Impacto de la Contaminación Atmosférica y el Cambio Climático en la Salud Global

Contaminación Atmosférica: Conceptos Fundamentales y Fuentes

La contaminación atmosférica se define como la presencia en el aire de formas de energía o sustancias en concentraciones elevadas sobre su nivel ambiental normal, de manera que impliquen un daño para las personas, los ecosistemas o los bienes materiales.

Fuentes de Contaminación Atmosférica

• Naturales: Comprenden aquellas debidas a la actividad biológica de la biosfera, a la actividad geológica de la Tierra y a otros procesos naturales como los meteoritos o erupciones volcánicas.
• Antrópicas: Se originan como consecuencia de la actividad humana. Incluyen la combustión de combustibles fósiles y derivados en la industria, el transporte, la agricultura, la ganadería y la eliminación de residuos.

Tipos de Contaminantes Atmosféricos

Contaminantes Primarios

Los contaminantes primarios proceden directamente de las fuentes de emisión y son responsables de la mayor parte de la contaminación atmosférica.

• Partículas:
  • Sedimentables: Como el polvo o el movimiento de tierra, generalmente no son perjudiciales directamente para la salud.
  • En Suspensión: Incluyen el polvo de erupciones volcánicas o incendios. Pueden causar enfermedades respiratorias y contribuir al efecto invernadero.
• Compuestos de Azufre: SO2 (dióxido de azufre), SO3 (trióxido de azufre), H2SO4 (ácido sulfúrico), H2S (sulfuro de hidrógeno).
• Compuestos de Nitrógeno: NO (óxido nítrico), NO2 (dióxido de nitrógeno), NH3 (amoniaco), N2O (óxido nitroso). Contribuyen al efecto invernadero y a la lluvia ácida.
• Óxidos de Carbono: CO (monóxido de carbono), CO2 (dióxido de carbono). Afectan el aparato respiratorio y circulatorio, y potencian el efecto invernadero.
• Hidrocarburos: CH4 (metano), O3 (ozono), C (carbono), H (hidrógeno), dioxinas, furanos, policlorobifenilos y nitrato de peroxiacetilo.
• Compuestos Halogenados y Derivados: Cl2 (cloro), HCl (ácido clorhídrico), clorofluorocarbonos (CFCs), HF (ácido fluorhídrico). Causan la destrucción de la capa de ozono y la decoloración de plantas.
• Metales Pesados: Pb (plomo), Cd (cadmio), Hg (mercurio), As (arsénico), Ni (níquel). Afectan el aparato respiratorio y el sistema nervioso.
• Ruido: Producido por el tráfico, obras, aeropuertos, electrodomésticos. Genera efectos psicológicos, aumento de la presión sanguínea y vómitos.
• Radiación Ionizante: Rayos X, gamma, alfa y beta. Afectan el ADN y pueden causar mutaciones.

Contaminantes Secundarios

Los contaminantes secundarios se forman por la interacción entre contaminantes primarios o entre estos y componentes normales de la atmósfera, como el vapor de agua y la radiación solar, formándose compuestos nuevos.

• Anhídrido Sulfúrico y Ácido Sulfúrico: SO3 a partir de SO2, HNO3 y H2SO4.
• Trióxido de Nitrógeno: NO3 a partir del NO2. Participa en la formación del smog.
• Nitrato de Peroxiacetilo (PAN): Componente del smog fotoquímico. Se forma a partir de hidrocarburos y es un potente oxidante.
• Ozono Troposférico: Se descompone por descargas eléctricas sobre O2. Causa irritación respiratoria y dolor de cabeza.

Dispersión de Contaminantes: Emisión e Inmisión

La dispersión de los contaminantes es un proceso clave para entender su impacto.

• Emisión: Es la cantidad de contaminante emitido desde cualquier medio emisor en un tiempo determinado. Se expresa comúnmente en partes por millón (ppm). Ejemplo: el tubo de escape de un vehículo.
• Inmisión: Es la cantidad de contaminante que llega al receptor una vez transportado y difundido por la atmósfera. Ejemplo: la concentración de contaminantes en el aire de una clase o en la calle.

