentra en la zona más cercana a la superficie se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan, principalmente, los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos presentes en el aire (COV). Es el componente más dañino del smog fotoquímico y causa daños importantes a la salud, cuando está en concentraciones altas, y frena el crecimiento de las plantas y los árboles.
Ozono troposférico
•En España, como en otros países mediterráneos, durante el verano se dan condiciones meteorológicas favorables para la formación de ozono: altas temperaturas, cielos despejados, elevada insolación y vientos bajos,
• Las dioxinas son compuestos químicos obtenidos a partir de procesos de combustión que implican al cloro. El término se aplica indistintamente a las policlorodibenzofuranos (PCDF) y las policlorodibenzodioxinas (PCDD).
• Son estables químicamente, poco biodegradables y muy solubles en las grasas, tendiendo a acumularse en suelos, sedimentos y tejidos orgánicos, pudiendo penetrar en la cadena alimentaria. Posible efecto cancerígeno.
• Las dioxinas y los furanos se producen principalmente de dos maneras:
1. En el proceso de fabricación de algunos pesticidas, conservantes, desinfectantes o componentes del papel;
2. Cuando se queman a bajas temperaturas materiales como algunos productos químicos, gasolina con plomo, plástico, papel o madera.
Dioxinas
Dispersión de los contaminantes
Hay que distinguir:
EMISIÓN: Cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor en unperiodo de tiempo determinado. Se mide a la salida del foco emisor.
INMISIÓN: Cantidad de contaminantes presentes en una atmosferadeterminada, una vez transportados, difundidos, y mezclados en ella y a laque están expuestos los seres vivos y los materiales que se encuentran bajosu influencia
Emisiones
Inmisiones
Dispersión de los contaminantes
1. La mayor parte de loscontaminantes se difunden en laparte baja de la troposfera, dondeinteractúan entre sí y con losdemás compuestos presentes,antes de su deposición.
2. Otros ascienden a alturasconsiderables y son transportadoshasta lugares muy alejados delfoco emisor.
3. Un tercer grupo, más reducido,puede llegar a traspasar latropopausa e introducirse en laestratosfera.
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