Efectos de la contaminación atmosférica

Eduardo Gómez

Efectos de la contaminación atmosférica

Los cambios en la composición del aire pueden ocasionar efectos negativos.

Estos efectos pueden valorarse en función de:

Tiempo

o Efectos a corto plazo (daños en la salud humana)o Efectos a largo plazo (cambio climático)

Radio de acción

o Efectos locales (nieblas fotoquímicas)o Efectos regionales (lluvias ácidas)o Efectos globales (cambio climático)

1Efectos de la contaminación atmosférica

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Efectos a corto plazoNieblas fotoquímicas y smog

Smog = Smoke + Fog

Tiene un efecto local, es típico de zonas urbanas y puede ser de dos tipos:

1.Smog sulfuroso (húmedo o térmico)2.Smog fotoquímico


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Efectos a corto plazo

Smog sulfuroso

El llamado smog industrial o gris fue muy típico en algunas ciudades grandes, como Londres o Chicago, con mucha industria, en las que, hasta hace unos años, se quemaban grandes cantidades de carbón y petróleo pesado con mucho azufre, en instalaciones industriales y de calefacción.

En estas ciudades se formaba una mezcla de dióxido de azufre, gotitas de ácido sulfúrico formada a partir del anterior y una gran variedad de partículas sólidas en suspensión, que originaba una espesa niebla cargada de contaminantes, con efectos muy nocivos para la salud de las personas y para la conservación de edificios y materiales.


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Smog sulfuroso

En la actualidad en los países desarrollados los combustibles que originan este tipo de contaminación se queman en instalaciones con sistemas de depuración o dispersión mejores y raramente se encuentra este tipo 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


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Es el principal problema de contaminación en muchas ciudades.

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

Esta mezcla oscurece la atmósfera dejando un aire teñido de color marrón rojizo cargado de componentes dañinos para los seres vivos y los materiales. Aunque prácticamente en todas las ciudades del mundo hay problemas con este tipo de contaminación, es especialmente importante en las de clima seco, cálido y soleado, y tienen muchos vehículos.

El verano es la peor estación para este tipo de polución y, además, algunos fenómenos climatológicas, como las inversiones térmicas, pueden agravar este problema en determinadas épocas ya que dificultan la renovación del aire y la eliminación de los contaminantes.

Smog fotoquímico


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En la situación habitual de la atmósfera la temperatura desciende con la altitud lo que favorece que suba el aire más caliente (menos denso) y arrastre a los contaminantes hacia arriba.


Smog fotoquímico

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


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Las reacciones fotoquímicas que originan este fenómeno suceden cuando la mezcla de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos volátiles emitida por los automóviles y el oxígeno atmosférico reaccionan, gracias a la luz solar, formando ozono.

NO2+luz NO+O ; O+O2 O3

El ozono es una molécula muy reactiva que sigue reaccionando con otros contaminantes presentes en el aire y acaba formando un conjunto de varias decenas de sustancias distintas como nitratos de peroxiacilo (PAN), peróxido de hidrógeno (H2O2), radicales hidroxilo (OH), formaldehido, etc.

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

Estas sustancias, en conjunto, pueden producir importantes daños en las plantas, irritación ocular, problemas respiratorios, daños en materiales sintéticos y cueros, etc.


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Alteraciones de la visibilidad

• Es debido a una alta concentración de partículas o gases que absorben y dispersan la luz.

• Depende de la concentración y tamaño de las partículas.

• Es un efecto local.


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Lluvia ácidaEs un efecto regional, que ocasiona la llamada contaminación transfronteriza.

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.


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Lluvia ácidaSe 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 partículas de polvo, algunas veces procedentes del Sáhara, que contienen diversas sales de calcio.


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H2O + CO2 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


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Fuentes de los óxidos de azufre

y nitrógeno

Fuentes naturales

óxidos de azufre

óxidos de nitrógeno

1. Las erupciones volcánicas

2. La descomposición de la materia orgánica.

1. La acción bacteriana en el suelo.

2. Las reacciones químicas en la atmósfera superior

Fuentes antrópicas

óxidos de azufre

óxidos de nitrógeno

Quema de combustibles fósilesTráficoCentrales térmicasCombustión industrialAmoniaco del estiércol


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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


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Lluvia ácida en el mundoChina, India y Japón son los países que más sufren las inclemencias corrosivas de la lluvia ácida.

