2008 CONTAMINACIÓN DEL AIRE
Carlos Novellón Ezquiaga I.E.S. "La Laboral" 12/04/2008
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Contaminación Atmosférica
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CONTAMINACIÓN DEL AIRE 11.. FFU UEEN NTTEES S D DEE C CO ON NTTA AM MIIN NA AC CIIÓ ÓN N La contaminación del aire (Ley 38/1.972 de Protección del Ambiente Atmosférico) es “la presencia en el aire de materias o formas de energía que
impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza”. Las fuentes de contaminación se agrupan en dos tipos, según su origen:
NATURALES: debidas a procesos geológicos (volcanes) o procesos de la naturaleza (incendios forestales de origen natural).
ANTRÓPICAS: consecuencia de las actividades del hombre, entre las que destacan:
Hogar (calefacciones): el grado de contaminación depende del tipo de combustible utilizado (carbón > gasóleo > gas natural) y del estado de las instalaciones.
Transporte (automóvil y avión > ferrocarril y navegación): el grado de contaminación dependerá del tipo de combustible y de motor, de la densidad de tráfico, etc.
Industria: el grado de contaminación dependerá del tipo de actividad, siendo las centrales térmicas, cementeras, siderometalúrgicas y químicas las más contaminantes. Actividad – 3 (Página – 114)
22.. TTIIPPO OS S D DEE C CO ON NTTA AM MIIN NA AN NTTEES S 2.1.Sustancias químicas: 2.1.1 Contaminantes Primarios: Ocasionan más del 90% de la contaminación atmosférica y son sustancias químicas, emitidas directamente a la atmósfera, desde fuentes identificables.
Partículas: sustancias sólidas o líquidas menores de 100 µ, de composición química variada (metales, polen, bacterias, carbono, espray marino, etc.). Las partículas sólidas tienen origen natural (incendios, volcanes) y otras proceden de combustiones (industriales, domésticas, transporte) o industrias extractivas (minería, fábricas de cemento). Quedan confinadas en la troposfera, donde son lavadas y arrastradas por la lluvia, afectando al hombre (asma, enfermedades pulmonares y cardíacas), a las plantas (cubren las hojas e impiden la apertura de los estomas, disminuyendo la fotosíntesis) y a los monumentos y edificios (corrosión).
Óxidos de Nitrógeno: de origen natural (relámpagos, volcanes, desnitrificación del suelo) y antrópico (combustibles fósiles). En la naturaleza se detectan: I.E.S. – “La Laboral”
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“N2O” (óxido nitroso): se forma por medio de la desnitrificación bacteriana (↑ fertilizantes ↑ N2O) y aunque no se considera contaminante del aire, su fotodisociación1 en la estratosfera produce NOx. NOx: “NO” (óxido nítrico): combustión incompleta del N2 atmosférico en motores y “NO2” (dióxido de nitrógeno) oxidación del NO natural, son gases tóxicos que se están continuamente transformando2, y se les conoce como NOx.
Compuestos de Azufre: El “H2S” procede de emisiones volcánicas y refinerías, y aunque su presencia en la atmósfera es muy baja (se oxida rápidamente), se percibe por el mal olor que desprende. El “SO2” (muy frecuente en las ciudades) procede de los combustibles fósiles (carbón y fuel) e incendios forestales, y puede fotooxidarse (pasando a SO3 y luego a H2SO4) o depositarse sobre suelo y plantas.
Óxidos de Carbono: El “CO” (contaminante más abundante en la atmósfera de las ciudades) es un gas incoloro, inodoro y tóxico3 que procede de las combustiones incompletas de compuestos de carbono (automóviles, petróleo, incendios). El “CO2” es un gas incoloro, inodoro, no tóxico y regulador del clima de la Tierra. No se considera contaminante, pero es una de las sustancias más preocupantes, debido a su capacidad de aumentar el efecto invernadero (el CO2 aumenta cada año 0,5 % por emisiones antrópicas).
Compuestos Orgánicos: Los “HC” (hidrocarburos de 1 a 4 C) son muy abundantes en las ciudades y proceden de las industrias petrolíferas y los vehículos (el CH4 es uno de los principales causantes del efecto invernadero y se genera por fermentación anaeróbica en arrozales, pantanos, marismas y digestivo de rumiantes). Los “COV” (compuestos orgánicos volátiles) proceden de la evaporación de sustancias orgánicas.
