La Atmósfera Terrestre: Estructura y Composición

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea a la Tierra y está unida a ella por la fuerza de la gravedad. Tiene unos 1.000 km de espesor y es imprescindible para el desarrollo de los seres vivos.

Estructura de la Atmósfera

La atmósfera se divide en varias capas:

• Troposfera: Es la parte inferior, más cercana a la Tierra. Ahí se concentra la mayor parte de su masa y la totalidad de la humedad y las partículas de polvo. Tiene un espesor variable de 18 km en el ecuador y de 8 km en los polos. En ella ocurren todos los fenómenos meteorológicos: vientos, lluvias, etc. A partir de los 12 km hay menos perturbaciones; esta zona de transición se llama tropopausa.
• Estratosfera: Se extiende desde la tropopausa hasta los 50 km de altura. Se encuentra la capa de ozono, que impide la llegada de las radiaciones ultravioletas. La transición hacia la mesosfera se denomina estratopausa.
• Mesosfera: Se encuentra entre los 45 km y los 80 o 90 km de altura. No difiere de las otras capas en composición, pero no tiene ni ozono ni vapor de agua.
• Ionosfera: Se sitúa entre los 90 km y los 400 km. Está ionizada, tiene electrones libres que tienen la propiedad de reflejar las ondas radioeléctricas, lo que permite la transmisión radiofónica. La zona de transición con la siguiente capa es la termopausa.
• Exosfera: Es la última capa, a partir de los 400 km. Va perdiendo densidad y unos 600 km después finaliza, dando paso al espacio exterior.

Composición de la Atmósfera

La atmósfera está compuesta por:

• Gases mayoritarios: El nitrógeno (78,08%), el oxígeno (20,95%) y el argón (0,93%).
• Gases minoritarios: Varios gases como el dióxido de carbono, el neón, el helio, el monóxido de carbono, el ozono y el vapor de agua.

Riesgos e Impactos Ambientales

Riesgos Naturales

Un riesgo natural es una alteración de un proceso medioambiental que supone un peligro para los seres humanos. Se llaman también catástrofes naturales y pueden ser influenciados por la mano del hombre. Implican un peligro y una vulnerabilidad (pérdida de vidas humanas).

Pueden tener efectos directos sobre personas, agricultura, ganadería, edificios, carreteras, etc., o indirectos, interrumpiendo obras, carreteras, etc.

Ejemplos:

• Riesgos atmosféricos: Olas de frío y calor, huracanes, vientos fuertes, sequías.
• Riesgos no atmosféricos: Deslizamientos, hundimientos, desprendimientos.
• Cuando interviene el hombre (antrópicos): Incendios forestales, contaminación de las aguas, suelos, atmósfera, deforestación, extinción de especies animales.

Impacto Ambiental

El impacto ambiental es la alteración que sufre el medio ambiente por la actividad de los seres humanos. Pueden ser directos, como la construcción de carreteras o urbanizaciones, o indirectos, como la contaminación atmosférica o la lluvia ácida.

Evaluación y Declaración de Impacto Ambiental

• Evaluación de impacto ambiental (EIA): Es un análisis para ver las consecuencias antes de realizar una obra.
• Declaración de impacto ambiental (DIA): Es la comunicación exigida por la ley que incluye: descripción del proyecto, alternativas, inventario ambiental, identificación de impactos, medidas de protección y control de la actividad.

Indicadores de Impacto

Los indicadores de impacto son los elementos del medio afectados por la actividad, como la temperatura del agua, la concentración de ozono, el paisaje, la construcción de un embalse o los cultivos de regadío.

Se valoran según la magnitud y la importancia. Por ejemplo, en un incendio forestal, el indicador utilizado es la vegetación, la magnitud es el número de hectáreas quemadas, y la importancia depende de si era pasto, encinar o matorral.

Hay una escala de magnitud: crítica, severa, moderada, compatible. Un impacto puede ser reversible (puede recuperarse) o irreversible (no puede recuperarse). Los impactos pueden ser atmosféricos, terrestres o acuáticos.