La dispersión de los contaminantes depende de las características de las emisiones, las condiciones atmosféricas y las condiciones geográficas y topográficas.

Características de las Emisiones

• Naturaleza del Contaminante: Un gas permanece en la atmósfera más tiempo que una partícula.
• Temperatura de Emisión: En el caso de los gases, si su temperatura al salir de la atmósfera es mayor que la del aire circundante, ascenderá. Si es menor, tenderá a acumularse.
• Velocidad de Salida del Contaminante: A mayor velocidad de salida, más rápido asciende. En situaciones de inversión térmica, una alta velocidad facilita su dispersión.
• Altura del Foco de la Fuente Emisora: A mayor altura del foco, más fácil es la dispersión del contaminante.

Condiciones Atmosféricas

La capacidad de la atmósfera para dispersar y diluir los contaminantes está influenciada por:

• Temperatura del Aire y Variación con la Altura (Gradiente Térmico Vertical - GTV): Si la temperatura aumenta con la altura (inversión térmica), los contaminantes ascienden con dificultad y disminuyen su concentración hasta la estratosfera. Hay dificultad para la dispersión de los contaminantes cuando no hay corrientes ascendentes de aire. Con inversión térmica, los contaminantes quedan atrapados cerca de la superficie. Los anticiclones suelen generar más inversión térmica. Estas inversiones se dan por la noche debido al enfriamiento del suelo o por el movimiento de masas de aire de zona cálida a fría.
• Velocidad del Viento: Determina una mayor o menor rapidez en la dispersión de contaminantes.
• Dirección del Viento: Define el área hacia donde se pueden desplazar los contaminantes.
• Precipitación: Las lluvias producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, arrastrando los contaminantes al suelo.
• Insolación: La radiación solar favorece las reacciones que dan lugar a algunos contaminantes secundarios.

Características Topográficas

La situación geográfica y el relieve influyen significativamente en la dispersión de contaminantes:

• La presencia de masas vegetales disminuye la cantidad de contaminantes, facilitando la deposición de partículas.
• La topografía favorece la inversión térmica, especialmente en montañas o valles.
• Islas de Calor Urbanas: Las áreas urbanas producen calor y contaminación. Las ciudades tienen una temperatura más alta que las afueras (efecto de isla de calor). Por ello, el aire caliente urbano asciende y es sustituido por el aire de la periferia. Al enfriarse el aire urbano, desciende y volverá al centro urbano. En ausencia de vientos y lluvias, este fenómeno produce la cúpula de contaminación que rodea la ciudad.

Brisa Montaña-Valle

En valles y laderas se generan corrientes de aire específicas:

• Durante el día, hay una corriente ascendente de aire caliente, y en el fondo del valle se acumula aire frío, originando una inversión.
• Por la noche, ocurre lo contrario: el aire de las laderas se enfría y desciende al valle. Esto crea otra inversión con acumulación de contaminantes.
• En las primeras horas de la mañana, el sol calienta un lado de la montaña. El aire se eleva sobre ese lado y desciende por el otro. Al mediodía, el calentamiento es por ambos lados. Al final del día, el patrón es contrario al de la mañana. Esto genera vientos ascendentes por el día y descendentes por las laderas.

Brisa Marina y Terrestre

En las costas, las brisas juegan un papel crucial:

• Durante el día, la brisa marina lleva contaminantes al interior, ya que la tierra se calienta más rápido que el mar, el aire sobre la tierra asciende y es sustituido por el aire más fresco del mar.
• Por la noche, la brisa terrestre lleva la contaminación hacia el mar, ya que la tierra se enfría más rápido que el agua, y el aire frío de la tierra se desplaza hacia el mar.
• Estas brisas dispersan los contaminantes, pero también pueden concentrarlos en ciertas áreas.

