Contaminación atmosférica

La explotación intensiva de los recursos naturales y el desarrollo de grandes concentraciones industriales y urbanas en determinadas zonas, son fenómenos que, por incontrolados, han dado lugar a la saturación de la capacidad asimiladora y regeneradora de la Naturaleza y pueden llevar a perturbaciones irreversibles del equilibrio ecológico general, cuyas consecuencias a largo plazo no son facilmente previsibles.
Se considera el aire como un bien común limitado, indispensable para la vida; por lo tanto, su utilización debe estar sujeta a normas que eviten el deterioro de su calidad por el uso o abuso indebido del mismo, de tal modo que se preserve su pureza como garantía del normal desarrollo de los serves vivos sobre la Tierra y de la conservación del patrimonio natural y artístico de la Humanidad. Todos tenemos el deber de trabajar para lograr un mundo limpio y habitable, sustento de una mejor calidad de vida para las generaciones futuras.

Se entiende por contaminación atmosférica a la presencia en la atmósfera de sustancias en una cantidad que implique molestias o riesgo para la salud de las personas y de los demas seres vivos, bienes de cualquier naturaleza,1 así como que puedan atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. El nombre de la contaminación atmosférica se aplica por lo general a las alteraciones que tienen efectos perniciosos en los seres vivos y los elementos materiales, y no a otras alteraciones inocuas. Los principales mecanismos decontaminación atmosférica son los procesos industriales que implican combustión, tanto en industrias como en automóviles y calefacciones residenciales, que generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros contaminantes. Igualmente, algunas industrias emiten gases nocivos en sus procesos productivos, como cloro o hidrocarburos que no han realizado combustión completa.
La contaminación atmosférica puede tener caracter local, cuando los efectos ligados al foco se sufren en las inmediaciones del mismo, o planetario, cuando por las características del contaminante, se ve afectado el equilibrio del planeta y zonas alejadas a las que contienen los focos emisores.

Contaminantes primarios
Entendemos por contaminantes primarios aquellas sustancias contaminantes que son vertidas directamente a la atmósfera. Los contaminantes primarios provienen de muy diversas fuentes dando lugar a la llamada contaminación convencional. Su naturaleza física y su composición química es muy variada, si bien podemos agruparlos atendiendo a su peculiaridad mas característica tal como su estado físico (caso de partículas y metales), o elemento químico común (caso de los contaminantes gaseosos).
Entre los contaminantes atmosféricos mas frecuentes que causan alteraciones en la atmósfera se encuentran:
Aerosoles (en los que se incluyen las partículas sedimentables y en suspensión y los humos).
Óxidos de azufre, SOx.
Monóxido de carbono, CO.
Óxidos de nitrógeno, NOx.
Hidrocarburos, Hn Cm.
Ozono, O3.Anhídrido carbónico, CO2.
Ademas de estas sustancias, en la atmósfera se encuentran una serie de contaminantes que se presentan mas raramente, pero que pueden producir efectos negativos sobre determinadas zonas por ser su emisión a la atmósfera muy localizada. Entre otros, se encuentra como mas significativos los siguientes:
Otros derivados del azufre.
Halógenos y sus derivados.
Arsénico y sus derivados.
Componentes organicos.
Partículas de metales pesados y ligeros, como el plomo, mercurio, cobre, zinc.
Partículas de sustancias minerales, como el amianto y los asbestos.
Sustancias radiactivas.
Contaminación producida por el trafico
Contaminación debida al exceso de circulación rodada y provocada sobre todo por la quema de combustibles fósiles, en especial gasolina y gasoil.
Los contaminantes mas usuales que emite el trafico son el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno, los compuestos organicos volatiles y las macropartículas. Por lo que se refiere a estas emisiones, los transportes en los países desarrollados representan entre el 30 y el 90% del total. También hay compuestos de plomo y una cantidad menor de dióxido de azufre y de sulfuro de hidrógeno. El amianto se libera a la atmósfera al frenar. El trafico es también una fuente importante de dióxido de carbono.
El monóxido de carbono es venenoso. A dosis reducidas produce dolores de cabeza, mareos, disminución de la concentración y del rendimiento. Los óxidos de nitrógeno y azufre tienen graves efectos sobre las personas que padecen asma bronquial,cuyos ataques empeoran cuanto mayor es la contaminación, pues ademas estas sustancias irritan las vías respiratorias, si bien aún no hay una explicación médica precisa. Entre los compuestos organicos volatiles esta el benceno, que puede provocar cancer, al igual que el amianto, aunque su efecto sólo esta claramente establecido a dosis mas altas que las debidas al trafico. Las macropartículas son partículas sólidas y líquidas muy pequeñas que incluyen el humo negro producido sobre todo por los motores diesel y se asocian a una amplia gama de patologías, entre ellas las enfermedades cardíacas y pulmonares. El plomo dificulta el desarrollo intelectual de los niños. El dióxido de carbono no siempre se clasifica como contaminante, pero sí guarda relación con el calentamiento global.
