Se introduce en este apartado el concepto de contaminante del aire. Los hemos clasificado por su origen, siguiendo el criterio de autores como Jose M.ª Sanz Sa, aunque otros autores los clasifican según su naturaleza, y hablan de contaminantes físicos, químicos y biológicos: los contaminantes físicos son las formas de energía; los químicos, las sustancias químicas, y los biológicos, los organismos vivos que pueden ser patógenos o los materiales provenientes de otros seres (como plumas, pelos, pólenes...), productores de alergias y alteracio-
nes respiratorias.
Se incluye el concepto de tiempo de residencia de un contaminante y datos en la Figura 10.3, cuyo conocimiento es importante para estu-
diar y analizar los efectos de los contaminantes del aire.
En nuestra clasificación hacemos una descripción de las características de cada uno de los grupos e indicamos su procedencia, tanto natural como antropogénica. Conviene recordar los ciclos biogeoquímicos ex-
plicados en la Unidad 4 y obtener las posibles fuentes de algunos de los principales contaminantes del aire.
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CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
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Actividad 2
Esta actividad está basada en una de las preguntas de las pruebas de Selectividad del distrito de Madrid y con ella se pretende que los alumnos sean capaces de analizar y deducir las causas que provocan las variaciones en la concentración de contaminantes en una zona determinada, que citen contaminantes frecuentes de las zonas urba-
nas y puedan aplicar los objetivos de un desarrollo sostenible a la contaminación del aire.
a) Se han de interpretar las oscilaciones diarias, en función de las horas punta de tráfico y al encendido de las calefacciones. Existen dos máximos en los niveles de concentración de CO en la autopista que se corresponden con las horas de ida al trabajo y de retorno a los lugares de residencia en vehículos automóviles, que producen grandes cantidades de CO en la combustión de los carburantes. Se observa una situación similar en el centro comercial: los máximos de concentración de CO se corresponden con las horas de afluencia para realizar las compras. En el área residencial se puede aportar, como causa de los incrementos de CO, el encendido de las calefac-
ciones.
b) El CO puede tener su origen natural a partir de la oxidación de CH4 en el metabolismo anaerobio de la materia orgánica, en la disocia-
ción de CO2 a elevadas temperaturas, en emisiones en los océanos y en los procesos de producción y degradación de la clorofila en las plantas. Su origen antropogénico se encuentra mayoritariamente en las combustiones incompletas de gasolinas y gasóleo en los motores de los vehículos.
c) El CO una vez incorporado a la atmósfera puede oxidarse a CO2, al reaccionar con el oxígeno presente en la atmósfera, aunque no en una gran extensión. Parece que el proceso de oxidación principal se realiza al reaccionar con los radicales libres hidroxilo que pro-
vienen de la descomposición fotoquímica del ozono y su posterior reacción con el oxígeno atómico liberado, con el vapor de agua; este proceso es frecuente en la estratosfera, siendo menor en la troposfera e intensificándose en zonas de nieblas fotoquímicas. Podemos también comentar que algunos hongos del suelo son ca-
paces de absorber CO (7 mg/m2 suelo), al igual que ciertas plantas
(7,2 mg/m2 suelo).
d) Los contaminantes más frecuentes en las zonas urbanas son: CO, CO2, COV, NO, NO2, N2O, SOx, HC, O3, partículas, radiaciones no io-
nizantes y ruido.
e) Entre los indicadores ambientales que nos permiten obtener in-
formación sobre el estado ambiental de la atmósfera de una gran ciudad tenemos:
• Indicadores de Presión (P) que reflejan la presión ejercida por las actividades humanas sobre las características de la atmósfera, la composición del aire y las variaciones que se introducen, así como el nivel de ruido a que se somete a la población:
– Cantidad de gases emitidos por las diferentes actividades rea-
lizadas en ellas.
– Número de turismos por habitante. – Densidad del tráfico.
