La contaminación de los sistemas fluidos

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4.1. Contaminación atmosférica
Definiremos contaminación atmosférica como la presencia en la atmósfera de materias o formas de
energía en concentraciones y duración tales que puedan originar riesgos, daños o molestias a las
personas y al resto de los seres vivos, perjuicios a los bienes o cambios de clima.
La contaminación atmosférica comprende dos aspectos importantes: la
contaminación del
aire
y la contaminación sonora (o acústica).
La contaminación del aire, como problema actual, se debe fundamentalmente a las
actividades humanas, influyendo decisivamente el desarrollo económico y la concentración de la
población en áreas reducidas.
En el pasado ha habido contaminación atmosférica, pero era un problema fundamentalmente
local que se reducía a algunas aglomeraciones urbanas. A partir de la revolución industrial, se
incrementa notablemente la actividad industrial, se utilizan combustibles como el carbón y, más
tarde, el petróleo, y aumenta la población. Como consecuencia de todo esto, la contaminación
atmosférica pasa a ser un problema importante, sobre todo a partir del siglo XX. Actualmente,
numerosos problemas locales y algunos importantísimos problemas de carácter global se refieren a
la contaminación atmosférica.

4.2. Causas de la contaminación del aire
Distinguimos dos tipos de fuentes de contaminación atmosférica, atendiendo a su origen: fuentes
naturales
y fuentes antropogénicas o artificiales.
*
Fuentes naturales. Cuantitativamente, son las más importantes (por el volumen de contaminantes
que emiten). Los procesos de actividad geológica de la Tierra y otros procesos naturales producen
contaminantes y los emiten a la atmósfera. Por ejemplo, los
volcanes son una fuente muy
importante de contaminantes, expulsando a la atmósfera polvo, gases, etc. También los
incendios
forestales
de origen natural (rayos). Otras causas naturales son la liberación de polen, la erosión y
transporte eólicos o las radiaciones naturales (radiactividad, radiación cósmica).
Las fuentes naturales originan la mayor cantidad de contaminantes (en números absolutos),
pero las concentraciones son generalmente bajas. Muchos contaminantes del aire (SO x , SH 2 , CO,
NO x , NH 3 , hidrocarburos, partículas) son producidos en más del 80 %, incluso del 90 %, por
fuentes naturales.
*
Fuentes antropogénicas o artificiales. Son consecuencia de la presencia y actividades del hombre.
La mayor parte de la contaminación atmosférica artificial está vinculada a la utilización de
combustibles fósiles (carbones, petróleo y derivados, gas).
Distintas actividades humanas generan contaminación atmosférica. Entre las principales
están las
actividades domésticas, el transporte y la industria.
-
Actividades domésticas. En los hogares, el uso de calefacciones y otros aparatos domésticos
que emplean combustibles (carbón, gasóleo, gas). El mayor o menor grado de
contaminación se debe al tipo de combustible (el carbón contamina más que el gas), y al
diseño y conservación de aparatos. Otros aparatos que pueden producir contaminación son
los frigoríficos y sprays.
-
Transporte. Produce contaminación, tanto debida al ruido como a los productos emitidos. El
automóvil y el avión causan mayor grado de contaminación; el tren y la navegación menos.
El grado de contaminación y tipo de contaminantes emitidos depende, entre otras cosas, de
la clase de combustible utilizado, lo que viene determinado a su vez por el tipo de motor.
o Los motores de explosión utilizan gasolina. Expulsan CO, hidrocarburos, SO x , NO x ,
compuestos de plomo,... Las proporciones se reducen con una mejora en las
combustiones. La gasolina sin plomo produce menor contaminación.
o Los motores de combustión originan gasóleo. Emiten sólidos (partículas, humo
negro), líquidos (gotas de combustible parcialmente quemado) gases (SO 2 , SO 3 ,
NO x , menos CO).
Las dos clases pueden emitir S y Pb, dependiendo de las cantidades que contenga el
combustible.
El problema de la contaminación por tráfico puede ser bastante grave. Cada vez hay más
dificultades y restricciones de tráfico, y se exige que los vehículos cumplan determinadas
condiciones técnicas.
-
Industria. La contaminación de origen industrial es la más difícil de cuantificar y definir, a
causa de la multiplicidad de factores que intervienen en los procesos: operaciones muy
diversas, gran variedad de tipos de industria, materias primas, tecnología,... También la
contaminación depende de los equipos utilizados (conservación, antigüedad,...) y de la
localización geográfica de cada planta.
Entre las fuentes fundamentales de contaminación industrial están las siguientes:
instalaciones de combustión industrial, eliminación de residuos sólidos, almacenamiento (y
evaporación) de productos petrolíferos, refinerías de petróleo, industrias químicas,
agroalimentarias y metalúrgicas, elaboración y preparación de minerales, elaboración de
pasta de papel.