La mayor preocupación por la contaminación que produce el trafico rodado se refiere a las zonas urbanas, en donde un gran volumen de vehículos y elevadas cifras de peatones comparten las mismas calles. Ciertos países controlan ya los niveles de contaminación de estas zonas para comprobar que no se sobrepasan las cifras establecidas internacionalmente. Los peores problemas se producen cuando se presenta una combinación de trafico intenso y de calor sin viento; en los hospitales aumenta el número de urgencias por asma bronquial, sobre todo entre los niños. Las concentraciones son mas elevadas en las calzadas por donde circulan los coches, o cerca de éstas (es probable que el maximo se alcance de hecho dentro de los vehículos, donde las entradas de aireestan contaminadas por los vehículos que van adelante) y se reducen con rapidez incluso a poca distancia de la calzada sobre todo si sopla el viento. Sin embargo, aparte de los efectos directos sobre la salud de las personas que respiran los humos del trafico, los productos químicos interactúan y producen ozono de bajo nivel, que también contribuye al calentamiento global, así como lluvia acida, la cual tiene efectos destructores sobre la vida vegetal, aun en países alejados de las fuentes de emisión.
Los catalizadores limpian parte de las emisiones, pero no así el plomo, el dióxido de carbono ni las macropartículas. Hay plomo porque se añade a la gasolina para mejorar el rendimiento del motor. Es posible reducir su empleo aplicando diferenciales de precios. El dióxido de carbono es inevitable en los combustibles fósiles; su reducción depende de la utilización de otros combustibles, de mejorar la eficacia del combustible o de reducir el volumen de trafico. En muchos países, reducir la contaminación que provoca el trafico es una de las grandes prioridades y, en la mayoría de los casos (aunque no siempre), se reconoce que ello puede pasar por restringir en cierta medida el aumento del volumen total de trafico, ya sea con medidas de urgencia durante algunos días, cuando la contaminación es demasiado alta, o mediante políticas mas completas a largo plazo. La calidad del aire es uno de los motivos de políticas como la implantación de zonas peatonales en el centro de las ciudades, la limitación del trafico y la creación deautopistas de peaje.
Efectos sobre la salud humana
Las relaciones existentes entre las enfermedades humanas y la exposición a la contaminación no son sencillas ni se conocen con exactitud. No obstante, existen pruebas abundantes de que en general, las concentraciones elevadas de contaminantes en el aire son peligrosas para los seres humanos (y animales).
Se ha comprobado la relación existente entre la contaminación atmosférica, producida por partículas en suspensión y anhídrido sulfuroso, y la aparición de bronquitis crónica caracterizada por la producción de flemas, la exacerbación de catarros y dificultades respiratorias tanto en los hombres como en las mujeres adultas. Se ha observado igualmente, que cuando las concentraciones tanto de SO2 como de partículas en suspensión superan los 500 microgramos/metro cúbico de aire, como promedio de 24 horas, se produce un aumento de la mortalidad en la población en general, siendo los grupos mas sensibles los individuos con procesos cardíacos o pulmonares. Con promedios diarios de 250 microgramos/metro cúbico de SO2 y de humos se ha registrado el empeoramiento en los enfermos con afecciones pulmonares.
Es de destacar que las concentraciones de partículas en suspensión y de SO2 que pueden provocar la aparición de efectos sobre la salud, pueden variar de un lugar a otro según cuales sean las características físicas y químicas de las partículas, y en función de la presencia en el aire de otros contaminantes que puedan producir efectos sinérgicos con aquéllos.
La presencia en elaire de elevadas concentraciones de monóxido de carbono (CO) representa una amenaza para la salud. El CO inhalado se combina con la hemoglobina de la sangre, dando lugar a la formación de carbooxihemoglobina, lo que reduce la capacidad de la sangre para el transporte de oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos.
Se ha comprobado que una saturación de carbooxihemoglobina por encima del 10% puede provocar efectos sobre la función psicomotora que se manifiesta con síntomas de cansancio, cefaleas y alteraciones de la coordinación. Por encima del 5% de saturación se producen cambios funcionales cardíacos y pulmonares y se aumenta el umbral visual. No se han encontrado pruebas que indique efectos significativos con una concentración de carbooxihemoglobina inferior al 2%.
