Dinámica del Ozono y la Contaminación Atmosférica

El ozono se forma y se destruye de manera natural:

• Fotólisis por los rayos UV: O₂ + UV = O + O
• Formación del ozono: O + O₂ = O₃ + calor
• Destrucción del ozono:
  • Por fotólisis: O₃ + UV = O₂ + O
  • Por reacción con O: O + O₃ = O₂ + O₂

Estas reacciones están en equilibrio dinámico a más de 30 km de altura, porque ahí llegan más rayos UV.

Lluvia Ácida: Formación y Consecuencias

Retorno a la Tierra de óxidos de S y N descargados a la atmósfera en forma de ácidos disueltos en las gotas de lluvia, nieve, niebla y rocío.

La lluvia 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

Efectos Regionales de la Lluvia Ácida

La intensidad de la lluvia depende de:

• La velocidad de las reacciones químicas.
• La presencia de humedad.
• La dinámica atmosférica (los procesos de transporte).

La contaminación de países como Reino Unido y Alemania llega a los países escandinavos debido a que la circulación atmosférica en esas zonas es de oeste a este.

Consecuencias de la Lluvia Ácida

Los efectos de la lluvia ácida son:

• Corrosión de metales.
• Descomposición de materiales de construcción (el “mal de la piedra”).
• Destrucción de ecosistemas (acidificación de suelos y aguas).
• Destrucción de masas forestales.
• Desaparición de especies en ecosistemas acuáticos.

Factores que Influyen en la Contaminación Atmosférica

Características de las Emisiones

• Naturaleza del contaminante (gas/partícula).
• Concentración del contaminante.
• Temperatura de emisión (si la temperatura del gas es mayor que la temperatura del medio, el gas sube).
• Velocidad de salida (a mayor velocidad, más probabilidad de dispersión).
• Altura del foco emisor (a mayor altura, más probabilidad de dispersión).

Condiciones Atmosféricas

Temperatura del aire y sus gradientes, que determina el movimiento del aire, y por tanto, las condiciones de:

• inestabilidad (mayor dispersión),
• estabilidad (mayor inmisión),
• inversión térmica (que atrapa la contaminación).

Vientos horizontales: su dirección (hacia dónde llevarán los contaminantes), su velocidad (relacionada con la dispersión) y la turbulencia (que provoca la acumulación de contaminantes).

Precipitaciones: lavan la atmósfera y llevan la contaminación al suelo.

Insolación: favorece reacciones que producen oxidantes fotoquímicos (los contaminantes secundarios).

Condiciones Geográficas y Topográficas

a) En zonas costeras: Las brisas diurnas llevan la contaminación al interior y las brisas nocturnas llevan la contaminación al mar.

b) En valles y laderas: La situación es de inversión térmica siempre:

• De día, las laderas se calientan y sube el aire, quedando el fondo del valle frío.
• De noche, el suelo calienta el aire adyacente, que asciende. El hueco lo ocupa aire frío, en el fondo. Las laderas impiden el movimiento de aire horizontal.

c) Presencia de masas vegetales: Reducen la contaminación. Frenan la velocidad del viento y se depositan las partículas en las hojas. Absorben CO₂ durante la fotosíntesis.

d) Presencia de ciudades:

• Edificios, que frenan la velocidad del viento.
• Disposición de las calles, que generan turbulencias.
• Efecto “isla de calor”: la temperatura dentro de la ciudad es mayor que en la periferia, por el calor procedente de combustiones de coches, calefacciones, los edificios, el pavimento.
• Aparecen brisas urbanas cíclicas, de aire frío periférico. Se dificulta la dispersión y se acumulan los contaminantes, formando la cúpula de contaminantes.

