Selectividad 2010Ciencias de la Tierra y Medioambientales

Contaminación Atmosférica

Contaminación atmosférica

Aire: Conjunto de gases que forman la atmósfera, indispensables para el desarrollo de la vida en nuestro planeta. Es el recurso natural de mayor intercambio con la biósfera. Es un bien limitado, debemos evitar alterar su calidad, lo que pondría en peligro el equilibrio biológico de la Tierra. A esto se llega mediante la interferencia del ritmo de los ciclos biogeoquímicos y los mecanismos de autorregulación.

Contaminación del Aire:Presencia en la atmósfera de materias, sustancias o forma de energía que impliquen molestia grave, riesgo o daño para la seguridad de las personas, el medio ambiente y demás bienes de cualquier naturaleza

Fuentes de contaminaciónNaturales Artificiales o antropogénicas

Erupciones volcánicas(SO2, H2S)

Incendios forestales (naturales)(CO2, NOx, Humo, polvo y cenizas)

Actividades de los seres vivos: Respiración (CO2), reproducción, floración (polen) , Descomposición aerobia (fermentaciones CH4)

Descargas eléctricas (Tormentas)NOx y Oxidación de N2

MarPartículas salinas

Vientos fuertesTransporte de partículas de regiones áridas

HogarCalefacciones y aparatos domésticos que funcionan con combustibles fósiles (carbón, gasóleo, gas natural)(tipo de combustible, diseño y estado de conservación de los aparatos)

Transporte+ Avión y automóviles- Embarcaciones y ferrocarriles(tipo de combustible, tipo de motor, densidad del tráfico, catalizadores)

Industria+ Cementeras, centrales térmicas, siderometalúrgicas, papeleras y químicas.(Tipo de actividad)

Agricultura y ganaderíaFertilizantes, amplias superficies de regadíos, elevada concentración de ganado (CH4)

Eliminación de residuos sólidosIncineración (Hidrocarburos, SOx, NOx, CO2)

Tipos de contaminantesComposición química del aire es constante Ciclos biogeoquímicos de sus componentes

- Nitrógeno- Carbono- Oxígeno- AzufreCiclos: Se autorregulan.

Actividades humanas los aceleran, rompen el equilibrio y movilizan las reservas.

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 los seres vivos, o bien ser origen de alteraciones en el funcionamiento de ecosistemas, en los bienes materiales y en el clima.

Tiempo de residencia: (Vida media) es el período de tiempo que puede permanecer un contaminante en la atmósfera o participando en variadas reacciones químicas. Depende de cada contaminante.

Sustancias químicasContaminantes PrimariosSustancias de naturaleza y composición química variada, emitidas directamente a la atmósfera desde distintas fuentes, perfectamente identificables.

- Partículas (iones, aerosoles y humos)- Azufre: (SO2, SO3, y H2S)- Nitrógeno: (N2O, NO y NO2)- Carbono (CO, CO2)- Compuestos orgánicos (Hidrocarburos, Policlorobifenilos, dioxinas y furanos)- Halogenados (HCl, HF, ClFC)- Metales pesados (Pb, Hg, Cd)- Olores

90% de los contaminantes del aire.

Contaminantes SecundariosProducto de los contaminantes primarios. Se dan en reacciones químicas en la atmósfera.

- SO3

- NH2

- SO4

- HNO3

- O3

- PAN (nitratos de peroxiacetilo)

Formas de energíaRadiaciones ionizantesPartículas u ondas electromagnéticas ionizar átomos o moléculas.Inciden en la atmósfera y en el ser humano

- Radiaciones alfa y beta (partículas cargadas eléctricamente): Poder de penetración en la materia menor: Poder de penetración mayor.

- Rayos X y radiaciones gamma (ondas electromagnéticas con alto poder de penetración)X: decímetros: Metros.

Origen natural: transformación de materiales radiactivos- Corteza terrestre- Radiaciones cósmicas.

Origen humano:- Actividades médicas de tratamiento y exploración (rayos x, gammagrafías)- Escapes de centrales nucleares- Transporte de material radioactivo- Fábricas de concentrados de uranio- Actividades de investigación empleo de isótopos radioactivos.

Efecto en seres vivos:- Efecto en los procesos biológicos- Provoca malformaciones genéticas, cáncer.

