Unidad V. La atmósfera II

Unidad 5

La atmósfera II

Contaminación atmosférica

La contaminación de la atmósfera.

Se define como cualquier condición atmosférica en la que ciertas sustancias o formas de energía alcanzan concentraciones elevadas sobre su nivel ambiental normal como para producir un efecto nocivo en los seres humanos, los animales, la vegetación o los materiales.

Sustancias

Formas de energía

Elementos o compuestos químicos de origen natural o artificial, sólidas, líquidas o gaseosas que se incorporan en la dinámica

atmosférica

Ondas sonoras o electromagnéticas generadas por las actividades humanas

Las sustancias contaminantes del aire:

Contaminantes primarios. Proceden directamente de las fuentes de emisión.

Contaminantes secundarios. Son los que se forman por reacción o interacción de los contaminantes primarios, entre ellos o con los componentes atmosféricos.

Principales sustancias contaminantes:

Hay dos grandes grupos de sustancias contaminantes:

Los gases contaminantes. Formados sobre todo por compuestos de azufre, nitrógeno, compuestos de los halógenos, ozono, monóxido y dióxido de carbono y otros compuestos carbonados.

Las partículas. Sustancias en estado sólido o líquido a excepción de las gotas de agua. Son:

Polvo: Partículas sólidas procedentes de rocas, cenizas volcánicas o de arrastres eólicos de zonas áridas o secas.

Humos: Pequeñas partículas originadas en combustiones, sublimaciones o reacciones químicas.

Nieblas: Suspensiones de líquidos en forma de gotas de tamaño muy pequeño, originadas por la condensación de un gas. Son mayores que las partículas de humos.

Aerosoles: Son nubes de partículas líquidas microscópicas o submicroscópicas, suspendidas en el aire.

6.2.- Dinámica de las sustancias contaminantes en el aire:

Los gases contaminantes de origen natural o los que resultan de la actividad industrial se incorporan a los ciclos naturales de los gases atmosféricos. Hay que conocer su origen y sus procesos de eliminación para poder intervenir en su control.

El monóxido de carbono. Es el más contaminante después del CO2. Se produce por combustiones incompletas. El CO se elimina de la troposfera al convertirse en CO2, al pasar a la estratosfera o al incorporarse al suelo.

Los compuestos de S. Las fuentes de los compuestos de azufre son el SO2 (dióxido de S), SO3 (trióxido de S), el SH2 (sulfuro de hidrógeno), el ácido sulfúrico y sus sales: los sulfatos. Se produce sobre todo por combustión de combustibles fósiles y por las emanaciones volcánicas. Acaban reaccionando con el agua y formando primero, ácido sulfúrico y luego, sulfatos. Estos compuestos son eliminados de la atmósfera por el agua de la lluvia dando lugar a la lluvia ácida.


Los compuestos de nitrógeno. El NO (monóxido de nitrógeno) procede de fuentes naturales o de la combustión de carburantes a altas temperaturas. El NO2 (dióxido de nitrógeno) es emitido en pequeñas cantidades junto al NO. El NH3 (amoniaco) es un gas que procede de fuentes naturales, como la descomposición biológica. Los óxidos de nitrógeno son importantes contaminantes de zonas urbanas porque son emitidos por los coches. Se convierten en nitratos y en ácido nítrico que quedan en las nubes y son arrastrados por la lluvia originando la lluvia ácida.

Los hidrocarburos. Son contaminantes muy variados. Se liberan en pantanos (metano), por uso de disolventes, en la quema de madera o de sustancias orgánicas, en los motores, etc. Los hidrocarburos son importantes por los compuestos que forman reaccionan en la atmósfera (contaminantes secundarios). Si tienen gran peso molecular permanecen unos días o meses en el aire, si el peso es bajo, como el del metano, pueden permanecer varios años.


Las partículas. Proceden de procesos naturales (volcanes, transporte eólico) o de actividades humanas (combustión de hidrocarburos pesados, trituración de rocas, etc). Según su tamaño y el régimen de lluvias de la zona permanecen más o menos tiempo en la atmósfera.


