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VV Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º
Bachillerato.
http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/ctma/
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
molestia 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 artificiales o antropogénicas
 Procede de las distintas actividades humanas.
 Destaca especialmente la combustión de
combustibles fósiles y sus derivados, bien en
la industria como en centrales térmicas o
siderometalúrgicas, en el transporte o en el
uso doméstico.
 Actividades agrícolas y ganaderas, como la
quema de bosques para aumentar el suelo
agrícola, la quema de rastrojos, la emisión de
gases por los fertilizantes (N2), por el ganado
(CH4 producido en el tubo digestivo).
 Una fuente de emisión que está creciendo es
la incineración de residuos sólidos, esta
práctica 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 tiene menor
volumen que los contaminantes naturales, pero los efectos producidos
son perores en el caso de los contaminantes artificiales debido a su
mayor reactividad.
 TIEMPO DE RESIDENCIA El tiempo que un contaminante permanece en la
atmosfera, depende del tipo de contaminante y de las condiciones
atmosféricas (lluvia, viento, inversiones térmicas…)
Tiempo de
residencia
Gases: Depende de su capacidad reactiva
Partículas: Depende de su tamaño
Unidades
de medida
Gases: ppm, ppb, cm3
/m3
Partículas: μg/m3 o mg/m3
TIPOS DE CONTAMINANTES
Se pueden hacer distintas clasificaciones:
Radiaciones ionizadas
Radiaciones no ionizadas
Contaminación sonora
Gases
Partículas
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 emitidos.
 Sus fuentes son perfectamente
identificables y en conjunto supone
el 90% de los contaminantes del
aire.
 Su naturaleza física y su
composición química es muy
variada.
 Se agrupan:
 Según su estado físico (caso de
partículas y metales),
 Según elemento químico
común (caso de los
contaminantes gaseosos).
GASES
TIPOS
CONTAMINANTES
PRIMARIOS
CONTAMINANTES
SECUNDARIOS
FUENTES DE
EMISIÓN
Compuestos de Azufre SO2 ;H2S SO3, H2SO4, SO4
=
Combustión de
carburantes que
contienen Azufre.
Compuestos de Nitrógeno NO ;NH3 NO2 ; NO3
Combustión de N2 y O2 a
alta temperatura.
Compuestos de Carbono De C1 y C3
Aldehídos, cetonas,
ácidos
Combustión de
carburantes de
petróleo; uso de
disolventes.
Óxidos de Carbono CO2 ;CO Ninguno . Combustión .
Compuestos de halógenos
HF; HCl
Ninguno Industrias metalúrgicas .
Oxígeno y oxidantes
O3
Instalaciones eléctricas
de alta tensión,
vehículos automóviles.
PARTÍCULAS
Polvos
Partículas sólidas procedentes de la trituración de las rocas, de cenizas
volcánicas o de partículas arrastradas por el viento.
Humos Pequeñas partículas originadas por combustión
Nieblas
Suspensiones de líquidos en forma de gotas que se condensan a partir de un
gas evaporado
Aerosoles
Nubes de partículas 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
contaminante. Se dan dos
circunstancias que lo hacen un
contaminante de gran importancia
en la actualidad:
 Es un gas que retiene rayos
infrarrojos y produce el efecto
invernadero;
 Su concentración está
aumentando en los últimos
decenios por la quema de los
combustibles 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:
 Combustión 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 actividad humana lo genera en
grandes cantidades. Procede,
principalmente, de la combustión
incompleta de la gasolina y el
gasoil en los motores de los
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
depositarse en la
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 combustión de carburantes a altas
temperaturas. En las ciudades son emitidos 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 peroxiacetilo
(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 actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustiones
realizadas a altas temperaturas. Más de la mitad de los gases de este grupo emitidos
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 desapareciendo en la
estratosfera en reacciones
fotoquímicas que pueden tener
influencia en la destrucción de la
capa de ozono. También tiene
efecto invernadero.
