TEMA 5.- CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

5.1. LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE

5.1.1. Tipos de contaminantes

Se consideran contaminantes del aire a las sustancias químicas y formas de energía que en concentraciones determinadas pueden causar molestias, daños o riesgos a personas y resto de seres vivos, o bien ser origen de alteraciones en el funcionamiento de los ecosistemas, en los bienes materiales y en el clima.

Podemos clasificar los contaminantes en dos grupos: las sustancias químicas y las formas de energía.

• Sustancias químicas.

Hay que diferenciar entre primarios y secundarios.

• Partículas, que son sustancias sólidas o líquidas, con un tamaño que oscila entre o,1 y 25 micrómetros. Tienen formas variadas y una composición química que depende de su origen. Por su tamaño, se pueden clasificar en iones, núcleos de Aitken y partículas sedimentables. Provienen de combustibles industriales o domésticos y de las actividades de industrias extractivas. De forma natural proceden de incendios y volcanes.

• Compuestos de azufre, como dióxido de azufre (SO2) y el trióxido de azufre (SO3), que resultan de la oxidación del azufre presente en los combustibles fósiles al quemarse, y el ácido sulfhídrico (H2S), que procede de escapes de refinerías de petróleo, fábricas de gas y, de forma natural, de erupciones volcánicas o del metabolismo anaerobio. El SO2 es el compuesto de azufre que se emite en cantidades mayores a la atmósfera, es el contaminante más frecuente en el ambiente de la ciudad. Es un gas estable, incoloro, más pesado que el aire, con olor picante e irritante y un alto poder de corrosión. Su tiempo de permanencia en la atmósfera varía desde 12 horas hasta 6 días, aunque puede foto-oxidarse o depositarse sobre la vegetación y los suelos.

• Compuestos orgánicos, como los hidrocarburos (HC), que contienen carbono e hidrógeno y constituyen un grupo de contaminantes muy abundantes en ciudades y zonas industriales. Su estado físico depende del número de átomos de carbono de su molécula. En la atmósfera existen de forma natural en zonas pantanosas y en áreas próximas a los pozos petrolíferos; su origen antropogénico radica en las industrias petrolíferas, las plantas de tratamiento de gas natural y los vehículos. Los compuestos orgánicos volátiles (COV) se producen en la evaporación de sustancias orgánicas. Los PCB, dioxinas y furanos se forman en el transcurso de reacciones en el tratamiento de productos químicos clorados y en la incineración de residuos que contienen sustancias cloradas.

• Óxidos de nitrógeno (NOx), que tienen su origen en algunos procesos naturales y en actividades humanas que implican un uso de combustibles fósiles. El NO y el NO2 son gases tóxicos a temperatura ambiente, y se forman por oxidación del nitrógeno atmosférico en procesos de combustión a temperaturas elevadas. El NO es incoloro e inodoro, y procede de la oxidación incompleta del N2 atmosférico en los motores de combustión interna; el NO2 es pardo-rojizo, con un olor asfixiante, y procede de la oxidación del NO natural.

• Óxidos de carbono, como el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de carbono (CO2). El CO es el contaminante que más abunda en la atmósfera próxima a la mayor parte de las ciudades. Es un gas incoloro, inodoro e insípido, inflamable y tóxico, producido por combustiones incompletas de elementos que contienen carbono. En zonas urbanas, la principal fuente de CO son las emisiones de vehículos automóviles. Otra fuente de CO son los procesos de producción y degradación de la clorofila en las plantas. Se difunde rápidamente. El CO2 es un gas incoloro, inodoro, no tóxico, nutriente esencial en las plantas, regulador de la temperatura y del clima en la Tierra. No se considera como contaminante, pero si aumenta su concentración a causa de las actividades humanas incrementa el efecto invernadero natural.