• Indicadores de Estado (E) que permiten valorar los efectos de la presión ejercida sobre la atmósfera y sobre la calidad del aire, así como el grado de contaminación acústica:
– Cantidad de contaminantes concentrados en la atmósfera, res-
pecto a los legislados.
– Población afectada por el ruido superior a los 65 decibelios permitidos.
• Indicadores de Respuesta (R) que nos muestran el esfuerzo polí-
tico o social en relación con la mejora de la calidad del aire y de la disminución de la contaminación acústica:
– Legislación sobre emisiones y niveles de ruido. – Regulación del tráfico.
– Medios económicos empleados en la detección y en la mejora de la calidad del aire.
f) El principio de la emisión sostenible, que establece que la tasa de emisión de CO ha de ser inferior a la capacidad de la atmósfera para su asimilación o dispersión.
Este principio forma parte de los cinco principios necesarios para alcanzar el desarrollo sostenible y los tres primeros, en los que se encuentra el principio de emisión sostenible, se suelen denominar las Reglas de Herman Daly, enunciadas en el año 1985. En la ac-
tualidad se han ampliado con el resto de principios de sostenibili-
dad (consultar Unidad 2).
Actividad 3
Se basa en datos obtenidos de la Agencia Europea del Medio Ambiente y su publicación «El medio ambiente en la UE en el umbral del siglo
xx».
a) Los datos de exposición a partículas en suspensión se obtienen por diferentes métodos en toda Europa y ofrecen una indicación de la magnitud de sus efectos. Más del 24 % de los residentes urbanos en la UE vive en ciudades en las que la concentración anual media de partículas en suspensión supera los 30 g/ml, en los países de la parte oriental cerca del 90 % vive en ciudades con una concentra-
ción de partículas relativamente alta.
La mayor parte de la población europea vive en ciudades con con-
centración de SO2 baja o media. Sin embargo, en la parte central de Europa las poblaciones sufrieron un aumento de las concentra-
ciones de este contaminante.
El número de personas expuestas a niveles medios y altos de NO2 ha sido mayor en las ciudades occidentales de Europa central y se han producido incrementos en las emisiones. Sin embargo, en el resto de países de Europa, las concentraciones se han mantenido estables o incluso se han reducido.
Se pueden consultar datos recientes en la web de la Agencia Europea del Medio Ambiente (www.eea.eu.int) o en la página web de la UE que contiene una base de datos del registro euro-
peo de emisiones y fuentes contaminantes del aire (www.eper. cec.eu.int).
b) Las fuentes de emisión de partículas sólidas son: procesos de combustión, procesos industriales como industrias cementeras, canteras, minería, trituración de rocas, industrias siderúrgicas, cremaciones agrícolas, actividades domésticas, incineraciones de residuos urbanos, el tráfico.
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CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICAEl origen y las fuentes de emisiones de SO2 son provocadas por las combustiones en actividades que necesitan de carburantes que contienen azufre, siendo las fuentes emisoras las plantas termo-
eléctricas de producción de energía, industrias o calefacciones do-
mésticas. El transporte es responsable de estas emisiones en una proporción muy baja, siendo los vehículos con motores diésel los que producen mayores emisiones.
El origen y las fuentes de NO2 son responsabilidad del transporte y de las actividades que requieren de combustiones a elevadas temperaturas.
c) La concentración de partículas de plomo, en el aire de las ciudades europeas, ha disminuido en los últimos 10 años, como consecuen-
cia de la eliminación gradual del plomo empleado como antideto-
nante en las gasolinas utilizadas en los vehículos automóviles.