 Procede fundamentalmente de
emisiones naturales (procesos
microbiológicos en el suelo y en
los océanos) y menos de
actividades 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 combustión de la madera, por el uso de
disolventes, combustión 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 actividades
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
utilizado 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
distintas como partículas 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).
Partículas y aerosoles
Contaminantes secundarios
 Se generan a partir 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 contaminación
fotoquímica.
 El que se encuentra en la zona más
cercana a la superficie se forma por
reacciones inducidas por la luz solar
en las que participan,
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 partir de
procesos de combustión que implican al cloro. El término se
aplica indistintamente 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 pesticidas,
conservantes, desinfectantes o componentes del papel;
2. Cuando se queman a bajas temperaturas materiales como
algunos productos químicos, gasolina con plomo, plástico,
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. La mayor parte de los
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. Otros ascienden a alturas
considerables y son transportados
hasta lugares muy alejados del foco
emisor.
3. Un tercer grupo, más reducido,
puede llegar a traspasar la
tropopausa e introducirse en la
estratosfera.
1
3
2
Hay que distinguir:
EMISIÓN: Cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor en un
periodo de tiempo determinado. Se mide a la salida del foco emisor.
INMISIÓN: Cantidad 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 anticiclónicas 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 características, dirección ,
velocidad y turbulencia sabremos la
dirección en que se desplaza el
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 invertirse 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 partículas 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 combustión 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 anticiclones
La presencia de núcleos urbanos:
Boina de contaminación en las ciudades
Movimiento del aire en una “isla de calor”
3. Características de las emisiones
Depende de la naturaleza de los contaminantes:
 Gas
 Partículas. 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 pertinentes para la minimización
del impacto.
Empleo de tecnologías de baja o nula emisión
de residuos en su origen.
Concentración y retención de partículas con
equipos adecuados, separadores de gravedad,
filtros de tejido, precipitadores electrostáticos,
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 combustión de gases.
 Procesos de reducción catalítica.
( 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)
2
Tipos
de
sm
og
SMOG 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 partículas 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 anticiclón.
Es una neblina de color pardo gris sobre
la ciudad que produce afecciones
respiratorias y agrava los procesos
asmáticos.
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
SMOG FOTOQUÍMICO
Ocurren una serie de reacciones
fotoquímicas complejas:
Formación de O3 por el ciclo
fotolítico del NO2:
NO2 + luz  NO + O
O + O2  O3
Si no hay hidrocarburos, el ozono
“se recicla”, pues reaccionan:
O3 + NO  NO2 + O2
Formación de radicales libres a
partir 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
peroxiacetileno) 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 peroxiacetileno), 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
situaciones anticiclónicas, fuerte
insolación y vientos débiles que
dificultan la dispersión de los
contaminantes.
Es una especie de bruma que produce
irritación ocular, daños en la vegetación
y materiales como el cuero y las fibras
sintéticas 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 último
(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
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
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
Cuando los contaminantes vuelven a la superficie terrestre en zonas
alejadas de los focos de emisión originan contaminación transfronteriza.
La lluvia ácidalluvia 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  H2SO3
H2SO3 + 2 OH-  H2SO4 + H2O
NO2 + OH-  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
partículas de polvo, algunas veces
procedentes del Sáhara, que
contienen diversas sales de calcio.
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
FUENTES DE
LOS ÓXIDOS DE
AZUFRE Y
NITRÓGENO
Fuentes
naturales
óxidos de
azufre
óxidos de
nitrógeno
 Las erupciones
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 combustibles
fósiles
 Tráfico
 Centrales térmicas
 Combustión industrial
 Amoniaco del estiércol
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 negativa
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 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.
 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
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.
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, plásticos, 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
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
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 cárstico.
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
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.
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 Congestión y enfermedades pulmonares
100 – 1000
Puede ser mortal, incluso tras una exposición
breve.
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 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 cauchosH2S
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.Utilización de combustibles con bajos contenidos en azufre
2.Filtros en las centrales térmicas
3.Uso de energías alternativas
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 extiende 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 tierra, tendría
solamente 3mm de espesor.
