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Impactos en la atmósfera
             Parte II




      Efectos de la
contaminación atmosférica

                               1
Efectos de la contaminación atmosférica
    Los cambios en la composición del aire pueden ocasionar efectos negativos.



                                        Efectos



                                                                      Radio de
                Tiempo
                                                                       acción



     Corto plazo     Largo plazo               Locales                Regionales   Globales




Eduardo Gómez               Efectos de la contaminación atmosférica                       2
Efectos a corto plazo
                    Nieblas fotoquímicas y smog


                Smog = Smoke + Fog
           Tiene un efecto local, es típico de zonas urbanas y puede ser de dos tipos:

           1. Smog sulfuroso (húmedo o térmico)
           2. Smog fotoquímico




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Efectos a corto plazo
                      Smog sulfuroso

    También llamado smog industrial o gris.
    Típico de grandes ciudades , con mucha industria y calefacciones de carbón y petróleo
    La mezcla de CO2, H2SO4 y partículas en suspensión originaba una espesa niebla muy
    contaminante con efectos muy nocivos para la salud y la conservación de edificios y
    materiales.

    Hoy en día es raro en países desarrollados
    por los sistemas de control, pero es muy
    frecuente en países en vías de desarrollo
    como China o algunos países de Europa del
    Este.




Eduardo Gómez                    Efectos de la contaminación atmosférica                4
Efectos a corto plazo
                Smog fotoquímico

      Es el principal problema de contaminación en muchas ciudades.


Contaminantes            Contaminantes                                         Smog
                                                                Luz solar
  primarios               secundarios                                       fotoquímico

• La mezcla oscurece la atmósfera (aire de color marrón rojizo)
• Contiene componentes dañinos para los seres vivos y los materiales.
• Es especialmente importante en ciudades de clima seco, cálido y soleado, y
  con muchos vehículos.
• El fenómeno es más grave en verano y puede agravarse por fenómenos
  climatológicas, como las inversiones térmicas.




Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica               5
En la situación habitual de la atmósfera la temperatura desciende con la
       altitud lo que favorece que suba el aire más caliente (menos denso) y
       arrastre a los contaminantes hacia arriba.




Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica            6
En una situación de inversión térmica una capa de aire más cálido se
       sitúa sobre el aire superficial más frío e impide la ascensión de este
       último (más denso), por lo que la contaminación queda encerrada y va
       aumentando.




Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica          7
Las reacciones fotoquímicas que originan este fenómeno suceden cuando la
    mezcla de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos volátiles emitida por los
    automóviles y el oxígeno atmosférico reaccionan, gracias a la luz
    solar, formando ozono.


                   NO2+luz  NO+O             ; O+O2  O3


  El ozono es una molécula muy reactiva que sigue reaccionando con otros
  contaminantes presentes en el aire y acaba formando un conjunto de varias
  decenas de sustancias distintas como nitratos de peroxiacilo (PAN), peróxido
  de hidrógeno (H2O2), radicales hidroxilo (OH), formaldehido, etc.


                  RH + O2 + NO + UV  R CHO + NO2 + O3 + PAN

    Estas sustancias, en conjunto, pueden producir importantes daños en las
    plantas, irritación ocular, problemas respiratorios, daños en materiales
    sintéticos y cueros, etc.


Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica             8
Efectos de la contaminación atmosférica   9
Efectos a corto plazo
                Alteraciones de la visibilidad

                •   Es debido a una alta concentración de partículas o gases
                    que absorben y dispersan la luz.

                •   Depende de la concentración y tamaño de las partículas.

                •   Es un efecto local.




Eduardo Gómez                        Efectos de la contaminación atmosférica   10
Lluvia ácida
Es un efecto regional (contaminación transfronteriza).

El término “lluvia ácida” fue empleado por primera vez a mediados del
siglo XVIII en Manchester. La acidez del agua de lluvia corroía los
metales, desteñía la ropa puesta a tender, e incluso hacía enfermar a las
personas y dañaba gravemente a los vegetales.



                       Se considera lluvia ácida cualquier precipitación que tenga
                       un pH inferior a 5.

                       En España, salvo en casos muy localizados, no hay
                       problemas de lluvia ácida porque suele haber en el aire
                       partículas de polvo, algunas veces procedentes del
                       Sáhara, que contienen diversas sales de calcio.

Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica          11
El agua de lluvia es ligeramente ácida por la reacción con el CO2

                             H2O + CO2  H2CO3

     Pero si además reacciona con otros gases como óxidos de azufre y nitrógeno puede
     dar lugar a ácidos más fuertes que pueden volver a la superficie de dos formas:

     1. Deposición seca. En forma de gas o aerosoles cerca de las fuentes de emisión.
     2. Deposición húmeda. Como ácido sulfúrico y ácido nítrico disueltos en las gotas de
        agua de la lluvia y transportados a grandes distancias del foco emisor.




Eduardo Gómez                     Efectos de la contaminación atmosférica               12
1. Las erupciones
                                             óxidos de                    volcánicas
                                              azufre                   2. La descomposición de la
                                                                          materia orgánica.

                      Fuentes
                     naturales
                                             óxidos de                 1. La acción bacteriana en el
                                                                          suelo.
                                             nitrógeno
                                                                       2. Las reacciones químicas en la
                                                                          atmósfera superior
   Fuentes de los
  óxidos de azufre
    y nitrógeno                              óxidos de
                                              azufre                   Quema de combustibles fósiles
                      Fuentes                                          Tráfico
                     antrópicas                                        Centrales térmicas
                                             óxidos de                 Combustión industrial
                                             nitrógeno                 Amoniaco del estiercol




Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica                                13
La intensidad de la lluvia ácida depende de:

   1. La velocidad de las reacciones químicas
   2. La presencia de humedad en la atmósfera
   3. Dinámica atmosférica (transporte de contaminantes a mayor o
       menor distancia




Eduardo Gómez              Efectos de la contaminación atmosférica   14
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   15
Lluvia ácida en el mundo
     China, India y Japón son los países que más sufren las inclemencias
     corrosivas de la lluvia ácida.

     En China es el problema medioambiental más grave. Su Ministerio de
     Medio Ambiente, reconocía que afecta a más de la mitad de las ciudades
     del país; en algunas regiones incluso toda la lluvia que cae es ácida.


    El principal causante de esta situación
    es el carbón, que nutre el 70% de las
    necesidades energéticas de China.

    Por su parte, Estados Unidos y Canadá
    son otros de los dos grandes afectados
    por esta forma de polución.



Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica        16
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   17
En Europa este problema se origina en países muy industrializados (Reino
  Unido, Alemania, …) pero la lluvia ácida se traslada hacia los países
  escandinavos debido a la dinámica atmosférica.




  El viento puede provocar que estos corrosivos elementos recorran miles de
  kilómetros antes de precipitarse en forma de lluvia, rocío, granizo, nieve o
  niebla, e incluso en forma de gases y partículas ácidas


Eduardo Gómez               Efectos de la contaminación atmosférica        18
En Suecia hay más de 18.000 lagos acidificados y 15.000 de los
    cuales ya están sin vida.




Eduardo Gómez              Efectos de la contaminación atmosférica   19
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   20
Zonas de Europa afectados por la lluvia ácida




Eduardo Gómez               Efectos de la contaminación atmosférica   21
Daños ocasionados por la lluvia ácida

                                                               Acidificación ríos y lagos
                     Ecosistemas
                      acuáticos                               Muerte de anfibios y peces

                                                                  Pérdida de bosques
                     Ecosistemas
                      terrestres                                   Acidificación suelo
  Daños por
lluvias ácidas                                                           Monumentos

                     Materiales                                           Pinturas

                                                               Corrosión de materiales

                       Salud                                      Inhalación partículas




Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica                      22
Ecosistemas acuáticos



 En ellos está muy demostrada la influencia negativa de la acidificación.