Los óxidos de nitrógeno, NOx, son contaminantes igualmente peligrosos para la salud. La mayor parte de los estudios relativos a los efectos de los NOx se han ocupado, sobre todo, del NO2 ya que es el mas tóxico. Los efectos producidos por el NO2 sobre los animales y los seres humanos afectan, casi por entero, al tracto respiratorio. Se ha observado que una concentración media de 190 microgramos de NO2 por metro cúbico de aire, superada el 40% de los días, aumenta la frecuencia de infecciones de las vías respiratorias en la población expuesta.
Otros tipos de contaminantes que afectan a la salud humana son los oxidantes fotoquímicos. Se han realizado estudios epidemiológicos en la ciudad de Los Angeles y no se descubrió ningún aumento de mortalidad comoconsecuencia de episodios de contaminación fotoquímica, cuando las concentraciones de oxidantes variaban entre 0.5 y 0.9 partes por millón. No obstante, se ha observado que los oxidantes fotoquímicos tienen efectos nocivos sobre la salud, produciendo irritación de los ojos y mucosas. Los oxidantes fotoquímicos afectan especialmente a las personas con afecciones asmaticas y broncopulmonares, en los que se han observado crisis asmaticas y disminución de la función pulmonar cuando las concentraciones atmosféricas de oxidantes eran superiores a 500 microgramos por metro cúbico de aire.
Los metales tóxicos presentes en el aire representan una amenaza para la salud humana cuando se inhalan en cantidades suficientes, debido a la tendencia que presenta el organismo a su acumulación. Por su importancia, destacaremos los efectos producidos por el plomo sobre la salud humana.
Los compuestos inorganicos del plomo atmosférico son absorbidos por los humanos, principalmente a través del sistema respiratorio, alcanzando el torrente sanguíneo aproximadamente el 35% del plomo inhalado por los pulmones. Una vez incorporado el plomo a la corriente sanguínea, una parte se almacena en los huesos y otra se expulsa por la orina, en una continua fase de renovación en el organismo. A partir de ciertas cantidades puede producir efectos adversos en el comportamiento, afectan la inteligencia de los niños y ser causa de anormalidades en los fetos de madres gestantes. Los adultos, por lo general, son menos sensibles que los niños a los efectos del plomo,pero una acumulación excesiva en el organismo puede producir serios e irreversibles daños en su sistema nervioso.
Otras sustancias tóxicas presentes en el aire tales como el cadmio, amianto, el cloruro de vinilo, el venzo a pireno, varios compuestos organicos halogenados y el benzeno, pueden provocar modificaciones genéticas y malformaciones en los fetos, siendo algunos de ellos cancerígenos.
Efectos sobre los ecosistemas (lluvias acidas
Los primeros efectos producidos por las precipitaciones acidas se detectaron en cientos de lagos de Escandinavia, alrededor de los años 60. En la actualidad, mas de 18,000 lagos estan acidificados, en Suecia alrededor de 6,000 de ellos muestran graves daños sobre la biología acuatica, y unos 2,000 de los situados en la zona meridional y central han perdido sus poblaciones piscícolas.
La acidificación de las aguas interiores tiene efectos muy graves sobre los ecosistemas acuaticos. Se ha demostrado que todos los tipos de organismos integrantes de los ecosistemas de agua dulce son sensibles a la acidificación, produciéndose cambios en todos los niveles tróficos. La acidificación de los lagos y de las masas de agua se esta extendiendo progresivamente cada vez a mayor número de países, afectando día a día a mas extensas areas.
Las zonas mas propensas a la acidificación del agua tienen suelos acidos de poca profundidad, superpuestos a rocas graníticas o son suelos arenosos muy erosionados. El aumento de la acidez del agua de los lagos y ríos provoca un fuerte aumento del contenido deiones aluminio disueltos en el agua. El ión aluminio es muy tóxico para la mayor parte de los organismos y se cree que la causa última de la muerte de las poblaciones de peces en los lagos acidificados se debe al envenenamiento por aluminio. Otros metales tales como el cadmio, zinc y plomo tienen igualmente una mayor facilidad para disolverse, por lo que son mas accesibles para los animales y plantas acuaticas.
Los suelos presentan, por lo general, una mayor resistencia a la acidificación que el agua. No obstante, el grado de sensibilidad puede variar muy ampliamente de unas zonas a otras dependiendo, principalmente, del espesor de la capa de humus, de la consistencia del sustrato, así del tipo de rocas y suelo. Uno de los efectos mas importantes de la acidificación de los suelos es, probablemente, el incremento de la movilidad con las consiguientes pérdidas por lixiviación de ciertos cationes metalicos de caracter basico tales como el calcio, magnesio, potasio y aluminio.
