TEMA 5.− CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 5.1. LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE contaminantes

TEMA 5.− CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
5.1. LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE
5.1.1. Tipos de contaminantes
Se consideran contaminantes del aire a las sustancias químicas y formas de energía que en concentraciones
determinadas pueden causar molestias, daños o riesgos a personas y resto de seres vivos, o bien ser origen de
alteraciones en el funcionamiento de los ecosistemas, en los bienes materiales y en el clima.
Podemos clasificar los contaminantes en dos grupos: las sustancias químicas y las formas de energía.
• Sustancias químicas.
Hay que diferenciar entre primarios y secundarios.
• Contaminantes primarios. Sustancias de naturaleza y composición química variada, emitidas
directamente a la atmósfera desde distintas fuentes perfectamente identificables. Se incluyen dentro de este
grupo:
• Partículas, que son sustancias sólidas o líquidas, con un tamaño que oscila entre o,1 y 25
micrómetros. Tienen formas variadas y una composición química que depende de su origen. Por su
tamaño, se pueden clasificar en iones, núcleos de Aitken y partículas sedimentables. Provienen de
combustibles industriales o domésticos y de las actividades de industrias extractivas. De forma natural
proceden de incendios y volcanes.
• Compuestos de azufre, como dióxido de azufre (SO2) y el trióxido de azufre (SO3), que resultan
de la oxidación del azufre presente en los combustibles fósiles al quemarse, y el ácido sulfhídrico
(H2S), que procede de escapes de refinerías de petróleo, fábricas de gas y, de forma natural, de
erupciones volcánicas o del metabolismo anaerobio. El SO2 es el compuesto de azufre que se emite
en cantidades mayores a la atmósfera, es el contaminante más frecuente en el ambiente de la ciudad.
Es un gas estable, incoloro, más pesado que el aire, con olor picante e irritante y un alto poder de
corrosión. Su tiempo de permanencia en la atmósfera varía desde 12 horas hasta 6 días, aunque puede
foto−oxidarse o depositarse sobre la vegetación y los suelos.
• Compuestos orgánicos, como los hidrocarburos (HC), que contienen carbono e hidrógeno y
constituyen un grupo de contaminantes muy abundantes en ciudades y zonas industriales. Su estado
físico depende del número de átomos de carbono de su molécula. En la atmósfera existen de forma
natural en zonas pantanosas y en áreas próximas a los pozos petrolíferos; su origen antropogénico
radica en las industrias petrolíferas, las plantas de tratamiento de gas natural y los vehículos. Los
compuestos orgánicos volátiles (COV) se producen en la evaporación de sustancias orgánicas. Los
PCB, dioxinas y furanos se forman en el transcurso de reacciones en el tratamiento de productos
químicos clorados y en la incineración de residuos que contienen sustancias cloradas.
• Óxidos de nitrógeno (NOx), que tienen su origen en algunos procesos naturales y en actividades
humanas que implican un uso de combustibles fósiles. El NO y el NO2 son gases tóxicos a
temperatura ambiente, y se forman por oxidación del nitrógeno atmosférico en procesos de
combustión a temperaturas elevadas. El NO es incoloro e inodoro, y procede de la oxidación
incompleta del N2 atmosférico en los motores de combustión interna; el NO2 es pardo−rojizo, con un
olor asfixiante, y procede de la oxidación del NO natural.
• Óxidos de carbono, como el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO2). El CO es
el contaminante que más abunda en la atmósfera próxima a la mayor parte de las ciudades. Es un gas
incoloro, inodoro e insípido, inflamable y tóxico, producido por combustiones incompletas de
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elementos que contienen carbono. En zonas urbanas, la principal fuente de CO son las emisiones de
vehículos automóviles. Otra fuente de CO son los procesos de producción y degradación de la
clorofila en las plantas. Se difunde rápidamente. El CO2 es un gas incoloro, inodoro, no tóxico,
nutriente esencial en las plantas, regulador de la temperatura y del clima en la Tierra. No se considera
como contaminante, pero si aumenta su concentración a causa de las actividades humanas incrementa
el efecto invernadero natural.
• Compuestos halogenados y derivados. Son sustancias que contienen cloro y flúor en su molécula.