El ozono troposférico. Es un gas de color azul pálido, irritante y picante formado por tres átomos de oxígeno. Aunque está en capas en la estratosfera, puede aparecer en capas bajas y entonces se llama “ozono estratosférico” y es un contaminante que provoca daños en la salud (en el aparato respiratorio como asma o irritación de las mucosas) , en el medio ambiente (deteriorando los tejidos vegetales al depositarse en las hojas de las plantas) o en los objetos provocando fuertes oxidaciones en superficies y materiales (gomas). Forma parte del smog* fotoquímico y de la lluvia ácida.

*SMOG -Ver cuadros pág. 57 y 58 del libro de ANAYA


El ozono troposférico puede proceder de:

Origen natural. Intrusiones del ozono estratosférico, descargas eléctricas de las tormentas que alteran el oxigeno del aire, volcanes, fermentaciones, etc.

Actividades humanas. Combustiones en coches, calefacciones o industrias que producen precursores del ozono y que se transforman en este sobre todo cuando hay fuerte irradiación solar.

6.3.- Efectos de las sustancias contaminantes:

En los materiales de construcción:

Las fachadas se ensucian.

El ozono ataca objetos de caucho.

El ácido presente en la lluvia ácida deteriora la piedra caliza.

Sobre los seres vivos:

Muchos contaminantes penetran por los estomas de las plantas y destruyen la clorofila, impidiendo la fotosíntesis.

Otros penetran en personas y animales a través del aparato respiratorio. Si son grandes (más de 5 micras) son retenidas y expulsadas de las vías respiratorias pero si son partículas pequeñas pueden llegar incluso a las paredes de los alveolos Los gases alcanzan los alvéolos más profundos y pueden pasar incluso a la sangre.

La contaminación debida a ondas:

Son contaminantes las ondas sonoras, que conocemos habitualmente como ruido, las radiaciones de luz visible y las ondas electromagnéticas.

7.- La contaminación debida a ondas:

Radiaciones ionizantes. Son partículas y ondas electromagnéticas que pueden alterar el equilibrio químico de la materia sobre la que actúan directamente alterando su estructura y sus funciones. Son radiaciones alfa, beta, gammma y rayos X. Proceden de la desintegración de materiales radiactivos de la corteza terrestre y radiaciones cósmicas. Algunas actividades médicas, escapes de centrales nucleares, actividades de investigación, transporte de material radiactivo son ejemplos de fuentes de estas radiaciones.

Radiaciones no ionizantes. Son ondas electromagnéticas que no modifican la estructura de la materia. Su origen es el sol, la superficie de la Tierra y los cables de tendido eléctrico y aparatos eléctricos. La contaminación lumínica es un tipo de radiación no ionizantes.

Ruido. Se considera un tipo especial de contaminación atmosférica.

• Radiaciones ionizantes.

• Radiaciones no ionizantes.

7.1.- La contaminación acústica:

• El ruído es todo sonido perjudicial para el ser humano tanto fisiológica como psicológicamente.

• La intensidad sonora es la cantidad de energía transportada por la onda por unidad de tiempo y superficie.

• Se mide en belios, en honor de Graham Bell, o submúltiplos llamados decibelios (dB).

• Según la UE, el límite de contaminación acústica admisible es de 65 dB.

• Se mide por los sonómetros tanto la exposición prolongada a ruidos o el nivel sonoro equivalente.


Valores límite recomendados de exposición al ruído

• Fuentes:• Industrias. Depende de la maquinaria y de la potencia.

• Medios de transporte. Coches, trenes, aviones, etc.

• Construcción de edificios y obras públicas.

• Interior de los edificios. Limpiezas, TV, radio, etc.

• Otras fuentes. Cafeterías, discotecas, ferias, etc.


• La lucha contra el ruido

• Planificar y ordenar el territorio para prevenir la contaminación.

• Limitar el ruido en la propia fuente.

