CONTAMINACIN DEL AIRE

CONTAMINACIÓN DEL AIRE
El aire, en especial el de los grandes núcleos urbanos e industriales, contiene
sustancias no deseables, e incluso peligrosas, que contribuyen a la contaminación. Estas
sustancias provienen de la combustión de carbón, hidrocarburos, etc. Así, la gasolina
produce, al arder con aire en exceso, CO2 y H2O, pero las condiciones del motor son
diferentes, mas propicias para una combustión parcialmente incompleta. Entonces,
además de CO2, y H2O (vapor), se producen sustancias nocivas como:
1. Monóxido de carbono, CO, gas venenoso.
2. Hidrocarburos no quemados, que pueden causar daños al hígado e incluso cáncer.
3. Dióxido de azufre, SO2, formado a partir de la pequeña cantidad de azufre que
contiene el petróleo o el carbón; ocasiona enfermedades de las vías respiratorias y la
lluvia acida.
4. Óxidos de nitrógeno, NO y NO2, productor de la reacción entre nitrógeno y oxígeno
atmosféricos a la temperatura del motor; ocasionan los mismos efectos perniciosos que
el SO2.
5. Humo, constituido por pequeñas partículas de carbono, C, en suspensión, que daña
los pulmones y ennegrece los edificios.
A los contaminantes anteriores se une el ozono, O3, beneficioso en la alta
atmósfera pero perjudicial en la superficie, por irritar las vías respiratorias. El ozono se
produce aquí por la acción de la luz solar sobre el oxígeno y los gases de escape de los
motores. El conjunto de todos ellos forma lo que se llama el smog fotoquímico, que
aparece como una niebla contaminante y persistente sobre los grandes núcleos urbanos.
Pero los automóviles no son el único problema. Las calefacciones domésticas
queman grandes cantidades de carbón y gasóleo que originan también los productos
citados. Las industrias y las centrales térmicas completan el panorama y contribuyen
con otros contaminantes propios, como vapores de disolventes, productos químicos,
polvos de metales, cemento, etc.
EFECTO INVERNADERO Y CLIMA
La atmósfera, entre otros efectos, es responsable del mantenimiento de una temperatura
relativamente uniforme y moderada en la superficie del planeta. Los dos componentes más
influyentes al respecto son el dióxido de carbono, CO2 y el vapor de agua, H2O.
La energía que nos llega del Sol viene principalmente en forma de luz visible y radiación
infrarroja (IR) de onda corta. Esta energía calienta la Tierra, que entonces emite radiación
IR de onda larga. Pero es absorbida por el CO2 y H2O atmosféricos, no dejándola salir al
exterior y manteniendo, por tanto, una temperatura que hace habitable la superficie
terrestre. Es lo que se conoce como efecto invernadero
(Los cuerpos calientes emiten radiación IR, cuya longitud de onda es tanto menor (más
energética) cuanto mayor es su temperatura).
En un invernadero, los cristales dejan pasar la radiación IR corta del Sol, pero son opacos a
la IR larga, emitida por los cuerpos del interior al calentarse. El invernadero se comporta, lo
mismo que la atmósfera, como una «trampa de calor».
Aunque la cantidad de H2O atmosférica se mantiene prácticamente constante, el nivel de
CO2 se ha incrementado por la combustión masiva de combustibles fósiles en todo el
mundo. Además, las masas vegetales se están reduciendo por su explotación poco racional,
y no son capaces de absorber por fotosíntesis el exceso de CO2
Los expertos han calculado que una duplicación del CO2, con relación a su concentración
actual provocaría un aumento de temperatura de unos 3°C. Un aumento de solo 1°C podría
originar el deshielo de los casquetes polares, con la consiguiente elevación del nivel de las
aguas oceánicas y la inmediata alteración del clima a nivel mundial.
Como complemento a la información que sobre el ozono hay en el libro de
texto (páginas 293 y 294), aquí os dejo el siguiente artículo de M.A. Gómez
publicado en el rincón de la ciencia en Diciembre de 2000
El ozono troposférico: un agente contaminante.