Los contaminantes producidos por la actividad industrial son muy variados y numerosos,
dependiendo del tipo de industria.
-
Otras fuentes de contaminación antrópica. Las que dan lugar a radiactividad y otras
radiaciones: centrales nucleares, centros médicos (radioterapia, medicina nuclear, rayos X),
aparatos domésticos que producen radiaciones (televisor, ordenador, teléfono móvil,...), las
líneas de alta tensión, antenas de telefonía móvil, etc.

4.3. Tipos de contaminantes
Según su naturaleza, los contaminantes del aire pueden ser partículas, contaminantes químicos o
formas de energía. Teniendo en cuenta el origen, los contaminantes se clasifican en primarios y
secundarios.
Los
contaminantes primarios son emitidos directamente a la atmósfera desde fuentes
identificables.
Los
contaminantes secundarios se originan en la propia atmósfera, por reacciones de los
contaminantes primarios entre ellos o con componentes del aire.
Contaminantes primarios
1. Partículas. Las hay sólidas y líquidas, de tamaño muy diverso, aunque la mayoría miden menos
de 1 mm. Las que tienen un diámetro inferior a 10 ƒÊ m se llaman comúnmente
aerosoles (a veces se
utiliza este término en sentido más amplio). Los aerosoles pueden estar formados por metales,
carbón, resinas, polen, hongos, bacterias, partículas de sales,...
Las partículas pequeñas pueden permanecer mucho tiempo en suspensión en el aire, y
afectan a las vías respiratorias. Las de mayor tamaño (Ø > 10 ƒÊ m) se depositan se depositan con
rapidez y es más difícil que entren en las vías respiratorias profundas.
Las partículas se originan de varios modos: combustiones (domésticas, industriales,
vehículos), construcción, extracciones, fábricas de cemento, industrias agroalimentarias,... y por
procesos naturales.
2.
Compuestos de azufre. Encontramos S, en distintas proporciones, en los combustibles fósiles.
Al quemarse se forman óxidos: SO 2 , SO 3 . Además, puede haber en el aire H 2 S (muy minoritario,
pero en incluso en pequeñísimas cantidades produce mal olor) por escapes de refinerías de petróleo
u otras industrias, erupciones volcánicas o actividad microbiana.
El SO 2 es uno de los contaminantes más comunes en el aire urbano. Irritante y corrosivo, es
estable a temperatura ambiente y más pesado que el aire. Puede alcanzar valores superiores a 1
mg/m 3 , estando el tiempo de permanencia entre 12 h y 6 días. Interviene en el smog clásico y puede
causar daños en la vegetación.
El SO 3 se encuentra en menor proporción. Origina H 2 SO 4 en presencia de gotas de agua. A
veces es un contaminante secundario que se forma por oxidación del SO 2 .
3.
Compuestos orgánicos. Numerosos hidrocarburos, tanto alifáticos (propano, hexano, etileno,...)
como aromáticos (benceno, tolueno,...) son contaminantes. Se originan en las industrias de petróleo,
de gas natural y escapes de vehículos. Los que tienen entre 1 y 4 C son especialmente peligrosos
porque intervienen en el smog fotoquímico; algunos son cancerígenos.
También son contaminantes primarios otros como los compuestos orgánicos volátiles
(COVs), algunos compuestos orgánicos con Cl (PCBs, policlorobifenilos), o las dioxinas y furanos.
Se originan en diversos procesos y son peligrosos, incluso cancerígenos.
4.
Compuestos de nitrógeno. Son muy importantes los óxidos; hay varios diferentes. El NO y el
NO 2 pueden considerarse como altamente contaminantes. Son tóxicos, y gaseosos a temperatura
ambiente. Se forman por oxidación del N 2 atmosférico en procesos de combustión: calefacciones,
centrales térmicas, automóviles; también por procesos naturales, como erupciones volcánicas y
relámpagos. Los valores de [NO 2 ] pueden estar entre 19 y 570 ƒÊ g/m 3 , los de [NO] entre 12 y 740
ƒÊ g/m 3 .
El N 2 O (óxido nitroso) es un compuesto estable en la troposfera, pero en la estratosfera
puede dañar la capa de ozono. Otro compuesto de nitrógeno que tiene importancia como
contaminante es el amoniaco (NH 3 ); es emitido principalmente como consecuencia de actividades
agrícolas y por algunas industrias.
5.
Óxidos de carbono. CO y CO 2 . El CO es uno de los contaminantes más abundantes en las
ciudades. Incoloro, inodoro, tóxico, se forma por combustiones incompletas. En las ciudades es
producido sobre todo por motores. Algunas fuentes naturales de CO son la oxidación de CH 4 , la
disociación de CO 2 , metabolismo anaerobio, emisiones de océanos...