• Proteger la población con pantallas acústicas por ejemplo.

• Educación ambiental.


Es la que producen las fuentes de iluminación artificial nocturnas que, por su intensidad, dirección o rango espectral innecesario para las actividades para las que se han previsto, emiten un exceso de luminosidad que va dirigida al cielo, y se pierde.

Sus consecuencias son:

– Se despilfarra energía.

– Influye sobre las personas cambiando los biorritmos.

La contaminación lumínica:

Tienen efectos adversos como cefaleas, insomnio, alteraciones del comportamiento, ansiedad, depresión, cáncer, leucemia infantil, etc. El único resguardo es mantenerse alejado de la radiación ya que atraviesa las paredes.

HASTA AQUÍ

Efectos causados por las ondas electromagnéticas:

DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DINÁMICA DE LA

DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES

HASTA AQUÍ

• La cantidad de contaminantes atmosféricos que origina una determinada actividad humana (fuente emisora) se conoce como emisión.

• La cantidad de contaminantes atmosféricos que puede llegar a un receptor (por ejemplo, a un ser humano), tras su paso por la atmósfera, es la inmisión.

DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DINÁMICA DE LA

DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES

DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES

• Presentan un ciclo de emisión-deposición en tres etapas:

• Mezcla de contaminantes.

• Procesos químicos y fotoquímicos.

• Deposición.


• Características de las emisiones.

• Condiciones atmosféricas.

• Características geográficas y topográficas.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DINÁMICA DE LOS CONTAMINANTES

• Características de las emisiones.

• La naturaleza de los contaminantes.

• La temperatura de emisión. A mas temperatura más facil dispersión.

• Altura del foco emisor.



• Los anticiclones son zonas de estabilidad que dificultan la dispersión de los contaminantes. Las borrascas son zonas de inestabilidad que favorecen la dispersión.

• Los vientos favorecen la dispersión.

• La precipitación arrastra contaminantes al suelo (efecto lavado)

• Insolación. Aumenta la concentración de contaminantes secundarios.


• Características geográficas y topográficas.

• Zonas costeras. Brisas.

• Zonas de valles fluviales y laderas.

• Presencia de núcleos urbanos. Pueden originar islas de calor y cúpulas de contaminantes.

• Presencia de vegetación.


Sistema de brisas marinas y efectos sobre los contaminantes


Esquema de la formación de brisas de valle y de montaña


Formación de la isla de calor y aparición de brisas urbanas


IMPACTOS SOBRE LA ATMÓSFERA

• IMPACTOS LOCALES:

• SMOG ÁCIDO , HÚMEDO O INDUSTRIAL.

• Típico de ciudades grandes, con mucha industria, en las que, se queman grandes cantidades de carbón y petróleo con mucho azufre.

• Mezcla de dióxido de azufre, gotitas de ácido sulfúrico formadas a partir del anterior y una gran variedad de partículas sólidas en suspensión que originan una espesa niebla cargada de contaminantes.

• Efectos muy nocivos para la salud de las personas y para la conservación de edificios y materiales.

• En los países desarrollados ya raramente se encuentra este tipo de polución. En países en vías de desarrollo, como China, es un grave problema en algunas ciudades.


• IMPACTOS LOCALES:

• SMOG FOTOQUÍMICO.

• Se produce por una mezcla de contaminantes de origen primario (NOx e hidrocarburos volátiles) con otros secundarios (ozono, peroxiacilo, radicales hidroxilo, etc.) que se forman en reacciones producidas por la luz solar al incidir sobre los primeros.

• La mezcla oscurece la atmósfera dejando una niebla de color marrón rojizo con componentes dañinos.

• Se produce en todas las ciudades del mundo, especialmente en clima seco, cálido y soleado y con muchos vehículos y actividad industrial. El verano es la peor estación para este tipo de polución. Las inversiones térmicas, pueden agravar este problema en determinadas épocas.


• PARA AMPLIAR

http://www.panoramaenergetico.com/smog.htm

• IMPACTOS REGIONALES:

• LLUVIA ÁCIDA.

