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¿Qué es la polución del
aire?
Polución
del aire significa la presencia de una o mas sustancias en el aire, que tienen
efectos negativos en humanos, animales y plantas, y en la calidad
del aire. Las sustancias que cambian la composición del aire negativamente
y las sustancias en el aire que causan molestias son llamadas polución del
aire.
Los principales causantes del la polución del aire son los óxidos de azufre,
óxidos de nitrógeno, Compuestos Orgánicos Volátiles (VOCs) y pequeñas partículas
de polvo.
¿Qué causa la polución
del aire?
Las fuentes
principales de polución del aire son las industrias, agricultura y tráfico, así
como la generación de energía. Durante los procesos de combustión y otros
procesos de producción, son emitidas las sustancias que pueden causar polución
en el aire. Algunas de estas sustancias no dañan directamente la calidad del
aire, sino que reaccionarán con otras sustancias ya presentes en el aire,
formando contaminantes dañinos.
Ejemplos de contaminantes del aire a gran escala son los VOC (Componentes Orgánicos
Volátiles) y pequeñas partículas de polvo. Cuando grandes concentraciones de
estas sustancias acaban en el medio ambiente, tendrán efectos negativos en los
ecosistemas, los materiales y la salud pública.
La
agricultura es la principal responsable de las emisiones de óxido nitroso,
debido a la emisión de componentes nitrogenados por parte de ciertas plantas y
suelos que contienen grandes cantidades de nitratos. Además, la aplicación de
fertilizantes (artificiales) produce emisiones de amonio, óxidos de nitrógeno
y metano.
El sector de la agricultura es conocido por su uso extensivo de pesticidas. Esta
aplicación causa emisiones de muchos tóxicos al aire.
Los procesos
industriales son muy variados y como resultado existen muchos desechos químicos
diferentes. Las industrias son responsables de las emisiones de monóxido de carbono, dióxido de carbono, dióxido de
azufre, óxidos de nitrógeno, pequeñas
partículas de polvo, VOC, metano y amonio, junto con radiaciones radiactivas.
Durante la generación de energía los productos químicos como el metano serán
liberados al aire, como resultado de la extracción de petróleo y gas natural.
La combustión de carbón y gas natural para producción de electricidad provoca
la liberación al aire de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y dióxido
de carbono.
El tráfico
se considera como responsable de un tercio de las emisiones de gases
invernadero. Las emisiones causadas por el tráfico son principalmente de dióxido
de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, VOC y pequeñas partículas
de polvo.
Los
consumidores son también en parte responsables de la polución del aire.
Primero porque los productos que usan han causado polución del aire durante su
producción y distribución y segundo porque el calentamiento de casas y
oficinas hace que productos químicos, tales como óxidos de nitrógeno y dióxido
de carbono, sean liberados al aire. Cuando las personas usan pinturas o cosméticos
se liberan VOC, y la transpiración, el uso de fertilizantes para animales de
compañía y el uso de detergentes producen emisiones de amonio. Por último y
no por ello de menor importancia, muchos productos químicos, especialmente dióxido
de carbono, se liberan al aire cuando se fuma.
¿Cómo se forma la polución
del aire?
La polución
del aire se puede formar de varias maneras. Como resultado de muchas actividades
diferentes, serán emitidos productos químicos que acabarán en la atmósfera.
En la atmósfera estos productos químicos pueden reaccionar con otros productos
químicos presentes transformándose en sustancias más peligrosas. Los
productos químicos, que pueden acabar en el aire, a veces poseen propiedades dañinas
para el medio ambiente.
El tiempo atmosférico tiene un papel importante en la formación y desaparición
de la polución del aire. Los principales factores que influyen en esto son el
viento y las temperaturas. Las partículas y sustancias que acaban en el aire
pueden ser transportadas por el viento, haciendo que la polución se extienda
ampliamente. La lluvia puede retirar contaminantes del aire, haciendo que acaben
en suelos o agua. La luz del sol puede ayudar a la transformación de los
contaminantes del aire en sustancias diferentes.
Los
productos químicos pueden proceder de varias fuentes, y se forman durante
varios procesos diferentes. La polución del aire se puede dividir en unas
cuantas categorías, de acuerdo con la fuente de la que deriva.
-Polución biológica del aire, tal como polen, pequeños insectos y
microorganismos (bacterias, hongos, levaduras y algas)
-Polución física del aire, tal como sonido, polución térmica y
radiación radiactiva.
-Polución química del aire, tal como ozono, aerosoles y amonio.