• Compuestos halogenados y derivados. Son sustancias que contienen cloro y flúor en su molécula. Destacan como contaminantes el cloro (Cl2), el cloruro de hidrógeno (HCl) y el fluoruro de hidrógeno (HF), y entre los derivados, los clorofluorocarbonos (CFC). El flúor se encuentra en la atmósfera como gas en concentraciones bajas. Posee un origen marino y un origen antropogénico en emisiones producidas por industrias fertilizantes. El cloro está presente en la atmósfera como gas o en forma de partículas. Es muy tóxico y provoca irritación de mucosas en las vías respiratorias. El HF y sus derivados son sustancias corrosivas que tienen su origen en las emisiones provocadas por la actividad de industrias del aluminio. Los CFC son gases estables, no tóxicos ni inflamables, empleados por ello en aerosoles, refrigerantes y frigoríficos.

• Metales pesados, que son elementos químicos de masa atómica y densidad elevadas, presentes en la atmósfera como partículas y en pequeñas concentraciones. Se consideran muy peligrosos, debido a que se acumulan en las cadenas alimentarias. Entre los más nocivos se encuentran el plomo, el cadmio y el mercurio.

• Olores, que se definen como estímulos captados por el sentido del olfato producidos por partículas de diversas sustancias que se encuentran en el aire. El olor se considera contaminante cuando produce malestar físico en la población. Sus efectos radican en su intensidad y su calidad.

• Contaminantes secundarios. Se originan a partir de los primarios mediante reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera. Los más importantes son el SO3, NO3, H2SO4, O3 y los PAN. Los contaminantes secundarios no provienen directamente de los focos emisores. El SO3, formado a partir del SO2, es el responsable del smog reductor; es un gas incoloro que se condensa rápidamente y reacciona con el agua para pasar a ser H2SO4, contaminante secundario responsable de la lluvia ácida, junto con el HNO3. El NO3 procede de la oxidación del NO2 por el O3 y posee un papel destacado en la formación del smog fotoquímico.

• Formas de energía

Se dividen en dos tipos: las radiaciones ionizantes y el ruido.

• Radiaciones ionizantes. Son una serie de partículas u ondas electromagnéticas que pueden ionizar átomos o moléculas de la materia sobre la que actúan directamente, alterando el equilibrio químico de su estructura y sus funciones. Tienen una gran incidencia en la atmósfera y en el hombre, y por tanto son contaminantes. Se clasifican en cuatro tipos: radiaciones alfa, beta, gamma y rayos X. Las radiaciones alfa y beta son partículas cargadas eléctricamente y se diferencian entre sí por su poder de penetración en la materia. Los rayos X y las radiaciones gamma, al ser ondas electromagnéticas, poseen un alto poder de penetración. Cuando las radiaciones ionizantes alcanzan a los seres vivos y son absorbidas por ellos, pueden afectar a los procesos biológicos y provocar malformaciones genéticas, cáncer, etc. El grado de los efectos provocados está en función de la cantidad de energía absorbida, el tipo de radiación y la parte del organismo afectada.

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

5.1.2. Dispersión de los contaminantes

El siguiente cuadro representa los mecanismos de la contaminación atmosférica.

El nivel de emisión es la cantidad de cada contaminante vertido a la atmósfera en un periodo de tiempo determinado.

El nivel de inmisión de un contaminante es el límite máximo tolerable de presencia de éste en la atmósfera, ya sea de forma aislada o bien en asociación con otro.

Los factores que influyen en la dinámica de dispersión de contaminantes son las características de las emisiones, las condiciones atmosféricas y la geografía y el relieve.

• Las características de las emisiones.

Este factor viene determinado por la naturaleza del contaminante, su concentración, sus características y la altura del foco emisor. Cuando la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio, el gas asciende.

• Las condiciones atmosféricas.

La situación de la atmósfera determina el estado y el movimiento de las masas de aire, lo que a su vez, condiciona la estabilidad o inestabilidad atmosférica, que facilitan o dificultan la dispersión de la contaminación. Entre los factores atmosféricos a tener en cuenta destacan:

• La temperatura del aire y sus variaciones con la altura, que determinan los movimientos de las masas de aire y por tanto las condiciones de estabilidad o inestabilidad atmosféricas.

