La
lucha contra la contaminación
del aire es indispensable si se quiere evitar la degradación de los
ecosistemas y la supervivencia de la especie humana. Es un problema
técnico y fundamentalmente económico, ya que se conocen soluciones,
que se podrían poner en marcha.
En
España
la política ambiental se encuentra dentro del marco de la CEE, que
se propone crear un marco legal adecuado que permita abordar el
problema y poner las soluciones necesarias para evitar la progresiva
desaparición de la capa de ozono y de limpiar el aire de partículas
y sustancias que crean microclimas en las grandes ciudades, así
como las alteraciones que se provocan por contaminación
y que afectan al clima.
Para
poder ver la dinámica
de la atmósfera y su papel protector es necesario conocer su
estructura. La atmósfera se divide es varias capas atendiendo a
factores tales como la temperatura y presión. Estas capas no son
esféricas, como podría deducirse de sus nombres o de las alturas
medias.
Ve el siguiente vídeo:
La troposfera
Es
la parte más baja de la atmósfera, el límite es muy variable,
dependiendo fundamentalmente de la altitud 16 Km en el ecuador, 12 en
latitudes medias y 9 en los polos, y de la estación del año
considerada (mas alta en verano que en invierno). La temperatura
desciende gradualmente a medida que aumenta la altitud, creándose un
gradiente térmico, que tiene un valor de -6,4°C/Km. Según este
gradiente el límite superior de la troposfera toma valores de -45°C
en los polos y de -80°C en el Ecuador. Sin embargo, los tres o
cuatro mil metros reflejan la influencia directa del terreno, que se
manifiesta en una acentuada agitación mecánica de estos niveles por
obra del rozamiento con las irregularidades topográficas y en el
alto contenido de partículas contaminantes tanto de origen natural
como industrial, por esto en esta capa el gradiente de temperatura no
es del todo constante, mientras, que sobrepasadosestos
tres o cuatro mil metros, el gradiente térmico
mantiene una acentuada constancia. Capa con mayor densidad.
Sobre
la troposfera se encuentra una delgada zona de transición,
denominada tropopausa,
de
gran interés en las predicciones meteorológicas, y se caracteriza
por una inflexión en el gradiente de temperatura. A partir de la
tropopausa la temperatura tiende a estabilizarse, e incluso a
aumentar. En la troposfera los movimientos son en la vertical además
de horizontales.
La estratosfera
se
extiende hasta los 50 Km. La densidad del aire es ya muy baja y los
movimientos del mismo de carácter
preponderantemente horizontal, de donde le viene el nombre. En ella
se filtra la radiación ultravioleta procedente del sol, que es
absorbida por el oxígeno, para transformarse en ozono. Ello
determina que esa radiación ultravioleta de efectos letales para los
seres vivos, no alcance la superficie de la Tierra, y que la
formación y ulterior descomposición del ozono calienten la
estratosfera, por ser este último proceso de carácter exotérmico.
Por esto se diferencian dos zonas:
hasta los 30 Km la
temperatura aumenta muy poco
de
los 30 a los 50 Km, la temperatura aumenta a un ritmo constante
hasta llegar a los 80ºC.
Al
alcanzar esta temperatura y altura, se produce una nueva inversión
de temperaturas, es la estratopausa,
que
da paso a la siguiente capa
La mesosfera
Abarca desde la
estratopausa hasta la mesopausa a unos 80 Km y en ella la tª
disminuye hasta los -80ºC. en la parte inferior se concentra la capa
de ozono.
La termosfera
Aquí
se da otra inversión de temperatura que vuelve aumentar
paulatinamente hasta tomar valores de 1.100°C a 1.600°C, se trata
de la última zona, la termosfera,
su
límite con la mesosfera se denomina mesopausa.
Las
variaciones de temperatura originan desplazamientos conectivos, como
homogeneización
de las masas de aire. Esta circulación es el viento,
que
es particularmente importante en las capas atmosféricas inferiores.
En su conjunto o por las características
de determinadas capas, la atmósfera regula la temperatura ambiental
filtrando las radiaciones solares y almacenando parte de ese calor,
por lo que evita el brusco enfriamiento nocturno.