Contaminación Atmosférica: Tipos y Efectos

Impacto Atmosférico

Los impactos atmosféricos son producidos por sustancias gaseosas y sólidas de tamaño microscópico emitidas a la atmósfera por el ser humano. La atmósfera es muy compleja y sus reacciones son imprevisibles. Incluyen fenómenos como la contaminación atmosférica, la lluvia ácida, la disminución de la capa de ozono y el efecto invernadero.

Contaminación Atmosférica

Durante muchos años, la atmósfera ha mantenido su composición fundamental, con ciclos de nitrógeno, carbono, oxígeno y agua, y ligeros cambios por causas naturales. La vegetación y el suelo emiten a la atmósfera óxido de nitrógeno, amoniaco, metano, polen y partículas de polvo.

Pero durante los últimos ciento cincuenta años, el grado de alteración se ha incrementado por la actividad humana, aumentando la concentración de sustancias como el dióxido de carbono y otras sustancias gaseosas.

La contaminación atmosférica ocurre cuando en la atmósfera hay una serie de sustancias naturales o artificiales que superan ciertos niveles y, por ello, pueden resultar nocivas para los vegetales, animales y seres vivos.

Para analizar la contaminación atmosférica, se debe considerar el foco de emisión (zonas industriales, vehículos de combustión, etc.), el comportamiento del contaminante y sus efectos sobre las personas y el medio.

La contaminación puede clasificarse por su naturaleza (gases, partículas, forma de energía) o por su origen (primario y secundario).

Contaminantes Primarios

Los contaminantes primarios son los que llegan a la atmósfera directamente:

• Partículas en suspensión: Polvo procedente del suelo, cenizas, actividad volcánica, combustión de vehículos, actividad industrial.
• Óxidos de carbono:
  • Monóxido de carbono (CO): Gas incoloro e inodoro, producido por la combustión incompleta de carbón, gas, petróleo y en los motores de los coches.
  • Dióxido de carbono (CO2): No es un gas nocivo en sí mismo, pero su aumento de concentración causa el efecto invernadero.
• Óxidos de nitrógeno (NOx):
  • Monóxido de dinitrógeno (N2O): Gas incoloro liberado por las bacterias en un proceso llamado desnitrificación; es abundante por el uso de abonos nitrogenados.
  • Monóxido de nitrógeno (NO): Gas tóxico, incoloro e inodoro que procede de la combustión de vehículos y de la industria.
  • Dióxido de nitrógeno (NO2): Olor asfixiante, color pardo; es el más nocivo. Su origen es la combustión de origen antrópico.
• Dióxido de azufre (SO2): El carbón, gas o petróleo contienen compuestos con azufre que forman dióxido de azufre al arder. Cuando cae con la lluvia, forma ácido sulfúrico o lluvia ácida. La mayoría procede de las centrales térmicas y motores diésel.
• Hidrocarburos: Se encuentran en grandes concentraciones y, en algunos casos, son de origen natural. El más abundante es el metano, que procede de la descomposición de materia orgánica.
• Metales pesados: Presentes en elevadas concentraciones, como el plomo, que fue aditivo de la gasolina hasta hace pocos años.

Contaminantes Secundarios

Los contaminantes secundarios se originan por la acción de la energía solar, a través de reacciones entre los contaminantes primarios y otros componentes atmosféricos:

• Ozono (O3): Se forma cuando la luz solar hace que los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos de los escapes de los autos reaccionen entre sí.
• Derivados de los óxidos de nitrógeno: Como el ácido nítrico y el PAN (Nitrato de Peroxiacetilo).
• Derivados de los óxidos de azufre: Como el ácido sulfúrico, que contribuyen a la formación de ozono.
• Compuestos orgánicos volátiles (COVs): Se originan por oxidación de los hidrocarburos primarios y son precursores del ozono.

También se consideran contaminantes las radiaciones ionizantes y las partículas radioactivas.

