la contaminación atmosférica

La contaminación atmosférica Ingeniería Sanitaria. ITOP

La atmósfera

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra; en función de distintas características (densidad,

temperatura, reacciones químicas que ocurren, radiaciones incidentes y reflejadas, etc.), se distinguen varias

capas. No obstante, desde el punto de vista de la calidad de la atmósfera, interesan especialmente las dos

capas más próximas a la superficie terrestre, es decir, la troposfera y la estratosfera; más allá se extienden

otras regiones (mesosfera, termosfera o ionosfera, exosfera y magnetosfera), hasta más allá de unos 2000

Km. de la superficie terrestre.

La troposfera tiene un espesor medio de poco más de 10 Km. oscilando entre unos 7000 metros en los Polos

y alrededor de 17000 en la región ecuatorial, por lo que es, en comparación con el total de la atmósfera, una

capa delgada, a pesar de lo cual reúne las tres cuartas partes de su masa total. En esta capa ocurren los

fenómenos meteorológicos y es donde tienen lugar los movimientos horizontales y verticales del aire. La

densidad y la temperatura del aire descienden con la altura.

La estratosfera es una capa que llega hasta una altura de alrededor de 50 Km. y contiene la llamada capa de

ozono, una región con una densidad relativamente superior de ozono (O3), que absorbe la radiación

ultravioleta, lo cual resulta de gran importancia para el mantenimiento de la vida terrestre tal y como es

actualmente.

El intercambio de gases entre la troposfera y la estratosfera es muy limitado, debido a la existencia de una

capa de inversión térmica entre ambas regiones. También es lento el intercambio de gases y partículas entre

los hemisferios norte y sur de la troposfera, en este caso debido al régimen de circulación atmosférica.

La contaminación del aire es un problema de importancia en la mayor parte de las ciudades y

frecuentemente es un problema de dimensiones regionales y transfronterizas. La atmósfera recibe emisiones

naturales y de origen humano y, aunque existen mecanismos naturales de depuración, éstos se desbordan en

ocasiones debido a la concentración de determinados contaminantes. Además, se ha generado una

problemática de orden global a partir de determinados contaminantes.

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Radiaciones

El principal origen de las radiaciones incidentes en la Tierra es el Sol. La radiación solar tiene en su mayor

parte una longitud de onda de entre 200 y 2000 nm e incluye, por tanto, los espectros ultravioleta, visible e

infrarrojo.

Los distintos gases que conforman la atmósfera absorben hasta un 20% de la radiación solar incidente. Las

radiaciones de mayor energía -es decir, las de menor longitud de onda-, son absorbidas en las capas más

externas de la atmósfera, provocando reacciones de fotodisociación y fotoionización. A menor altura, en la

estratosfera, el ozono se encuentra presente en densidad elevada y absorbe los rayos ultravioleta de mayor

longitud de onda -hasta 340 nm- y en la troposfera, los gases invernadero -dióxido de carbono especialmente,

pero también metano, monóxido de dinitrógeno y otros-, absorben parte de la radiación infrarroja. Como

resultado de estos procesos de absorción, la mayor parte de la radiación que incide en la superficie terrestre

pertenece a la región del espectro visible.

Por otra parte, también en la atmósfera se producen dispersión y reflexión de la radiación solar, de hasta un

30% de la incidente. Casi las tres cuartas partes de la reflexión y dispersión se debe a las nubes, por lo que

hay variaciones locales y estacionales en estos procesos; el resto es dispersado por los aerosoles

atmosféricos.

Por consiguiente, alrededor de un 50% de la radiación solar llega efectivamente a la superficie terrestre. Por

otra parte, también ésta emite radiación, en la región del infrarrojo y, en menor medida, por procesos

convectivos y de circulación atmosférica del agua; por estos procesos, la superficie terrestre pierde

temperatura. No obstante, al igual que ocurre con la radiación incidente, los gases de efecto invernadero

presentes en la atmósfera absorben parte de la radiación emitida en el infrarrojo y posibilitan el mantenimiento

de una temperatura mínima adecuada para la vida en las regiones más bajas de la troposfera; es lo que se

denomina efecto invernadero natural.

El proceso por el que se produce la absorción de radiación infrarroja es mediante la afección al momento

dipolar de las moléculas gaseosas. Puesto que dicho momento es nulo en los gases más abundantes en la

atmósfera (oxígeno y nitrógeno moleculares), no absorben la radiación infrarroja. Ese momento, sin embargo,

sí queda afectado en moléculas biatómicas heteronucleares (monóxido de carbono, monóxido de nitrógeno y

cloruro de hidrógeno) y en las poliatómicas (dióxido de carbono, agua, compuestos clorocarbonados, óxidos

de nitrógeno, etc.). Por lo tanto, el incremento de la concentración de compuestos con momento molecular

dipolar supondrá un mayor efecto invernadero, con las consecuencias que se tratarán más adelante.

Procesos fotoquímicos

La radiación ultravioleta, en especial la de menor longitud de onda, es muy energética, por lo que al ser

absorbida por los gases atmosféricos, provoca procesos fotoquímicos, formándose moléculas excitadas, iones

y radicales libres.

Las moléculas excitadas tienen una vida corta y liberan de nuevo la energía por radiación, disociándose,

ionizándose o reaccionando con otros elementos o moléculas.

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Los radicales libres son muy reactivos y se forman por fotolisis de diversas moléculas, en especial agua y

ozono y, en menor medida de ácido nitroso, monóxido de carbono, dióxido de azufre, metano y monóxido de

nitrógeno:

H2O + hv → OH- + H+

HNO2 + hv → OH- + NO

O3 + hv → O2 + O-

H2O + O- → 2 OH-

El radical más común es el hidroxilo (HO-), pero también se forman otros tales como el metilperóxido o el

oxiperóxido. Posteriormente, estos radicales intervienen en otras reacciones en las que los reactivos son otros

gases que se encuentran presentes en la atmósfera, bien sea de forma natural, bien vía antropogénica.

La fotoionización se produce por absorción de luz, generalmente ultravioleta, y pérdida de la energía por

radiación de un electrón; como consecuencia se generan átomos o moléculas ionizadas de las especies

presentes, principalmente oxígeno molecular o atómico, nitrógeno, monóxido de nitrógeno o hidrógeno.

La fotodisociación genera, igualmente por pérdida de energía, átomos a partir de diferentes moléculas, como

oxígeno, nitrógeno, óxidos de nitrógeno, agua, etc.

Finalmente, la absorción de radiación ultravioleta de longitud de onda comprendida entre 240 y 300 nm en la

capa de ozono estratosférica produce una serie de reacciones cíclicas con absorción de energía, emisión de

calor y regeneración del ozono inicial:

O2 + hv → 2O

O + O2 → O3 + calor

O3 + hv → O2 + O-

O + O → O2 + calor

En la primera de las reacciones, la luz es de 240 nm de longitud de onda, mientras que en la tercera es de

entre 240 y 300 nm.

ClimaSe encuentra determinado fundamentalmente por la aportación energética del Sol y por la circulación global,

tanto a nivel atmosférico como a nivel oceánico e influye, además, la presencia de nubes y de aerosoles. El

sistema es muy dinámico, presentando interacciones entre atmósfera, océano y biosfera, aparte de reacciones

químicas en la atmósfera; además, existen fenómenos de retroalimentación entre la circulación atmosférica,

las nubes y partículas y las temperaturas, por un lado, y entre la concentración de dióxido de carbono, las

temperaturas, la presión de vapor de agua y la cantidad de agua presente en la atmósfera, por otro.

Ciclos biogeoquímicosLa composición química de la atmósfera depende de procesos biogeoquímicos cíclicos, que afectan a los

diferentes elementos y que, en ocasiones, se encuentran interconectados; estos ciclos son los que, de manera

global, mantienen relativamente constante la composición de aquella.

Los principales ciclos son los siguientes:

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1.- Ciclo del carbono.

Los reservorios de carbono son la corteza terrestre (rocas calcáreas y combustibles fósiles), los océanos

(dióxido de carbono disuelto y caparazones de moluscos), la biosfera (humus y seres vivos) y la atmósfera

(dióxido de carbono).

El ciclo es fundamentalmente gaseoso y orgánico, de tal manera que la movilización del carbono secuestrado

en los diferentes tipos de rocas es muy lenta, al igual que el proceso inverso. Los organismos autótrofos

sintetizan materia orgánica a partir del dióxido de carbono disuelto en aire o agua, en su mayor parte mediante

el proceso fotosintético a partir de la luz solar. Se genera dióxido de carbono por la respiración de los seres

vivos y descomposición de la materia orgánica, así como por los procesos de combustión que afectan tanto a

diferentes combustibles fósiles como a la materia vegetal.

El hombre interviene en el ciclo mediante la utilización masiva de combustibles fósiles, la deforestación, el

cambio de usos del suelo y la producción de cemento, que origina la descomposición de caliza. En estos

procesos se emite dióxido de carbono, que forma parte del ciclo, pero también se emiten otros gases que

intervienen en él, tales como metano -en procesos de combustión, descomposición de materia orgánica y

determinados usos intensivos agrícolas (arroz) y ganaderos (rumiantes) - y monóxido de carbono -originado

principalmente por combustión incompleta-.

2.- Ciclo del nitrógeno.

Las principales reservas de nitrógeno son la atmósfera (fundamentalmente nitrógeno molecular pero también

algunos compuestos de nitrógeno), suelos y materia viva y océanos.

Se produce fijación del nitrógeno atmosférico tanto biológica (por bacterias, hongos y microorganismos del

suelo) y su posterior entrada en la red trófica y físico-química, mediante descargas eléctricas o actividades

antropogénicas, tales como combustiones a temperaturas elevadas y determinados procesos industriales. El

nitrógeno vuelve a la atmósfera fundamentalmente por descomposición de la materia orgánica. Otros gases

que intervienen minoritariamente en el ciclo son el amoniaco, el monóxido de nitrógeno y el dióxido de

nitrógeno.

El hombre interviene en el ciclo mediante procesos de combustión en vehículos de transporte y en generación

energética y en procesos industriales tales como la fabricación de abonos y de amoniaco.

3.- Ciclo del azufre.

Es un ciclo sedimentario en el que las principales reservas son el suelo y el agua y, en bastante menor

medida, la atmósfera -sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre y aerosoles de sulfato formados a partir de este

último-. Estos gases se originan tanto en erupciones volcánicas como en la descomposición anaeróbica de la

materia orgánica, en el caso del sulfuro de hidrógeno. Ambos gases son fijados por diferentes

microorganismos y, además, las plantas superiores absorben el dióxido de azufre.