La polución
del aire también se puede dividir en fuentes naturales o humanas. Fuentes
humanas pueden ser el tráfico, la agricultura o la industria. Fuentes naturales
pueden ser tormentes de polvo, erupciones volcánicas y emisiones de plantas.
La polución
del aire experimenta una serie de procesos:
-Emisión (liberación de contaminantes al aire)
-Transporte (el aire transporta los contaminantes a diferentes lugares)
-Cambio (los componentes reaccionan con otros componentes del aire
transformándose en diversas sustancias)
-Distribución (los contaminantes se distribuyen en el aire para
polucionar un mayor área)
-Inmisión (los contaminantes se mantienen en un cierto área)
-Deposición (los contaminantes se depositan en un cierto área, en el
suelo o en objetos)
¿Qué contaminantes del
aire conocemos?
La polución
del aire se compone de gases y/o partículas. Estos se pueden dividir en
contaminantes diferentes, o en contaminantes que tienen diferentes efectos en la
salud humana.
Los
principales contaminantes del aire son:
-Dióxido de azufre (SO2).Este contaminante es principalmente emitido durante la
combustión de combustibles fósiles que contienen azufre,
tales como petróleo crudo o carbón. Las concentraciones de dióxido de azufre
en el aire han disminuído en las dos últimas décadas, principalmente porque
usamos mas combustibles libres de azufre para la generación de energía.
El dióxido de azufe es un gas irritante y por tanto puede causar problemas de
respiración en los humanos. En los ambientes húmedos, el dióxido de azufre se
puede transformar en ácido sulfúrico. Este ácido provoca acidificación
y smog de invierno.
-Los óxidos de nitrógeno (NOx). Estos contaminantes son
emitidos por el tráfico, las instalaciones de combustión, tales como plantas
de producción de energía, y las industrias. Los óxidos de nitrógeno también
son liberados por los cultivos en el sector de la agricultura. Usar
catalizadores en los tubos de escape de los coches puede prevenir las emisiones
de óxidos de nitrógeno. Los óxidos de nitrógeno son gases que pueden
reaccionar con otros contaminantes cuando están presentes en el aire. Por
ejemplo, los óxidos de nitrógeno tienen un papel importante en la formación
de ozono en la baja atmósfera, y el los procesos de acidificación y eutrofización.
Pueden penetrar profundamente en los pulmones y dañar las funciones pulmonares
de los humanos.
-Amoniaco (NH3). El amoniaco se forma durante las actividades
agrícolas. El amoniaco tiene un papel importante en la acidificación y
eutrofización.
-VOC (Componentes Orgánicos Volátiles). VOC pueden ser una gran
variedad de contaminantes diferentes, tales como carbohidratos, componentes orgánicos
y disolventes. Estos componentes normalmente derivan de depósitos de petróleo
y gasolina, procesos industriales y combustión de fuel, uso de pinturas y
detergentes, o actividades de agricultura. Los VOC tienen un papel importante en
la formación del ozono en la baja capa atmosférica, la causa principal del smog. Los VOC pueden tener varios efectos en la salud, dependiendo del tipo de
compuestos presentes y de sus concentraciones. Los efectos pueden variar desde
molestias de olor hasta decrecimiento de la capacidad pulmonar, e incluso cáncer.
-Metano (CH4).La
fuente principal de la polución por metano es la agricultura. Pero también se
liberan menores cantidades de metano durante la combustión de basuras y
extracción de gas natural. El metano es un gas invernadero que contribuye al
efecto invernadero y a la pérdida de ozono.
-Monóxido de carbono (CO). Este gas se forma durante la combustión
incompleta de combustibles. Cuando dejamos el motor de un coche funcionando en
una habitación cerrada, la concentración de monóxido de carbono en el aire
aumentará enormemente. El monóxido de carbono contribuye al efecto
invernadero, al smog y a la acidificación. EL gas se puede unir a la
hemoglobina en la sangre, impidiendo el transporte de oxígeno por el cuerpo.
Esto resulta en reducción de oxígeno en el corazón, cerebro y vasos sanguíneos,
causando finalmente la muerte.
-Partículas de polvo. Las partículas de polvo forman un complejo de
componentes orgánicos y minerales. Estos pueden derivar de fuentes naturales,
tales como volcanes, o actividades humanas, tales como procesos de combustión
industrial o tráfico. Las partículas se clasifican de acuerdo con el tamaño
de partícula. Las partículas mas pequeñas tienen la capacidad de transportar
compuestos tóxicos al aparato respiratorio. Algunos de estos componentes son
carcinógenos. La parte superior del sistema respiratorio detiene las partículas
de polvo de mayor tamaño. Cuando son liberadas al medio ambiente, las partículas
de polvo pueden provocar acidificación y smog de invierno.