Efectos de la Contaminación Atmosférica

• Efectos sobre los materiales: Suciedad de edificios y calles. Los óxidos de azufre actúan sobre las rocas calizas y las transforman en yeso. El ozono ataca a todo aquello que se realiza con caucho.
• Efectos sobre la vegetación: El polvo y el hollín se posan sobre las hojas como una capa que dificulta la fotosíntesis. El dióxido de azufre, el etileno y el nitrato destruyen la clorofila.
• Efectos sobre el ser humano: El monóxido de carbono reacciona con la hemoglobina de la sangre e impide el transporte del oxígeno. Las gasolinas no quemadas contienen benceno, que puede provocar cáncer. El dióxido de azufre causa la inflamación de las vías respiratorias. Otros productos provocan edemas pulmonares.

Fenómenos Atmosféricos Relacionados con la Contaminación

Smog Fotoquímico

El smog fotoquímico ocurre cuando la contaminación es muy elevada y las condiciones climáticas lo favorecen, permaneciendo en una zona durante un largo período de tiempo, condiciones que se dan en las ciudades. Es un fenómeno fotoquímico producido por la acción de la luz sobre las emisiones de los vehículos. Es una mezcla de dióxido de nitrógeno, ozono y PAN, que causa irritación ocular, tos y fatiga.

Inversión Térmica

Normalmente, la temperatura disminuye con la altura (de 0,64 a 1ºC por cada 100m). Este es el gradiente térmico normal. Sin embargo, bajo ciertas condiciones climatológicas, esto puede alterarse: a determinada altura, la temperatura del aire es superior a la de una altura inferior. Esto impide la dispersión de los humos contaminantes de calefacciones, industria y motores de explosión.

Esto ocurre en las ciudades donde las partículas y los gases contaminantes absorben las radiaciones del suelo, dando lugar a una inversión térmica. Esto provoca que las capas superiores estén más calientes cuando deberían estar más frías, lo que puede generar nieblas si hay mucha humedad.

Medidas de prevención: Fabricar coches que usen menos gasolina, eliminar el carbón en calefacciones e industrias, usar el transporte público.

Lluvia Ácida

Los contaminantes pueden regresar a la superficie terrestre, tanto próximos al lugar de emisión como en regiones más alejadas. La lluvia ácida es una precipitación con una acidez muy elevada, debido a la presencia de ácidos procedentes de la contaminación.

La lluvia ácida tiene un pH inferior a 5,6, mientras que la lluvia normal tiene un pH entre 7 y 5,6 (esta acidez natural se debe al ácido carbónico, formado por la reacción del agua con el CO2 atmosférico).

La lluvia ácida se genera por la emisión de óxidos de azufre al quemar combustibles fósiles (procedentes de centrales térmicas y motores diésel) y por la emisión de óxidos de nitrógeno de los tubos de escape de los coches, que al reaccionar con el agua producen ácidos sulfúrico y nítrico. La lluvia ácida puede llegar a la tierra en forma de gases o partículas sólidas (deposición seca).

Consecuencias:

• En el agua: Aumenta la acidez, se pierden especies y se altera el ecosistema.
• En la tierra: Se pierde masa vegetal, disminuyen las especies vegetales, modificando el ecosistema.
• En edificios y monumentos: El ácido corroe las rocas que forman los monumentos y los deteriora.

Medidas de prevención: Quemar menos combustibles fósiles, producir energías renovables, evitar la emisión de azufre por la industria, poner filtros de desulfuración en las chimeneas, instalar catalizadores en los tubos de escape.

Destrucción de la Capa de Ozono

Una de las consecuencias de la contaminación es la destrucción de la capa de ozono. La capa de ozono envuelve a la Tierra y es un escudo contra las radiaciones ultravioletas del sol.

En 1982 se empezó a detectar en la Antártida una disminución de la capa, lo que se llamó el agujero de la capa de ozono. En 1990 se empezó a detectar también en el Ártico.

La causa de la pérdida es la acción humana, principalmente por el uso de aerosoles, equipos de refrigeración y limpieza de equipos de material eléctrico que contienen CFCs (clorofluorocarbonos) y otras sustancias con átomos de cloro.

