CONTAMINACIÓN DEL AIRE

LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE. 

Origen.

Uno de los graves problemas que enfrenta la sociedad actual es la contaminación. Dentro de los diversos tipos de contaminación, la del aire es particularmente peligrosa para todos los seres vivos y el planeta, por las repercusiones que tiene a corto, mediano y largo plazo en la conservación del entorno y en la salud.

Los efectos que tienen en el medio ambiente son diversos, por ejemplo, la contaminación del aire incide negativamente sobre fuentes acuáticas, pero también la contaminación radiactiva influye en el bienestar de los seres vivos, pues puede generar cambios genotípicos y permanecer en el aire por mucho tiempo.

La atmósfera está constituida por una serie de capas de aire: tropósfera, estratósfera, mesósfera, termósfera, exósfera, que juntas tienen una masa aproximada de 500 000 millones de toneladas alrededor de la Tierra. Su composición química es de nitrógeno en un 78.03 %, oxígeno 20.99%, dióxido de carbono 0.03%, argón 0.94%, neón 0.00123%, helio 0.0004%, aproximadamente.

La contaminación atmosférica se entiende como cualquier sustancia, que añadida o quitada de la atmósfera, provoca daños apreciables en la salud humana y en el ecosistema.

De forma natural, muchas sustancias contaminantes están presentes en la atmósfera debido a los procesos biológicos y fenómenos naturales. La erupción de un volcán, por ejemplo, lanza a la atmósfera cantidades grandes de partículas y gases tóxicos nocivos, sin embargo, los vientos y las lluvias ayudan a dispersarlos de tal forma que las sustancias no se concentran en un solo espacio, sino que el nivel de concentración disminuya por el desplazamiento. A este tipo de contaminación se le llama contaminación natural.

La actividad humana, sea nivel doméstico o industrial, ha acumulado sustancias en la atmósfera que ponen en peligro la vida de los seres vivos. La situación es tan delicada que si no se controla este proceso, en pocos años será irremediable y la devastación de grandes áreas del planeta provocará, en consecuencia, la extinción de cualquier ser viviente, incluyendo al hombre. A este tipo de contaminación, como es provocada por las actividades humanas se le llama contaminación antropogénica, y es la de mayor impacto en el planeta.
 

CONTAMINANTES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS.

Los contaminantes primarios del aire permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente de origen. Dentro de este tipo se consideran el monóxido de carbono (CO), el óxido de nitrógeno (NO), el óxido de azufre (SO2), los hidrocarburos y las partículas suspendidas.

El monóxido de carbono, CO, es una sustancia incolora, inodora y altamente tóxica que reacciona con la hemoglobina y limita la capacidad de transportar oxígeno. Si el tiempo de exposición es breve puede producir mareos y jaquecas, especialmente en los niños y ancianos; los síntomas son parecidos a la anemia ya que provoca vómitos y debilidad.

De forma natural se origina por oxidación del metano (CH4), un gas que se obtiene por la descomposición de la materia orgánica, la ecuación que representa esta reacción química es:

2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O

La principal fuente antropogénica (producida por el hombre) del monóxido de carbono es la combustión incompleta de hidrocarburos que puede presentarse en forma de octano, uno de los componentes de la gasolina:

3 C8H18 + 17 O2 → 16 CO + 18 H2O

Para que la combustión sea completa se requiere de suficiente oxígeno; en el caso de los motores de los automóviles, éste debe estar bien afinado y la mezcla de gasolina y aire sea la adecuada. He aquí la importancia de la verificación vehicular. El mantenimiento y limpieza de chimeneas y calefactores, de los calentadores de agua, disminuye la producción de monóxido de carbono.

Otros contaminantes primarios son el monóxido de nitrógeno NO, y el dióxido de nitrógeno NO2.

La fuente natural de NO2 se encuentra en la descomposición bacteriana de los nitratos orgánicos, la actividad volcánica y los incendios forestales. La fuente por contaminación antropogénica (producida por el hombre) está en la emisión de los gases de los automotores y en la quema de combustibles fósiles (derivados del petróleo). El monóxido de nitrógeno de la atmósfera reacciona fotoquímicamente (con ayuda de la luz solar) bajo la siguiente ecuación:

Luz y calor

2 NO + O2___ 2 NO2

El NO2 producido es capaz de penetrar profundamente en los pulmones y dañar, en consecuencia, el sistema respiratorio, puede causar bronquitis, neumonía, susceptibilidad a infecciones respiratorias y alteraciones del sistema inmunológico.

Otro contaminante primario es el dióxido de azufre SO2, es un gas incoloro que se forma a partir de la reacción entre el azufre contenido en los combustibles fósiles (hidrocarburos) y el oxígeno:

Calor

S + O2_____ SO2

El SO2 afecta al sistema respiratorio, y es especialmente desfavorable para las personas que sufren asma y bronquitis crónicas. Sin embargo las peores consecuencias se producen cuando el SO2 reacciona con la humedad del aire para que a través de una serie de reacciones químicas, finalmente origina la llamada lluvia ácida, que como se analizará más adelante, impacta fuertemente a las fuentes de agua como ríos, lagos, mares, dañando la vida acuática y silvestre,

ya que se conserva en la tierra el aire y el agua como iones sulfato SO4 ‐2.

Los hidrocarburos también son contaminantes primarios y son compuestos constituidos de carbono e hidrógeno, son parte de la composición de las gasolinas, por lo que su fuente principal son los vehículos automotores. Los hidrocarburos producen pérdida de coordinación motora, náuseas y daños en el hígado. Algunos son potencialmente carcinógenos para los humanos y los animales en general, de aquí la gran preocupación cuando se producen derrames petrolíferos en tierra o mar.