Clorofluorocarbonos: Los “CFC” son
1
Fotodisociación: 2N2O + luz 2NO + N2 NO + O3 NO2 + O2 Transformación NOx: N2 + O2 2 NO; 2 NO + O2 2 NO2 3 El CO se combina con la hemoglobina y bloquea su oxigenación. 2
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gases estables, no tóxicos ni inflamables, empleados en aerosoles, refrirefr gerantes y frigoríficos. Poseen dos propiedades negativas: neg tivas: destruyen la capa de ozono (se alteran en la estratosfera y liberan Cl que consume O3) y ↑ el efecto invernadero (absorben radiación infrarroja). infrarr
Metales pesados4: (plomo, mercurio) se consideran muy peligrosos, ya que no se degradan y se acumulan en las cadenas alimentarias. aliment
Olores: se consideran contaminantes cuando producen malestar físico en la población. blación. Responde (Página – 116) y Actividad - 4 (Página – 117)
2.1.2 Contaminantes Secundarios: Se originan a partir de los contaminantes primarios, mediante reacrea ciones químicas en la atmósfera. atmósf
NO3: procede de la oxidación del NO2 por el ozono (NO2 + O3 NO3 + O2) e interviene viene en el “smog”5 fotoquímico y lluvia ácida.
SO3: formado a partir de la foto foto-oxidación del SO2, es responsable del smog clásico y de la lluvia ácida (SO3 + H2O H2SO4), junto con el HNO3.
O3 troposférico: de origen natural (volcanes, tormentas) o antropogéantropog nico (reacciones cciones fotoquímicas de NO2 y HC en ambientes urbanos) es un componente del smog fotoquímico.
2.2.Formas de Energía. 2.2.1 Contaminación Térmica: En muchas poblaciones la producción de energía por combuscombu tión es equivalente a la recibida del Sol, formándose “islas térmicas térm ”. 2.2.2 Radiacione s ionizantes: es Son partículas (radiaciones α y β) u ondas electromagnéticas (rayos (r X y γ)) capaces de ionizar átomos o moléculas, alterando su estructura y sus funciones. Las distintas radiaciones se diferencian por su poder pode de penetración (↓↓ radiaciones α y ↑↑ radiaciones γ)) y cuando alcanzan a los seres vivos pueden afectar a los procesos biológicos y provocar malformaciones, cáncer, etc. Los efectos provocados dependen del tipo de radiación, la cantidad absorbida y la parte del organismo afectado. 2.2.3 Radiacione s no ionizantes (ondas electromagnéticas): es No o modifican la materia y son radiaciones U.V. (Sol, lámparas UVA, fluorescentes), radiaciones IR (Tierra), radiofrecuencias (ondas de radio, TV…) y microondas (radares, hornos…). Los efectos dependerán de la ini tensidad del campo electromagnético generado y del tiempo de exposición, expos originando alteraciones del sistema nervioso (estrés, ansiedad, cefaleas, insomnio…), hormonal e inmunológico. 4
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Metales pesados: elementos químicos de masa y densidad elevadas. Smog: Smoke (humo) + Fog (niebla).
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2.2.4 Ruido: Es un tipo especial especial de contaminación atmosférica, que se produce cuando se da una intensidad o combinación co binación de ondas acústicas que resulta molesta para las personas. pers Actividad – 5 (Página – 119) y Actividad – 3.2 (Página – 156), A. Ampliación Ampli 20 y 21
33.. D DIIS SPPEER RS SIIÓ ÓN N D DEE LLO OS S C CO ON NTTA AM MIIN NA AN NTTEES S 3.1.Características de las emisiones6:
NATURALEZA Y CONCENTRACIÓN CONCENTR DEL CONTAMINANTE: las partículas sólidas o contaminantes concentrados, se depositan con mayor facilidad. f cilidad. CARACTERÍSTICAS FÍSICOQUÍMICAS FÍSIC : (↑ Tª gas ↑ ascenso), (↑ ( velocidad o ↑ altura del foco emisor atraviesa las inversiones siones térmicas).
3.2 Condiciones atmosféricas: Los anticiclones dificultan la dispersión de contaminantes y aumentas los nin veles de inmisión7, mientras que las borrascas facilitan la dispersión de la contacont minación.
GVT Y GAS: Variaciones de Tª del aire con la altualt ra, que producen movimientos movimie de masas de aire y por tanto borrascas y anticiclones, así como inverinve siones térmicas (dificultan la dispersión). dispe
VIENTOS: elementos importantes para la disperdispe sión, dependiendo de sus características,
Dirección: nos señala la zona hacia la que se pueden desplazar. Velocidad: relacionada directamente con la capacidad dad de dispersión. Turbulencia8: suele provocar acumulación de contaminantes. cont minantes.
PRECIPITACIONES: producen un efecto de lavado, arrastrando a los contamicontam nantes.
INSOLACIÓN: favorece las reacciones fotoquímicas entre los contaminantes.