 Entre los años 1960 y 1970, en los que se vio que en cientos de lagos y ríos de
 Suecia y Noruega el número de peces y anfibios iba disminuyendo de forma
 acelerada y alarmante.

 La reproducción de los animales acuáticos es alterada (muchas especies de
 peces y anfibios no pueden subsistir en aguas con pH inferiores a 5,5).

 El efecto es especialmente grave en lagos situados en terrenos de roca no
 caliza. Si el terreno es calcáreo, se neutraliza la acidificación; pero si las rocas
 son granitos, o rocas ácidas pobres en cationes, los lagos y ríos se ven mucho
 más afectados por la deposición ácida.




Eduardo Gómez                   Efectos de la contaminación atmosférica            23
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   24
Ecosistemas terrestres

   La lluvia ácida ocasiona un mal crecimiento, daño o la muerte de los bosques.

   En general, los daños causados en los árboles ocurren debido a los efectos combinados
   de la lluvia ácida y factores ambientales causantes de estrés (sequía, plagas…)


  Los bosques situados en zonas de montaña
  sufren, además, nieblas ácidas que envuelven a las
  hojas y atacan su cutícula.

  La pérdida de esta capa daña las hojas y produce
  manchas de color castaño. La fotosíntesis disminuye y
  afecta a su desarrollo.

  Si el proceso continúa las hojas se vuelven amarillas y
  se inicia la defoliación que provoca la muerte de las
  plantas



Eduardo Gómez                     Efectos de la contaminación atmosférica          25
Daños en hojas y
  árboles por la lluvia
         ácida




Eduardo Gómez             Efectos de la contaminación atmosférica   26
Materiales

     Las construcciones, las estatuas y los monumentos de piedra sufren erosión
     por efecto de la lluvia ácida.



    Los materiales de construcción
    como
    acero, pintura, plásticos, cement
    o,       mampostería,       acero
    galvanizado,                piedra
    caliza, piedra arenisca y mármol
    también están expuestos a sufrir
    daños.


   Aumenta la frecuencia con la que es necesario aplicar nuevos recubrimientos
   protectores a las estructuras (como la pintura de los coches), con los
   consecuentes costos adicionales, (en USA se estiman en miles de millones de
   dólares anuales).

Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica            27
Las piedras arenisca y caliza frecuentes en
 monumentos y esculturas, se corroen con más
 rapidez en el aire cargado de azufre. La
 reacción con el CaCO3 del material y lo
 convierte en CaSO4 (yeso soluble).

 La desfiguración y disolución de famosas
 estatuas y monumentos, como la Acrópolis de
 Atenas y tesoros artísticos de Italia se ha
 acelerado considerablemente en los últimos 30
 años.


Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica   28
Efectos en la salud


    •   La lluvia ácida no causa daños directos a los seres humanos. Caminar
        bajo la lluvia ácida o incluso nadar en un lago ácido no es más peligroso
        que caminar o nadar en agua limpia.

    •   Sin embargo, los contaminantes que producen la lluvia ácida (SO2 y NOx)
        sí son perjudiciales para la salud humana.

    •   Estos gases interactúan en la atmósfera y forman partículas finas de
        sulfatos y nitratos que pueden ser transportadas por el viento a grandes
        distancias y ser inhaladas profundamente dentro de los pulmones de las
        personas.

    •   Muchos estudios científicos han establecido una relación entre los
        niveles elevados de partículas finas y el aumento de las enfermedades y
        las muertes prematuras provocadas por problemas cardíacos y
        pulmonares, tales como el asma y la bronquitis.



Eduardo Gómez                     Efectos de la contaminación atmosférica           29
Efectos del dióxido de azufre en la salud
        Concentración (ppm)                                                   Efectos
                  1–6                                                Broncoconstricción.
                  3–5                             Concentración mínima detectable por el olfato.
                  8 – 12                                          Irritación de la garganta.
                      20                                         Irritación en los ojos y tos.
                 50 – 100                    Concentr. máxima para una exposición corta (30 min.)
                400 – 500                      Puede ser mortal, incluso en una exposición breve.



                               Efectos de los óxidos de nitrógeno en la salud
       Concentración ppm (mg/l)                                                    Efecto
                1-3                               Concentración mínima que se detecta por el olfato.
                           3                                  Irritación de nariz, garganta y ojos
                       25                                Congestión y enfermedades pulmonares
                 100 – 1000                      Puede ser mortal, incluso tras una exposición breve.



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Deposiciones secas


       Las deposiciones secas pueden ser tan destructivas o mas que las
       deposiciones húmedas, especialmente sobre los suelos, porque
       pueden reaccionar con agua y posteriormente filtrase al
       subsuelo, pudiendo ocasionar:

       o Acidificación de aguas subterráneas

       o Incorporación a las plantas por las raíces, y posteriormente pasar a
         las cadenas tróficas.

       o Hidrolizar iones metálicos tóxicos del suelo cuyos efectos pueden
         ser muy graves.




Eduardo Gómez                   Efectos de la contaminación atmosférica         31
Soluciones frente a la lluvia ácida
        La solución a largo plazo es la reducción de las emisiones:

        1.   Utilización de combustibles con bajos contenidos en azufre
        2.   Filtros en las centrales térmicas
        3.   Uso de energías alternativas
        4.   Transportes más ecológicos

        Con respecto las medidas a corto plazo tenemos la neutralización de
        lagos y demás corrientes de aguas, mediante el agregado de una
        base, lo que provoca un aumento de pH.

        La acción anterior causa la precipitación de aluminio y otros metales que
        luego sedimentan en el fondo y además está relacionado con la
        disminución en los niveles de mercurio en los peces.




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Efectos de la contaminación atmosférica sobre los materiales


                Contaminación                                              Corrosión



                                                                              Metales
                  Lluvia ácida                                                Piedras
                                                                              Pinturas
                     Ozono
                                                                              Pinturas
                  troposférico

                      H2S                                                  Gomas y cauchos


Eduardo Gómez                    Efectos de la contaminación atmosférica                     33
Efectos de la contaminación atmosférica sobre los seres vivos

                Efectos en la salud humana



                Depende de:

                1.   La sustancia
                2.   Sensibilidad de la personas
                3.   Órgano afectado,
                4.   Concentración del contaminante
                5.   Tiempo de exposición.

                Debido a todo esto no es fácil establecer relaciones de causa-efecto
                sobre contaminantes y salud humana




Eduardo Gómez                      Efectos de la contaminación atmosférica             34
Efectos en otros organismos
                Sobre las plantas, los efectos empiezan en las hojas (el aire entra en
                la planta por los estomas de las hojas).

                Sobre los animales, los efectos y las variables serían parecidos al
                caso de los seres humanos.

                Algunos vegetales como los líquenes se utilizan como
                bioindicadores, ya que solo son capaces de vivir en ambientes con
                nula o muy poca contaminación atmosférica.




Eduardo Gómez                        Efectos de la contaminación atmosférica             35
Efectos a largo plazo

    Los principales efectos a largo plazo de la contaminación
    atmosférica son:



                1. Alteración del ozono estratosférico
                2. Alteración del efecto invernadero natural




Eduardo Gómez               Efectos de la contaminación atmosférica   36
Destrucción de la capa de ozono
    La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, aproximadamente de
    15 a 50 Km. sobre la superficie del planeta.

    El ozono es un compuesto inestable de
    tres átomos de oxígeno, el cual actúa
    como un potente filtro solar evitando el
    paso de una pequeña parte de la
    radiación ultravioleta (U.V.B)

    El ozono es un gas tan escaso que, si
    en un momento lo separásemos del
    resto del aire y que lo atrajésemos al
    ras de tierra, tendría solamente 3mm
    de espesor.




Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica     37
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   38
Los principales agentes de destrucción del ozono estratosférico, son el
  cloro y el bromo libres, que reaccionan con ese gas.

      Las concentraciones de cloro y bromo naturalmente presentes en la
  atmósfera, son escasas especialmente en la estratosfera y por consiguiente,
  pobres en la generación del agujero de ozono, en cuanto a su extensión y los
  valores recientemente observados.


           El cloro, en las proporciones existentes,
      debe su presencia en la atmósfera a causas
      antropogénicas, especialmente desde la
      aparición de los clorofluocarbonos (CFC)
      sintetizados por el hombre para diversas
      aplicaciones industriales.




Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica      39
Proceso de destrucción del Ozono.

     La radiación UV arranca el cloro de una molécula de clorofluorocarbono
 (CFC). Este átomo de cloro, al combinarse con una molécula de ozono la destruye,
 para luego combinarse con otras moléculas de ozono y eliminarlas.



     El proceso es muy dañino, ya
que en promedio un átomo de
cloro es capaz de destruir hasta
100.000 moléculas de ozono.


     Este proceso se detiene
finalmente cuando este átomo de
cloro se mezcla con algún
compuesto     químico   que   lo
neutraliza.



Eduardo Gómez                 Efectos de la contaminación atmosférica        40
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   41
Los CFC son una familia de gases que se emplean en múltiples
aplicaciones, (industria de la refrigeración y de propelentes de aerosoles y
aislantes térmicos.

     Los CFC permanecen en la atmósfera de 50 a 100 años. Con el correr
de los años alcanzan la estratosfera donde son disociados por la radiación
ultravioleta, liberando el cloro de su composición y dando comienzo al
proceso de destrucción del ozono.



 Hoy se ha demostrado que la aparición del
 agujero de ozono, a comienzos de la
 primavera austral, sobre la Antártida está
 relacionado con la fotoquímica de los
 Clorofluorocarbonos(CFCs)




Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica           42
Otros compuestos que afectan al O3

       El tetracloruro de carbono, que también se usa para combatir incendios, y
        para los pesticidas, la limpieza en seco y los fumigantes para cereales, es
        algo más destructivo que el más dañino de los CFC.

       El metilcloroformo muy usado para la limpieza de metales, no es tan
        perjudicial, pero igualmente representa una amenaza, ya que su uso se
        duplica cada diez años.

       Los óxidos nitrosos, liberados por los fertilizantes nitrogenados y por la
        quema de combustibles fósiles, destruyen el ozono y tienen larga vida, pero
        sólo llegan a la estratosfera en proporciones muy pequeñas.




Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica           43
Algunos de lo sustitutos de los CFC, los HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y los
 HBFC (hidrobromofluorocarbonos) también están destruyendo la capa de
 ozono, pero mucho menos que los CFC.


 Otro compuesto que afecta al ozono
 es el bromuro de metilo que se utiliza
 como un fumigante de múltiples
 aplicaciones y     en procesos de
 síntesis orgánica.

 A diferencia de los CFC y halones, el
 bromuro de metilo también tiene
 origen natural (alrededor del 50%),
 pero todavía no se han calculado
 exactamente los efectos de las
 fuentes naturales y antropogénicas.




Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica              44
El agujero de ozono antártico
     Desde hace unos años los niveles de ozono sobre la Antártida han descendido
     a niveles más bajos que lo normal entre agosto y finales de noviembre.

   Se habla de agujero cuando
   hay menos de 220 DU de
   ozono entre la superficie y el
   espacio.

   La palabra agujero induce a
   confusión, y no es un nombre
   adecuado, porque en realidad
   lo que se produce es un
   adelgazamiento en la capa de
   ozono, sin que llegue a
   producirse una falta total del
   mismo.




Eduardo Gómez                  Efectos de la contaminación atmosférica        45
En la Antártida está comprobado
    que cada primavera antártica se
    produce una gran destrucción de
    ozono, de un 50% o más del que
    existe en la zona, formándose un
    agujero.

    Los niveles normales de ozono en
    esta zona son de 300 DU y suele
    descender hasta las 150
    DU, habiendo llegado, en los
    momentos más extremos de
    destrucción de ozono, a disminuir
    hasta las 100 DU.




Eduardo Gómez                 Efectos de la contaminación atmosférica   46
Medidas internacionales frente al agujero de ozono

     Años setenta.

     Cuando en la década de los setenta se fue conociendo la destrucción del
     ozono estratosférico se fueron proponiendo diversas medidas.

     En esos años, las lógicas controversias científicas y el choque de importantes
     intereses económicos, hicieron que avanzara despacio la implantación de
     medidas correctoras.

     En varios países se prohibió el uso de los CFCs como propelentes en los
     aerosoles, pero como, a la vez, se fueron descubriendo nuevos usos para los
     CFCs y productos similares, la producción y emisión a la atmósfera de
     productos destructores de la capa de ozono crecía rápidamente.


Eduardo Gómez
De 1980 a 1985
  Aumentaron los conocimientos científicos sobre este problema y se vio que la
  producción de substancias dañinas seguía aumentando. La preocupación fue
  creciendo y llevó a la constitución de la Convención de Viena en 1985. De esta
  manera se iniciaba un intenso trabajo internacional que culminó en la firma del
  Protocolo de Montreal

  Protocolo de Montreal (1987)
  Se planteaba la reducción a la mitad de los CFCs para el año 1998. Después de la
  firma de este primer protocolo (160 países) nuevas mediciones mostraron que
  en daño en la capa de ozono era mayor que el previsto, y en 1992 , en la Cumbre
  de Río, la comunidad internacional firmante del Protocolo decidió acabar
  definitivamente con la fabricación de halones en 1994 y con la de CFCs en
  1996, en los países desarrollados.

  XI Cumbre del Protocolo de Montreal, Pekín, 1999.
  Nuevas recomendaciones respecto a otros compuestos relacionados y búsqueda
  de sustitutos.


Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica          48
Incremento del efecto invernadero
   Efecto invernadero natural

    A la superficie de nuestro planeta llega una pequeña parte de la radiación
    solar. Esta radiación es absorbida por la tierra salvo una pequeña parte
    que es reflejada, acumulándose en forma de calor, y por la noche es
    devuelta al espacio.


    Hay una diferencia muy importante entre esta radiación y la que provenía
    del sol: la radiación que emite la superficie terrestre pertenece a la zona
    del infrarrojo, es una radiación eminentemente térmica.
    Sólo una pequeña parte de la misma es capaz de atravesar la troposfera
    pues la mayor parte es absorbida por los componentes naturales del aire,
    quedando retenida y provocando un calentamiento de esta zona de la
    atmósfera.