Actividad 4
Se pretende que los alumnos y alumnas conozcan la existencia, carac-
terísticas y origen de los dos tipos de ozono presentes en la atmósfera: el ozono estratosférico y el ozono troposférico, y sepan diferenciar con claridad los efectos ambientales de ambos tipos.
a) El ozono es la molécula triatómica de oxígeno (O3). Es un gas de color azul pálido y olor picante. La mayor parte del ozono atmos-
férico se encuentra entre los 12 y 40 km de altura, en la estratos-
fera, siendo más abundante en torno a los 25 km, constituyendo la «capa de ozono». Este es el ozono estratosférico, cuyo origen está en la fotodisociación, por la acción de los rayos UV, de la molécula de oxígeno, que se convierte en oxígeno atómico, que rápidamente se combina con otra molécula de oxígeno (O2) para formar el ozono:
O2 + fotón UV → O + O O + O2→ O3 + calor
El ozono troposférico es un gas de fuerte poder oxidante. Se loca-
liza en las capas bajas de la atmósfera, como la troposfera. De for-
ma natural procede de intrusiones estratosféricas, de erupciones volcánicas y de descargas de tormentas. Su origen antropogénico se debe a las reacciones fotoquímicas de contaminantes prima-
rios (NO2 y HC) originados principalmente por el tráfico en los ambientes urbanos y en instalaciones de combustión o industrias químicas.
b) Las manifestaciones de la contaminación atmosférica que se re-
lacionan con ellos son el agujero de ozono, que consiste en un adelgazamiento de la capa de ozono estratosférico, causado por la acción de contaminantes como los clorofluorocarbonos (CFC), ha-
lones, hidroclorofluorocarbonos (HCFC), bromuro de metilo (BM), metilcloroformo y tetracloruro de carbono, compuestos que son empleados en los sistemas de refrigeración, aerosoles, espumantes plásticos, biocidas y en los sistemas de extinción de incendios y el smog fotoquímico, ya que el ozono troposférico es uno de sus componentes.
c) Los efectos que sobre la salud humana produce el ozono tropos-
férico varían en relación con la sensibilidad del individuo y con la concentración en la atmósfera y pueden ser los siguientes: – Irritaciones de las vías respiratorias.
– Problemas respiratorios agudos y empeoramiento de las crisis de asma.
– Disminución de la capacidad pulmonar.
– Alteraciones en el sistema inmunológico que hacen a las perso-
nas más susceptibles a las infecciones respiratorias.
Actividad 5
Con esta actividad se pretende que los alumnos manejen los conteni-
dos de las Tablas 10.2 y 10.3 sobre las características de los contami-
nantes y profundicen en su conocimiento. a) Las características serían:
– Metales pesados, como el plomo, el cadmio y el mercurio, que poseen una densidad alta, son muy tóxicos y, aunque están pre-
sentes en el aire en cantidades pequeñas, su peligrosidad radica en el hecho de no poder ser metabolizados, no descompuestos por los seres vivos y acumularse en los mismos.
– Las dioxinas y furanos, que son poco solubles en agua, no son volátiles y son compuestos muy estables y altamente tóxicos. – Los policlorobifenilos (PBC), que son compuestos inertes, muy
estables y tóxicos.
b) El ozono troposférico, presente en el aire, puede reaccionar con otros contaminantes y entrar a formar parte de nieblas contami-
nantes, es decir del smog fotoquímico.
El metano puede permanecer en la atmósfera durante años y con-
tribuye al incremento del efecto invernadero.
Los metales pesados permanecen horas en la atmósfera y sedi-
mentan por procesos de deposición seca, pasando a formar parte del suelo o del agua y se acumulan posteriormente en las cadenas tróficas.
Las dioxinas y furanos evolucionan de la misma manera que los metales pesados, es decir, terminan depositándose en el suelo y en el agua y originan procesos de bioacumulación en las cadenas tróficas.
c) Entre los contaminantes que permanecen días en la atmósfera tenemos: iones sulfato y nitrato, partículas en suspensión, que pueden provocan efectos regionales como la lluvia ácida.
El ozono troposférico permanece en la atmósfera semanas y es responsable de efectos de alcance regional o hemisférico. La trans-
ferencia de contaminantes a lo largo del hemisferio norte, espe-
cialmente de ozono troposférico, es un problema cada vez más importante, dado que causa graves impactos sobre la salud de las personas, la economía, los modos de vida y la integridad y produc-
tividad del ecosistema.