La
atmósfera
por su composición posee una baja densidad y viscosidad, lo que le
permite ponerse en movimiento fácilmente al entrar en juego
gradientes térmicos o mecánicos. El viento que se origina es un
agente geodinámico importante, por ejemplo, en los desiertos, donde
la vegetación es escasa, ya que transporta en suspensión arcillas y
limos, en saltación granos de arena fina y en reptación granos de
arena gruesa.
El
viento también
puede actuar indirectamente, provocando el oleaje y participando en
el ciclo hidrológico, ya que las corrientes de aire constituyen un
factor esencial en la evaporación, transporte y precipitación del
agua
Esta
cubierta gaseosa, tras recibir la energía
calorífica emitida por el sol, es la causante de los estados del
tiempo meteorológico y del clima. Constituye un eficaz filtro que
retiene un 57% de la energía procedente del Sol, disminuyendo, al
mismo tiempo, la tasa de energía irradiada por el planeta Tierra al
espacio interestelar, evitando por tanto el enfriamiento del planeta.
El
99% del peso de la atmósfera
se encuentra en los primeros 29 Km, partiendo de la superficie de la
Tierra. No obstante a 10.000 Km de ella, todavía se encuentran
partículas gaseosas ligadas al campo gravitatorio terrestre.
La
Homosfera, que tiene un espesor de 80 Km, formada por una mezcla
homogénea
de gases. La composición química expresada en % en volumen es la
siguiente:
En
ella ocurren una serie de fenómenos
como:
El
dióxido de carbono: Es
de gran importancia en la climatología,
debido a su capacidad de absorción calorífica y el consiguiente
calentamiento al estar en contacto con la superficie de la Tierra.
Si la proporción de dióxido de carbono disminuyera a un 0,015%, la
temperatura media de la Tierra descendería alrededor de 5°C. Pero
como el contenido de dióxido de carbono aumenta por la combustión
de productos fósiles, incendios forestales y actividad industrial,
la media de la temperatura aumenta ligeramente. Esto
es debido a que el CO provoca un efecto conocido como efecto
invernaderoque
puede hacerse excesivo.
El
polvo: El
polvo (partículas
sólidas) existente en la parte baja de la atmósfera contribuye a
que se forme el crepúsculo y los colores rojizos de la salida y
puesta de sol, además son los núcleos de condensación del vapor
de agua que originan las nubes (en las ciudades industrializadas, a
favor del polvo que generan, se forma las densas calimas o smog).
Las
partículas sólidas provienen de la actividad industrial, de
incendios forestales, de la desintegración de meteoritos, de
erupciones volcánicas, de llanuras desérticas secas, de fondos de
lagos secos, de playas, de evaporación de gotas de los océanos que
dejan diminutos granos de sal, etc.
La
acción de los rayos ultravioletas: La
acción
de los rayos ultravioletas sobre los átomos ordinarios de oxígeno
de la homosfera produce ozono, en la región comprendida entre los
20-35 Km extendiéndose en ocasiones entre los 50-55 Km de altura,
dependiendo su altura de la latitud y estaciones del año. El
oxígeno molecular es fotodisociado en oxígeno atómico por la
influencia de la radiación de ondas de una longitud inferior a los
2.400 Á, al combinarse el oxígeno molecular con el oxígeno
atómico se forma el ozono. Este ozono es inestable y se descompone
en oxígeno, que vuelve otra vez a transformarse en ozono por la
acción de los rayos ultravioletas y así sucesivamente. Esta
cubierta de ozono nos protege de las radiaciones ultravioletas del
sol, siendo la causa del aumento de la temperatura de la
estratosfera.
La
Heterosfera está
formada por cuatro capas, cada una de las cuales está formada por
una composición química distinta. En la heterosfera se produce una
decantación, estando los gases más pesados en la capa inferior y
los más ligeros en las superiores. De 80 a 200 Km hay una capa de
nitrógeno molecular, de 200 a 1.100 Km hay una capa de oxígeno
atómico, de 1.100 a 3.500 Km helio atómico, y de 3.500 a 10.000 Km,
donde la densidad atmosférica se iguala con la interplanetaria,
existe hidrógeno atómico. Las cuatro capas poseen zonas limítrofes
de transición difusas, y no límites bruscos. Los átomos y
moléculas de la heterosfera tienen carga neutra (salvo en la
ionosfera) y movimiento rotacional alrededor de la tierra sólida.