Responde (Página 120), Actividad – 6 (Página – 121), Actividades 7 y 8 (Página – 122)
3.3 Características geográficas: La situación y el relieve pueden originar brisas que pueden arrastrar o acuac mular los contaminantes.
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Nivel de emisión: es la cantidad de cada contaminante cont vertido a la atmósfera en un tiempo determinado.
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Nivel de inmisión: es el límite máximo tolerable de presencia de un contaminante en la atmósfera. Si los niveles no son adecuados, disminuye nuye la calidad del aire. 8
Turbulencia: variaciones en la velocidad y dirección de los vientos.
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ZONAS COSTERAS: se originan las brisas, desplazando zando los contaminantes hacia el interior (día) y al mar (noche).
VALLES: durante el día las laderas se calientan y generan corrientes ascendentes de aire caliente, que encierran al aire frío y se origina una inversión que impide la dispersión de contaminantes. Por la noche sucede lo contrario, acumulándose el aire frío en el fondo dl valle, valle, impidiendo también la disperdispe sión.
MASAS VEGETALES :
NÚCLEOS URBANOS: frenan la velocidad del viento y se originan orig turbulencias. Por otro lado, el efecto llamado “isla de calor” (↑ aire caliente en el centro ciudad y ↓ aire frío en la periferia), favorece la aparición de brisas urbanas que dificultan la dispersión y producen la “cúpula de contaminantes” sobre la ciudad.
frenan la velocidad del viento facilitan el depósito de partículas ↓ la contaminación.
44.. EEFFEEC CTTO OS S D DEE LLA A C CO ON NTTA AM MIIN NA AC CIIÓ ÓN N 4.1 Efectos localess:: 4.1.1 Efectos directos: Suponen riesgos para p los animales (irritación mucosas y ojos, malos los olores, cáncer, acumulación en huesos), vegetales (caída de hojas, obstrucción trucción de estomas) y materiales (erosión, demolición de calizas, corrosión sión de metales). 4.1.2 Formación de Smogs9:
Smog fotoquímico (oxidante): ( característico de ciudades (Los Ángeles) donde se consume petróleo (↑ NO, ↑ NO2, ↑ hidrocarburos) y poseen fuerte insolación, situaciones anticiclónicas y vientos vie débiles. Los contaminantes reacrea cionan con la ayuda de la energía solar y forman O3 y PAN10, que originan brumas, irritación ocular
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Smog o Niebla contaminante = Smoke (humo) + Fog (niebla) PAN: nitrato de peroxiacetilo.
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y daños en la vegetación. Es cada vez más frecuente en ciudades con mucha industria y gran densidad de de tráfico.
Smog clásico o sulfuroso (Puré de guisantes): mezclas de nieblas de color pardo-gris gris con partículas en suspensión (hollín), (hollín) características de ciudades (Londres) con atmósferas muy húmedas y aire quieto (situa(situ ciones anticiclónicas) donde se quema carbón (↑ ( SO2 y ↑ partículas). El SO2 se oxida a SO3, que con el vapor de agua atmosférico, produce H2SO4. Ocasiona toses y alteraciones bronquiales.
4.1.3 Variación de Precipitaciones: Las partículas contaminantes grandes actúan como núcleos de condenconde sación, por lo que las precipitaciones urbanas pueden ser superiores a las del campo próximo. Actividad idad – 9 (Página – 124) y Actividad 11 (Página – 126)
4.2 Efectos regionales: 4.2.1 Lluvia ácida: Se considera que las aguas de lluvia son ácidas, cuando el valor del pH baja de 5,65 y sus efectos se manifiestan en la coc rrosión de metales, descomposidescompos ción de materiales de construcconstru ción, destrucción de ecosistemas ecosi por alteración de suelo o aguas, destrucción de bosques y desde aparición ón de especies animales acuáticas. Los gases responsables son el SO2 y NO2 (presentes en combustibles fósiles) que se producen con el tráfico y actividades industriales. Estos gag ses vuelven a la superficie terrestre de dos formas: fo
DEPOSICIÓN SECA: en forma gaseosa o de aerosoles11, cerca de las fuenfue tes de emisión. DEPOSICIÓN HÚMEDA: el SO2 y NO2 sufren un proceso de oxidación oxid en el que se forman ácido nítrico y sulfúrico, que se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes, y retornan al suelo en forma for de precipitaciones a cientos de kilómetros del foco emisor.