Eduardo Gómez
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   50
El principal gas de causa este fenómeno es el CO2



                                                                    Respiración de seres vivos

                                 Naturales                        Incendios forestales

                                                                    Erupciones volcánicas
             Fuentes
                                                                   Quema de combustibles fósiles

CO2                             Antrópicos                        Incineración de residuos

                                                                     Deforestación
                                 Absorción
                                 oceánica
            Sumideros

                               Fotosíntesis


                        Efectos de la contaminación atmosférica                                  51
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Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   54
Emisión de gases de efecto invernadero en España


Eduardo Gómez               Efectos de la contaminación atmosférica   55
Eduardo Gómez
Otros gases de efecto invernadero




Eduardo Gómez           Efectos de la contaminación atmosférica   57
Eduardo Gómez
• Evolución de los
      principales gases de
      efecto invernadero
      en los últimos 1000
      años




Eduardo Gómez
METANO (CH4)
  o La principal fuente natural de producción de CH4 son
    los pantanos.

  o El CH4 se produce también en la descomposición
    anaeróbica de la basura en los rellenos sanitarios; en el
    cultivo de arroz, en la descomposición de restos
    animales; en la producción y distribución de gas y
    combustibles; y en la combustión incompleta de
    combustibles fósiles.

  o Se estima que su concentración aumentó entre 700
    ppb en el periodo 1000 - 1750 y 1750 ppb en el año
    2000, con un aumento porcentual del 151%
    (incertidumbre de +/- 25%)




Eduardo Gómez
DIOXIDO DE NITROGENO (NO2)
 o El aumento del NO2 en la atmósfera se deriva parcialmente del uso
   creciente de fertilizantes nitrogenados.

 o El NO2 también aparece como sub-producto de la quema de combustibles
   fósiles y biomasa, y asociado a diversas actividades industriales
   (producción de nylon, producción de ácido nítrico y emisiones vehiculares).

 o Un 60% de la emisión de origen antropogénico se concentra en el
   Hemisferio Norte.

 o Se estima que la concentración de NO2 atmosférico creció entre 270 ppb
   en el periodo 1000 - 1750, a 316 ppb en el año 2000 (un 17 +/-5% de
   aumento)




Eduardo Gómez                Efectos de la contaminación atmosférica             61
OZONO TROPOSFERICO Y ESTRATOSFERICO (O3)

    o El ozono troposférico se genera en procesos naturales y en reacciones
      fotoquímicas que involucran gases derivados de la actividad humana.

    o Su incremento se estima en un 35% entre el año 1750 y el 2000, aunque
      con una incertidumbre de +/- 15%.

    o El ozono estratosférico es de origen natural y tiene su máxima
      concentración entre 20 y 25 km de altura sobre el nivel del mar. En ese nivel
      cumple un importante rol al absorber gran parte de la componente
      ultravioleta de la radiación solar.

    o Se ha determinado que compuestos gaseosos artificiales que contienen
      cloro o bromo han contribuido a disminuir la concentración del ozono en esta
      capa, particularmente alrededor del Polo Sur durante la primavera del
      Hemisferio Sur.


Eduardo Gómez
HALOCARBONOS

    o Los halocarbonos son compuestos gaseosos que contienen carbono y
      algunos de los siguientes elementos: cloro, bromo o fluor.

    o Estos gases, que fueron creados para aplicaciones industriales
      específicas, han experimentado un significativo aumento de su
      concentración en la atmósfera durante los últimos 50 años.

    o Una vez liberados, algunos de ellos son muy activos como agentes
      intensificadores del efecto invernadero planetario.

    o Como resultado de la larga vida media de la mayoría de ellos, las
      emisiones que se han producido en los últimos 20 o 30 años
      continuarán teniendo un impacto por mucho tiempo.
                                    •



Eduardo Gómez               Efectos de la contaminación atmosférica       63
Cambio climático
        Se llama cambio climático a la modificación del clima con respecto al
        historial climático a una escala global o regional. Tales cambios se producen
        a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos los parámetros climáticos:
        temperatura, precipitaciones nubosidad, etcétera. Son debidos a causas
        naturales y, en los últimos siglos se sospecha que también a la acción de la
        humanidad.


        El término suele usarse, de forma poco apropiada, para hacer referencia tan
        solo a los cambios climáticos que suceden en el presente, utilizándolo como
        sinónimo de calentamiento global.




Eduardo Gómez                     Efectos de la contaminación atmosférica               64
Efectos de la contaminación atmosférica   65
Efectos cambio climático
                ASPECTOS GLOBALES

     Temperatura
     El aumento proyectado en la temperatura media del planeta, a nivel de superficie
     entre 1990 y el 2100, oscila entre + 1.4 C en el escenario más optimista, y + 5.8 C en
     el más pesimista. Esta tasa de aumento es entre 2 y 10 veces el observado durante el
     siglo XX, y de acuerdo a estudios paleoclimáticos es muy probable que no tenga
     precedente por lo menos en los últimos 10.000 años.

     Precipitaciones
     Como resultado de un ciclo hidrológico más activo, se espera que los promedios
     globales anuales de precipitación y evaporación aumenten. Por otra parte, el
     ambiente más cálido permitirá una mayor concentración de vapor de agua en la
     atmósfera, a nivel global.




Eduardo Gómez
Glaciares y campos de hielo

   Es muy probable que los glaciares alejados de los
   Polos continúen retrocediendo durante el siglo
   XXI. Asimismo, debido al calentamiento
   proyectado, existe una alta probabilidad que las
   áreas cubiertas de nieve o permafrost, así como
   las los hielos marinos disminuyan en extensión.


                     Nivel del mar

                     Como resultado de la expansión térmica de los océanos y de pérdida
                     de masa de los campos de hielos y glaciares se proyecta hasta el año
                     2100 un aumento del nivel medio del mar entre + 8cm y + 88 cm. De
                     todos modos, existe una considerable incertidumbre acerca de la
                     magnitud de este cambio.
                     Enlace para la simulación de la subida del nivel del mar:
                     http://flood.firetree.net/?ll=36.9850,-5.9106&z=8&t=2



Eduardo Gómez                       Efectos de la contaminación atmosférica            67
ASPECTOS REGIONALES

    Es muy probable que la mayoría de las áreas continentales experimenten una tasa
    de calentamiento superior a la que se proyecta a nivel global.

    Este efecto será particularmente importante en la zonas continentales de latitudes
    medias y altas del Hemisferio Norte (Norteamérica y Asia) donde los modelos
    sugieren que el calentamiento puede exceder en un 40% la tasa media global.

    Los cambios regionales de precipitación, tanto por aumento o disminución, se
    estiman que serán entre un 5% y un 20%.

    Específicamente la precipitación debería aumentar en las latitudes altas de ambos
    hemisferios, tanto en verano como en invierno. También se proyectan aumentos
    invernales en latitudes medias del Hemisferio Norte, así como sobre Africa tropical
    y la Antártica, y de verano en las regiones austral y oriental de Asia. Por otra
    parte, la precipitación invernal debería disminuir en Australia, Centroamérica, y en
    el sur de Africa.



Eduardo Gómez                     Efectos de la contaminación atmosférica                  68
Medidas contra el cambio climático

                1. Eliminación de CFC, controlar emisiones de origen
                   agrícola, ganadero y frenar la deforestación.
                2. Cumplimiento de los acuerdos del protocolo de Kyoto
                3. Reducir emisiones de CO2 potenciando las energías renovables y el
                   ahorro energético
                4. Trabajos de forestación (plantar árboles “de novo”), reforestación y
                   agroforestación (integración de los árboles en los cultivos).




Eduardo Gómez                       Efectos de la contaminación atmosférica               69
Control de la emisión de contaminantes

            La calidad del aire



            Se establece en función de unos niveles máximos admisibles de
            emisiones procedentes de actividades industriales y vehículos en
            relación a NOx, CO, plomo, cloro molecular, ácido
            clorhídrico, sulfuro de hidrógeno y partículas sedimentables.




Eduardo Gómez
Vigilancia de la calidad del aire
  Conjunto de sistemas y procedimientos utilizados para evaluar la
  presencia de agentes contaminantes en la atmósfera, así como la
  evolución de sus concentraciones en el tiempo y en el espacio, con el
  fin de prevenir y reducir los efectos que pueden causar sobre la salud
  y el medioambiente.




Eduardo Gómez                    Efectos de la contaminación atmosférica   71
Red de vigilancia

  Conjunto de estaciones de
  medida de los contaminantes
  del aire, tanto manuales como
  automáticos.

  Hay    redes  de     tipo
  local,       comunitarias
  (EMEP, CAMP) y mundiales
  (BAPMON).