La
ionosferaes
la parte de la atmósfera
ionizada permanentemente debido a la fotoionización que provoca la
radiación solar. Constituye el límite inferior de la magnetosfera
encontrándose dentro de la termosfera. La ionosfera permite que la
atmósfera superior refleje las ondas de radio emitidas desde la
superficie terrestre posibilitando que éstas puedan viajar grandes
distancias sobre la Tierra.En
la parte inferior de la ionosfera tienen lugar mayor parte de la
reflexión, recibiendo el nombre de capa
de Kennelly-Heavside.
En
las regiones polares las partículas
cargadas portadas por el viento solar son atrapadas por el campo
magnético terrestre incidiendo sobre la parte superior dela
ionosfera y dando lugar a la formación
de auroras.
La
composición
de la atmósfera ha debido de ser prácticamente estable desde el
Precámbrico Superior hasta la revolución industrial, a partir de la
cual el hombre ha alterando su composición natural.La
industrialización
y la tecnificación de la civilización actual cubre sus necesidades
energéticas recurriendo a combustibles fósiles. Los residuos de
este proceso de producción energética son incorporados a la
atmósfera en medida creciente y alteran su composición.Si
en épocas
anteriores fueron sucesos naturales los que influían temporalmente
en la situación de la atmósfera, tales como erupciones volcánicas,
tormentas de arena o incendios, en nuestra época es la actividad
misma del hombre la responsable de una contaminación de la atmósfera
en constante aumento.
Después
de los fenómenos contaminadores de épocas anteriores que sucedían
esporádicamente, la atmósfera disponía de un tiempo para recuperar
su estado inicial por autodepuración. Hoy, por el contrario, este
proceso ha sido rebasado, ya que la aportación de sustancias
contaminantes es constante y el grado de contaminación es sólo
función del tiempo de vida de las sustancias y de su aporte.Si
en otros tiempos se trataba de contaminantes atmosféricos
naturales como el polvo y las partículas de humo, en la actualidad
se presentan gases de escape como el dióxido y monóxido de carbono,
óxidos de azufre y de nitrógeno y un espectro completo de
sustancias elaboradas artificialmente como los plaguicidas y los
plásticos.
Gracias
a la compresibilidad de los gases, casi la totalidad de la masa de la
atmósfera
se encuentra en los primeros kilómetros próximos a la superficie.
Esto condiciona que la presión atmosférica disminuya rápidamente
con la altura.
El
valor de la presión
atmosférica a nivel del mar, fue cuantificado por primera vez en
1643, por Torricelli
y Vivíani, mediante
el conocido experimento de Torricelli.
Dicho
valor corresponde al peso de una columna de mercurio de 76 cm de
altura y 1 cm2
de sección,
que multiplicado por la densidad de este elemento, equivale a 1.033,6
g/cm2,
valor también conocido como 1 atmósfera e igual a 1.013 milibares.
Esta última unidad, el milibar, es la utilizada normalmente en
meteorología.
La
presión
atmosférica se representa trazando líneas, llamadas isóbaras, que
unenpuntos
de igual presión
atmosférica (cada 4 milibares). En la atmósfera existen zonas de
elevadas presiones (anticiclones) y zonas de bajas presiones
(borrascas o ciclones). El gradiente de presión hace que el viento
se desplace desde los anticiclones hacia las borrascas. El viento
será tanto más intenso cuanto mayor sea la diferencia de presiones
entre anticiclones y borrascas.
Es
el desplazamiento del aire desde los núcleos
de alta presión o anticiclones hasta los de baja presión o
borrascas. Este movimiento es interferido por la Fuerza de Coriolis,
de forma que el desplazamiento del aire se hace oblicuo a las líneas
isóbaras.
En
las borrascas o áreas
ciclónicas la circulación del aire es sinestrosa y son zonas de
convergencia,
donde se produce ascenso de masas de aire.