El CO 2 no es tóxico. Tiene gran importancia en el aire (como nutriente, para la regulación
del clima,...). Es un componente normal del mismo, pero un aumento en la [CO 2 ] da lugar a un
incremento del efecto invernadero (invernadero industrial), con cambios de clima.
6.
Compuestos halogenados y derivados. Dentro de ellos, los contaminantes más importantes son
HCl, Cl 2 , HF, CFC. El Cl 2 , en particular, es tóxico y muy irritante. Se admite como límite una [Cl 2 ]
de 1 ppm.
El HF y los fluoruros son muy corrosivos, irritantes y tóxicos. Son sustancias muy
peligrosas, incluso a muy baja concentración (algunas ppb). Se originan en industrias (de aluminio,
fertilizantes, etc.) y combustiones en general.
Los CFC son gases estables, no tóxicos, no inflamables. Se utilizan en aerosoles, aparatos de
refrigeración y procesos industriales. Pero en la estratosfera reaccionan con las moléculas de ozono,
produciendo su degradación.
7.
Metales pesados. Los más peligrosos son Pb, Cd y Hg, incluso a concentraciones muy bajas. El
origen puede estar en algunas combustiones (gasolina con Pb, por ejemplo), o en industrias. Tienen
efectos muy peligrosos (tóxicos). Además, en ellos se da
bioacumulación: al no degradarse, se van
acumulando cada vez más en los niveles superiores de las cadenas tróficas.
Otros contaminantes primarios, como el ruido y las radiaciones, los veremos en las formas
de energía.

Contaminantes secundarios
Los más importantes son algunos compuestos de nitrógeno y de azufre, y el ozono troposférico.
(a)
Compuestos de azufre. El SO 3 , ya mencionado entre los contaminantes primarios, y el H 2 SO 4
se forman por oxidación del SO 2 . Intervienen en el smog clásico y en la lluvia ácida.
(b)
Compuestos de nitrógeno. El NO 3 , HNO 3 y los PAN (nitratos de peroxiacetilo) se forman por
oxidación del NO 2 . Intervienen en la lluvia ácida y en el smog fotoquímico.
(c)
Ozono troposférico. Se forma por reacciones de algunos contaminantes con la luz (reacciones
fotoquímicas). Por ejemplo,
NO 2 + luz ¨ NO + O
O + O 2 ¨ O 3
En la troposfera, el ozono es un contaminante importante. Oxidante enérgico, puede causar
irritación y sequedad en las vías respiratorias.

Formas de energía
1. Radiactividad y otras radiaciones. Algunas de estas radiaciones son ionizantes, pueden ionizar
átomos o moléculas.
Las partículas ƒ¿ y ƒÀ son de radiactividad: las primeras consisten en núcleos de He, con muy
poca penetración; las otras en electrones, con algo más de penetración. También son de
radiactividad los rayos ƒÁ , ondas electromagnéticas muy peligrosas y de gran penetración (metros).
Los rayos X son radiaciones ionizantes, ondas electromagnéticas de menor penetración que
los rayos ƒÁ .
El origen de las radiaciones anteriores puede estar en centrales nucleares, centros médicos, o
ser natural.
Otras radiaciones, no ionizantes y de menor energía que las anteriores, pero que sin duda
pueden tener efectos negativos sobre los organismos, son las producidas por líneas de alta tensión,
antenas de telefonía móvil, etc. Su peligrosidad aún no está bien estudiada ni establecida.
Por último, tenemos que señalar aquí, aunque los tratemos específicamente en otro apartado,
los ruidos y vibraciones (ondas mecánicas) que causan la contaminación sonora o acústica.
4.4. Factores que condicionan los niveles de inmisión atmosférica
Una vez que se incorporan a la atmósfera, el destino de los contaminantes varía dependiendo
de diversos factores. Sintetizando, podemos representar así el recorrido:
Tras su emisión, se mezclan con el aire (a causa de las turbulencias). Esto depende en parte
de las características del foco emisor (altura, velocidad de salida,…), y también de las zonas
próximas (configuración de los edificios, etc.). Se transportan a mayor o menor distancia del foco,
con lo que su impacto negativo va mermando, y quizá sufran transformaciones químicas. Pueden
retornar a la superficie terrestre, por deposición seca o a través de las precipitaciones (vía húmeda).
Llamamos
emisión a la incorporación de sustancias a la atmósfera. Los niveles de emisión
son las cantidades de cada contaminante que se vierten a la atmósfera en un periodo de tiempo
determinado.
Llamamos
inmisión a la llegada de contaminantes a un punto concreto. Los niveles de
inmisión
son las concentraciones de cada contaminante que se detectan en un determinado punto, y
que, por lo tanto, pueden afectar a las personas y otros seres vivos que se encuentren allí.
