Comprendiendo la Dispersión y Transformación de Contaminantes Atmosféricos

Los contaminantes gaseosos emitidos por la industria, a menudo en forma de vapores que no sufren cambios químicos inmediatos, se dispersan en la atmósfera. En un entorno urbano, la ruta que siguen estos contaminantes a través de la atmósfera es intrincada y está influenciada por diversos factores.

Reacciones Químicas y Condiciones Meteorológicas

Las reacciones químicas tienen lugar en la atmósfera, y su ocurrencia y velocidad dependen significativamente de las condiciones meteorológicas. El aire actúa como una vía de entrada al medio ambiente para una variedad de contaminantes, incluyendo vapores químicos y gases. Estos contaminantes pueden presentarse como gases, partículas en suspensión o disueltos en neblina o agua. Alcanzan nuestros cuerpos de forma directa, a través de la inhalación o el contacto con la piel, o de manera indirecta, al ser ingeridos a través de alimentos o agua contaminados.

Factores que Aumentan la Contaminación del Aire

Existen dos condiciones principales que pueden aumentar la concentración de contaminantes en el aire:

• Un fuerte barrido de vientos en la ciudad, que mueve la contaminación de un lugar a otro, reduciendo temporalmente el nivel de polución en áreas específicas.
• La inversión térmica, un fenómeno relacionado con la estructura vertical de la atmósfera. A medida que se asciende en la atmósfera, la temperatura generalmente disminuye con la altitud. Sin embargo, en una inversión térmica, una capa de aire más cálido se sitúa sobre una capa de aire más frío cerca de la superficie terrestre.

Un flujo ascendente de aire es beneficioso, ya que remueve el aire contaminado de la superficie terrestre, actuando como un sistema de ventilación natural. No obstante, cuando la temperatura del aire cercano a la superficie se vuelve más fría que la del aire superior, el aire más frío (y por lo tanto más denso) no puede ascender. Esto resulta en la acumulación de contaminantes cerca del suelo.

Episodios de Smog e Inversiones Térmicas

Las inversiones térmicas son a menudo responsables de episodios de smog, que suelen ocurrir después de una noche de niebla, donde una capa de niebla atrapa el calor cerca de la superficie. Estas inversiones son más frecuentes durante el invierno. Los contaminantes, como el polvo, pueden ser absorbidos por los rayos solares, pero en condiciones de inversión, los vientos tienen menos capacidad para dispersar los contaminantes fuera de la ciudad.

Transporte y Transformación de Contaminantes

La Pluma de Contaminación

El movimiento de masas de contaminantes se denomina pluma. La dirección del viento determina la trayectoria de la pluma, extendiéndose según los patrones de viento predominantes. La forma y extensión de la pluma pueden cambiar bruscamente. Cuando la dirección del viento es constante, las plumas se extienden horizontal o verticalmente debido a la difusión y la turbulencia atmosférica.

• La difusión es un proceso lento que extiende las partículas en todas direcciones.
• La turbulencia implica movimientos rápidos e irregulares de un fluido.

Ambos procesos, difusión y turbulencia, contribuyen a la dispersión del centro de la pluma. Una pluma ascenderá con un movimiento a favor del viento, pero la altitud final de la pluma está determinada por la turbulencia, la difusión y el flujo ascendente. Fuertes turbulencias pueden causar que una pluma se extienda hacia abajo.

Deposición de Contaminantes

Los contaminantes atmosféricos eventualmente caen a la superficie terrestre por gravedad, a través de dos mecanismos principales:

• Deposición seca: Partículas y gases que se depositan directamente sobre superficies.
• Deposición húmeda: Contaminantes que son arrastrados por la lluvia, nieve o niebla.

Las partículas de hollín, por ejemplo, pueden permanecer en la atmósfera durante horas o meses.

Química Atmosférica y Contaminación

La contaminación atmosférica está regulada por procesos físicos y reacciones químicas que ocurren en la atmósfera. La lluvia ácida, por ejemplo, se forma a partir del ácido sulfúrico y nítrico. Estos ácidos se originan en la atmósfera a partir de gases como el dióxido de azufre (SO₂) y los óxidos de nitrógeno (NO_x), emitidos principalmente por la quema de combustibles fósiles. La formación de estos ácidos implica reacciones químicas de oxidación, donde los oxidantes, como el peróxido de hidrógeno (H₂O₂), transfieren oxígeno al dióxido de azufre y a los óxidos de nitrógeno.