En
los anticiclones o áreas anticiclónicas la circulación del aire
es dextrosa y son zonas de divergencia con subsidencia
de masas de aire.
Con
el nombre de frentes se conocen los contactos entre masas de aire de
distintas características.
Existen
también
los denominados vientos locales, que pueden ejercer una influencia
notable en ciertas regiones geográficas. Los más importantes son:
Brisa
marina: el
viento sopla durante el día
de mar a tierra y durante la noche de tierra a mar, suaviza las
temperaturas de las zonas costeras.
Vientos
de montaña
y valle: el
aire se desplaza durante el día del valle hacia las cumbres a lo
largo de las laderas y por la noche desciende de la montaña al
valle.
Debido
a que la radiación
solar calienta de forma distinta la superficie de la Tierra, las
zonas ecuatoriales son más cálidas que las zonas polares. Esto
permite pensar que el aire caliente ecuatorial menos denso se eleva,
y que el aire frío polar más denso, desciende y se desplaza al
ecuador para sustituir al aire cálido. Es decir, se formaría una
circulación superficial de aire frío desde los polos al ecuador
que, al calentarse, ascendería circulando hacia los polos, donde al
enfriarse, volvería a iniciar el ciclo. Se originarían 2 células
convectivas, una en cada hemisferio.
Mira este vídeo:
El
modelo anterior no es real porque sólo
sirve para cuerpos estáticos, en La Tierra debido a la rotación
terrestre (de oeste a este) y a la diferente velocidad tangencial de
las distintas latitudes, todo móvil que se desplace desde el polo
Norte al ecuador, siguiendo un meridiano, sufrirá una desviación a
la derecha.
Este
fenómeno
físico que recibe el nombre de fuerza o efecto de CORIOLIS, influye
en la circulación atmosférica general: en la práctica, se forman
tres células convectivas en cada hemisferio, dos directas en las
zonas polar y ecuatorial, y otra inversa en latitudes medias,
representadas por dos zonas de altas presiones (los polos y sobre
25-30°) y dos de bajas presiones (5°-ecuador y 55°). Como
resultado de este esquema tricelular en cada hemisferio, se produce
una distribución latitudinal de zonas de alta y baja presión:
Zonas
ecuatoriales cálidas
de baja presión.
Zonas subtropicales
(alrededor de 30° de latitud) de alta presión.
Zonas subpolares de
baja presión (alrededor de 60° latitud).
Zonas
polares frías
de alta presión.
A su vez, esto
produce una alternancia latitudinal de los vientos: los levantes
polares, westerlies o vientos de poniente y alisios.
A
la zona de choque entre los alisios del norte y los alisios del sur
se le llama zona de calmas ecuatoriales o zona de convergencia
intertropical (ZCIT). Esta última
zona no se sitúa exactamente sobre el ecuador, sino que sufre
desplazamientos hacia el norte o hacia el sur principalmente de
carácter estacional o condicionados por los monzones locales.
Como
consecuencia de la inclinación
del eje de rotación de La Tierra, a lo largo de las estaciones, las
células convectivas se desplazan en dirección N-S produciendo las
breves estaciones lluviosas en las zonas subtropicales, la llegada de
aire polar en las zonas templadas, etc..
La
presencia de vapor de agua en la atmosfera se denomina humedad
atmosférica y su importancia es extraordinaria ya que es fuente de
las precipitaciones e influye en la evapotranspiración. Cabe definir
una serie de términos o parámetros relacionados con ella:
Mira este vídeo:
Humedad
absoluta (Ha):
Es la masa de vapor de agua contenida en un volumen de aire
determinado; se expresa en g/l o en g/m3.
Humedad
de saturación (Hs):
Es la máxima cantidad de vapor de agua que puede albergar un
determinado volumen de aire a una determinada temperatura, de la que
depende directamente: a 30º C es 30 g/m3 y a 40º C es 50 g/m3).
