V Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachillerato.

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Belén Ruiz IES Santa Clara.

CTMA 2º BACHILLER Dpto Biología y Geología

CAPAS FLUIDAS DE LA TIERRA: LA ATMÓSFERA II

Según   la   ley   de   Protección   del   Ambiente  Atmosférico,   la   contaminación   atmosférica  se  define  como:  “La   presencia   en   el   aire   de   materias   o  energías   que   impliquen   riesgo,   daño   o  moles6a   para   las   personas   y     bienes   de  cualquier  naturaleza”  

CONTAMINACIÓN  ATMOSFÉRICA  

FUENTES  DE  CONTAMINACIÓN  

Fuentes   emisoras   de   contaminación:     las  naturales  y  las  antropogénicas.    

Fuentes  de  contaminación  natural  

Se  deben  a  procesos  geológicos,  biológicos,  de  la  hidrosfera  o  atmosféricos.  

Geológicos:   Erupciones   volcánicas  (SO2,   CO2,   H2S,   cenizas….).   Emisiones  de  gases  del  suelo  CH4,  NO,  …  

Biológicos:   Respiración   seres   vivos,  fermentaciones,   incendios   forestales,  polinización  vegetal.  

Hidrosfera:    Liberación  de  gases  en  los  océanos  CO,  CO2,  CH4  

Atmosféricas:    Descargas  eléctricas  en  las   tormentas   que   liberan   óxidos   de  nitrógeno  

Contaminantes  Naturales  del  Aire  

Fuente   Contaminantes  

Volcanes   Óxidos de azufre, partículas  

Fuegos forestales   Monóxido de carbono, dióxido de carbono,

óxidos de nitrógeno, partículas  

Vendavales   Polvo  

Plantas (vivas)   Hidrocarburos, polen  

Plantas (en descomposición)  

Metano, sulfuro de hidrógeno  

Suelo   Virus, polvo  

Mar   Partículas de sal  

Fuentes  arGficiales  o  antropogénicas  

§  Procede  de  las  disRntas  acRvidades  humanas.    § Destaca   especialmente   la   combusRón   de  combusRbles  fósiles  y  sus  derivados,  bien  en  la   industria   como   en   centrales   térmicas   o  siderometalúrgicas,   en   el   transporte   o   en   el  uso  domésRco.      

§ AcRvidades   agrícolas   y   ganaderas,   como   la  quema   de   bosques   para   aumentar   el   suelo  agrícola,  la  quema  de  rastrojos,  la  emisión  de  gases  por  los  ferRlizantes  (N2),  por  el  ganado  (CH4  producido  en  el  tubo  digesRvo).    

§ Una  fuente  de  emisión  que  está  creciendo  es  la   incineración   de   residuos   sólidos,   esta  prácRca  si  no  se  realiza  de  manera  adecuada  puede   producir   emisiones   de   N2,   CO2,   NO,  SO3,  dioxinas,  etc.      

Tráfico  

Siderurgia  

Quema  de  rastrojos  

Incineración  de  residuos  

Agricultura  y  ganadería   Refinerías  de  petróleo  

§  El  conjunto  de  contaminantes  generados  en  estos  procesos  Rene  menor  volumen   que   los   contaminantes   naturales,   pero   los   efectos   producidos  son   perores   en   el   caso   de   los   contaminantes   arRficiales   debido   a   su  mayor  reacRvidad.  

§  TIEMPO  DE  RESIDENCIA  El  Rempo  que  un  contaminante  permanece  en  la  atmosfera,   depende   del   Rpo   de   contaminante   y   de   las   condiciones  atmosféricas  (lluvia,  viento,  inversiones  térmicas…)  

 

Tiempo  de  residencia  

Gases:  Depende  de  su  capacidad  reacGva  

ParPculas:  Depende  de  su  tamaño  

Unidades  de  medida  

Gases:  ppm,  ppb,  cm3/m3  

ParPculas:  μg/m3  o  mg/m3  

TIPOS  DE  CONTAMINANTES  

Se  pueden  hacer  disGntas  clasificaciones:    

Radiaciones  ionizadas  Radiaciones  no  ionizadas  Contaminación  sonora  

Gases    ParPculas    Olores  

Sustancias  químicas  

Formas  de  energía.  

Según  la  naturaleza  del  contaminante:  

Inocuos  

Nocivos  Según  la  Toxicidad  del  

contaminante:  

Son  los  contaminantes  primarios  más  la  radiación  solar  

o  el  vapor  de  agua  Secundarios  

Primarios  

Según  la  Procedencia  del  contaminante:  

Contaminantes  primarios  §  Proceden  directamente  de  la  fuente  

de   emisión   y   se   encuentran   tal   y  como  fueron  emiRdos.  

§  Sus   fuentes   son   perfectamente  idenRficables   y   en   conjunto   supone  el   90%   de   los   contaminantes   del  aire.  

§  S u   n a t u r a l e z a   Z s i c a   y   s u  composición   química   es   muy  variada.  

§  Se  agrupan:  §  Según  su  estado  Zsico  (caso  de  

par[culas  y  metales),  §  Según   elemento   químico  

c o m ú n   ( c a s o   d e   l o s  contaminantes  gaseosos).    

GASES  

TIPOS     CONTAMINANTES      PRIMARIOS  

CONTAMINANTES  SECUNDARIOS    

FUENTES  DE  EMISIÓN  

Compuestos  de  Azufre   SO2  ;H2S       SO3,  H2SO4,  SO4  =    

CombusRón  de  carburantes  que  conRenen  Azufre.  

Compuestos  de    Nitrógeno    

NO  ;NH3        

NO2  ;  NO3    CombusRón  de  N2  y  O2  a  

alta  temperatura.  

Compuestos  de  Carbono    

De  C1  y  C3        

Aldehídos,  cetonas,  ácidos    

CombusRón  de  carburantes  de  petróleo;  

uso  de  disolventes.  

Óxidos  de  Carbono   CO2  ;CO       Ninguno  .   CombusRón  .  

Compuestos  de  halógenos    HF;    HCl     Ninguno     Industrias  metalúrgicas  .  

Oxígeno  y  oxidantes  

 O3    

   

Instalaciones  eléctricas  de  alta  tensión,  

vehículos  automóviles.    

PARTÍCULAS  

Polvos    Par[culas  sólidas  procedentes  de  la  trituración  de  las  rocas,  de  cenizas  

volcánicas  o  de  par[culas  arrastradas  por  el  viento.    

Humos       Pequeñas  par[culas  originadas  por  combusRón    

Nieblas         Suspensiones  de  líquidos  en  forma  de  gotas  que  se  condensan  a  parRr  de  un  gas  evaporado  

Aerosoles       Nubes  de  par[culas  líquidas  microscópicas  o  submicroscópicas  suspendidas  en  el  aire.      

