DETERIORO ATMOSFÉRICO

¿QUÉ ES LA ATMÓSFERA?

La atmósfera es una masa gaseosa que forma la capa externa que envuelve a la Tierra, con un espesor cercano a los dos mil kilómetros.  Por su composición, la atmósfera permite que se desarrollen los procesos biológicos y regula la temperatura a manera de termostato.

La atmósfera no es homogénea y  pueden reconocerse en ella varias capas o estratos que se diferencian entre sí mediante diferentes características entre las que sobresale su comportamiento térmico.

La TROPOSFERA por ejemplo, se establece a una altura que varía entre los 8 y los 12 km sobre los polos y de 15 a 18 sobre el ecuador.   Esta capa presenta un gradiente vertical  (velocidad constante de variación térmica) a todo lo alto.

    A partir de la troposfera  aparece una capa en la que la temperatura aumenta, primero lentamente hasta llegar cerca de los 30 km de altura, entonces aumenta rápidamente hasta llegar a los 50 km. Esta capa, muy rica en ozono, es conocida como ESTRATOSFERA.

    A partir de esta capa se extiende la MESOSFERA que llega hasta los 80 km y alcanza cerca de -100ºC de temperatura. Nuevamente el ritmo de cambio de temperatura varía y ésta asciende rápidamente hasta alcanzar cerca de 500ºC a la altura de 500 km, esta capa es conocida como TERMOSFERA.

Después de ella se extiende la EXOSFERA que alcanza el nivel de los 2 000 km, que es considerado como el límite de la atmósfera terrestre.

Independientemente de su localización, el aire atmosférico, contiene aproximadamente (por volumen estimado en una muestra de aire seco): 78 % de nitrógeno, 21 % de oxígeno, 0.9 % de argón, 0.03% de bióxido de carbono  y trazas de hidrógeno y otros gases como neón, helio y ozono.

En una muestra de la baja atmósfera (cuya densidad de alrededor de 1.25 kilogramos por metro cúbico) se pueden encontrar las siguientes concentraciones de ciertos compuestos.

  COMPUESTO  /m3 COMPUESTO /m3

BIÓXIDO DE CARBONO 345-545 FORMOL 0-16 

METANO 200-1600  CLORUROS 1-5 

HIDRÓGENO  36-90  IODUROS 0.05-0.5

OZONO  0-100 PLOMO 2-20 

DIÓXIDO DE AZUFRE 0-50 NEÓN 1.8 

ÁCIDO SULFHÍDRICO 3-30 HELIO 0.52 

MONÓXIDO DE CARBONO 1-100  KRIPTÓN 0.1 

ÓXIDO NITROSO 0-6  AMONÍACO 0-15 

DIÓXIDO DE NITRÓGENO 0-6 

    A esta mezcla hay que añadir otros que pueden desempeñar una función muy importante como son las partículas de polvo, cenizas volcánicas, polen, productos industriales y algunos que pueden actuar como "núcleos higroscópicos" facilitando la formación de bruma o nubes.

Las nubes desempeñan un papel muy importante en la determinación del clima en un determinado lugar, participando en la regulación de la temperatura al actuar como pantalla y filtrar las radiaciones.    Con frecuencia estas partículas conforman los productos contaminantes presentes en el "smog" que caracteriza los ambientes contaminados. En las regiones altamente contaminadas se manifiestan algunos fenómenos atmosféricos muy específicos como: la lluvia ácida, el efecto invernadero y la inversión térmica.

    El carbono, el oxígeno y el nitrógeno forman una serie de compuestos que "fluyen" cíclicamente en la biosfera (nivel donde se ubican los seres vivos y donde desarrollan sus actividades) pasando tiempo en la propia atmósfera. Esos flujos constituyen lo que conocemos como "ciclos biogeoquímicos" y la velocidad con que se desarrollan depende tanto del tipo de compuestos que forman, como de las condiciones o dinámica de los medios en que se mueven.  La contaminación ambiental tiene uno de sus principales efectos en la dinámica de estos flujos, acelerando o retardando la velocidad con que estos compuestos se transforman y se transportan a otros sitios y niveles dentro de la biosfera.

El movimiento de la atmósfera.    Sobre la superficie terrestre existen diferencias  de presión.  Estas diferencias en la presión atmosférica (peso del aire) se deben principalmente a factores como:

A. La presión disminuye conforme aumenta la altitud. En las capas bajas de la atmósfera es mayor la presión. En la troposfera se concentra más de la mitad del aire existente.

B. La distribución irregular de la radiación solar sobre la superficie terrestre altera la distribución horizontal de la presión atmosférica.

    Así, sobre la superficie existen diferencias horizontales de presión, lo que implica la necesidad de un movimiento compensatorio que desplace el aire desde las zonas de mayor presión hacia las de menor presión. El VIENTO es el aire que se desplaza para compensar estas diferencias de presión.     El viento puede establecerse como respuesta a la modificación regional y pasajera de las condiciones en una región dada, formando borrascas, tornados, huracanes o temporales. La presencia del viento también puede deberse a la existencia de un patrón estacional ocasionado por la inclinación de la Tierra y su localización con respecto al Sol en un momento dado.     El movimiento de rotación terrestre también genera patrones regulares de vientos que mantienen en constante movimiento a la atmósfera. Los vientos alisios (que se desplazan de los trópicos al ecuador), los contralisios (que se mueven de los trópicos hacia los polos) y los circumpolares (que circundan el polo norte y el polo sur) son producto del movimiento terrestre y la manera irregular como se distribuyen los continentes, los mares y los rayos solares sobre la superficie.

¿Cómo se conocen las condiciones atmosféricas al momento?El hombre ha intentado a lo largo de su historia diferentes formas de estudiar y conocer las condiciones de la atmósfera que le rodea. Su necesidad de predecir el tiempo para prever las cosechas, asegurar el rumbo de sus naves y prevenir los efectos de los desastres naturales lo han llevado a inventar múltiples sistemas. El barómetro, el higrómetro o  la veleta son de los ejemplos más modestos de los que se cuenta. Los globos meteorológicos y las estaciones son parte de las acciones rutinarias para conocer las condiciones climáticas prevalecientes en regiones específicas.     Hoy se puede observar y conocer con detalle la formación de una tormenta tropical, un tornado o un huracán  y aún,  prever su trayectoria. Estos conocimientos permiten hoy en día tomar algunas precauciones para preservar la vida de personas que habitan en las zonas amenazadas, pues en muchos casos, se puede avisar de la inminencia del fenómeno con varias horas de anticipación.     En últimas fechas la cibernética y las nuevas tecnologías espaciales han rendido frutos importantes. Hoy se cuenta con un sistema de rastreo que monitorea constantemente las condiciones generales de la atmósfera desde satélites. Uno de estos programas desarrollado por la NASA lo constituye toda una flota de satélites de los cuales ha sido puesto en órbita el primero, el  TERRA  el 18 de diciembre de 1999, que cuenta con cinco sistemas de sensores de monitoreo. Este programa ha incorporado ya a más de 850 científicos de diferentes partes del mundo, quienes trabajan en el diseño, la operación, la obtención y la interpretación de datos.

CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

PRINCIPALES REACCIONES

CONTAMINACIÓN  ATMOSFÉRICA (introducción)

El aire es uno de los factores determinantes de la vida en la Tierra. Diariamente todos los organismos dependemos de este coctel de gases, nuestros pulmones filtran alrededor de 15 kg de aire atmosférico al día.  En todo momento de la historia del hombre, éste ha arrojado materiales que pueden considerarse como contaminantes atmosféricos (humo, vapores y partículas), sin embargo, es a partir del desarrollo industrial

que esta acción adquiere proporciones considerables, no sólo por la cantidad de contaminantes que llegan al aire, sino por la naturaleza y calidad de éstos.

 Las principales fuentes de emisión de contaminantes en nuestro medio provienen de:  Emisiones industriales ya sea por la quema de combustibles fósiles (petróleo, carbón, diesel, gasolinas) para realizar los diferentes procesos; por la emisión de productos o desechos químicos volátiles (ácidos, solventes, catalizadores) y; la modificación de las condiciones ambientales (calor y liberación de partículas inertes que modifican la visibilidad y la penetración de la luz). Se considera que se producen más de 70 000 compuestos químicos diferentes que se utilizan tanto en la industria como en otras actividades humanas y que, de manera ineludible, van a parar tarde o temprano a nuestro medio, a nuestra atmósfera, muchos de estos contaminantes producen importantes daños al ambiente y a la salud..  Emisiones por vehículos de motor, que se liberan por la quema de combustibles como el diesel y la gasolina. Este tipo de contaminación es particularmente importante donde hay grandes concentraciones urbanas, sin embargo, sus efectos se empiezan a sentir en cualquier lugar del planeta. Los gases no reconocen fronteras. Entre los principales productos contaminantes se encuentran: el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre, el plomo, las partículas sólidas y el ozono.  Contaminación en los hogares, aunque sus proporciones pudieran parecer menores comparadas con las dos fuentes anteriores, los hogares contribuyen: directamente a la contaminación atmosférica a través del uso de sustancias aerosoles (en aspersores de aromatizantes o cosméticos, o en el anticongelante del refrigerador o del sistema de aire acondicionado) que contienen clorofluorocarbonos que dañan la capa de ozono; mediante la quema incompleta de gas; la incineración de basura;  o el uso de insecticidas; por supuesto, que el uso irracional del automóvil es una fuente directa de contaminación que afecta sensiblemente el ambiente.  De manera indirecta en los hogares se produce contaminación atmosférica  al derrochar energía (luz, calentadores, enfriadores, etc.) y aumentar con ello la combustión de productos fósiles en termoeléctricas o hidroeléctricas. Emisiones producidas por la incineración de basura. Hace unas cuantas décadas el progreso estaba asociado al deterioro ambiental. A nadie escandalizaba que el signo del éxito de las ciudades se representara por la presencia de múltiples fábricas. En ciertos momentos parece que es un signo del hombre dejar deterioro y basura para mostrar que es poderoso y que tiene éxito. Nosotros sabemos que eso debe cambiar. No podemos continuar produciendo diariamente miles de toneladas de basura en las

diferentes ciudades del mundo, que deben ser manejadas y procesadas con el consiguiente gasto de

energía y producción de contaminantes. Muchos contaminantes peligrosos para el ambiente y para la salud son arrojados al ambiente cuando se decide incinerar la basura en los tiraderos.  El microclima de una determinada región, influye de manera decisiva en la presencia de contaminantes atmosféricos y los efectos que éstos pueden tener. Los vientos, la temperatura y la radiación solar modifican de manera drástica la dispersión de contaminantes y la presencia de reacciones químicas que acentúan o atenúan la contaminación. El viento contribuye a dispersar los contaminantes disminuyendo así su concentración, esparciéndolos en áreas mayores. El aumento de la temperatura acelera ciertas reacciones, que aunadas al efecto luminoso de la radiación solar (reacciones fotoquímicas) hacen más enérgica la reacción de los contaminantes. En el caso particular de la Ciudad de México, la contaminación tiene comportamientos diferentes según la hora del día,  la estación del año y, a veces, el lugar específico donde se observe.  Según los datos reportados por L. M. Guerra  el smog o la neblina contaminante puede presentarse en dos tipos: el fotoquímico, y el clásico o común. Ambos se establecen bajo ciertas circunstancias, que podemos apreciar en el siguiente cuadro.  

