Contaminación Atmosférica: Un Problema Global

La contaminación atmosférica se define como la presencia en el aire de sustancias o formas de energía en concentraciones lo suficientemente altas como para constituir un riesgo para la salud y el medio ambiente. Este fenómeno tiene diversas causas y consecuencias, que se detallan a continuación.

Tipos de Contaminación y sus Efectos

• Inversión térmica: Este fenómeno provoca que la contaminación aérea, como el smog, quede atrapada por una capa superior de aire más caliente, devolviendo el smog cerca del suelo, con efectos nocivos para la salud.
• Smog: Tipo de contaminación asociado con los asentamientos de niebla y humo emitido por las industrias. Actualmente, también se asocia a las reacciones fotoquímicas de contaminantes que forman el ozono terrestre.

Clasificación de los Contaminantes Atmosféricos

• Contaminantes Primarios: Emitidos directamente a la atmósfera debido a procesos naturales o antropogénicos, como la combustión de madera y combustibles fósiles.
• Contaminantes Secundarios: Se generan a partir de reacciones químicas que sufren algunos contaminantes primarios en la atmósfera.

Categorías de Fuentes de Contaminación

• Fuentes Fijas: Industrias (puntuales o de área).
• Fuentes Móviles: Cigarros, automóviles.
• Fuentes Naturales: Volcanes.

Contaminantes Primarios: Características y Efectos

a) Partículas Atmosféricas

Las partículas atmosféricas son partículas sólidas y líquidas en suspensión, de diferente composición química, y que pueden ser mezclas de diversas sustancias.

• Partículas menores a 0,1 µm: Iones y núcleos de condensación generados por combustión, actividad volcánica, evaporación del agua de mar pulverizada, iones metálicos absorbidos en las gotas de agua de la atmósfera. Constituyen un importante riesgo para la salud.
• Partículas sólidas entre 0,1 y 10 µm: Aerosoles formados por procesos naturales y antropogénicos, smog (humo, niebla). Dispersos en la atmósfera, suspendidos por largo tiempo. Baja velocidad de sedimentación (efecto inversión). En zonas urbanas, alto contenido de sulfatos, nitratos, hierro, plomo e hidrocarburos aromáticos.
• Partículas sólidas entre 10 y 500 µm: Mayor velocidad de sedimentación. Menor tiempo en la atmósfera. Contienen silicatos, sulfatos, cloruros, nitratos, hierro, calcio, aluminio, manganeso, plomo, zinc, magnesio y cobre. Provienen de la combustión incompleta del carbón y derivados del petróleo. Son eliminadas por retención y arrastre por lluvia.

b) Compuestos de Azufre

Incluyen dióxido de azufre (SO2), trióxido de azufre (SO3) y dimetilsulfuro (emitido por océanos y actividad volcánica). La combustión de combustibles fósiles ricos en azufre (carbón, petróleo, diésel) genera 2/3 del SO2 atmosférico. El principal compuesto azufrado es la pirita (FeS3), mineral sulfurado usado en refinerías de petróleo y fundiciones, cuya combustión emite óxido férrico (Fe2O3) y dióxido de azufre (SO2).

• Mercaptanos (tioles, -SH): Compuestos orgánicos sulfurados de bajo peso molecular, odoríferos. Se utilizan en la producción de pulpa de madera y en la degradación anaeróbica de material proteico. Los mercaptanos también son producidos en laboratorios, derivados del petróleo.

c) Óxidos de Nitrógeno (NOx)

Incluyen óxido nitroso (N2O), que es poco reactivo; óxido nítrico (NO), incoloro e inodoro; y dióxido de nitrógeno (NO2), de color café rojizo y mal olor. Son producidos directa e indirectamente por procesos de combustión a altas temperaturas. Altas concentraciones de NOx coinciden con altos niveles de tráfico, ya que los gases de escape de los automóviles son ricos en NO. El N2 presente en el aire se oxida a NO y se transforma en NO2 mediante reacciones fotoquímicas. En general, los NOx son irritantes para los pulmones, causan constricción bronquial y disminuyen la resistencia ante infecciones respiratorias.

Lluvia Ácida

La lluvia ácida se forma cuando las industrias emiten óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno producto de la combustión. Estos contaminantes generan ácido sulfúrico y ácido nítrico, que predominan en las lluvias ácidas.