Medidas de prevención: Uso bajo control.

Grado de efectos en función de:- Energía absorbida- Tipo de radiación- Tiempo de exposición- Parte del organismo afectado.

Radiaciones no ionizantesOndas electromagnéticas no modifican la estructura de la material no ionizantes.Origen natural:

- Sol- Superficie terrestre

Origen antropogénico- Cables de flujo eléctrico- Aparatos eléctricos

Tipos:- Radiaciones UV (Sol, lámparas bronceadoras, tubos fluorescentes)- Radiaciones IR (cuerpos incandescentes, Tierra)- Radiofrecuencias (oscilación de electrones en antenas de radio)- Microondas (comunicación satelital, radiodifusión, televisión, telegrafía y telefonía)

Efectos (en función de):- Intensidad del campo electromagnético- Tiempo de exposición

Efectos:- Alteraciones del sistema nervioso (estrés, ansiedad, insomnio)- Trastornos hormonales e inmunológicos- Elevación de la temperatura corporal - Inducción de corrientes eléctricas en los tejidos.

Ruido

Dispersión de los contaminantesProceso de contaminación del aire:

Emisión (cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor a la atmósfera en un tiempo determinado)

- Nivel en función de las características de los focos emisores - Las condiciones en que dicha emisión se produce- Los valores se miden en función de la salida de la fuente emisora

Evolución (por factores meteorológicos cond. atmosféricas, Caract. geo y topográficas)- Transporte- Difusión- Mezcla- Acumulación

Inmisión (cantidad de contaminantes presentes en una atmósfera determinada, luego de su dispersión y a los que están expuestos los seres vivos y materiales que se encuentran bajo su influencia).

- Valores de inmisión: resultado final de los procesos anteriores.- Si los valores de inmisión no son indicados disminuye la calidad del aire.- Efectos negativos: ser humano, animales, vegetales y ecosistemas.

Características de las emisiones- Naturaleza del contaminante (gas o partícula [mayor depósito])- Concentración- Características fisicoquímicas

o Temperatura de emisióno Velocidad de salida (mayor probabilidad de atravesar las capas de inversión)

- Altura del foco emisor a mayor altura, mayor posibilidad de superar capas de inversión térmica y mayor facilidad para la dispersión del contaminante.

- Cuando la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio, asciende.

Condiciones atmosféricas- Temperatura del aire y sus variaciones con la altura (GVT)

Movimiento de las masas de aireEstabilidad o inestabilidad atmosférica.

- VientosDinámica horizontal atmosféricaInfluye en a dispersión de los contaminantes en función de (dirección, velocidad y turbulencia)Mayor velocidad, mayor dispersiónTurbulencia acumula contaminantes

- PrecipitacionesLavado de la atmósfera arrastra contaminantes al suelo.Baja presión (por precipitar) favorece la dispersión de los contaminantes.

- InsolaciónFavorece la producción de contaminantes secundarios.

Características geográficas y tipográficasSituación geográfica + relieve origen de brisas arrastran contaminantes / provocan acumulación.

ZONAS COSTERAS- Sistemas de brisas marinas

o Día: desplazan contaminantes al interioro Noche: desplazan contaminantes al mar

ZONAS DE MONTAÑA- Sistemas de brisas de ladera y de valle (desigual

calentamiento)o Día :

Inversión térmicaSol calienta ladera calienta masas de aire C asciende.El aire frío se mantiene abajo.DIFICULTA LA DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES.Enfriamiento ladera desciende el aire frio al valle Templado asciende.El aire frío se mantiene abajo

+ Laderas obstáculo para el movimiento de las masas de aire acumulación de contaminantes.

PRESENCIA DE MASAS VEGETALESDisminuye la contaminación del aire

- Frena la velocidad del viento- Facilita la deposición de partículas retenidas en las hojas Absorción de CO2

PRESENCIA DE NUCLEOS URBANOSDisminuye o frena la velocidad de las masas de aire.Forma turbulenciasEfecto: Isla de calor Temperatura en el interior es más alta que en su periferia por las combustiones.

- Aparición de brisas urbanas- Circulaciones cíclicas de las masas de aire frío de la periferia.

- Dificulta la dispersión de los contaminantes cúpula de contaminantes. Situaciones anticiclónicas Llegada de frentes fríos que aporten vientos y lluvias a la ciudad.

