1. CTM
Marta García Toledano
TEMA 6. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
1) LA CONTAMINANCIÓN ATMOSFÉRICA.
Contaminación atmosférica se define como la condición de la atmósfera en la que ciertas
sustancias y/o formas de energía alcanzan unas concentraciones tales que producen riesgos,
daños o molestias a los seres vivos o los bienes materiales, o bien que pueden ser origen de
alteraciones en el funcionamiento de los ecosistemas y en el clima.
Se denomina tiempo de residencia o vida media de un contaminante al periodo de tiempo
que puede permanecer en la atmósfera como tal, o participando en reacciones químicas. Varía
dependiendo de la naturaleza del contaminante.
Los contaminantes atmosféricos se pueden clasificar:
a) Según su Origen:
-
Antrópicos: si proceden de actividades realizadas por los seres humanos, como emisiones
de gases en industrias y vertidos descontrolados.
Naturales: debidos a fenómenos que ocurren en la naturaleza, como las erupciones
volcánicas, rayos, etc.
b) Según su Naturaleza:
- Biológicos: microorganismos o bien sustancias procedentes de animales o plantas (polen, por
ejemplo).
- Físicos: puede tratarse de:
- Ruido (contaminación acústica): Se entiende por ruido todo sonido no deseado o
molesto, capaz de alterar el bienestar fisiológico o psicológico del ser humano y de
aquellos animales capaces de captarlo. Su origen puede ser natural o antrópico, y
dependiendo del grado de exposición, sus consecuencias son variadas, tanto a nivel
físico como psíquico.
- Luz (contaminación lumínica): además del despilfarro energético y la molestia que
supone para las observaciones astronómicas, tiene efectos sobre la flora y la fauna
(insectos, aves, murciélagos, especies marinas que se acercan a las costas, etc).
- Radiaciones: tanto ionizantes (rayos X, alfa, beta y gamma, que por su elevada
energía pueden dañar el ADN provocando mutaciones y cáncer) como no ionizantes
(campos eléctricos y magnéticos que pueden afectar al sistema nervioso).
- Químicos: óxidos de carbono, nitrógeno, azufre, aerosoles, humos, olores, etc. Pueden
clasificarse en contaminantes primarios y secundarios:
1

2. CTM
Marta García Toledano
Son contaminantes primarios los emitidos directamente a la atmósfera desde una fuente
emisora identificable. Se incluyen dentro de este grupo:
1. Partículas: iones, aerosoles y humos
2. Olores.
3. Compuestos de azufre SO2,SO3, H2S
4. Óxidos de nitrógeno: N2O, NO, NO2
5. Óxidos de carbono: CO, CO2
6. Hidrocarburos
7. Dioxinas.
8. Compuestos halogenados: HCL, HF, CFCs
9. Metales pesados: Pb, Hg, Cd
Son contaminantes secundarios los que se originan a partir de los anteriores mediante
reacciones químicas que tienen lugar en la atmósfera. Son ejemplos el SO3, ácido sulfúrico
H2SO4, ácido nítrico HNO3, ozono troposférico O3, PAN, etc.
2) LA DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES.
Denominamos emisión a la cantidad de contaminantes vertidos a la atmósfera procedentes de
un foco emisor (actividad humana) en un periodo de tiempo determinado. Se miden a la salida
del foco emisor.
Denominamos inmisión a la concentración existente de un contaminante en un medio
receptor (la atmósfera, en este caso).
Una vez emitidos los contaminantes, los factores que influyen en su dinámica de dispersión
son fundamentalmente:
a) Características de las emisiones:
Influyen factores como la naturaleza del contaminante (si es gas su dispersión será mayor que
si es sólido, ya que este tiende a deponerse con más facilidad), la concentración de emisión, y
características físico-químicas como su temperatura (si es mayor que la del medio asciende
con facilidad aumentando su dispersión) o la velocidad de emisión (ya que a más velocidad,
más facilidad para atravesar las capas de inversión).