TIPO SMOG COMÚN SMOG FOTOQUÍMICO

CONDICIONES METEROLÓGICAS

BAJA INSOLACIÓN BAJA VELOCIDAD DEL VIENTO TEMPERATURA INFERIOR A 0ºC

ALTA INSOLACIÓN  BAJA VELOCIDAD  DEL VIENTO,

TEMPERATURA ALREDEDOR DE 18ºC

PRINCIPALES CAUSAS

COMBUSTIBLES INDUSTRIALES Y DOMÉSTICOS

TRANSPORTACIÓN AUTOMOTORES

PRINCIPALES CONTAMINANTES

SO2 PARTICULADO NOx, O3, CO, ALDEHÍDOS, HIDROCARBUROS

AMBIENTE QUÍMICO REDUCTOR OXIDANTE

ESTACIÓN CARACTERÍSTICA

INVIERNO VERANO

HORARIO CARACTERÍSTICO

CERCA DEL AMANECER MEDIODÍA

Por otra parte, en las regiones altamente contaminadas se manifiestan algunos fenómenos atmosféricos muy característicos como:  la lluvia ácida, el efecto invernadero  y la  inversión térmica. Como sabemos, los contaminantes atmosféricos amenazan constantemente nuestra salud y, por la complejidad de las combinaciones que forman y de la forma en que actúan, los riegos son difíciles de estimar con exactitud. En la sección La contaminación atmosférica y la salud, encontrarás más información.  Es momento de ver con algo de detalle, algunas de las características de los principales contaminantes atmosféricos y conocer el efecto más evidente de ciertos compuestos sobre los seres vivos.   MONÓXIDO DE CARBONO

 El monóxido de carbono (CO) es un gas no irritante, incoloro, inodoro, insípido y tóxico que se produce por la combustión de materia orgánica como la madera, el carbón o el petróleo, en una atmósfera con insuficiencia de oxígeno, donde ocurre la siguiente reacción: 2 C  +  O2 -----> 2 COSi la combustión del carbono se hace en una atmósfera con oxígeno se produce el dióxido de carbono: C + O2 -----> CO2

y por oxidación del monóxido de carbono: 2 CO + O2 -----> 2 CO2

El CO tiene como fuente natural (en una baja  proporción): gases volcánicos, gases emanados de los pantanos y de las minas de carbón, las tormentas eléctricas, la fotodisociación del CO2 en la atmósfera superior, los incendios, así como el metabolismo de plantas y animales acuáticos y terrestres. El CO químicamente es un agente reductor y su concentración promedio en la atmósfera es de 0.1 ppm. La mayor fuente de producción de CO es el motor de combustión interna (su concentración puede alcanzar hasta 115 ppm en embotellamientos de automóvil). Para abatir estas emisiones se ha optado por instalar los convertidores catalíticos en los automóviles, con lo que se reduce hasta un 90 % las emisiones de CO. Una forma natural de consumo de CO es su reacción química con los radicales hidroxilo ambientales: CO + 2 OH- -----> CO2 + H2O.El CO debe su toxicidad en los seres humanos a su capacidad para combinarse con la hemoglobina produciendo la carboxihemoglobina (COHb), la cual no puede transportar el oxígeno porque la COHb y el O2 compiten por el mismo grupo funcional de la hemoglobina. Sin embargo, el CO se combina unas 10 veces menos que el oxígeno con la hemoglobina y se disocia unas 2200 veces menos que el oxígeno de la hemoglobina, lo que significa que la afinidad química de la hemoglobina por el CO es 220 veces mayor que por el oxígeno. La reducción de la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre es proporcional a la cantidad presente de COHb, pero la cantidad de oxígeno disponible para los tejidos se reduce más todavía por la influencia inhibidora de la COHb sobre la disociación de cualquier oxihemoglobina (O2Hb) todavía disponible.  La COHb es disociable totalmente y una vez terminada la exposición aguda al CO se excreta por los pulmones. Sólo una pequeña cantidad se oxida a CO2. Un sujeto envenenado por CO que en reposo respire aire, el contenido de CO en la sangre tiene un tiempo de vida media de 320 minutos. Si se aplica oxígeno puro el tiempo de vida media se reduce a 80 min ya que el equilibrio se desplaza hacia la formación de oxihemoglobina según la ecuación química: CO + O2Hb <=====>  O2 + COHb.El grado de toxicidad del CO depende de la concentración y del tiempo de exposición del individuo, y los daños pueden ser desde ligeros malestares hasta la muerte.

NIVEL (ppm) EFECTO FISIOLÓGICO

200  por 3 horas ó 600  por  1  hora

Dolor de cabeza

500  por  1  hora ó 1 000 por  30 minutos

Mareos, zumbido de oídos, náuseas, palpitaciones, embotamiento

1 500  por una hora Sumamente peligroso para la vida

4 000 Colapso, inconsciencia, muerte

 El envenenamiento por CO puede agravarse por la acción de factores como:

 ¨ El humo de cigarro .¨ La realización de ejercicio físico. ¨ La exposición en sitios localizados a más de 1 500 m sobre el nivel del mar. ¨ La presencia de enfermedades cardiorespiratorias. Otras fuentes de emisión son las industrias que utilizan combustibles fósiles en sus fraguas, calderas e incineradores, en la detonación de explosivos y los escapes en instalaciones deterioradas de calefacción y estufas.      Los sitios donde se concentran gran cantidad de vehículos de combustión interna corresponden a los de mayor índice de contaminación producida por monóxido de carbono. La Zona Metropolitana de la Ciudad de México es un buen ejemplo de ello. Para conocer los índices reportados cada hora para los principales contaminantes atmosféricos se puede consultar la página de la SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE DEL D.F.   http://www.sma.df.gob.mx/ .

 

CONTAMINACIÓN  POR  CO2

El bióxido de carbono CO2 constituye el enlace indispensable que une al Sol con la Tierra por el intercambio bioquímico que permite que la energía luminosa se "incorpore" a los sistemas vivientes. A partir de la energía solar y con la intervención de moléculas como la clorofila y el agua, participa en la construcción de alimentos a través de la fotosíntesis en las plantas verdes (autótrofos).

La energía contenida en los alimentos puede ser aprovechada dentro de la célula de la misma planta o de cualquier otro organismo  (organismo heterótrofo) mediante procesos de oxidación que permiten "quemar" esos compuestos a través del proceso de respiración  y así, el CO2

regresa a la atmósfera.

La fotosíntesis y la respiración son los procesos metabólicos que ha utilizado la Tierra por miles de años para hacer que circule el CO2 ( ciclo del CO2) Se estima que -en condiciones naturales- el CO2  tarda alrededor de 300 años para completar este ciclo.

Buena parte del ciclo del carbono tiene lugar en el agua, donde enormes cantidades de organismos acuáticos  fotosintéticos lo fijan en moléculas orgánicas, mientras que otros lo liberan mediante la respiración. El bióxido de carbono liberado pasa a formar compuestos como los carbonatos. Algunos científicos calculan que la mitad del CO2 que circula se encuentra absorbido por el océano. Mucho de estos carbonatos se encuentra sobre el fondo marino "arrastrados" por los organismos que mueren y caen a las profundidades.

Una serie de reacciones carbonato <=> bicarbonato ocurren constantemente en el agua. Los sedimentos calcáreos contienen mucho de esos compuestos y así, el carbono permanece depositado en el fondo marino, pues estos compuestos se disuelven muy lentamente.

El ciclo natural del carbono, como sabemos, se ha alterado considerablemente como producto de la contaminación ambiental y la velocidad e intensidad con la que las plantas pueden utilizarlo en la fotosíntesis no es suficiente como para evitar que este gas se acumule en la atmósfera.

La quema de combustibles fósiles que mantuvieron por miles de años al carbono sedimentado en las profundidades y que ahora son utilizados como gas, petróleo y gasolina, ha puesto en circulación (en la atmósfera) enormes cantidades de carbono.    

Como se ve, la emisión de dióxido de carbono se ha incrementado sensiblemente en todo el mundo y sus efectos probablemente tienen que ver con el aumento global de temperatura (calentamiento global) que muchos investigadores afirman que está ocurriendo.

Los efectos de concentración de CO2 en la atmósfera tienen además, un ritmo estacional. En altas latitudes (al norte) se incrementa significativamente en el invierno cuando baja la actividad fotosintética en los bosques de hoja caduca. Este efecto se acentúa por el incremento en el uso de combustibles para mantener los sistemas de aire acondicionado en países de esas latitudes.

El efecto invernadero está asociado directamente con la acumulación de bióxido de carbono en la atmósfera (alrededor del 50%) y su impacto aumenta en la medida que consumimos combustibles fósiles, permitimos la tala de bosques en toda la superficie terrestre y continuamos contaminando el mar con desechos y derrames de productos químicos. Otros contaminantes que contribuyen al efecto invernadero son el metano y los clorofluorocarbonos (CFC's, utilizados como propelentes de aerosoles y en sistemas de refrigeración).  

ÓXIDOS DE AZUFRE

 El desarrollo industrial, principalmente la metalurgia y el incremento continuo en la fabricación de automóviles de combustión interna generan contaminantes peligrosos para la vida como: óxidos de azufre que mediante otras reacciones químicas se trasforman en ácido sulfúrico, óxidos de nitrógeno que se transforma en ácido nítrico, además de aldehídos, ácido sulfhídrico, ácido fluorhídrico, arsénico y algunos derivados de metales como el plomo, el zinc, el mercurio, el cadmio y el cobre.

La palabra smog se deriva del inglés smog (humo) y fog (niebla) y se refiere a un tipo de contaminación visible, que es una mezcla de humos (y otros productos de la combustión del carbón o del petróleo que contienen azufre) con el vapor de agua del aire. En 1952, en Londres, Inglaterra, el smog con óxidos de azufre y partículas de hollín estuvo muy concentrado y debido a las condiciones estáticas de la atmósfera (inversión térmica) que en 5 días provocó la muerte de alrededor de 4000 personas.

El SO2 es un gas que pertenece a la familia de los gases de óxidos de azufre (SOx), que se producen principalmente de la combustión de compuestos que contienen azufre -carbón y aceite- y durante ciertos procesos industriales y  en la producción de acero.  Este gas incoloro y con sabor ácido picante, es percibido por el olfato en concentraciones hasta de 3 ppm (0.003%) a 5 ppm (0.005%). Cuando se encuentra en niveles de 1 a 10 ppm induce al aumento de la frecuencia respiratoria y el pulso.

 Cuando alcanza las 20 ppm produce una fuerte irritación en ojos, nariz, garganta, incrementa la crisis asmática y recrucede las alergias respiratorias. Si la concentración y el tiempo de exposición aumentan, se producen afecciones respiratorias severas. Una exposición a 400 - 500 ppm, aunque sea corta, puede resultar fatal para el organismo al producir y agravar ciertos padecimientos cardiovasculares.

  A diferencia del CO y de los óxidos de nitrógeno, que pueden permanecer alrededor de 3 años en la atmósfera, los óxidos de azufre sólo tienen un período de residencia de 3 ó 4 días en la atmósfera, sin embargo, sus efectos contaminantes son muy importantes.

 El dióxido de azufre, de la misma manera que los óxidos de nitrógeno, son causa  directa de la lluvia ácida cuyos efectos son muy importantes tanto en las grandes ciudades acelerando la corrosión de edificios y monumentos, reduciendo significativamente la visibilidad como en el campo, produciendo la acidez de lagos, ríos y suelos.

El trióxido de azufre, SO3 , es un agente deshidratante poderosísimo, se obtiene por oxidación del anhídrido sulfuroso, SO2 . Por calentamiento de ácido sulfúrico se desprende SO3 . El anhídrido sulfúrico cristaliza en agujas prismáticas, tiene un punto normal de fusión de 16.8ºC y un punto normal de ebullición de 44.88ºC

En condiciones adecuadas el azufre reacciona con el oxígeno del aire produciendo dióxido de azufre (SO2 , gas denso, incoloro con olor a azufre quemado, es muy tóxico. Es un agente muy reductor y soluble en agua. ), el cual por otra oxidación produce el anhídrido sulfúrico o trióxido de azufre (SO3) y éste puede reaccionar con el vapor de agua del aire produciendo ácido sulfúrico. Estos procesos se representan mediante las siguientes ecuaciones químicas:  

S  +  O2   -------->    SO2 SO2  +  H2O  -------->  H2SO3 

2 SO2  + O2   -------->  2 SO3

SO3  +  H2O  ------->  H2SO4

El ácido sulfúrico es muy tóxico para todos los seres vivos. También daña a los edificios y monumentos, por ejemplo, al reaccionar con el carbonato de calcio (mármol) lo destruye produciendo bióxido de carbono, agua y sulfato de calcio, proceso que se representa mediante la ecuación química:

 H2SO4  +  CaCO3  -------->  CaSO4  +  CO2 +  H2O

Al reaccionar el bióxido de carbono con el agua produce otro ácido que es débil, el ácido carbónico cuya reacción se representa mediante la ecuación química:

CO2  +  H2O  <===>  H2CO3

En Estados Unidos y algunos países de Europa han encontrado que la tasa de mortalidad por bronquitis crónica está asociada con la cantidad y el tiempo de exposición con contaminantes como el bióxido de azufre.