Destacan como contaminantes el cloro (Cl2), el cloruro de hidrógeno (HCl) y el fluoruro de
hidrógeno (HF), y entre los derivados, los clorofluorocarbonos (CFC). El flúor se encuentra en la
atmósfera como gas en concentraciones bajas. Posee un origen marino y un origen antropogénico en
emisiones producidas por industrias fertilizantes. El cloro está presente en la atmósfera como gas o en
forma de partículas. Es muy tóxico y provoca irritación de mucosas en las vías respiratorias. El HF y
sus derivados son sustancias corrosivas que tienen su origen en las emisiones provocadas por la
actividad de industrias del aluminio. Los CFC son gases estables, no tóxicos ni inflamables,
empleados por ello en aerosoles, refrigerantes y frigoríficos.
• Metales pesados, que son elementos químicos de masa atómica y densidad elevadas, presentes en la
atmósfera como partículas y en pequeñas concentraciones. Se consideran muy peligrosos, debido a
que se acumulan en las cadenas alimentarias. Entre los más nocivos se encuentran el plomo, el cadmio
y el mercurio.
• Olores, que se definen como estímulos captados por el sentido del olfato producidos por partículas de
diversas sustancias que se encuentran en el aire. El olor se considera contaminante cuando produce
malestar físico en la población. Sus efectos radican en su intensidad y su calidad.
• Contaminantes secundarios. Se originan a partir de los primarios mediante reacciones químicas que
tienen lugar en la atmósfera. Los más importantes son el SO3, NO3, H2SO4, O3 y los PAN. Los
contaminantes secundarios no provienen directamente de los focos emisores. El SO3, formado a partir
del SO2, es el responsable del smog reductor; es un gas incoloro que se condensa rápidamente y
reacciona con el agua para pasar a ser H2SO4, contaminante secundario responsable de la lluvia
ácida, junto con el HNO3. El NO3 procede de la oxidación del NO2 por el O3 y posee un papel
destacado en la formación del smog fotoquímico.
♦ Formas de energía
Se dividen en dos tipos: las radiaciones ionizantes y el ruido.
• Radiaciones ionizantes. Son una serie de partículas u ondas electromagnéticas que pueden ionizar
átomos o moléculas de la materia sobre la que actúan directamente, alterando el equilibrio químico de
su estructura y sus funciones. Tienen una gran incidencia en la atmósfera y en el hombre, y por tanto
son contaminantes. Se clasifican en cuatro tipos: radiaciones alfa, beta, gamma y rayos X. Las
radiaciones alfa y beta son partículas cargadas eléctricamente y se diferencian entre sí por su poder
de penetración en la materia. Los rayos X y las radiaciones gamma, al ser ondas electromagnéticas,
poseen un alto poder de penetración. Cuando las radiaciones ionizantes alcanzan a los seres vivos y
son absorbidas por ellos, pueden afectar a los procesos biológicos y provocar malformaciones
genéticas, cáncer, etc. El grado de los efectos provocados está en función de la cantidad de energía
absorbida, el tipo de radiación y la parte del organismo afectada.
• El ruido. Se considera en la actualidad un tipo especial de contaminación atmosférica con una gran
incidencia sobre las poblaciones.
5.1.2. Dispersión de los contaminantes
El siguiente cuadro representa los mecanismos de la contaminación atmosférica.
El nivel de emisión es la cantidad de cada contaminante vertido a la atmósfera en un periodo de
tiempo determinado.
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El nivel de inmisión de un contaminante es el límite máximo tolerable de presencia de éste en la
atmósfera, ya sea de forma aislada o bien en asociación con otro.
Los factores que influyen en la dinámica de dispersión de contaminantes son las características de las
emisiones, las condiciones atmosféricas y la geografía y el relieve.
♦ Las características de las emisiones.
Este factor viene determinado por la naturaleza del contaminante, su concentración, sus características
y la altura del foco emisor. Cuando la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio, el
gas asciende.
♦ Las condiciones atmosféricas.
La situación de la atmósfera determina el estado y el movimiento de las masas de aire, lo que a su vez,
condiciona la estabilidad o inestabilidad atmosférica, que facilitan o dificultan la dispersión de la
contaminación. Entre los factores atmosféricos a tener en cuenta destacan:
♦ La temperatura del aire y sus variaciones con la altura, que determinan los movimientos de las
masas de aire y por tanto las condiciones de estabilidad o inestabilidad atmosféricas.