El ozono está presente en la troposfera de forma natural. Una parte proviene
del existente en las capas altas de la atmósfera (estratosfera) que es
transportado hacia niveles más bajos, a las capas de aire próximas a la
superficie terrestre. Otra parte procede de procesos naturales que tienen lugar
en la biosfera y que dan lugar a la formación de ozono, a partir de emisiones de
óxidos de nitrógeno que tienen su origen en procesos biológicos y en la
emisión de compuestos orgánicos volátiles procedentes de la vegetación, de
procesos de fermentación o de los volcanes.
Las cantidades de ozono a las que dan lugar estos procesos son pequeñas y
su concentración en el aire no llega a niveles peligrosos. Sin embargo, el ozono
troposférico puede llegar a ser un problema cuando se provoca un aumento de
su concentración por medios artificiales: la contaminación. Muchas actividades
de las que realiza el hombre en la actualidad emiten contaminantes a la
atmósfera que son precursores del ozono. Por acción de la luz solar, estas
sustancias químicas reaccionan y provocan la formación de ozono. Esto suele
ocurrir, principalmente, en las grandes ciudades, favorecido el proceso por las
altas concentraciones de contaminantes en el aire.
Como el proceso requiere además el concurso de la luz solar, es en primavera
y verano cuando se alcanzan las máximas concentraciones de ozono
troposférico. Al aumentar su concentración, el ozono se convierte en un
contaminante que afecta a la salud de las personas.
¿Cómo se produce la contaminación por ozono?
En las grandes ciudades y en sus proximidades, la alta densidad de población
y de industrias hace que la contaminación del aire, generalmente proveniente
de procesos de combustión como los de los motores de los automóviles, sea
muy alta. Entre los agentes contaminantes se encuentran los óxidos de
nitrógeno. Y estos resultan muy reactivos, por ejemplo cuando reaccionan con
el oxígeno del aire
NO (g) + O2 (g) NO2 (g)
a su vez el dióxido de nitrógeno, por acción de la luz solar, se descompone en
monóxido
NO2 (g) + luz NO (g) + O (g)
El monóxido de nitrógeno, puede volver a oxidarse para formar otra vez dióxido
de nitrógeno y hacer que el proceso vuelva a comenzar. Pero, el oxígeno
atómico es una especie muy reactiva que puede provocar muchas reacciones
importantes, una de ellas es la formación de ozono
O (g) + O2 (g) O3(g)
Este es sólo un ejemplo de los procesos que llevan a la formación del ozono en
las capas bajas de la atmósfera. Otros contaminantes, a través de procesos
similares, llevan también a la formación de ozono.
¿En qué quedamos? ¿El ozono es beneficioso o perjudicial?
Las dos respuestas son válidas, pero en cada caso estamos hablando de
ozono localizado en distintas partes de nuestro planeta.
En el caso del primer ejemplo estamos hablando del ozono troposférico. El
localizado en la troposfera, la región inferior de la atmósfera terrestre, la más
próxima a la superficie y donde se localiza el aire que respiramos (hasta
aproximadamente unos 15 Km. de altura). En este caso, un aumento de la
concentración de ozono puede ser perjudicial. El ozono puede afectar a las
vías respiratorias, provocando tos, dolor de cabeza o nauseas, entre otros
efectos. Los organismos encargados de vigilar el Medio Ambiente realizan
medidas periódicas de los niveles de ozono y tienen la obligación, no siempre
cumplida, de avisar a la población y tomar medidas preventivas cuando los
niveles de este gas aumentan más allá de unos límites establecidos.
En el segundo caso, estamos hablando del ozono estratosférico. El que se
localiza en la estratosfera, región de la atmósfera situada por encima de la
troposfera, aproximadamente entre unos 15 Km. y unos 50 Km. de altura. En
este caso, el ozono, actúa como un filtro que detiene parte de la radiación
ultravioleta que nos llega del Sol y que puede resultar perjudicial para nuestra
salud. Por tanto, una disminución de los niveles de ozono en esta región de la
atmósfera, lo que se conoce como el agujero de la capa de ozono, es un
fenómeno que puede resultar preocupante y puede dar lugar, entre otras
cosas, a un aumento de los cánceres de piel.