En la atmósfera se produce ácido sulfúrico a partir del dióxido de azufre, con participación de radicales

hidroxilo y peróxido y en parte se neutraliza con partículas de amoníaco y carbonato cálcico. Tanto las

partículas de sulfúrico como sus sales son higroscópicas y actúan como núcleos de condensación,

depositándose finalmente por el agua de lluvia o la nieve.

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El hombre interviene en el ciclo a través de la utilización de combustibles con azufre, de manera que se emiten

cantidades masivas de dióxido de azufre a la atmósfera, superiores a las emisiones naturales (se estimaron 58

millones de toneladas en 1999).

4.- Ciclo del oxígeno.

Es un ciclo gaseoso; la principal reserva es la atmósfera. Se origina en la fotosíntesis y es eliminado en la

respiración, en procesos de combustión y en la descomposición aerobia de la materia orgánica. El oxígeno

interviene en diferentes procesos de oxidación en la atmósfera y en la formación del ozono estratosférico.

El hombre interviene fundamentalmente sobre el ozono: en la troposfera incrementando su concentración y en

la estratosfera disminuyéndola, en ambos casos a través de la emisión de diversos contaminantes.

Contaminación atmosférica

Por contaminación se entiende “la incorporación y permanencia temporal en la atmósfera de materias en

cualquier estado, o de formas de energía, que sean ajenas a su composición natural o se encuentren en

proporción superior a ésta”. Es decir, los contaminantes no tienen por qué ser exclusivamente sustancias

sólidas, líquidas o gaseosas y pueden ser contaminantes sustancias que se encuentren presentes en la

composición natural de la atmósfera.

Como emisión se conoce la concentración de contaminantes que vierte un foco determinado, medido en la

salida de éste. Por su parte, inmisión sería la concentración de contaminantes presentes en una atmósfera

determinada y a los que se encuentran expuestos seres vivos y materiales; los valores de inmisión dependen

tanto de los valores de emisión como de los fenómenos de mezcla, transporte, deposición y reacciones

químicas. Dado que los diferentes contaminantes no producen iguales efectos, se relativiza la importancia de

uno concreto a través de un factor de efecto, que lo pone en relación al contaminante menos tóxico de todos

ellos, el monóxido de carbono. Multiplicando el factor de efecto por la masa emitida de cada contaminante, se

tiene el efecto de emisión.

Dado que la atmósfera es un medio fluido, presenta una dinámica que hace poco previsibles la dispersión y el

transporte de los contaminantes, de manera que no existe una relación clara entre la cantidad de

contaminantes que son emitidos y la presencia de éstos en el aire en un momento y lugar determinados.

Tipos de contaminación

1.-Contaminación física que, a su vez, puede ser de diferentes tipos:

contaminación acústica: ruidos y vibraciones; se miden en decibelios (dB);

contaminación por radiación electromagnética, especialmente de baja frecuencia, que puede

causar alteraciones fisiológicas en seres vivos;

contaminación radiactiva: existe cierto nivel radiactivo natural debido a la erosión; también se

producen isótopos radiactivos, especialmente 222Rn. La principal problemática de las radiaciones

viene dada por la gran dificultad para aislarlas.

Los efectos dependen de la energía de las radiaciones que, a su vez, dependen del elemento

radiactivo en cuestión, de la longitud de onda y de la frecuencia. Su procedencia podría venir dada

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por el número de centrales nucleares de fisión, la propia minería extractiva de los combustibles y los

centros de tratamiento de éstos, así como por los depósitos de residuos y los procesos de fin de vida

de las centrales.

2.- Contaminación química: debida a contaminantes primarios, que son los emitidos directamente a la

atmósfera (principalmente monóxido de carbono, CO, óxidos de nitrógeno, NOX, óxidos de azufre, SO2,

metano, CH4, y otros hidrocarburos o compuestos orgánicos volátiles, así como partículas; también otros

tales como amoníaco, NH3, sulfuro de hidrógeno, H2S, halógenos, dióxido de carbono, CO2, metales en

estado atómico, etc.) y secundarios, que son los producidos mediante reacciones de los anteriores entre sí

y/o con componentes naturales y radiaciones en el seno de la atmósfera (ozono, O3, oxidantes

fotoquímicos, sulfatos, nitratos, cloratos, etc.).

Las unidades en que se expresa la contaminación química son de dos tipos:

en volumen/volumen: partes por millón o ppm (cm3/m3) o partes por billón o ppb (mm3/m3)

en masa/volumen: mg/m3, o µg/m3

3.-Contaminación microbiológica

Contaminantes

Hay un número elevado de contaminantes de origen antropogénico; sin embargo, difieren según su

importancia cuantitativa o cualitativa o por sus efectos. Éstos pueden ser crónicos, que se asocian a niveles

moderados de inmisión pero durante períodos dilatados de tiempo, y agudos, que son los producidos por

niveles de inmisión elevados en un período de tiempo reducido. También hay que considerar la naturaleza y la

estructura de las fuentes contaminantes, así como la posterior evolución de estas sustancias y de la

posibilidad de que actúen sinérgidamente.

Los principales grupos de contaminantes atmosféricos son: compuestos de azufre (SO2, H2S, H2SO4

mercaptanos, sulfuros, etc.), de nitrógeno (óxidos -NOx-, amoníaco, NH3, etc.), de carbono (CO, CO2, CH4,

hidrocarburos), halógenos y compuestos derivados (Cl2, HCl, HF, clorofluorocarbonados, etc.), oxidantes

fotoquímicos (ozono -O3-, peróxidos, aldehídos, etc.) y partículas. Por otro lado, los contaminantes

atmosféricos pueden clasificarse a partir de su procedencia en contaminantes primarios, que serían los que

proceden directamente de una fuente de emisión y secundarios, que serían los originados en la atmósfera a

partir de reacciones en las que se verían involucrados los anteriores

Monóxido de carbono (CO)

Óxidos de nitrógeno (NOx)

Hidrocarburos o compuestos orgánicos volátiles y oxidantes fotoquímicos

Óxidos de azufre (SOx)

Sulfuro de hidrógeno (H2S)

Partículas o aerosoles

Dióxido de carbono (CO2)

Clorofluorocarbonos y análogos

Ozono

Otros contaminantes

Monóxido de carbono (CO)

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Características: gas incoloro, inodoro e insípido, menos denso que el aire y muy poco soluble en agua.

Resulta tóxico a concentraciones elevadas en exposiciones cortas de tiempo

Fuentes: más del 90% del CO atmosférico proviene de fuentes naturales, de manera muy especial la

oxidación del metano. Entre las fuentes antropogénicas destaca el transporte y, en menor medida, las plantas

de combustión, las instalaciones de tratamiento y distribución de combustibles fósiles. No obstante, el aumento

de la cabaña ganadera provoca también un incremento del metano en la atmósfera, que es producido en la

digestión de los rumiantes.

Procesos de formación:

1. Combustión incompleta de compuestos carbonados: la principal causa de emisión de CO, tiene

lugar en dos etapas, ocurriendo la primera a velocidad muy superior a la de la segunda, por lo que la

emisión de CO es ordinariamente elevada:

2 C + O2 ↔2 CO

2 CO + O2 ↔2 CO2

2. Reacción entre CO2 producido en combustión y el carbono del combustible, a temperaturas

muy elevadas, en diversos procesos industriales:

C + CO2 ↔2 CO

3. Disociación de CO2 a temperatura elevada:

CO2 ↔CO + O

Evolución:

1. Oxidación a CO2 en la atmósfera, a partir de radicales hidroxilo procedentes, a su vez, de la reacción

entre agua y oxígeno, que proviene de la descomposición fotoquímica del ozono:

O3 + hv →O- + O2

H2O + O- → 2 HO-

2 CO + HO- → CO2 + H-

2. Eliminación biológica, por absorción de CO por hongos en el suelo y por plantas superiores, que lo

oxida a dióxido de carbono.

Efectos:

Principalmente sobre animales con sistema respiratorio basado en hemoglobinas, que tienen una afinidad

superior por el CO que por el oxígeno, formándose carboxihemoglobina. En función de la concentración de

ésta en sangre, los efectos van incrementándose (a partir de 2-5%, afecta a la vista y algunas funciones

psicomotoras; entre 5 y 10% se producen alteraciones cardiacas y pulmonares; por encima del 10%, cefaleas,

fatiga, somnolencia y, a concentración elevada, coma, fallo respiratorio y muerte). La concentración de

carboxihemoglobina en sangre depende de la concentración de CO en la atmósfera a la que se está expuesto,

expresada en ppm, según la ecuación

% COHb en sangre = 0.16 * [CO] + 0.5

Óxidos de nitrógeno (NOx)

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De los ocho óxidos que puede formar el nitrógeno, sólo tres aparecen en la atmósfera, ya que el resto son

inestables: monóxido de dinitrógeno (N2O), monóxido de nitrógeno (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2), los tres

en estado gaseoso.

Características:

N2O, incoloro, no tóxico ni inflamable

NO, incoloro e inodoro, no inflamable, tóxico, que interviene en procesos fotoquímicos troposféricos

NO2, pardo-rojizo, tóxico y asfixiante, que interviene en procesos fotoquímicos troposféricos.

Fuentes: El N2O procede fundamentalmente de fuentes naturales y actividades agrícolas; la principal es la

desnitrificación microbiana del nitrógeno de origen proteico. El NO y el NO2 tienen un origen principalmente

antropogénico, en especial en reacciones de combustión a temperatura elevada.

Proceso de formación a través de dos reacciones, siendo la primera muy endotérmica, es decir, que

sólo ocurre a temperatura muy elevada; el equilibrio de la segunda se desplaza de forma rápida hacia

la izquierda conforme se reduce la temperatura, por lo que es de esperar una mayor proporción de

NO:

N2 + O2 ↔ 2NO

2 NO + O2 ↔ 2 NO2

Ciclo fotolítico de los óxidos de nitrógeno: ocurre en la atmósfera, por acción de la luz solar (hv, de

longitud de onda, λ = 380 nm), incrementándose la proporción de NO presente y apareciendo el

ozono como contaminante secundario:

NO2 + hv ↔ O + NO

O2 + O →O3

O3 + NO→ NO2 + O2

Evolución en la atmósfera:

o Oxidación diurna, a partir de radicales hidroxilo (HO-) e hidroxiperoxilo (HO2-), que se ve

favorecida en áreas con presencia de monóxido de carbono:

HO- + NO→ HNO2

HO- + NO2 →HNO3

HO2- + NO→ NO2 + HO-

HO2- + NO2 →O2 + HNO2

o Oxidación nocturna, a partir de ozono:

O3 + NO2 →NO3 + O2

NO3 + NO2 →2 HNO3

o Eliminación en el suelo.