♦ Los vientos relacionados con la dinámica horizontal atmosférica, elementos de gran
importancia en la dispersión de contaminantes, en función de sus características: dirección,
velocidad y turbulencia.
♦ Precipitaciones, que producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, al arrastrar parte de los
contaminantes al suelo.
♦ Insolación, que favorece las reacciones entre los precursores de los oxidantes fotoquímicos,
aumentando la concentración de los mismos.
◊ Características geográficas y topográficas
La situación geográfica y el relieve tienen una influencia en el origen de brisas, que arrastran los
contaminantes o provocan su acumulación.
⋅ En las zonas costeras se originan sistemas de brisas que durante el día
desplazan los contaminantes hacia el interior, mientras que durante la noche,
al invertirse la circulación de las mismas, la contaminación se desplaza hacia
el mar.
⋅ 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 se acumula
aire frío y se origina una situación de inversión que impedirá la dispersión de
los contaminantes. Durante la noche sucede lo contrario.
⋅ 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 presencia de núcleos urbanos contribuye a disminuir o frenar la velocidad
del viento. Además se generan brisas urbanas que establecen una circulación
cíclica de las masas de aire, provocadas por el calor y la capa de
contaminantes, que existen en el interior de la ciudad. Se forma el efecto
denominado isla de calor, y como consecuencia de la mencionada
circulación de vientos se produce la típica formación denominada cúpula de
contaminantes sobre la ciudad.
• Efectos de la contaminación del aire
♦ Efectos locales. Formación de smog
Estas nieblas o smogs provocan una elevada pérdida de calidad de aire y graves alteraciones en la
salud humana. Existen dos tipos de smog: clásico o puré de guisantes y fotoquímico.
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El smog clásico es típico de ciudades con alto contenido en SO2 en el aire, partículas y situaciones
anticiclónicas. Produce alteraciones bronquiales y toses.
El smog fotoquímico tiene su origen en la presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos que
emanan de las reacciones de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y oxígeno con la energía proveniente
de la radiación solar proveniente de la radiación solar ultravioleta. Este proceso se ve favorecido por
situaciones anticiclónicas, fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de
contaminantes. El smog fotoquímico se caracteriza por la presencia de bruma, formación de O3,
irritación ocular y daños en la vegetación.
♦ Efectos regionales
Los efectos que más preocupan actualmente a nivel regional son el agujero de ozono y la lluvia ácida.
• Agujero de ozono.
Entre los años 1977 y 1984 se detectó que la cantidad de ozono presente durante la primavera en la
Antártida había disminuido en un 40%. Los científicos denominaron a este fenómeno el agujero de
ozono. Las reacciones químicas más relevantes son:
♦ Papel de los NOx. Los NOx se producen en grandes cantidades durante las tormentas, muy
frecuentes, y dada su enorme altitud, pueden emitirlos hacia la estratosfera. Por otra parte, los
NOx liberados por el hombre durante las combustiones no pueden alcanzar la estratosfera, ya
que se trata de compuestos sumamente reactivos a nivel de troposfera. Sin embargo, el N2O,
liberado junto con los NOx en las combustiones y procedente de la desnitrificación de los
suelos agrícolas, es un compuesto poco reactivo que puede ascender hasta la estratosfera,
donde se transforma en NOx mediante un proceso de fotólisis.
♦ Papel de los compuestos de cloro, como NaCl y HCl, naturales, liberados por el mar y por las
erupciones volcánicas, y los artificiales, como los CFC, utilizados como propelentes de
aerosoles, disolvientes y refrigerantes, por su inocuidad debida a su estabilidad, que alcanzan
la estratosfera y rompen el ozono.