Entre LOS PRODUCTOS QUÍMICOS QUE
DAÑAN EL OZONO:
 Clorofluorocarbonos ( CFC).
 Agentes de extinción de incendios
(Halones , CFBr),
 Hidroclorofluorocarbonos (HFC),
Bromuro de Metilo, Metilcloroformo
(MFC) y el tetracloruro de Carbono.
Se encuentran presentes en los líquidos
refrigerantes de frigoríficos y aires
acondicionados, aerosoles, líquidos de
extinción de incendios y espumas plásticas.
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 actividad 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 constituida por los organismos
acuáticos, por lo que una disminución de su
productividad 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 múltiples 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 Antártida 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 metil cloroformo y el
bromuro de metilo, también son dañinos para la
capa de ozono.
El tetracloruro de carbono, que también se usa para
combatir incendios, y para los pesticidas, la
limpieza en seco y los fumigantes para cereales, es
algo más destructivo que el más dañino de los
CFC.
El metilcloroformo 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
fertilizantes nitrogenados y por la
quema de combustibles fósiles,
destruyen el ozono y tienen larga
vida, pero sólo llegan a la
estratosfera en proporciones muy
pequeñas.
 Algunas de las sustancias
desarrolladas para servir de
sustitutos provisionales a los CFC, los
HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y
los HBFC
(hidrobromofluorocarbonos)
también están destruyendo la capa
de ozono, pero mucho menos que los
CFC.
 El bromuro de metilo se utiliza como un fumigante de múltiples aplicaciones y
se usa en algunos procesos químicos y en la síntesis orgánica. A diferencia de
los CFC y halones, el bromuro de metilo también se forma en la naturaleza y se
cree que alrededor del 50% del bromuro de metilo encontrado en la atmósfera
es emitido 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
cantidades en las tormentas (en zonas
tropicales son frecuentes, debido a
que se forman a gran altitud pueden
llegar a la estratosfera)
 NOx de origen antropogénico es muy
reactivo en la troposfera, por lo que
no alcanza la estratosfera.
 El N2O, procedente de la
desnitrificación de los suelos agrícolas,
es poco reactivo 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.
 Antropogénicos: CFC
(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 inactivación
http://www.bioygeo.info/Animaciones/CFC_Ozono_1.swf
El agujero de ozono antártico
Desde hace unos años los niveles de ozono sobre la Antártida 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 Antártida 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 Antártida
se produce porque, gran parte del cloro contenido en las
moléculas no directamente destructoras del ozono se convierte
en radicales de cloro destructivos.
Los procesos que se suceden uno tras otro o simultáneamente,
influyen en este resultado:
a)Anticiclón continental: la Antártida es un continente, por lo
que en el invierno se asienta un anticiclón=> 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 existir
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 científicos, la producción de
substancias dañinas seguía aumentando, la preocupación sobre los efectos nocivos que
esta situación podía provocar fue creciendo y llevó a la constitución 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 definitivamente 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 sustitutos.
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 tierra
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 emitida por la Tierra
quedando retenidas entre la tropopausa y la superficie
de la tierra, lo que provoca un calentamiento de esta
zona de la atmósfera.
Efecto invernadero natural
 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 cultivo de arroz, en la
descomposición de restos animales; en la
producción y distribución de gas y combustibles;
y en la combustión incompleta de combustibles
fósiles.
Metano (CH4)
Dioxido de nitrogeno (NO2)
 El aumento del NO2 en la atmósfera se deriva
parcialmente del uso creciente de fertilizantes
nitrogenados.
 El NO2 también aparece como sub-producto de la
quema de combustibles fósiles y biomasa, y
asociado a diversas actividades 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 actividad humana.
 El ozono estratosférico es de origen natural y tiene 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 contienen carbono y
algunos de los siguientes elementos: cloro, bromo o fluor.
 Una vez liberados, algunos de ellos son muy activos 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 últimos 20 o 30 años continuarán teniendo un
impacto por mucho tiempo.