Eduardo Gómez               Efectos de la contaminación atmosférica   72
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   73
Eduardo Gómez   Efectos de la contaminación atmosférica   74
Métodos de análisis
1. Físicos (color, absorción de luz de distinta
   longitud de onda) y químicos (reacciones de                   Tipo de contaminante         Medida
   coloración y combinación con reactivos
                                                                             SO2           Absorción de
   gaseosos que producen fluorescencia)                                                  fluorescencia UV

2. Indicadores biológicos. Basados en la                                      CO           Absorción por
                                                                                            infrarrojo
   sensibilidad de distintos seres vivos a ciertos
                                                                           Partículas     Atenuación de la
   contaminantes atmosféricos como fluoruro
                                                                                           radiación beta
   de hidrógeno, dióxido de azufre, oxidantes
   fotoquímicos, metales pesados e isótopos                                 Ozono       Absorción en el UV
   radiactivos. Se emplean los líquenes.                              Hidrocarburos     Ionización en llama

3. Empleo de sensores Lídar. Interacción del                                 NOx        Quimioluminiscencia
   láser del sensor con los contaminantes
   atmosféricos, con posibilidad de construir
   un    mapa      tridimensional   de     la
   contaminación y deducir los focos de
   emisión.

Eduardo Gómez                    Efectos de la contaminación atmosférica                               75
Medidas de prevención y corrección

      Medidas preventivas

                •   Planificación de usos del suelo
                •   Evaluaciones de impacto ambiental
                •   Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos
                •   Programas I+D
                •   Mejora de la calidad y el tipo de combustibles o carburantes
                •   Medidas sociales de información
                •   Medidas legislativas. La UE marca la Directiva Marco de
                    calidad del aire




Eduardo Gómez                      Efectos de la contaminación atmosférica         76
Medidas de prevención y corrección



      Medidas correctoras

                • Concentración y retención de partículas con equipos
                  adecuados (separadores de gravedad, filtros de
                  tejido, precipitadores electrostáticos, absorbedores
                  húmedos.

                • Sistemas de depuración de gases (con líquidos
                  disolventes, sólidos de retención, procesos de
                  combustión y procesos de reducción catalítica).

                • Expulsión de los contaminantes por medio de chimeneas
                  adecuadas.


Eduardo Gómez                   Efectos de la contaminación atmosférica   77

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Tema 7 - ( Parte II) Efectos de la contaminación en la atmósfera