Efectos: afección a la fotosíntesis, clorosis, lesiones y necrosis en plantas; en animales es más tóxico el NO2

que, a concentración relativamente elevada, causa irritación ocular y respiratoria, posteriormente problemas

respiratorios, edemas pulmonares y muerte; los óxidos de nitrógeno y nitratos derivados afectan también a

tintes y fibras textiles y aleaciones de cuproníquel. La principal problemática viene dada por la contribución de

estos óxidos al smog o niebla fotoquímica, así como por la formación de ácido nítrico y de lluvia ácida por

disolución de éste; en la estratosfera, contribuyen a la destrucción de la capa de ozono.

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Hidrocarburos o compuestos orgánicos volátiles y oxidantes fotoquímicos

En principio son contaminantes primarios muy diversos, entre los que destaca el metano -CH4- , que forman

posteriormente oxidantes fotoquímicos, con efectos más acusados y graves. De éstos, los más importantes

parecen ser el ozono y los nitratos de peroxiacilo y de peroxibenzoílo.

Fuentes: la mayor parte del metano tiene origen natural, a partir de la descomposición anaerobia de la materia

orgánica y, en menor medida, de las actividades agrícolas, el tratamiento y eliminación de residuos y de

combustibles fósiles; también es producido por los rumiantes. El resto de hidrocarburos tiene origen natural -

terpenos- y antropogénico -combustibles no quemados, disolventes, etc-.

Formación de oxidantes fotoquímicos: el metano reacciona con radicales hidroxilo, oxígeno y óxidos de

nitrógeno, produciendo agentes oxidantes como formaldehído, monóxido de carbono e hidroperoximetilo. El

resto de hidrocarburos reacciona con radicales hidroxilo, ozono y oxígeno atómico, dando como productos

finales nitratos de peroxiacilo (hidrocarburos alifáticos) y de peroxibenzoílo (hidrocarburos aromáticos). En el

proceso se produce además dióxido de nitrógeno y, de forma indirecta, un incremento del ozono troposférico.

Efectos: los hidrocarburos aromáticos presentan una mayor toxicidad que los alifáticos, pero tienen efectos

más nocivos los oxidantes fotoquímicos, que producen necrosis en plantas, menor crecimiento y producción y,

en el hombre y otros animales, cefaleas, irritación del aparato respiratorio y otros daños; finalmente, pueden

afectar a materiales orgánicos, alterando los enlaces insaturados y modificando las propiedades de dichos

materiales.

Dentro de este grupo de compuestos han de destacarse:

Formaldehído (CH2O): sustancia muy reactiva, se utiliza como componente en diversos materiales -

contrachapados, aislamientos de fibra de vidrio, etc.-; causa irritación ocular y respiratoria a bajas

concentraciones y otros síntomas -sequedad de garganta, nauseas, cefaleas y problemas

respiratorios-; es además un agente potencialmente cancerígeno.

Se produce como contaminante secundario a partir de la oxidación parcial del metano, al igual que la

combustión de etanol. Por tanto, el uso de éste como combustible en automóviles incrementaría las

emisiones de formaldehído.

Benceno: es el hidrocarburo con molécula cíclica más sencilla, derivado del crudo y con uso amplio

en las industrias química, petroquímica y de manufacturas; la mayor parte de la producción de

benceno se utiliza para fabricar estileno y fenol; una pequeña parte se añade en gasolinas.

Consecuentemente, las principales fuentes de benceno como contaminante son las pérdidas en

procesos industriales y el tráfico rodado; también se produce a partir del tabaco. Se ha probado que

es un agente causal de leucemia.

Hidrocarburos aromáticos policíclicos: son compuestos con un mayor o menor número de anillos

bencénicos condensados, que se forman a partir de la combustión de carbón y también se encuentran

en las partículas de hollín emitidas por los motores diesel.

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Óxidos de azufre (SOx)

Características: se pueden formar dos óxidos de azufre: dióxido (SO2) y trióxido de azufre (SO3), si bien

aquél se presenta en una proporción mucho más elevada en las emisiones estables, siendo el trióxido un

compuesto inestable. Las dos especies son gases incoloros, teniendo el SO2 olor acre e irritante.

Fuentes: el dióxido de azufre, SO2, procede prácticamente a partes iguales de fuentes naturales -oxidación

del sulfuro de hidrógeno, H2S, en el metabolismo anaerobio de la materia orgánica- y de fuentes

antropogénicas, fundamentalmente procesos de combustión estacionaria -en especial plantas termoeléctricas

y, con menor importancia, plantas de combustión industrial-.

Formación: se producen SO2 y SO3 en la combustión de toda sustancia que contenga azufre a partir de dos

reacciones; en la segunda de ellas, el equilibrio se halla desplazado hacia el dióxido de azufre, debido a la

inestabilidad del trióxido, en especial si existe un metal que catalice la reacción:

S + O2 ↔SO2

2 SO2 + O2 ↔2 SO3

Evolución en la atmósfera:

Oxidación heterogénea, en fase acuosa o sobre la superficie de partículas, catalizada por sales de

hierro y manganeso presentes en cenizas procedentes de combustión:

SO2 + H2O →H2SO3 H2O2 + H2SO3 → H2SO4 + H2O

Oxidación homogénea:

o Fotooxidación directa, con luz de longitud de onda de entre 240 y 400 nm:

SO2 + hv + O2 → SO3 + O

o Reacción con oxidantes en fase acuosa, para dar ácido sulfúrico, H2SO4.

Efectos: los óxidos de azufre producen necrosis en plantas en función de la dosis, alteración en los

contenidos de azúcares y proteínas y pérdida de productividad; causan irritaciones oculares y respiratorias en

animales a dosis elevadas; más efecto parecen tener los sulfatos secundarios. Sin embargo, el principal efecto

viene dado por las reacciones que originan, produciendo ácido sulfúrico disuelto, origen principal de la lluvia

ácida, que es la deposición húmeda de ácidos; también existe la deposición ácida seca.

La constitución de la lluvia ácida puede variar, pero sus principales componentes son ácidos -tanto sulfúrico

como clorhídrico o nítrico-, así como sales de éstos; el componente en mayor proporción es el sulfúrico por su

mayor solubilidad. De esta manera, el pH del agua de lluvia -que en circunstancias normales es ligeramente

básico, entre 5.5 y 5.7-, llega a tomar valores próximos a 4.0.

Más adelante se trata la lluvia ácida como consecuencia global de la contaminación, pero se adelantan aquí

los principales efectos que la lluvia ácida ocasiona sobre:

ecosistemas: acidificación de aguas dulces, especialmente lagos, afectando muy negativamente a

diversas especies, especialmente piscícolas, y acidificación de suelos, causando lixiviación o arrastre

de nutrientes y movilización de metales pesados, que pueden incorporarse a las redes tróficas, así

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como daños importantes en la vegetación -decoloración y pérdida de follaje, deterioro de corteza y

muerte-;

materiales: aumento de la velocidad de corrosión de metales, deterioro de materiales calizos

(denominado mal de la piedra), mediante la formación en superficie de sulfato cálcico hidratado, lo

que provoca desintegración y disolución del material, según la reacción

CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2

La lluvia ácida constituye un importante problema en Europa centro-oriental y septentrional y en la parte

oriental de América del Norte, así como en áreas urbanas, en las que adquiere mayor importancia la

deposición seca.

En contraposición a la lluvia ácida, existe también la lluvia alcalina, con elevada concentración de calcio, que

se forma en áreas con elevado aporte de partículas calizas.

Sulfuro de hidrógeno (H2S)

Características: el sulfuro de hidrógeno es un gas incoloro y con un fuerte olor a huevos podridos.

Fuentes: las principales son las emisiones antropogénicas, cuyo origen principal se encuentra en

instalaciones de fabricación de pasta de papel, refinerías, industrias de curtidos y depuradoras de aguas

residuales.

Efectos: este gas resulta extraordinariamente molesto por su olor. Además, el límite de concentración a partir

del cual es detectado por el ser humano resulta ser muy bajo, del orden de 2 ppb (2 partes por billón), de tal

manera que origina molestias a partir de un nivel de presencia muy reducido. Por otra parte, resulta tóxico a

concentraciones elevadas aún en exposiciones cortas de tiempo.

Partículas o aerosoles

Características: como partículas se engloban tanto diminutos fragmentos sólidos como gotas de líquido de

pequeño tamaño, que pueden tener composición química diversa. Pueden distinguirse partículas primarias,

emitidas directamente a la atmósfera, y secundarias, producto de reacciones que ocurren en ésta. La

concentración de partículas en aire se expresa en mg o µg de partículas por m3 de aire.

Fuentes: alrededor de un 80% de las partículas presentes en la atmósfera tienen origen natural -aerosoles

marinos, producto de las olas al romper, arrastre de polvo por el viento, erupciones, incendios, polen, etc.-; las

fuentes antropogénicas más importantes son los procesos de combustión y las pérdidas en procesos

extractivos e industriales, fundamentalmente minería, canteras, fábricas de cemento, tratamientos de residuos,

etc. También es importante cuantitativamente la formación de aerosoles secundarios a partir de contaminantes

gaseosos primarios.

Evolución en la atmósfera: las partículas acaban depositándose, de dos maneras:

deposición seca, por sedimentación, que afecta a alrededor de un 20% del particulado atmosférico;

deposición húmeda, mediante arrastre de las partículas por agua de lluvia; además, el particulado

puede favorecer la condensación del agua, causando por tanto precipitaciones.

Efectos: variarán según:

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el tamaño de las partículas: el diámetro puede estar comprendido entre menos de una micra y

alrededor de un milímetro.

la composición: metálicas, tanto en estado atómico como en sales, fundamentalmente de aluminio y

calcio, pero también de plomo -actualmente en menor medida al reducirse su uso en pinturas y

gasolinas- y hierro; otras sales, especialmente sulfatos y nitratos; y compuestos orgánicos, tanto de

origen natural -terpenos y aceites esenciales- como antropogénico -hidrocarburos-.

Por sí mismas, sin tener en cuenta su composición, las partículas se depositan sobre las plantas,

disminuyendo la eficacia estomática y afectando a su producción; puede afectar al aparato respiratorio de

animales; incrementa la corrosión y erosión de los materiales y la suciedad, alterando secundariamente la

naturaleza de aquellos al afectar al intercambio gaseoso y la permeabilidad; puede disminuir notablemente la

visibilidad. También afectan al balance de radiación terrestre y a la salud humana; en concreto, las fibras de

asbestos -presentes en aislamientos y materiales antiincendios relativamente antiguos-, son cancerígenas.

Determinadas partículas adsorben en su superficie sustancias tóxicas y en ellas pueden ocurrir reacciones en

las que se originan contaminantes secundarios -en especial la formación de ácido sulfúrico-. Determinadas

partículas pueden contener metales traza (entre ellos ocho considerados tóxicos: berilio, mercurio, plomo y

níquel, en especial, pero también cadmio, estaño, antimonio y bismuto).