En Europa Central, las altas deposiciones de compuestos de azufre y nitrógeno han producido graves daños sobre amplias areas de suelo y bosques. El daño a los bosques probablemente ha sido causado por la acción combinada de acidos y metales en el suelo y por las altas concentraciones de SO2 presentes en el aire de estas zonas. La combinación de un bajo pH en el agua del suelo unido a la presencia de metales, principalmente aluminio, produce daños en las raíces de los arboles, através de las cuales absorben gran cantidad de nutrientes. Este hechoproduce una pérdida de vitalidad haciéndolos especialmente sensibles a las plagas.
Efectos sobre el clima (efecto invernadero
Durante los últimos años se ha venido poniendo de manifiesto una preocupación creciente por los posibles efectos que sobre el clima pudiera causar el aumento progresivo de contaminantes en la atmósfera como consecuencia de las actividades humanas.
Se cree que el incremento de CO2 en la atmósfera es debido a las alteraciones que las actividades humanas producen en el ciclo biogeoquímico del carbono ya que, por una parte, en la combustión de combustible fósiles y en los incendios forestales se producen grandes cantidades de CO2, y por otra parte, estos mismos incendios y la tala progresiva de bosques, que produce una disminución de las masas forestales mundiales, la degradación del suelo y la creciente desertificación, producen una disminución de la tasa de la absorción total del CO2 presente en la atmósfera por la vegetación.
El incremento de la concentración del CO2 en la atmósfera puede alterar la temperatura de la Tierra debido a que el CO2 es transparente a la radiación solar recibida del sol, dejandola pasar libremente, pero absorbe la radiación infrarroja emitida desde la tierra. El efecto total es que cuanto mayor sea la concentración de CO2 en la atmósfera, mayor es la cantidad de energía recibida por la Tierra desde el Sol que queda atrapada en la atmósfera en forma de calor. Este fenómento que se conoce con el nombre de «efecto invernadero» produciría un recalentamiento de la atmósfera.Se ha estima que, de duplicarse la concentración actual de CO2 en la atmósfera, podría aumentar en dos o tres grados centígrados la temperatura de la misma. En las zonas lluviosas se incrementaran las precipitaciones y las zonas aridas seran aún mas aridas, mientras que los hielos polares comenzaran a derretirse.
Los sulfatos y las partículas finas presentes en la atmósfera pueden tener igualmente efectos sobre el clima. Las partículas finas tienen una doble acción sobre la radiación solar: por una parte, difunden la luz incidente y, por otra, absorben una parte de esta radiación, lo que produce un calentamiento de las partículas y la emisión de radiación infrarroja. Los efectos atmosféricos que producen dependeran de la altitud a que las partículas se encuentre.
Las de baja altura disminuyen el flujo solar sobre el suelo, pero contribuyen a aumentar el efecto invernadero. A mas alta temperatura, el efecto de barrera solar es preponderante, produciendo un enfriamiento de la baja atmósfera y un calentamiento en la estratosfera. Las partículas pueden causar también efectos sobre el clima de forma indirecta al actuar como núcleos de condensación del vapor de agua y jugar éste un importante papel en los cambios de calor atmosférico.
Otro tipo de contaminantes vertidos a la atmósfera que pueden afectar el clima son los clorofuorcarbonos, debido a su acción sobre la capa de ozono y a que, como ya se ha indicado anteriormente, el ozono es el principal absorbente de la radiación solar ultravioleta en la estratosfera, regulandola temperatura de la misma.
Contaminantes mas abundantes en el medio ambiente
Dióxido de azufre
El dióxido de azufre es un óxido cuya fórmula molecular es SO2. Es un gas incoloro con un característico olor asfixiante. Se trata de una sustancia reductora que, con el tiempo, el contacto con el aire y la humedad, se convierte en trióxido de azufre. La velocidad de esta reacción en condiciones normales es baja.
Aspectos medioambientales
El dióxido de azufre es el principal causante de la lluvia acida ya que en la atmósfera es transformado en acido sulfúrico.
Es liberado en muchos procesos de combustión ya que los combustibles como el carbón, el petróleo, el diésel o el gas natural contienen ciertas cantidades de compuestos azufrados. Por estas razones se intenta eliminar estos compuestos antes de su combustión por ejemplo mediante la hidrodesulfuración en los derivados del petróleo o con lavados del gas natural haciéndolo mas 'dulce'.