CAMBIO CLIMÁTICO
 Modificación del clima con respecto al
historial climático a una escala global o
regional. Tales cambios se producen a
muy diversas escalas de tiempo y sobre
todos los parámetros climáticos:
temperatura, precipitaciones nubosidad,
etcétera. Son debidos a causas naturales
y, en los últimos 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 climáticos que suceden en
el presente, utilizándolo como sinónimo
de calentamiento global.
Efectos cambio climático
 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 optimista, 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 paleoclimáticos es muy probable que
no tenga precedente por lo menos en los últimos 10.000 años.
 Precipitaciones
Como resultado de un ciclo hidrológico más activo, se espera que los promedios
globales anuales de precipitación y evaporación aumenten. Por otra parte, el
ambiente más cálido permitirá 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 incertidumbre acerca de la magnitud de este
cambio.
Enlace para la simulación de la subida del nivel del mar: http://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 continúen 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 continentales experimenten una
tasa de calentamiento superior a la que se proyecta a nivel global.
 Este efecto será particularmente importante en la zonas continentales de
latitudes 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
estiman que serán entre un 5% y un 20%.
 Específicamente la precipitación debería aumentar en las latitudes altas de
ambos hemisferios, tanto en verano como en invierno. También se proyectan
aumentos invernales en latitudes medias del Hemisferio Norte, así como sobre
Africa tropical y la Antártica, 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 climático
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
energético
4. Trabajos de forestación (plantar árboles “de novo”), reforestación y
agroforestación (integración de los árboles en los cultivos).
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
 http://www.bioygeo.info/Animaciones/CFC_Ozono_1.swf
 http://climatic.educaplus.org/
 http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/CTMA_presentaciones.htm
 http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ies_a_einstein/departamentos/ciencias.htm
 http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/10CAtm1/363AgujOzAntar.htm
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Contaminaciónatmosférica

  • 1. VV Ciencias de la Tierra y Medioambientales. 2º Bachillerato. http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/ctma/ Belén Ruiz IES Santa Clara. CTMA 2º BACHILLER Dpto Biología y Geología CAPAS FLUIDAS DE LA TIERRA: LA ATMÓSFERA II
  • 2. 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 molestia para las personas y bienes de cualquier naturaleza” CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA FUENTES DE CONTAMINACIÓN Fuentes emisoras de contaminación: las naturales y las antropogénicas.
  • 3. 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
  • 4. 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
  • 5. Fuentes artificiales o antropogénicas  Procede de las distintas actividades humanas.  Destaca especialmente la combustión de combustibles fósiles y sus derivados, bien en la industria como en centrales térmicas o siderometalúrgicas, en el transporte o en el uso doméstico.  Actividades agrícolas y ganaderas, como la quema de bosques para aumentar el suelo agrícola, la quema de rastrojos, la emisión de gases por los fertilizantes (N2), por el ganado (CH4 producido en el tubo digestivo).  Una fuente de emisión que está creciendo es la incineración de residuos sólidos, esta práctica 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
  • 6.  El conjunto de contaminantes generados en estos procesos tiene menor volumen que los contaminantes naturales, pero los efectos producidos son perores en el caso de los contaminantes artificiales debido a su mayor reactividad.  TIEMPO DE RESIDENCIA El tiempo que un contaminante permanece en la atmosfera, depende del tipo de contaminante y de las condiciones atmosféricas (lluvia, viento, inversiones térmicas…) Tiempo de residencia Gases: Depende de su capacidad reactiva Partículas: Depende de su tamaño Unidades de medida Gases: ppm, ppb, cm3 /m3 Partículas: μg/m3 o mg/m3
  • 7. TIPOS DE CONTAMINANTES Se pueden hacer distintas clasificaciones: Radiaciones ionizadas Radiaciones no ionizadas Contaminación sonora Gases Partículas Olores Sustancias químicas Formas de energía. Según la naturaleza del contaminante:
  • 8. 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:
  • 9. Contaminantes primarios  Proceden directamente de la fuente de emisión y se encuentran tal y como fueron emitidos.  Sus fuentes son perfectamente identificables y en conjunto supone el 90% de los contaminantes del aire.  Su naturaleza física y su composición química es muy variada.  Se agrupan:  Según su estado físico (caso de partículas y metales),  Según elemento químico común (caso de los contaminantes gaseosos).