§  Dada   su   presencia   natural   en   la  atmósfera  y  su  falta  de  toxicidad,  no  se  debería  considerar  una    sustancia  c o n t am i n a n t e .   S e   d a n   d o s  circunstancias   que   lo   hacen   un  contaminante   de   gran   importancia  en  la  actualidad:    §  Es   un   gas   que   reRene   rayos  

infrarrojos   y   produce   el   efecto  invernadero;    

§  S u   c o n c e n t r a c i ó n   e s t á  aumentando   en   los   úlRmos  decenios   por   la   quema   de   los  combusRbles  fósiles  y  de  grandes  extensiones  de  bosques  .  

CO2  CO  

§  Alrededor  del  90%  del  que  existe  en   la   atmósfera   se   forma   de  manera  natural  en  la:  § CombusRón   incompleta   del  carbono  

§ Oxidación  de  metano   (CH4)  por  reacciones  fotoquímicas.  

§  Se  va  eliminando  por  su  oxidación  a  CO2,  al  pasar  a  la  estratosfera  o  al  incorporarse  al  suelo    

§  La  acRvidad  humana  lo  genera  en  grandes   canRdades.   Procede,  principalmente,  de  la  combusRón  incompleta   de   la   gasolina   y   el  gasoil   en   los   motores   de   los  vehículos.  

SOx  

SO2  

§  Incluyen   el   dióxido   de  azufre  (SO2)  y  el   trióxido  de  azufre  (SO3).    

§ Su   vida   media   en   la  atmósfera   es   corta,   de  unos  2  a  4  días.    

§ Casi   la   mitad   vuelve   a  d e p o s i t a r s e   e n   l a  superficie  húmedo  o  seco  y  el  resto  se  convierte  en  iones  sulfato  (SO4

2-­‐).    

§  NOx  (conjunto  de  NO  y  NO2)    

§  El  NO  y  NO2  proceden  de  fuentes  naturales  o  de  combusRón  de  carburantes  a  altas  

temperaturas.    En  las  ciudades  son  emiRdos  por  el  humo  de  los  coches.    

§  El  NO2  también  procede  de  la  oxidación  del  NO.    

§  Muy  importante  en   la  formación  del  smog  fotoquímico,  del  nitrato  de  peroxiaceRlo  

(PAN)   e   influye   en   las   reacciones   de   formación   y   destrucción   del   ozono,   tanto  

troposférico   como   estratosférico,   así   como   en   el   fenómeno   de   la   lluvia   ácida.   En  

concentraciones   altas   produce   daños   a   la   salud   y   a   las   plantas   y   corroe   tejidos   y  

materiales  diversos.    

§  Las   acRvidades   humanas   que   los   producen   son,   principalmente,   las   combusRones  

realizadas  a  altas  temperaturas.    Más  de  la  mitad  de  los  gases  de  este  grupo  emiRdos  

en  España  proceden  del  transporte.      

Oxidos  de  nitrógeno  NOx  

§ Óxido  nitroso  (N2O)    

§  En   la   troposfera   es   inerte   y   su  vida  media  es  de  unos  170  años.  

Va   de sapa rec i endo   en   l a  

estratosfera   en   reacciones  

fotoquímicas   que   pueden   tener  

influencia  en   la  destrucción  de   la  

capa   de   ozono.   También   Rene  

efecto  invernadero.  

§  Procede   fundamentalmente   de  

emisiones   naturales   (procesos  

microbiológicos   en   el   suelo   y   en  

los   océanos)   y   menos   de  

acRvidades   agrícolas   y   ganaderas  

(alrededor  del  10%  del  total).    

§  Es  un  contaminante  primario  que  se  forma  de  manera  natural  .  §  Se   produce   en   pantanos   y   arrozales,   por   la   descomposición   producidas   por   las  bacterias  metanogénicas.  También  en  la  combusRón  de  la  madera,  por  el  uso  de  disolventes,  combusRón  de  automóviles  o  incineración  de  sustancias  orgánicas.    

§  La  importancia  proviene  de  su  reacción  en  cadena.    §  Su  permanencia  en  la  atmósfera  dura  desde  varios  días  hasta  meses.  Desaparece  de   la  atmósfera  a  consecuencia,  principalmente,  de  reaccionar  con   los   radicales  OH  formando,  entre  otros  compuestos,  ozono.  Su  vida  media  en  la  troposfera  es  de  entre  5  y  10  años.  Contribuye  al  efecto  invernadero.  

Metano(CH4)    

§  En   la   atmósfera   están   presentes  muchos   otros   hidrocarburos,   principalmente  procedentes  de  fenómenos  naturales,  pero  también  originados  por  acRvidades  humanas,   sobre   todo   las   relacionadas  con   la  extracción,  el   refino  y  el  uso  del  petróleo  y  sus  derivados.    

§  Sus  efectos  sobre  la  salud  son  variables.  Algunos  no  parece  que  causen  ningún  daño,  pero  otros  afectan  al  sistema  respiratorio  y  podrían  causar  cáncer  p.  ej.  benceno.    

§  Intervienen   de   forma   importante   en   las   reacciones   que   originan   el   "smog"  fotoquímico.    

Otros  Hidrocarburos  

§  Moléculas  orgánicas  formadas  por  átomos  de  Cl  y  F  unidos  a  C.  Se  han  uRlizado  mucho  en  los  "sprays",  frigoríficos,  etc.  

§  Son  los  principales  responsables  de  la  destrucción  de  la  capa  de  ozono.    

Clorofluorocarburos    o  freones    o    CFC’s  

§  En   la   atmósfera   permanecen  suspendidas   substancias   muy  disRntas   como   par[culas   de   polvo,  polen,   hollín   (carbón),   metales  (plomo,  cadmio).  §  AEROSOL:     se   refiere     a   los  

materiales   muy   pequeños,  sólidos  o  líquidos.    

§  PARTÍCULAS  se  suele  llamar  a  los  sólidos   que   forman   parte   del  aerosol.  

§  POLVO   a   la   materia   sólida   de  tamaño   un   poco   mayor   (de   20  micras  o  más).    

ParPculas  y  aerosoles    

Contaminantes  secundarios  

§ Se     generan   a   parRr   de   los  primarios   al   reaccionar   entre   sí   o  con  la  radiación  solar  o  el  vapor  de  agua.  

§ No  provienen  directamente  de   los  focos   emisores   y   poseen   un   gran  poder  oxidante.    

§ Son   los   responsables   de   la  denominada   contaminac ión  fotoquímica.    

§  El   que   se   encuentra   en   la   zona  más  cercana  a   la   superficie   se   forma  por  reacciones   inducidas  por   la   luz   solar  e n   l a s   q u e   p a r R c i p a n ,  principalmente,   los   óxidos   de  nitrógeno   y   los   hidrocarburos  presentes  en  el  aire  (COV).    

§  Es   el   componente   más   dañino   del  smog   fotoquímico   y   causa   daños  importantes   a   la   salud,   cuando   está  en   concentraciones   altas,   y   frena   el  crecimiento   de   las   plantas   y   los  árboles.    