-Efectos de la contaminación del aireCambios en componentes del aire efectos negativos en seres vivos, materiales y ecosistemas

- Corto plazo : daños en la salud humana- Largo plazo : Cambio climático

Radio de acción:- Efectos locales- Efectos regionales- Efectos globales

Factores que influyen en el grado y tipo de efectos :- Clase de contaminantes

o Concentracióno Tiempo de exposición

- Sensibilidad de los receptores- Posibles reacciones de combinación entre contaminantes (sinergias)

Efectos locales: Formación de nieblas contaminantes: SmogSmog: manifestación típica de la contaminación urbana producto de la relación entre condiciones atmosféricas y contaminación del aire. Tipos:

SMOG SULFUROSO O HÚMEDONeblina de color pardo-gris. Produce alteraciones respiratorias.Elevada concentración de

- Partículas en suspensión (hollín, humo), SO2 de vehículos, calefacciones e industrias- Combinación con nieblas (alta humedad)- Vientos en calma- Anticiclón

SMOG FOTOQUÍMICO (PROCESO DE CONTAMINACIÓN FOTOQUÍMICA)Presencia de OXIDANTES fotoquímicos (O3, PAN, aldehídos)Surgen de la reacción de [Óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y oxígeno] + UVFavorecido:Elementos que impiden la dispersión de contaminantes:

- Anticiclones- Fuerte insolación- Vientos débiles

Presencia de:- Bruma

- Formación de ozono- Irritación ocular- Daños en la vegetación

Reacciones fotoquímicas:

1. Formación de ozono a partir de la fotólisis del NO2

A falta de hidrocarburos, el O vuelve al NO (se regula)2. Formación de radicales libres activos a partir de radicales de hidrocarburos

Presencia de HC , los radicales oxidados reaccionan con el NO, oxidándolo y originando radicales libres activos.

3. Formación PAN (nitrato de peroxiacetileno)Reacciones de radicales libres entre sí, con contaminantes primarios y constituyentes del aire.Forma una mezcla compleja de oxidantes PAN y aldehídos

Produce la concentración de Ozono (sustancias con gran poder oxidante).

RH + O RO* (radical libre con alto poder oxidante)RO* + O2 RO*

3

Oxidación de hidrocarburosRO*

3 + HC R*CHOAcetaldehído

RO*3+ NO RO2 + NO2 RO*

3 + O2 RO2 + O3 RO*3 + NO2 RCO3NO3 [PAN]

R*CHO + NO2 + O3 + PAN

Efectos regionales: Lluvia ácidaContaminación transfronteriza: Cuando la contaminación retorna a la superficie en regiones alejadas del foco de emisión.

Lluvia ácida: Retorno de óxidos de azufre y nitrógeno en forma de ácidos disueltos en forma de lluvia, nevadas, nieblas y rocío.

Combustión NOx y SO2 transportados / reaccionan / precipitan / depositan.Modos de deposición:

- Seca: En forma de aerosoles o gaseosa cerca de la fuente de emisión- Húmeda: Disolución en gotas de agua, producto de la oxidación en H2SO4 y HNO3

Intensidad de la lluvia ácida- Velocidad de las reacciones químicas originarias- Presencia de humedad en la atmósfera- Dinámica de la atmósfera traslada iones a distancias largas-

Mayor acidez Escocia, pH 2,4

UK y Alemania Noruega, Dinamarca o Finlandia.

Efectos de la lluvia ácida- Ecosistemas acuáticos : Aumento del pH disminución o desaparición de especies.- Suelo : aumento del pH cambios en composición deterioro de la calidad improductividad- Vegetación : Pérdida de color en hojas, caída de las mismas, muerte en las copas.- Materiales : Corrosión de metales, deterioro de pinturas y barnices

Descomposición de materiales de construcción (calizas, mármoles, areniscas) mal de piedra.

Efectos globales: Agujero en la capa de ozonoEfectos globales: Afectan a la totalidad del problema

Solución actuar sobre la fuente.

