Tema 7 Impactos en la atmósfera

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
1970
Se 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)
1984
Mueren 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
1985-90
Alerta 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 de
fuentes emisoras bien diferenciadas: las naturales y las antropogénicas.
En el primer caso la presencia de contaminantes se debe a causas
naturales, mientras que en el segundo tiene su origen en las actividades
humanas.
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 vivos
Fermentaciones
Incendios forestales
Polinización vegetal
Fuentes de contaminación natural
Atmosféricas:
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.
u
Incineración de residuos
Siderurgia
Agricultura y ganadería
Tráfico
Quema de rastrojos
Refinerías de petróleo
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
Industriales
Focos fijos
Procesos industriales
Instalaciones fijas de combustión
Domésticos
Instalaciones de calefacción
Vehículos automóviles
Focos móviles
Aeronaves
Buques
Focos compuestos
Aglomeraciones industriales
Áreas urbanas
El conjunto de contaminantes generados en estos procesos tiene menor
volumen que los contaminantes naturales, pero los efectos producidos son
perores en el caso de los contaminantes artificiales debido a su mayor
reactividad.
El tiempo que un contaminante permanece en la atmosfera se llama
tiempo de residencia y depende del tipo de contaminante y de las
condiciones atmosféricas (lluvia, viento, inversiones térmicas…)
Gases: Depende de su capacidad reactiva
Tiempo de
residencia
Partículas: Depende de su tamaño
Gases: ppm, ppb, cm3/m3
Unidades
de medida
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
Partículas (PM10)
Período de referencia
Valor límite
Observaciones
Anual
30 µg/m3
24 horas
50 µg/m3
Se podrá sobrepasar 25 días
al año
1 hora
350 µg/m3
Se podrá sobrepasar 24
horas al año.
24 horas
125 µg/m3
Se podrá sobrepasar 3 días al
año
1 hora
200 µg/m3
Se podrá sobrepasar 8 horas
al año
Anual
40 µg/m3
Anual
0.5 µg/m3
Dióxido de azufre
Dióxido de nitrógeno
Plomo
Tipos de contaminantes
Se pueden hacer distintas clasificaciones:
Formas de
energía.
Radiaciones ionizadas
Radiaciones no ionizadas
Contaminación sonora
Según la
naturaleza del
contaminante:
Sustancias
químicas
Gases
Partículas
Olores
Tipos de contaminantes
Nocivos
Según la Toxicidad del contaminante:
Inocuos
Primarios
Según la Procedencia
del contaminante:
Secundarios
Son los contaminantes primarios
mas la radiación solar o el vapor
de agua
Contaminantes primarios
Proceden 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.
CO2
• 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
CO
• 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.
SOx
Incluyen el dióxido de azufre (SO2) y el trióxido
de azufre (SO3).
SO2
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-).
Oxidos de nitrógeno NOx
• 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, tanto
troposférico como estratosférico, así como en el fenómeno de la lluvia ácida. En
concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos y
materiales diversos.
•
Las actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustiones
realizadas a altas temperaturas. Más de la mitad de los gases de este grupo emitidos
en 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 destrucción
de la capa de ozono. También tiene efecto invernadero.
•
Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiológicos en el
suelo y en los océanos) y menos de actividades agrícolas y ganaderas (alrededor del
10% del total).
Metano (CH4)
•
•
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.
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.
Clorofluorocarburos CFC’s
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.
Partículas y aerosoles
• En la atmósfera permanecen suspendidas substancias muy distintas como
partículas de polvo, polen, hollín (carbón), metales (plomo, cadmio)
• 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 primarios
al reaccionar entre sí o con la
radiación solar o el vapor de agua.
No provienen directamente de los
focos emisores y poseen un gran
poder oxidante.
Son los responsables de la
denominada
contaminación
fotoquímica.
Ozono troposférico
• 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.
•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,
Dioxinas
• 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.
2.
En el proceso de fabricación de algunos pesticidas, conservantes,
desinfectantes o componentes del papel;
Cuando se queman a bajas temperaturas materiales como algunos
productos químicos, gasolina con plomo, plástico, papel o madera.
Dispersión de los contaminantes
Hay que distinguir:
EMISIÓN: Cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor en un
periodo de tiempo determinado. Se mide a la salida del foco emisor.
INMISIÓN: Cantidad de contaminantes presentes en una atmosfera
determinada, una vez transportados, difundidos, y mezclados en ella y a la
que están expuestos los seres vivos y los materiales que se encuentran bajo
su influencia
Inmisiones
Emisiones
Dispersión de los contaminantes
1. La
mayor
parte
de
los
contaminantes se difunden en la
parte baja de la troposfera, donde
interactúan entre sí y con los
demás compuestos presentes,
antes de su deposición.
2. Otros
ascienden
a
alturas
considerables y son transportados
hasta lugares muy alejados del
foco emisor.
3. Un tercer grupo, más reducido,
puede llegar a traspasar la
tropopausa e introducirse en la
estratosfera.
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