1. Contaminación Atmosférica

El Aire

El aire, conjunto de gases que forman la atmósfera, es indispensable para el desarrollo de la vida en nuestro planeta. Es un recurso limitado.

Existe contaminación del aire cuando en su composición aparecen una o varias sustancias extrañas, en determinadas cantidades y durante determinados periodos de tiempo, que pueden resultar nocivas para el ser humano, los animales, las plantas o las tierras, así como perturbar el bienestar o el uso de los bienes.

Fuentes de Contaminación

• Naturales: Comprenden las emisiones de contaminantes generados por la actividad natural de la geosfera, la biosfera, la atmósfera y la hidrosfera: erupciones volcánicas, incendios forestales, actividades de los seres vivos, descargas eléctricas, el mar (que emite partículas salinas al aire), los vientos fuertes o vendavales (que transfieren a otras zonas partículas de las regiones áridas).
• Artificiales o Antropogénicas: Son consecuencia de la presencia y actividades del ser humano. La mayor parte de la contaminación procede de la utilización de combustibles fósiles.

2. Tipos de Contaminantes

Contaminantes del Aire

Sustancias químicas y formas de energía que en concentraciones determinadas pueden causar molestias, daños o riesgos a personas y al resto de seres vivos, o bien ser origen de alteraciones en el funcionamiento de los ecosistemas, en los bienes materiales y en el clima.

Tiempo de Residencia o Vida Media de un Contaminante

Periodo de tiempo que puede permanecer en la atmósfera como tal o participando en variadas y a veces complejas reacciones químicas.

Clasificación de los Contaminantes

Los contaminantes se pueden clasificar en dos grupos: sustancias químicas y las formas de energía.

Sustancias Químicas

Contaminantes Primarios

Sustancias de naturaleza y composición variada, emitidas directamente a la atmósfera desde distintas fuentes perfectamente identificables. Óxidos de carbono, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos, compuestos halogenados, las partículas (iones, aerosoles y humos), los metales pesados, etc.

Principales Contaminantes Atmosféricos

• Monóxido de Carbono: Combustiones. Extremadamente venenoso, tóxico para los seres vivos. Escaso tiempo de permanencia.
• Dióxido de Carbono: Combustiones, respiración. Contribuye al efecto invernadero y al calentamiento global. Gas de efecto invernadero.
• Óxidos de Nitrógeno: Combustiones, oxidación fotoquímica, rayos, desnitrificación de suelos y aguas, abonos nitrogenados. Irritantes para las vías respiratorias. Lluvia ácida, eutrofización, afecta a la capa de O₃. Constituyentes de smog fotoquímico, genera contaminantes secundarios.
• Óxidos de Azufre: Combustiones, volcanes, oxidación del H₂S. Irritantes, con daños oculares y respiratorios. Lluvias y deposiciones ácidas. Altamente corrosivos, constituyentes del smog sulfuroso. Genera contaminantes secundarios.
• Compuestos Orgánicos Volátiles: Combustiones, industrias químicas, fugas de combustibles. Algunos muy tóxicos y cancerígenos. Constituyente fundamental del smog fotoquímico. Generan contaminantes secundarios.
• Compuestos Halogenados: Son gases artificiales usados en refrigeración, espumantes. Los CFC son inocuos. El gas cloro es irritante y tóxico. Destruyen el ozono de la estratosfera. Tienen una larga permanencia en la atmósfera.
• Partículas y Aerosoles: Vehículos, industrias, minería, obras, incendios, viento. Daños respiratorios, irritaciones, bronquitis, asma, cáncer. Afectan a todos los seres vivos. Disminuyen la visibilidad. Depósito por sedimentación.
• Metales Pesados: Gases de automóviles, industrias metalúrgicas, minería. Muy tóxicos. No se degradan fácilmente por los seres vivos.

Contaminantes Secundarios

Se originan a partir de los contaminantes primarios mediante reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera, formando otros contaminantes nuevos por transformación de los ya existentes. Los más importantes son SO₃, NO₃, H₂SO₄, HNO₃ y los PAN.