  • 1. Impactos en la atmósfera Parte II Efectos de la contaminación atmosférica 1
  • 2. Efectos de la contaminación atmosférica Los cambios en la composición del aire pueden ocasionar efectos negativos. Efectos Radio de Tiempo acción Corto plazo Largo plazo Locales Regionales Globales Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 2
  • 3. Efectos a corto plazo Nieblas fotoquímicas y smog Smog = Smoke + Fog Tiene un efecto local, es típico de zonas urbanas y puede ser de dos tipos: 1. Smog sulfuroso (húmedo o térmico) 2. Smog fotoquímico Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 3
  • 4. Efectos a corto plazo Smog sulfuroso También llamado smog industrial o gris. Típico de grandes ciudades , con mucha industria y calefacciones de carbón y petróleo La mezcla de CO2, H2SO4 y partículas en suspensión originaba una espesa niebla muy contaminante con efectos muy nocivos para la salud y la conservación de edificios y materiales. Hoy en día es raro en países desarrollados por los sistemas de control, pero es muy frecuente en países en vías de desarrollo como China o algunos países de Europa del Este. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 4
  • 5. Efectos a corto plazo Smog fotoquímico Es el principal problema de contaminación en muchas ciudades. Contaminantes Contaminantes Smog Luz solar primarios secundarios fotoquímico • La mezcla oscurece la atmósfera (aire de color marrón rojizo) • Contiene componentes dañinos para los seres vivos y los materiales. • Es especialmente importante en ciudades de clima seco, cálido y soleado, y con muchos vehículos. • El fenómeno es más grave en verano y puede agravarse por fenómenos climatológicas, como las inversiones térmicas. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 5
  • 6. En la situación habitual de la atmósfera la temperatura desciende con la altitud lo que favorece que suba el aire más caliente (menos denso) y arrastre a los contaminantes hacia arriba. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 6
  • 7. En una situación de inversión térmica una capa de aire más cálido se sitúa sobre el aire superficial más frío e impide la ascensión de este último (más denso), por lo que la contaminación queda encerrada y va aumentando. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 7
  • 8. Las reacciones fotoquímicas que originan este fenómeno suceden cuando la mezcla de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos volátiles emitida por los automóviles y el oxígeno atmosférico reaccionan, gracias a la luz solar, formando ozono. NO2+luz  NO+O ; O+O2  O3 El ozono es una molécula muy reactiva que sigue reaccionando con otros contaminantes presentes en el aire y acaba formando un conjunto de varias decenas de sustancias distintas como nitratos de peroxiacilo (PAN), peróxido de hidrógeno (H2O2), radicales hidroxilo (OH), formaldehido, etc. RH + O2 + NO + UV  R CHO + NO2 + O3 + PAN Estas sustancias, en conjunto, pueden producir importantes daños en las plantas, irritación ocular, problemas respiratorios, daños en materiales sintéticos y cueros, etc. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 8
  • 9. Efectos de la contaminación atmosférica 9
  • 10. Efectos a corto plazo Alteraciones de la visibilidad • Es debido a una alta concentración de partículas o gases que absorben y dispersan la luz. • Depende de la concentración y tamaño de las partículas. • Es un efecto local. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 10
  • 11. Lluvia ácida Es un efecto regional (contaminación transfronteriza). El término “lluvia ácida” fue empleado por primera vez a mediados del siglo XVIII en Manchester. La acidez del agua de lluvia corroía los metales, desteñía la ropa puesta a tender, e incluso hacía enfermar a las personas y dañaba gravemente a los vegetales. Se considera lluvia ácida cualquier precipitación que tenga un pH inferior a 5. En España, salvo en casos muy localizados, no hay problemas de lluvia ácida porque suele haber en el aire partículas de polvo, algunas veces procedentes del Sáhara, que contienen diversas sales de calcio. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 11
  • 12. El agua de lluvia es ligeramente ácida por la reacción con el CO2 H2O + CO2  H2CO3 Pero si además reacciona con otros gases como óxidos de azufre y nitrógeno puede dar lugar a ácidos más fuertes que pueden volver a la superficie de dos formas: 1. Deposición seca. En forma de gas o aerosoles cerca de las fuentes de emisión. 2. Deposición húmeda. Como ácido sulfúrico y ácido nítrico disueltos en las gotas de agua de la lluvia y transportados a grandes distancias del foco emisor. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 12
  • 13. 1. Las erupciones óxidos de volcánicas azufre 2. La descomposición de la materia orgánica. Fuentes naturales óxidos de 1. La acción bacteriana en el suelo. nitrógeno 2. Las reacciones químicas en la atmósfera superior Fuentes de los óxidos de azufre y nitrógeno óxidos de azufre Quema de combustibles fósiles Fuentes Tráfico antrópicas Centrales térmicas óxidos de Combustión industrial nitrógeno Amoniaco del estiercol Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 13
  • 14. La intensidad de la lluvia ácida depende de: 1. La velocidad de las reacciones químicas 2. La presencia de humedad en la atmósfera 3. Dinámica atmosférica (transporte de contaminantes a mayor o menor distancia Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 14
  • 15. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 15
  • 16. Lluvia ácida en el mundo China, India y Japón son los países que más sufren las inclemencias corrosivas de la lluvia ácida. En China es el problema medioambiental más grave. Su Ministerio de Medio Ambiente, reconocía que afecta a más de la mitad de las ciudades del país; en algunas regiones incluso toda la lluvia que cae es ácida. El principal causante de esta situación es el carbón, que nutre el 70% de las necesidades energéticas de China. Por su parte, Estados Unidos y Canadá son otros de los dos grandes afectados por esta forma de polución. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 16
  • 17. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 17
  • 18. En Europa este problema se origina en países muy industrializados (Reino Unido, Alemania, …) pero la lluvia ácida se traslada hacia los países escandinavos debido a la dinámica atmosférica. El viento puede provocar que estos corrosivos elementos recorran miles de kilómetros antes de precipitarse en forma de lluvia, rocío, granizo, nieve o niebla, e incluso en forma de gases y partículas ácidas Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 18
  • 19. En Suecia hay más de 18.000 lagos acidificados y 15.000 de los cuales ya están sin vida. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 19
  • 20. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 20
  • 21. Zonas de Europa afectados por la lluvia ácida Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 21
  • 22. Daños ocasionados por la lluvia ácida Acidificación ríos y lagos Ecosistemas acuáticos Muerte de anfibios y peces Pérdida de bosques Ecosistemas terrestres Acidificación suelo Daños por lluvias ácidas Monumentos Materiales Pinturas Corrosión de materiales Salud Inhalación partículas Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 22
  • 23. Ecosistemas acuáticos En ellos está muy demostrada la influencia negativa de la acidificación. Entre los años 1960 y 1970, en los que se vio que en cientos de lagos y ríos de Suecia y Noruega el número de peces y anfibios iba disminuyendo de forma acelerada y alarmante. La reproducción de los animales acuáticos es alterada (muchas especies de peces y anfibios no pueden subsistir en aguas con pH inferiores a 5,5). El efecto es especialmente grave en lagos situados en terrenos de roca no caliza. Si el terreno es calcáreo, se neutraliza la acidificación; pero si las rocas son granitos, o rocas ácidas pobres en cationes, los lagos y ríos se ven mucho más afectados por la deposición ácida. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 23
  • 24. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 24
  • 25. Ecosistemas terrestres La lluvia ácida ocasiona un mal crecimiento, daño o la muerte de los bosques. En general, los daños causados en los árboles ocurren debido a los efectos combinados de la lluvia ácida y factores ambientales causantes de estrés (sequía, plagas…) Los bosques situados en zonas de montaña sufren, además, nieblas ácidas que envuelven a las hojas y atacan su cutícula. La pérdida de esta capa daña las hojas y produce manchas de color castaño. La fotosíntesis disminuye y afecta a su desarrollo. Si el proceso continúa las hojas se vuelven amarillas y se inicia la defoliación que provoca la muerte de las plantas Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 25
  • 26. Daños en hojas y árboles por la lluvia ácida Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 26
  • 27. Materiales Las construcciones, las estatuas y los monumentos de piedra sufren erosión por efecto de la lluvia ácida. Los materiales de construcción como acero, pintura, plásticos, cement o, mampostería, acero galvanizado, piedra caliza, piedra arenisca y mármol también están expuestos a sufrir daños. Aumenta la frecuencia con la que es necesario aplicar nuevos recubrimientos protectores a las estructuras (como la pintura de los coches), con los consecuentes costos adicionales, (en USA se estiman en miles de millones de dólares anuales). Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 27
  • 28. Las piedras arenisca y caliza frecuentes en monumentos y esculturas, se corroen con más rapidez en el aire cargado de azufre. La reacción con el CaCO3 del material y lo convierte en CaSO4 (yeso soluble). La desfiguración y disolución de famosas estatuas y monumentos, como la Acrópolis de Atenas y tesoros artísticos de Italia se ha acelerado considerablemente en los últimos 30 años. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 28
  • 29. Efectos en la salud • La lluvia ácida no causa daños directos a los seres humanos. Caminar bajo la lluvia ácida o incluso nadar en un lago ácido no es más peligroso que caminar o nadar en agua limpia. • Sin embargo, los contaminantes que producen la lluvia ácida (SO2 y NOx) sí son perjudiciales para la salud humana. • Estos gases interactúan en la atmósfera y forman partículas finas de sulfatos y nitratos que pueden ser transportadas por el viento a grandes distancias y ser inhaladas profundamente dentro de los pulmones de las personas. • Muchos estudios científicos han establecido una relación entre los niveles elevados de partículas finas y el aumento de las enfermedades y las muertes prematuras provocadas por problemas cardíacos y pulmonares, tales como el asma y la bronquitis. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 29