La inmisión depende de la emisión y del recorrido de los contaminantes (dispersión,
transformaciones). Es la inmisión lo que hay que medir para determinar la calidad del aire en un
lugar.
Los principales factores que influyen en la inmisión son los siguientes:
1. Características de la emisión: altura, naturaleza fisicoquímica de los contaminantes (los sólidos
se depositan más fácilmente que los gases), concentración, temperatura,… Si el emisario es alto, los
contaminantes podrán incorporarse directamente a la circulación general; en caso contrario, su
dispersión se verá limitada. Además, cuando la temperatura del gas emitido es mayor que la del
medio, generalmente tenderá a ascender.
2.
Factores climáticos (condiciones atmosféricas). Son fundamentales, con tres aspectos:
-
Vientos. Determinan la dirección seguida por los contaminantes, y también su velocidad de
transporte y dispersión. A veces, las turbulencias pueden provocar acumulación de
contaminantes.
-
Temperatura (y sus variaciones con la altura). Hay que recordar, a este respecto, las
condiciones de estabilidad e inestabilidad atmosférica, dadas por las variaciones de
temperatura con la altura (GVT, GAS,…). La inestabilidad favorece la dispersión de los
contaminantes, no así la estabilidad y, en particular, la inversión térmica, que determina la
acumulación de contaminantes. Por lo tanto, el que la situación sea ciclónica o anticiclónica
influye decisivamente en la dispersión.
-
Precipitaciones. Producen un efecto de lavado, arrastrando contaminantes. Además, las
precipitaciones se producen en situación ciclónica (ver el punto anterior).
- Otros factores climáticos también pueden influir; por ejemplo, la
insolación favorece
reacciones que dan lugar a contaminantes secundarios.
3.
Factores geográficos y topográficos. Influyen en el origen de brisas que pueden arrastrar los
contaminantes, acumulándolos o dispersándolos.
- En
zonas costeras, se originan brisas que desplazan los contaminantes al interior de día, al
mar de noche. Así se puede producir un movimiento cíclico, que da lugar a episodios de
contaminación “de retorno”.
- En
zonas llanas, los contaminantes son transportados por los vientos dominantes.
- En zonas de
valles y laderas, se originan brisas de valle y de montaña.
De noche, el suelo cede calor rápidamente
a la capa de aire que está sobre él. Este aire
asciende y es sustituido por aire frío que
desciende, originándose una inversión.
De día, el suelo de las zonas altas se
calienta rápidamente, y también el aire en
contacto con él. Las capas de aire del
fondo del valle se mantienen frías unas
horas más, lo que hace que persista la
inversión.
4.
La vegetación ejerce una acción positiva en relación con los niveles de inmisión,
disminuyendo la cantidad de contaminantes. Frena el viento, facilitando la deposición de
partículas. Además, absorbe CO 2 (fotosíntesis). También absorbe y metaboliza otros gases
tóxicos (CO, SO 2 ,…), y amortigua los ruidos.
5. Los
núcleos urbanos también influyen sobre la dispersión.
- Modifican las corrientes de aire, pudiendo dar lugar a acumulación (depende de la
morfología de edificios, calles, etc.).
- En ellos se genera calor, produciéndose el efecto “isla de calor”: se provocan pequeñas
corrientes convectivas, de forma que el aire ascendente cálido del centro de la ciudad se enfría
rápidamente y desciende más cerca de la periferia. A veces se observa, en condiciones
anticiclónicas, una
cúpula de contaminación sobre la ciudad.

4.5. Efectos de la contaminación
Efectos directos de distintos contaminantes del aire
Contaminantes Salud humana Vegetación Materiales
Partículas
Irritación en las vías
respiratorias.
Obstrucción de los
estomas.
Necrosis (caída de hojas).
Erosión (abrasión).
Deposición sobre edificios.
Compuestos de S
(SO 2 , SO 3 , H 2 S)
SO 2 : irritación (mucosas,
ojos).
H 2 S: tóxico, mal olor.
SO 2 : clorosis y necrosis. SO 2 : destrucción de
calizas, amarilleo de papel,
corrosión.
Compuestos orgánicos
(hidrocarburos,
compuestos orgánicos
volátiles, PCBs)
Irritación en las mucosas.
Dioxinas y furanos:
cancerígenos.
Óxidos de N (NO, NO 2 ) NO 2 : irritación en las vías
respiratorias.
NO 2 : anula el crecimiento
de algunas plantas
(tomates, judías).
NO 2 : decoloración de
tejidos (ropa).
Óxidos de C (CO, CO 2 ) CO: tóxico. CO 2 : incremento en la
fotosíntesis.
Halogenados (Cl 2 , HCl,
HF, CFC)
Cl 2 : tóxico, irritante.
HF: se acumula en los
huesos; irritante.
HF: se acumula en las
plantas y pasa a otros
eslabones de las cadenas
tróficas. Decoloración en
plantas.