  • 10. GASES TIPOS CONTAMINANTES PRIMARIOS CONTAMINANTES SECUNDARIOS FUENTES DE EMISIÓN Compuestos de Azufre SO2 ;H2S SO3, H2SO4, SO4 = Combustión de carburantes que contienen Azufre. Compuestos de Nitrógeno NO ;NH3 NO2 ; NO3 Combustión de N2 y O2 a alta temperatura. Compuestos de Carbono De C1 y C3 Aldehídos, cetonas, ácidos Combustión de carburantes de petróleo; uso de disolventes. Óxidos de Carbono CO2 ;CO Ninguno . Combustión . Compuestos de halógenos HF; HCl Ninguno Industrias metalúrgicas . Oxígeno y oxidantes O3 Instalaciones eléctricas de alta tensión, vehículos automóviles. PARTÍCULAS Polvos Partículas sólidas procedentes de la trituración de las rocas, de cenizas volcánicas o de partículas arrastradas por el viento. Humos Pequeñas partículas originadas por combustión Nieblas Suspensiones de líquidos en forma de gotas que se condensan a partir de un gas evaporado Aerosoles Nubes de partículas líquidas microscópicas o submicroscópicas suspendidas en el aire.
  • 11.  Dada su presencia natural en la atmósfera y su falta de toxicidad, no se debería considerar una sustancia contaminante. Se dan dos circunstancias que lo hacen un contaminante de gran importancia en la actualidad:  Es un gas que retiene rayos infrarrojos y produce el efecto invernadero;  Su concentración está aumentando en los últimos decenios por la quema de los combustibles 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:  Combustión 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 actividad humana lo genera en grandes cantidades. Procede, principalmente, de la combustión incompleta de la gasolina y el gasoil en los motores de los
  • 12. 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 depositarse en la superficie húmedo o seco y el resto se convierte en iones sulfato (SO4 2- ).
  • 13.  NOx (conjunto de NO y NO2 )  El NO y NO2 proceden de fuentes naturales o de combustión de carburantes a altas temperaturas. En las ciudades son emitidos 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 peroxiacetilo (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 actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustiones realizadas a altas temperaturas. Más de la mitad de los gases de este grupo emitidos en España proceden del transporte. Oxidos de nitrógeno NOx
  • 14. Óxido nitroso (N2O)  En la troposfera es inerte y su vida media es de unos 170 años. Va desapareciendo en la estratosfera en reacciones fotoquímicas que pueden tener influencia en la destrucción de la capa de ozono. También tiene efecto invernadero.  Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiológicos en el suelo y en los océanos) y menos de actividades agrícolas y ganaderas (alrededor del 10% del total).
  • 15.  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 combustión de la madera, por el uso de disolventes, combustión 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 actividades 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
  • 16.  Moléculas orgánicas formadas por átomos de Cl y F unidos a C. Se han utilizado mucho en los "sprays", frigoríficos, etc.  Son los principales responsables de la destrucción de la capa de ozono. Clorofluorocarburos o freones o CFC’s
  • 17.  En la atmósfera permanecen suspendidas substancias muy distintas como partículas 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). Partículas y aerosoles
  • 18. Contaminantes secundarios  Se generan a partir 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 contaminación fotoquímica.