Prevención de la Contaminación Atmosférica

La prevención es fundamental para mitigar el impacto de los contaminantes.

• Ordenación Territorial: Establecer lugares idóneos para las actividades humanas, alejados de zonas sensibles.
• Realización de Estudios de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA): Estudios previos a la realización de actuaciones humanas para establecer medidas correctoras.
• Programas de Investigación y Desarrollo (I+D): Fomentar la innovación en tecnologías limpias.
• Mejora de la Calidad y Tipo de Combustibles: Promover el uso de combustibles sin plomo ni azufre.
• Medidas sobre la Calidad del Aire: Implementar normativas y sistemas de monitoreo.
• Tecnología de Nula Emisión de Contaminantes: Desarrollar y aplicar tecnologías que no generen emisiones.
• Establecer Acuerdos Internacionales: Colaboración global para abordar la contaminación transfronteriza.
• Educación Ambiental: Las administraciones públicas deben informar a la ciudadanía sobre los problemas de la contaminación y cómo prevenirlos.

Principios Operativos de Sostenibilidad

Para garantizar la capacidad de reproducción de la biosfera, se aplican los siguientes principios:

• Recolección Sostenible: Utilizar los recursos naturales a un ritmo que permita su regeneración.
• Vaciado Sostenible: Gestionar los recursos no renovables de manera que se minimice su agotamiento.
• Emisión Sostenible: Las tasas de emisión de residuos deben ser iguales o inferiores a las tasas de absorción de los ecosistemas.
• Irreversibilidad Cero: Reducir a cero los impactos ambientales irreversibles.
• Desarrollo Equitativo: Conseguir una mejor calidad de vida para todos, sin comprometer la de futuras generaciones.
• Selección Sostenible de Tecnología: Favorecer las tecnologías limpias y eficientes.
• Precaución: Actuar con cautela ante posibles daños ambientales, incluso si la evidencia científica no es concluyente.

Desarrollo Sostenible

Es un modelo de desarrollo que busca el equilibrio entre el desarrollo económico y la conservación del medio natural.

Corrección de la Contaminación Atmosférica

Una vez que la contaminación se ha producido, se aplican medidas correctoras:

• Chimeneas de Gran Altura: Para dispersar los contaminantes a mayor altitud.
• Sistemas de Depuración de Gases: Filtros y tecnologías para eliminar contaminantes de las emisiones.
• Concentración de Partículas con Equipos Adecuados: Uso de precipitadores electrostáticos, ciclones, etc.
• Colocación de Pantallas Acústicas en Autovías: Para mitigar la contaminación por ruido.
• Mejora de Procesos de Combustión: Optimización para reducir la generación de contaminantes.
• Vehículos Eléctricos: Promoción de alternativas de transporte con cero emisiones.
• Convertidores Catalíticos: En vehículos para transformar gases nocivos en menos tóxicos.
• Almacenamiento de CO2 bajo Tierra (Captura y Almacenamiento de Carbono - CAC): Tecnología para secuestrar el dióxido de carbono.

Cambio Climático Global

El cambio climático global es un cambio atribuido a las actividades humanas que alteran la composición global de la atmósfera y se añade a la variabilidad climática natural observada en periodos comparables de tiempo.

Causas del Cambio Climático

Se debe considerar el sistema climático desde una visión holística, que incluye el vínculo entre la atmósfera, océanos, criosfera, biosfera y geosfera. La principal causa es el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero como el CO2 (dióxido de carbono), CH4 (metano), óxidos nitrosos y clorofluorocarbonos (CFCs).

Efectos del Cambio Climático

• Ascenso del nivel del mar.
• Disminución del albedo (capacidad de la Tierra para reflejar la radiación solar).
• Reducción de glaciares y aumento de icebergs.
• Cambios en la distribución de precipitaciones.
• Reducción de la calidad de las aguas.
• Problemas de salud, hambre y enfermedades.