-Ozono (O3). El ozono se forma a través del tranporte fotoquímico
de oxígeno. Este proceso tiene lugar bajo la influencia de la luz solar
ultravioleta (UV), ayudada por contaminantes del aire. El ozono forma el smog y
contribuye a la acidificación y al cambio climático. El ozono es un gas
agresivo que puede penetrar fácilmente en el aparato respiratorio,
profundamente. Cuando los humanos son expuestos al ozono, las consecuencias
pueden ser irritación de los ojos y del aparato respiratorio.
-Radiación radiactiva. La radiación radiactiva y las partículas
radiactivas están presentes en el medio ambiente de forma natural. Durante los
accidentes de centrales nucleares o tratamientos de residuos nucleares de una
guerra en la que fueron usadas armas nucleares, la radiación radiactiva puede
pasar al aire a causa de los humanos. Cuando los humanos son expuestos a altos
niveles de radiación radiactiva, las posibilidades de sufrir serios efectos en
la salud son muy elevadas. La radiación radiactiva puede provocar alteraciones
en el ADN y cáncer.
¿Cuáles
son los principales efectos ambientales de la polución del aire?
A continuación resumiremos y explicaremos brevemente los
principales efectos ambientales de la polución del aire:
La deposición ácida no se caracteriza únicamente por la
lluvia ácida; también puede ser nieve y niebla o gas y polvo. La deposición
ácida ocurre principalmente durante la combustión de combustibles fósiles.
Cuando emisiones de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno se ponen en
contacto con agua, se transforman en ácido sulfúrico y ácido nítrico.
Cuando agentes acidificantes, como el dióxido de sulfuro,
los óxidos de nitrógeno y el amoniaco acaban en las plantas, las aguas
superficiales y los suelos, esto tiene una serie de consecuencias:
-La disponibilidad de nutrientes y de esporas probablemente disminuirá.
-Cuando la acidez es alta mas metales se disolverán en el agua. Esto
puede producir contaminación de las aguas superficiales, lo que tiene serios
efectos sobre la salud de las plantas y animales acuáticos. Por ejemplo, altas
concentraciones de aluminio (Al) pueden
complicar la toma de nutrientes por parte de las plantas. Esto hace del aluminio
una de las causas previas a la descomposición de los bosques. El mercurio
puede ser dispersado por el transporte por las aguas superficiales, haciendo que
se acumule en los peces. El mercurio se bioacumula en la cadena trófica, para
finalmente acabar siendo consumido por humanos.
-Edificios y monumentos pueden ser dañados por erosión. El dióxido de
azufre rompe la caliza al reaccionar con el carbonato de calcio, haciendo que la
caliza absorba agua cuando llueve. La caliza entonces se fragmentará.
La eutrofización está causada por un incremento de
nutrientes vegetales en el agua. El aumento en la disponibilidad de nutrientes
hace que ciertas plantas acuáticas, tales como algas y lentejas de agua,
crezcan tanto que bloqueen el aporte de luz solar al agua. Las plantas utilizan
además todo el aporte de oxígeno disponible, que no serárenovado, porque las
plantas heterotróficas y las bacterias necesitan luz para realizar la fotosíntesis.
Debido a la eutrofización el ecosistema se verá alterado. Los contaminantes
del nitrógeno, tales como óxidos de nitrógeno
y amoniaco, contribuyen a este problema.
El smog es una combinación de las palabras smoke (=humo) y
fog (=niebla). Podemos distinguir dos tipos diferentes de smog: el smog de
verano y el smog de invierno.
El smog fotoquímico, o smog de verano, consta
principalmente de ozono. Es una niebla marrón y
oxidante. Las causas del smog fotoquímico son los óxidos de nitrógeno y los
VOC, que resultan del tráfico y las industrias. El ozono se forma de acuerdo
con las siguientes reacciones químicas:
NO2 + uv --> NO + O
O + O2 --> O3
La reacción inversa es:
NO + O3 --> NO2 + O2
Las circunstancias mas propicias para la formación de altas
concentraciones de ozono son las temperaturas de verano, la luz solar directa y
una capa de aire estable, lo que permite la dilución de los contaminantes. Es
por esto que el smog fotoquímico también es llamado smog de verano. Los
efectos del smog sobre la salud dependen mucho de la concentración de ozono y
de otros oxidantes fotoquímicos. Estos contaminantes provocan irritaciones
oculares y respiratorias. Las plantas son extremadamente vulnerables al ozono.