HF: corrosivo.
O 3 ; PAN O3: irritación , fatiga,
falta de coordinación
(por su capacidad
oxidante).
PAN: irritación ocular.
Manchas blancas en la
vegetación (O 3 , PAN).
Corrosivos.

Tipos de smog
Características Clásico Fotoquímico
Temperatura
Humedad relativa
Situación atmosférica
Viento
Visibilidad
Época del año
Combustible
Componentes
De -1ºC a 4ºC
85% o más
Subsidencia y niebla
Calma
30 m
Diciembre - Enero
Carbón y derivados del petróleo
CO, partículas, comp. de S
De 24ºC a 32ºC
<50%
Radiación y subsidencia
Calma
0.8 - 1.6 Km
Agosto - Septiembre
Derivados del petróleo
O 3 , NO, NO 2 , CO, Comp. orgán.
Efectos generales a escala local
Los principales efectos de este tipo son la formación de smogs. Esta palabra inglesa,
construida por unión de ‘smoke’ (humo) y ‘fog’ (niebla), designa la mezcla de niebla y
contaminantes. Hay dos tipos de smog: el
smog clásico (o reductor) y el smog fotoquímico.
En la tabla de la página anterior se comparan ambos tipos.
El
smog clásico, del que se suele dar como ejemplo típico el episodio de Londres
(1952), se forma sobre las ciudades por emisión de SO 2 y otros contaminantes (NO x , CO,
compuestos orgánicos, partículas,…). Proceden de automóviles, calefacciones e industrias.
Este tipo de smog se ve favorecido por condiciones anticiclónicas y humedad elevada. El
resultado es una niebla más o menos espesa, con elevada concentración de contaminantes.
Además, a partir del SO 2 se pueden formar contaminantes secundarios, como SO 3 y H 2 SO 4 ;
asimismo, se puede formar HNO 3 a partir de óxidos de N. La niebla, acre y que a veces toma
un color verdoso, puede producir irritaciones y alteraciones respiratorias.
El
smog fotoquímico (como el que se dio en el episodio de Los Ángeles, 1944) se
caracteriza por la presencia en la atmósfera de
oxidantes fotoquímicos (O 3 , PAN, etc.).
Para su formación intervienen varios elementos, principalmente los siguientes:
· O 2 , O 3
· NO x
· Hidrocarburos, así como compuestos y radicales derivados de ellos
· Luz
También se favorece por las condiciones de subsidencia. Podemos considerar varias
etapas en el proceso de formación del smog fotoquímico:
1.
Formación de O 3 por fotólisis del NO 2
luz
NO 2 ¨ NO + O O 2 + O ¨ O 3
Si no hay otros contaminantes, no se produce acumulación de O 3 , porque
NO + O 3 ¨ NO 2 + O 2
2.
Formación de radicales a partir de hidrocarburos
Si hay presentes hidrocarburos, el ciclo se desequilibra, pues los radicales formados a
partir de ellos (por reacción con -OH o con O, p.ej.) reaccionan con el NO, oxidándolo.
Así impiden que sea el O 3 el que oxide al NO y dan lugar a la acumulación de O 3 .
3.
Formación de PAN
Se llama así a los nitratos de peroxiacilo, sobre todo peroxiacetilo. Se forman por
oxidación de hidrocarburos y reacción con NO 2 . Junto con los PAN, se pueden formar
también nitratos de peroxibenzoílo (PBN). Todos tienen un elevado poder oxidante.
Las tres etapas anteriores llevan a la formación de una mezcla compleja de
contaminantes, primarios y secundarios.
Fuentes fijas de combustión Oxidantes fotoquímicos
Industrias NO x , C x H y , etc. (O 3 , PAN, PBN,
Fuentes móviles de combustión radicales)
[Contaminantes 1 arios ] [Contaminantes 2 arios ]
Hemos destacado el ozono como oxidante. De hecho, aparte de otros indicadores
como SO 2 o partículas, el nivel de ozono es un parámetro usado normalmente para estimar los
niveles de peligrosidad de la atmósfera urbana, aunque hay que tener en cuenta que la
concentración de ozono varía a lo largo del día.
El smog fotoquímico da lugar a una niebla más tenue, en general, que la del smog
clásico. Tiene también consecuencias perjudiciales para la salud. Por ejemplo, los PAN
producen irritación ocular; el ozono y el NO 2 dan lugar a problemas respiratorios; también
pueden ocasionar problemas los derivados de hidrocarburos (radicales, aldehídos,….).
Además, se puede formar HNO 3 a partir de los óxidos de N.

Efectos generales a escala regional: la lluvia ácida
La lluvia ácida es un ejemplo de lo que se ha llamado “contaminación
transfronteriza”: los contaminantes emitidos vuelven a la superficie terrestre en zonas que
pueden estar muy alejadas del punto de emisión. Así, los contaminantes emitidos en unos
países pueden manifestar sus efectos en otros.