b) Condiciones atmosféricas:
Las situaciones anticiclónicas o de estabilidad atmosférica dificultan
la dispersión
aumentando, por tanto, la inmisión. Las situaciones ciclónicas o de borrasca o de inestabilidad
atmosférica favorecen la dispersión de la contaminación. Entre los factores atmosféricos a
tener en cuenta destacan las brisas, y las situaciones isla de calor y de inversión térmica:
2

3. CTM
Marta García Toledano
b.1. Las Brisas en Zonas Costeras:
Durante el día la alta tasa de insolación calienta más la
superficie continental que la oceánica debido al alto
calor especifico del agua. Esto hace que el aire cálido de
la superficie continental se eleve y el espacio que deja
libre tienda a ser ocupado con aire frío procedente del
mar, generándose un circuito
que desplaza los
contaminantes hacia el interior.
Durante la noche ocurre lo contrario, el aire sobre el
mar se enfría más lentamente que sobre el continente,
lo que hace que el aire marino sea más cálido y sea, por
tanto, el que ascienda y el continental se desplace hacia
el mar, y con él los contaminantes.
b. 2. Las Brisas de Valle y Montaña:
Durante el día la tasa de insolación es mayor en las laderas
de los valles que en el fondo, lo que hace que este aire
cálido ascienda por las laderas, acumulándose aire frío en el
fondo del valle.
Durante la noche, el suelo del valle (al estar más protegido),
está más caliente que las laderas, de modo que asciende, y
el vacío producido se rellena con el aire que desciende por
las laderas.
b. 3. Efecto Isla de Calor:
En las ciudades existe un microclima muy peculiar que genera movimientos locales de aire, lo
que ha llevado a definir las urbes como islas térmicas
La temperatura en el interior de la ciudad es 1 ºC o 2ºC más elevada que en la periferia, por el
calor que se produce en las combustiones de coches, calefacciones, etc, y el que desprenden
tras haberlo absorbido los edificios y el pavimento. Además influye la presencia de edificios,
que frena la velocidad de las masas de aire y origina turbulencias.
Estas circunstancias provocan el ascenso del aire cálido del
centro urbano creando una situación de bajas presiones,
que atrae las masas de aire frío desde la periferia al interior.
Este hecho es preocupante, ya que esto no sólo dificulta la
dispersión de los contaminantes del centro urbano, sino
3

4. CTM
Marta García Toledano
que aumenta la contaminación al incorporar los contaminantes emitidos por los cinturones
industriales que suelen encontrarse en el entorno de las urbes. Así, se forma la típica cúpula o
boina de contaminantes.
b.4. Las Inversiones Térmicas:
Se denomina gradiente vertical de temperatura (GVT) a la variación
de temperatura atmosférica entre dos puntos situados a 100 m de
distancia en sentido vertical.
Generalmente la temperatura en la troposfera desciende con la
altura, pero este patrón a veces se altera, de forma que en
determinadas capas la temperatura presenta valores más altos que
en las capas inferiores. Esta situación se denomina Inversión
Térmica.
Desde el punto de vista de la dispersión de contaminantes, ésta se
ve claramente desfavorecida, ya que los contaminantes que
ascienden se encuentran con una capa más caliente que ellos, por
lo que el ascenso se impide y quedan acumulándose en esta zona
de inversión.
3) EFECTOS LOCALES DE LA CONTAMINANCIÓN ATMOSFÉRICA: SMOG
El término SMOG (del inglés smoke + fog) hace referencia a la formación de nieblas
compuestas por contaminantes primarios y secundarios. Este fenómeno es un buen ejemplo
de interacción entre la presencia de un contaminante, y las condiciones atmosféricas
existentes. Existen dos tipos de SMOG:
a) SMOG SULFUROSO o HÚMEDO: se origina como consecuencia de la elevada
concentración urbana de hollines, humos y SO2, procedentes de la combustión de carbón y
petróleo de los vehículos, calefacciones e industrias. Con condiciones atmosféricas de
humedad se produce la reacción de los óxidos con el vapor de agua y se forman nieblas
ácidas de color grisáceo, que producen alteraciones del aparato respiratorio. Dado que
necesita humedad para su formación, se produce sobre todo en Diciembre – Enero, en
situaciones anticiclónicas con nieblas pero sin vientos.
b) SMOG FOTOQUÍMICO o SECO: se origina por la presencia en la atmósfera de
contaminantes oxidantes (PAN o Nitrato de Peroxiacetilo, O3, aldehídos) que se forman al
interaccionar los óxidos de nitrógeno, el oxígeno o los hidrocarburos (procedentes del
petróleo) con la radiación UV solar.