Humedad
relativa (Hr):
Es la relación que existe entre la humedad absoluta y la humedad de
saturación a una determinada temperatura: Hr = Ha/Hs. Así, si un
aire a 30º C contiene 15 g/m3, la Hr será del 50%, mientras que
con esa humedad absoluta a 40º C, la Hr sería solo del 30%. La
humedad relativa del 100% corresponde al punto de saturación que
dará lugar al rocío, la escarcha, las nieblas y las nubes, cuando
existen núcleos de condensación. De no ser así, el aire
sobresaturado y sobreenfriado no podrá condensarse.
Pueden distinguirse
varias circunstancias que conducen a la condensación:
Disminución
de la temperatura del aire permaneciendo constante su volumen; es lo
que se conoce como “punto de rocío”.
Cambio
conjunto de temperatura y volumen que reduzca la capacidad de
contener humedad del aire.
Por
evaporación que añade vapor hasta la saturación.
Por
expansión adiabática (variación termodinámica que se realiza sin
intercambio de calor con el medio circundante) con descenso de la
temperatura y aumento de volumen.
Los tres primeros
procesos dan lugar a la formación de nieblas, rocío o en su caso
escarcha.
Sin embargo la causa
más efectiva de condensación (y de la aparición de nubosidad) es
el enfriamiento adiabático. Cuando no se produce condensación, el
descenso de temperatura al elevarse una masa de aire es de,
invariablemente, 1º C cada 100 m, cambio llamado gradiente
adiabático seco (GAS), que se mantendrá mientras no se inicie la
condensacion5. Si el vapor de agua atmosférico se condensa, porque
se ha alcanzado el punto de rocío, el gradiente adiabático en
menor, alrededor de 0,6º C cada 100 m (el valor no es fijo) debido a
la liberación de calor durante el proceso de condensación, y se
llama gradiente adiabático húmedo (GAH), también conocido como
pseudoadiabático, pues no es un proceso verdaderamente adiabático
ya que, al condensarse el vapor de agua, intercambia calor con él.
El agua, al
evaporarse, absorbe calor y, al condensarse, lo libera, por lo cual
GAH<GAS En condiciones anticiclónicas o de estabilidad
atmosférica (GAS>GVT), el aire que asciende alcanza pronto
temperaturas inferiores al aire que lo rodea, descendiendo de nuevo
sin formar nubosidad. En estas situaciones, en determinadas ocasiones
puede producirse una inversión térmica (GVT<0), esto es, las
capas de aire más altas están más calientes que las más bajas
reduciéndose los movimientos verticales del aire, lo que es de mucha
importancia en la acumulación de contaminantes en el entorno de
grandes ciudades y zonas industriales. Estas inversiones térmicas
son más propias de la época invernal, cuando el suelo, más frio
(sobre todo a lo largo de la noche), le roba calor aire con el que
contacta, enfriándolo.
En condiciones de
borrasca o estabilidad el GVT llega a ser de 1,3º C/100 m, mayor que
e GAS (GAS<GVT). Esto es así porque el Sol calienta excesivamente
el suelo y, por ende, al aire próximo a este, que comienza a
elevarse al ser más ligera que el aire circundante.
Esta situación
favorece el movimiento ascendente de las partículas suspendidas en
el aire y, por tanto, la dispersión de los contaminantes.
Precipitaciones
Las precipitaciones
se suelen clasificar según la causa de la condensación;
distinguiéndose varias posibilidades:
Precipitación
convectiva:
Tiene lugar en las situaciones de inestabilidad antes explicadas. A
medida que el aire sube, se va enfriando (según el GAS) hasta
alcanzar la temperatura del aire circundante. Pero puede ocurrir que
antes de que se alcance esa temperatura, se haya alcanzado el punto
de rocío de la masa de aire ascendente, iniciándose la
condensación y formándose una nube (cumulo) cuya base, horizontal,
indica el nivel de condensación. Si la columna de convección sigue
desarrollándose, la nube seguirá creciendo convirtiéndose en un
cumulonimbo,
asociado, por lo general, a lluvias intensas. En nuestro ambiente
Mediterráneo son las responsables de las típicas “tormentas de
verano”.
Precipitación
frontal o de frente.