• Los vientos relacionados con la dinámica horizontal atmosférica, elementos de gran importancia en la dispersión de contaminantes, en función de sus características: dirección, velocidad y turbulencia.

• Precipitaciones, que producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, al arrastrar parte de los contaminantes al suelo.

• Insolación, que favorece las reacciones entre los precursores de los oxidantes fotoquímicos, aumentando la concentración de los mismos.

• Características geográficas y topográficas

La situación geográfica y el relieve tienen una influencia en el origen de brisas, que arrastran los contaminantes o provocan su acumulación.

• En las zonas costeras se originan sistemas de brisas que durante el día desplazan los contaminantes hacia el interior, mientras que durante la noche, al invertirse la circulación de las mismas, la contaminación se desplaza hacia el mar.

• En zonas de valles y laderas se generan las llamadas brisas de valle y montaña. Durante el día las laderas se calientan y se genera una corriente ascendente de aire caliente, mientras que en el fondo del valle se acumula aire frío y se origina una situación de inversión que impedirá la dispersión de los contaminantes. Durante la noche sucede lo contrario.

• La presencia de masas vegetales disminuye la cantidad de contaminación en el aire, al frenar la velocidad del viento, facilitando la deposición de partículas.

• La presencia de núcleos urbanos contribuye a disminuir o frenar la velocidad del viento. Además se generan brisas urbanas que establecen una circulación cíclica de las masas de aire, provocadas por el calor y la capa de contaminantes, que existen en el interior de la ciudad. Se forma el efecto denominado isla de calor, y como consecuencia de la mencionada circulación de vientos se produce la típica formación denominada cúpula de contaminantes sobre la ciudad.

• Efectos de la contaminación del aire

• Efectos locales. Formación de smog

Estas nieblas o smogs provocan una elevada pérdida de calidad de aire y graves alteraciones en la salud humana. Existen dos tipos de smog: clásico o “puré de guisantes” y fotoquímico.

El smog clásico es típico de ciudades con alto contenido en SO2 en el aire, partículas y situaciones anticiclónicas. Produce alteraciones bronquiales y toses.

El smog fotoquímico tiene su origen en la presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos que emanan de las reacciones de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y oxígeno con la energía proveniente de la radiación solar proveniente de la radiación solar ultravioleta. Este proceso se ve favorecido por situaciones anticiclónicas, fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de contaminantes. El smog fotoquímico se caracteriza por la presencia de bruma, formación de O3, irritación ocular y daños en la vegetación.

• Efectos regionales

Los efectos que más preocupan actualmente a nivel regional son el agujero de ozono y la lluvia ácida.

• Agujero de ozono.

Entre los años 1977 y 1984 se detectó que la cantidad de ozono presente durante la primavera en la Antártida había disminuido en un 40%. Los científicos denominaron a este fenómeno el agujero de ozono. Las reacciones químicas más relevantes son:

• Papel de los NOx. Los NOx se producen en grandes cantidades durante las tormentas, muy frecuentes, y dada su enorme altitud, pueden emitirlos hacia la estratosfera. Por otra parte, los NOx liberados por el hombre durante las combustiones no pueden alcanzar la estratosfera, ya que se trata de compuestos sumamente reactivos a nivel de troposfera. Sin embargo, el N2O, liberado junto con los NOx en las combustiones y procedente de la desnitrificación de los suelos agrícolas, es un compuesto poco reactivo que puede ascender hasta la estratosfera, donde se transforma en NOx mediante un proceso de fotólisis.

• Papel de los compuestos de cloro, como NaCl y HCl, naturales, liberados por el mar y por las erupciones volcánicas, y los artificiales, como los CFC, utilizados como propelentes de aerosoles, disolvientes y refrigerantes, por su inocuidad debida a su estabilidad, que alcanzan la estratosfera y rompen el ozono.