Ozono troposférico

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Tipos  de  contaminantes   Sustancias  químicas   Contaminantes  secundarios  

Ozono troposférico

En  España,  como  en  otros  países  mediterráneos,  durante  el  verano  se  dan  condiciones  meteorológicas  favorables  para  la  formación  de  ozono:  altas  

temperaturas,  cielos  despejados,  elevada  insolación  y  vientos  bajos  

§  Las   dioxinas   son   compuestos   químicos   obtenidos   a   parRr   de  procesos   de   combusRón   que   implican   al   cloro.   El   término   se  aplica   indisRntamente  a   las  policlorodibenzofuranos  (PCDF)  y   las  policlorodibenzodioxinas  (PCDD).  

§  Son  estables  químicamente,  poco  biodegradables  y  muy  solubles  en   las   grasas,   tendiendo   a   acumularse   en   suelos,   sedimentos   y  tejidos   orgánicos,   pudiendo   penetrar   en   la   cadena   alimentaria.  Posible  efecto  cancerígeno.  

§  Las   dioxinas   y   los   furanos   se   producen     principalmente   de   dos  maneras:  1.  En   el   proceso   de   fabricación   de   algunos   pesRcidas,  

conservantes,  desinfectantes  o  componentes  del  papel;  2.  Cuando   se   queman   a   bajas   temperaturas   materiales   como  

algunos   productos   químicos,   gasolina   con   plomo,   plásRco,  papel  o  madera.  

Dioxinas

Tipos  de  contaminantes   Formas  de  energía   Radiaciones  ionizantes  

Radiaciones  no  ionizantes  

Ruido  Pueden ionizar átomos y moléculas

4 Radiación alfa α

Radiación beta β

Radiación gamma γ

Tipos de radiaciones ionizantes

Rayos X

Tipos  de  contaminantes   Formas  de  energía   Radiaciones  ionizantes  

Radiación alfa α

Radiación beta β

Radiación gamma γ

Rayos X

Partículas cargadas eléctricamente. Bajo poder de penetración (por ejemplo el papel las

detiene).

Partículas cargadas eléctricamente. Mayor poder de penetración (por ejemplo una lámina de aluminio las detiene).

Ondas electromagnéticas. Altísimo poder de penetración, de hasta metros.

Ondas electromagnéticas. Alto poder de penetración, de hasta decímetros.

El origen de estas radiaciones puede ser:

- Natural: transformación de materiales radiactivos, radiaciones cósmicas.

- Humano: medicina, centrales nucleares, investigación.

Los efectos dependen de: la energía absorbida, el tipo de radiación, el tiempo y la parte

afectada. Afectan a los procesos biológicos y

al ADN.

Dispersión  de  los  contaminantes  

1.  L a   m a y o r   p a r t e   d e   l o s  contaminantes   se   difunden   en   la  parte   baja   de   la   troposfera,   donde  interactúan  entre  sí  y  con  los  demás  compuestos   presentes,   antes   de   su  deposición.    

2.  O t r o s   a s c i e n d en   a   a l t u r a s  considerables   y   son   transportados  hasta   lugares  muy  alejados  del   foco  emisor.    

3.  Un   tercer   grupo,   más   reducido,  puede   l legar   a   t raspasar   la  tropopausa   e   introducirse   en   la  estratosfera.  

1

3

2

 Hay  que  disRnguir:  § EMISIÓN:  CanRdad  de  contaminantes  que  vierte  un  foco  emisor  en  un  periodo  de  Rempo  determinado.  Se  mide  a  la  salida  del  foco  emisor.  § INMISIÓN:   CanRdad   de   contaminantes   presentes   en   una   atmosfera  determinada,  una  vez  transportados,  difundidos,  y  mezclados  en  ella  y  a  la   que   están   expuestos   los   seres   vivos   y   los   materiales   que   se  encuentran  bajo  su  influencia  

Emisiones Inmisiones

Transporte  Industrias  

Medio  Urbano  

Emisión Mezcla  Transporte  

Sol   Vapor  de  agua  

Transformación  

Deposición  

Seca   Húmeda  

Inmisión

 Las   situaciones   anGciclónicas   dificultan   la  dispersión   de   los   contaminantes.   Las  borrascas   facilitan   la   dispersión   de   los  mismos.      §    La   temperatura   del   aire   y   sus   variaciones  con  la  altura:  (  GVT)    Determinan   los   movimientos   de   las   masas  de   aire   y   por   tanto   las   condiciones   de  estabilidad  e   inestabilidad.  Así  mismo  estas  variaciones  dan  lugar  a  inversiones  térmicas  lo  que  dificulta  la  dispersión.      

§ Los   vientos   relacionados   con   la   dinámica  horizontal  atmosférica:    En  función  de  sus  caracterísRcas,  dirección  ,  velocidad   y   turbulencia   sabremos   la  d i recc ión   en   que   se   desp laza   e l  contaminante,   la   velocidad   de   dispersión  del   mismo   y   las   turbulencias   provocan  acumulación.      

FACTORES  QUE  INTENSIFICAN  LA  CONTAMINACIÓN  LOCAL  

1.CONDICIONES  ATMOSFÉRICAS  

Viento

El  viento  aleja  los  contaminantes  de  la  zona  de  emisión  

§   Las  precipitaciones:      Producen   un   efecto   de   lavado,   que  favorecen  la  dispersión.  §   La  insolación:    Favorece   las   reacciones   de   oxidación  fotoquímica   aumentando   la   concentración  de  contaminantes.        

2.CARACTERÍSTICAS  GEOGRÁFICAS  Y  TOPOGRÁFICAS  

 § En  las  zonas  costeras:    Se   originan   brisas   que   durante   el  día   desplazan   los   contaminantes  hacia   el   interior,   mientras   que  durante   la   noche   al   inverRrse   la  circulación   de   las   mismas   las  contaminación   se   desplaza   hacia  el   mar.   Es   un   proceso   diario   y  cíclico.        

 § En  los  valles  fluviales  y  laderas:    Durante   el   día   las   laderas   se  calientan   y   se   genera   una   corriente  ascendente   de   aire   caliente,   en   el  fondo  del  valle  se  acumula  una  masa  de  aire   frío  originando  una  situación  de   INVERSIÓN   TÉRMICA   que  impedirá  el  movimiento  de  las  masas  de   aire   y   dificultará   la   dispersión  de  los  contaminantes.    Durante  la  noche  el  suelo  cede  calor  a   las   masas   de   aire   en   contacto   y  asciende,   el   lugar   es   ocupado   de  nuevo   por   aire   frío   por   lo   que   se  repite   la   situación   de   inversión.  Luego   las   laderas   de   las   montañas  impiden   la   circulación   de   aire   y  favorecen   la   acumulación   de  contaminantes.      

Frena   la   velocidad   del   viento,   facilita   la  deposición   de   par[culas   en   las   hojas   y  absorben   el   CO2   a   través   de   la  fotosíntesis,   por   lo   tanto   es   un   factor  regulador  de  la  contaminación.        