Las emisiones de SO2 producen lesiones en el follaje y fruto de árboles y plantas, en selvas, bosques y áreas de cultivo porque altera la fotosíntesis. Su efecto se conoce como lluvia ácida.

Las erupciones volcánicas son una fuente importante de contaminación, ya que sus emisiones arrojan a la atmósfera toneladas de cenizas y vapores que afectan amplias zonas a la redonda.

Son muy conocidas en la historia del hombre, las consecuencias que una gran erupción volcánica puede tener. Todo mundo sabe como la historia de las ciudades de Pompeya y Herculano en Italia, se vieron afectadas por la erupción del Vesubio en el primer siglo de nuestra era, o la gran erupción del Krakatoa en Java, o la erupción del Pinatubo o el Chimborazo en Centroamérica.

Una erupción volcánica es una fuente importante de contaminación, puede ir desde la emisión de grandes cantidades de partículas y gases hasta la generación de importantes movimientos telúricos y la emisión de grandes cantidades de roca líquida o lava. Las consecuencias de una erupción son impredecibles y sus efectos se mantienen presentes por mucho tiempo.

Las nubes de partículas pueden permanecer en la atmósfera y ser transportadas por los vientos, a lugares lejanos de la erupción. Su densidad puede impedir la penetración de los rayos solares, influyendo de esta forma tanto en la luminosidad a nivel del suelo, como en la disminución drástica de la temperatura de vastas regiones. Efectos que influyen directamente en el clima y en el desarrollo de la flora y la fauna.

En tiempos recientes, este fenómeno ha sido especialmente importante en México. A partir del 21 de diciembre de 1994, el volcán Popocatépetl, que por muchos años había permanecido inactivo, ha venido presentando una serie de erupciones que envían de manera intermitente desde ese día, fragmentos cuyo tamaño ha llegado hasta los 40 cm  y la emisión de cenizas que cubren un amplio radio alrededor del volcán. Las cenizas han sido detectadas en los estados de Puebla, Morelos, México y en la zona metropolitana de la Ciudad de México.

De igual forma, el volcán de Colima se ha activado, aunque en menor escala, en estos último tiempos. Ambos volcanes son observados permanentemente desde 1994 y constantemente son monitoreados por diferentes organizaciones. Una de ellas  es el CENAPRED del Instituto de Geología de la UNAM, donde puedes obtener los datos que se tienen al momento conectándote a http://www.cenapred.unam.mx.

Si te interesa tener una imagen global de lo que sucede con los SOx y su relación con la actividad volcánica puedes conectarte a: TOMS, de la NASA cuya página es http://jwocky.gsfc.nasa.gov (Atmospherics Chemistry & Dinamics Branch- Toms volcanica sulfur dioxide and ash home page )    

Para conocer al momento los índices de los principales contaminantes en la zona metropolitana de la Ciudad de México puedes consultar :  la página de la  SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE DEL D.F.   http://www.sma.df.gob.mx/

ÓXIDOS DE NITRÓGENO

El NO2  puede irritar los pulmones y predispone ya que abate la resistencia del organismo para contraer diferentes infecciones respiratorias, como la gripa y la influenza.

 Los óxidos de nitrógeno (NOx) son importantes contribuyentes potenciales de fenómenos nocivos como la lluvia ácida y la eutroficación en las zonas costeras. La eutroficación ocurre cuando un cuerpo de agua sufre un notable incremento de nutrientes como los nitratos reduciendo la cantidad de oxígeno disuelto, transformando el ambiente en un medio no viable para los seres vivientes.  

CARACTERÍSTICAS DEL GAS: 

                    INCOLORO (en grandes concentraciones es café pardo)

                    PRODUCE: irritación en los ojos, nariz y garganta. La exposición prolongada o crónica produce lesiones pulmonares

PUEDE PERMANECER RESIDENTE EN EL MEDIO HASTA 3 AÑOS

El nitrógeno no reacciona fácilmente con el oxígeno (por eso el aire se mantiene como una mezcla de nitrógeno y oxígeno, principalmente) pero en condiciones favorables reaccionan produciendo los óxidos de nitrógeno que se representan como NOx  y son el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2 , gas café rojizo) que se mantiene como mezcla en equilibrio con su dímero, el tetróxido de nitrógeno (N2O4 , gas incoloro, se licua a 21.3ºC. ) a una temperatura de 25ºC y una presión de una atmósfera. Se representa con la ecuación química:

NO2 (G) <===>  N2O4 (G) .

Por regla general todos los óxidos de nitrógeno se transforman en bióxido de nitrógeno en el aire, por eso la observación se centra en él .

El óxido nítrico, NO gas incoloro, reacciona con el oxígeno produciendo dióxido de nitrógeno y se representa mediante la ecuación química:

2 NO(G)   +  O2 (G)  --------> 2 NO2(G) .

El dióxido de nitrógeno se descompone por la acción de la luz solar en óxido nítrico y oxígeno atómico (es muy reactivo) y reacciona con una molécula de oxígeno produciendo ozono, procesos que se representan como:

NO2 (G)   + hv (radiación solar) -------> NO(G)   +  O(G) .

O (G)   +  O2 (G)  -------->  O3 (G)

El ozono al igual que los demás peróxidos es muy reactivo y reacciona con el óxido nítrico produciendo dióxido de nitrógeno y oxígeno.

O3 (G)   +  NO(G)   -------->  NO2 (G)   +  O2(G) .

Las reacciones químicas directas del nitrógeno generalmente requieren altas temperaturas, debido a su poca reactividad química. Su reacción con el oxígeno puede efectuarse usando una descarga eléctrica de alto voltaje:

N2 + O2  -----> 2 NO   (óxido nítrico, gas incoloro).

El bióxido de nitrógeno se combina con el agua produciendo ácido nítrico y óxido nítrico o ácido nítrico y ácido nitroso, según la cantidad de bióxido de nitrógeno que reaccione con el agua:

3 NO2 (G)  +  H2O(V)  -------->   2 HNO3(L)  +  NO(G) .

2 NO2 (G)   +  H2O(V)  ---------> HNO3(L)  +  HNO2 (L) .

Para conocer al momento los índices de los principales contaminantes en la zona metropolitana de la Ciudad de México puedes  consultar :  la página de la  SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE DEL D.F.   http://www.sma.df.gob.mx/  

OZONO 03

(Panorámica de la Ciudad de México)

    El ozono se crea de las reacciones de la luz solar con los óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre que contaminan la atmósfera. Se podría decir que hay cientos de fuentes distintas que producen estos dos tipos de contaminantes, algunas son los vapores de gasolinas, los solventes químicos y la combustión de diversos compuestos.

    Se forman casi en cualquier sitio, desde las grandes industrias, las estaciones de gasolina, las pequeñas fábricas o las tintorerías. Estos lugares se encuentran generalmente en zonas donde la temperatura ambiente, la radiación solar y el tránsito vehicular facilitan las reacciones para la formación de ozono.

   El ozono es una molécula formada por 3 átomos de oxígeno y es una forma alotrópica del oxígeno, es un gas de color azul pálido y al licuarse forma un líquido azul oscuro. Químicamente es muy activo, es un oxidante muy fuerte por lo que se usa como germicida (mata organismos infecciosos) diluido se usa para esterilizar el agua, purificar el aire y llevar a cabo reacciones de oxidación en química orgánica. Se descompone rápidamente en oxígeno a temperaturas mayores a 100º C y a temperatura ambiente en presencia de catalizadores como el dióxido de manganeso, MnO2 .

   Tanto el oxígeno atómico (O) como el ozono (O3) son muy reactivos y al reaccionar con los hidrocarburos olefínicos producen aldehídos, cetonas y alcoholes. El ozono absorbe las radiaciones ultravioleta de 300 nanómetros de longitud de onda la cual es mortífera para los seres vivos. Los rayos ultravioleta tipo B de 280 a 320 nanómetros producen mutaciones genéticas en el ADN (ácido desoxirribonucleico) lo que propicia el cáncer de piel, melanoma y cataratas. Además debilita al sistema inmunológico de los organismos lo que los hace propensos a las enfermedades como la gripa, la influenza y el asma, y disminuye el proceso de fotosíntesis de las plantas y por lo tanto la producción de alimentos. Se calcula que hay 12 ppm de ozono en la atmósfera lo que indica que debemos evitar destruirlo con los productos químicos que lo destruyen.

   El ozono ayuda a conservar la vida de 2 maneras:

1) al absorber las radiaciones ultravioleta 2) al contribuir a mantener el equilibrio térmico de la atmósfera.

   Debido a su gran reactividad química el ozono se usa en ocasiones para combatir el mal olor de gases de desecho como los producidos en el tratamiento de aguas negras, porque los oxida formando productos menos mal olientes. Las concentraciones de ozono para estos tratamientos varía entre 10 y 20 ppm, concentraciones que serían fatales para el hombre. Para

los trabajadores industriales sanos la concentración máxima permisible de ozono es de 0.1 ppm en una jornada de 8h.

   La inhalación del ozono presente en el smog fotoquímico ocasiona tos, dificultad para respirar, irritación en la nariz y la garganta, aumenta las molestias y agrava las enfermedades crónicas como el asma, bronquitis, enfisema (es incurable y reduce la capacidad de los pulmones para transferir oxígeno a la sangre) y trastornos cardiacos.

EL AGUJERO DE OZONO El ozono atmosférico lo producen principalmente los motores eléctricos, los relámpagos y la radiación ultravioleta solar con el oxígeno del aire. La capa de ozono es adelgazada o destruida por sustancias oxidantes como algunos hidrocarburos clorados, compuestos de nitrógeno y otros. Por eso algunos países han prohibido el uso de aerosoles y sistemas de refrigeración industrial y doméstica que utilizan compuestos químicos que descomponen al ozono. En América Latina, su producción y usose incrementó significativamente en 1984, pero ahora muestra un declive.

   El conjunto de productos químicos denominados clorofluorocarbonos (CFC´s)  contienen cloro, flúor y carbono, se usan en refrigeración, aire acondicionado, aerosoles y materiales aislantes y se creía que eran inertes químicamente. Son inertes en la troposfera (hasta 10 km) y se vuelven activos por encima de los 20 km (estratosfera) que es donde la concentración de ozono es mayor.

   Al descomponerse los CFC´s liberan cloro atómico el cual es muy reactivo y destruye a las moléculas de ozono, se considera que un sólo átomo de cloro destruye hasta 100 mil moléculas de ozono. Las ecuaciones químicas que representan el proceso son:  

a) Cl  +  O3  --------> Cl O  +  O2 b) Cl O  +  O  -------->  Cl  +  O2

   Se observa la acción catalítica del átomo de cloro de acuerdo a las dos ecuaciones químicas, ya que el átomo de cloro vuelve a quedar libre para seguir reaccionando con otra molécula de ozono y así sucesivamente. El monóxido de cloro (ClO) que es un subproducto de los clorofluorocarbonos también  destruye a la molécula de ozono.  La reacción química neta se representa mediante la ecuación química:

O  +  O3  ------>  2 O2

   Reacciones químicas de formación y descomposición del ozono:  

NO2  +  hv (radiación solar) -------->  NO  +  O 

O  +  O2  -------->  O3

O3  +  NO  -------->  NO2  +  O2

2 O3  -------->  3 O2

    Si quieres conocer el estado actual -datos e imágenes- de la capa de ozono y/o las condiciones al día de los aerosoles en la atmósfera, te puedes conectar a la página del satélite TOM'S (Atmospherics Chemistry & Dinamics Branch, http://jwocky.gsfc.nasa.gov) de la NASA. Acudiendo a su homepage encontrarás además, el seguimiento que hacen otros satélites (Nimbus7, Meteor 3, Earth Probe, etc) de diferentes parámetros atmosféricos.  