El ozono del polo sur es mayor que el del polo norte, porque al tratarse de un gran continente, el
enfriamiento invernal es intensísimo, debido al asentamiento de un anticiclón que al hacer disminuir
la temperatura del aire provoca la formación de nubes de hielo en la estratosfera, denominadas nubes
estratosféricas polares (NEP), a altitudes superiores a las habituales, para lo cual se necesitan
condiciones atmosféricas que sólo se dan en la Antártida. Las NEP deben desarrollarse sobre núcleos
de condensación, papel desempeñado por los NO2, que al reaccionar con el agua se transforman en
HNO3, y al precipitar caen junto con la nieve. Al estar desnitrificada la estratosfera, cuando llega la
primavera austral, el cloro libre comienza a destruir masivamente el ozono. La falta de ozono es
realimentada positivamente de la siguiente manera: al no haber absorción de luz UV ni calentamiento
de la estratosfera, ésta es más fría y forma nubes de hielo más numerosas que producen una mayor
desnitrificación y destrucción del ozono.
Otro factor que contribuye al incremento del agujero de ozono en el polo sur es la permanencia del
vórtice polar durante gran parte del año impide la afluencia del aire rico en ozono procedente de las
zonas ecuatoriales.
• Lluvia ácida.
Los contaminantes pueden retornar a la superficie terrestre en lugares cercanos a los focos de emisión
o bien en zonas alejadas, originando en este segundo caso el fenómeno conocido como contaminación
transfronteriza como la lluvia ácida. Este nombre hace referencia al retorno a la Tierra de los óxidos
de S y N descargados a la atmósfera en forma de ácidos disueltos en las gotas de lluvia, pero también
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en forma de nevadas, nieblas y rocíos.
El fenómeno de la lluvia ácida comienza cuando el azufre y el nitrógeno presentes en los
combustibles fósiles son liberados a la atmósfera mediante procesos de combustión, como SO2 y
NO3, que son transportados, reaccionan, precipitan y se depositan, retornando a la superficie de la
Tierra de dos modos distintos:
♦ Deposición seca: en forma gaseosa o como aerosoles, cerca de las fuentes de emisión.
♦ Deposición húmeda: la mayor parte de los SO2 y NOx que permanecen en la atmósfera
sufren un proceso de oxidación en el que se forma ácido sulfúrico y ácido nítrico que se
disuelven en las gotas de agua que forman las nubes, pudiendo ser transportados por el viento
a cientos de kilómetros del foco emisor, retornando al suelo por medio de las precipitaciones.
La intensidad de la lluvia ácida depende de la velocidad de las reacciones químicas que la originan, la
presencia de humedad en la atmósfera y la dinámica de la atmósfera.
Los efectos de la lluvia ácida se manifiestan en la corrosión de metales y descomposición de
materiales de construcción, la destrucción de ecosistemas naturales por alteración de suelo o aguas, la
destrucción de masas forestales y la desaparición de especies animales en ecosistemas acuáticos.
Tipo de contaminante Salud
Vegetación
Materiales
♦ Irritación de las
♦ Erosión por
♦ Obstrucción de
abrasión en
membranas
los estomas.
edificios.
♦ Partículas
internas en las
♦ Necrosis y caída
vías
♦ Deposición
de hojas.
respiratorias.
sobre edificios.
♦ Compuestos de
azufre: SO2,
SO3, H2S
♦ Compuestos
orgánicos:
• Hidrocarburos: COV,
PCB
• Dioxinas y furanos
♦ Óxido de
nitrógeno: NO2,
NO, N2O
♦ El SO2 produce
irritación en las
mucosas y en
los ojos.
♦ El H2S produce
malos y tóxicos
olores
♦ El SO2 produce
pérdida de color
en las hojas
(clorosis) y
necrosis.
♦ El SO2 en la
caliza provoca
su demolición.
En el papel
causa su
amarilleo y en el
cuero pérdida de
flexibilidad y
resistencia. En
los metales
provoca
corrosión.
♦ Producen
irritación en las
mucosas.
♦ Dioxinas y
furanos poseen
efectos
cancerígenos y
mutagénicos
♦ El NO2 produce
enfermedades
de las vías
respiratorias,
agravamiento de
procesos
♦ El NO2 anula el
crecimiento de
algunos
vegetales
(tomates, judías,
etc).
♦ El NO2 produce
pérdida de color
en los tejidos de
la ropa.
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asmáticos. Es
tóxico para
algunas
especies.
♦ Óxidos de
carbono:
CO2 − CO
♦ El CO es tóxico,
interfiere en el
transporte de
oxígeno a las
células.
♦ Compuestos
halogenados:
Cl2, HCl, HF,
CFC
♦ El cloro es
tóxico y
provoca
irritación en las
mucosas.