§ La  presencia  de  masas  vegetales:  

 Influye  en  el  movimiento  de   las  masas  de  aire  ya   que   disminuyen   y   frenan   su   velocidad   y  forman  turbulencias.    Aparece   el   denominado   efecto   Isla   de   Calor,  debido   a   la   combusGón   de   los   automóviles,  calefacciones,   calor   desprendido   por   el  pavimento  y  edificios.    Todo   esto   favorece   la   aparición   de   brisas  urbanas.  Es  una  circulación  cíclica  que  dificulta  la   dispersión   de   los   contaminantes.   Aparecen  las   Cúpulas   de   contaminantes   que   se   ven  incrementadas  por  los  anGciclones        

§ La  presencia  de  núcleos  urbanos:    

Boina de  contaminación  en  las  ciudades  

Movimiento  del  aire  en  una  “isla  de  calor”  

3.  CaracterísGcas  de  las  emisiones  

Depende  de  la  naturaleza  de  los  contaminantes: §   Gas  §   Par[culas.  Se  depositan  con  mayor  facilidad  § Temperatura   de   emisión.-­‐   Si   es   mayor   que   la   del   aire   del   medio,   el   gas  asciende  y  se  dispersa  más  fácilmente.  

§   Velocidad  de  emisión.-­‐  Si   sale  a  más  velocidad,  puede   romper   las  capas  de  inversión  

§   Altura  del  foco  emisor.    A  mayor  altura  (p.  ej.  Chimeneas)  mayor  probabilidad  de   atravesar   las   capas   de   inversión   y   mayor   facilidad   de   dispersión   del  contaminante.  

 MEDIDAS  DE  CORRECCIÓN  DE  LA  CONTAMINACIÓN  

ATMOSFÉRICA.        MEDIDAS PREVENTIVAS MEDIDAS CORRECTORAS

§ Programas   I+D,   para   la   búsqueda   de   nuevas  fuentes  de  energía  o  menos  contaminantes.    § Medidas  de  carácter  social;  uso  más  racional,  educación,  ahorro      § Planificación   de   usos   del   suelo,   mediante  planes  de  ordenación  del  territorio.  De  manera  que  las  industrias  se  sitúen  en  lugares  idóneos  para   las   poblaciones,   animales,   vegetales   y  seres  humanos.      § Evaluación   del   impacto   ambiental   para  conocer   los   efectos   y   establecer   las   medidas  correctoras   perGnentes   para   la   minimización  del  impacto.      § Empleo  de  tecnologías  de  baja  o  nula  emisión  de  residuos  en  su  origen.  

§ Concentración   y   retención   de   parPculas   con  equipos  adecuados,   separadores  de  gravedad,  filtros  de  tejido,  precipitadores  electrostáGcos,  absorbentes  húmedos.  Estos  métodos  recogen  contaminantes   de   la   atmósfera,   pero   hay   que  prever  que  se  hace  con  ellos  después.      § Sistemas  de  depuración  de  gases:    

§  Absorción  en  líquidos  o  sólidos.    §  Procesos  de  combusGón  de  gases.    §  Procesos   de   reducción   catalíGca.  (   Transformación   en   compuestos   no  tóxicos  por  reacciones  de  reducción).    

§ Otras   medidas   pueden   ser   locales   como   por  ejemplo:  Usar  chimeneas  adecuadas,  evitando  concentraciones  a  nivel  del  suelo,  aunque  esto  no  evita  la  contaminación  general.    

 EFECTOS  DE  LA  CONTAMINACIÓN  ATMOSFÉRICA.  

     

Su origen está en la presencia de óxidos de

nitrógeno, hidrocarburos y O2, que reaccionan y

producen: ozono, PAN y aldehídos (todas

ellas sustancias con gran poder oxidante).

La situación atmosférica es:

presencia de radiación solar UV, poco viento y

anticiclón.

Neblina de color pardo-gris sobre la ciudad.

Produce alteraciones respiratorias que agravan el

asma.

Su origen está en: altas concentraciones de

partículas en suspensión, de SO2 y CO combinados

con una situación atmosférica de alta

humedad relativa, vientos en calma y anticiclón.

Nieblas contaminantes o smog (smoke + fog)

2SMOG  SULFUROSO  O  

HÚMEDO  

SMOG  FOTOQUÍMICO  

Presencia de bruma y formación de ozono.

Produce irritación ocular, daños en la vegetación y

materiales.

1.  EFECTOS  LOCALES.    NIEBLAS  CONTAMINANTES:  SMOG  SULFUROSO  Y  SMOG  FOTOQUÍMICO  

§  SMOG   SULFUROSO   O   CLÁSICO   Se  forma  por   la  concentración  en  núcleos  urbanos   de   par[culas   en   suspensión,  (hollines,   humos),   SO2   procedentes   de  vehículos,   calefacciones   e   industrias   y  su   combinación   con   nieblas   en  situaciones  en  que   la  atmósfera  posee  una   elevada   humedad,   vientos   en  calma  y  anRciclón.    

Es  una  neblina  de  color  pardo  gris  sobre  la   ciudad   que   produce   afecciones  respiratorias   y   agrava   los   procesos  asmáRcos.      

 

En  la  actualidad  en  los  países  desarrollados  los  combus>bles  que  originan  este  >po  de  

contaminación  se  queman  en  instalaciones  con  sistemas  de  depuración  o  dispersión  mejores  y  

raramente  se  encuentra  este  >po  de  polución,  pero  en  países  en  vías  de  industrialización  como  China  o  algunos  países  de  Europa  del  Este,  todavía  es  un  

grave  problema  en  algunas  ciudades  

SMOG  FOTOQUÍMICO  Ocurren una serie de reacciones

fotoquímicas complejas:

Formación  de  O3  por  el  ciclo  fotolíGco  del  NO2:    

NO2 + luz à NO + O O + O2 à O3

Si no hay hidrocarburos, el ozono “se recicla”, pues reaccionan:

O3 + NO à NO2 + O2

Formación  de  radicales  libres  a  parGr  de  hidrocarburos:    Si hay hidrocarburos, los radicales de éstos oxidan al NO y originan radicales libres (y el ozono se acumula).

Formación  del  PAN  (nitrato  de  peroxiaceGleno)  y  aldehídos:    A partir de reacciones entre radicales libres y contaminantes primarios o el propio O2.

§ SMOG   FOTOQUÍMICO:   Se   produce   por  la  presencia  en  la  atmósfera  de  oxidantes  fotoquímicos   (   O3,   PAN   (   nitrato   de  peroxiaceRleno),   Aldehídos),   que  emanan   de   las   reacciones   de   los   óxidos  de   Nitrógeno,   hidrocarburos   y   Oxígeno  con   la   energía   proveniente   de   la  radiación  solar  ultravioleta.    Este   proceso   se   ve   favorecido   por   las  s ituaciones   anRciclónicas,   fuerte  insolación   y   vientos   débiles   que  d ificu l t an   l a   d i spe r s ión   de   l o s  contaminantes.    Es   una   especie   de   bruma   que   produce  irritación  ocular,   daños   en   la   vegetación  y   materiales   como   el   cuero   y   las   fibras  sintéRcas  y  formación  de  O3  troposférico.    