Variaciones en el agujero de ozono

   Para determinar las trazas de ozono y otros oxidantes contaminantes del aire se usa una reacción de óxido-reducción, la reacción de oxidación del ion yoduro:

2 I-  +  O3  +  H2O  -------->  2 OH-  +  I2  + O2

   Una vez acidulada la solución , el yodo liberado se titula con tiosulfato de sodio, utilizando un indicador de almidón:

I2  +  2 S2O32-  -------->  2 I- + S4O6

2-

I2  + almidón  -------->  almidón-I (complejo de color azul)

    En la Ciudad de México y otras zonas ampliamente pobladas como Guadalajara, Monterrey con frecuencia se rebasan los límites de ozono tolerables para la salud. La Comisión Metropolitana para la Prevención de la Contaminación estima que esta contaminación es producida en estas ciudades, principalmente por:  

FUENTE  CONTRIBUCIÓN %

Vehículos 34.9

Autotransportes 41.7

Industria 20.0

Producción de energía  4.0

    Los efectos sobre la salud, de la exposición prolongada a una atmósfera con ozono , indican que los niños, los ancianos y aquellas personas que tienen una salud frágil, resienten rápidamente problemas respiratorios, ronquera, náuseas y congestión pulmonar.  Algunos estudios indican que el ozono tiene una influencia importante sobre los glóbulos rojos, limitando el transporte de oxígeno a las células del organismo. No obstante, quedan pendientes aún detalles importantes acerca de la forma en que el ozono afecta la salud.

    Recientemente se ha observado un incremento de la frecuencia de hospitalización y de ausencia en la escuela y el trabajo, por el aumento de enfermedades respiratorias, cuando los índices de contaminación son más elevados.

   El ozono afecta a los demás seres vivientes. Animales y vegetales expuestos a a altas concentraciones de ozono en las capas bajas de la atmósfera sufren importante deterioro en la salud. Se ha observado la vegetación que crece en las vías donde circulan importantes cantidades de autos -fuente importante de emisión de O3- y se han advertido importantes lesiones en los tejidos foliares. Una vez que las hojas de las plantas se deterioran, secan y caen, los vegetales mueren por la deficiente fotosíntesis que realizan. Son muy pocas las especies vegetales que "resisten" el ambate de las altas concentraciones de ozono.

    Según reportes del Instituto Mexicano del Petróleo, el ozono rebasó (período 1969-1971) los límites tolerables más de 350 días.

    Como se puede observar, durante cerca de dos años la Ciudad de México rebasó con mucho los límites de 350 IMECA establecidos para esa época (100 IMECAS equivalen a 11 ppm partes por millón), situación que destaca cuando comparamos estos datos con los de otras grandes ciudades del mundo, para ese mismo período.

   Actualmente el nivel de 350 puntos en el IMECA ha sido reducido a 250 como límite para poner en marcha el programa de contingencia ambiental que indica que se debe reducir la actividad industrial, la circulación de vehículos (dos días NO CIRCULA entre semana y un día en fin de semana), las tareas de bacheo y reparación en las calles, entre otras medidas. Al inicio del año 2000, el programa de contingencia ambiental en la zona metropolitana se maneja por

área (NO, NE, SO, SE y Centro) y las decisiones son tomadas de manera diferencial a lo largo del día de acuerdo a los índices registrados en ciertas horas. Para conocer los índices reportados cada hora para los principales contaminantes atmosféricos se puede consultar la página de la  SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE DEL D.F.   http://www.sma.df.gob.mx/  

    Si se toma en cuenta que casi tres quintas partes de todos los vehículos del país circulan en la zona metropolitana de la Ciudad de México, que en ella viven cerca de una quinta parte de toda la población y que, genera cerca del 40% del producto interno bruto, se puede entender que para el inicio de la década de los noventa, se liberaban 11.7 mil toneladas de contaminantes al día.

    Con el programa HOY NO CIRCULA que se ha aplicado a la zona metropolitana se calcula -según datos de la Comisión Metropolitana para la Prevención de la Contaminación- que casi 350 000 autos han dejado de circular al día, sin embargo, ésto supone sólo una disminución del 12.8% de la contaminación total que se genera al día.

 

PLOMO

PRINCIPALES FUENTES DE CONTAMINACIÓN

  En la República Mexicana, las principales fuentes varían de acuerdo a la región de que se trate. En las grandes ciudades proviene principalmente de la combustión de gasolina. En otras regiones, la producción de cerámicas vidriadas es el principal origen.

  Según el Instituto Mexicano del Petróleo, en México se ha logrado disminuir este contaminante en el aire mediante el tratamiento de la gasolina, a la que se ha eliminado casi por completo y sustituído por metil-etil-éter. En la siguiente gráfica puede verse el comportamiento de ese contaminante de 1988 a 1993, donde el I.M.P. afirma que la concentración media anual bajó de 3.50 mg/m3en 1988 a 0.60 mg/m3 para 1993.  

CONCENTRACIÓN DE Pb (MICROGRAMOS POR m3)

AÑO

3.5 1988

2.6 1989

2.3 1990

1.5 1991

0.9 1992

0.6 1993

  De acuerdo a la actividad industrial, muchas regiones del país están expuestas a concentraciones dañinas de este metal. Aunque se considera que el límite tolerable para un individuo no debe exceder de 1.5 mg/m3, en la zona industrial de Xalostoc y Tlanleplanta, con frecuencia flotan en el aire concentraciones mayores  y se han reportado concentraciones de este metal hasta de 17.1 ( /dl) en la sangre de niños.

  En la Ciudad de México se han estudiado casi 1500 niños y se ha encontrado (1996) la siguiente concentración de Pb en sangre.  

ZONA CONCENTRACIÓN (promedio) Número de niños

Centro 15.6 719

Sureste 13.5 184

Noroeste 16.5 595

  Dado que el Pb interactúa con otros metales como el hierro, algunos procesos biológicos resienten drásticamente la presencia de este contaminante; los procesos metabólicos y respiratorios se ven seriamente afectados por el Pb, en las mitocondrias (organelos celulares que participan directamente en la respiración) se producen micelas ferruginosas que alteran su funcionamiento y las lesionan. Al interactuar con el fósforo muchos de los procesos metabólicos donde éste participa se ven seriamente afectados (acción del ATP, por ejemplo).

  La exposición excesiva desórdenes en la reproducción e impedimentos neurológicos que van desde los trastornos de conducta, los ataques y el retraso mental. En dosis bajas altera las funciones enzimáticas del organismo y altera los mecanismos de manejo energéticos. Los niños son especialmente sensibles a este tipo de contaminante que les afecta el sistema nervioso central y retrasa su desarrollo.     El Pb se acumula en la sangre, huesos y tejidos blandos. Toda vez que se elimina con mucha dificultad, ataca a los riñones produciéndoles lesiones irreversibles. En general también afecta el hígado y el sistema nervioso.

  Al estudiar la relación entre concentración de Pb en la sangre de una muestra muy amplia de niños de la Ciudad de México (Datos obtenidos de CDC, 1991) y la presencia de algunas deficiencias se ha encontrado:  

Plomo en sangre ( /dl)

Efectos observados

20 Problemas de transmisión nerviosa periférica

15 Disminución del coeficiente intelectual

10 Disminución de la capacidad auditiva

  Recientemente se ha asociado la presencia de plomo en la sangre con la hipertensión crónica y los trastornos cardiovasculares en hombres de mediana edad. En las mujeres se relaciona con la osteoporosis posmenopáusica.

 La vías de contaminación pueden ser : inhalación y la ingestión a través de los alimentos y el agua contaminada  (presente en el suelo, el polvo y las pinturas).  

EL CAMBIO CLIMÁTICO -CALENTAMIENTO GLOBAL-

    En las cadenas alimenticias puede almacenarse la energía y la materia durante periodos considerables en las poblaciones animales, en cada cadena fluye una fracción de materia y energía de gran importancia para la biosfera y para el hombre.

    El aumento de la población humana provoca una tendencia a cambiar la distribución de la materia y la energía en los ecosistemas y propicia que una fracción,  que se incrementa constantemente, de la energía total almacenada en las cadenas alimenticias sea destinada a su sustento.

    Los cambios que ocurren en los ecosistemas debido a los fenómenos de emigración y evolución son biológicos, químicos y físicos.

    Las actividades del hombre alteran y afectan a los ecosistemas de la Tierra, por lo que resulta importante comprender tanto los patrones de la evolución como la estructura y función de los ecosistemas y el almacenamiento y flujo de la energía y la materia. También es importante conocer las cadenas alimenticias de la degradación, que se inician en el suelo con la materia orgánica muerta de plantas y animales que continúa (en el agua) por bacterias, hongos y otros pequeños animales degradadores que liberan bióxido de carbono, agua y energía, que pueden ser incorporados a otras cadenas alimenticias más complejas de animales mayores. En ciertas condiciones los organismos consumen el oxígeno disponible y la descomposición de la materia es incompleta por lo que se forman productos como el metano, alcoholes, aminas, ácido sulfhídrico y materia orgánica descompuesta que puede provocar grandes y graves consecuencias en los sistemas vivos.

    Se calcula que en los ecosistemas terrestres y marinos se fija por fotosíntesis sólo el 1 % de la energía solar que llega a la Tierra. Esto representa una producción anual, a nivel mundial, de entre 150 000 y 200 000 millones de toneladas de materia orgánica seca, e incluye tanto el alimento para el hombre como la energía que sirve de apoyo a los sistemas vivos de la biosfera, sobre todo a los principales ecosistemas como son el bosque, pastizales, océanos, marísmas, estuarios, lagos, ríos, tundras y desiertos.

    Debido a la función fundamental que desempeña la energía en los seres vivos, el balance de la fijación y flujo de la energía a través de los ecosistemas permite comprender el funcionamiento de los ecosistemas y los factores de la crisis ambiental.

Absorción y emisión de la energía solar en la Tierra.

    Cualquier objeto emite más energía mientras más caliente esté ('ley de la radiación de cuerpo negro' en la cual el índice de radiación es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta). La longitud de onda que emite un cuerpo negro también depende de la temperatura. El Sol, se puede considerar como cuerpo negro, a 6000 ºK irradia la mayor parte de su energía en la región visible del espectro y con una longitud de onda máxima de 600 nanómetros.

    La luz del Sol proviene de las capas superficiales de la estrella, a una temperatura de 6000 ºK aproximadamente. La radiación de un cuerpo negro a 6000 ºK abarca todas las longitudes de onda del espectro electromagnético, desde los rayos X duros hasta las ondas de radio, pero la mayor parte de la energía radiada que se recibe es en un intervalo de longitudes de onda entre 0.2 a 4 micrómetros y la emisión máxima es en el infrarrojo de alrededor de 12 micrómetros.

    Más del 50 % de la radiación solar penetra hasta el suelo y principalmente el agua y el dióxido de carbono  absorben casi el 96 % de la energía radiada por la superficie terrestre (radiación infrarroja) es reabsorbida por la atmósfera. Debido al efecto invernadero provocado principalmente por el dióxido de carbono, vapor de agua, metano, óxido nitroso, ozono y los clorofluorocarbonos, la atmósfera terrestre es capaz de retener el 40 % de la radiación emitida por el suelo.