Parámetros de Calidad del Agua

a) Parámetros Físicos

• Turbidez (transparencia): Es debida a la presencia de partículas o microorganismos.
• Características organolépticas (color, sabor y olor): Debidas a la presencia de materia orgánica.
• Conductividad eléctrica: Depende de la cantidad de sales disueltas, y es proporcional a los sólidos disueltos y en suspensión.

b) Parámetros Químicos

1. Presencia de iones: bicarbonato, cloruro, sulfato.
2. Oxígeno disuelto (OD): esencial para la vida acuática. Disminuye si hay vertidos orgánicos, pues se gasta en su descomposición.
3. DBO: (Demanda biológica de oxígeno) Es la cantidad de oxígeno que necesitan los microorganismos para oxidar la materia orgánica.
4. DQO: (Demanda química de oxígeno) Es la cantidad de oxígeno necesario para oxidar los compuestos orgánicos sin la participación de seres vivos, en medio ácido.
5. COT: es el carbono orgánico total. Es fácilmente medible.
6. pH: concentración de H⁺ del agua.
7. Alcalinidad: debida a la presencia de ión carbonato o hidroxilo.
8. Dureza: concentración de carbonato de calcio superior a 200 mg/L. Supone riesgos para la salud, como el aumento de cálculos renales. Se consideran aguas blandas cuando la [CaCO₃] < 50 mg/L y duras cuando [CaCO₃] > 50 mg/L.
9. Nitrógeno: La presencia de nitrógeno orgánico y de amoniaco indica contaminación reciente.

c) Parámetros Biológicos

Indican la cantidad de microorganismos que hay en el agua. Se pueden identificar simplemente o bien determinar su cantidad. Podemos encontrar:

• Virus.
• Bacterias coliformes.
• Hongos, que ocasionan olores y sabores.
• Algas verde-azuladas, que producen olor, color, sabor o turbidez.
• Protozoos, que transmiten enfermedades.

Indicadores Biológicos

Son especies cuya presencia orienta sobre los niveles de contaminación. Hay varios grupos de invertebrados muy sensibles a alteraciones del agua:

• Presentes en aguas limpias: larvas de perlas y de efímeras; anfípodos.
• Presentes en aguas contaminadas: colas de rata; Tubifex (oligoquetos); isópodos.

Fuentes de Contaminación Atmosférica

Naturales

• Volcanes: compuestos del azufre y partículas.
• Incendios forestales: CO₂, óxidos del nitrógeno, humo, polvo y cenizas.
• Actividades de los seres vivos: respiración (CO₂), polinización anemófila (alergias), descomposición anaerobia (metano).
• Descargas eléctricas de las tormentas: óxidos de nitrógeno.
• El mar: partículas salinas.
• Vientos fuertes: transporte de partículas.

Artificiales

• Hogares: debido a calefacciones de carbón, petróleo o gas.
• Transporte: debido a coches y aviones.
• Industria: debido a centrales térmicas, cementeras, siderometalúrgicas, papeleras y químicas.
• Agricultura y ganadería: el uso de fertilizantes, los regadíos por inundación (arroz) y la ganadería vacuna emiten metano.
• Incineración de residuos sólidos.

Contaminantes del Aire

Son contaminantes del aire las sustancias químicas y formas de energía que en ciertas concentraciones pueden causar molestias, daños o riesgos a personas y otros seres vivos, o alterar el funcionamiento de los ecosistemas, en bienes materiales o el clima.

El tiempo de residencia o vida media de un contaminante es el período de tiempo que puede permanecer en la atmósfera como tal o participando en reacciones químicas. Varía según la naturaleza de cada contaminante.

Tipos de Contaminantes

Los contaminantes pueden ser:

• Sustancias químicas: contaminantes primarios y contaminantes secundarios.
• Formas de energía: radiación ionizante, radiación no ionizante, ruido.

Contaminantes Primarios

Son sustancias de naturaleza y composición química variada. Son emitidos directamente a la atmósfera desde distintas fuentes.

Contaminantes Secundarios

Originados a partir de los primarios mediante reacciones químicas atmosféricas. No provienen directamente de focos emisores.

• SO₂ → SO₃: Incoloro y se condensa rápidamente. Reacciona con agua para dar H₂SO₄, que junto con el HNO₃ es responsable de la lluvia ácida.
• NO₂ → (oxidación por O₃) → NO₃: Responsable de la formación del smog.
• O₃ (troposférico): Fuerte oxidante. Gas de color azul, irritante y picante.
• PAN: Nitratos de peroxiacilo. Formados a partir de hidrocarburos por reacciones fotoquímicas. Ambos son componentes del smog fotoquímico.

Fuentes de Ozono Troposférico

• Natural: por intrusiones estratosféricas, volcanes, tormentas.
• Humano: por reacciones fotoquímicas de contaminantes primarios del tráfico.