En el caso de la lluvia ácida, los óxidos de S y N emitidos se transforman en ácidos,
que vuelven a la superficie terrestre disueltos en las gotas de lluvia (también en nevadas,
rocío, nieblas). El proceso de oxidación y posible reacción con agua de los SO x y NO x es el
origen de la acidificación de la lluvia. Por ejemplo, el SO 2 se transforma, por oxidación, en
SO 3 (el oxidante puede ser, por ejemplo, ozono). A continuación,
SO 3 + H 2 O ¨ H 2 SO 4
Más frecuente es, sin embargo, que el SO 2 se disuelva primero en agua:
SO 2 + H 2 O ¨ H 2 SO 3 H 2 SO 3 + 2 -OH ¨ H 2 SO 4 + H 2 O
En este último caso, los agentes oxidantes son los radicales hidroxilo, presentes en el
medio acuoso atmosférico.
En los óxidos de N se suele producir primero la oxidación:
NO 2 + -OH ¨ HNO 3
También puede actuar como oxidante el ozono:
NO 2 + O 3 ¨ NO 3 + O 2
NO 2 + NO 3 ¨ N 2 O 5
N 2 O 5 + H 2 O ¨ 2HNO 3
Los ácidos formados en los procesos anteriores, sulfúrico y nítrico, pueden llegar a la
superficie terrestre disueltos en el agua de las precipitaciones.
En realidad, el agua de lluvia ya es ácida incluso en condiciones de ausencia de
contaminación. Es ácida por reacción con el CO 2 atmosférico:
H 2 O + CO 2 ¨ HCO 3 - +H +
El pH del agua de lluvia natural puede ser, entonces, de 5.6 aproximadamente. Pero la
formación de ácidos por los procesos anteriores puede hacer que el pH del agua de la lluvia
ácida sea inferior a 4.5, lo cual causa numerosos perjuicios.
Entre los principales daños causados por la lluvia ácida están los siguientes:
· Corrosión de metales.
· Alteración de materiales de construcción. Por ejemplo, el
mal de la piedra
resulta de la alteración de las calizas (formadas principalmente por CaCO 3 )
con ácido sulfúrico, dando como resultado sulfato cálcico, que se disuelve
en agua con bastante facilidad.
· Alteraciones en los ecosistemas:
o Pueden resultar dañados los suelos, de varias formas: el agua con
ácido se filtra y afecta a los organismos del suelo; la acidez puede
alterar los procesos que ocurren en el suelo, y movilizar ciertos
iones que podrían resultar tóxicos. A veces, en suelos alcalinos, se
puede neutralizar la acidez, reduciéndose el peligro. También
influye la cantidad de humus, pues si el humus es abundante hay
más posibilidades de neutralización.
o La vegetación también sufre daños, llegándose incluso a la
desaparición de importantes manchas forestales. Algunos daños son
producidos directamente por la lluvia ácida al caer sobre las plantas.
Otros están relacionados con las alteraciones del suelo expuestas en
el punto anterior: determinados iones movilizados por el ácido
pueden ser tóxicos para las plantas (iones de Cd, Pb, Zn, Mn, Al), o
bien pueden impedir, al ser absorbidos, que las plantas tomen iones
necesarios para ellas, como K + , Ca ++ y Mg ++ .
o Se producen además alteraciones en las aguas, que causan la
desaparición de animales acuáticos; por ejemplo, muchos lagos
escandinavos están ya acidificados. Asimismo, los iones Al +++ que
se movilizan del suelo pueden llegar a las aguas, manifestándose en
ellas su toxicidad.
Los mayores índices de acidez se han detectado en Escocia, donde se ha llegado a
medir un pH de 2.4. Teniendo en cuenta la dirección de los vientos dominantes, no es extraño
que los contaminantes emitidos por Gran Bretaña o Alemania puedan producir sus efectos en
Escandinavia (contaminación transfronteriza).

Efectos generales a escala global: efecto invernadero y agujero de ozono
Efecto invernadero
El efecto invernadero ya se estudió en el tema de la Atmósfera. Los principales “gases
invernadero” son CO 2 , CH 4 , H 2 O (g) , CFCs, etc. Recordemos que son transparentes a la
radiación visible, pero opacos a la infrarroja. Por eso absorben la radiación infrarroja emitida
por la Tierra (y también parte de la radiación infrarroja solar), y la emiten de nuevo, llegando
parte de ella a la superficie terrestre; así se conserva el calor y se mantiene una temperatura
relativamente elevada. Sabemos que existe un
efecto invernadero natural que es necesario
para la vida, pero cuando las concentraciones de CO 2 o de otros gases invernadero se
incrementan por las actividades humanas, el efecto invernadero se puede intensificar, y
entonces hablamos de
efecto invernadero industrial, cuyas principales consecuencias son,
entre otras, el calentamiento global y otros cambios climáticos.