    En ausencia de nubes y gases de efecto invernadero y considerando que la Tierra mantiene el albedo, la temperatura superficial sería la correspondiente a la emisión de 240 vatios/m2 en vez de 400 vatios/m2 de radiación infrarroja, es decir, mucho más fría que las actuales condiciones climáticas, la diferencia es de 33 ºC de promedio. Sin el efecto invernadero, la Tierra sería un planeta helado y muerto, ya que su temperatura media superficial sería de -18 ºC  en vez de la actual de 15 ºC.

    Como la atmósfera de la Tierra absorbe más energía que la que emite, se calienta, pero como al aumentar la temperatura de un cuerpo emite más radiación, se establece un equilibrio térmico. La atmósfera y la superficie terrestre se calientan y emiten energía infrarroja (con una longitud de onda máxima de 16 000 nanómetros). La temperatura promedio global de la Tierra es de 15 ºC.

    El aire y el agua del mar son unos fluidos retenidos por la fuerza de gravedad en la superficie de un cuerpo giratorio que es el planeta Tierra. Para ponerlos en movimiento en relación a la superficie sólida de la Tierra se necesita energía y la fuente primaria de energía es el Sol, que irradia energía en todas direcciones y su flujo es principalmente en las regiones del espectro electromagnético de la luz visible y próxima a ésta y en la ultravioleta y la infrarroja. La Tierra recibe un poco de la energía solar, el equivalente a 175 000 millones de megavatios.

    La luz solar no se utilizan directamente, las plantas la usan para la fotosíntesis, la atmósfera transforma la energía térmica en viento y el mar en olas, etc. La Tierra recibe del Sol un flujo de energía de 340 vatios/m2 como promedio global, día y noche y comprendidas todas las latitudes. Produce una potencia mecánica media de 2.4 vatios/m2 para mantener la circulación atmosférica, es decir, un rendimiento del 0.7 %. Esta tasa de conversión resulta apenas superior a la de la producción directa de energía química a partir de la radiación solar, mediante el proceso de la fotosíntesis de las plantas terrestres en su fase de crecimiento.

    El calentamiento global de la Tierra depende del efecto invernadero y del mecanismo de enfriamiento que depende de la forma en que devuelva la energía a la atmósfera, es decir, del mecanismo de absorción y emisión de la energía que llega del Sol.

     Según registros paleoclimáticos, la Tierra ha pasado alternadamente, por períodos de temperaturas altas y bajas (glaciaciones), y el clima ha variado sensiblemente a lo largo de la vida del planeta.

    Desde hace muchos años, los científicos se han preguntado qué es lo que ha ocasionado estas variaciones y son muchas las interpretaciones que se han generado.

 Click para agrandar

    En los últimos años, los investigadores preocupados por el cambio de las condiciones climáticas actuales han dirigido sus estudios de los efectos de diferentes factores y plantean, al igual que el Club de Roma en su informe ‘Más allá de los límites del crecimiento’,  que se están arrojando grandes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera, principalmente CO2; sin embargo, que este incremento no corresponde a las emisiones totales de estos gases.  

     La cantidad de CO2 está regulada en la atmósfera por los

intercambios, más o menos rápidos, que ocurren entre

los diferentes reservorios de este gas.

    Al estudiar el efecto del aumento de gases invernadero en los bosques se ha encontrado que estos ecosistemas son capaces de amortiguar el efecto del incremento de esos gases, producidos por actividades humanas al quemar combustibles fósiles y en la producción de ciertos productos industriales, utilizando parte del CO2 emitido en la fotosíntesis.

    Se estima que en la atmósfera flota casi la mitad de los gases emitidos ¿a dónde ha ido a parar el otro 50%? ¿Podrán los bosques llevar a cabo esta función indefinidamente?

    Al analizar la situación se ha considerado que los bosques, al contar con cantidades casi ilimitadas de CO2, se desarrollan más rápido que la velocidad con que se

Click Las cifras que aparecen en la

imagen corresponden a  gigatoneladas por año

(1 gigatonelada Gt es igual a 109

toneladas)

descomponen los desechos orgánicos que produce. Es decir, que la rapidez descomposición y fermentación de la materia orgánica en el suelo generada por las bacterias, hongos y otros microorganismos no es capaz lograr el equilibrio entre la producción del CO2 y su fijación por la fotosíntesis.

    Si en la atmósfera se está produciendo una alteración y el efecto invernadero se está incrementando, entonces la temperatura global asciende y el ciclo hidrológico se altera, generando sequías en unos sitios y lluvias torrenciales en otros, ya que es un fenómeno muy susceptible al efecto de otras actividades humanas.

    La sequía puede afectar seriamente a los bosques, favoreciendo los incendios que destruyen a los árboles y liberan rápidamente a la atmósfera grandes cantidades de CO2, no sobreviven fácilmente y se transforman en pastizal o sabana.

    Un bosque incendiado, además de perder la mayor parte de su flora y fauna, libera el CO2 que había fijado en la fotosíntesis, elevando drásticamente su concentración en la atmósfera. Esto incrementa el efecto invernadero y desequilibra aún más el ciclo hidrológico y el resultado es probablemente un aumento dramático de la temperatura.    

    Por otra parte, los ríos arrastran constantemente materia orgánica que finalmente llega al mar. Estos sedimentos son refugio de una gran cantidad de microorganismos muchos de los cuales sintetizan su alimento a partir de ese sustrato orgánico. En su metabolismo producen importantes cantidades de metano que bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, permanece en estado sólido en el fondo de las cuencas.  Si la temperatura del agua de las regiones costeras aumenta  significativamente, este metano se sublima y asciende a la atmósfera, acrecentando el efecto invernadero. Estos planteamientos que parecieran especulaciones, actualmente tienen un importante sustento científico.

FUENTES NATURALES DE METANO (millones de

toneladas al año)

DE METANO PRODUCIDO POR

ACTIVIDADES HUMANAS

(millones de toneladas al año)

 

Al estudiar núcleos de hielo en la Antártida para corroborar la composición atmosférica

 Concentración de gases invernadero 

en tiempos remotos, se ha encontrado una interesante correlación en la concentración de CO2 y la temperatura ambiental. Se ha podido estimar una variación casi cíclica de la temperatura en la Tierra, que produce un cambio importante en un período de alrededor de 100 a 300 años.

    Se han estudiado núcleos de sedimentos marinos y, por la composición de las cubiertas calcáreas de microorganismos como los foraminíferos, se ha encontrado la misma correlación de variaciones climáticas.

     El problema mayor en nuestros días es que, a diferencia de las variaciones encontradas en los núcleos de hielo y sedimentos, las variaciones que han observado actualmente son mucho más rápidas.

    Si los bosques sufren períodos de sequía mayores a los que están adaptados, se perderá  gran parte de ellos y de pronto liberarán grandes cantidades de gases invernadero, al aumentar la temperatura ambiental mucho del metano que se encuentra atrapado en el fondo de los litorales, también de pronto se liberarán, generándose un ciclo destructivo.    Hay muchas personas que opinan que no hay riesgo de un calentamiento global y que las emisiones de gases invernadero no son tan nocivas, pero muchos de ellas, están comprometidos con algún ciclo productivo, con los grandes capitales o forman parte de un grupo político dominante y ven en la limitación de ciertas actividades humanas, un peligro para sus capitales.

    Casi nadie podría negar que las cosas están cambiando. Las sequías han sido año con año más drásticas y prolongadas, las lluvias torrenciales, las grandes inundaciones afectan hoy regiones que se pensaba exentas de estos efectos. Las imágenes del efecto de la elevación en el nivel de los ríos en Europa y República Checa, han sorprendido a cualquiera en el planeta.

   Si los científicos tienen razón y los bosques pueden dejar de amortiguar el efecto de las emisiones de gases invernadero, de un día para otro. Todos tenemos que preocuparnos.

    El problema de la disponibilidad y calidad del agua, la calidad del suelo, la pureza de

en la atmósfera

Como puede observarse, la concentración de  gases en la atmósfera ha cambiado en el

tiempo. En un período de 1765 a 1990 la relación de

CO2 y  metano se ha incrementado

significativamente.

la atmósfera, la desaparición de la biodiversidad, son sólo algunos de los elementos que nos deben llevar a la toma de conciencia a todos niveles.

   Reuniones internacionales para el acuerdo y aplicación de medidas no deben quedar sólo como eventos políticos. Deben de permitir la búsqueda colectiva de condiciones para frenar el deterioro y lograr mejores condiciones ambientales.

    Es importante también, que los ciudadanos tomen conciencia y entiendan que su bienestar y confort personal inmediato no son lo único que importa ni lo más importante. Nuestros gobernantes deben entender que sin ambiente, sin suelo, sin agua, no hay prosperidad económica que  dure ni dominio que valga la pena.

    Son muchas las reuniones internacionales que se han realizado con el fin de unificar esfuerzos, sin embargo, los resultados han sido más débiles de lo que se necesita.

    El protocolo de Kioto para la reducción de actividades que producen gases contaminantes no ha logrado interesar a algunos países que más contaminan. Estados Unidos de Norteamérica desprecia estos intentos, como algunos otros, y desestima el valor del esfuerzo que se puede hacer.

    La reunión de Johannesburgo (2002) sobre desarrollo sustentable, parece interesar a muchos pero enfrenta serios obstáculos para que las naciones participantes lleguen al acuerdo de acciones concretas, no obstante, esperemos que a corto plazo pueda producir efectos mejores que los que surgieron de la Cumbre de Brasil.  

LLUVIA ÁCIDA

 La lluvia ácida presenta un pH menor (más ácido) que la lluvia normal o limpia.  Constituye un serio problema ambiental ocasionado principalmente por la contaminación de hidrocarburos fósiles. Estos contaminantes son liberados al quemar carbón y aceite cuando se usan como combustible para producir calor, calefacción o movimiento (gasolina y diesel).

 El humo del cigarro es una fuente secundaria de esta contaminación, formada principalmente por dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx).  Las erupciones volcánicas y los géiseres contribuyen con una pequeña cantidad de estos contaminantes a la atmósfera.

 La lluvia ácida se forma generalmente en las nubes altas donde el SO2  y los NOx  reaccionan con el agua y el oxígeno, formando una solución diluida de ácido sulfúrico y ácido nítrico. La radiación solar aumenta la velocidad de esta reacción.

SO3+H2O --> H2SO4

2NO2+H20 --> HNO3 + HNO2

La lluvia, la nieve, la niebla y otras formas de precipitación arrastran estos contaminantes hacia las partes bajas de la atmósfera, depositándolos sobre las hojas de las plantas, los edificios, los monumentos y el suelo.

 A través del ciclo hidrológico, el agua se mueve en plantas y animales, ríos, lagos y océanos, evaporándose a la atmósfera y formando nubes que viajan empujadas por el viento, de tal suerte que si transportan contaminantes, éstos pueden alcanzar casi cualquier lugar sobre la superficie terrestre.

 Una lluvia ¨limpia¨ es imposible de despojar de partículas de polvo y polen y de un pH cercano al 5.6 (ligeramente ácido). Al adicionarse SO2 y NOx  el pH se torna dramáticamente ácido (por los ácidos sulfúrico y nitrico formados en la atmósfera).

 Los contaminantes pueden depositarse también en forma seca, como gas o en forma de pequeñas partículas. De hecho, casi la mitad de la acidez de la atmósfera se debe a este tipo de deposición.

 El viento se encarga de empujar estos contaminantes sobre los edificios, el suelo, el campo y aún, hacia nuestro interior con el aire que respiramos. Cierta parte de estos contaminantes la podemos ingerir con los alimentos a los que ha llegado polvo y gas.

¿Cómo afecta la lluvia ácida?

 La lluvia ácida huele, se ve y se siente igual que la lluvia normal, y se podría decir que podemos bañarnos con ella sin sentir un efecto inmediato especial. El daño que produce a las personas no es directo, es más inmediato el efecto de los contaminantes que producen esta lluvia y que llegan al organismo cuando éste los  respira, afectando su salud.

 Los productos del hombre, monumentos y edificios, son más susceptibles a la acción de la lluvia ácida. Muchas ruinas han desaparecido o están en vías de hacerlo, a causa de este factor.