Incluso en bajas concentraciones Incluso en bajas concentraciones puede causar
serios daños a las plantas.
A parte del smog de verano, también hay smog de invierno.
Al smog de invierno se le suele llamar smog ácido; está formado principalmente
por elementos nubosos. El smog de invierno se encuentra en áreas donde la
dispersión vertical de los contaminantes del aire no es posible. Normalmente
las temperaturas disminuyen durante el día en las capas de aire superiores.
Las capas de aire calentadas cercanas a la superficie terrestre ascenderán,
provocando la dispersión vertical de los contaminantes del aire, y su dilución.
En invierno la temperatura del suelo es a veces inferior que la de las capas
altas de la atmósfera, haciendo que el aire permanezca cerca del suelo, de
forma que los contaminantes no se extenderán. Este efecto es lo que provoca el
smog de invierno.
El smog de invierno se puede formar cuando las temperaturas son bajas y las
concentraciones de dióxido de azufre aumentan a consecuencia de las emisiones
de las calefaciones centrales de las casas.
El aire frío del exterior hará que la humedad se condense en niebla. Los
aerosoles del aire influyen en este proceso, porque sirven de núcleos de
condensación para el vapor de
agua.
La humedad contribuye a la transformación de dióxido de azufre en ácido sulfúrico,
haciendo que el smog se vuelva ácido. El smog ácido provoca problemas
respiratorios e irritaciones oculares.
El ozono es creado por todas partes en la atmósfera a través
de reacciones químicas bajo la influencia de luz UV. El ozono es roto otra vez
bajo la influencia de luz visible y de luz UV-A. Cuando el ozono se descompone,
se libera una molécula pobre en oxígeno, que contribuye a la descomposición
del ozono. Hay una serie de compuestos que catalizan la descomposición del
ozono. Algunos ejemplos son el ión hidroxilo (OH-), los óxidos de
nitrógeno, cloro (Cl) y bromo
(Br). El cloro contribuye principalmente a la descomposición del ozono cuando
forma parte de los CFCs (Cloro-Fluoro-Carbonos). Estos compuestos no se pierden
durante la reacción química, produciendo la descomposición del ozono múltiples
veces.
La descomposición y producción de ozono es un proceso natural. Sin embargo,
las actividades humanas han provocado que grandes concentraciones de productos
químicos entraran a la atmósfera, alterando el equilibrio natural.
EL ozono es muy importante para toda la vida en La Tierra,
porque absorbe la dañina radiación UV-B del sol. Las mayores concentraciones
de ozono están localizadas en la capa atmosférica entre veinte y cuarenta kilómetros
sobre La Tierra. Cuando la concentración de ozono en esta capa disminuye, la
radiación UV-B puede alcanzar La Tierra. Esta radiación daña el ADN y provoca
cáncer de piel. Esta radiación también puede dañar el sistema inmunitario de
los humanos, haciéndonos más susceptibles a infecciones. La radiación UV-B
también provoca cataratas y miopía. La radiación puede disminuir el
crecimiento y la actividad fotosintética en una serie de plantas. Los cultivos
primarios, tales como el arroz, el maiz y los girasoles son muy susceptibles a
esto. Los árboles también son susceptibles a la radiación.
La radiación UV-B puede afectar a la vida acuática hasta los veinte metros por
debajo de la superficie del agua. Es perjudicial para especies de plancton,
larvas de peces, gambas, cangrejos y algas.
El fitoplancton es la base de la cadena trófica acuática. Cuando la radiación
hace disminuir la cantidad de fitoplancton esto afectará a todo el ecosistema.
Existen varios contaminantes del aire que son considerados
responsables del efecto invernadero existente. El efecto invernadero es un fenómeno
que ocurre naturalmente, el cual ha perdido su equilibrio debido a la emisión
de gases durante las actividades humanas del último siglo.
El sol radia calor hacia La Tierra. La Tierra absorbe este
calor y lo radia parcialmente de vuelta a la atmósfera en forma de radiación
infrarroja. En la atmósfera sobre La Tierra, se pueden encontrar muchos
elementos y sustancias diferentes (vapor de agua, dióxido de carbono, metano,
óxido nitroso, partículas de polvo, etc.), que absorben el calor emitido por
La Tierrra. Debido a esto, el calor solar no abandonará la atmósfera. Los
gases que retienen el calor solar en la atmósfera son llamados gases
invernadero.
Los gases invernadero solo ocupan una pequeña parte de la atmósfera, pero aún
así son de gran importancia. Si estos gases no estuvieran presentes, la
temperatura en La Tierra sería de -18oC o menor, y no estaría alredor de los 15oC,
como actualmente.