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  úlRmo  (más  denso),   por   lo   que   la   contaminación  queda  encerrada  y  va  aumentando.    

Las   REACCIONES   FOTOQUÍMICAS  que   originan   este   fenómeno  suceden  cuando  la  mezcla  de  óxidos  de   nitrógeno   e   hidrocarburos  voláRles  emiRda  por  los  automóviles  y  el  oxígeno  atmosférico  reaccionan,  gracias   a   la   luz   solar,   formando  ozono.      

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

El  ozono  es  una  molécula  muy  reacRva    s i gue   reacc ionando   con   o t ros  contaminantes   presentes   en   el   aire   y  acaba   formando  un   conjunto  de  varias  decenas   de   sustancias   disRntas   como  nitratos  de  peroxiacilo   (PAN),  peróxido  de   hidrógeno   (H2O2),   radicales  hidroxilo  (OH),  formaldehido,  etc.    

RH  +  O2  +  NO  +  UV  à  R´CHO  +  NO2  +  O3  +  PAN  

Cuando los contaminantes vuelven a la superficie terrestre en zonas alejadas de los focos de emisión originan contaminación transfronteriza.

La lluvia ácida se debe al transporte, reacción, precipitación y depósito del SO2 y de los óxidos

de nitrógeno de dos formas:

 Deposición  seca:  en forma

gaseosa o como aerosoles (ocurre cerca de las fuentes

de emisión).    

Deposición  húmeda:  se oxidan dando ácidos (sulfúrico y

nítrico), que se disuelven con el agua en las nubes.

 SO2 + H2O à H2SO3

H2SO3 + 2 OH- à H2SO4 + H2O

NO2 + OH- à HNO3

2.  EFECTOS  REGIONALES    o  TRANSFRONTERIZOS:    LLUVÍA  ÁCIDA  

El  término  “lluvia  ácida”  fue  empleado  por  primera  vez  a  mediados  del  siglo  XVIII  en  Manchester,  una  de  las  

primeras  zonas  industrializadas  de  Inglaterra.  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  Europa,  las  lluvias  con  fuerte  acidez,  con  un   pH   medio   de   4,2,   solo   se   dan   en   los  países  del  centro  de  la  región.    

El   pH  medio  en   los  demás  países  de  Europa  oscila  entre  4,2  y  5,6.  En  España,   Portugal,   Italia   y   Grecia,  salvo   en   casos  muy   localizados,   no  hay   problemas   de   lluvia   ácida  porque   suele   haber   en   el   aire  par[culas   de   polvo,   algunas   veces  procedentes   del   Sáhara,   que  conRenen  diversas  sales  de  calcio.  

H2O  +  CO2    à    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.  

El  agua  de  lluvia  es  ligeramente  ácida  por  la  reacción  con  el  CO2  

FUENTES  DE  LOS  ÓXIDOS  DE  

AZUFRE  Y  NITRÓGENO    

Fuentes  naturales    

óxidos  de  azufre    

óxidos  de  nitrógeno    

§  L a s   e r u p c i o n e s  volcánicas    

§  La  descomposición  de   la  materia  orgánica.    

§  La   acción   bacteriana   en   el  suelo.  

§  Las  reacciones  químicas  en  la  atmósfera  superior  

Fuentes  antrópicas  

óxidos  de  azufre    

óxidos  de  nitrógeno    

§  Quema   de   combusRbles  fósiles  

§  Tráfico  §  Centrales  térmicas  §  CombusRón  industrial  §  Amoniaco  del  esRércol  

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.

Daños  ocasionados  por  la  lluvia  ácida  Ecosistemas acuáticos En  ellos  está  muy  demostrada  la  influencia  negaRva  

de  la  acidificación.    

Observando  la  situación  de  cientos  de  lagos  y  ríos  de  Suecia  y  Noruega,  entre  los  años  1960  y  1970,  en  los  que  se  vio  que  el  número  de  peces  y  anfibios  iba  disminuyendo  de  forma  acelerada  y  alarmante,  cuando  se  dio  importancia  a  esta  forma  de  

contaminación.    

§  La   reproducción   de   los   animales   acuáRcos   es  alterada,   hasta   el   punto   de   que   muchas  especies   de   peces   y   anfibios   no   pueden  subsisRr  en  aguas  con  pH  inferiores  a  5,5.  

§    Especialmente   grave   es   el   efecto   de   la   lluvia  ácida  en  lagos  situados  en  terrenos  de  roca  no  caliza,   porque   cuando   el   terreno   es   calcáreo,  los   iones  alcalinos  son  abundantes  en  el  suelo  y  neutralizan   la   acidificación;  pero   si   las   rocas  son   granitos,   o   rocas   ácidas   pobres   en  caRones,   los   lagos   y   ríos   se   ven   mucho   más  afectados   por   una   deposición   ácida   que   no  puede  ser  neutralizada  por   la  composición  del  suelo.    

§  La   lluvia   ácida   ocasiona   el   crecimiento   retardado,   el   daño   o   la  muerte   de   los  bosques.  En   la  mayoría  de   los  casos,   los  daños  causados  por   la   lluvia  ácida  en  los   árboles  ocurren  debido  a   los   efectos   combinados  de   la   lluvia   ácida   y   esos  factores  ambientales  causantes  de  estrés  (sequía,  plagas…)  

Ecosistemas terrestres

§  Los   bosques   situados   en   zonas   de  montaña   sufren,   además,  nieblas   ácidas  que   envuelven   a   las   hojas   y   atacan   su  cu[cula.   La   pérdida   de   esta   capa   daña  las   hojas   y   produce   manchas   de   color  castaño.   Esto   hace   que   disminuya   la  fotosíntesis   de   la   planta   y,   por   tanto,  quede   afectado   su   desarrollo.   Si   el  proceso   conRnúa   las   hojas   se   vuelven  amarillas   y   se   inicia   la   defoliación   que  provoca  la  muerte  de  las  plantas.  

En  Checoslovaquia  y  Polonia,  millones  de  

árboles  han  desaparecido  debido  a  las  lluvias  ácidas  causadas  por  contaminaciones  locales  de  

enorme  intensidad.    

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,   plásRcos,   cemento,   mampostería,  acero   galvanizado,   piedra   caliza,   piedra  arenisca  y  mármol  también  están  expuestos  a  sufrir  daños.    

§ MAL   DE   LA   PIEDRA   Las   piedras   arenisca   y  caliza   frecuentes   en   monumentos   y  esculturas,    se  corroen  con  más  rapidez  en  el  aire  cargado  de  azufre  que  en  el  aire  libre  de   azufre.   Cuando   los   contaminantes  azufrados  se  depositan  en  una  superficie  de  piedra   arenisca   o   caliza,   reaccionan   con   el  carbonato   de   calcio   del   material   y   lo  convierten   en   sulfato   de   calcio   (yeso),  fácilmente   soluble.   La   desfiguración   y  d isolución   de   famosas   estatuas   y  monumentos,   como   la  Acrópolis  de  Atenas  y  tesoros  ar[sRcos  de  Italia  se  ha  acelerado  considerablemente  en  los  úlRmos  30  años  

 CaCO3  +  H2SO4  +  H2O  =>  CaSO4  .  H2O  +  CO2    Caliza  +  sulfurico+  agua  =>  Yeso  hidratado  +  

dióxido  de  carbono.        