Si, además, se tienen en cuenta la composición de las partículas y, fundamentalmente, las especies que

pueden ir en disolución en su superficie, se incrementarían los efectos citados, que son meramente físicos,

con los efectos químicos anteriormente comentados (lluvia o deposición ácida, principalmente).


Características: es un gas que se forma en la combustión de todo combustible, por oxidación de los átomos

de carbono.

Fuentes: los organismos vivos lo emiten como producto final de la oxidación de azúcares y otros compuestos

orgánicos que contienen carbono. La emisión de origen antropogénico se debe fundamentalmente a los

procesos de generación de energía -tanto eléctrica como de calefacción y otros en instalaciones industriales-,

así como en los vehículos de transporte, en plantas de tratamientos de residuos, etc.

Evolución en la atmósfera: es un gas bastante estable, que puede disolverse en agua formando ácido

carbónico que, en situación normal, es el compuesto causante del pH ligeramente ácido del agua de lluvia.

Efectos: el dióxido de carbono es uno de los gases causantes del efecto invernadero. El incremento de su

concentración en la atmósfera está reforzando dicho efecto, el cual, así como sus consecuencias, se tratan

con mayor profundidad más adelante.

Fundamentalmente, el aumento del efecto invernadero produce una afección sobre el clima, alterando el equilibrio de radiación, dado que permite el paso de la radiación solar pero absorbe la radiación infrarroja emitida por la Tierra. El consecuente incremento en la temperatura atmosférica podría derivar en alteraciones en las corrientes marinas a gran escala, interconectadas con posibles deshielos polares, especialmente en el Ártico y, por consiguiente, en una variación en los regímenes de lluvias de amplias regiones, lo que podría derivar

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finalmente en una modificación de ecosistemas y una repercusión sobre la producción de alimentos.

Clorofluorocarbonos y análogos

Características: se conoce como clorofluorocarbonos (CFCs) a toda una familia de compuestos orgánicos

sintéticos derivados del metano o del etano, en que los átomos de hidrógeno han sido sustituidos, parcial o

totalmente, por átomos de flúor, cloro y/o bromo. Las sustancias de mayor incidencia sobre el ozono

estratosférico son determinados freones -grupo que incluye clorofluorocarbonos (CFCs) e

hidroclorofluorocarbonos (HCFCs)-, halones -bromoclorofluorocarbonos, bromofluorocarbonos e

hidrobromofluorocarbonos- y determinados derivados del metano -halometanos o metilcloroformo- o del etano

-tricloroetano-.

Todas estas sustancias son químicamente muy estables, lo que extendió su aplicación como refrigerantes,

aislantes, propelentes, emulsionantes y limpiadores.

Formación: son compuestos de origen artificial, que se emiten a la atmósfera principalmente a través de

fugas en los procesos de fabricación, así como de los elementos de los que forman parte o por degeneración

de los materiales que conforman.

Evolución en la atmósfera: obviamente, su estabilidad se mantiene cuando son emitidos a la atmósfera, lo

que hace que su permanencia en ella sea muy elevada y, si bien el intercambio gaseoso entre troposfera y

estratosfera es reducido, esa permanencia permite que accedan a esta última capa, donde reacciones

fotoquímicas promovidas por luz ultravioleta favorece su descomposición -fotolisis- liberándose átomos de

halógenos, principalmente cloro (en la notación se señala, para un clorofluorocarbono genérico con "x" átomos

de cloro), ocurriendo posteriormente una serie de reacciones:

CFClx + hv → CFClx-1 + Cl

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2

Se trata, por lo tanto, de una reacción catalítica -la presencia de cloro favorece la formación de oxígeno

molecular a partir de ozono, recuperándose finalmente el átomo de cloro-.

Estas reacciones tienen unas consecuencias muy notables ya que, como se verá más adelante, se afecta a la

capa estratosférica de ozono lo que origina una mayor incidencia de la luz ultravioleta sobre la superficie

terrestre, lo que a su vez origina determinadas consecuencias negativas sobre los ecosistemas y la salud

humana.

Ozono

Características: el ozono (O3), tal y como ya se ha señalado, es un gas invisible e incoloro, altamente

corrosivo e irritante, componente natural de la estratosfera, en la que desempeña un efecto filtrante de la

radiación ultravioleta muy positivo. Sin embargo, es un contaminante en la troposfera.

El ozono es un contaminante secundario, ya que se forma por reacción entre otros gases contaminantes

(óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles) con la participación de la radiación solar. Hay, no

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obstante, una cierta presencia natural de ozono troposférico, debido fundamentalmente a intrusiones del

ozono estratosférico y al nivel de fondo ocasionado por la reacción de los óxidos de nitrógeno naturales y

determinados compuestos de origen vegetal.

Formación: ya se ha señalado anteriormente que se forma a partir de reacciones en las que participan óxidos

de nitrógeno, hidrocarburos volátiles y radiación solar. La participación de la radiación solar supone que la

concentración de ozono evoluciona en una atmósfera estable, incrementándose durante las horas centrales

del día y en especial en días despejados, así como durante la primavera y el verano..

Evolución en la atmósfera: el ozono es inestable, presentando una fuerte tendencia a perder uno de los

átomos de oxígeno que puede combinarse con otros elementos o compuestos, oxidándolos, lo que justifica su

elevado poder oxidante y, consecuentemente, sus efectos corrosivos tanto sobre diferentes materiales y de

tipo irritante como sobre las mucosas de los seres vivos.

Otros contaminantes

Pesticidas.

La aplicación usual de pesticidas se lleva a cabo por medio de fumigaciones, lo que supone la inmediata

emisión a la atmósfera de las sustancias utilizadas en dichos procesos, su dispersión y la posible afección a

seres vivos para los que no eran destinados, inclusive el hombre. Se ha calculado que las pérdidas en la

aplicación de fitosanitarios por fumigación pueden llegar al 80-90%, en función del sistema de aplicación y de

las condiciones atmosféricas en que se lleve a cabo ésta.

Las previsiones sobre la tendencia de las emisiones de pesticidas en el medio plazo son pesimistas. En

efecto, un incremento de la actividad económica y, en concreto, de la producción agraria supondrá un mayor

uso de este tipo de sustancias que se verá contrarrestado solamente de una manera limitada por la eficiencia

de su uso, la formación de los agricultores y el abandono de tierras marginales.

Contaminantes orgánicos persistentes.

En este apartado entraría cualquier tipo de sustancia tóxica, persistente y que fuera bioacumulable o pudiera

serlo. Se considera tóxico todo aquel elemento o compuesto que pueda tener tanto efectos directos causantes

de mortalidad como otros que pudieran ser crónicos y que originen enfermedades u otro tipo de efectos

deletéreos.

El grupo de sustancias que engloba a los contaminantes orgánicos persistentes se caracteriza porque

persisten en el medio ambiente y se acumulan en los organismos a través de las redes alimentarias, causando

enfermedades y otro tipo de consecuencias negativas en seres vivos o ecosistemas y produciéndose en

muchos casos, además, los fenómenos conocidos como bioacumulación y biomagnificación, es decir, que

siendo sustancias persistentes, su concentración se va incrementando en los sucesivos escalones de las

redes tróficas, siendo los efectos finalmente graves. Se sabe ya que diversos contaminantes orgánicos

persistentes en dosis subletales pero crónicas pueden reducir la tasa de supervivencia y afectar

negativamente a la reproducción de diferentes especies animales, incluyendo el ser humano.

Aparte del daño directo que estos compuestos pueden ocasionar, resulta de gran interés conocer cómo

evolucionan en la atmósfera, ya que pueden dar lugar a compuestos secundarios, con unos efectos no

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previsibles, normalmente subestimados, y que pueden ser de una mayor peligrosidad que la de los

compuestos originales.

Las emisiones de este tipo de sustancias se originan fundamentalmente en procesos de incineración de

residuos urbanos y sanitarios, en la producción de acero, aluminio y cobre e instalaciones de combustión,

tanto de gran tamaño como domésticas y plantas de biomasa.

Al igual que se ha señalado con respecto a los pesticidas, las estimaciones acerca de la tendencia de las

emisiones de contaminantes orgánicos persistentes en la Unión Europea a medio plazo son pesimistas,

debido al previsible incremento de la actividad económica; por el contrario, se espera que tenga efectos

positivos en especial la directiva de prevención y control integrados de la contaminación, así como medidas de

ahorro energético y mejora en la eficiencia en los procesos de generación y transporte energético.

De entre este tipo de sustancias, merece la pena destacar dos grupos de compuestos:

1. Dioxinas y furanos. Como dioxinas se entiende en realidad a una familia de compuestos, las

dibenzodioxinas policloradas o PCDDs; los dibenzofuranos, PCDFs, tienen estructura similar. Estos

compuestos se incorporan a la atmósfera en su aplicación industrial (se utilizan, por ejemplo, en el

blanqueado de papel con cloro) o en diferentes biocidas, en procesos de combustión o en la

producción de clorofenoles.

En los países industrializados, los principales emisores son actualmente los incineradores sanitarios y de

basuras. La toxicidad de estos compuestos varía, pero es probable que estén asociados a diversos

cánceres; existe un cierto riesgo en el proceso de fabricación (accidente de Seveso, Italia)

Si bien la exposición a estas sustancias por inhalación del aire es muy reducida, las dioxinas se

bioacumulan, es decir, son lipofílicos y se depositan en el tejido graso, produciéndose una

concentración consecutiva de sustancias conforme se avanza en la red trófica.

2. Bifenilos policlorados (PCBs). Proceden de la cloración de compuestos aromáticos de bifenilo. Se

han utilizado preferentemente como aislantes en redes de transporte de energía eléctrica, como

transportadores de calor, plastificantes, etc. Son lipofílicos y se acumulan en los tejidos grasos, por lo

que se produce bioacumulación en los organismos.

Estos compuestos se incorporan a la atmósfera adsorbiéndose a partículas de polvo y,

consecuentemente, se desplazan con el viento. También, al igual que otros compuestos orgánicos

volátiles, al volatilizarse pueden ser desplazados a largas distancias.

Metales pesados.

Se consideran metales pesados aquellos metaloides o metales estables y con densidad superior a 4.5 g/cm3

y, en concreto, plomo, cobre, níquel, cadmio, platino, zinc, mercurio y arsénico.

Las emisiones de metales pesados se originan fundamentalmente en grandes instalaciones de combustión,

especialmente aquellas que utilizan combustibles sólidos, industria de calcinación y sintetización de minerales

metálicos, fundiciones, acerías y otras instalaciones metalúrgicas, industria de producción de cemento y vidrio

e instalaciones de incineración de residuos urbanos y sanitarios.

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En general, es muy probable que la toxicidad de muchos de los metales pesados se deba a su afinidad por los

residuos de cisteina de las proteínas, si bien difieren las consecuencias fisiológicas que producen. Incluso, las

consecuencias sobre la salud dependen del estado físico y químico del metal, que puede presentar formas

tóxicas y formas inocuas.