  • 30. Efectos del dióxido de azufre en la salud Concentración (ppm) Efectos 1–6 Broncoconstricción. 3–5 Concentración mínima detectable por el olfato. 8 – 12 Irritación de la garganta. 20 Irritación en los ojos y tos. 50 – 100 Concentr. máxima para una exposición corta (30 min.) 400 – 500 Puede ser mortal, incluso en una exposición breve. Efectos de los óxidos de nitrógeno en la salud Concentración ppm (mg/l) Efecto 1-3 Concentración mínima que se detecta por el olfato. 3 Irritación de nariz, garganta y ojos 25 Congestión y enfermedades pulmonares 100 – 1000 Puede ser mortal, incluso tras una exposición breve. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 30
  • 31. Deposiciones secas Las deposiciones secas pueden ser tan destructivas o mas que las deposiciones húmedas, especialmente sobre los suelos, porque pueden reaccionar con agua y posteriormente filtrase al subsuelo, pudiendo ocasionar: o Acidificación de aguas subterráneas o Incorporación a las plantas por las raíces, y posteriormente pasar a las cadenas tróficas. o Hidrolizar iones metálicos tóxicos del suelo cuyos efectos pueden ser muy graves. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 31
  • 32. Soluciones frente a la lluvia ácida La solución a largo plazo es la reducción de las emisiones: 1. Utilización de combustibles con bajos contenidos en azufre 2. Filtros en las centrales térmicas 3. Uso de energías alternativas 4. Transportes más ecológicos Con respecto las medidas a corto plazo tenemos la neutralización de lagos y demás corrientes de aguas, mediante el agregado de una base, lo que provoca un aumento de pH. La acción anterior causa la precipitación de aluminio y otros metales que luego sedimentan en el fondo y además está relacionado con la disminución en los niveles de mercurio en los peces. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 32
  • 33. Efectos de la contaminación atmosférica sobre los materiales Contaminación Corrosión Metales Lluvia ácida Piedras Pinturas Ozono Pinturas troposférico H2S Gomas y cauchos Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 33
  • 34. Efectos de la contaminación atmosférica sobre los seres vivos Efectos en la salud humana Depende de: 1. La sustancia 2. Sensibilidad de la personas 3. Órgano afectado, 4. Concentración del contaminante 5. Tiempo de exposición. Debido a todo esto no es fácil establecer relaciones de causa-efecto sobre contaminantes y salud humana Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 34
  • 35. Efectos en otros organismos Sobre las plantas, los efectos empiezan en las hojas (el aire entra en la planta por los estomas de las hojas). Sobre los animales, los efectos y las variables serían parecidos al caso de los seres humanos. Algunos vegetales como los líquenes se utilizan como bioindicadores, ya que solo son capaces de vivir en ambientes con nula o muy poca contaminación atmosférica. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 35
  • 36. Efectos a largo plazo Los principales efectos a largo plazo de la contaminación atmosférica son: 1. Alteración del ozono estratosférico 2. Alteración del efecto invernadero natural Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 36
  • 37. Destrucción de la capa de ozono La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, aproximadamente de 15 a 50 Km. sobre la superficie del planeta. El ozono es un compuesto inestable de tres átomos de oxígeno, el cual actúa como un potente filtro solar evitando el paso de una pequeña parte de la radiación ultravioleta (U.V.B) El ozono es un gas tan escaso que, si en un momento lo separásemos del resto del aire y que lo atrajésemos al ras de tierra, tendría solamente 3mm de espesor. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 37
  • 38. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 38
  • 39. Los principales agentes de destrucción del ozono estratosférico, son el cloro y el bromo libres, que reaccionan con ese gas. Las concentraciones de cloro y bromo naturalmente presentes en la atmósfera, son escasas especialmente en la estratosfera y por consiguiente, pobres en la generación del agujero de ozono, en cuanto a su extensión y los valores recientemente observados. El cloro, en las proporciones existentes, debe su presencia en la atmósfera a causas antropogénicas, especialmente desde la aparición de los clorofluocarbonos (CFC) sintetizados por el hombre para diversas aplicaciones industriales. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 39
  • 40. Proceso de destrucción del Ozono. La radiación UV arranca el cloro de una molécula de clorofluorocarbono (CFC). Este átomo de cloro, al combinarse con una molécula de ozono la destruye, para luego combinarse con otras moléculas de ozono y eliminarlas. El proceso es muy dañino, ya que en promedio un átomo de cloro es capaz de destruir hasta 100.000 moléculas de ozono. Este proceso se detiene finalmente cuando este átomo de cloro se mezcla con algún compuesto químico que lo neutraliza. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 40
  • 41. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 41
  • 42. Los CFC son una familia de gases que se emplean en múltiples aplicaciones, (industria de la refrigeración y de propelentes de aerosoles y aislantes térmicos. Los CFC permanecen en la atmósfera de 50 a 100 años. Con el correr de los años alcanzan la estratosfera donde son disociados por la radiación ultravioleta, liberando el cloro de su composición y dando comienzo al proceso de destrucción del ozono. Hoy se ha demostrado que la aparición del agujero de ozono, a comienzos de la primavera austral, sobre la Antártida está relacionado con la fotoquímica de los Clorofluorocarbonos(CFCs) Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 42
  • 43. Otros compuestos que afectan al O3  El tetracloruro de carbono, que también se usa para combatir incendios, y para los pesticidas, la limpieza en seco y los fumigantes para cereales, es algo más destructivo que el más dañino de los CFC.  El metilcloroformo muy usado para la limpieza de metales, no es tan perjudicial, pero igualmente representa una amenaza, ya que su uso se duplica cada diez años.  Los óxidos nitrosos, liberados por los fertilizantes nitrogenados y por la quema de combustibles fósiles, destruyen el ozono y tienen larga vida, pero sólo llegan a la estratosfera en proporciones muy pequeñas. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 43
  • 44. Algunos de lo sustitutos de los CFC, los HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y los HBFC (hidrobromofluorocarbonos) también están destruyendo la capa de ozono, pero mucho menos que los CFC. Otro compuesto que afecta al ozono es el bromuro de metilo que se utiliza como un fumigante de múltiples aplicaciones y en procesos de síntesis orgánica. A diferencia de los CFC y halones, el bromuro de metilo también tiene origen natural (alrededor del 50%), pero todavía no se han calculado exactamente los efectos de las fuentes naturales y antropogénicas. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 44
  • 45. El agujero de ozono antártico Desde hace unos años los niveles de ozono sobre la Antártida han descendido a niveles más bajos que lo normal entre agosto y finales de noviembre. Se habla de agujero cuando hay menos de 220 DU de ozono entre la superficie y el espacio. La palabra agujero induce a confusión, y no es un nombre adecuado, porque en realidad lo que se produce es un adelgazamiento en la capa de ozono, sin que llegue a producirse una falta total del mismo. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 45
  • 46. En la Antártida está comprobado que cada primavera antártica se produce una gran destrucción de ozono, de un 50% o más del que existe en la zona, formándose un agujero. Los niveles normales de ozono en esta zona son de 300 DU y suele descender hasta las 150 DU, habiendo llegado, en los momentos más extremos de destrucción de ozono, a disminuir hasta las 100 DU. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 46
  • 47. Medidas internacionales frente al agujero de ozono Años setenta. Cuando en la década de los setenta se fue conociendo la destrucción del ozono estratosférico se fueron proponiendo diversas medidas. En esos años, las lógicas controversias científicas y el choque de importantes intereses económicos, hicieron que avanzara despacio la implantación de medidas correctoras. En varios países se prohibió el uso de los CFCs como propelentes en los aerosoles, pero como, a la vez, se fueron descubriendo nuevos usos para los CFCs y productos similares, la producción y emisión a la atmósfera de productos destructores de la capa de ozono crecía rápidamente. Eduardo Gómez
  • 48. De 1980 a 1985 Aumentaron los conocimientos científicos sobre este problema y se vio que la producción de substancias dañinas seguía aumentando. La preocupación fue creciendo y llevó a la constitución de la Convención de Viena en 1985. De esta manera se iniciaba un intenso trabajo internacional que culminó en la firma del Protocolo de Montreal Protocolo de Montreal (1987) Se planteaba la reducción a la mitad de los CFCs para el año 1998. Después de la firma de este primer protocolo (160 países) nuevas mediciones mostraron que en daño en la capa de ozono era mayor que el previsto, y en 1992 , en la Cumbre de Río, la comunidad internacional firmante del Protocolo decidió acabar definitivamente con la fabricación de halones en 1994 y con la de CFCs en 1996, en los países desarrollados. XI Cumbre del Protocolo de Montreal, Pekín, 1999. Nuevas recomendaciones respecto a otros compuestos relacionados y búsqueda de sustitutos. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 48