Ej. NO2 + UV  NO + O
O + O2  O3
Se ve favorecido por situaciones anticiclónicas secas, con fuerte insolación y sin vientos,
por lo que suele darse en Agosto – Septiembre. Provoca irritación ocular y del sistema
4

5. CTM
Marta García Toledano
respiratorio, daños en los tejidos vegetales y en los materiales (por ejemplo, corrosión de
los metales).
4) EFECTOS REGIONALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA: LLUVIA ÁCIDA.
Gran parte de los óxidos de azufre y de nitrógeno emitidos a la atmósfera retornan a la
superficie terrestre, bien en estado gaseoso (deposición seca), bien en forma de ácidos
disueltos en las gotas de lluvia (deposición húmeda) o en nevadas, nieblas y rocío.
SO2 + O + H2O  SO4H2 + O2
2NO2 + O3 + H2O  2NO3H + O2
El óxido de azufre es el que más contribuye a la acidez del agua de lluvia, ya que es más soluble
que el de nitrógeno. En cualquier caso, las lluvias tendrán un marcado pH ácido (<4,5), lo que
da nombre al fenómeno, y ocasiona numerosos daños sobre los ecosistemas, entre los que
destacan los siguientes:
-
-
-
En los ecosistemas acuáticos como ríos y lagos, el incremento de acidez provoca una
disminución o la desaparición de especies de seres vivos (un pH inferior a 4 provoca la
muerte de salmones, invertebrados y plantas). Además la acidez aumenta la solubilidad de
iones metálicos (Pb, Al, Zn) tóxicos para los seres vivos, y bioacumulables.
En el suelo, ya que un aumento de su acidez lleva a cambios en su composición,
empeorando su calidad y transformándolo en suelo improductivo. Además se aumenta la
lixiviación de iones tóxicos que serán absorbidos por las plantas e incorporados así a la
cadena trófica.
En la vegetación, siendo los bosques los que más sufren sus efectos, con pérdida de color
en las hojas debida a la pérdida de nutrientes, caídas de las mismas, alteraciones en la
corteza y muerte.
Además, la lluvia ácida acelera la corrosión de los materiales y la erosión de las rocas. Esta
última alteración, cuando afecta a las rocas calizas, se conoce como Mal de la Piedra, y sus
estragos pueden apreciarse en numerosos monumentos. Consiste en la transformación de la
caliza en yeso (fácilmente soluble) por el ataque del ácido sulfúrico.
CO3Ca + SO4H2 + H2O  SO4Ca + 2H2O + CO2
La mayor acidez en el agua de lluvia registrada en Europa se ha observado en Escocia, donde el
pH ha llegado a ser de 2,4. Países como Gran Bretaña o Alemania, muy industrializados,
trasladan hacia zonas como Noruega, Dinamarca o Finlandia los contaminantes, donde éstos
se depositan. Estos países son receptores de la contaminación al encontrarse al este de los
países emisores, dado que en estas zonas el sentido de la circulación general de la atmósfera
es del oeste.
5

6. CTM
Marta García Toledano
5) EEFECTOS GLOBALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA I: DESTRUCCIÓN DE LA
CAPA DE OZONO.
El ozono (O3) estratosférico filtra o absorbe las nocivas radiaciones UV, impidiendo que
alcancen la superficie terrestre.
El ozono es un gas que se forma y se destruye de manera natural en la estratosfera:
Formación:
O + UV  O + O
O + O2  O 3
Destrucción:
O3 + UV  O2 + O
Así, la cantidad de ozono destruida de forma natural se contrarresta con la cantidad fabricada
también de forma natural, de modo que el balance está en equilibrio.