Formas de Energía

Radiaciones Ionizantes

Serie de partículas u ondas electromagnéticas que pueden ionizar átomos o moléculas de la materia sobre la que actúan directamente, alterando el equilibrio químico de su estructura y sus funciones. Se clasifican en: radiaciones alfa, beta, gamma y rayos X.

Radiaciones alfa y beta: son partículas cargadas eléctricamente y se diferencian entre sí por su poder de penetración en la materia: las partículas alfa poseen un poder de penetración menor que las beta. Los rayos X y las radiaciones gamma poseen un alto poder de penetración; por tanto, sus efectos sobre los seres vivos son mayores.

Radiaciones No Ionizantes

Son ondas electromagnéticas que no modifican la estructura de la materia al no provocar ionización en los átomos. Tienen su origen natural en el Sol y en la superficie de la Tierra y su origen antropogénico en los cables de fluido eléctrico y aparatos eléctricos. Son las radiaciones UV, IR, radiofrecuencias y microondas. Los efectos que provocan dependen de la intensidad del campo electromagnético generado, y pueden ser alteraciones del sistema nervioso o trastornos hormonales e inmunológicos.

Ruido

Se considera en la actualidad un tipo especial de contaminación atmosférica con una gran incidencia sobre las poblaciones.

3. Dispersión de los Contaminantes

La mayor parte de los contaminantes se difunde en la parte baja de la troposfera. Otros contaminantes más estables ascienden a alturas considerables y son transportados muy alejados del foco emisor. Un tercer grupo más reducido puede llegar a traspasar la troposfera y alcanzar la estratosfera. Los contaminantes que difunden en la parte baja de la atmósfera siguen un ciclo de emisión-deposición.

1) Emisión de Contaminantes

Es el primer proceso, su nivel es variable en función de las características de los focos emisores y de las condiciones en que dicha emisión se produce.

• Emisión: es la cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor a la atmósfera en un periodo de tiempo determinado.

2) Mezcla y Transporte de los Contaminantes

La evolución de los contaminantes en la atmósfera continúa a través de su transporte, difusión, mezcla o acumulación.

3) Procesos Químicos y Fotoquímicos

Constituyen el conjunto de reacciones químicas que dan lugar a la transformación de los contaminantes, puesto que la atmósfera es un medio oxidante, que recibe energía solar y contiene sustancias químicas de alto poder oxidante.

4) Deposición

Los contaminantes transformados o no retornan a la superficie terrestre donde se incorporan al océano o al suelo. Este retorno sucede principalmente por: deposición húmeda o en menor medida por deposición seca.

• Inmisión: es la cantidad de contaminantes presentes en una atmósfera determinada, una vez que han sido transportados, difundidos, mezclados en ella y a los que están expuestos los seres vivos y los materiales que se encuentran bajo su influencia.

Conceptos

• Nivel de Contaminación: cantidad de un contaminante en el aire o su depósito en superficie en un periodo de tiempo determinado.
• Umbral de Información: nivel a partir del cual una exposición breve a un contaminante supone un riesgo para la salud de población vulnerable y requiere informar a la población.
• Umbral de Alerta: es el nivel de exposición que supone un riesgo para toda la población y requiere la adopción de medidas inmediatas.

Dispersión de Contaminantes

a) Las Características del Emisor

Viene determinado por la naturaleza del contaminante, su concentración y sus características fisicoquímicas. Cuando la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio, el gas asciende y se facilita su dispersión.

b) Las Condiciones Atmosféricas

La situación de la atmósfera determina el estado y movimiento de las masas de aire, lo que a su vez condiciona la estabilidad o inestabilidad atmosféricas, que facilitan o dificultan la dispersión de la contaminación.