Cuando los CFCs se liberan a la atmósfera, ascienden a la estratosfera, donde la luz del sol descompone sus moléculas y libera los átomos de cloro. A temperaturas bajas, estos átomos de cloro descomponen la molécula de ozono (O3), liberando oxígeno (O2) y dejando el átomo de cloro libre para descomponer infinidad de moléculas de ozono más.

Los CFCs permanecen en la atmósfera de 40 a 150 años y, aunque cese su emisión, los ya emitidos permanecen activos durante muchos años. Tardan entre 6 y 12 años en alcanzar la estratosfera.

Al destruirse la capa de ozono, aumentan las radiaciones ultravioletas que pueden producir:

• Cáncer de piel.
• Afectar al crecimiento y a la fotosíntesis de las plantas.
• Alterar el sistema inmunológico de animales y seres humanos.
• Favorecer la aparición de cataratas en los ojos, pudiendo aumentar la ceguera de los animales.

Cambio Climático y Efecto Invernadero

Efecto Invernadero

La atmósfera contribuye a mantener la vida en la Tierra. Contiene los gases necesarios para los seres vivos y regula la temperatura. El CO2 y el vapor de agua son factores clave del equilibrio térmico.

• El CO2 absorbe las radiaciones infrarrojas emitidas por el suelo, impidiendo que escapen al espacio y quedando atrapadas en la atmósfera, lo que calienta la superficie terrestre. Actúa igual que el cristal o el plástico de los invernaderos: facilita la entrada de la luz pero evita la salida del calor.
• El vapor de agua absorbe calor en forma de energía procedente del sol y de la Tierra, incrementando así la temperatura del aire y colaborando al efecto invernadero. Las nubes forman un manto que retiene el calor en las capas bajas de la atmósfera.

El efecto invernadero es el calentamiento de la atmósfera y de la Tierra debido a la absorción de los rayos infrarrojos por parte de los gases atmosféricos. Es un fenómeno natural que mantiene constante la temperatura de la Tierra (la temperatura media es de 15ºC; sin atmósfera sería de -18ºC). El efecto invernadero eleva la temperatura en 33ºC.

El ciclo del carbono ha mantenido constante la concentración de CO2, pero la combustión de combustibles fósiles ha aumentado su cantidad. Se emiten 5.000 millones de toneladas al año. Las plantas y los océanos reciclan parte, pero la mayoría permanece en la atmósfera, alterando el ciclo del carbono. Las selvas tropicales, importantes sumideros de CO2, han disminuido.

El CO2 extra actúa como un refuerzo al efecto invernadero natural. Este fenómeno se llama incremento del efecto invernadero.

Cambio Climático

El tiempo atmosférico es la temperatura, presión, humedad y velocidad del viento en un lugar determinado en un momento dado. El clima es el patrón promedio del tiempo en una zona determinada a lo largo del tiempo. La Tierra está dividida en franjas climáticas, aunque cordilleras o la proximidad al mar delimitan climas específicos.

El cambio climático implica una alteración significativa y duradera de los patrones climáticos, a menudo manifestada como un aumento de la temperatura global. Existe una relación directa entre el calentamiento del planeta y el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero.

La variación de la temperatura entre un día y otro o entre estaciones es normal, pero el incremento del efecto invernadero provoca que la temperatura media global aumente (por ejemplo, 0,6ºC en los últimos 30 años), ocasionando variaciones en el clima a nivel global. La actividad humana es la causante principal de este incremento.

Los científicos proyectan que la temperatura global aumentará a lo largo de este siglo. Incluso si cesaran las emisiones de CO2 hoy, las moléculas ya emitidas permanecerían en la atmósfera durante 200 años, causando un aumento de temperatura. Si las emisiones continúan al ritmo actual, para el año 2100 la concentración de CO2 podría duplicarse, y la temperatura podría aumentar 5ºC, lo que llevaría a la extinción del 40% de las especies y a una alteración drástica de los ecosistemas.