El CO tiene un tiempo de residencia en la atmósfera de meses y con efectos que afectan a todo un hemisferio terrestre.
Con tiempo de permanencia en la atmósfera de años tenemos los siguientes contaminantes: CO2, CH4, CFC, etc., que producen efec-
tos a nivel mundial, como el incremento del efecto invernadero, el Cambio Climático o la disminución de la capa de ozono.
Actividad 6
Con esta actividad se pretende que el alumnado profundice en el co-
nocimiento de la contaminación por radiaciones u ondas electromag-
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CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
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a) Las radiaciones electromagnéticas son formas de energía que cons-
tituyen otra forma de contaminación del aire. Se incluyen dentro de las denominadas radiaciones no ionizantes.
Actualmente vivimos rodeados de campos electromagnéticos (CEM) que provienen de diversas fuentes: antenas de telefonía móvil, teléfonos móviles, tendidos de alta tensión, transformado-
res eléctricos, emisiones de radio y televisión, electrodomésticos e instalaciones eléctricas domésticas y mandos a distancia de puer-
tas, televisores, calentadores de inducción eléctrica, conexiones sin cables entre electrodomésticos, campos magnéticos terrestres. Si pudiésemos ver estas radiaciones, nos veríamos totalmente ro-
deados por ondas electromagnéticas de diferentes tamaños y mo-
viéndose en todas las direcciones.
b) La exposición a radiaciones ionizantes produce diversos efectos como consecuencia de la absorción de la gran cantidad de energía que poseen. En las células se producen ionizaciones y excitacio-
nes que originan iones y radicales libres que al reaccionar provo-
can alteraciones en su funcionamiento (alteraciones en la repro-
ducción, muerte celular); sobre los órganos produce alteraciones en la médula ósea, el intestino delgado, en las gónadas y en los ojos. Con todo ello se provocan cánceres, alteraciones genéticas, cataratas, ceguera. La exposición a los CEM produce trastornos, que van desde dolores de cabeza hasta cambios en el estado de ánimo, como irritabilidad, insomnio y alteraciones en el sistema inmunológico. A nivel celular, inducen corrientes eléctricas que in-
terfieren en su correcto funcionamiento, provocando alteraciones en la permeabilidad de las membranas.
c) Los factores de los que depende el tipo y grado de los efectos de los CEM son:
– La frecuencia de los CEM.
– La intensidad de los campos electromagnéticos. – El tiempo de exposición a los mismos.
(Estos factores mencionados mantienen una relación directa con los efectos de los CEM.)
– Los diferentes CEM pueden tener efectos aditivos o sinérgicos entre sí.
– El tipo de población afectada. Los niños de corta edad y adultos con deficiencias en su sistema inmune son las poblaciones espe-
cialmente sensibles a los CEM.
Actividad 7
Con esta actividad se pretende que los alumnos manejen diversas fuentes para la búsqueda de información.
a) El coche eléctrico puede ser una alternativa para reducir las emi-
siones mientras el coche de hidrógeno no sea aún viable. Así, se puede proponer:
– Los automóviles híbridos de gasóleo que combinan un motor turbodiesel u otro eléctrico de manera que ayude a reducir el consumo de combustible y, por otro lado, permita mover el ve-
hículo en los atascos sin contaminar.
– Empleo de biocombustibles de segunda generación que proceden de residuos orgánicos y no de alimentos, como los cereales. La biomasa se transforma en un gas con el que se desarrollarán combustibles como el denominado sunfuel.
– Empleo de carburantes sintéticos a partir del gas de biomasa en nuevos motores que unan las ventajas del motor de gasolina y del diésel para rebajar el consumo y las emisiones.