Otros contaminantes primarios son las partículas suspendidas, que son sólidos o líquidos suspendidos en el aire en forma de polvo, cenizas, hollín, partículas metálicas, cemento o polen su diámetro varía de 0.3 a 10 micras.

Estas partículas se originan por la quema de combustibles como el carbón, incendios forestales, llantas, plásticos, hidrocarburos, etc.

Sus daños a la salud humana son incontables: asma, enfermedades respiratorias,

cardiovasculares, disminución de la capacidad visual. Alteran el proceso fotosintético cuando se depositan en las hojas de las plantas.

LOS CONTAMINANTES SECUNDARIOS.

Los oxidantes fotoquímicos y los radicales de corta existencia como el ozono, son los principales contaminantes secundarios. Éstos son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios.

Los oxidantes fotoquímicos, se originan al reaccionar entre sí los óxidos del nitrógeno, los hidrocarburos y el oxígeno, todos en presencia de radiación ultravioleta. Su formación se ve favorecida en algunas épocas del año cuando existe una fuerte insolación y vientos débiles que dificultan que los contaminantes primarios se dispersen.

Su formación es producto de una serie de reacciones químicas, pero simplificando se puede representar así:

NO2 + UV → NO + O

O + O2 → O3

O3 + NO → NO2 + O2

La molécula de ozono O3, es el oxidante fotoquímico más importante, se encuentra en mayor concentración en aquellos espacios atmosféricos en los cuales se realizan actividades industriales más intensamente. La calidad de vida se reduce radicalmente, por ejemplo incide negativamente en la salud de los humanos y los periodos de cosecha de muchos productos agrícolas. Produce mutaciones genéticas, enfermedades broncopulmonares.

Los radicales libres se forman cuando los hidrocarburos reaccionan con el aire, el oxígeno y el ozono, así se originan aldehídos, cetonas, nitratos orgánicos, todos ellos tóxicos para la salud humana, animal y vegetal, causando entre otros trastornos: irritación en los ojos, en los pulmones, daños en las cosechas. 

INVERSIÓN TÉRMICA.

Normalmente las corrientes de aire caliente circulan en la parte baja de la atmósfera y las capas frías se mantienen arriba. La atmósfera moviliza y limpia grandes cantidades de polvo, humo y partículas suspendidas del aire y los lanza a través de cerros, valles y cañadas por las corrientes de aire que se forman. En este proceso de limpieza del aire también está involucrada la lluvia que al precipitarse al suelo lleva consigo muchas de las partículas suspendidas en el aire.

Cuando el frío es muy intenso, el ciclo de movimiento del aire no ocurre por la noche, por lo que a nivel del suelo se forma una capa de aire frío inmóvil, la cual atrapa contaminantes suspendidos en el aire y los deja a nivel del suelo, hasta que por acción del calor del sol, se reanuda el movimiento del aire, pero en este caso, el aire caliente levanta las partículas con él. A este proceso se le llama inversión térmica.

Así es como en época de invierno en las ciudades y zonas con alta contaminación de partículas suspendidas, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno y azufre, se eleva su concentración en el aire y se producen efectos que dañan la salud humana, debido a la mala calidad del aire.
 

SMOG.

El término esmog debe su origen a dos palabras del idioma inglés: smoke (humo) y fog (niebla) por lo que podría traducirse como humo‐niebla. El esmog es un tipo de contaminación en ambientes urbanos que ocurre cuando las condiciones del clima producen una masa de aire relativamente estática.

Las reacciones químicas que están presentes en la formación del esmog fotoquímico involucran a óxidos de nitrógeno, ozono y partículas volátiles.

NO2 + UV → NO + O

O + O2 → O3

O3 + NO → NO2 + O2

A su vez:

NO2 + compuestos orgánicos volátiles (COVS) → productos contaminantes.

O3 + COVS → aldehídos y radicales libres.

Lo anterior unido a la falta de corrientes de aire, a la inversión térmica y a que cercano a las ciudades existen montañas que no permite el aire corra producen en conjunto el fenómeno del smog.

En la actualidad los gobiernos se han preocupado por emitir reglamentaciones ambientales más severas que han disminuido las emisiones de contaminantes al aire, cuidando mejor nuestra salud.

 

LLUVIA ÁCIDA.

Por mucho tiempo se consideró que el agua de lluvia era la más limpia, y así era, sin embargo en la actualidad esto ha cambiado debido a la emisión a la atmósfera de grandes cantidades de óxidos de azufre y nitrógeno, emitidos por fábricas y automotores, principalmente.

La lluvia ácida se forma cuando los óxidos de azufre y de nitrógeno reaccionan con la humedad atmosférica, produciendo diversos ácidos:

SO2 + H2O → H2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

2 NO2 + H2O → 4 HNO3 + HNO2

4 NO2 + 2 H2O + O2 → 4 HNO3

El pH de la lluvia normal está entre 5 y 6, pero en las zonas contaminadas varía a 4 y 3 e incluso llega a 2 y 3, con una acidez similar al vinagre o al jugo de limón.

Los efectos de la lluvia ácida son diversos.

En los bosques ocasiona que las plantas y árboles disminuyan su capacidad fotosintética y los debilita ocasionándoles enfermedades e incluso la muerte de éstos vegetales. En la salud humana, su principal blanco son las vías respiratorias. A tal grado es la acidez de la lluvia ácida que los edificios de piedra son carcomidos por su acción.