Entre los factores atmosféricos que se deben tener en cuenta destacan:

• Temperatura del Aire y sus Variaciones con la Altura: determinan los movimientos de las masas de aire y por tanto las condiciones de inestabilidad atmosféricas. La estabilidad propia de anticiclones impide la dispersión de los contaminantes.
• Las inversiones térmicas se dan frecuentemente durante la noche en invierno, como consecuencia del enfriamiento del suelo durante la noche provocando que el aire en contacto con la superficie se enfríe más rápidamente que el aire situado por encima.
• Vientos: elementos de gran importancia en la dispersión de contaminantes, en función de sus características: dirección, velocidad y turbulencia. La dirección nos señala la zona hacia la que se pueden desplazar los contaminantes; la velocidad está en relación directa con la capacidad de dispersión.
• Precipitaciones: que producen un efecto de lavado sobre la atmósfera al arrastrar parte de los contaminantes al suelo. Las condiciones atmosféricas de bajas presiones que suelen acompañar a las precipitaciones favorecen la dispersión de contaminantes.

c) Características Geográficas y Topográficas

Tienen una influencia en el origen de brisas, que arrastran los contaminantes o provocan su acumulación.

• En las Zonas Costeras: se originan sistemas de brisas marinas, que durante el día desplazan los contaminantes hacia el interior y durante la noche al invertirse la circulación de las mismas, la contaminación se desplaza hacia el mar, en un movimiento cíclico que se repite cada día.
• En las Zonas de Montaña: se generan las llamadas brisas de ladera y de valle, como consecuencia del diferente calentamiento de las laderas y valles y del periodo día-noche. Inversión térmica que impedirá el movimiento de las masas de aire y dificultará la dispersión de los contaminantes.
• La Presencia de Masas Vegetales: disminuye la cantidad de contaminación en el aire, al frenar la velocidad del viento, facilitando la deposición de partículas que quedan retenidas en las hojas, de forma mayoritaria.
• Presencia de Núcleos Urbanos: influye en el movimiento de las masas de aire, disminuyendo o frenando su velocidad y formando turbulencias. Aparece el efecto isla de calor, que hace que la temperatura en el interior de la ciudad sea más alta que en su periferia.

4. Impactos sobre la Atmósfera

Si tenemos en cuenta el radio de acción, podemos hablar de efectos locales, efectos regionales (lluvia ácida) o efectos globales (efecto invernadero y cambio climático global).

Impactos Locales

Los más importantes son los ocasionados por cada uno de los contaminantes y la formación de nieblas contaminantes o smog. La formación de nieblas contaminantes o smog es otra de las manifestaciones típicas de la contaminación urbana en la que podemos observar la relación entre condiciones atmosféricas y contaminación del aire. Existen dos tipos de smog:

• Smog Sulfuroso: Tiene su origen en la elevada concentración en los núcleos urbanos de partículas en suspensión (hollines, humos), procedentes de vehículos, calefacciones e industrias y su combinación con nieblas en situaciones en las que la atmósfera posee una elevada humedad, vientos en calma y anticiclón. Se manifiesta como neblina de color pardo-gris sobre la ciudad y produce alteraciones respiratorias que agravan los procesos asmáticos e irritaciones oculares, deteriora las hojas de las plantas decolorándolas.
• Smog Fotoquímico: Tiene su origen en la presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos: O₃, PAN, aldehídos, que surgen de las reacciones de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y oxígeno con la energía proveniente de la radiación solar ultravioleta. Se caracteriza por la presencia de bruma, causa problemas respiratorios, irritación ocular, daños en la vegetación y materiales como cuero y fibras sintéticas. Las reacciones fotoquímicas son numerosas, muy complejas y no conocidas en su totalidad.

Impactos Regionales: Lluvia Ácida

Los contaminantes pueden retornar a la superficie terrestre en lugares cercanos a los focos de emisión o bien en zonas alejadas, originando en este segundo caso el fenómeno conocido como contaminación transfronteriza, ejemplo del cual es la lluvia ácida. El fenómeno de la lluvia ácida comienza cuando el azufre y el nitrógeno presentes en los combustibles fósiles son liberados a la atmósfera mediante procesos de combustión.