4.3 Efectos globales: 4.3.1 Agujero de Ozono: Es el efecto que más preocupa a nivel regional (aunque sus consecuencias tendrtend ían carácter global). En los 80 se detectó que la capa de ozono de la l Antártida en primavera, había disminuido un 40%. AcA tualmente se estudia su extensión por 11
Aerosoles: : sustancias sólidas o líquidas menores de 10 µ, de composición química variada
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América del Sur y su incidencia en el cáncer de piel y cegueras en ovinos. ov
PAPEL DE LOS NOX: el N2O (procedente de las combustiones y de la desde nitrificación de los suelos suelos agrícolas) es poco reactivo (no se considera un contaminante), por lo que llega a la estratosfera y se transforma en NO mediante fotolisis (2 N2O + hν 2 NO + N2). Este NO junto con el propr cedente de tormentas, es responsable de la destrucción destru ción del O3: NO + O3 NO2 + O2 - O3 + hν O2 + O y NO2 + O NO + O2
DERIVADOS CLORADOS: los CFCs12 utilizados zados como propelentes de aerosoaer les, refrigerantes y disolventes son muy estables, llegando a la estratosestr fera donde se descomponen y origiorig nan partículas de cloro activo (CFCl3 + hν CFCl2 + Cl). Cada una de las moléculas culas de cloro libre es capaz de destruir truir 10.000 de ozono, según las reacciones: Cl + O3 ClO + O2 - O3 + hν O2 + O y ClO + O Cl + O2 PAPEL PROTECTOR DEL NO2: este compuesto es capaz apaz de reaccionar con el ClO para ra formar nitrato de cloro (NO2 + ClO ClNO3), que protege al ozono de la acción del cloro. El polo sur, al ser un gran continente, posee un antiant ciclón permanente responsable de un intenso enfriamiento invernal y formaform ción de nubes de hielo en la estratosestrato fera, que se desarrollan sobre los núcleos de condensación de NO2, desnitrificando la estratosfera. Cuando llega la primavera austral, al no existir NO2, el cloro libre destruye masivamasiv mente el ozono, explicando la mayor degradación degradación del ozono en la zona antártica.
4.3.2 Cambio climático El aumento de niveles de gases como CO2 (combustibles fósiles), CH4 (arrozales, residuos sólidos), sólidos N2O (combustibles y fertilizantes) fertiliza y CFCs (refrigerantes y propelentes de aerosoles) pueden aumentar aumentar la temperatura
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CFCs = Clorofluorocarbonados
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del planeta, ya que dejan pasar los rayos UV del Sol pero devuelven parte de la radiación IR procedente de la Tierra, originando el efecto invernadero. Actividades de Refuerzo 8, 9, 10, 11, 12 y 13
55.. LLA A C CA ALLIID DA AD D D DEELL A AIIR REE La legislación española fija los niveles máximos admisibles de emisiones (partículas, NOx, CO, HCl, Cl2, H2S y Pb) procedentes de vehículos y actividades industriales. Por otra parte, la OMS establece cuatro índices de la calidad del aire según la concentración y exposición al contaminante:
Nivel I: no se observan efectos. Nivel II: irritaciones en órganos de los sentidos, efectos nocivos sobre la
vegetación y reducción de visibilidad. Nivel III: alteraciones que ocasionan enfermedades crónicas. Nivel IV: producción de enfermedades agudas y muerte en grupos vulnerables.
5.1 Vigilancia de la calidad del aire: Conjunto de procedimientos utilizados para medir la presencia y evolución de los contaminantes en el tiempo y el espacio.
NIVEL LOCAL (ESTACIONES DE VIGILANCIA): equipos manuales o automáticos (redes urbanas) que miden los parámetros de contaminantes que afectan al efecto invernadero, la capa de ozono y la lluvia ácida. Los métodos de análisis utilizados son variados (espectrofotometría de absorción, quimioluminiscencia, líquenes, etc).
NIVEL GLOBAL: programas de vigilancia de contaminación transfronteriza (EMEP en la CEE) o a nivel mundial (red BAPMON que analiza y evalúa los datos sobre los gases invernadero o la disminución de la capa de ozono).
5.2 Medidas preventivas
ORDENACIÓN TERRITORIAL: establecer lugares idóneos para ubicación de industrias.
EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL: estudios previos de las alteraciones que van a provocar determinadas acciones, para establecer medidas correctoras que disminuyan los impactos.
NUEVAS TECNOLOGÍAS: desarrollar procesos que traten de evitar la contaminación en el origen.
5.3 Medidas correctoras:
DEPURACIÓN: retención y concentración de los contaminantes mediante filtros, precipitadores electrostáticos, procesos de combustión (quemadores) aunque muchas veces se producen residuos sólidos o líquidos que contaminan el suelo y/o el agua.
CHIMENEAS: diluyen los contaminantes y evitan concentraciones a ras de suelo, pero se puede trasladar el problema a otros lugares. Actividad de Refuerzo 14 I.E.S. – “La Laboral”
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