En China, en concreto, se trata del problema medioambiental más grave. Recientemente, la Administración Estatal de Protección Medioambiental, equivalente a un Ministerio de Medio Ambiente, reconocía que afecta a más de la mitad de las ciudades del país; en algunas regiones incluso toda la lluvia que cae es ácida.

El principal causante de esta situación es el carbón, que nutre el 70% de las necesidades energéticas de China.

Por su parte, Estados Unidos y Canadá son otros de los dos grandes afectados por esta forma de polución.


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En Europa este problema se origina en países muy industrializados (Reino Unido, Alemania, …) pero la lluvia ácida se traslada hacia los países escandinavos debido a la dinámica atmosférica. El viento puede provocar que estos corrosivos elementos recorran miles de kilómetros antes de precipitarse en forma de lluvia, rocío, granizo, nieve o niebla, e incluso en forma de gases y partículas ácidas

En Suecia hay más de 18.000 lagos acidificados y 15.000 de los cuales ya están sin vida.


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Zonas de Europa afectados por la lluvia ácida


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Daños ocasionados por la lluvia ácida

Ecosistemas acuáticos


En ellos está muy demostrada la influencia negativa de la acidificación.

Fue precisamente 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.

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Daños ocasionados por la lluvia ácida

La reproducción de los animales acuáticos es alterada, hasta el punto de que muchas especies de peces y anfibios no pueden subsistir 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 cationes, los lagos y ríos se ven mucho más afectados por una deposición ácida que no puede ser neutralizada por la composición del suelo.

Ecosistemas acuáticos


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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


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Son muchos los lugares de la Tierra en los que la lluvia ácida afecta a los árboles.

En Checoslovaquia y Polonia, millones de árboles han desaparecido debido a las lluvias ácidas causadas por contaminaciones locales de enorme intensidad.

Los bosques situados en zonas de montaña sufren, además, nieblas ácidas que envuelven a las hojas y atacan su cutícula. 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 continúa las hojas se vuelven amarillas y se inicia la defoliación que provoca la muerte de las plantas

Ecosistemas terrestres


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Daños en hojas y árboles por la lluvia

ácida


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

La frecuencia con la que es necesario aplicar nuevos recubrimientos protectores a las estructuras (como la pintura de los coches) va en aumento, con los consecuentes costos adicionales, los cuales se estiman en miles de millones de dólares anuales.


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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 disolución de famosas estatuas y monumentos, como la Acrópolis de Atenas y tesoros artísticos de Italia se ha acelerado considerablemente en los últimos 30 años.


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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.

• Estos gases interactúan en la atmósfera y forman partículas 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 científicos han establecido una relación entre los niveles elevados de partículas finas y el aumento de las enfermedades y las muertes prematuras provocadas por problemas cardíacos y pulmonares, tales como el asma y la bronquitis.


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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 Concentr. 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 Congestión y enfermedades pulmonares

100 – 1000 Puede ser mortal, incluso tras una exposición breve.


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Deposiciones secas

Las deposiciones secas pueden ser tan destructivas o mas que las deposiciones húmedas, especialmente sobre los suelos, porque pueden reaccionar con agua y posteriormente filtrase al subsuelo (acidificación de aguas subterraneas 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.


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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.Utilización de combustibles con bajos contenidos en azufre2.Filtros en las centrales térmicas3.Uso de energías alternativas4.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.

La acción anterior 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.


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Efectos de la contaminación atmosférica sobre los materiales

Contaminación

Gomas y cauchosH2S

MetalesPiedrasPinturas

Lluvia ácida

PinturasOzono troposférico

Corrosión


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Efectos de la contaminación atmosférica sobre los seres vivos

Depende de:

1.La sustancia2.Sensibilidad de la personas3.Órgano afectado, 4.Concentración del contaminante5.Tiempo de exposición.

Debido a todo esto no es fácil establecer relaciones de causa-efecto sobre contaminantes y salud humana

Efectos en la salud humana


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Sobre las plantas, los efectos empiezan en las hojas (el aire entra en la planta por los estomas de las hojas).

Sobre los animales, los efectos y las variables serían parecidos al caso de los seres humanos.

Efectos en otros organismos

Algunos vegetales como los líquenes se utilizan como bioindicadores, ya que solo son capaces de vivir en ambientes con nula o muy poca contaminación atmosférica.


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