El problema llega cuando se emiten a la atmósfera gases destructores del ozono, que rompen
el equilibrio natural. Estos gases son fundamentalmente los compuestos de cloro o CFC
(presentes en aerosoles, espumas, disolventes, refrigerantes), los óxidos de nitrógeno
(procedentes de fertilizantes, emisiones de aviones supersónicos y pruebas nucleares), y el
bromuro de metilo (CH3Br, presente por ejemplo, en pesticidas).
Los CFC se produjeron de forma masiva en los años 80, parecían ser totalmente inertes en la
atmósfera y se pensaba que no formarían compuestos peligrosos. Sin embargo, al no
combinarse en la troposfera, los CFC llegan hasta la estratosfera, donde la potente radiación
ultravioleta sí es capaz de descomponerlos, desprendiendo átomos de cloro que reaccionan
con el ozono:
Cl + O3  ClO + O2
ClO + O  Cl + O2
Como vemos, el Cl vuelve a quedar libre tras la destrucción del ozono, lo que significa que
puede seguir destruyendo más moléculas. Concretamente, las moléculas de Cl permanecen
activas en la estratosfera durante 100 años, en los cuales pueden eliminar 100.000 moléculas
de ozono cada una.
Por otro lado, en la troposfera existe una molécula capaz de inactivar al Cl, es decir, de
reaccionar con él y “capturarlo” de modo que no esté libre para destruir ozono. Esa molécula
es el NO2:
NO2 + ClO  ClNO3
El hecho de que el agujero de la capa de ozono sea mayor en la Antártida que en cualquier otra
zona del planeta, se debe precisamente a que es la zona donde menos moléculas de Cl son
capturadas por el NO2, y esto se produce porque el NO2 ya está “ocupado” en otra tarea:
6

7. CTM
Marta García Toledano
Las condiciones de frío antártico (-80 ºC) hacen que en esta zona la troposfera sea más
estrecha que en ningún otro sitio (ya que los gases al enfriarse se comprimen) y que se forman
nubes de hielo en la estratosfera (Nubes Estratosféricas Polares). Estas nubes utilizan como
núcleos de condensación los NO2, que reaccionan con el agua formando ácido nítrico, que cae
a la tierra con la nieve. De este modo, al quedar la atmósfera desnitrificada, el Cl alcanza la
estratosfera en mayor proporción y destruye más ozono. Este proceso se retroalimenta, ya
que al no haber tanto ozono no puede absorberse tanta radiación UV, con lo que la
estratosfera estará más fría y se formarán más NEP.
Otro factor que incrementa el agujero de ozono en el Polo Sur es el hecho de que el vórtice
polar permanece durante gran parte del año, lo que impide la afluencia de masas de aire ricas
en ozono.
La consecuencia de la destrucción del ozono es la mayor llegada de radiación UV a la superficie
terrestre, con los siguientes efectos negativos:
- Para los seres humanos: aumento del cáncer de piel y depresión del sistema inmunitario.
- Para los ecosistemas acuáticos: pérdida del fitoplancton y por tanto alteración de toda la
cadena trófica, cáncer de piel y muerte en animales.
- Para los ecosistemas terrestres: cáncer de piel e incremento de la ceguera en animales,
reducción del crecimiento vegetal, muerte de los tejidos vegetales.
- Aumento del Smog Fotoquímico.
La fabricación de productos con CFCs quedó prohibida por el Protocolo de Montreal de 1.987.
6) EFECTOS GLOBALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA II: CAMBIO CLIMÁTICO
(CALENTAMIENTO GLOBAL).
El incremento del efecto invernadero se manifiesta en un calentamiento global progresivo de
la atmósfera, que, de seguir con el mismo ritmo de emisiones, sería de 0,3 ºC cada 10 años,
con aumentos de 2 a 6 ºC para mediados del siglo XXI.
La consecuencia de este aumento será un cambio climático en todo el mundo, con una
distribución diferente de tierras y mares por el ascenso del nivel del mar, debido al deshielo de
los casquetes polares y aumento del volumen del agua, al aumentar la temperatura.