 El  yeso  es  soluble  en  agua,  esta  reacción  es  similar  a  la  que  produce  el  ácido  carbónico  en  la  naturaleza  en  el  modelado  cársGco.  

El  aumento  de  CO2  en  la  atmósfera  aumenta  este  efecto.      

 

MAL  DE  LA  PIEDRA  

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:  §  Interactúan   en   la   atmósfera   y   forman  

par[culas  finas  de  sulfato  y  nitrato  que  pueden  ser  transportadas  por  el  viento  a   grandes   distancias   y   ser   inhaladas  profundamente   dentro   de   los  pulmones  de  las  personas.    

§  Muchos   estudios   cien[ficos   han  establecido   una   relación   entre   los  niveles  elevados  de  par[culas  finas  y  el  aumento   de   las   enfermedades   y   las  muertes   prematuras   provocadas   por  problemas   cardíacos   y   pulmonares,  tales  como  el  asma  y  la  bronquiRs.  

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  

Concentración  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   CongesRón  y  enfermedades  pulmonares  

100  –  1000  Puede  ser  mortal,  incluso  tras  una  exposición  

breve.  

Deposiciones  secas  

§  Las   deposiciones   secas   pueden   ser   tan   destrucRvas   o   mas   que   las  deposiciones   húmedas,   especialmente   sobre   los   suelos,   porque   pueden  reaccionar  con  agua  y  posteriormente  filtrase  al  subsuelo  (acidificación  de  aguas   subterráneas   o   incorporarse   a   las   plantas   por   las   raíces,   y  posteriormente   pasar   a   las   cadenas   tróficas,   además   de   hidrolizar   iones  metálicos  tóxicos  del  suelo  cuyos  efectos  pueden  ser  muy  graves.  

Efectos  de  la  contaminación  atmosférica  sobre  los  materiales  

Contaminación  

Gomas  y  cauchos  H2S

Metales  Piedras  Pinturas  

Lluvia  ácida  

Pinturas  Ozono  

troposférico  

Corrosión  

Soluciones  frente  a  la  lluvia  ácida  

Con  respecto  a  las  medidas  a  tomar  para  evitar  la  acidificación  de  las  aguas,  la  solución  a  largo  plazo  es  la  reducción  de  las  emisiones:    1. URlización  de  combusRbles  con  bajos  contenidos  en  azufre  2. Filtros  en  las  centrales  térmicas  3. Uso  de  energías  alternaRvas  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.    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.  

Entre los años 1977 y 1984 se detectó una reducción del 40% de la cantidad de ozono en la Antártida durante la primavera: se denominó

agujero de ozono a este fenómeno.

Actualmente ha aumentado su extensión hasta la Tierra del Fuego, con efectos graves en la región

como un aumento en los cánceres de piel y ceguera en las ovejas.

El protocolo de Montreal (1987) estableció congelar la producción

de CFCs responsables de su destrucción, reducirla un 20% en 1993 y

un 30% más en 1998. Se prevé la recuperación de la capa de ozono

hacia el año 2050.

3.  EFECTOS  GLOBALES.  AUMENTO  EFECTO  INVERNADERO.  DESTRUCCIÓN  DE  LA  CAPA  DE  OZONO  ESTRATOSFÉRICO.  

§  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  (UV)  llamada  B   que   se   exRende   desde   los   280  hasta  los  320  manómetros  (nm)  

Destrucción  de  la  capa  de  ozono  

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  >erra,  tendría  

solamente  3mm  de  espesor.  

§ Entre   LOS   PRODUCTOS   QUÍMICOS   QUE  DAÑAN  EL  OZONO:  

§  Clorofluorocarbonos  (  CFC).  §  Agentes   de   exRnción   de   incendios  (Halones  ,  CFBr),  

§  Hidroclorofluorocarbonos   (HFC),  Bromuro   de   MeRlo,   MeRlcloroformo  (MFC)  y  el  tetracloruro  de  Carbono.    

§ Se   encuentran   presentes   en   los   líquidos  ref r igerantes   de   f r igor íficos   y   a i res  acondicionados,   aerosoles,   líquidos   de  exRnción  de  incendios  y  espumas  plásRcas.    § Los   CFC   y   los   Halones   son   muy   estables   y  pueden   tener   una   vida   media   de   hasta   100  años,   esto   les   permite   llegar   intactos   hasta   la  estratosfera.    § Una  vez  allí  al  ser  irradiados  por  la  luz  U.V.  se  descomponen   rápidamente   liberando   átomos  de   Cloro   y   Bromo,   que   producen   reacciones  fotoquímicas   que   terminan   por   destruir   el  ozono.    

 Se  calcula  que  cada  átomo  de  Cloro  destruye  alrededor  de  las  100.000  moléculas  de  Ozono  antes  de  ser  neutralizado.      

 

§ Al  destruirse  el  Ozono   la   luz  U.V.  puede  atravesar  la   atmósfera   sin   quedar   retenida   por   lo   que  aumenta  la  probabilidad  de  enfermedades  como  el  cáncer  de  piel,  cataratas,  debilitamiento  del  sistema  imnmune...    § Esto  afecta  especialmente  a  aquellas  personas  que  desarrollan  su  acRvidad  al  aire  libre.    § La  radiación  U.V.  afecta  al  ADN  y  a  los  procesos  de  crecimiento  y  reproducción  de  muchas  especies.  § Además   la   radiación   U.V.   afecta   a   la   vida   en   el  planeta.  Se  producen  cambios  en  la  biodiversidad  y  en  la  producción.    § En   los   ecosistemas   marinos   se   ven   afectados  fundamentalmente  las  bacterias,  el  fitoplancton,  los  huevos  y  larvas,  ya  que  viven  más  superficialmente  y  están  más  desprotegidos.    § Hay   que   destacar   que   un   50%   de   la   biomasa   de  nuestro  planeta  está  consRtuida  por  los  organismos  acuáRcos,   por   lo   que   una   disminución   de   su  producRvidad  no  afectaría  gravemente.      

Una  disminución  del  1%  de  la  capa  de  Ozono  produce  una  penetración  de  un  2%  más  de  luz  U.V.  lo  que  supone  un  aumento  de  entre  un  4  a  un  6  %  del  cáncer  de  piel.  

§  Los   CFC   son   una   familia   de   gases   que   se  emplean   en   múlRples   aplicaciones,   siendo   las  principales   la   industria  de   la  refrigeración  y  de  propelentes   de   aerosoles.   Están   también  presentes   en   aislantes   térmicos.   Los   CFC  poseen   una   capacidad   de   supervivencia   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  Antár6da  está  relacionado  con  la  fotoquímica  de  los  Clorofluorocarbonos(CFCs),  componentes  químicos  presentes  en  diversos  

productos  comerciales  como  el  freón,  aerosoles,  pinturas,  etc.  