En los últimos 200 años, la [CO 2 ] ha ido aumentando progresivamente (de unas 280
ppm a unas 350 ppm), y la mayor subida se ha registrado en los últimos 60 años. Los modelos
teóricos estiman que, si la [CO 2 ] se duplicase, la temperatura subiría entre 1ºC y 4ºC (podría
ocurrir hacia el 2030). Otras consecuencias del cambio climático son las siguientes:
· Fusión de los hielos polares, que provocaría una subida del nivel del mar, con lo que
numerosas poblaciones serían destruidas. En la subida del nivel del mar también
influiría la dilatación de la masa de agua al aumentar su temperatura.
· Cambios en la distribución de especies, lo que en algunos casos puede incidir en la
salud humana. Por ejemplo, algunos organismos parásitos causantes de enfermedades
que ahora sólo se encuentran en zonas tropicales podrían llegar a la península Ibérica.
· Cambios en la distribución de precipitaciones. Es difícil saber con cierta seguridad qué
ocurriría, pero algunos modelos de simulación por ordenador sugieren que muchas
zonas húmedas serían aún más húmedas, y zonas con escasas precipitaciones serían
aún más secas.
· Otros cambios biológicos de naturaleza variada; por ejemplo, desacoplamiento de la
floración de las plantas con el ciclo vital de sus polinizadores.
Adelgazamiento de la capa de ozono estratosférica
Aunque a este efecto global de la contaminación se lo ha llamado “agujero de ozono”,
lo cierto es que no existe tal agujero, sino un adelgazamiento de la ozonosfera. Recordemos
que en la estratosfera existe ozono (O 3 ), que se forma y se destruye con la intervención de la
luz ultravioleta.
Uv uv
Formación: O 2 ¨ O + O Destrucción: O 3 ¨ O 2 + O
O + O 2 ¨ O 3 O + O 3 ¨ 2O 2 + calor
Existe, así, un equilibrio entre la formación y la destrucción del ozono, que resulta ser
una pantalla contra la radiación ultravioleta.
Entre los años 1977 y 1084 se apreció un adelgazamiento de la capa de ozono,
especialmente en la Antártida (hasta el 40 %). A partir de entonces, se han realizado estudios
sobre el incremento del “agujero” y su incidencia en el cáncer de piel y otras enfermedades.
¿Cuáles son los agentes causantes de la destrucción del ozono? Aquellas sustancias X
que puedan sufrir reacciones del tipo
X + O 3 ¨ XO + O 2 ; y a continuación XO + O ¨ X + O 2
Tras estos procesos, X se recupera como al principio y puede seguir reaccionando y
destruyendo moléculas de ozono.
Los sustancias X pueden ser principalmente
átomos de H, Cl, Br; también NO
(procedente de N 2 O que esciende desde la troposfera), y además radicales hidroxilo (-OH) o
CO.
Pongamos un ejemplo. El NO que se emite desde la superficie terrestre no llega a la
estratosfera, pero el N 2 O es una sustancia estable, poco reactiva y que asciende a la
estratosfera. En ella se transforma en NO:
N 2 O + luz ¨ N 2 + O ; N 2 O + O ¨ 2NO
El NO cataliza la destrucción del ozono:
NO + O 3 ¨ NO 2 + O 2
NO 2 + O ¨ NO + O 2
El resultado neto es: O 3 + O ¨ 2O 2
El NO se recupera intacto y la reacción puede proseguir.
Vemos, por lo tanto, que el N 2 O es una amenaza para la capa de ozono. Sin embargo,
la principal amenaza la constituyen los CFCs (clorofluorocarbonos). Son compuestos muy
baratos, estables, ampliamente utilizados (al menos hasta hace unos años) en esprays,
refrigeración, limpieza de equipos electrónicos, etc.
Los CFCs llegan a la estratosfera y se fotodisocian. Por ejemplo, el CFC-12 (Cl 2 CF 2 ),
por acción del ultravioleta, se rompe en Cl (átomos de cloro) y ClCF 2 .
Por reacciones similares a las que hemos visto, cada átomo de Cl puede romper más de
100000 moléculas de ozono, permaneciendo mucho tiempo en la atmósfera.
Cl + O 3 ¨ ClO + O 2
ClO + O ¨ Cl + O 2
Resultado neto: O 3 + O ¨ 2O 2
Una posible forma de inmovilizar e inactivar los átomos de Cl es mediante el NO 2 (si
está presente), que reacciona con el ClO formando nitrato de cloro:
NO 2 + ClO ¨ ClNO 3
Los átomos de Br también destruyen el ozono, incluso más rápido que el Cl.