El problema de los modelos que se utilizan para hacer previsiones del cambio climático es
acertar con la complejidad de factores que influyen en la circulación atmosférica. Por ejemplo,
un incremento de la temperatura aumentaría la evaporación y, por tanto, la nubosidad, que en
parte frenaría la cantidad de luz que llega a la tierra.
La solución teórica siempre pasaría por:
-
Reducir las emisiones de CO2 utilizando energías alternativas.
7

8. CTM
-
Marta García Toledano
Controlar las emisiones de gases de la agricultura y ganadería.
Eliminar y sustituir los CFC.
Frenar la deforestación y desertización potenciando la repoblación forestal.
Evitar la contaminación marina.
Pero, ¿se trata de una variación climática natural o, por el contrario, existen evidencias de la
influencia humana? En el Convenio sobre el Cambio Climático de la Conferencia de Río de
1992, se apuntó en este segundo sentido y se concluyó que si los países en vías de desarrollo
siguen nuestro modelo de explotación incontrolada en cuanto al consumo de los recursos, las
emisiones de gases de efecto invernadero se dispararán. La solución que se propuso fue la de
propiciar su desarrollo económico mediante el uso de energías renovables, limpias y
sostenibles, siendo ésta una labor global que habrían de subvencionar los países ricos.
Se sabe que en los últimos miles de años la concentración de CO2 atmosférico se mantuvo
alrededor de 280 ppm, pero a partir de la Revolución Industrial, con la quema de combustibles
fósiles, comenzó su vertiginoso ascenso hasta 370 ppm en 2001, como consecuencia de las
más de 23000 millones de toneladas anuales de CO2 emitidas a la atmósfera.
Según un informe de 2001 de los científicos pertenecientes al Panel Intergubernamental sobre
el Cambio Climático (IPCC), parece que existen claras evidencias del papel humano en el
cambio climático global. Ciertamente, el CO2 es el principal responsable, pero no el único, ya
que existen otros gases de efecto invernadero mucho más potentes que el CO2, aunque su
incidencia en el efecto no sea tanta, dada su menor concentración en la atmósfera: el metano
y el óxido nitroso.
En definitiva, la quema de combustibles fósiles unida a la deforestación (recordamos que la
vegetación retira dióxido de carbono atmosférico), se perfilan como las causas del cambio
climático actual.
Los principales efectos del calentamiento global son:
-
-
-
Deshielo de los casquetes polares.
Subida del nivel del mar (de 15 a 95 cm durante los próximos 100 años), con inundaciones
de las zonas costeras. Esta subida será causada por el deshielo en tierra firme (caso de la
Antártida, ya que el deshielo de los flotantes no aumenta el nivel del mar (por el principio
de Arquímedes).
Disminución del albedo, con lo que se elevarían aún más las temperaturas.
El océano Ártico se descongelaría (hacia el 2080 estaría totalmente deshelado) y el agua
sería menos densa por contener menos sal, lo que originaría problemas en la cinta
transportadora y en las corrientes oceánicas.
Desplazamiento de las zonas climáticas hacia los polos, a un ritmo de unos 5 km/año, lo
que provocará la destrucción de la tundra ártica, cuyas turberas actúan como sumidero de
unos 2400 km3 de gases de efecto invernadero, metano y CO2. La turba se encuentra
8

9. CTM
-
-
-
Marta García Toledano
retenida bajo el permafrost (suelo helado) que, al deshelarse y secarse, deja que dichos
gases salgan hacia la atmósfera, realimentando positivamente el efecto invernadero.
Aumento generalizado de las temperaturas de la troposfera, sobre todo en los continentes
del hemisferio norte. Más días de calor y menos días de frío al año. Subida de la
temperatura entre 1,4 y 5,8 ° C, respecto a las de 1900, durante los próximos 100 años.
Disminución de las temperaturas en la estratosfera.
Cambios en la distribución de las precipitaciones, según las regiones: inundaciones,
sequías (éste sería el caso de España) y huracanes.
Avance de los desiertos subtropicales.
Reducción de la calidad de las aguas.
Problemas de salud a causa del hambre y las enfermedades derivadas de una disminución
de las cosechas.