♦ El HF se
acumula en los
huesos.
♦ El HF se
acumula en la
hierba, pasando
al resto de las
cadenas tróficas.
♦ El HF provoca
pérdida de color
en las hojas.
♦ Oxidantes
fotoquímicos:
Ozono
♦ Por su alta
capacidad
oxidante,
provoca
irritaciones en
nariz y
garganta;
asimismo
produce fatiga y
falta de
coordinación
♦ El O3 y los
PAN producen
manchas
blancas en la
vegetación,
punteaduras.
♦ Producen
desintegración
del caucho y
corrosión de
metales.
• Indicadores biológicos de contaminación.
Se basan en el análisis de la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos
contaminantes gaseosos atmosféricos, cuyos efectos permiten identificar su presencia y vigilar la
evolución de la contaminación atmosférica. Entre los contaminantes más comúnmente detectados
mediante indicadores biológicos tenemos HF, SO2, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e
isótopos radiactivos. Entre las especies empleadas destacan los líquenes.
• LA CONTAMINACIÓN SONORA
Se puede definir el ruido como un sonido inarticulado, confuso, más o menos fuerte y siempre
desagradable para el que lo percibe; de forma más compleja, como toda sensación auditiva molesta y
el fenómeno acústico que la produce.
5.2.1. Origen y fuentes productoras de ruido
Las principales fuentes de ruido que la OMS considera son:
♦ La industria. El ruido que produce es causado por la maquinaria que se emplea, y aumenta
en relación directa con la potencia de las máquinas.
♦ Los medios de transporte. Muchos autores consideran a los automóviles como la fuente más
importante de ruido ambiental.
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♦ Construcción de edificios y obras públicas. Las obras son causa de abundante ruido debido
a la maquinaria empleada. Esta situación se agrava por el hecho de que los equipos no
cuentan con silenciadores en la mayoría de los casos.
♦ Interior de edificios. Las actividades de limpieza, los electrodomésticos, la vida familiar,
etc., producen ruidos de carácter privado cuyo control resulta difícil.
♦ Otras fuentes. Se incluyen fuentes de tipo individual y relacionadas con el ocio y el tiempo
libre, como son los lugares de diversión. Los ruidos que ocasionan no se consideran molestos,
aunque producen niveles de contaminación sonora elevados.
5.2.2. Efectos de la contaminación sonora
Los efectos producidos son:
♦ Alteraciones fisiológicas, como la pérdida de audición. Ésta depende de la intensidad y
tiempo de exposición y no se produce de forma brusca, sino gradual. Las consecuencias
pueden ser permanentes o temporales. Otras repercusiones del ruido se producen sobre la
respiración, pues se produce un aumento de su frecuencia. En el sistema circulatorio, el ruido
ocasiona aceleraciones del ritmo cardíaco, aumento de la presión arterial y riesgo coronario.
En el aparato digestivo produce disminución de la secreción salivar, naúseas, vómitos,
pérdida de apetito e incluso úlceras gastroduodenales. Sobre el sistema endocrino provoca
una alteración en el funcionamiento de las glándulas suprarrenales. Además altera el órgano
del equilibrio, lo que supone pérdida de éste y vértigos.
♦ Alteraciones psíquicas, cuyos factores de mayor repercusión son la intensidad del ruido,
fuente de emisión, la hora de emisión y el estado de ánimo o la sensibilidad del receptor. Las
alteraciones más frecuentes son la neurosis, la irritabilidad y el estrés.
♦ Otras alteraciones, como las dificultades en la comunicación oral y alteración sobre el
sueño. Los efectos dependen de la naturaleza del ruido, la edad y el sexo. También se
producen alteraciones en el rendimiento laboral, puesto que el ruido afecta sobre todo a tareas
que implican memorización o resolución de problemas y a trabajos de vigilancia.
CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE
1ª EVALUACIÓN 2
EMISIONES
EFECTO FOCOS
(Temperatura, gas, velocidad, salida, configuración edificios).
Transporte, atmósfera y difusión (viento+turbulencia). Reacciones químicas, atmósfera
Mecanismos sumidero
Respuesta receptor (ensucia, corrosión, efectos salud, vegetación, etc.)
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