Todos los metales pesados se transportan por el medio ambiente, atmósfera incluida y para ellos existen

ciclos al igual que los que se han señalado anteriormente para otros elementos. Dichos ciclos, al igual que ha

ocurrido con estos últimos, han sido modificados por el hombre. Resulta muy claro que el ritmo actual de

extracción y dispersión masivo de metales, incluidos los pesados, ha incrementado de manera notable su

presencia en los sistemas circulatorios, incluido el atmosférico.

Para el futuro, la evolución de la emisión de metales pesados a la atmósfera queda en función de dos fuerzas

motrices divergentes. En efecto, por un lado, las diferentes medidas de control de emisiones supondrán un

descenso de éstas; por el contrario, las emisiones se correlacionan de forma positiva con la actividad

económica, por lo que un aumento de ésta supondrá un mayor nivel de emisión. De hecho, se espera a medio

plazo un incremento de las emisiones difusas de mercurio y cadmio en la Unión Europea y, en menor medida,

de otros metales pesados, lo que en parte será debido a la ampliación de la Unión.

No obstante lo anterior, algunas medidas han supuesto una reducción de las emisiones. Por ejemplo, las de

plomo se han reducido en la Unión Europea de una manera extraordinaria como consecuencia de la

eliminación de la gasolina con plomo. Igualmente, la sustitución de combustibles sólidos por gas natural en la

generación eléctrica supondrá menores emisiones de metales pesados, como beneficio colateral del buscado

inicialmente que es el reducir las emisiones de azufre.

Plomo (Pb): metal pesado, sólido, que queda en suspensión con otros materiales particulados. Su presencia

en la atmósfera está actualmente ligada a procesos de fundición de plomo y de elaboración de insecticidas,

pinturas, vidrios, cerámicas y baterías eléctricas. Hace pocos años se utilizaba como antidetonante en la

gasolina de manera generalizada, uso que ha quedado restringido en la actualidad en países en vías de

desarrollo.

Su efecto sobre las plantas no es bien conocido y, si bien no lo acumulan, pueden depositarse en ellas

partículas de plomo e incorporarse posteriormente en la dieta del ganado y otros animales o del hombre,

entrando en definitiva en la red trófica. En animales, si bien la absorción es muy lenta, prácticamente no se

excreta, de tal forma que tiende a acumularse.

La toxicidad del plomo se debe fundamentalmente a la degeneración del tejido nervioso central, si bien el

mecanismo por el que esto ocurre no está claro hasta el momento; como consecuencia, se producen

alteraciones en el crecimiento y en desarrollo mental, así como en el sentido del oído. También puede

ocasionar anemia al interferir con el hierro en la formación de hemoglobina.

Se ha eliminado el principal aporte de plomo a la atmósfera mediante una reformulación de las gasolinas que

hace innecesaria la aplicación del plomo como antidetonante

Mercurio (Hg): es liberado a la atmósfera principalmente durante los procesos de elaboración de éste y otros

metales, en la combustión de carbón y, de manera natural, en la desgasificación de la corteza terrestre y en

procesos bacterianos de detoxificación. Una vez emitido, debido a la elevada volatilidad tanto del mercurio

metálico como del complejo dimetilmercurio, (CH3)2Hg, este metal puede ser transportado a grandes

distancias. La forma inorgánica más tóxica es el vapor de mercurio.

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Las aplicaciones del mercurio son numerosas: fabricación de baterías y otros equipamientos eléctricos y, tanto

su uso como su incorrecta eliminación, por ejemplo, mediante incineración de baterías, incorpora vapor de

mercurio a la atmósfera. También puede emitirse mercurio a la atmósfera en los procesos extractivos de

metales preciosos, en los que se forma una amalgama que posteriormente es calentada, emitiéndose vapor de

mercurio.

Su efecto altamente tóxico sobre el hombre se debe a la acumulación en el sistema nervioso central, al que

causa daños severos y que origina otro tipo de consecuencias motoras y sensoriales.

Cadmio (Ca): es liberado a la atmósfera en forma de partículas por procesos de erosión de aceros

galvanizados; de forma un tanto curiosa, se produce emisión a la atmósfera a través del humo del tabaco,

debido a que las plantas acumulan este metal, por la similitud que presenta con el cinc, (Zn), el cual es un

microelemento esencial, de forma que los fumadores habituales pueden tener el doble de concentración de

cadmio en sangre que los no fumadores. También se emite cadmio a la atmósfera a partir del quemado de

carbón y de la aplicación de determinados fertilizantes.

La deposición de cadmio en terrenos agrícolas y su posterior acumulación en vegetales utilizados como

alimento de personas y ganado puede incrementar la presencia de este metal en las redes tróficas. Además,

el cadmio es movilizado en el suelo por la acidificación de éste, por lo que la cantidad disponible se incrementa

en áreas con deposiciones ácidas.

La exposición crónica al cadmio en el hombre produce enfermedades coronarias y pulmonares, incluyendo

cáncer de pulmón, supresión del sistema inmune y enfermedades graves de riñón y, sobre todo, de hígado.

Vanadio (Va): se emite a la atmósfera principalmente en la combustión de algunos tipos de petróleo. Su

acumulación en animales inhibe la síntesis de colesterol y otros lípidos, así como de aminoácidos. Afecta

negativamente los procesos energéticos celulares.

Arsénico (As): hace unos años tenía aplicaciones en la fabricación de pinturas, pero determinados hongos

producían compuestos derivados -arsina y trimetilarsina-, altamente tóxicos y acumulativos, por lo que fue

suspendida su utilización en aquellos procesos. Probablemente la forma más tóxica sea el arsenito (AsO33-).

Al ser un elemento con propiedades similares al fósforo, puede incorporarse en moléculas fosfatadas.

La exposición crónica al arsénico en el hombre produce diabetes y cánceres, así como daños graves en

hígado y riñón. Si bien el mecanismo de toxicidad no está totalmente establecido, es posible que pudiera

derivarse de un proceso de metilación que podría afectar finalmente al ADN.

Cloro y derivados

Cloro (Cl): gas que se forma en diversas industrias químicas y petroquímicas, su forma habitual es la

molécula biatómica -Cl2-. Es de color amarillo-verdoso y de olor sofocante, tóxico a partir de determinadas

concentraciones. En la atmósfera, interviene en la generación de lluvia ácida mediante la formación de cloruro

de hidrógeno o ácido clorhídrico. En la estratosfera, es un catalizador de la disociación del ozono, provocando

la disminución de la capa de ozono.

Cloruro de hidrógeno (HCl): gas incoloro, irritante, que se emite en diversos procesos de limpieza y

decapado de metales, así como en industrias químicas y petroquímicas y en incineradoras. Interviene

directamente en la generación de lluvia ácida.

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Emisores de contaminación

Como resumen de los principales focos emisores de contaminantes a la atmósfera y de los respectivos gases,

compuestos o partículas emitidos, se presenta la tabla 1.

En esta tabla se han señalado como COV los compuestos orgánicos volátiles en su conjunto, al igual que los metales pesados, si bien de este grupo se ha desgajado el plomo por su presencia particular como aditivo en determinadas gasolinas.

Principales fuentes emisoras antropogénicas

SO2 NO2 CO H2S COV HCl CL2 Partículas PbOtros

metales pesados

Generación energética (a partir de gas natural)

X X X

Generación energética (a partir de combustibles líquidos y sólidos)

X X X X

Plantas asfálticas y cementeras X X X XInstalaciones extractivas X XCremaciones agrícolas X XDepuradoras de aguas residuales X X XExtracción de áridos y minería XFabricación de cerámica X X X XFabricación de cristal X X X XFabricación de pinturas X XFabricación de pasta de papel X XFundiciones XIncineradoras X X X X XCurtidos XIndustria química X X X XRefinerías X X X X X XTransporte (gasolina) X X X X (1)Transporte (diesel) X X X X

Tabla 1.- Principales emisores de contaminantes atmosféricos y sus respectivas emisiones.

(1) Las emisiones de plomo a partir de la gasolina solamente se llevan a cabo en los estados que no han

llevado a cabo la sustitución de este combustible por gasolina sin plomo.

Efectos globales

Una de las consecuencias más notables de la contaminación atmosférica es la globalidad de algunos de sus

efectos lo que supone, por ejemplo, que los ciudadanos que sufren dichos efectos en muchos casos no son

los que se han beneficiado de alguna manera en crearla. Es decir, las emisiones contaminantes a la atmósfera

se producen en países desarrollados y se correlacionan tanto con el nivel de vida como con el PIB, pero sus

efectos traspasan en muchas ocasiones las fronteras y pueden sufrirlos países del tercer mundo.

En concreto, los efectos globales son el reforzamiento del efecto invernadero natural de la Tierra, el

agotamiento de la capa estratosférica de ozono, la acidificación, principalmente por lluvia ácida, y la

eutrofización; también podría considerarse como tal la formación del smog fotoquímico que, si bien se

presenta de manera local, constituye un problema extendido de forma general. Parte de estos efectos se

encuentran interrelacionados, de tal manera que, por ejemplo, los óxidos de nitrógeno son contaminantes

primarios que influyen en el agotamiento de la capa de ozono, participan en la generación de lluvia o

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deposición ácida y pueden generar eutrofización; de igual manera, algunos CFCs contribuyen a la destrucción

de la capa de ozono y al incremento de efecto invernadero. Todos estos efectos se tratan a continuación.

Contaminación atmosférica transfronteriza

La contaminación atmosférica constituye un problema de dimensiones globales o, al menos, de carácter

regional, por lo que requiere consecuentemente de soluciones a la misma escala.

Los principales contaminantes con difusión transfronteriza son dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno,

compuestos orgánicos volátiles, metales pesados y contaminantes orgánicos persistentes, así como el ozono

como contaminante secundario. Ya se ha señalado que dichos contaminantes causan fundamentalmente

acidificación, eutrofización, smog o nieblas contaminantes y acumulación de sustancias tóxicas.

El problema de la contaminación atmosférica transfronteriza viene dado, por ejemplo, por la acidificación de

lagos escandinavos debido a deposiciones ácidas provenientes del Reino Unido o de Europa Occidental, de la

afección a los bosques de la Selva Negra debido a idéntica causa o a la incidencia en los estados de la

cuenca del Mediterráneo del ozono troposférico proveniente del norte de Europa e, incluso, de Norteamérica.

A nivel europeo se han diseñado diversas medidas de control de emisiones atmosféricas que se han

concretado en las correspondientes directivas que, de manera especial, han afectado a las grandes plantas de

combustión, al contenido en azufre de gasolinas, la prevención y control integrados de la contaminación, el

establecimiento de especificaciones de gasolinas y gasóleos, la eliminación del plomo en las gasolinas y las

características de los lugares de almacenamiento de éstas.