Ej: Cambio climático (aumento del efecto invernadero)Hueco en la capa de ozono

Agujero en la capa de ozonoMayor incidencia América austral

NOx

Producido en las tormentasLiberados por combustión antropológica (no, ya que es muy reactivo a nivel de tropósfera)N2O de combustiones y desnitrificación de los suelos agrícolas

- Asciende hasta la estratósfera (poco reactivo)- Una vez ahí, se transforma en NOx por fotólisis

NO + O3 NO2 + O2

NO2+ O NO + O2

O3 + O O2 + O2

Función catalítica del NOx estratosférico en la destrucción del O3

Reducción del ozono

Función oxidativa NO2 + OH- HNO3

Compuestos del Cloro (NaCl y HCl)- Natural: Liberado por el mar y volcanes- Artificial CFC: aerosoles, disolventes y refrigerantes inocuidad (estabilidad) rompen ozono

Fotólisis del CFCCFCl3 + UV CFCl2 + ClDestrucción del ozono (100 años, 1Cl destruye 100.000 ozonos)

Cl + O3 ClO + O2 +ClO+ O Cl + O2

O3 + O O2 + O2

NO2 + ClO ClNO3

Atrapa el cloro, produciendo su inactivación.

El agujero del polo Sur es mayor que el NorteAntártida continente

- Anticiclón- Formación de nubes núcleos de condensación- Desnitrificación de la atmósfera- Primavera austral cloro destruye Ozono- No se absorbe UV no se forma y destruye el ozono está más fría

La calidad del aire

Cuantía de cada contaminante en la atmósfera, de manera aislada o asociado con otros, cuyo establecimiento conlleva obligaciones según las condiciones que se determinan para cada contaminante.

Vigilancia de la calidad del aireSistemas + procedimientos presencia de contaminantes. Evolución de concentraciones.

Redes de vigilancia- Estaciones de medida de contaminación.- Sistema automáticos de medida que suministran datos a un centro de control

Redes urbanas: redes de vigilancia localRedes comunitarias: Estaciones en la UE, para informar a los gobiernos y conseguir que adopten medidas.Redes de ámbito mundial: Evolución de gases invernaderos o del agujero de la capa de ozono.

Métodos de análisis:- Procesos físicos someten muestras a ensayos

(determinación de absorción de luz en longitudes de onda determinadas)- Procesos químicos transformación de la sustancia analizada

(reacciones de coloración y combinación con reactivos)

Indicadores biológicos- Sensibilidad de algunas especies, permiten identificar la presencia de contaminación.

HF, SO2, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos radiactivos.Líquenes

Empleo de sensores lídar detección de contaminantes en el aire.

Medidas de prevención y corrección

PREVENTIVAS- Planificación de usos del suelo (ordenación del territorio para industrias)- Evaluaciones de impacto ambiental- Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos- Programas de i+D- Mejora de la calidad y el tipo de combustibles o carburantes- Medidas sociales de información (sensibilización)- Medidas legislativas

CORRECTORAS- Concentración y retención de partículas equipos adecuados

Separadores de gravedadFiltros de tejidoPrecipitadores electrostáticosAbsorbedores húmedos.(envían la contaminación de un medio a otro)

- Sistemas de depuración de gasesAbsorción: circulación de líquidos que disuelven el contaminanteAdsorción: sólidos que retienen contaminantes

- Expulsión de los contaminantes: Por chimeneas adecuadas diluyendo contaminantesProvoca consecuencias en lugares alejados de la fuente de emisión

Contaminación acústica

Ruido: Sonido excesivo o intempestivo, desagradable para el que lo percibe, que puede producir efectos fisiológicos y psicológicos no deseados sobre una persona o un grupo.

Origen y fuentes productoras de ruidoIndustria

- Maquinara empleada Aumenta con la potencia de las mismas- Depende de presencia de otras fuentes de ruido (disminuye esta)

Medios de transporte- Fuente más importante de ruido ambiental

Depende de la velocidad del vehículo Características de la vía (anchura de la calle, edificios, fino de pavimentos)

Molestos- Motos- Señales de alarma

Ruido de baja frecuencia + periodicidad- Ferrocarril

Causante de problemas acústicos- Aeropuertos (estampido sónico en aviones supersónicos)

Construcción de edificios y obras públicas- Maquinaria empleada + falta de silenciadores.