• Deposición Seca: En forma gaseosa o como aerosoles, cerca de las fuentes de emisión.
• Deposición Húmeda: La mayor parte de los SO₂ y NOx que permanecen en la atmósfera sufren un proceso de oxidación en el que se forma ácido sulfúrico y ácido nítrico, los cuales se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes.

Reacciones que Desencadenan la Formación de Lluvia Ácida

SO₂ + H₂O → H₂SO₃      H₂SO₃ + 2OH → H₂SO₄ + H₂O      NO₂ + OH^– → HNO₃

Aumento del Efecto Invernadero o Calentamiento Global

El aumento de los gases con efecto invernadero determina el calentamiento del planeta con consecuencias diversas, ya constatadas por los científicos. El aumento de los gases con efecto invernadero se debe a emisiones antropogénicas. Los principales gases implicados son:

• Dióxido de Carbono: Es el más importante por ser el más abundante y el que más se ha incrementado. Se forma en combustiones en centrales térmicas, industrias, motores, etc. y en la industria del cemento. Su aumento explica alrededor del 60% del incremento del efecto invernadero.
• Metano: el segundo gas en importancia. Las emisiones proceden en especial de las fermentaciones anaeróbicas.
• Óxido Nitroso: Se forma en la desnitrificación del suelo y efecto antropogénico por emisiones de motores.
• Halocarbonados: Incluye los CFC y los gases fluorados, hidrofluorocarbonos, perfluorocarbonos. Son poco abundantes, son de origen industrial.
• Ozono Troposférico: Es formado por fotólisis en la atmósfera. El ozono troposférico por contaminación antropogénica.
• Vapor de Agua: No interviene claramente en el proceso antropogénico de calentamiento.

Evidencias del Calentamiento Global

Se puede afirmar que:

• Se ha producido un retroceso, aunque irregular, de la temperatura en la superficie de la tierra.
• Ha existido un retroceso, aunque irregular de la mayoría de los glaciares de montaña en el mismo periodo.
• El aumento del nivel del mar.
• Cambios en la distribución de especies y los ecosistemas.

Efectos Previsibles

El cambio climático es un proceso planetario pero sus efectos son regionales y locales:

• Ascenso del nivel del mar (inundación de las áreas costeras).
• Disminución del albedo (mayor aumento de las temperaturas).

La intensidad de la lluvia ácida depende de la velocidad de las reacciones químicas que la originan, la presencia de humedad en la atmósfera y la dinámica de la atmósfera, que traslada los iones.

• Efectos que producen sobre los ecosistemas son:
• Los ecosistemas acuáticos: como ríos y lagos, cuyo incremento de la acidez provoca una disminución o la desaparición de especies de seres vivos.
• El suelo provocando un aumento de su acidez que lleva a cambios en su composición, empeorando su calidad y transformándolos en suelos improductivos.
• La vegetación, la lluvia ácida actúa a través del suelo o de forma directa, principalmente por la acción de las nieblas.
• Los materiales, produce la corrosión de metales, deterioro de pinturas y barnices, erosión de las rocas, descomposición de materiales de construcción, sobre todo calizas, mármoles, areniscas, en los que provoca el denominado mal de la piedra (consiste en las transformaciones de la caliza en yeso como consecuencia del ataque del ácido sulfúrico: CaCO₃ + H₂SO₄ + H₂O → CaSO₄ + 2H₂O + CO₂).

Impactos Globales

Aquellos que abarcan la totalidad del planeta y que solo pueden mitigarse si se actúa sobre su propio origen.