En los bosques la situación es un tanto distinta. Aunque los científicos no se han puesto de acuerdo con respecto a los efectos inmediatos concretos, todos estiman que la lluvia ácida no mata directamente a plantas y árboles, sino que actúa a través de ciertos mecanismos que los debilitan, haciéndolos más vulnerables a la acción del viento, el frío, la sequía, las enfermedades y los parásitos. La lluvia ácida afecta directamente las hojas de los vegetales, despojándolas de su cubierta cerosa y provocando pequeñas lesiones que alteran la acción fotosintética. Con ello, las plantas pierden hojas y así, la posibilidad de alimentarse adecuadamente. En ocasiones la lluvia ácida hace que penetren al vegetal ciertos elementos como el aluminio (éste bloquea la absorción de nutrientes en las raíces),

que afectan directamente su desarrollo.

 Los efectos de la lluvia ácida en el suelo pueden verse incrementados en bosques de zonas de alta montaña, donde la niebla aporta cantidades importantes de los contaminantes en cuestión.

 Las áreas de cultivo no son tan vulnerables a los efectos de la lluvia ácida, toda vez que generalmente son abonadas con fertilizantes que restituyen nutrientes y amortiguan la acidez.

 La naturaleza posee ciertos mecanismos para regular la acidez producida por causas naturales. El suelo, sobre todo el calizo, ejerce una acción amortiguadora (buffer) que impide que el pH se torne demasiado ácido. No obstante, la mayor cantidad de contaminantes llegan al medio como producto de la actividad humana, que los produce en cantidades colosales, que no pueden ser amortiguadas.

 En sitios donde los suelos no son tan buenos amortiguadores, o donde el aporte de contaminantes es muy superior a lo que puede reciclarse, se acentúan los efectos nocivos de la lluvia ácida.  

 No contamos con un registro fiel que nos permita conocer el pH de diferentes terrenos a todo lo largo del territorio mexicano pero ya contamos con un acceso en red para conocer el pH del agua de lluvia en el DF en SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE DEL D.F.   http://www.sma.df.gob.mx/

Sólo como ilustración, presentamos la estimación que los investigadores Inés García y Carlos Dorronsoro, presentan para el caso de el efecto de la acidez en Europa. Conviene analizar cada caso para establecer alguna relación con respecto a factores como:  tipo de suelo, actividad humana preponderante,  entre otros.

 Los efectos de la lluvia ácida en medios acuáticos (lagos, ríos, estanques) son más evidentes, toda vez que los organismos que en ellos habitan son más vulnerables a las variaciones de pH.

ORGANISMO LÍMITE QUE SOPORTA (pH)

trucha 5.0

perca 4.5

rana 4.0

salamandra 5.0

lombriz 6.0

mosca 5.5

acocil 6.0

Los organismos adultos pueden ser mucho más resistentes a la acidez, no obstante, cuando los huevos o los jóvenes son afectados por ella, o cuando el alimento natural que los sostiene es abatido por la acidez, los adultos  se debilitan o la población merma y puede llegar a desaparecer.

Algunas de las especies químicas que hay en la atmósfera como el SO2, NO, NO2 , CO, CO2 , NH3

, pueden interactuar con el vapor de agua del aire produciendo iones o ácidos que son los que forman la lluvia ácida.

El agua pura tiene un pH = 7 a 25ºC y una presión de una atmósfera, se ioniza formando iones hidrógeno o protones y iones oxidrilo o hidroxilo, con una concentración  cada uno de 10-7 moles/L.

El agua de lluvia es ligeramente ácida porque el agua y el dióxido de carbono del aire forman ácido carbónico y tiene un pH entre 5.7 y 7. En lugares contaminados por ácido sulfúrico y ácido nítrico el pH de esa lluvia varía entre 5 y 3.

El dióxido de azufre y los óxidos nítrico y nitroso son originados principalmente por las termoeléctricas, los motores de combustión interna de coches y aviones y algunas otras industrias.

Casi todas las construcciones que hace el hombre como edificios, monumentos y maquinaria son corroídos por exposición prolongada a ácidos diluidos, sin embargo, sus efectos a largo plazo sobre la naturaleza son más importantes. El incremento de ácidos en el suelo acelera la velocidad de lixiviación de los nutrientes vitales como el calcio, para las plantas y la vida acuática (afecta el desarrollo de los huevos de los peces).

La lluvia ácida se forma gracias a reacciones como:  

CO2  +  H2O  <========>  H2CO3

SO2 + H2O  --------> H2SO3

2 SO2  + O2   -------->  2 SO3

SO3  +  H2O  ------->  H2SO4

Las reacciones químicas directas del nitrógeno generalmente requieren altas temperaturas, debido a su poca reactividad química. Su reacción con el oxígeno puede efectuarse usando una descarga eléctrica de alto voltaje:

N2 + O2  -----> 2 NO. (Óxido nítrico, gas incoloro).

2 NO(G) + O2(G)  -----> 2 NO2(G) . (Bióxido de nitrógeno, gas café).

El bióxido de nitrógeno existe en equilibrio con su dímero, el tetróxido de dinitrógeno, N2O4 , que es un gas incoloro y se licua a 21.3ºC.

NO2 (G) <========>  N2O4 (G).

El dióxido de nitrógeno se descompone por la acción de la luz solar en óxido nítrico y oxígeno atómico (es muy reactivo).

NO2 (G)  + hv  (radiación solar) -------> NO(G)  +  O (G).

El bióxido de nitrógeno se combina con el agua produciendo ácido nítrico y óxido nítrico o ácido nítrico y ácido nitroso, según la cantidad de bióxido de nitrógeno que reaccione con el agua:

3 NO2 (G) +  H2O(V)  -------->   2 HNO3(L)  +  NO(G) .

2 NO2 (G) +  H2O(V)  ---------> HNO3(L) +  HNO2 (L).

EFECTO INVERNADERO

    La Tierra debido a su fuerza de gravedad retiene en su superficie al aire y al agua del mar, y para poner en movimiento al aire y al mar en relación con la superficie del planeta se necesita la energía cuya fuente primaria es el Sol, que emite en todas direcciones un flujo de luz visible o próxima a la radiación visible, en las zonas del  ultravioleta y del infrarrojo.

    De acuerdo con los planteamientos de Sadi Carnot acerca del funcionamiento de la máquina de vapor, se sabe que la transformación de la energía térmica en energía mecánica no puede ser total. Un motor térmico requiere de una fuente caliente que suministre la energía térmica y una fuente fría que la reciba. Al considerar a la Tierra como un motor térmico, la fuente que suministra la energía térmica es la superficie del suelo calentada por la radiación solar y la fuente fría está localizada en las capas altas de la atmósfera, enfriada continuamente por la pérdida de energía en forma de radiación infrarroja emitida por el suelo caliente hacia el espacio sideral.

    La Tierra solamente recibe una pequeña cantidad de la energía emitida por el Sol. La luz solar no se utiliza directamente, sino en forma de calor, por lo tanto, es necesario que la atmósfera transforme la energía térmica de la radiación solar en energía mecánica del viento. La fuente de calor para la atmósfera es la superficie del suelo calentada por la luz solar que luego es emitida como radiación infrarroja hacia el espacio.

    El efecto invernadero es uno de los principales factores que provocan el calentamiento global de la Tierra, debido a la acumulación de los llamados gases invernadero CO2 , H2O, O3 , CH4 y CFC´s en la atmósfera.

    El matemático francés Jean B. J. Fourier planteó que la Tierra es un planeta azul debido a su atmósfera y que sería un planeta negro si careciera de ella y que se congelaría el agua si no tuviera la mezcla de gases que forman su atmósfera. En 1827 comparó la influencia de la atmósfera terrestre con un invernadero y dijo que los gases que forman la atmósfera de la Tierra servían como las paredes de cristal de un invernadero para mantener el calor.

    El físico irlandés John Tyndall, en 1859, descubrió que ni el oxígeno ni el nitrógeno producen efecto invernadero, lo cual indica que el 99 % de los componentes de la atmósfera no producen efecto invernadero y que el agua, el bióxido de carbono y el ozono sí lo producen. Tyndall se dio cuenta que el bióxido de carbono absorbe una gran cantidad de energía y que su concentración varía de manera natural debido a diferentes fenómenos, entre los que se encuentra la fijación orgánica que llevan a cabo las plantas (ver fotosíntesis). También que la disminución de la concentración del bióxido de carbono en la atmósfera provocaría el enfriamiento del planeta y que ésta podría ser la explicación de las glaciaciones en la Tierra.

    Las moléculas de oxígeno, nitrógeno, agua, anhídrido carbónico y del ozono son casi transparentes a la luz solar pero las moléculas de CO2 , H2O, O3 , CH4 y CFC´s son parcialmente opacas a las radiaciones infrarrojas, es decir, que absorben a las radiaciones infrarrojas emitidas por el suelo que ha sido calentado por la luz solar.

    Cuando la radiación infrarroja choca con las moléculas de CO2 , H2O, O3 , CH4 y CFC´s es absorbida por ellas. Estas moléculas que vibran, se mueven y emiten energía en forma de rayos invisibles e infrarrojos, provocan el fenómeno conocido como efecto invernadero, que mantiene caliente la atmósfera terrestre . Las radiaciones rebotan entre la mezcla de moléculas que componen a la atmósfera hasta que finalmente escapan al espacio sideral.

    El término efecto invernadero aplicado a la Tierra se refiere al posible calentamiento global debido a la acumulación de los gases de invernadero provocada por la actividad humana, principalmente desde la revolución industrial por la quema de combustibles fósiles y la producción de nuevos productos químicos.

    El químico sueco Svante A. Arrhenius, en 1896, planteó que la concentración de anhídrido carbónico se está incrementando continuamente debido a la quema de carbón, petróleo y leña, lo cual hace que la temperatura promedio de la Tierra sea cada vez mayor. Señaló que en caso de duplicarse la concentración del anhídrido carbónico de la atmósfera, la temperatura promedio de la Tierra aumentaría entre 5 y 6ºC.

    Aunque se conocía el efecto invernadero, durante la primera mitad del siglo XX los investigadores de la Tierra no lo consideraron como un  problema de la estabilidad del planeta, ya que antes consideraban que los océanos podían absorber al anhídrido carbónico formando carbonato de calcio (CaCO3) que caería al fondo del mar sin causar ningún daño.

    La radiación infrarroja es absorbida en mayor cantidad por el vapor de agua, le sigue el anhídrido carbónico y luego el ozono, pero de estos 3 compuestos químicos es el anhídrido carbónico el que produce mayor efecto invernadero porque el hombre está incrementando su concentración como consecuencia de las actividades que realiza.

    Se considera que sin el efecto invernadero producido por el bióxido de carbono natural la temperatura de la Tierra sería de alrededor de 20 ºC bajo cero ( - 20 ºC).

    Los científicos están de acuerdo en que el anhídrido carbónico interviene en el  efecto invernadero y que su concentración está aumentando (ver gráfica) , pero no están de acuerdo en dos aspectos cruciales del efecto invernadero: 1) si ya ha comenzado el calentamiento de la Tierra y 2) cuánto se incrementará el calentamiento global (ver calentamiento global).  

INVERSIÓN TÉRMICA

El fenómeno de inversión térmica se presenta cuando en las noches despejadas el suelo ha perdido calor por radiación, las capas de aire cercanas a él se enfrían más rápido que las capas superiores de aire lo cual provoca que se genere un gradiente positivo de temperatura con la altitud (lo que es un fenómeno contrario al que se presenta normalmente, la temperatura de la troposfera disminuye con la altitud). Esto provoca que la capa de aire caliente quede atrapada entre las 2 capas de aire frío sin poder circular, ya que la presencia de la capa de aire frío cerca del suelo le da gran estabilidad a la atmósfera porque

prácticamente no hay convección térmica, ni fenómenos de transporte y difusión de gases y esto hace que disminuya la velocidad de mezclado vertical entre la región que hay entre las 2 capas frías de aire.