Aumento del Efecto Invernadero

Gases como el CO2, CH4, CFCs, H2O (vapor de agua), O3 (ozono) y NOx (óxidos de nitrógeno) permiten el paso de la radiación de onda corta (solar) y retrasan la salida de la radiación de onda larga (calor terrestre). Esto provoca un aumento de la temperatura, conocido como efecto invernadero. Si no fuera por estos gases, la temperatura media de la Tierra sería de -18ºC.

Actualmente, está sucediendo un aumento del calentamiento global debido a la concentración de gases de efecto invernadero (principalmente CO2) por actividades humanas, como la actividad industrial y la quema de combustibles fósiles. Aunque el vapor de agua participa, precipita. Destacan el CH4, O3, N2O y CFCs. El CO2 es el gas más importante en este fenómeno. Por ejemplo, EE. UU. es responsable del 34.5% de las emisiones históricas.

Efectos Previsibles del Calentamiento Global

• Elevación de la temperatura.
• Variación de precipitaciones y distribución de climas.
• Extinción de especies.
• Subida del nivel del mar y deshielo.
• Aparición de nuevas enfermedades y plagas.

Se estima un aumento de 0.3ºC y de 3-10 cm del nivel del mar cada 10 años.

Situación Actual

• Incremento de la temperatura.
• Retroceso de glaciares de montaña.
• Precipitación variada en África.
• Variaciones en precipitación y nubosidad.

Medidas para Mitigar el Cambio Climático

• Acuerdos Internacionales: Como el Protocolo de Kioto (38 países para reducir 6 gases de efecto invernadero; EE. UU. se negó a su ratificación).
• Frenar la deforestación y la desertificación.
• Evitar la contaminación marina.
• Fomentar el ahorro energético.
• Desarrollar y aplicar tecnologías menos contaminantes.
• Promover la repoblación forestal.

Agujero en la Capa de Ozono

El aumento de óxidos de nitrógeno (NOx) por la combustión de combustibles fósiles y el óxido nitroso (N2O) por fertilizantes nitrogenados contribuyen a este problema. También aumenta la desnitrificación bacteriana del suelo. Los NOx actúan como catalizadores en diversas reacciones y forman la lluvia ácida.

Para que las sustancias de la troposfera lleguen a la estratosfera, deben superar tres barreras:

1. La inversión térmica.
2. El arrastre de contaminantes por el agua de lluvia.
3. La barrera química por sustancias reactivas.

Las sustancias poco reactivas como el N2O y los clorofluorocarbonos (CFCs) no son destruidas fácilmente, teniendo más posibilidades de llegar a la estratosfera.

Los hidrocarburos halogenados son los principales responsables de la destrucción del ozono. Aunque no forman compuestos peligrosos para los seres vivos en la troposfera, en la estratosfera, la radiación ultravioleta (UV) los descompone en cloro (Cl), que actúa como catalizador en la destrucción del ozono. Otros elementos como el flúor (F) y el bromo (Br), así como compuestos como los HCFCs y el CCl4, también contribuyen.

Al destruir el O3, el Cloro queda libre para destruir más moléculas de ozono. Los NOx pueden capturar cloro y destruir O3, pero también pueden ser beneficiosos si el efecto del Cloro es muy grande (reacción). Los NOx con agua forman ácido nítrico.

Los CFCs se sintetizaron y produjeron para la industria del frío (sprays, refrigerantes, espumas, extintores). Su uso masivo ha provocado la destrucción de la capa de ozono.

Efectos del Agujero en la Capa de Ozono

Los efectos son graves:

• El ADN absorbe esta radiación UV, modificando su estructura.
• Aumento del riesgo de cáncer de piel, cataratas y debilitamiento del sistema inmunológico.
• Afectación de organismos como bacterias, fitoplancton y huevos de diversas especies, impactando en las cadenas tróficas.
• Peor calidad de las semillas.

La capa de ozono seguirá destruyéndose si no se toman medidas drásticas y continuas.