• Se produce por una mezcla de contaminantes de origen primario (NOx e hidrocarburos volátiles) con otros secundarios (ozono, peroxiacilo, radicales hidroxilo, etc.) que se forman en reacciones producidas por la luz solar al incidir sobre los primeros.

• La mezcla oscurece la atmósfera dejando una niebla de color marrón rojizo con componentes dañinos.

• Se produce en todas las ciudades del mundo, especialmente en clima seco, cálido y soleado y con muchos vehículos y actividad industrial. El verano es la peor estación para este tipo de polución. Las inversiones térmicas, pueden agravar este problema en determinadas épocas.


Papá, ¿qué es eso de la lluvia ácida?

Se forma cuando ciertos contaminantes primarios enviados a la atmósfera forman ácidos. Este fenómeno solo es posible cuando hay nubes cuyas gotas de agua reaccionan con estas sustancias contaminantes en las que se disuelven. El resultado de la reacción son precipitaciones que contienen importantes concentraciones de ácidos, o nieblas formadas por las nubes contaminadas de esta manera. Cualquier precipitación con pH inferior a 5 se considera lluvia acida.

• IMPACTOS REGIONALES

• LA LLUVIA ÁCIDA

Las principales sustancias contaminantes que producen lluvia acida son el dióxido de azufre SO2 y los óxidos de nitrógeno NOX, que reaccionan con el agua, el oxigeno y los oxidantes y forman acido sulfúrico H2SO4 y acido nítrico HNO3.

El retorno a la tierra puede ser de dos tipos:

• Deposición seca. En forma gaseosa o como aerosoles cerca de las fuentes de emisión.

• Deposición húmeda.



Las principales fuentes son:

• Naturales. Óxidos de azufre producidos en los volcanes o en la descomposición de la materia orgánica. La lluvia sin contaminar es algo acida pH: 5,6 porque disuelve el CO2 del aire

• Actividades humanas. Producen el noventa por ciento de la lluvia acida. Sobre todo por:

– Quema de carbón a gran escala en las centrales térmicas. Liberan algunos carbones grandes cantidades de dióxido de azufre.

– Medios de transporte, industria y generación de electricidad por quemar combustibles a altas temperaturas generan óxidos nitrosos.



• Efectos:

• Corrosión de la pintura, plástico, acero galvanizado, etc..

• Ataca los parénquimas y la cutícula de las hojas afectando a la fotosíntesis y defoliando las plantas.

• Destruye las rocas calizas, las areniscas o el mármol de monumentos y construcciones con lo que constituye una amenaza para el patrimonio artístico y arqueológico.



La estratosfera contiene a una distancia entre 12 y 40 km la mayor parte del ozono de la atmósfera. Su O3 se forma y de destruye constantemente. Entre 1977 y 1984 se detectó que la cantidad de ozono presente en la primavera en la Antártida disminuía en un 40%.

Abuelo, cuéntameahora lo de la capa

de ozono

• IMPACTOS GLOBALES

• EL AGUJERO DE LA CAPA DE OZONO

El ozono se forma a partir del oxigeno molecular:



Y absorbe la radiación ultravioleta de esta forma:

Para entender por que se destruyó la capa de ozono hay que estudiar :

O3 + hv O2 + O

O + O2 O3 + CALOR

• El papel de los NOx

• El papel de los compuestos de cloro

• Papel de los NOx

2

• Papel de los compuestos de cloro.

Consumo de CFC por países y aplicaciones

¿Por qué el agujero de ozono del Polo Sur es mayor que el del Norte?

La Antártida es un continente, lo que significa que, durante el invierno, sobre ella hay un anticiclón continental. El aire que cubre el anticiclón será muy frío, formándose nubes de hielo a altitudes superiores. Estas nubes se forman a T muy baja (inferiores a -83º C), condiciones que solo se dan en la Antártida. Para formar nubes se necesitan núcleos de condensación, como por ejemplo los NO2. Estos reaccionan con el agua formando HNO3 que cae con la nieve, con lo que atmósfera queda desnitrificada. Al no existir NO2, en la atmósfera, la reacción (3) no puede llevarse a cabo y, durante la primavera austral (octubre), el Cl destruye el ozono (reacción 2), sin que nada se lo impida.