El ozono del polo sur es mayor que el del polo norte, porque al tratarse de un gran continente, el enfriamiento invernal es intensísimo, debido al asentamiento de un anticiclón que al hacer disminuir la temperatura del aire provoca la formación de nubes de hielo en la estratosfera, denominadas nubes estratosféricas polares (NEP), a altitudes superiores a las habituales, para lo cual se necesitan condiciones atmosféricas que sólo se dan en la Antártida. Las NEP deben desarrollarse sobre núcleos de condensación, papel desempeñado por los NO2, que al reaccionar con el agua se transforman en HNO3, y al precipitar caen junto con la nieve. Al estar desnitrificada la estratosfera, cuando llega la primavera austral, el cloro libre comienza a destruir masivamente el ozono. La falta de ozono es realimentada positivamente de la siguiente manera: al no haber absorción de luz UV ni calentamiento de la estratosfera, ésta es más fría y forma nubes de hielo más numerosas que producen una mayor desnitrificación y destrucción del ozono.

Otro factor que contribuye al incremento del agujero de ozono en el polo sur es la permanencia del vórtice polar durante gran parte del año impide la afluencia del aire rico en ozono procedente de las zonas ecuatoriales.

• Lluvia ácida.

Los contaminantes pueden retornar a la superficie terrestre en lugares cercanos a los focos de emisión o bien en zonas alejadas, originando en este segundo caso el fenómeno conocido como contaminación transfronteriza como la lluvia ácida. Este nombre hace referencia al retorno a la Tierra de los óxidos de S y N descargados a la atmósfera en forma de ácidos disueltos en las gotas de lluvia, pero también en forma de nevadas, nieblas y rocíos.

El fenómeno de la lluvia ácida comienza cuando el azufre y el nitrógeno presentes en los combustibles fósiles son liberados a la atmósfera mediante procesos de combustión, como SO2 y NO3, que son transportados, reaccionan, precipitan y se depositan, retornando a la superficie de la Tierra de dos modos distintos:

• Deposición seca: en forma gaseosa o como aerosoles, cerca de las fuentes de emisión.

• Deposición húmeda: la mayor parte de los SO2 y NOx que permanecen en la atmósfera sufren un proceso de oxidación en el que se forma ácido sulfúrico y ácido nítrico que se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes, pudiendo ser transportados por el viento a cientos de kilómetros del foco emisor, retornando al suelo por medio de las precipitaciones.

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

Los efectos de la lluvia ácida se manifiestan en la corrosión de metales y descomposición de materiales de construcción, la destrucción de ecosistemas naturales por alteración de suelo o aguas, la destrucción de masas forestales y la desaparición de especies animales en ecosistemas acuáticos.

Tipo de contaminante	Salud	Vegetación	Materiales
Partículas	Irritación de las membranas internas en las vías respiratorias.	Obstrucción de los estomas. Necrosis y caída de hojas.	Erosión por abrasión en edificios. Deposición sobre edificios.
Compuestos de azufre: SO2, SO3, H2S	El SO2 produce irritación en las mucosas y en los ojos. El H2S produce malos y tóxicos olores	El SO2 produce pérdida de color en las hojas (clorosis) y necrosis.	El SO2 en la caliza provoca su demolición. En el papel causa su amarilleo y en el cuero pérdida de flexibilidad y resistencia. En los metales provoca corrosión.
Compuestos orgánicos: Hidrocarburos: COV, PCB Dioxinas y furanos	Producen irritación en las mucosas. Dioxinas y furanos poseen efectos cancerígenos y mutagénicos
Óxido de nitrógeno: NO2, NO, N2O	El NO2 produce enfermedades de las vías respiratorias, agravamiento de procesos asmáticos. Es tóxico para algunas especies.	El NO2 anula el crecimiento de algunos vegetales (tomates, judías, etc).	El NO2 produce pérdida de color en los tejidos de la ropa.
Óxidos de carbono: CO2 - CO	El CO es tóxico, interfiere en el transporte de oxígeno a las células.
Compuestos halogenados: Cl2, HCl, HF, CFC	El cloro es tóxico y provoca irritación en las mucosas. El HF se acumula en los huesos.	El HF se acumula en la hierba, pasando al resto de las cadenas tróficas. El HF provoca pérdida de color en las hojas.
Oxidantes fotoquímicos: Ozono	Por su alta capacidad oxidante, provoca irritaciones en nariz y garganta; asimismo produce fatiga y falta de coordinación	El O3 y los PAN producen manchas blancas en la vegetación, punteaduras.	Producen desintegración del caucho y corrosión de metales.