Consecuencias del Cambio Climático

• Alteración de las precipitaciones: Aumento de la sequedad y olas de calor, incremento de la aridez en bosques lluviosos (África, América del Sur) y regiones ya secas (sur de Europa, oeste de América), favoreciendo incendios. En zonas húmedas (Asia), las precipitaciones extremas provocan inundaciones. En zonas frías, las lluvias invernales sustituyen a las nevadas, perjudicando a poblaciones que dependen del deshielo.
• Fusión de glaciares y casquetes polares: El Ártico se está deshaciendo, aumentando el nivel del mar. Los glaciares del Himalaya retroceden 9 metros al año, disminuyendo el caudal de los ríos del sur de Asia.
• Consecuencias previsibles: Alteración en la agricultura y producción de cultivos, desaparición de poblaciones en zonas costeras por el aumento del nivel del mar, pérdidas humanas en catástrofes naturales (incendios, sequías, huracanes, inundaciones), alteración de los ecosistemas y peligro para los animales que viven en ellos, modificación de las economías de los países.

Todas las medidas que disminuyan la emisión de gases de efecto invernadero son medidas de prevención del cambio climático.

Otros Tipos de Contaminación y Respuestas Globales

Contaminación Acústica

La contaminación acústica tiene efectos perjudiciales para la salud. El ruido es un sonido no deseado que produce molestias.

Puede perjudicar la salud de dos formas:

• Efectos fisiológicos: Pérdida de la capacidad auditiva, efectos en el ritmo cardiaco, hipertensión y vértigos por alteración del órgano del equilibrio.
• Efectos psicofisiológicos: Estrés, irritabilidad, falta de sueño, disminución de la capacidad de aprendizaje.

Compromisos Internacionales

La preocupación por el medio ambiente ha llevado a diversos acuerdos y organizaciones internacionales:

• 1948: Creación de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN).
• 1968: Creación del Club de Roma, expertos que estudian las consecuencias del crecimiento industrial sobre el medio ambiente.
• 1972: De la Conferencia de Estocolmo surge el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), con cien medidas para proteger el medio ambiente.
• 1987: El Protocolo de Montreal, firmado por 36 países, estableció una reducción de hasta el 50% de CFCs para 1998.

Compromisos más recientes:

• Cumbre de la Tierra (Río de Janeiro, 1992): Para la defensa del medio ambiente y la elaboración de un modelo de desarrollo sostenible. 106 estados aprobaron un convenio para que los países más desarrollados redujeran las emisiones de CO2 a los niveles de 1990 para el año 2000 (no se consiguió).
• Cumbre de Kioto (1997): Propuso una estrategia para reducir los gases de efecto invernadero. 159 países alcanzaron un compromiso de reducción global del 5,2% de las emisiones. Los países que superen su objetivo pueden vender el exceso de reducción a otros. Entró en vigor el 16 de febrero de 2005 y finalizó en 2013.
• Cumbre del Clima en Bali (2007): Negociación para redactar el compromiso que sustituiría a Kioto a partir de 2013.

El Desarrollo Sostenible

El desarrollo sostenible busca evitar el elevado consumo de los recursos naturales y el deterioro del medio ambiente, garantizando las necesidades presentes sin comprometer las futuras.

El desarrollo sostenible se basa en la integración de tres componentes:

• El desarrollo económico.
• El desarrollo social.
• La protección de la diversidad cultural y ambiental.

Estos componentes se relacionan entre sí: la actividad productiva influye en el medio ambiente, la economía, el empleo y el desarrollo social.

En la Cumbre de Río se establecieron las bases para un desarrollo sostenible. El tipo de desarrollo actual deteriora el medio ambiente. Los recursos de la Tierra son limitados y no pueden ser sobreexplotados. Es necesario satisfacer las necesidades presentes y futuras, tanto de unos países como de otros.

El desarrollo sostenible se puede alcanzar mediante:

• Evitar el agotamiento de los recursos.
• Desarrollar los recursos renovables.
• Disminuir el consumo de los países desarrollados.
• Fomentar el progreso en los países poco desarrollados.
• Proteger los ecosistemas naturales.
• Proteger la diversidad cultural.
• Hacer compatible el medio ambiente y la economía.

Las actividades humanas conllevan ciertos riesgos que es necesario analizar mediante las evaluaciones de impacto ambiental, y se deben tomar las medidas preventivas mencionadas anteriormente.