– Los automóviles mixtos que se mueven gracias al empleo de baterías de ión-litio de alto rendimiento y que añaden un pe-
queño motor de gasolina para que se pueda cargar el coche sin necesidad de parar.
– Los coches de hidrógeno, que producen electricidad utilizando hidrógeno y mueven el automóvil emitiendo solo vapor de agua. Se cree que pueden ser utilizados a partir del año 2020. – El empleo de navegadores activos que indiquen el recorrido más
directo y rápido, evitando atascos y que muestren plazas libres de aparcamiento.
– El denominado «entrenador ecológico», que recoge datos sobre la forma de conducir y los vuelca en un programa informático y, a partir de ellos, aconseja mejoras en la conducción, con lo que se puede reducir el consumo de combustible hasta en un 20 %. Se puede comentar que una buena gestión del tráfico, empleando semáforos sincronizados, coordinados entre sí en tiempo real y que se vayan modificando según los flujos del tráfico, puede re-
ducir el consumo de combustibles, y por tanto las emisiones, en un 30 %.
b) Entre las razones podríamos destacar: – El aumento del número de vehículos. – El uso poco racional de los automóviles.
c) Las medidas para reducir la contaminación provocada por el uso del automóvil pueden ser:
– Empleo de nuevos combustibles menos contaminantes. – Empleo más racional del automóvil.
– Compartir vehículo en determinados desplazamientos, como por ejemplo para ir al trabajo.
– Incrementar el uso del transporte público.
– Uso de vehículos híbridos (mencionados en el apartado a).
Actividad 8
Mediante esta actividad los alumnos conocerán las emisiones de CO2 a la atmósfera de diferentes países, propondrán medidas que han de aplicarse por los mismos para reducir las emisiones y valorarán críti-
camente las propuestas más recientes adoptadas en las últimas re-
uniones sobre el grado de cumplimiento de los acuerdos tomados en el Protocolo de Kioto.
a) El CO2 es un contaminante químico primario dentro de los denomi-
nados óxidos de carbono.
b) Las fuentes naturales de CO2 son: los procesos de respiración de los seres vivos, las emisiones de los volcanes y los incendios naturales.
Las fuentes antropogénicas son: los procesos que requieren com-
bustión de combustibles fósiles, los incendios forestales y la defo-
restación, que supone un descenso en la actividad fotosintética y por tanto una tasa menor de absorción y eliminación de dicho gas en la atmósfera (diminución de los mecanismos sumidero).
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CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICAc) Las emisiones de CO2 se distribuyen de manera desigual entre los países. Los países industrializados, como los de Norteamérica y Asia occidental, son los que contribuyen al mayor porcentaje de las emisiones a nivel mundial. Les siguen países de Europa. Los que producen una menor cantidad de emisiones son los países de África, Asia y el Pacífico.
Se observa en las gráficas el incremento de las emisiones de CO2 en todos los países del mundo. Entre las causas tendremos el desarro-
llo tecnológico basado en la combustión de combustibles fósiles (carbón y petróleo), que como fuentes de energía mayoritarias implican un aumento de las emisiones.
El mayor incremento de las emisiones de CO2 por zonas geográficas corresponde a Asia occidental.
En cuanto a las emisiones por países, Estados Unidos es el mayor productor, seguido por Rusia, Japón, Alemania, Canadá y otros países europeos.
Estados Unidos y Europa son los responsables de más del 50 % de las emisiones de CO2 a la atmósfera desde 1950. Sin embargo, África solo ha emitido el 2,5 % del total.
d) Si se desea mantener el nivel de desarrollo actual, es necesario plantear una tecnología más respetuosa con el medio ambiente, recurriendo a modelos de desarrollo sostenible. Para conseguir la reducción de las emisiones de CO2 han de imponerse políticas que adopten medidas como las siguientes:
– Fomentar la eficiencia energética y el ahorro de energía. – Aplicar reformas que limiten las emisiones generadas dentro del
sector transporte, incrementando la eficiencia del mismo.