• Agujero en la capa de ozono

En la actualidad más del 95% de los aerosoles que se fabrican en España no utilizan CFCs como propelentes. El 5% restante corresponde a empleo en usos muy específicos, como productos medicinales y científicos que no se pueden adaptar a otras alternativas de propelentes y su uso está autorizado.

• Agujero en la capa de ozono

En la actualidad más del 95% de los aerosoles que se fabrican en España no utilizan CFCs como propelentes. El 5% restante corresponde a empleo en usos muy específicos, como productos medicinales y científicos que no se pueden adaptar a otras alternativas de propelentes y su uso está autorizado.

VOLVER

• Las radiaciones solares que pasan a través de estos "agujeros" contienen una proporción de rayos ultravioleta considerablemente mayor que las radiaciones normales. Estas radiaciones podrían llegar a producir un incremento en cánceres de piel y otras enfermedades.

Agujero de ozono en septiembre de 2001

Efectos de la destrucción de la capa de ozono.

Se llama efecto invernadero al fenómeno por el que determinados gases de la atmósfera retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar. El efecto invernadero se está viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debida a la actividad humana.

Este fenómeno evita que la energía recibida constantemente del Sol por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio.


• ALTERACIÓN DEL EFECTO INVERNADERO.



Acción relativa Contribución real

CO2 1 (referencia) 76% CFCs 15 000 5% CH4 25 13% N2O 230 6%

Se llama cambio climático a la variación global del clima de la Tierra. Estos cambios se producen a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos los parámetros climáticos: temperatura, precipitaciones, nubosidad, etc. Son debidos a causas naturales y, en los últimos siglos, también a la acción del hombre.


• CAMBIO CLIMÁTICO.

La Convención Marco de la Naciones Unidas sobre el Cambio Climático usa el término cambio climático sólo para referirse al cambio por causas humanas: "Por 'cambio climático' se entiende un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante períodos de tiempo comparables".


• CAMBIO CLIMÁTICO.

Según un informe de 2001 de los científicos pertenecientes al Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), parece que existen evidencias del papel humano en el cambio climático global. El CO2 es el principal responsable, pero no el único, ya que existen otros gases de efecto invernadero mucho más potentes que el CO2, aunque su incidencia en el efecto no sea tanta, dada su menor concentración en la atmósfera: el metano, el óxido nitroso, los CFCs, y otros que son utilizados en las industrias del frío y aire acondicionado.


• CALENTAMIENTO GLOBAL

http://www.ipcc.ch/index.htm#.UmPIEHC8DXA

http://www.ipcc.ch/index.htm#.UmPIEHC8DXA

El incremento de la temperatura media de la Tierra ha sido desde 1900 entre 0,3-0,6 º C.



• Subida del nivel del mar.

• Disminución del albedo, con lo que se elevarían aún más las temperaturas.

• Aumento del número de icebergs.

• El océano Ártico se descongelaría (hacia el 2080 estaría totalmente deshelado) y el agua sería menos densa por contener menos sal, lo que originaría problemas en las corrientes oceánicas y en la distribución de calor en el planeta.

• Desplazamiento de las zonas climáticas hacia los polos que provocará la destrucción de la tundra ártica, cuyas turberas bajo el permafrost retienen metano y CO2.


• CALENTAMIENTO GLOBAL. CONSECUENCIAS

• Aumento generalizado de las temperaturas de la troposfera, sobre todo en los continentes del hemisferio norte.

• Cambios en la distribución de las precipitaciones.

• Problemas de salud a causa del hambre y las enfermedades derivadas de una disminución de las cosechas y de la reducción de la calidad de las aguas.