  • 19.  El que se encuentra en la zona más cercana a la superficie se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan, 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
  • 20. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Tipos de contaminantes Sustancias químicas Contaminantes secundarios Ozono troposférico
  • 21. 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
  • 22.  Las dioxinas son compuestos químicos obtenidos a partir de procesos de combustión que implican al cloro. El término se aplica indistintamente 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 pesticidas, conservantes, desinfectantes o componentes del papel; 2. Cuando se queman a bajas temperaturas materiales como algunos productos químicos, gasolina con plomo, plástico, papel o madera. Dioxinas
  • 23. 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
  • 24. 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.
  • 25. Dispersión de los contaminantes 1. La mayor parte de los 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. Otros ascienden a alturas considerables y son transportados hasta lugares muy alejados del foco emisor. 3. Un tercer grupo, más reducido, puede llegar a traspasar la tropopausa e introducirse en la estratosfera. 1 3 2
  • 26. Hay que distinguir: EMISIÓN: Cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor en un periodo de tiempo determinado. Se mide a la salida del foco emisor. INMISIÓN: Cantidad 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
  • 27. Transporte Industrias Medio Urbano Emisión Mezcla Transporte Sol Vapor de agua Transformación Deposición Seca Húmeda Inmisión
  • 28. Las situaciones anticiclónicas 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 características, dirección , velocidad y turbulencia sabremos la dirección en que se desplaza el 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
  • 29.  Las precipitaciones: Producen un efecto de lavado, que favorecen la dispersión.  La insolación: Favorece las reacciones de oxidación fotoquímica aumentando la concentración de contaminantes.
  • 30. 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 invertirse la circulación de las mismas las contaminación se desplaza hacia el mar. Es un proceso diario y cíclico.
  • 31. 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.
  • 32. Frena la velocidad del viento, facilita la deposición de partículas 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 combustión 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 anticiclones La presencia de núcleos urbanos:
  • 33.
  • 34. Boina de contaminación en las ciudades Movimiento del aire en una “isla de calor”
  • 35. 3. Características de las emisiones Depende de la naturaleza de los contaminantes:  Gas  Partículas. 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.
  • 36. 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 pertinentes para la minimización del impacto. Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos en su origen. Concentración y retención de partículas con equipos adecuados, separadores de gravedad, filtros de tejido, precipitadores electrostáticos, 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 combustión de gases.  Procesos de reducción catalítica. ( 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.
  • 37. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.
  • 38. 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) 2 Tipos de sm og SMOG 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
  • 39.  SMOG SULFUROSO O CLÁSICO Se forma por la concentración en núcleos urbanos de partículas 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 anticiclón. Es una neblina de color pardo gris sobre la ciudad que produce afecciones respiratorias y agrava los procesos asmáticos. 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
  • 40. SMOG FOTOQUÍMICO Ocurren una serie de reacciones fotoquímicas complejas: Formación de O3 por el ciclo fotolítico del NO2: NO2 + luz  NO + O O + O2  O3 Si no hay hidrocarburos, el ozono “se recicla”, pues reaccionan: O3 + NO  NO2 + O2 Formación de radicales libres a partir 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 peroxiacetileno) y aldehídos: A partir de reacciones entre radicales libres y contaminantes primarios o el propio O2.
  • 41. SMOG FOTOQUÍMICO: Se produce por la presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos ( O3, PAN ( nitrato de peroxiacetileno), 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 situaciones anticiclónicas, fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de los contaminantes. Es una especie de bruma que produce irritación ocular, daños en la vegetación y materiales como el cuero y las fibras sintéticas y formación de O3 troposférico.
  • 42. 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. 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 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
  • 43. Cuando los contaminantes vuelven a la superficie terrestre en zonas alejadas de los focos de emisión originan contaminación transfronteriza. La lluvia ácidalluvia 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  H2SO3 H2SO3 + 2 OH-  H2SO4 + H2O NO2 + OH-  HNO3 2. EFECTOS REGIONALES o TRANSFRONTERIZOS: LLUVÍA ÁCIDA
  • 44. 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 partículas de polvo, algunas veces procedentes del Sáhara, que contienen diversas sales de calcio.