• Indicadores biológicos de contaminación.

Se basan en el análisis de la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos contaminantes gaseosos atmosféricos, cuyos efectos permiten identificar su presencia y vigilar la evolución de la contaminación atmosférica. Entre los contaminantes más comúnmente detectados mediante indicadores biológicos tenemos HF, SO2, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos radiactivos. Entre las especies empleadas destacan los líquenes.

• LA CONTAMINACIÓN SONORA

Se puede definir el ruido como un sonido inarticulado, confuso, más o menos fuerte y siempre desagradable para el que lo percibe; de forma más compleja, como toda sensación auditiva molesta y el fenómeno acústico que la produce.

5.2.1. Origen y fuentes productoras de ruido

Las principales fuentes de ruido que la OMS considera son:

• La industria. El ruido que produce es causado por la maquinaria que se emplea, y aumenta en relación directa con la potencia de las máquinas.

• Los medios de transporte. Muchos autores consideran a los automóviles como la fuente más importante de ruido ambiental.

• Construcción de edificios y obras públicas. Las obras son causa de abundante ruido debido a la maquinaria empleada. Esta situación se agrava por el hecho de que los equipos no cuentan con silenciadores en la mayoría de los casos.

• Interior de edificios. Las actividades de limpieza, los electrodomésticos, la vida familiar, etc., producen ruidos de carácter privado cuyo control resulta difícil.

• Otras fuentes. Se incluyen fuentes de tipo individual y relacionadas con el ocio y el tiempo libre, como son los lugares de diversión. Los ruidos que ocasionan no se consideran molestos, aunque producen niveles de contaminación sonora elevados.

5.2.2. Efectos de la contaminación sonora

Los efectos producidos son:

• Alteraciones fisiológicas, como la pérdida de audición. Ésta depende de la intensidad y tiempo de exposición y no se produce de forma brusca, sino gradual. Las consecuencias pueden ser permanentes o temporales. Otras repercusiones del ruido se producen sobre la respiración, pues se produce un aumento de su frecuencia. En el sistema circulatorio, el ruido ocasiona aceleraciones del ritmo cardíaco, aumento de la presión arterial y riesgo coronario. En el aparato digestivo produce disminución de la secreción salivar, naúseas, vómitos, pérdida de apetito e incluso úlceras gastroduodenales. Sobre el sistema endocrino provoca una alteración en el funcionamiento de las glándulas suprarrenales. Además altera el órgano del equilibrio, lo que supone pérdida de éste y vértigos.

• Alteraciones psíquicas, cuyos factores de mayor repercusión son la intensidad del ruido, fuente de emisión, la hora de emisión y el estado de ánimo o la sensibilidad del receptor. Las alteraciones más frecuentes son la neurosis, la irritabilidad y el estrés.

• Otras alteraciones, como las dificultades en la comunicación oral y alteración sobre el sueño. Los efectos dependen de la naturaleza del ruido, la edad y el sexo. También se producen alteraciones en el rendimiento laboral, puesto que el ruido afecta sobre todo a tareas que implican memorización o resolución de problemas y a trabajos de vigilancia.

CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE

1ª EVALUACIÓN 2

EMISIONES

EFECTO FOCOS

(Temperatura, gas, velocidad, salida, configuración edificios).

Transporte, atmósfera y difusión (viento+turbulencia). Reacciones químicas, atmósfera

Mecanismos sumidero

Respuesta receptor (ensucia, corrosión, efectos salud, vegetación, etc.)