• Deposición seca: Masas de aire contaminado que se ponen en contacto directo con la superficie. Se produce en las proximidades del foco emisor, como en los alrededores de las industrias.
• Deposición húmeda: Lluvia ácida que puede afectar a lugares muy alejados del origen, provocando incluso problemas fronterizos. Por ejemplo, Suecia y el sur de Noruega sufren degradación de bosques debido a las emisiones de Inglaterra.

d) Hidrocarburos

Compuestos orgánicos volátiles (1 a 4 átomos de carbono) en estado gaseoso. Participan en reacciones de oxidación fotoquímica. Los hidrocarburos se transforman en radicales libres, generando derivados de aldehídos y otros compuestos oxidados, como formaldehído, acroleína, acetaldehído y nitrato de peroxiacetilo.

Oxidación Fotoquímica

La contaminación fotoquímica ocurre como consecuencia de la aparición en la atmósfera de oxidantes, originados al reaccionar entre sí los NOx, hidrocarburos (HC) y oxígeno (O2), en presencia de la radiación ultravioleta de los rayos del sol. La formación de oxidantes se ve favorecida en situaciones estacionarias de altas presiones (anticiclones) asociados a una fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de los contaminantes primarios.

Oxidantes Fotoquímicos

El smog fotoquímico se produce cuando los NOx e hidrocarburos reaccionan con la luz solar, generando contaminantes secundarios.

Etapas de Formación de Oxidantes Fotoquímicos

I) Formación de oxidantes a través del ciclo fotolítico del NO2:

NO2 + Radiación ultravioleta —> NO + O

O + O2 —> O3

O3 + NO —> NO2 + O2

II) Formación de radicales libres activos:

La presencia en el aire de hidrocarburos hace que el ciclo fotolítico se desequilibre al reaccionar éstos con el oxígeno atómico y el ozono generado, produciendo radicales libres muy reactivos.

III) Formación de productos finales:

Los radicales libres formados reaccionan con otros radicales, con los contaminantes primarios y con los constituyentes normales del aire, dando lugar a los contaminantes fotoquímicos según las reacciones:

HC-3 + HC —> Aldehídos, cetonas, etc.

HCO2 + NO2 —> Nitratos de peroxiacilo (PAN)

Smog Fotoquímico

En las primeras horas de la mañana, se produce una intensa emisión de hidrocarburos (HC) y óxido nítrico (NO) al comenzar la actividad humana en las grandes ciudades (encendido de calefacciones y tráfico intenso). El óxido nítrico (NO) se oxida a dióxido de nitrógeno (NO2). Las concentraciones superiores de NO2, unidas a que la radiación solar se va haciendo más intensa, ponen en marcha el ciclo fotolítico del NO2, generando oxígeno atómico (O) que, al transformarse en ozono, conduce a un aumento de la concentración de este elemento y de radicales libres de hidrocarburos. Estos, al combinarse con NO, producen una disminución de este compuesto en la atmósfera. Este descenso en la concentración de NO impide que se complete el ciclo fotolítico, aumentando rápidamente la concentración de ozono (O3).

e) Óxidos de Carbono

CO2 y CO. Aunque el CO2 no se considera un contaminante atmosférico, existe preocupación por el aumento de sus emisiones producto de la combustión. El CO proviene de la combustión incompleta de combustibles, gases volcánicos, incendios forestales, oxidación del metano ambiental y disociación del CO2. El CO causa problemas respiratorios y cardiovasculares. La exposición a altas concentraciones es letal, ya que afecta el transporte de oxígeno en la sangre.

f) Ruido

El sonido es una variación de presión en el aire que puede detectar el oído humano. El ruido es un sonido indeseable que, por su intensidad, frecuencia y duración, causa molestia. Los valores de nivel de presión sonora (NPS) se encuentran en el rango de 10-140 dB, y el umbral del dolor corresponde a 140 dB.

g) Radiaciones Ionizantes

Incluyen rayos X, partículas α, β y rayos γ. Ionizan la materia y afectan la salud de las personas. Las mayores emisiones provienen de fuentes antropogénicas, como el uso y procesamiento de materiales radiactivos. Ejemplos incluyen centrales nucleares y fábricas de material de guerra. También hay usos difusos en medicina, institutos de laboratorio y análisis químicos.