  • 45. 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
  • 46. FUENTES DE LOS ÓXIDOS DE AZUFRE Y NITRÓGENO Fuentes naturales óxidos de azufre óxidos de nitrógeno  Las erupciones 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 combustibles fósiles  Tráfico  Centrales térmicas  Combustión industrial  Amoniaco del estiércol
  • 47. 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 negativa 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 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.
  • 48.
  • 49.  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
  • 50.  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. En Checoslovaquia y Polonia, millones de árboles han desaparecido debido a las lluvias ácidas causadas por contaminaciones locales de enorme intensidad.
  • 51. 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.  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 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 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 cárstico. El aumento de CO2 en la atmósfera aumenta este efecto.
  • 52. MAL DE LA PIEDRA
  • 53. 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 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. 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.
  • 54. 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. 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 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.
  • 55. Efectos de la contaminación atmosférica sobre los materiales Contaminación Gomas y cauchosH2S Metales Piedras Pinturas Lluvia ácida Pinturas Ozono troposférico Corrosión
  • 56. 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 azufre 2.Filtros en las centrales térmicas 3.Uso de energías alternativas 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.
  • 57. 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.
  • 58.  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 extiende 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 tierra, tendría solamente 3mm de espesor.
  • 59. Entre LOS PRODUCTOS QUÍMICOS QUE DAÑAN EL OZONO:  Clorofluorocarbonos ( CFC).  Agentes de extinción de incendios (Halones , CFBr),  Hidroclorofluorocarbonos (HFC), Bromuro de Metilo, Metilcloroformo (MFC) y el tetracloruro de Carbono. Se encuentran presentes en los líquidos refrigerantes de frigoríficos y aires acondicionados, aerosoles, líquidos de extinción de incendios y espumas plásticas. 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.
  • 60. 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 actividad 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 constituida por los organismos acuáticos, por lo que una disminución de su productividad 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.
  • 61.  Los CFC son una familia de gases que se emplean en múltiples 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 Antártida 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 metil cloroformo y el bromuro de metilo, también son dañinos para la capa de ozono. El tetracloruro de carbono, que también se usa para combatir incendios, y para los pesticidas, la limpieza en seco y los fumigantes para cereales, es algo más destructivo que el más dañino de los CFC. El metilcloroformo 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.
  • 62.  Los óxidos nitrosos, liberados por los fertilizantes nitrogenados y por la quema de combustibles fósiles, destruyen el ozono y tienen larga vida, pero sólo llegan a la estratosfera en proporciones muy pequeñas.  Algunas de las sustancias desarrolladas para servir de sustitutos provisionales a los CFC, los HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y los HBFC (hidrobromofluorocarbonos) también están destruyendo la capa de ozono, pero mucho menos que los CFC.  El bromuro de metilo se utiliza como un fumigante de múltiples aplicaciones y se usa en algunos procesos químicos y en la síntesis orgánica. A diferencia de los CFC y halones, el bromuro de metilo también se forma en la naturaleza y se cree que alrededor del 50% del bromuro de metilo encontrado en la atmósfera es emitido por fuentes naturales. Pero todavía no se han calculado exactamente los efectos de las fuentes naturales y antropogénicas.
  • 63. Papel de los NOx NO + O3 ------> NO2 + O NO2 + O -----> NO+ NO2 ---------------------------------- O3 + O -------> O2 + O2  Los NOx se producen en grandes cantidades en las tormentas (en zonas tropicales son frecuentes, debido a que se forman a gran altitud pueden llegar a la estratosfera)  NOx de origen antropogénico es muy reactivo en la troposfera, por lo que no alcanza la estratosfera.  El N2O, procedente de la desnitrificación de los suelos agrícolas, es poco reactivo por lo que asciende a la estratosfera, donde se transforma en NOx Además de destruir el O3, reaccionan con los OH- para formar HNO3
  • 64. 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.  Antropogénicos: CFC (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 inactivación
  • 66. El agujero de ozono antártico Desde hace unos años los niveles de ozono sobre la Antártida 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 Antártida 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.