Eutrofización

De ordinario, la velocidad de un proceso natural se encuentra determinada por la concentración de uno o

varios elementos limitantes, que son aquellos que, siendo esenciales para dicho proceso, se encuentran en

una menor concentración en relación al resto de elementos, cuya presencia está garantizada por exceso.

La eutrofización como proceso general consiste en el enriquecimiento en nutrientes de un ecosistema. El

origen de estos nutrientes puede ser natural, si es debido a aportes procedentes de reservorios que se

encuentran en otros ecosistemas o cultural o de origen antropogénico si proviene de actividades humanas.

Consecuentemente, estos aportes aceleran diferentes procesos de los ecosistemas, fundamentalmente el

crecimiento de vegetales.

El fenómeno particular más conocido de eutrofización es el que ocurre en sistemas lacustres, y que conlleva la

colmatación final de éstos por sedimentos, causada a su vez por los aportes de residuos de los seres vivos

que los habitan. En este caso los elementos limitantes son nitrógeno y, especialmente, fósforo y, si bien la

eutrofización de los lagos es un proceso natural, los aportes adicionales de origen antrópico de dichos

elementos acelera el proceso, de manera que se produce un crecimiento intenso de algas, el oxígeno pasa a

ser el elemento limitante y las condiciones de vida se hacen anaeróbicas, produciéndose la muerte en masa

de algas y animales conforme dichas condiciones se hacen más estrictas e incrementándose notablemente la

velocidad de formación de sedimentos. El metabolismo anaeróbico produce, además, emisiones malolientes,

principalmente óxidos de azufre, sulfuro de hidrógeno e hidrocarburos.

A pesar de que la eutrofización de lagos es el fenómeno de este tipo mejor conocido, el proceso de

eutrofización puede producirse en cualquier ecosistema; en efecto, un exceso de aportes de un elemento

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limitante puede suponer una aceleración del crecimiento de vegetales. De hecho, la eutrofización puede

afectar a ecosistemas terrestres, de agua dulce, a ecosistemas costeros y a mares poco profundos.

En el caso de la eutrofización de suelos, los que son aireados permiten el desarrollo de microorganismos

aeróbicos y seres superiores; no obstante, el aporte de factores limitantes, fundamentalmente nitrógeno,

puede originar que el oxígeno pase a ser limitante en las capas superficiales del suelo, favoreciéndose el

desarrollo de microorganismos anaeróbicos, afectando el desarrollo de vegetales superiores y, en definitiva, a

ecosistemas enteros. En concreto, este fenómeno es especialmente evidente sobre suelos ácidos y las

consecuencias pueden ser notables ya que se ha observado una regresión en la superficie ocupada por los

brezales centroeuropeos, que son formaciones de matorral acidófilo, es decir, que se desarrollan sobre suelos

ácidos en los que la disponibilidad de nitrógeno es reducida, debido a los aportes atmosféricos de nitrógeno de

origen antrópico que originan finalmente un cambio en la composición de la vegetación.

En general, tanto en ecosistemas terrestres como marinos, el factor limitante suele ser el nitrógeno. La

solubilidad y movilidad del nitrógeno son elevadas, lo que supone que se lava fácilmente del suelo y se acelera

su ciclo mediante la evaporación de amoniaco o diversas reacciones a partir de emisiones antropogénicas de

óxidos de nitrógeno procedentes de combustiones, tanto de vehículos a motor como de procesos de

generación eléctrica y otras actividades industriales -fabricación de abonos, amoniaco, etc.-, así como de los

sectores agrícola y ganadero.

Los gases emitidos en tales procesos -amoniaco, monóxido de dinitrógeno, monóxido de nitrógeno y dióxido

de nitrógeno- son los precursores que, a través de diversas reacciones, originan posteriormente a ácido nítrico

que, a su vez, puede formar nitratos. Éstos son los que finalmente, al depositarse, en enriquecen suelo o agua

en nitrógeno disponible para los vegetales.

En el año 2000 la deposición de sustancias eutrofizantes fue más elevada que las previsiones existentes para

ese momento. De hecho, las reducciones en las emisiones de nitrógeno en Europa han sido hasta ahora

limitadas y dispersas. En dicho año, el amoniaco y los óxidos de nitrógeno contribuyeron casi a partes iguales

en el total de emisiones europeas de sustancias eutrofizantes a la atmósfera.

En cuanto a los sectores que más contribuyen a estas emisiones en Europa, el transporte por carretera es

responsable del 23% de las emisiones eutrofizantes y los procesos de generación eléctrica, del 12%, en

ambos casos a través de las emisiones de óxidos de nitrógeno; por su parte, el sector agrícola-ganadero,

emite el 44% de los precursores eutrofizantes, mediante las emisiones de amoniaco; otros procesos

industriales originan también emisiones de óxidos de nitrógeno.

Uno de los aspectos más problemáticos de la eutrofización vía atmosférica es la elevada dispersión potencial

de los óxidos de nitrógeno, de manera que la deposición de los compuestos eutrofizantes puede tener lugar a

gran distancia de los puntos de emisión de los gases precursores.

Los ecosistemas presentan una capacidad de absorción potencial de nitrógeno; cuando es sobrepasada dicha

capacidad potencial por los aportes de nitrógeno, comienzan los daños. Dicha capacidad se mide en términos

de utilización e inmovilización del nitrógeno. Si se comparan la tolerancia o capacidad potencial de absorción

de nitrógeno por los ecosistemas y los aportes de origen antropogénico de compuestos nitrogenados, se

determina lo que podría denominarse grado de protección de los ecosistemas a la eutrofización. Éste resulta

ser reducido o muy reducido en toda la Europa Central (Francia, Alemania, Polonia, Chequia, Eslovaquia) y

también en los dos tercios orientales de la Península Ibérica; es decir, que estas áreas son especialmente

sensibles a la eutrofización vía atmosférica de origen antropogénico.

20


Para evitar la eutrofización por vía atmosférica es imprescindible reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno

y de amoniaco. Como resulta obvio, una reducción en las emisiones de nitrógeno tendría efectos positivos

tanto en cuanto a que se reducirían los aportes eutróficos como también sobre otros problemas como la lluvia

ácida, el ozono troposférico y la destrucción de la capa de ozono.

Ozono troposférico y smog fotoquímico

La defoliación de las copas de los árboles es un indicador tanto de la situación del suelo y del humus como de

la posible deposición ácida y de metales pesados y de la concentración de determinados contaminantes

atmosféricos. Lógicamente es un indicador útil de la entrada de determinados contaminantes, como diferentes

metales tróficos en las redes tróficas.

Las copas de los árboles de los bosques europeos han venido deteriorándose en los últimos años, en algunos

casos de forma notable; este deterioro ha sido más severo en zonas con deposición ácida. Por otra parte, la

eutrofización originada por la deposición de nitrógeno y de otros elementos ha supuesto en ocasiones una

acidificación del suelo y una evolución de determinados ambientes, por ejemplo, de brezales hacia praderas.

La exposición crónica de los cultivos agrícolas durante el período de crecimiento afecta negativamente la

producción.

Recientemente se ha detectado un incremento notable de la concentración de ozono troposférico en Europa

durante el verano en lo que se podría denominar concentración de fondo, hasta valores superiores a los que

pueden afectar de manera negativa a la vegetación. Las previsiones son que este nivel de fondo seguirá

incrementándose en el futuro, dado que se prevén incrementos en las emisiones de óxidos de nitrógeno,

monóxido de carbono y metano. En este sentido, ya se ha señalado que los regímenes de viento transportan

estos precursores a gran distancia, formándose finalmente ozono en regiones alejadas de aquellas en que

fueron emitidos; también el propio ozono se transporta de esta manera. Estas corrientes discurren tanto a nivel

europeo -en sentido noroeste-sur del continente- como desde el noreste de América hacia Europa y desde

aquí hacia Asia, donde los niveles de contaminantes se sumarían a los generados en diferentes áreas

industriales de este continente. Es, por lo tanto, un problema global que exige soluciones globales.

El smog o neblina tóxica, en general, se forma en la parte inferior de la troposfera, en las proximidades de la

superficie terrestre y está compuesto fundamentalmente por ozono, pero también por otros oxidantes

agresivos. Causa daños tanto sobre la salud como en la vegetación -en particular en las cosechas- y en

diversos materiales. Este último aspecto ha originado interés en los últimos tiempos. Así, se ha señalado que

la corrosión de diversos materiales de construcción -pero también de cauchos, diferentes revestimientos y

materias textiles- se debe en gran medida al dióxido de azufre presente en la atmósfera y a los compuestos

derivados. No obstante, se dan fenómenos sinérgicos entre dicho compuesto, los óxidos de nitrógeno y el

ozono; es decir, que el efecto global debido a la presencia de los tres compuestos y, en su caso, de los

originados por diversas reacciones, es muy superior a la suma de los efectos que cada uno de ellos origina de

forma individual. Se ha estimado que el coste por daños en materiales podría llegar a ser de 1500 €/Tm

emitida de dióxido de azufre.

Se observan tanto fenómenos de neblinas locales, debidos a la coincidencia de estabilidad atmosférica, con

ausencia de vientos y presencia de cielos despejados; la ausencia de viento permite un incremento de la

concentración de contaminantes primarios, fundamentalmente óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos

volátiles y la radiación solar aporta la energía para las diversas reacciones fotoquímicas que originan los

distintos oxidantes.

21


Este tipo de episodios son más frecuentes en verano, estación en la que la concentración de ozono es mucho

más elevada que en el resto del año, debido a la presencia de precursores -que, fundamentalmente, son

emitidos por vehículos de transporte- y por la longitud del fotoperíodo, pero pueden ocurrir también en

invierno, con ocasión de inversiones térmicas. Además, el fenómeno se complica y magnifica con la presencia

de partículas líquidas de ácidos, principalmente sulfúrico y, en menor medida, nítrico.

Aparte de los episodios locales de neblinas oxidantes, la dispersión de contaminantes origina "nubes"

troposféricas de ozono y otros compuestos oxidantes que pueden recorrer grandes distancias en función de la

circulación atmosférica, de tal manera que pueden detectarse concentraciones elevadas de ozono en áreas

alejadas de las fuentes de emisión principales de los contaminantes primarios. De hecho, la variabilidad de las

condiciones meteorológicas, tanto espaciales como temporales, origina niveles variables de ozono según los

años y lugares, en especial en lo referente a niveles máximos.