El fenómeno climatológico denominado inversión térmica se presenta normalmente en las mañanas frías sobre  los valles de escasa circulación de aire en todos los ecosistemas terrestres. También se presenta este fenómeno en las cuencas cercanas a las laderas de las montañas en noches frías debido a que el aire frío de las laderas desplaza al aire caliente de la cuenca provocando el gradiente positivo de temperatura.  

Cuando se emiten contaminantes al aire en condiciones de inversión térmica, se acumulan (aumenta su concentración) debido a que los fenómenos de transporte y difusión de los contaminantes ocurren demasiado lentos, provocando graves episodios de contaminación atmosférica de consecuencias graves para la salud de los seres vivos.

La inversión térmica es un fenómeno peligroso para la vida cuando hay contaminación porque al comprimir la capa de aire frío a los contaminantes contra el suelo la concentración de los gases tóxicos puede llegar hasta equivaler a 14 veces más.

Condiciones de inversión térmica de larga duración con contaminantes de bióxido de azufre y partículas de hollín causaron la muerte de miles de personas en Londres, Inglaterra en 1952 y en el Valle de Ruhr, Alemania en 1962.

Generalmente, la inversión térmica se termina (rompe) cuando se calienta el suelo y vuelve a  emitir calor lo cual restablece la circulación normal en la troposfera.

PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN  

Las partículas que hay en el aire son generadas por diferentes fuentes que pueden ser móviles o estacionarias como motores, industrias, aserraderos, incendios, erosión del suelo, etc. y pueden ser de naturaleza química, física o biológica.

Las partículas viables o capaces de vivir abarcan desde los granos de polen, partes de insectos como pelos, alas, hasta microorganismos como las bacterias, los hongos, los mohos o las esporas y pequeños insectos. Causan muchos efectos perjudiciales al hombre como algunas formas de asmas bronquiales, la fiebre del heno, diversas infecciones por hongos y enfermedades bacterianas

Partículas no viables abarcan una gran cantidad de materiales, algunos de fuentes naturales  (arena, polvos de la erosión del suelo, polvos volcánicos, etc.) y otros de materia orgánica o inorgánica resultantes de las actividades del hombre (productos de la combustión del carbón, petróleo, madera y basura, insecticidas, asbesto, etc.). Los efectos de estos compuestos pueden consultarse en Algunos de los contaminantes atmosféricos más frecuentes y/o más dañinos o en Contaminantes peligrosos producidos en la incineración de basura.

Una fuente de contaminación atmosférica son actividades como la perforación, trituración, molienda, secado, mezclado y fertilización con fosfatos. Otra fuente de contaminación del aire es la actividad metalúrgica del fierro, acero, cobre, plomo, zinc y aluminio. Minerales no metálicos como el cemento, vidrio, cerámica y asbesto. Partículas de plomo resultante del uso del tetraetilo de plomo o tetrametilplomo (C4H12Pb) como antidetonante de la gasolina.

A la materia que consta de partículas dispersas que tienen diámetros promedio de 10 a 1000 angstroms (1 angstrom = 1 x 10-8 cm) se dice que se encuentran en estado coloidal. Los coloides pueden formar espuma, aerosol, emulsión, humo, sol y gel. Las partículas las clasifican de acuerdo a su diámetro promedio, por ejemplo, las partículas de aerosol son de 10 micrones (micrómetros).

 Las partículas ácidas son responsables en gran medida del deterioro de edificios y monumentos ya que actúan sobre ellos mediante la lluvia ácida.  Sus efectos nocivos pueden identificarse en las lesiones que producen en el tejido del aparato respiratorio, la predisposición al abatir los sistemas de defensa del organismo, ante la gripa, el asma y la influenza.

Algunas partículas son precursoras de diferentes tipos de cáncer, y de algunos tipos de incapacidad en las personas que se exponen a ellas de manera crónica.

 Los problemas de disminución de visibilidad están directamente asociados a la presencia de este tipo de contaminante. Estas partículas en suspensión en el aire absorben y dispersan la luz impidiendo la visibilidad.  La visibilidad es un fenómeno fácilmente medible, pero de la misma forma en que las partículas son difíciles de relacionar con una determinada fuente, el problema de la visibilidad es difícil de comprender y por ende, de eliminar.

Para conocer al momento los índices de los principales contaminantes en la zona metropolitana de la Ciudad de México puedes consultar :   SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE DEL D.F.   http://www.sma.df.gob.mx/

EL PROBLEMA DE LA CONTAMINACIÓN EN LA ZMCM                              (ZONA METROPOLITANA DE LA CIUDAD DE MÉXICO)                                              Notas sobre un reporte presentado por PEMEX.

La contaminación atmosférica en la Ciudad de México crecía a fines de los ochentas, a un ritmo muy preocupante. Es en esta época, con la puesta en marcah del tratato de libre comercio entre EUA, Canadá y México que se pusieron en marcha una serie de medidas para combatirla.

 La contaminación atmosférica se ha encuentrado entre los problemas más serios que enfrenta nuestro mundo moderno. En la Zona Metropolitana de la Ciudad de México (ZMCM) ésta es una de las prioridades más urgentes, ya que afecta tanto la calidad de vida de sus más de 15 millones de habitantes como el ecosistema donde se encuentra localizada.

 El problema de la contaminación atmosférica, en particular por ozono, no se había abatido a fines del siglo XX al ritmo que se esperaba, a pesar de las estrictas medidas tomadas por las autoridades.

A fines de los 80, la ciudad estaba experimentando  lo que en otras ciudades había ocurrido cuando sus habitantes y las industrias localizadas en ella se adaptan a nuevas leyes y normas ambientales. Es decir, el abatimiento de los contaminantes más fáciles de controlar provocó que los contaminantes más pertinaces destacaran. De igual manera, la complejidad del problema hacía imposible que tanto los científicos como los tomadores de decisiones pudieran predecir con precisión los efectos de las nuevas políticas de control utilizando únicamente las herramientas disponibles hasta ese momento.

 Dentro de la comunidad mexicana existían dos corrientes acerca del siguiente paso a tomar. La primera sugería que se implantaran las acciones tomadas en otras ciudades con problemas similares de contaminación atmosférica. Este  enfoque hubiese colocado a la Ciudad de México en un rezago de cinco, diez o más años con relación a éstas. La segunda, con un enfoque más dinámico y una propuesta de colaboración con los Estados Unidos sugería buscar una herramienta de vanguardia que permitiera analizar el efecto real asociado con cada una de las acciones puestas en marcha, individual o simultáneamente.

 Las autoridades mexicanas optaron por esta última y apoyaron el desarrollo conjunto entre científicos de los EUA y México del Estudio Global de la Calidad del Aire en la Ciudad de México (EGCA). Con lo que además se vislumbraba la posibilidad de tomar el liderazgo en este campo en tan sólo unos años.

 Para iniciar este esfuerzo México contaba con técnicos y científicos altamente calificados; equipo de cómputo; una red de monitoreo atmosférico tradicional; experiencia práctica en problemas ambientales locales; habilidad para adaptar diferentes herramientas a la solución de problemas; un marco de cooperación entre las instituciones mexicanas; la recomendación de sus consejeros y asesores de que los aspectos socio-económicos del problema deberían tener igual importancia que los aspectos ambientales. Por último, pero no menos importante existía el ofrecimiento de Petróleos Mexicanos (PEMEX) de aportar recursos financieros para el EGCA.

 Los Estados Unidos contaban con la experiencia de sus más destacados científicos, la tecnología de uno de sus más renombrados laboratorios nacionales y el deseo tanto de aprender como de enseñar. Juntos, Estados Unidos y México se propusieron lo que para muchos parecía imposible: lograr en tres años lo que otros países habían alcanzado en décadas. Además de las estrictas medidas tomadas por el Gobierno para revertir las  tendencias de la contaminación, una solución integral y de largo plazo exigía un esfuerzo combinado de autoridades, científicos y tomadores de decisiones.

  A finales de los años setenta, el ambiente se transformó; en una prioridad a  nivel nacional. Como consecuencia de lo anterior, en 1976 se creó una Subsecretaría encargada de los asuntos ambientales del país. Durante la década  de los ochenta el gobierno mexicano adquirió un claro compromiso para resolver  los problemas de contaminación. Para ello dio pasos muy concretos en el control de fuentes contaminantes tanto del sector público como del privado.

 Este compromiso para erradicar la amenaza a la salud de sus habitantes y ecosistemas de la ciudad, así; como revertir la degradación de la atmósfera, no  ha sido igualado por ninguna otra ciudad del mundo.

 Las medidas de control que el gobierno tomó; durante los siguientes años abarcan una extensa gama de acciones que van desde mejorar la calidad de los combustibles consumidos en la ZMCM hasta la concientización ciudadana. Importantes esfuerzos se realizaron en mejorar el transporte público,  modernizar los métodos de producción industrial, así; como el requerimiento de  equipos de control de emisiones en automotores nuevos.

 Se aprobó una legislación que prohibe el establecimiento de nuevas actividades  contaminantes y se reubicaron algunos procesos considerados como inapropiados para asentarse en zonas densamente pobladas. Asimismo, se establecieron  programas para la recuperación y protección de los ecosistemas amenazados y se implantaron controles en el manejo y disposición de los desechos peligrosos.

 La activa y dedicada participación ciudadana fue tan ejemplar que se hizo  acreedora a un reconocimiento oficial por parte de las Naciones Unidas. Los habitantes de la Ciudad de México están concientes de que juegan un papel clave en la solución del problema y, en la mayoría de los casos, cooperan con  entusiasmo en los programas establecidos. De igual manera, el sector industrial  muestra una voluntad para cooperar y, en muchos casos por iniciativa propia, ha modificado procesos de producción con el fin de disminuir las emisiones contaminantes, o bien ha cancelado planes para construir nuevas plantas dentro de la ZMCM y ha optado por construirlas en otros sitios.

 Las acciones tomadas para establecer normas de calidad más estrictas e implantar medidas de control no mostraban, sin embargo, la efectividad esperada. Evidentemente el problema era más extenso y complejo, por lo que las soluciones a largo plazo eran más difíciles de definir que lo imaginado  originalmente por científicos, investigadores y autoridades.

 Cada vez era más evidente que cualquier solución real y permanente requería combinar un entendimiento más completo de la intrincada dinámica del problema con un enfoque más informado e integral. Otro elemento clave era la educación y  cooperación continua de la población en general, que requiere tomar en cuenta sensibilidades sociales y políticas con el fin de formular reglamentaciones prácticas y aceptables.

 Asimismo, los tomadores de decisiones se percataron de que el proceso de abatimiento y recuperación sería arduo y a largo plazo; que requería un enfoque metodológico por etapas, que considerara las condiciones cambiantes  derivadas de los resultados intermedios. Antes de que el problema se agravara era esencial implantar acciones de control más efectivas lo más pronto posible.   La década o más que tomaría evaluar las opciones para llegar a soluciones de largo plazo era un tiempo que la Ciudad ya no podía esperar.

 Las condiciones locales del problema eran únicas entre aquellas ciudades que se habían estudiado. Aunque muchos problemas de contaminación atmosférica tienen elementos en común, cada nación considera sus situación para establecer sus propias normas de calidad de aire y reglamentaciones para reducir las emisiones a la atmósfera. Si bien mucho se había aprendido del estudio de otros zonas  metropolitanas del orbe, las medidas de control que se aplicaron en otros  lugares no necesariamente serían apropiadas para la ZMCM.

 El campo del manejo de la calidad del aire es relativamente nuevo. El conocimiento que se tiene de éste es limitado y únicamente algunas naciones altamente industrializadas tienen experiencia en enfrentar los problemas asociados a la gestión y encontrar soluciones. Al igual que otras ciudades, la  ZMCM debía evaluar y seleccionar estrategias de control con una alta  probabilidad de éxito lo cual, sin una metodología específica para hacerlo podría llevar décadas. Las autoridades sabían que no podían someter a un  periodo largo de prueba y error la calidad de vida en la Ciudad.