  • 49. Incremento del efecto invernadero Efecto invernadero natural A la superficie de nuestro planeta llega una pequeña parte de la radiación solar. Esta radiación es absorbida por la tierra salvo una pequeña parte que es reflejada, acumulándose en forma de calor, y por la noche es devuelta al espacio. Hay una diferencia muy importante entre esta radiación y la que provenía del sol: la radiación que emite la superficie terrestre pertenece a la zona del infrarrojo, es una radiación eminentemente térmica. Sólo una pequeña parte de la misma es capaz de atravesar la troposfera pues la mayor parte es absorbida por los componentes naturales del aire, quedando retenida y provocando un calentamiento de esta zona de la atmósfera. Eduardo Gómez
  • 50. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 50
  • 51. El principal gas de causa este fenómeno es el CO2 Respiración de seres vivos Naturales Incendios forestales Erupciones volcánicas Fuentes Quema de combustibles fósiles CO2 Antrópicos Incineración de residuos Deforestación Absorción oceánica Sumideros Fotosíntesis Efectos de la contaminación atmosférica 51
  • 54. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 54
  • 55. Emisión de gases de efecto invernadero en España Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 55
  • 57. Otros gases de efecto invernadero Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 57
  • 59. • Evolución de los principales gases de efecto invernadero en los últimos 1000 años Eduardo Gómez
  • 60. METANO (CH4) o La principal fuente natural de producción de CH4 son los pantanos. o El CH4 se produce también en la descomposición anaeróbica de la basura en los rellenos sanitarios; en el cultivo de arroz, en la descomposición de restos animales; en la producción y distribución de gas y combustibles; y en la combustión incompleta de combustibles fósiles. o Se estima que su concentración aumentó entre 700 ppb en el periodo 1000 - 1750 y 1750 ppb en el año 2000, con un aumento porcentual del 151% (incertidumbre de +/- 25%) Eduardo Gómez
  • 61. DIOXIDO DE NITROGENO (NO2) o El aumento del NO2 en la atmósfera se deriva parcialmente del uso creciente de fertilizantes nitrogenados. o El NO2 también aparece como sub-producto de la quema de combustibles fósiles y biomasa, y asociado a diversas actividades industriales (producción de nylon, producción de ácido nítrico y emisiones vehiculares). o Un 60% de la emisión de origen antropogénico se concentra en el Hemisferio Norte. o Se estima que la concentración de NO2 atmosférico creció entre 270 ppb en el periodo 1000 - 1750, a 316 ppb en el año 2000 (un 17 +/-5% de aumento) Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 61
  • 62. OZONO TROPOSFERICO Y ESTRATOSFERICO (O3) o El ozono troposférico se genera en procesos naturales y en reacciones fotoquímicas que involucran gases derivados de la actividad humana. o Su incremento se estima en un 35% entre el año 1750 y el 2000, aunque con una incertidumbre de +/- 15%. o El ozono estratosférico es de origen natural y tiene su máxima concentración entre 20 y 25 km de altura sobre el nivel del mar. En ese nivel cumple un importante rol al absorber gran parte de la componente ultravioleta de la radiación solar. o Se ha determinado que compuestos gaseosos artificiales que contienen cloro o bromo han contribuido a disminuir la concentración del ozono en esta capa, particularmente alrededor del Polo Sur durante la primavera del Hemisferio Sur. Eduardo Gómez
  • 63. HALOCARBONOS o Los halocarbonos son compuestos gaseosos que contienen carbono y algunos de los siguientes elementos: cloro, bromo o fluor. o Estos gases, que fueron creados para aplicaciones industriales específicas, han experimentado un significativo aumento de su concentración en la atmósfera durante los últimos 50 años. o Una vez liberados, algunos de ellos son muy activos como agentes intensificadores del efecto invernadero planetario. o Como resultado de la larga vida media de la mayoría de ellos, las emisiones que se han producido en los últimos 20 o 30 años continuarán teniendo un impacto por mucho tiempo. • Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 63
  • 64. Cambio climático Se llama cambio climático a la modificación del clima con respecto al historial climático a una escala global o regional. Tales cambios se producen a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos los parámetros climáticos: temperatura, precipitaciones nubosidad, etcétera. Son debidos a causas naturales y, en los últimos siglos se sospecha que también a la acción de la humanidad. El término suele usarse, de forma poco apropiada, para hacer referencia tan solo a los cambios climáticos que suceden en el presente, utilizándolo como sinónimo de calentamiento global. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 64
  • 65. Efectos de la contaminación atmosférica 65
  • 66. Efectos cambio climático ASPECTOS GLOBALES Temperatura El aumento proyectado en la temperatura media del planeta, a nivel de superficie entre 1990 y el 2100, oscila entre + 1.4 C en el escenario más optimista, y + 5.8 C en el más pesimista. Esta tasa de aumento es entre 2 y 10 veces el observado durante el siglo XX, y de acuerdo a estudios paleoclimáticos es muy probable que no tenga precedente por lo menos en los últimos 10.000 años. Precipitaciones Como resultado de un ciclo hidrológico más activo, se espera que los promedios globales anuales de precipitación y evaporación aumenten. Por otra parte, el ambiente más cálido permitirá una mayor concentración de vapor de agua en la atmósfera, a nivel global. Eduardo Gómez
  • 67. Glaciares y campos de hielo Es muy probable que los glaciares alejados de los Polos continúen retrocediendo durante el siglo XXI. Asimismo, debido al calentamiento proyectado, existe una alta probabilidad que las áreas cubiertas de nieve o permafrost, así como las los hielos marinos disminuyan en extensión. Nivel del mar Como resultado de la expansión térmica de los océanos y de pérdida de masa de los campos de hielos y glaciares se proyecta hasta el año 2100 un aumento del nivel medio del mar entre + 8cm y + 88 cm. De todos modos, existe una considerable incertidumbre acerca de la magnitud de este cambio. Enlace para la simulación de la subida del nivel del mar: http://flood.firetree.net/?ll=36.9850,-5.9106&z=8&t=2 Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 67
  • 68. ASPECTOS REGIONALES Es muy probable que la mayoría de las áreas continentales experimenten una tasa de calentamiento superior a la que se proyecta a nivel global. Este efecto será particularmente importante en la zonas continentales de latitudes medias y altas del Hemisferio Norte (Norteamérica y Asia) donde los modelos sugieren que el calentamiento puede exceder en un 40% la tasa media global. Los cambios regionales de precipitación, tanto por aumento o disminución, se estiman que serán entre un 5% y un 20%. Específicamente la precipitación debería aumentar en las latitudes altas de ambos hemisferios, tanto en verano como en invierno. También se proyectan aumentos invernales en latitudes medias del Hemisferio Norte, así como sobre Africa tropical y la Antártica, y de verano en las regiones austral y oriental de Asia. Por otra parte, la precipitación invernal debería disminuir en Australia, Centroamérica, y en el sur de Africa. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 68
  • 69. Medidas contra el cambio climático 1. Eliminación de CFC, controlar emisiones de origen agrícola, ganadero y frenar la deforestación. 2. Cumplimiento de los acuerdos del protocolo de Kyoto 3. Reducir emisiones de CO2 potenciando las energías renovables y el ahorro energético 4. Trabajos de forestación (plantar árboles “de novo”), reforestación y agroforestación (integración de los árboles en los cultivos). Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 69
  • 70. Control de la emisión de contaminantes La calidad del aire Se establece en función de unos niveles máximos admisibles de emisiones procedentes de actividades industriales y vehículos en relación a NOx, CO, plomo, cloro molecular, ácido clorhídrico, sulfuro de hidrógeno y partículas sedimentables. Eduardo Gómez
  • 71. Vigilancia de la calidad del aire Conjunto de sistemas y procedimientos utilizados para evaluar la presencia de agentes contaminantes en la atmósfera, así como la evolución de sus concentraciones en el tiempo y en el espacio, con el fin de prevenir y reducir los efectos que pueden causar sobre la salud y el medioambiente. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 71
  • 72. Red de vigilancia Conjunto de estaciones de medida de los contaminantes del aire, tanto manuales como automáticos. Hay redes de tipo local, comunitarias (EMEP, CAMP) y mundiales (BAPMON). Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 72
  • 73. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 73
  • 74. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 74
  • 75. Métodos de análisis 1. Físicos (color, absorción de luz de distinta longitud de onda) y químicos (reacciones de Tipo de contaminante Medida coloración y combinación con reactivos SO2 Absorción de gaseosos que producen fluorescencia) fluorescencia UV 2. Indicadores biológicos. Basados en la CO Absorción por infrarrojo sensibilidad de distintos seres vivos a ciertos Partículas Atenuación de la contaminantes atmosféricos como fluoruro radiación beta de hidrógeno, dióxido de azufre, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos Ozono Absorción en el UV radiactivos. Se emplean los líquenes. Hidrocarburos Ionización en llama 3. Empleo de sensores Lídar. Interacción del NOx Quimioluminiscencia láser del sensor con los contaminantes atmosféricos, con posibilidad de construir un mapa tridimensional de la contaminación y deducir los focos de emisión. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 75
  • 76. Medidas de prevención y corrección Medidas preventivas • Planificación de usos del suelo • Evaluaciones de impacto ambiental • Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos • Programas I+D • Mejora de la calidad y el tipo de combustibles o carburantes • Medidas sociales de información • Medidas legislativas. La UE marca la Directiva Marco de calidad del aire Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 76
  • 77. Medidas de prevención y corrección Medidas correctoras • Concentración y retención de partículas con equipos adecuados (separadores de gravedad, filtros de tejido, precipitadores electrostáticos, absorbedores húmedos. • Sistemas de depuración de gases (con líquidos disolventes, sólidos de retención, procesos de combustión y procesos de reducción catalítica). • Expulsión de los contaminantes por medio de chimeneas adecuadas. Eduardo Gómez Efectos de la contaminación atmosférica 77