  • 67. CAUSAS DEL AGUJERO DE OZONO EN LA ANTÁRTIDA La especialmente fuerte destrucción de ozono en la Antártida se produce porque, gran parte del cloro contenido en las moléculas no directamente destructoras del ozono se convierte en radicales de cloro destructivos. Los procesos que se suceden uno tras otro o simultáneamente, influyen en este resultado: a)Anticiclón continental: la Antártida es un continente, por lo que en el invierno se asienta un anticiclón=> 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 existir 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
  • 68. 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 científicos, la producción de substancias dañinas seguía aumentando, la preocupación sobre los efectos nocivos que esta situación podía provocar fue creciendo y llevó a la constitución 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 definitivamente 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 sustitutos.
  • 69. 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 tierra 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 emitida por la Tierra quedando retenidas entre la tropopausa y la superficie de la tierra, lo que provoca un calentamiento de esta zona de la atmósfera. Efecto invernadero natural
  • 70.
  • 71.  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 cultivo de arroz, en la descomposición de restos animales; en la producción y distribución de gas y combustibles; y en la combustión incompleta de combustibles fósiles. Metano (CH4) Dioxido de nitrogeno (NO2)  El aumento del NO2 en la atmósfera se deriva parcialmente del uso creciente de fertilizantes nitrogenados.  El NO2 también aparece como sub-producto de la quema de combustibles fósiles y biomasa, y asociado a diversas actividades 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.
  • 72. Ozono troposférico y estratosférico (O3)  El ozono troposférico se genera en procesos naturales y en reacciones fotoquímicas que involucran gases derivados de la actividad humana.  El ozono estratosférico es de origen natural y tiene 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 contienen carbono y algunos de los siguientes elementos: cloro, bromo o fluor.  Una vez liberados, algunos de ellos son muy activos 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 últimos 20 o 30 años continuarán teniendo un impacto por mucho tiempo.
  • 73. CAMBIO CLIMÁTICO  Modificación del clima con respecto al historial climático a una escala global o regional. Tales cambios se producen a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos los parámetros climáticos: temperatura, precipitaciones nubosidad, etcétera. Son debidos a causas naturales y, en los últimos 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 climáticos que suceden en el presente, utilizándolo como sinónimo de calentamiento global.
  • 74. Efectos cambio climático  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 optimista, 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 paleoclimáticos es muy probable que no tenga precedente por lo menos en los últimos 10.000 años.  Precipitaciones Como resultado de un ciclo hidrológico más activo, se espera que los promedios globales anuales de precipitación y evaporación aumenten. Por otra parte, el ambiente más cálido permitirá una mayor concentración de vapor de agua en la atmósfera, a nivel global. ASPECTOS GLOBALES
  • 75.  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 incertidumbre acerca de la magnitud de este cambio. Enlace para la simulación de la subida del nivel del mar: http://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 continúen 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.
  • 76.  Es muy probable que la mayoría de las áreas continentales experimenten una tasa de calentamiento superior a la que se proyecta a nivel global.  Este efecto será particularmente importante en la zonas continentales de latitudes 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 estiman que serán entre un 5% y un 20%.  Específicamente la precipitación debería aumentar en las latitudes altas de ambos hemisferios, tanto en verano como en invierno. También se proyectan aumentos invernales en latitudes medias del Hemisferio Norte, así como sobre Africa tropical y la Antártica, 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
  • 77. Medidas contra el cambio climático 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 energético 4. Trabajos de forestación (plantar árboles “de novo”), reforestación y agroforestación (integración de los árboles en los cultivos).
  • 78. 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.
  • 79. • 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  http://www.bioygeo.info/Animaciones/CFC_Ozono_1.swf  http://climatic.educaplus.org/  http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/CTMA_presentaciones.htm  http://www.juntadeandalucia.es/averroes/ies_a_einstein/departamentos/ciencias.htm  http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/10CAtm1/363AgujOzAntar.htm BIBLIOGRAFÍA/PÁGINAS WEB

Notas del editor

  1. .