En general, y a gran escala, parece que la concentración estival de ozono troposférico tiende a aumentar en

Europa desde el noroeste hacia el centro y de las zonas de baja altitud hacia las regiones montañosas; parece

también que los valores máximos tienden a ser superiores en el sur del continente que en áreas más

septentrionales; dada la localización de las principales fuentes emisoras de contaminantes primarios -las

emisiones son superiores, en general, en los países más industrializados y con mayor nivel de renta-, todo ello

debe estar motivado en buena medida por la circulación atmosférica en la troposfera.

La ausencia de datos acerca de las concentraciones y efectos directos de los diversos oxidantes secundarios

que aparecen en este tipo de neblinas supone que en la práctica solamente existen datos sobre estos

parámetros en el caso del ozono, por lo que se han diseñado diversos indicadores de exposición con objeto de

proponer medidas de control.

Parece claro que la concentración de ozono en la troposfera se ha incrementado de manera notable en

relación a la etapa preindustrial. Se considera, a nivel global, que se ha producido ya una modificación de la

composición química del aire troposférico de fondo, consecuencia principalmente del enorme incremento en

las emisiones de óxidos de nitrógeno, tanto de focos industriales como de vehículos a motor.

Cambio climático

Qué es el cambio climático?

En la atmósfera que envuelve nuestro planeta, hay una serie de gases (sobre todo el vapor de agua y el

dióxido de carbono) que tienen un efecto invernadero, es decir, absorben y reemiten la radiación infrarroja. De

esta forma, impiden que parte de esta radiación escape de la tierra y contribuyen a que la temperatura media

del aire superficial del planeta sea de unos , una temperatura apta para efecto invernadero es, pues, un

fenómeno natural de la atmósfera.

El problema actual es que la cantidad de estos gases naturales de efecto invernadero en la atmósfera ha

aumentado y que, además, se han emitido gases de efecto invernadero no presentes de forma natural en

admite que este cambio pone en peligro la composición, la capacidad de recuperación y la productividad de

los ecosistemas naturales, y el propio desarrollo económico y social, la salud y el bienestar de la humanidad.

Gases de efecto invernadero

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Los gases de efecto invernadero son componentes gaseosos de la atmósfera, tanto naturales como de origen

antropogénico, que absorben y reemiten radiación infrarroja.

A medida que se incrementa la concentración de estos gases, la radiación infrarroja es absorbida en la

atmósfera y reemitida en todas direcciones, lo que contribuye a que la temperatura media de la Tierra

aumente. Este fenómeno se conoce con el nombre de efecto invernadero porque la absorción y posterior

emisión de radiación infrarroja también la realizan el cristal y ciertos plásticos con los que se fabrican los

invernaderos.

Los gases atmosféricos que contribuyen al efecto invernadero son:

el dióxido de carbono (CO2),

el metano (CH4),

el óxido nitroso (N2O),

el vapor de agua,

el ozono,

los halocarburos: los hidroclorofluorocarburos (HCFC), los perfluorocarburos (PFC) y el hexafluoruro

de azufre (SF6).

Los cuatro primeros se encuentran de forma natural en la composición de actividad industrial y la actividad de

trasnporte, al quemar combustibles fósiles, desprende grandes cantidades de dióxido de carbono y óxido de

nitrógeno. El metano se genera como resultado de la actividad agrícola y ganadera. Los halocarburos son de

origen antropogénico y se empezaron a fabricar a partir de los años cuarenta.


El CO2 no sería el gas con mayor efecto invernadero de no ser por su elevada concentración, que hace que

contribuya en un 55% al cambio climático. El CO2 se genera al oxidarse el carbono o cualquier compuesto que

lo contenga. Este es el caso de la combustión de los hidrocarburos de los automóviles y las calefacciones la

antracita y la hulla de las centrales térmicas, los incendios forestales y, en menor grado, el gas.

El aumento de CO2 durante el siglo XX se debe en un 70% a estos motivos, mientras que el 30% restante se

atribuye a la deforestación (la tala de árboles no genera CO2, pero sí que limita la capacidad de la biosfera

para reducirlo mediante la fotosíntesis)

Metano (CH4)

El metano surge fundamentalmente de la descomposición de la materia orgánica en ambientes pobres en

oxígeno (ciclo digestivo del ganado, determinados cultivos, vertederos, etc.).

La reducción del metano fruto de las actividades humanas es más factible que la de otros gases, porque su

supervivencia en la atmósfera es corta —doce años— y puede ser utilizado como fuente alternativa de

energía.

El óxido nitroso (N2O)

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El óxido nitroso es liberado por la degradación de fertilizantes nitrogenados y restos de ganado. Su

concentración en la atmósfera es baja, pero una molécula de N2O tiene un poder de calentamiento global 230

veces superior a una de CO2.

Halocarbonos

A efectos de la aplicación del Protocolo de Kioto, los halocarbonos considerados son: los hidrofluorocarburos

(HCFC), los perfluorocarburos (PFC) y el hexafluoruro de azufre (SF6).

Todos estos gases son de origen industrial y no estarían presentes, de forma natural, en la atmósfera, de no

ser por la actividad humana. Los HCFC y PFC se utilizan como productos substitutivos de las substancias que

agotan la capa de ozono, como los clorofluorocarburos (CFC), que se están eliminando gradualmente en virtud

del Protocolo de Montreal. El SF6 se utiliza en algunos procesos y en equipos eléctricos.

Consecuencias del cambio climático

Las consecuencias del cambio climático pronosticadas por los científicos del Grupo Intergubernamental de

Expertos sobre el Cambio Climático son las siguientes:

aumento de la temperatura media de 5,8 grados centígrados durante este siglo,

desertificación de ciertas zonas del planeta,

lluvias de carácter torrencial en otras zonas,

subida del nivel del mar de entre 9 y para el año 2100, que inundaría zonas hoy densamente

pobladas,

difusión de ciertas enfermedades de tipo tropical en zonas que hoy tienen un clima templado.

Disminución de la capa de ozono

Existe en la estratosfera una concentración de ozono -molécula con tres átomos de oxígeno, O3- superior a la

que existe en el resto de la atmósfera. Así mismo, existe un ciclo del ozono estratosférico, de manera que en

ausencia de intervención humana, su concentración es constante:

O2 + hv → 2O

O + O2 → O3

O3 + hv → O + O2

O + O → O2

siendo la segunda y la cuarta reacción exotérmicas y requiriendo la primera y la tercera radiación solar en

longitud de onda ultravioleta.

Consecuencia de este ciclo es la acción de filtraje de rayos ultravioleta que llegan a la atmósfera, de manera

que solamente una pequeña parte de la radiación ultravioleta incide sobre la superficie terrestre.

Diversas causas de origen antropogénico han producido en la segunda mitad del siglo XX un descenso en la

concentración de ozono estratosférico, a través de dos tipos de compuestos:

Óxidos de nitrógeno.

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Estas sustancias catalizan la reacción de descomposición de ozono y, si bien las emisiones procedentes de

focos terrestres es difícil que lleguen a la estratosfera, sí que son emitidos por focos móviles como motores

supersónicos de aviación y lo fueron por explosiones nucleares; las reacciones que ocurren son las siguientes:

O3 + NO → NO2 + O2 O + NO2 → NO + O2

Clorofluorocarbonos y análogos.

Como ya se ha señalado anteriormente, los clorofluorocarbonos (CFCs) son una familia de compuestos

orgánicos sintéticos derivados del metano o del etano, en los que los átomos de hidrógeno han sido

sustituidos por átomos de flúor, cloro y/o bromo, lo cual aporta una enorme estabilidad a la molécula. Estos

compuestos inciden sobre la capa estratosférica de ozono, disminuyendo la concentración de esta molécula.

Las sustancias de mayor incidencia son algunos freones -que incluyen clorofluorocarbonos (CFCs) e

hidroclorofluorocarbonos (HCFCs)-, ciertos halones - bromoclorofluorocarbonos, bromofluorocarbonos e

hidrobromofluorocarbonos-, el metilcloroformo y los halometanos, derivados del metano, y el tricloroetano,

derivado del etano.

Estas sustancias son químicamente muy estables, por lo que tuvieron un amplio uso en el sector industrial,

empleándose como refrigerantes, por ejemplo en refrigeradores domésticos, propelentes de aerosoles,

emulsionantes y limpiadores en sistemas de precisión; también tuvieron un uso extendido en aislamientos.

Como consecuencia de dicha estabilidad, la permanencia de estas moléculas en la atmósfera es elevada y la

principal problemática ocurre cuando los CFCs acceden a la estratosfera. En principio, el intercambio gaseoso

entre troposfera y estratosfera es reducido, pero esa permanencia permite que, finalmente, los CFCs terminen

accediendo a esa última capa, donde ocurren reacciones fotoquímicas, promovidas por luz ultravioleta

incidente, lo que favorece la descomposición de esas moléculas, lo que se denomina fotolisis. En esta

reacción se liberándose átomos de halógenos, principalmente cloro, pero también flúor y bromo, ocurriendo

posteriormente las siguientes reacciones, en las que se indica un clorofluorocarbono genérico con "x" átomos

de cloro:

CFClx + hv → CFClx-1 + Cl

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2

Estas reacciones son catalíticas, es decir, que la presencia de cloro favorece la formación de oxígeno

molecular a partir de ozono, recuperándose finalmente el átomo de cloro, por lo que el proceso puede

continuar posteriormente.

El efecto directo que ocasiona la reducción de la concentración estratosférica de ozono es un incremento de la

radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre, lo cual podrá originar afecciones sobre la salud

humana (aumento de determinadas afecciones oculares, como cataratas y de la incidencia de cáncer de piel y

debilitamiento del sistema inmunológico) y sobre los ecosistemas, tanto terrestres como marinos,

fundamentalmente un descenso en la productividad primaria y una mayor incidencia de necrosis en vegetales,

con las consiguiente afecciones secundarias sobre las diferentes redes tróficas y sobre determinados sectores

económicos que, en concreto, se traducirían en una menor producción pesquera y agrícola.

Los compuestos responsables del descenso de la concentración de ozono son principalmente los CFCs, que

representan alrededor del 41% del contenido estratosférico de cloro y bromo, pero también el tetracloruro de

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carbono (CCl4) y el metilcloroformo (CH3CCl3), cada uno de los cuales supone un 11% de la presencia de

haluros estratosféricos. Los halones supondrían un 9% y el bromuro de metilo (CH3Br) de origen

antrópogénico, el 3%. En este sentido, hay que señalar que también existe una cierta emisión de origen

natural de cloruro y bromuro de metilo, que originan casi el 24% de la presencia de haluros en la estratosfera.

El potencial de destrucción del ozono varía según las moléculas (Tabla 2). Dicho potencial se calcula a partir

del efecto que 1 Kg. de estos compuestos tiene sobre el ozono estratosférico. Como puede observarse, las

sustancias con mayor efecto son halones cuya presencia en la atmósfera es, además, relativamente

importante, tal y como se ha señalado. Los compuestos sustitutivos, HCFCs y HFCs, son más inocuos en este

sentido, pero en contrapartida resultan ser gases con efecto invernadero, tal y como ya se ha indicado

anteriormente.