• Reactivación de ciertas enfermedades producidas por mosquitos y otros vectores de transmisión, debido a la expansión de las zonas más calientes. Por ejemplo, la reintroducción de la malaria en Europa.


• CALENTAMIENTO GLOBAL. CONSECUENCIAS

• El Protocolo de Kyoto de diciembre de 1997 es el primer intento para limitar las emisiones de CO2

Objetivo: Su objetivo es reducir en los países desarrollados una media de un 5,2% hasta el año 2012, respecto a las emisiones correspondientes a 1990, con el fin de estabilizar concentración en la atmósfera. Sin embargo, no se impone ningún límite a las emisiones de los países pobres.


• CALENTAMIENTO GLOBAL. SOLUCIONES

Mecanismos de actuación:

- Compraventa de emisiones.

- Mecanismo de desarrollo.

- Inclusión de sumideros de carbono.



En Cumbres posteriores sobre el cambio climático celebradas en Buenos Aires, La haya, y Bonn se han discutido los detalles para poner en marcha en Protocolo. En la Cumbre de Johannesburgo (2002) todos los países ratificaron el protocolo Kioto con la excepción de los EEUU.

El mercado de emisiones de la UE (comenzó en enero de 2005), sólo afectó a cinco sectores (energético, siderúrgico, cementero, papelero y a la industria de cerámicas y vidrio) que tienen

que abonar 50 euros por cada tonelada de CO2 emitida a la atmósfera.

Se está investigando la reducción del CO2 previa a la

combustión, la reducción durante la combustión, y el almacenaje o captura a la salida del proceso industrial en subsuelos terrestre y marino.



Se puede decir que es el conjunto de normas y disposiciones legislativas que definen una frontera más o menos real entre el aire limpio y el aire contaminado.

• Vigilancia en la calidad del aire. Son los sistemas o procedimientos para evaluar la presencia de contaminantes. Se lleva a cabo mediante:

• Redes de vigilancia. Es un conjunto de estaciones de medida de los contaminantes. Se encargan de la toma de muestras y su análisis en el laboratorio. Pueden ser locales, comunitarias (UE), NE del Atlántico, mundiales (efecto invernadero y agujero de O3).

• Métodos de análisis.

• Indicadores biológicos.

• Empleo de los sensores Lídar.

DETECCIÓN, PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

http://es.wikipedia.org/wiki/LIDAR

• Vigilancia en la calidad del aire.


• Podéis entrar en el blog para ampliar conocimientos:

http://malambiente.wordpress.com/

http://malambiente.wordpress.com/


• Redes de vigilancia.

http://www.jccm.es/medioambiente/rvca/index.htm

Red de control de la contaminación atmósférica

de Castilla – La Mancha



• Métodos de análisis. Determinación de presencias de contaminantes por procesos físicos o químicos. Normalmente se realizan mediante procesos automáticos.


• Métodos de análisis.




• Indicadores biológicos. Los más utlizados son los líquenes.


• Indicadores biológicos.




• Indicadores biológicos. Los más utilizados son los líquenes.

• Empleo de los sensores LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging). Es un mecanismo de teledetección basado en que el sensor emite un pulso de laser, en ondas visibles o infrarrojos que choca contra los contaminantes o el polvo atmosférico, dispersándose y retornando de nuevo al sensor. Según el tiempo de retorno transcurrido y la intensidad de la señal se puede discriminar cada contaminante y su concentración porque cada uno absorbe una cantidad determinada de la energía recibida.

http://es.wikipedia.org/wiki/LIDAR

• Medidas de prevención y corrección.• Prevención:

• Planificación de usos del suelo.

• Las evaluaciones de impacto ambiental.

• El empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos.

• I + D.

• Mejora de calidad y tipo de combustibles.

• Medidas sociales de información.

• Medidas legislativas.

• Medidas correctoras:• Concentración y retención de partículas.

• Sistemas de depuración de gases.

• Expulsión de contaminantes por medio de chimeneas adecuadas.

Unidad V. La atmósfera II

Documents

Transcript of Unidad V. La atmósfera II