Durante el pasado decenio la temperatura terrestre ha
aumentado ligeramente. Esto está provocado por un incremento de los gases
invernadero en la atmósfera. Conocemos este fenómeno como “el efecto
invernadero”.
Para prevenir que la temperatura terrestre se eleve más tenemos que disminuir
las emisiones industriales de gases invernadero. Va a pasar mucho tiempo antes
de que se note el efecto del recorte de las emisiones industriales de gases
invernadero, porque la mayoría de estos gases permanecerán en la atmósfera
por muchos decenios.
Los científicos han descubierto que el efecto invernadero
tiene una serie de consecuencias:
-Una elevación de las temperaturas hará que se funda el hielo de los
polos.
También provocará la expansión del agua en los océanos. Esto causa una
elevación de la superficie del mar. Las consecuencias de este efecto son
inundaciones en zonas costeras, pantanos y humedales y deltas de ríos.
-Las corrientes del golfo frías y calientes se alterarán, lo que
influirá en el clima.
-Las tormentas tropicales y los ciclones se volverán más intensos.
-Las áreas agrícolas experimentarán serias inundaciones, especialmente
en las áreas mas bajas. Esto perjudicará a los cultivos. Muchas áreas se
volverán no aptas para la agricultura, como resultado de una suspensión en las
zonas climáticas.
-Un aumento en la temperatura hará que el tiempo atmosférico se vuelva
más extremo.
-Los veranos serán más calurosos y más secos, haciendo que las
cosechas disminuyan. La humedad del suelo disminuirá, lo que tiene un efecto
negativo en el crecimiento de las plantas.
-Los ecosistemas se verán alterados o incluso desaparecerán totalmente,
porque las plantas y los animales no se pueden adaptar a los cambios climáticos.
La biodiversidad disminuirá, porque muchas especies de animales y plantas se
extinguirán.
-El agua potable será incluso más escasa de lo que ya es, como
resultado de la evaporación de las reservas debido a la elevación de la
temperatura. El agua del suelo ya no estará disponible para poder ser bebida,
porque el nivel freático caerá, haciendo que el agua salada penetre en las
reservas de agua subterránea.
El efecto invernadero es, como muchos problemas medioambientales, un asunto
global. A pesar de esto no todo el mundo ha aceptado el efecto invernadero como
un problema medioambiental. Mucha gente todavía piensa que la teoría puede ser
cierta, pero que las consecuencias están siendo enormemente exageradas.
Cuando ocurra el efecto invernadero, tendrá muchas consecuencias políticas y
sociales para los habitantes de varios países en todo el mundo. La gente
empezará a emigrar a los países menos abarrotados y donde haya menos hambre y
pobreza, tal y como lo hacen ahora. El cambio climático nos forzará a cambiar
nuestra actitud frente al uso del agua.
En la siguiente tabla podemos ver qué contaminantes del aire intervienen en
varios problemas ambientales.
Problemas atmosféricos
SO2
NOx
NH3
COV
CO
CH4
Smog fotoquímico
+
+
+
+
Smog de invierno
+
Acidificación
+
+
+
+
Eutrofización
+
+
Cambio climático
+
+
+
+
¿Cómo
se extiende la polución del aire y cómo podemos manejar esto?
La dispersión de los contaminantes del aire depende
principalmente en los procesos físicos del aire: viento y tiempo atmosférico.
La lejanía a la cual los contaminantes del aire sean transportados depende
principalmente del tamaño de partícula de los componentes y de la altura a la
cual la polución fue emitida al aire. Los gases emitidos al aire a través de
altas chimeneas se mezclarán con el aire de forma que las concentraciones de la
zona no serán muy altas. Sin embargo, el viento transportará los compuestos y
lal contaminación se volverá muy dispersa.
La lluvia puede retirar contaminantes del aire. Ésta hará que precipiten y
acaben en el suelo o en el agua.
Para las agencias medioambientales es muy importante la determinación exacta de
cómo se extiende un contaminante. El aire no es un medio demasiado complejo.
Esto nos permite predecir la dispersión de los contaminantes del aire con
modelos de ordenador. En un modelo de ordenador la dispersión se calcula por
medio de diferentes parámetros, tales como velocidad del viento, dirección del
viento, temperatura, humedad del aire y nubosidad. Estas prediciones son de gran
importancia cuando estamos tratando con nubes tóxicas o radiación radiactiva,
porque éstos son un peligro para la salud humana y porque los habitantes de las
áreas contaminadas deben ser advertidos.