§  Compuestos   de   cloro   y   bromo,   como   el  tetracloruro  de   carbono,   el  meRl   cloroformo   y   el  bromuro   de  meRlo,   también   son   dañinos   para   la  capa  de  ozono.    

El  tetracloruro  de  carbono,  que  también  se  usa  para  combaRr   incendios,   y   para   los   pesRcidas,   la  limpieza  en  seco  y  los  fumigantes  para  cereales,  es  algo   más   destrucRvo   que   el   más   dañino   de   los  CFC.  

El   meRlcloroformo   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  ferRlizantes   nitrogenados   y   por   la  quema   de   combusRbles   fósiles,  destruyen   el   ozono   y   Renen   larga  v ida ,   pe ro   só lo   l l egan   a   l a  estratosfera   en   proporciones   muy  pequeñas.    

§  A l g u n a s   d e   l a s   s u s t a n c i a s  desarro l ladas   para   serv i r   de  susRtutos  provisionales  a  los  CFC,  los  HCFC   (hidroclorofluorocarbonos)   y  l o s   H B F C  ( h i d r ob romofluo ro ca rbono s )  también   están   destruyendo   la   capa  de  ozono,  pero  mucho  menos  que  los  CFC.  

 §  El  bromuro  de  meRlo  se  uRliza  como  un  fumigante  de  múlRples  aplicaciones  y  se  usa  en  algunos  procesos  químicos  y  en  la  síntesis  orgánica.    A  diferencia  de  los  CFC  y  halones,  el  bromuro  de  meRlo  también  se  forma  en  la  naturaleza  y  se  cree  que   alrededor   del   50%  del   bromuro  de  meRlo   encontrado   en   la   atmósfera   es  emiRdo  por   fuentes   naturales.   Pero   todavía   no   se   han   calculado   exactamente  los  efectos  de  las  fuentes  naturales  y  antropogénicas.  

Papel  de  los  NOx  

NO  +  O3  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  NO2  +  O  NO2  +  O  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  NO+  NO2  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  O3  +  O  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  O2    +  O2  

 

§  Los   NOx   se   producen   en   grandes  canRdades  en  las  tormentas  (en  zonas  tropicales   son   frecuentes,   debido   a  que   se   forman   a   gran   alRtud   pueden  llegar  a  la  estratosfera)  

§ NOx   de   origen   antropogénico   es  muy  reacRvo   en   la   troposfera,   por   lo   que  no  alcanza  la  estratosfera.  

§  E l   N 2O ,   p r o c e d e n t e   d e   l a  desnitrificación  de  los  suelos  agrícolas,  es  poco  reacRvo  por  lo  que  asciende  a  la   estratosfera,   donde   se   transforma  en  NOx    

Además  de  destruir  el  O3,  reaccionan  con  los  OH-­‐  para  

formar  HNO3  

Papel  de  los  compuesto  de  Cl:  NaCl,  HCl  ,  CFC  

FOTÓLISIS  DE  LOS  CFC:  CFC  +  UV  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  CFCl2  +  Cl  

DESTRUCCIÓN  DEL  OZONO:  Cl  +  O3  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  ClO  +  O2  ClO  +  O  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  Cl  +  O2  

-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  O3  +  O  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  O2    +  O2  

 

§ Naturales:   liberados  en  el  mar,  volcanes.  NaCl    y  HCl.  

§  A n t r o p o g é n i c o s :   C F C  (clorofluorcarbonados),   en  propelentes   de   aerosoles,  disolventes  y  refrigerantes.  Son  estables   en   la   troposfera,   pero  llegan   a   la   estratosfera   y  destruyen  el  Os.  

NOX  +  ClO    -­‐-­‐-­‐-­‐>  ClNO3              

Los  NOx  (NO2)  secuestra  al  Cl,  produciendo  su  inacGvación    

http://www.bioygeo.info/Animaciones/CFC_Ozono_1.swf

El  agujero  de  ozono  antárGco  Desde  hace  unos  años  los  niveles  de  ozono  sobre  la  AntárRda  han  descendido  a  niveles  más   bajos   que   lo   normal   entre   agosto   y   finales   de   noviembre.   se   produce   una   gran  destrucción   de   ozono,     de   un   50%   o  más   del   que   existe   en   la   zona,   formándose   un  agujero.    

Se  habla  de  agujero  cuando  hay  menos  de  220  DU   (unidades   Dobsosn)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.    

 Los  niveles  normales  de  ozono  en  la  Antár6da  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.    

CAUSAS  DEL  AGUJERO  DE  OZONO  EN  LA  ANTÁRTIDA  La   especialmente   fuerte   destrucción   de   ozono   en   la   AntárRda  se   produce   porque,   gran   parte   del   cloro   contenido   en   las  moléculas  no  directamente  destructoras  del  ozono  se  convierte  en  radicales  de  cloro  destrucRvos.  Los  procesos  que  se  suceden  uno  tras  otro  o  simultáneamente,  influyen  en  este  resultado:  a) AnGciclón  conGnental:     la  AntárRda  es  un  conRnente,  por  lo  que  en  el  invierno  se  asienta  un  anRciclón=>  la  troposfera  está  más  baja.  b)  Nubes  polares  estratosféricas  (NEP).  Las  temperaturas  en  la  parte   baja   de   la   estratosfera   llegan   a   ser   extraordinariamente  frías,   de   menos   de   -­‐   80ºC.   En   estas   condiciones   se   forman  numerosas   nubes   en   la   estratosfera,   compuestas  principalmente  de  ácido  nítrico  y  agua  cristalizados.    

NO2  +  H2O  =>  HNO3    (cae  con  la  nieve,  por  lo  que  la  atmósfera  queda  desnitrificada)  

c)  Reacciones  en  las  nubes  polares  estratosféricas.  Al  no  exisRr  NO2  en   la  atmósfera  no  puede   secuestrar   los  CIO,  el  Cl     sigue  destruyendo  el  ozono.  d)  Disminución  del  O3  =>  disminuye  la  absorción  de  la  radiación  U.V   y,   como     consecuencia   tampoco   se   pueden   dar   las  reacciones  de  formación  y  destrucción  de  ozono,  la  estratosfera  estará    más  fría  =>  se  forman  más  NEP.  

NOX  +  ClO    -­‐-­‐-­‐-­‐>  ClNO3              

FOTÓLISIS  DE  LOS  CFC:  CFC  +  UV  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  CFCl2  +  Cl  

DESTRUCCIÓN  DEL  OZONO:  Cl  +  O3  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  ClO  +  O2  ClO  +  O  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  Cl  +  O2  

-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐  O3  +  O  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐>  O2    +  O2  

 

Medidas  internacionales  frente  al  agujero  de  ozono  

§  Década  de  los  70,  cuando  en  la  década  de  los  setenta  se  fue  conociendo  la  destrucción  del   ozono  estratosférico   se   fueron  proponiendo  diversas  medidas.     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.      