Reactivación de ciertas enfermedades producidas por mosquitos y otros vectores de
transmisión, debido a la expansión de las zonas más calientes. Por ejemplo, la
reintroducción de la malaria en Europa.
Destrucción de los manglares.
Extinciones de las especies vulnerables.
Cambios en la dinámica de los ecosistemas.
Variaciones en la circulación general de los vientos y las corrientes oceánicas.
Aumento en la frecuencia e intensidad de los fenómenos atmosféricos extremos
(huracanes, monzones, etc).
Implicaciones sobre los sistemas económicos y sociales.
El primer intento de poner un límite a las emisiones de gases de efecto invernadero lo supone
el Protocolo de Kioto, de diciembre de 1997. Su objetivo era reducir en los países
desarrollados una media de un 5,2% hasta el año 2008 - 2012 respecto a las emisiones
correspondientes a 1990, con el fin de estabilizar concentración en la atmósfera. Sin embargo,
no se impone ningún límite a emisiones de los países pobres. Pronto se comenzó a hablar de
los mecanismos de flexibilidad con la finalidad de que las reducciones no fueran tan drásticas.
El primero de dichos mecanismos se basa en la compraventa de emisiones (un país puede
comprar a otro los derechos de las emisiones, de forma que pueda alcanzar sus objetivos); el
segundo se denomina mecanismo de desarrollo limpio (invitar a los países desarrollados a
invertir en proyectos de desarrollo del sur), y el tercero consiste en la inclusión de sumideros
de carbono (aumentar las emisiones a cambio de plantar árboles y otros vegetales).
7) MEDIDAS DE PREVENCIÓN PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.
El estado de la atmósfera debe ser vigilado de forma permanente mediante las redes vigilancia
de la calidad del aire, que utilizan tanto técnicas de análisis FQ como bioindicadores de calidad
(líquenes especialmente). Por otra parte, se deben implantar:
a) Medidas de Prevención:
-
Planificación de Usos del Suelo (O.T).
9

10. CTM
-
Marta García Toledano
EIA de las diferentes actividades contaminantes.
Selección de Tecnologías Limpias.
Desarrollo de Programas I+D (investigación y desarrollo).
Mejora de la calidad de los Combustibles (con una mayor eficacia de los combustibles
se necesitará menos cantidad para desarrollar una misma actividad).
Medidas Legislativas: leyes de protección del ambiente atmosférico.
Información Ciudadana (EDUCACIÓN AMBIENTAL).
b) Métodos de Corrección: se basan en tres mecanismos:
b.1. Concentración y Retención de Partículas: mediante ciclones, cámaras de gravedad, filtros,
lavado, electroimanes.
b.2. Eliminación de Gases: por absorción (a un líquido), adsorción (a un sólido), o combustión.
b.3. Chimeneas: habrá que tener en cuenta el estudio de factores como la altura, velocidad de
expulsión de contaminantes, vientos, temperatura, etc.
Cámaras de Gravedad: grandes cámaras a las que se hace llegar un fluido gaseoso con
partículas contaminantes en suspensión, a través de un delgado conducto. Al entrar en la
cámara, el fluido reduce bruscamente su velocidad, y las partículas sólidas se depositan en el
suelo por gravedad, siendo después retiradas.
Filtros: de distintos materiales y distinto tamaño de poro, se diseñan para retener las
partículas sólidas contenidas en un flujo gaseoso.
Lavado: el fluido gaseoso se somete a un chorro de agua, de modo que éste atrapa los sólidos
en suspensión.
Electroimanes: las partículas del fluido gaseoso se hacen pasar por un sistema de placas con
carga eléctrica, de modo que quedan pegadas a ellas. Las placas deben limpiarse
frecuentemente.
Ciclones: el gas con las partículas sólidas se introduce en el ciclón, donde es
sometido a numerosos giros en sentido descendente. La fuerza centrífuga del
giro provoca que las partículas sean despedidas hacia las paredes del ciclón, y
tras chocar caen al suelo del mismo, de donde serán recogidas. El gas limpio
sale por la parte superior del ciclón.
10