Aparece cuando chocan frontalmente dos masas de aire a diferente
temperatura, pudiéndose dar los casos siguientes:
Frente
cálido, cuando
una masa de aire caliente (con posibilidad de tener una humedad
absoluta mayor) llega a una zona ocupada por aire más frio, a la
que remonta; la pendiente de subida no es muy fuerte y las lluvias
que produce suelen ser poco abundantes
Frente
frío: Una
masa de aire frio invade una zona de aire más cálido, obligándolo
a ascender. Las lluvias que se producen al enfriarse este son más
intensas pero suelen afectar a áreas mas pequeñas
Frente
ocluido.
En la misma zona confluyen un frente frio y un frente cálido. El
aire cálido asciende dejando dos masas de aire frio debajo. Estos
frentes suelen ser los que dejan precipitaciones más intensas y
persistentes.
Precipitación
orográfica o de relieve. Cuando
las masas de aire se ven obligadas a ascender al encontrarse con una
ladera montañosa, al ganar en altitud desciende su temperatura a en
función del GAS (1º C/100 m) pudiendo alcanzarse el punto de
condensación, en cuyo caso el gradiente seria el húmedo (GAH=
0,6oC/100 m) con formación de grandes nubes y precipitaciones. Una
vez rebasado el accidente orográfico, el aire desciende por la
ladera de sotavento sin humedad, y calentándose a medida que baja a
razón de 1oC/100 m, de forma que, a la misma altitud, acaba con una
temperatura mayor que la tenía al subir. Es el llamado efecto
Foehn,
que en nuestras latitudes se da entre la ladera norte de Sierra
Nevada con la ladera sur (Las Alpujarras)
Las precipitaciones
se suelen clasificar según la causa de la condensación;
distinguiéndose varias posibilidades:
Precipitación
convectiva:
Tiene lugar en las situaciones de inestabilidad antes explicadas. A
medida que el aire sube, se va enfriando (según el GAS) hasta
alcanzar la temperatura del aire circundante. Pero puede ocurrir que
antes de que se alcance esa temperatura, se haya alcanzado el punto
de rocío de la masa de aire ascendente, iniciándose la
condensación y formándose una nube (cumulo) cuya base, horizontal,
indica el nivel de condensación. Si la columna de convección sigue
desarrollándose, la nube seguirá creciendo convirtiéndose en un
cumulonimbo,
asociado, por lo general, a lluvias intensas. En nuestro ambiente
Mediterráneo son las responsables de las típicas “tormentas de
verano”.
Precipitación
frontal o de frente.
Aparece cuando chocan frontalmente dos masas de aire a diferente
temperatura, pudiéndose dar los casos siguientes:
Frente
cálido, cuando
una masa de aire caliente (con posibilidad de tener una humedad
absoluta mayor) llega a una zona ocupada por aire más frio, a la
que remonta; la pendiente de subida no es muy fuerte y las lluvias
que produce suelen ser poco abundantes
Frente
frío: Una
masa de aire frio invade una zona de aire más cálido, obligándolo
a ascender. Las lluvias que se producen al enfriarse este son más
intensas pero suelen afectar a áreas mas pequeñas
Frente
ocluido.
En la misma zona confluyen un frente frio y un frente cálido. El
aire cálido asciende dejando dos masas de aire frio debajo. Estos
frentes suelen ser los que dejan precipitaciones más intensas y
persistentes.
Precipitación
orográfica o de relieve. Cuando
las masas de aire se ven obligadas a ascender al encontrarse con una
ladera montañosa, al ganar en altitud desciende su temperatura a en
función del GAS (1º C/100 m) pudiendo alcanzarse el punto de
condensación, en cuyo caso el gradiente seria el húmedo (GAH=
0,6oC/100 m) con formación de grandes nubes y precipitaciones. Una
vez rebasado el accidente orográfico, el aire desciende por la
ladera de sotavento sin humedad, y calentándose a medida que baja a
razón de 1oC/100 m, de forma que, a la misma altitud, acaba con una
temperatura mayor que la tenía al subir. Es el llamado efecto
Foehn,
que en nuestras latitudes se da entre la ladera norte de Sierra
Nevada con la ladera sur (Las Alpujarras)
El
aire es una mezcla de gases y no un gas en sentido estricto. La
composición
y las cantidades relativas de gases que forman la atmósfera han
cambiado gradualmente a lo largo de millones de años, en la misma
medida que ha evolucionado la geografía terrestre y la vida misma.