 La Ciudad de México contaba por un lado con un enorme número de opciones y por  el otro con un conocimiento limitado de sus impactos potenciales colectivos y sus interdependencias. Los mexicanos sabían que el proceso par obtener el éxito duradero que deseaban -tan rápidamente como lo necesitaban- implicaba más  tiempo de que podían esperar y más recursos de los que disponían.

LA CIUDAD DE MÉXICO ÚNICA EN SU TIPO

 En la Ciudad de México el ozono y las partículas suspendidas rebasen muy frecuentemente las normas de calidad del aire. En las fotos se puede ver el contraste en la calidad del aire de   dos días diferentes en febrero de 1991.

 La Ciudad de México, una de las áreas metropolitanas más grandes del mundo, se   encuentra localizada a una latitud tropical de 19 grados N y a una altura de más de 2,200 metros sobre el nivel del mar.

En la Ciudad de México se concentran las instituciones gubernamentales del país, así; como gran parte de sus recursos. Estos factores combinados con un acelerado crecimiento durante los últimos cuarenta años y una modernización e industrialización constantes hacen que el problema de la contaminación del aire se intensifique.

Para poner esto en perspectiva, más de la mitad de la industria del país se encuentra localizada en el área urbana de más o menos 1,050 kilómetros cuadrados inscrita en la ZMCM. Adicionalmente, más de una quinta parte de la población nacional habita en la Ciudad, donde se consume más de 150 veces el promedio nacional de energía por unidad de área y circulan las tres quintas partes de los vehículos del país. Estos factores, aunados a la altitud y a que está rodeada de montañas, contribuyen al deterioro de la calidad del aire.

Aún más, la combinación de topografía, clima y altitud de la Ciudad de México añaden un importante grado  de dificultad a la tarea de encontrar la solución al problema de la  contaminación.

Rodeada por montañas

 La Ciudad está; casi completamente rodeada por montañas que alcanzan 1,200 metros de   altura, o más, sobre el nivel de ésta. Las montañas, que constituyen una barrera para   la circulación del aire, aíslan a la Ciudad de los vientos regionales. Este es un factor   importante para la formación del fenómeno natural conocido como inversión   térmica. Estas inversiones se producen cuando una "tapa" de aire caliente se sitúa por arriba   de una capa de aire frío, atrapando las emisiones contaminantes provenientes de la actividad urbana.

Fábrica de Ozono

 El problema de calidad de aire más severo en la Ciudad de México lo constituye el ozono.   Invisible y sin fuentes de emisión, el ozono se forma en la naturaleza por medio de reacciones fotoquímicas complejas. Estas involucran la interacción de la componente ultravioleta de la luz solar con los contaminantes atmosféricos. Los procesos fotoquímicos que se llevan a cabo   en la atmósfera dan lugar a la formación de ozono y a otros contaminantes secundarios.

25% menos atmósfera

 A la altitud de la Ciudad de México la atmósfera es aproximadamente 25% menos densa que   al nivel del mar. Esto significa que el filtro protector que la atmósfera ofrece es 25% menor. En  consecuencia la mayor incidencia de radiación azul y ultravioleta acelera las reacciones   fotoquímicas en la atmósfera y da lugar a una mayor formación de ozono.

Problema de ozono durante todo el año

Debido a la latitud de la Ciudad, el número de horas con luz solar y el ángulo directo del sol   tienen poca variación estacional. Lo anterior provoca que en la Ciudad de México el problema de ozono está  presente durante todo el año, en tanto que en otras ciudades   constituye un problema estacional.

¿QUÉ TAN GRAVE ES LA SITUACIÓN?

 Con el fin de que los colaboradores extranjeros obtuvieran una buena representación de la Ciudad de México, fue necesario imaginarse una metrópoli con tres veces la densidad de población de Filadelfia y los congestionamientos de tráfico de la Ciudad de Nueva York, combinada con el número de vehículos diesel de un centro de distribución como Chicago, una industria petroquímica similar a la existente en Houston y la actividad gubernamental  de Washington, DC.

 Más de la mitad de la industria mexicana se encuentra localizada dentro de los 1,050  kilómetros cuadrados que forman la mancha urbana de la ZMCM. Esta a su vez representa menos de  un milésimo del territorio nacional. Una quinta parte de los habitantes de México radican en la ZMCM, tres quintas partes de los automóviles del país circulan en ella y el promedio del consumo de energía por unidad de área es 150 veces mayor que en el resto del país.En promedio se efectúan 29.5 millones de viajes al día de la siguiente manera: 39% en vehículos particulares, 5.6% en taxis, 20% en combis y minibuses, 16.3% en METRO, 17.8% en  autobuses urbanos y suburbanos y 1.3% en trolebuses y tren ligero.

Alrededor del 40% del producto interno bruto se genera en la ZMCM.

 Esta combinación del uso de recursos trae como consecuencia la liberación de 11.7 mil    toneladas de contaminantes cada día. ¡Es decir, 4.35 millones de toneladas al año!

Para conocer al momento los índices de los principales contaminantes atmosféricos de la zona metropolitana puedes consultar:

  SECRETARÍA DEL MEDIO AMBIENTE DEL D.F.   http://www.sma.df.gob.mx/

LAS ALTERNATIVAS ANTE EL DETERIORO ATMOSFÉRICO

A partir de la Revolución Industrial la tecnología nos ha permitido lograr mayor comfort. Muchas de las cosas que hacemos hoy requieren menos de nuestra energía y esfuerzo que lo que demandaban hace apenas dos siglos. Pero el precio que debemos pagar es muy alto. El medio ambiente ha sido uno de los principales afectados. En cualquier sitio, la actividad humana ha arrojado importantes y peligrosos gases contaminantes que se distribuyen en toda la superficie del planeta.

Para atenuar este deterioro hay mucho que hacer, mucho que remediar y sobre todo, mucho que cambiar acerca de nuestro estilo de vida y nuestras prioridades. Las soluciones que debemos buscar son globales y deben emprenderse desde todas las esferas de acción del hombre. Para acercarnos un poco a su definición debemos hacer una clasificación en grandes rubros, pero las soluciones deben ser integrales y globales. Estos grandes rubros pueden enfocarse en varias dimensiones: la dimensión colectiva y la dimensión personal.

La primera tiene que ver mucho con las políticas mundiales, las segundas se acercan más a la actividad cotidiana de cada uno de nosotros, en el entorno social y familiar en el que nos desenvolvemos.

Política global:

Prácticamente en todo el mundo hay una tendencia al establecimiento de sistemas democráticos que permitan a una población creciente ser copartícipe de las decisiones y corresponsable en las medidas que se adopten. Esta democracia balbuceante, está poco desarrollada en prácticamente todos los países, y el ciudaddano común se conforma o se limita a "votar" para elegir a sus representantes pero no ejerce ninguna otra acción.  Los gobernantes toman las decisiones más importantes sin tomar en cuenta a sus gobernados.

Esta situación tiene que cambiar. La actitud de los ciudadanos debe pasar de un papel pasivo a la participación cotidiana y responsables en cada uno de los niveles de acción de cada quien. Pero eso supone un gran esfuerzo ya que demanda un cambio importante en nuestras actitudes para pensar en el beneficio global, donde se incluyen las demás especies de plantas y animales que nos acompañan en este viaje sobre la Tierra, y las acciones que cada uno debe asumir, sobre todo en un cambio de mentalidad que los obliga a prescindir o renunciar a lo superfluo y optar por lo que menos deterioro produzca.

Habrá que pensar que muchas de las cosas a las que nos hemos acostubrado no son indispensables y que, al usarlas o consumirlas producimos un deterioro casi criminal. Desde el

punto de vista general también habrá que renunciar a ese papel cómodo y pasivo para optar por otro que demanda nuestro tiempo y nuestra dedicación para participar democráticamente.

Nuestro conocimiento recomienda el establecimiento de políticas globales drásticas y estrictas para :

Evitar aquellas actividades y productos que emitan CFC's que deterioran la capa de ozono e incrementan el efecto invernadero.

Disminuir el consumo de combustibles fósiles como: petróleo, aceite, gas y gasolina. Buscar y utilizar fuentes alternativas de energía (Sol, viento...) que sustituyan el

consumo de combustibles fósiles. Reglamentar el uso industrial de compuestos probadamente tóxicos y la emisión de

desechos a la atmósfera. Frenar el dispendio que las naciones ricas hacen de energía y recursos naturales. Controlar y disminuir la explotación  de recursos forestales para frenar la deforestación. Promover una mejor distribución de la riqueza.

A nivel de políticas regionales o locales:

Establecer y mejorar las leyes relacionadas con el cuidado ambiental y la explotación de recursos.

Aplicar el control (leyes y normas) para frenar el deterioro ambiental. Mejorar la calidad de los combustibles y el rendimiento no contaminante de máquinas y

equipos. Mejorar los sistemas de transporte colectivo de manera que sean más eficientes y

emitan menos contaminantes. Iniciar y fomentar la búsqueda de fuentes de energía alternativas. Buscar incentivos que promuevan el uso racional de recursos y el cuidado ambiental y

disminuir subsidios a programas altamente contaminantes (gasolina, gas, autotransportes de gasolina o diesel...)

Replantear la urbanización en el territorio nacional. Aplicar sistemas y formas de tratamiento de desechos evitando la degradación a aire

libre. Reflexionar y llevar a discusión general las políticas de uso de recursos y acerca de los

hábitos de consumo de la población. Fomentar la participación ciudadana en el establecimiento de políticas regionales, la

observación de normas y la promoción de nuevas actitudes. Llevar al currículum escolar ( planes y programas de estudio) el estudio y la discusión

del cuidado ambiental y el papel del estado y del individuo en ese cuidado. Reforozar el cuidado de reservas naturales como los arrecifes coralinos, las selvas y los

parques nacionales.

A nivel personal y familiar

Reflexionar acerca de la manera de actuar y del uso de recursos a nivel individual y familiar.

Participar activamente como ciudadano dentro de la democracia del país. Ser crítico con lo que los medios de comunicación nos "invitan a hacer". Evitar acciones de dispendio y descuido en relación a plantas, animales y entorno

ambiental. Aprender a ahorrar  electricidad, papel, combustibles... Evitar o frenar el uso indiscriminado de empaques de plástico, papel o cartón

desechables. No consumir o comprar productos cuya explotación degrada el ambiente (coral,

cactáceas...) Evitar el deterioro ambiental en las zonas de recreo y parques ecológicos (playas,

bosques, lagunas, ríos...). Evitar quemar desechos sin control en su incineración. Evitar la quema de llantas y otros

materiales sintéticos. Aprender a apreciar a las  plantas y a los animales.

No fumar. Evitar que desechos humanos y de las mascotas queden en vía pública, a cielo abierto. Investigar qué grupos organizados trabajan en pro del ambiente, conocer sus objetivos

y forma de actuar y decidir colaborar con ellos. P.ej. Greenpeace ( http://greenpeace.org.mx)

Preferir: la vegetación a las placas de cemento, el alimento natural a los procesados y elaborados con conservadores, caminar a manejar, usar textiles y fibras naturales a las sintéticas, reutilizar a desechar, comer frutas y verduras a las frituras y comida chatarra, el uso de atomizadores a los aerosoles con CFC's, el matamoscas o los mosquiteros al DDT...

Mantener en buen estado las máquinas para frenar o evtiar la emisión de contaminantes. El uso de convertidores catalíticos, por ejemplo.

Evitar el uso de pinturas que no sean solubles en agua. Evitar el uso de solventes muy reactivos (utilizados en los limpiadores comerciales). Evitar que el "piloto" de la estufa permanezca apagado y que el gas de uso doméstico se

queme de manera incompleta o adecuada. Cuando sea necesario, utilizar de manera racional los sistemas de aire acondicionado. Mantener en buen estado el refrigerador y  los sistemas de aire acondicionado

(doméstico, del auto...)