El descenso en la concentración de ozono estratosférico se ha detectado en diversos puntos de la atmósfera,

si bien es más notable en el Ártico y, de manera muy especial, en la Antártida. Este descenso es, además,

especialmente importante en septiembre y octubre, es decir, en la primavera austral, produciéndose

posteriormente una cierta recuperación. Por tanto, el modelo que se ha esquematizado anteriormente debe

complementarse con otros procesos que expliquen este comportamiento de la capa de ozono.

En principio, habría un proceso de formación de depósitos de cloro en forma de nitrato de cloro, que se

obtendría en una atmósfera con presencia de dióxido de nitrógeno, a partir de monóxido de cloro

ClO + NO2 ClNO3

también puede formarse cloruro de hidrógeno -ácido clorhídrico- a partir del metano

ClO + CH4 HCl + CH3+

Tanto el nitrato de cloro como el cloruro de hidrógeno son estables y formarían un depósito de cloro; este

secuestro del cloro libre de la atmósfera impediría la reacción disociadora del ozono.

Por otro lado, en el invierno antártico, se generaría un vórtice polar a partir de vientos de gran velocidad que

girarían en círculo en torno al Polo Sur y aislarían la atmósfera, impidiendo el intercambio gaseoso con

regiones próximas. Esto, junto con la ausencia de luz solar, ocasionaría temperaturas muy bajas y una

circulación vertical del aire que generaría las denominadas nubes estratosféricas polares en cuya composición

entraría el ácido nítrico, formado a partir de óxidos de nitrógeno y radicales hidroxilo.

Consecuentemente, se produce una desnitrificación de la atmósfera, de manera que la ausencia de dióxido de

nitrógeno impide la formación de nitrato de cloro, ocurriendo varias reacciones de tipo contrario:

ClH + ClNO3 Cl2 + HNO3

y otras en las que se forma cloro molecular y ácido nítrico. Es decir, se reduce la concentración de óxidos de

nitrógeno y se libera cloro de los depósitos.

En primavera, la luz solar incide sobre las moléculas de cloro, disociándolas, formado cloro atómico y

comenzando las reacciones disociadoras del ozono ya indicadas.

Hay que decir que el bromo, un halógeno con parecidas propiedades a las del cloro, tiene un comportamiento

similar al señalado para éste cuando se encuentra libre en la atmósfera.

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La preocupación por el deterioro de un factor ambiental y la implementación de medidas efectivas para su

protección por parte de la comunidad internacional son paradigmáticas en el caso de la capa estratosférica de

ozono.

En efecto, el deterioro de la capa de ozono se detectó hacia 1980, inicialmente en la Antártida, posteriormente

en el Ártico y en menor medida en latitudes medias. Los valores de concentración de ozono disminuyeron

progresivamente hasta mediados de los noventa del siglo pasado. Tas establecer científicamente la relación

causa efecto existente entre agentes destructores de ozono y la concentración atmosférica de esta molécula y

entre la evolución de dicha concentración y los posibles efectos negativos sobre la salud humana y los

ecosistemas, se llegó en poco tiempo un acuerdo internacional plasmado en el Protocolo de Montreal (que

data de 1987 y cuyas propuestas fueron aceleradas en las enmiendas realizadas en las dos sucesivas

revisiones (Londres, 1990 y Copenhague, 1992) en los que se acordaron recortes o ceses de producción de

CFCs en unos plazos determinados.

En la Unión Europea, la reducción en la producción de las sustancias que agotan la capa de ozono en el

decenio comprendido entre 1986 y 1996 fue notable (Gráfico 14). El incremento en la producción de HCFCs se

debe a que son sustitutivos de los CFCs, como ya se ha señalado. No obstante, la estabilidad y persistencia

de este tipo de compuestos y la duración del proceso de reducción y eliminación de la producción y uso,

establecidos en los calendarios de Montreal y Conpenhague, suponen que su concentración en la atmósfera

siga incrementandose; en efecto, se espera que la concentración de varios halones llegue a su máximo hacia

2010.

Posteriormente, se espera que la capa de ozono se recupere; sin embargo, no se espera que la concentración

estratosférica de ozono llegue a los niveles previos a la fabricación y uso de CFCs antes de 2100, en el mejor

de los escenarios, que incluiría la ausencia de comercio y utilización ilegales de estos compuestos.

Al contrario de lo que ocurre con el efecto invernadero, se han monetarizado los beneficios que supondrá la

reducción y, finalmente, eliminación de la producción y uso de las sustancias que agotan la capa de ozono y la

posterior recuperación de ésta. Se ha calculado que los beneficios podrían superar en 200.000 millones de € a

los costes de reducción y sustitución de las sustancias que afectan al ozono. Dichos beneficios serían

principalmente sanitarios -menor incidencia de cataratas y cáncer de piel-, más de un 80%, correspondiendo el

resto fundamentalmente al mantenimiento de la productividad pesquera y agrícola; no se valoró sin embargo el

mantenimiento de los servicios ecosistémicos, lo cual supondría un incremento en los beneficios.

Acidificación

Las emisiones de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y amoniaco originan, como ya se ha visto,

contaminantes secundarios, que son los finalmente responsables de las deposiciones ácidas. Si bien hay

emisiones naturales de aquellos gases, su origen es fundamentalmente antropogénico y se origina en la

generación eléctrica a partir de combustibles fósiles, principalmente fuel y carbón, en los vehículos de

transporte terrestres, pero también en buques; también se originan en los sectores agrícola y ganadero.

La acidificación causa daños sobre materiales por corrosión y, consecuentemente, en monumentos y edificios,

sobre la salud humana y sobre diversos ecosistemas, tanto lagos -especialmente en los que se encuentran

sobre lechos neutros o ligeramente básicos- y ríos, como bosques -por defoliación, reducción de la

productividad primaria, inducción de enfermedades- y mares -reducción de la producción pesquera- con una

reducción, en definitiva, de la biodiversidad. También se originan cambios en la composición del suelo y una

movilización de metales pesados, que pueden posteriormente integrarse en las redes tróficas.

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Vigilancia de la contaminación

Cualquier nivel de inmisión que establezca la normativa debe ser suficientemente reducido como para

garantizar una calidad adecuada del aire. La vigilancia de estos niveles se lleva a cabo en núcleos urbanos;

por otro lado, los grandes focos emisores deben mantener su propio sistema de control de emisiones.

Además de lo anterior, hay que considerar que los niveles de inmisión en un área concreta pueden variar

según las emisiones del entorno y las condiciones meteorológicas que pueden tanto difundir los contaminantes

de estas emisiones como aportar contaminantes de puntos de emisión lejanos. También varían las emisiones

según las actividades industriales y de circulación de vehículos que se lleven a cabo en la zona. Como

consecuencia de todo ello, será posible detectar diferencias diarias y estacionales en los valores de inmisión

de los diferentes contaminantes.

La contaminación se controla mediante muestreos en los que se obtiene una muestra de aire que es

posteriormente analizada en función de varios parámetros ambientales (usualmente temperatura y humedad

relativa del aire, presión, dirección y velocidad del viento y existencia o no de precipitación) y de varios

contaminantes (normalmente, como mínimo, partículas en suspensión -estableciendo en este caso, además,

clases de tamaño-, monóxido y dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, ozono y dióxido de azufre). Se

utilizan procedimientos analíticos para determinar cualitativa y cuantitativamente la presencia en el aire de uno

o más contaminantes.

La estandarización de la toma de medidas incluye predeterminar los puntos de muestreo, estableciendo su

número y ubicación, atendiendo a diversos factores: focos de emisión, tanto móviles como fijos, características

demográficas, meteorológicas, topográficas y urbanísticas de la zona y la posible existencia de zonas

sensibles.

Las mediciones pueden llevarse a cabo directamente en los focos de emisión, en caso de interesar los datos

procedentes de un foco que se presuponga sea un importante emisor de contaminantes, o en los de inmisión,

en cuyo caso serían establecidos fundamentalmente por un interés sanitario o ambiental.

Por otro lado, los muestreos, en relación a su distribución temporal, pueden ser continuos, en períodos

generalmente anuales, por medio de estaciones automáticas, periódicos, si atienden a calendarios

preestablecidos, o puntuales, si se llevan a cabo en momentos definidos, por causas concretas.

Hasta el momento solamente se ha legislado acerca de un reducido número de contaminantes (benceno,

dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, ozono y partículas). No obstante, la previsión

acerca de la evolución de la normativa europea permite afirmar que se va a incrementar el número de

contaminantes incluido en la legislación.

Los efectos que pueden causar los contaminantes atmosféricos dependen de la relación existente entre la

dosis y la exposición al contaminante; tan nocivo puede resultar un nivel de inmisión crónico y moderado como

un nivel alto durante un reducido periodo de tiempo. Por consiguiente, la legislación incluye unos valores

máximos de concentración de contaminantes para diferentes períodos de tiempo:

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Las directivas europeas sobre contaminantes incluyen varios tipos de valores:

valor límite: es un valor máximo de concentración de un contaminante, tanto a corto como a largo

plazo, que debe ser acatado en todo el territorio de los estados miembros; en caso de verse superado

ese valor, deben analizarse las causas y proponerse y llevarse a cabo las medidas necesarias para

evitar que ocurra de nuevo; se establecen valores límite anuales o diarios -según los contaminantes,

puesto que sus efectos dependen tanto de la dosis como de la exposición, que difiere según el

contaminante- en función del objetivo previsto (la salud humana o la protección de los ecosistemas);

valor guía: suponen un objetivo a medio o largo plazo, en materia de salud o de protección de los

ecosistemas; se inscriben en un proceso de ordenación de la actividad industrial según el cual

podrían autorizarse nuevos focos emisores en una zona en la que los valores de emisión no

superaran los valores guía;

valor de alerta: es una concentración de contaminante tal que deben tomarse medidas inmediatas

para controlar la situación;

margen de tolerancia: porcentaje en que puede ser sobrepasado el valor límite;

umbral: definido solamente para el ozono, indica un valor orientativo a partir del cual puede haber

algún efecto negativo;

valor de emergencia: concentración de un contaminante a corto y largo plazo tal que si se sobrepasa

se hace necesario realizar una declaración de situación de emergencia y aplicar los planes de

actuación específicos.

En general, se fijan los valores límite y guía a partir de la media (es decir, de la suma de todos los valores

medidos dividido por el número total de valores), la mediana (que es el punto central de los valores,

ordenados de menor o mayor o la semisuma de los dos centrales, si el número total de valores es par) y el

percentil 98, que sería un valor tal que fuera superior al 98% de los valores, ordenados de menor a mayor.

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la contaminación atmosférica

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