§  De  1980  a  1985    Conforme  aumentaban  los  conocimientos  cien[ficos,   la  producción  de  substancias  dañinas  seguía  aumentando,   la  preocupación  sobre   los  efectos  nocivos  que  esta  situación  podía  provocar  fue  creciendo  y  llevó  a  la  consRtución  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)     El   primer   Protocolo   de   Montreal   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  definiRvamente  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  susRtutos.  

Incremento  del  efecto  invernadero  

§ A  la  superficie  de  nuestro  planeta   llega  una  pequeña  parte   de   la   radiación   solar   (radiación   visible,   e  infrarroja)     Esta   radiación   es   absorbida   por   la   Rerra  salvo   una   pequeña   parte   que   es   reflejada,  acumulándose   en   forma   de   calor,   y   por   la   noche   es  devuelta  al  espacio.  

§ Sin   embargo,   hay   una   diferencia   muy   importante  entre  la  radiación  que  emite  y  la  que  proviene    del  sol,  la  radiación  que  emite  la  superficie  terrestre  pertenece  en  su  mayor  parte  a  la  zona  del  infrarrojo,  es  decir,  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   (CO2,   vapor  de  H2O  y  otros   gases),   absorben   toda   la   radiación   infrarroja  procedente  del  Sol  y    el  88%  de  la  emiRda  por  la  Tierra  quedando  retenidas  entre  la  tropopausa  y  la  superficie  de   la  Rerra,   lo  que  provoca  un  calentamiento  de  esta  zona  de  la  atmósfera.    

Efecto invernadero natural

CO2  

Fuentes  

Naturales  

Respiración  de  seres  vivos  

Incendios  forestales  

Erupciones  volcánicas  

Antrópicos  

Quema  de  combusGbles  fósiles  

Incineración  de  residuos  

Deforestación  

Sumideros  

Absorción  oceánica  

Fotosíntesis  

§  La  principal  fuente  natural  de  producción  de  CH4  son  los  pantanos.    

§  El  CH4  se  produce  también  en  la  descomposición  anaeróbica   de   la   basura   en   los   rellenos  sanitarios;   en   el   culRvo   de   arroz,   en   la  descomposición   de   restos   animales;   en   la  producción  y  distribución  de  gas  y  combusRbles;  y   en   la   combusRón   incompleta  de   combusRbles  fósiles.    

 Metano  (CH4)  

Dioxido  de  nitrogeno  (NO2)  §  El   aumento   del   NO2   en   la   atmósfera   se   deriva  

parcialmente   del   uso   creciente   de   ferRlizantes  nitrogenados.    

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

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

Ozono  troposférico  y  estratosférico  (O3)  

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

§  El   ozono   estratosférico   es   de   origen  natural   y   Rene   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.    

Halocarbonos  

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

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

§  Como  resultado  de  la  larga  vida  media  de  la  mayoría  de  ellos,  las  emisiones  que  se  han  producido  en  los  úlRmos  20  o  30  años  conRnuarán  teniendo  un  impacto  por  mucho  Rempo.  

   

CAMBIO  CLIMÁTICO  

§ Modificación   del   clima   con   respecto   al  historial   climáRco   a   una   escala   global   o  regional.   Tales   cambios   se   producen   a  muy   diversas   escalas   de   Rempo   y   sobre  todos   los   parámetros   cl imáRcos:  temperatura,   precipitaciones   nubosidad,  etcétera.  Son  debidos  a  causas  naturales  y,   en   los   úlRmos   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  climáRcos  que  suceden  en  el   presente,   uRlizándolo   como   sinónimo  de  calentamiento  global.  

 

Efectos  cambio  climáRco  

§  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  opRmista,  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  paleoclimáRcos  es  muy  probable  que  no  tenga  precedente  por  lo  menos  en  los  úlRmos  10.000  años.  

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

ASPECTOS  GLOBALES  

§ 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   incerRdumbre   acerca   de   la   magnitud   de   este  cambio.    

Enlace  para  la  simulación  de  la  subida  del  nivel  del  mar:    hyp://flood.firetree.net/?ll=36.9850,-­‐5.9106&z=8&t=2  

§ Glaciares  y  campos  de  hielo  Es  muy  probable  que  los  glaciares  alejados  de  los  Polos   conRnúen   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.  

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

§  Este   efecto   será   parRcularmente   importante   en   la   zonas   conRnentales   de  laRtudes  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  esRman  que  serán  entre  un  5%  y  un  20%.    

§  Específicamente   la   precipitación   debería   aumentar   en   las   laRtudes   altas   de  ambos  hemisferios,  tanto  en  verano  como  en  invierno.  También  se  proyectan  aumentos  invernales  en  laRtudes  medias  del  Hemisferio  Norte,  así  como  sobre  Africa  tropical  y   la  AntárRca,  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.  

ASPECTOS  REGIONALES  

Medidas  contra  el  cambio  climáGco  

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    

energéRco  

4.  Trabajos   de   forestación   (plantar   árboles   “de   novo”),   reforestación   y    agroforestación  (integración  de  los  árboles  en  los  culRvos).  

Importancia  de  los  gases  atmosféricos  

§  Se  debe  al  papel  que  desempeñan  en  la  biosfera:    §  papel  protector  frente  a  radiaciones  §  reguladores  de  la  temperatura  del  planeta.  §  intervienen  en  los  ciclos  biogeoquímico.  §  regulación  e  interacción  en  el  ciclo  del  agua.  §  imprescindible  en  reacciones  biológicas.  §  interviene  en  la  formación  del  suelo.  

•  Ciencias   de   la   Tierra   y   Medioambientales.   2ºBachillerato.   CALVO,   Diodora,   MOLINA,   Mª   Teresa,  

SALVACHÚA,  Joaquin.  Editorial  McGraw-­‐Hill  Interamericana.  

§  Ciencias  de   la  Tierra  y  del  Medio  Ambiente.  2º  Bachillerato.  LUFFIEGO  GARCÍA,  Máximo,  ALONSO  DEL  

VAL,   Francisco   Javier,   HERRERO   MARTÍNEZ,   Fernando,   MILICUA   ARIZAGA,   Milagros,   MORENO  

RODRÍGUEZ,  Marisa,  PERAL  LOZANO,  Carlota,  PÉREZ  PINTO,  Trinidad.    

§  CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIAMBIENTALES 2º Bachillerato. MELÉNDEZ, Ignacio,

ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús. Editorial Santillana.  

§  I.E.S. Cardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO  §  hyp://www.bioygeo.info/Animaciones/CFC_Ozono_1.swf  §  h}p://climaGc.educaplus.org/  §  h}p://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/CTMA_presentaciones.htm  §  hyp://www.juntadeandalucia.es/averroes/ies_a_einstein/departamentos/ciencias.htm  §  hyp://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/10CAtm1/363AgujOzAntar.htm  

BIBLIOGRAFÍA/PÁGINAS WEB