Sin embargo, en
cuanto a nosotros concierne, el aire puede considerarse constante
tanto a lo largo del tiempo como del espacio.
El
nitrógeno
y el oxígeno son los gases predominantes y juntos constituyen el 99%
de la mezcla en volumen. Casi toda la atmósfera restante está
formada por argón y dióxido de carbono. El porcentaje total en
volumen de estos cuatro componentes, en aire seco y limpio, es del
99,99%.
El
vapor de agua suele ser el 5º componente principal del aire limpio,
en cantidades variables. Dependiendo de la temperatura y de la tasa
de evaporación
a partir de fuentes disponibles de agua, el contenido atmosférico en
vapor de agua oscila entre el 0,01 y el 5 %. Por tanto la inclusión
del porcentaje del vapor de agua disminuiríalas
concentraciones de los otros componentes atmosféricos.
Como el vapor de agua es muy permeable a la radiación solar de onda
corta, pero absorbe algo de la radiación terrestre de onda larga, su
variación con respecto al tiempo y al espacio influye de manera
importante en el balance de radiación entre la Tierra y el Sol, ello
hace que la temperatura aumente o disminuya en un momento y lugar
determinados. Los componentes menores del aire son numerosos, y
varios de ellos provienen de procesos naturales. Así el sulfuro de
hidrógeno, el dióxido de azufre y el monóxido de carbono son
vertidos a la atmósfera por la actividad volcánica. La putrefacción
de los seres vivos produce metano, amoníaco y sulfuro de hidrógeno.
Los
óxidos
de nitrógeno son producidos por descargas eléctricas durante las
tormentas, mientras que toneladas de monóxido de carbono son
generadas en los incendios forestales.
La
adición
de cualquier sustancia alterará en cierto grado las propiedades
físicas y químicas del aire puro. Por tanto, esta sustancia podrá
considerarse como uncontaminante
del mismo.
No
obstante se clasifican como contaminantes
aquellas
sustancias, que añadidas
en suficientes cantidades, causan efectos mensurables sobre los seres
vivos y/o materiales.
Un
ejemplo de contaminante, que altera las propiedades del aire es la
disminución
de la concentración del gas ozono, principalmente en la
estratosfera.
Todos
los seres vivos respiran oxígeno
y expulsan dióxido de carbono, por lo que estos gases son vitales
para cualquier forma de vida. Las plantas en la fotosíntesis
asimilan dióxido de carbono y regeneran oxígeno. Se mantiene de
esta forma un equilibrio entre los dos gases, pero si el hombre con
la combustión aumenta la proporción de dióxido de carbono vertido
a la atmósfera, se produce una alteración climática, ya que deja
pasar la radiación solar que llega a la superficie de la Tierra,
pero absorbe con gran facilidad la radiación saliente, produciéndose
el efecto
invernadero excesivo. Cálculos
recientes demuestran que la cantidad de dióxido de carbono de la
atmósfera aumenta aproximadamente un 0,5 % de su concentración
actual cada año. No está claro el efecto de este incremento sobre
la temperatura; algunas experiencias sugieren que un incremento del
10% puede elevar la temperatura media en una proporción de sólo
medio grado centígrado. No obstante, un incremento continuo puede
conducir a una modificación eventual de las zonas climáticas, con
consecuencias provechosas o no, pero en cualquier caso mucho mayores
de lo que sugiere ese pequeño cambio de la temperatura media.
En
el aire también
existen partículas de polvo suspendidas, las principales son humo,
sal, arena fina y cenizas volcánicas. Las partículas con un radio
superior a lOja no suelen ser transportadas por el viento, bien se
depositan por la acción de la gravedad o bien son arrastradas por la
lluvia. Las partículas más pequeñas permanecen suspendidas en el
aire y tienen una función vital en la formación de las nubes.
Contaminación
atmosférica
Los
contaminantes atendiendo a como se forman se dividen en primarios ysecundarios:
Los
contaminantes primarios:
Son
sustancias vertidas directamente a la atmósfera
y entre ellos se encuentran: los aerosoles, óxidos de azufre,
monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos, ozono, y
dióxido de carbono.