Aspectos toxicológicos
El dióxido de azufre es un gas irritante y tóxico. Afecta sobre todo las mucosidades y los pulmones provocando ataques de tos. Si bien éste es absorbido principalmente por el sistema nasal, la exposición de altas concentraciones por cortos períodos de tiempo puede irritar el tracto respiratorio, causar bronquitis y congestionar los conductos bronquiales de los asmaticos.
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono, también denominado óxido de carbono (IV), gas carbónico y anhídrido carbónico (los dos últimos cada vez mas en desuso), es un gas cuyas moléculas estancompuestas por dos atomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO2
El ciclo del dióxido de carbono comprende, en primer lugar, un ciclo biológico donde se producen unos intercambios de carbono (CO2) entre la respiración de los seres vivos y la atmósfera. La retención del carbono se produce a través de la fotosíntesis de las plantas, y la emisión a la atmósfera, a través de la respiración animal y vegetal. Este proceso es relativamente corto y puede renovar el carbono de toda la Tierra en 20 años.
El CO2 emitido a la atmósfera, si supera al contenido en los océanos, ríos, etc., es absorbido con facilidad por el agua, convirtiéndose en acido carbónico (H2CO3). Este acido débil influye sobre los silicatos que constituyen las rocas y se producen los iones bicarbonato (HCO3). Los iones bicarbonato son asimilados por los animales acuaticos en la formación de sus tejidos. Una vez que estos seres vivos mueren, quedan depositados en los sedimentos calcareos de los fondos marinos. Finalmente, el CO2 vuelve a la atmósfera durante las erupciones volcanicas, al fusionarse en combustión las rocas con los restos de los seres vivos. Los grandes depósitos de piedra caliza en el lecho del océano así como en depósitos acotados en la superficie son verdaderos reservorios de CO2
Metano
En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogas. Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como aceptor final deelectrones.
Propiedades
El metano es el componente mayoritario del gas natural, aproximadamente un 97% en volumen a temperatura ambiente y presión estandar, por lo que se deduce que en condiciones standar de 0 °C y una atmósfera de presión tiene un comportamiento de gas ideal y el volumen se determina en función del componente mayoritario de la mezcla, lo que quiere decir que en un recipiente de un metro cúbico al 100% de mezcla habra 0.97 metros cúbicos de gas natural; el metano es un gas incoloro e inodoro. Como medida de seguridad se añade un odorífero, habitualmente metanotiol o etanotiol. El metano tiene un punto de ebullición de 161 °C a una atmósfera y un punto de fusión de 183 °C. Como gas es sólo inflamable en un estrecho intervalo de concentración en el aire (5 a 15%). El metano líquido no es combustible.
Riesgos potenciales sobre la salud
El metano no es tóxico. Su principal peligro para la salud son las quemaduras que puede provocar si entra en ignición. Es altamente inflamable y puede formar mezclas explosivas con el aire. El metano reacciona violentamente con oxidantes, halógenos y algunos compuestos halogenados. El metano es también un asfixiante y puede desplazar al oxígeno en un espacio cerrado. La asfixia puede sobrevenir si la concentración de oxígeno se reduce por debajo del 19 % por desplazamiento. Las concentraciones a las cuales se forman las barreras explosivas o inflamables son mucho mas pequeñas que las concentraciones en las que el riesgo de asfixia es significativo. Si hay estructurasconstruidas sobre o cerca de vertederos, el metano desprendido puede penetrar en el interior de los edificios y exponer a los ocupantes a niveles significativos de metano. Algunos edificios tienen sistemas por debajo de sus cimientos para capturar este gas y expulsarlo del edificio.

Monoxido de carbono
El monóxido de carbono también denominado óxido de carbono (II), gas carbonoso y anhídrido carbonoso (los dos últimos cada vez mas en desuso) cuya fórmula química es CO, es un gas inodoro, incoloro, inflamable y altamente tóxico. Puede causar la muerte cuando se respira en niveles elevados. Se produce por la combustión incompleta de sustancias como gas, gasolina, keroseno, carbón, petróleo, tabaco o madera. Las chimeneas, las calderas, los calentadores de agua o calefones y los aparatos domésticos que queman combustible, como las estufas u hornallas de la cocina o los calentadores también pueden producirlo si no estan funcionando bien. Los vehículos detenidos con el motor encendido también lo despiden. También se puede encontrar en las atmósferas de las estrellas de carbono.
El modelo atómico que mas se acopla es el de Dalton a continuación se vera un pequeño esquema de los contaminantes mas peligrosos




¿Cual a sido la importancia de la evolución de los modelos?
Pues a sido muy importante la importancia de la evolución de los modelos ya que con los modelos son han servido para saber las estructuras en sus diferentes estados tanto solido , liquido , y gaseoso para así saber la composición de dicha materia