Agujero en la Capa de Ozono

Formación del ozono: 1º Fotodisociación del oxígeno molecular: O₂ + UV → O + O / 2º Formación del ozono: O + O₂ → O₃ / Destrucción del ozono: O₃ + UV → O₂ + O

• Papel de los NOx: En la actualidad los NOx se producen en grandes cantidades durante las tormentas. Los NOx liberados por el hombre no pueden alcanzar la estratosfera. Sin embargo, el N₂O liberado junto con los NOx en las combustiones y procedente de la desnitrificación de los suelos agrícolas puede ascender hasta la estratosfera.
• Papel de los Compuestos de Cloro: como NaCl y HCl naturales, liberados por el mar y por las erupciones volcánicas y los artificiales utilizados como propelentes de aerosoles, disolventes y refrigerantes.

• Reducción de los glaciares, aumento de los icebergs y descongelación del océano Ártico.
• Desplazamiento de las zonas climáticas hacia los polos.
• Aumento generalizado de las temperaturas de la troposfera.
• Cambios en la distribución de las precipitaciones.
• Reducción de la calidad de las aguas.
• Problemas de salud, hambre y enfermedades derivadas de la disminución de las cosechas.

Medidas que Podrían Corregir o Estabilizar el Proceso

• Acuerdos internacionales para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero, frenar la deforestación y la desertización, educar a la población para el ahorro energético, evitar la contaminación marina…

Acuerdos Internacionales

• Protocolo de Kioto que recoge, por primera vez, compromisos concretos de 38 países industrializados para intentar reducir las emisiones de 6 gases de efecto invernadero.

La Calidad del Aire

Corresponde a un conjunto de normas y disposiciones de mayor o menor vinculación desde el punto de vista legislativo y que definen una frontera más o menos real entre el aire limpio y el aire contaminado. Objetivo de calidad del aire: la cuantía de cada contaminante en la atmósfera, aisladamente o asociado con otros, cuyo establecimiento conlleva obligaciones según las condiciones que se determinan para cada contaminante.

Vigilancia de la Calidad del Aire

Abarca los sistemas y procedimientos utilizados para evaluar la presencia de agentes contaminantes en la atmósfera.

Se lleva a cabo:

• Redes de Vigilancia: que son un conjunto de estaciones de medida de los contaminantes del aire, constituidas por equipos manuales, que se encargan de la toma de muestras y su análisis en el laboratorio, y por equipos automáticos de medida continua que suministran datos hacia un centro de control.
• Métodos de Análisis: que comprenden procesos físicos, basados en someter las muestras de aire a ensayos en los que no se alteran las características de los contaminantes.
• Indicadores Biológicos de Contaminación: que se basan en el análisis de la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos contaminantes gaseosos atmosféricos.

Medidas de Prevención y Corrección

Medidas Preventivas

• Planificación de usos del suelo, que mediante los planes de ordenación del territorio contemplen los lugares idóneos para establecer industrias.
• Las evaluaciones de impacto ambiental, que son estudios previos de las alteraciones que sobre el medio ambiente en general y sobre la atmósfera en particular van a provocar la realización de determinadas acciones.
• El empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos, basadas en el desarrollo de procesos que traten de evitar la contaminación en origen.
• Programas de I+D relativos a la búsqueda y aplicación de fuentes de energía alternativas.
• Mejora de la calidad y el tipo de combustibles o carburantes.
• Medidas sociales de información.
• Medidas legislativas.

Medidas Correctoras

Como la depuración del aire contaminado y las estrategias de dispersión.

• La concentración y retención de partículas con equipos adecuados, como los separadores de gravedad basados en la acción de la gravedad.
• Los sistemas de depuración de gases que emplean mecanismos de absorción basados en la circulación de líquidos capaces de disolver el contaminante gaseoso.
• La expulsión de los contaminantes por medio de chimeneas adecuadas, de forma que se diluyan lo suficiente, evitando concentraciones a nivel del suelo.

• Depuración: La depuración es la eliminación total o parcial de los contaminantes del medio mediante el uso de tecnologías.
• Autodepuración: la naturaleza realiza una depuración denominada autodepuración mediante dispersión de los contaminantes, la integración en los ciclos de la materia y redes tróficas.

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