En ambos casos, ozono troposférico y ozono estratosférico estamos hablando
de una misma sustancia química, pero con distintos efectos según su
localización. Unas veces beneficioso y otras perjudicial.
LLUVIA ÁCIDA
Normalmente, la lluvia ordinaria es ligeramente acida, porque, al caer, disuelve
algo del CO2, atmosférico (su pH suele estar entre 5,5 y 6). Pero, en 1a actualidad, en
regiones industrializadas, el agua de lluvia es mucho más ácida (llegando a un pH de
4,5, e incluso, a veces, hasta pH de 1,5), por lo que se conoce como lluvia acida.
La lluvia acida se debe a la presencia en la atmósfera de ciertos contaminantes,
principalmente óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno. Los óxidos de azufre se forman
por diversos procesos. La misma naturaleza es responsable de muchas emisiones de
SO2, en las erupciones volcánicas.
En las zonas industrializadas, se vierte a la atmósfera gran cantidad ele SO2, en
los procesos de combustión de carbón, petróleo y derivados, que suelen contener del 1
al 3% de azufre, que se convierte en SO2, en la combustión:
S + O2 ΠSO2
El SO2, atmosférico se oxida lentamente, formando trióxido de azufre, SO3, que,
con vapor de agua, da ácido sulfúrico:
2 SO2 + O2 ΠSO3
SO3 + H2O ΠH2SO4
que se disuelve en las gotas de agua, dando lugar a la lluvia acida.
Entre los óxidos de nitrógeno, el monóxido de nitrógeno u óxido nítrico, NO, se
forma por reacción directa, a elevada temperatura, entre el nitrógeno y el oxígeno del
aire, como ocurre en los motores de combustión interna (automóviles y aviones).
Cuando el NO pasa a la atmósfera, se oxida lentamente, formando NO2, que, a su vez,
reacciona con el agua para formar ácido nítrico, que, disuelto en las gotas, da lugar a la
lluvia acida:
2 NO + O2 Π2 NO2
3 NO2 + H2O Π2 HNO3 + NO
La lluvia acida produce efectos muy perjudiciales. Impide la vida de los peces y
otras especies animales, en los ríos y lagos, que se van acidificando continuamente. La
vida vegetal también se ve afectada, pues la lluvia acida mata a los microorganismos de
los suelos, que son los responsables de la fijación del nitrógeno atmosférico.
Puede disolver la capa de cera que protege las hojas de los árboles y causar graves
daños (deforestación) en zonas boscosas.
También deteriora las catedrales, así como otras construcciones y monumentos
antiguos, en particular los construidos con piedra calcárea o con mármol, CaCO3, que se
disuelven fácilmente:
CaCO3 + H2SO4 ΠCaSO4 + H2O + CO2
En la actualidad, se están haciendo grandes esfuerzos para reducir la
contaminación por óxidos de azufre y de nitrógeno y evitar así la lluvia acida.
En el caso del SO2, la forma más directa sería eliminar el azufre de los
combustibles fósiles, carbón y petróleo; pero esto, además de difícil, es muy costoso.
Una alternativa más barata, aunque menos eficaz, es eliminar el SO2, de los gases
producidos en la combustión mediante reacción con óxido cálcico. Suele hacerse
inyectando piedra caliza, CaCO3, en polvo en el quemador o en el horno de la planta
generadora de energía, con lo que se producen las reacciones:
CaCO3 (s) ΠCO2 (g) + CaO (s)
CaO (s) + SO2 (g) ΠCaSO3 (s) ΠCaSO4 (s)
En las industrias metalúrgicas se esta intentando recuperar el SO2 producido en
la tostación de minerales sulfurados y aprovecharlo para fabricar otros productor
químicos, como ácido sulfúrico.
También se están adoptando medidas para reducir la contaminación por óxidos
de nitrógeno, modificando las condiciones de la combustión interna de los motores, a
fin de disminuir la formación de NO, y utilizando, además, un convertidor catalítico.