Los
contaminantes secundarios:
No
se vierten directamente a la atmósfera
desde los focos emisores, sino que se producen como consecuencia de
las transformaciones y reacciones químicas y fotoquímicas que
sufren los contaminantes primarios en el seno de la misma. Estos
contaminantes secundarios son los causantes del smog fotoquímico, la
lluvia acida, y la rotura de la capa de ozono.
La
calidad del aire se evalúa
por medio de los niveles
de inmisión, que
se definen como la concentración media de un contaminante presente
en el aire durante un período de tiempo determinado, es decir las
concentraciones habituales en la atmósfera de un contaminante
determinado. Los
contaminantes presentes en la atmósfera
proceden de dos tipos de fuentes emisoras:
las
naturales
(volcanes,
incendios forestales y descomposición de la materia orgánica)
antropogénicas
(transporte,
combustión de carburantes. procesos industriales, eliminación de
residuos sólidos, etc.).
La
concentración de los contaminantes en los focos se denomina niveles
de emisión y
lógicamente esta concentración es superior a la de inmisión, ya
que se produce una dispersión de los contaminantes en el aire.
Los
principales contaminantes son:
Monóxido
de carbono:
Es
un gas de vida relativamente larga y se concentra en la atmósfera,
la mayoría de él procede de fuentes naturales, como son los
procesos de descomposición bacteriana. La combustión incompleta en
los motores de explosión origina su acumulación en el aire de las
grandes ciudades.
Dióxido
de carbono:
Se
produce por la combustión
de combustibles fósiles y de biomasa vegetal. El 50% del dióxido
de carbono producido permanece en la atmósfera, el resto se combina
en los océanos (14%), o se incorpora a la biosfera (36%). Las
consecuencias del aumento de su concentración están en relación
con posibles cambios climáticos.
Óxidos
de azufre:Son
compuestos de vida corta, debido a su alta afinidad química.
Están presentes en el aire en pequeñas cantidades en ausencia de
contaminación. Pero la combustión de carbón, de fuel y algunos
procesos metalúrgicos, han incrementado notablemente su presencia
en los últimos tiempos. En la combustión se produce primero SO2
gaseoso,
que con el curso del tiempo es convertido en SO4-2por
oxidación. Estas sustancias se encuentran entre los contaminantes
atmosféricos más activos y producen los siguientes efectos:
Formación de aerosoles, acidificación de las precipitaciones y del
agua superficial, y sedimentación en superficies y efecto
corrosivo.
Óxidos
de nitrógeno:
Se
producen en cantidades apreciables en combustiones a temperaturas
elevadas, como las de los motores de explosión.
El peróxido de nitrógeno es el más tóxico, el cual no permanece
mucho tiempo en la atmósfera ya que se transforma en ácido
nítrico, que en contacto con el amoníaco origina nitratos en forma
de aerosoles.
Hidrocarburos:
El
número
de hidrocarburos implicados en la contaminación del aire es muy
grande y la mayor parte de sus efectos son indirectos a través de
los productos formados cuando reaccionan en la atmósfera. Estos
compuestos producen radicales libres muy activos y que la reaccionar
con diversas sustancias generan el smog fotoquímico.
clorofluorocarbonados
se usan como refrigerantes, propelentes de pulverizantes y
disolventes en la producción
de espumas. Llegan inalterados a la estratosfera y por la acción de
la radiación ultravioleta, se liberan átomos de cloro que pueden
destruir el ozono, catalizando su conversión en oxígeno molecular
diatómico.
Contaminación
sonora:
el ruido es un sonido excesivo o intempestivo que puede producir
efectos fisiológicos y psicológicos no deseados sobre una persona
o grupo de ellas. La intensidad sonora es la cantidad de energía
transportada por una onda por unidad de tiempo y superficie, se mide
en decibelios. Por encima de 120 dB la sensación sonora ese hace
dolorosa. Las fuente sos múltiples, la industria, los automóviles,
aviación, construcciones y obras publicas, interior de edificios,
otras fuentes como el ocio y la diversión.