Interior de edificios- Actividades de limpieza- Electrodomésticos- Vida familiar- Aparatos de radio y televisión- Animales- Tuberías y cisternas

Otras fuentesIndividual y ocio

- Lugares de diversión (cafeterías, discotecas, ferias)

Efectos de la contaminación acústica

Factores que influyen: tiempo de exposición, edad, estilo de vida y tipo de trabajo del individuo.ALTERACIONES FISIOLÓGICAS

- Pérdida de audiciónTiempo e intensidad de exposiciónForma gradual, por lo que es imperceptible por el individuo.

- Respiración>90dB producen un aumento de la frecuencia respiratoria

- Sistema circulatorioAceleraciones del ritmo cardíaco, aumento de la presión arterial y riesgo coronario.

- Sistema digestivoDisminución de secreción salival, náuseas, vómitos, pérdida de apetito, úlceras.

- Sistema endocrinoAlteración en el funcionamiento de glándulas suprarrenales aumento de adrenalina

- Afecta el equilibrio perdida del mismo + vértigos.

ALTERACIONES PSÍQUICASFactores: Intensidad del ruido, fuente de emisión, hora de emisión.

- Neurosis- Irritabilidad- Estrés

OTRAS ALTERACIONESDificultades de comunicación oral

- Causa de accidentes- Realizar esfuerzos suplementarios elevar la voz

Alteraciones sobre el sueño- Dificultades para conciliarlo- Altera el sueño- Despierta a la persona dormida.

Rendimiento laboral- Tareas de memorización- Resolución de problemas- Trabajos de vigilancia- Aprendizaje disminución de la concentración.

Soluciones frente a la contaminación acústicaLugares cerrados AislamientoLugares abiertos ….

PREVENTIVAS- Planificación urbana zonificación, aislamiento de actividades ruidosas- Arquitectura urbana ubicación, distribución, insonorización e instalación de pantallas

acústicas.- Estudio de Impacto ambiental Planificación de usos del suelo y establecimiento de industrias- Medidas de política ordenanzas y normativas, tasas, multas, subvenciones- Silenciadores en fuentes emisoras y técnicas que produzcan menos ruido.- Información y educación ambiental sensibilización de problemas que puede ocasionar.- Elaboración de mapas de ruido.

CORRECTORASReglamentaciones que regulen niveles de emisión de ruido en las fuentes

- Legislaciones globales que agrupen todos los elementos de contaminación acústica.

Acciones sobre las fuentes de emisión- Limitar el nivel de actividad- Reducir la potencia sonora- Zonificación y aislamiento geográfico de estas actividades- Modificar las vías de circulación alejar de poblados- Insonorización de edificios y colocación de barreras acústicas

Contaminación lumínica

Contaminación lumínica:Resplandor luminoso nocturno o brillo producido por la difusión y reflexión de la luz en los gases, aerosoles y partículas en suspensión en la atmósfera, que altera las condiciones naturales de las horas nocturnas y dificultan las observaciones astronómicas de los objetos celestes

Formas y fuentes de contaminación lumínica

LUZ INTRUSAIluminación artificial emite luz fuera del área necesaria invade zonas vecinasDIFUSIÓN HACIA EL CIELOInteracción de la luz con las partículas del aire desviación del haz en todas direcciones(Halo de luz que recubre los núcleos urbanos)DESLUMBRAMIENTOIncidencia sobre ojos Dificulta la visibilidadGenera inseguridad y peligroEj: modelos de alumbrado con exceso de luz y mal dirigido.

Fuentes:- Iluminación de exteriores, - Ornamental de edificios, monumentos, fuentes y jardines- Vías de comunicación- Áreas de servicio- Interiores exterior- Edificios acristalados, escaparates, luces de viviendas.

Efectos y soluciones frente a la contaminación lumínica

ECONOMICOSSobreconsumo energético elevado gastoECOLOGICOSAfecta a la fauna y flora nocturna

Altera los ciclos vitales- Desorientación- Dificulta migraciones- Impide la polinización de ciertas plantas

ALTERA LAS CADENAS TRÓFICAS

SANITARIOSProvoca dificultades de visiónAlteraciones en el sueñoFatiga

CIENTIFICOS Y CULTURALESDificulta la observación de las estrellasPérdida científica, cultural y paisajística

SolucionesMejorar la calidad de la iluminación administración de luz a ciertas horas + intensidad moderadaLámparas de bajo consumo y bien orientadasReglamentación y ordenanzasCampañas de información y educación ambiental