Varios factores hacen que el “agujero de ozono” esté más marcado alrededor del polo
Sur. Aparte de que la capa de ozono es más delgada en los polos que en el ecuador, hay que
considerar que el enfriamiento invernal es mayor en el polo Sur. Entonces se forman unas
nubes de hielo en la estratosfera (NEP, nubes estratosféricas polares), y para ello actúan como
núcleos de condensación los NO 2 , que se transforman en HNO 3 y caen con la nieve. Al no
estar presentes, no pueden inactivar los átomos de Cl.
Algunas consecuencias de la degradación de la capa de ozono pueden ser las
siguientes:
· Descenso de temperatura en la estratosfera, pues no se absorberá la luz ultravioleta en
la misma medida que ahora. Esto podría dar lugar a intercambios convectivos con la
troposfera, lo que supondría cambios en la dinámica atmosférica.
· Calentamiento de la superficie terrestre, al haber mayor radiación incidente.
· Acción directa de los rayos ultravioleta (no absorbidos por la capa de ozono) sobre los
seres vivos, y en particular sobre las personas: cánceres (sobre todo de piel),
transtornos inmunológicos, cegueras, mutaciones,...
El adelgazamiento de la capa de ozono es quizá el problema ambiental global que se ha
tratado de solucionar con mayor interés y eficacia. Ya desde hace años se ha restringido
notablemente el uso de CFCs (sobre todo por parte de los países desarrollados). De todas
maneras, no se han dejado de utilizar completamente, y también hay que tener en cuenta que
las consecuencias de los CFCs que se han emitido a la atmósfera durante los decenios pasados
todavía podrían durar bastante tiempo.

5b. La contaminación sonora
Al hablar de contaminación sonora, nos referimos al ruido como “un sonido excesivo
o intempestivo que puede producir efectos fisiológicos o psicológicos no deseados sobre una
persona o grupo de personas” (MOPU).
La intensidad sonora es la energía por unidad de tiempo y superficie. Se mide en
belios. Dos sonidos difieren en
n belios si log 10 (w 2 /w 1 )=n. Tanto w 1 como w 2 son potencias
referidas a la misma superficie, aunque generalmente
w 1 es una unidad de referencia que sirve
como término de comparación (10-16 watios/cm 2 ).
Más utilizado que el belio es el
decibelio (dB, 1 belio = 10 dB). Para dar una idea, una
conversación normal puede tener una intensidad de unos 65 dB, y por encima de 120 dB se
puede producir una sensación dolorosa. Nótese que hay una relación logarítmica: la potencia
de un sonido de 40 dB no es el doble de la potencia de uno de 20 dB, sino 100 veces más.
Fuentes de ruido
Las principales fuentes de ruido son las siguientes:
· La
industria: tanto la maquinaria como el tráfico (camiones) asociado.
·
Medios de transporte. En la ciudad, sobre todo automóviles y motos (incluyendo
sirenas, bocinas,...). También trenes o aviones, aunque estos ruidos suelen
afectar a zonas muy concretas.
·
Construcciones, especialmente la maquinaria de las obras.
· En el
interior de edificios, las principales fuentes de ruido son las actividades
domésticas: aparatos de televisión, radio y música, tuberías y cisternas, etc.
· Otras fuentes pueden ser cafeterías, pubs y discotecas; ferias y diversos
espectáculos; procesiones, desfiles, mercados,... por último, el “jaleo” callejero
que se organiza en zonas de bares o de “botelleo”.
Efectos de la contaminación sonora
Los efectos de la contaminación sonora sobre la salud humana son principalmente de
dos tipos:
alteraciones fisiológicas y alteraciones psicológicas. Influyen diversos factores
como la edad del individuo, el tiempo de exposición, el estilo de vida, tipo de trabajo, distinta
sensibilidad de unas personas y otras, etc.
Entre las
alteraciones fisiológicas están las molestias en los oídos y las pérdidas
transitorias o permanentes de audición. También el aumento de la frecuencia respiratoria,
aceleración del corazón, aumento de la tensión arterial, alteraciones en el funcionamiento de
las glándulas suprarrenales y alteraciones del equilibrio.
Las
alteraciones psicológicas varían según la intensidad, fuente de emisión, hora y
sensibilidad: neurosis, irritabilidad, estrés,...
Otros efectos negativos de la contaminación sonora son dificultades en la
comunicación oral (con mayor riesgo de accidentes), alteraciones del sueño, disminución del
rendimiento en el trabajo o en el estudio.
Soluciones frente a la contaminación sonora
Para solucionar los problemas de contaminación sonora se deben emplear tanto
acciones correctivas como acciones preventivas.
Las
acciones correctivas van encaminadas a limitar la producción de ruidos, a reducir
en lo posible los ruidos en la fuente emisora y a proteger a la población más expuesta.
Consisten en
reglamentaciones elaboradas por las administraciones (sobre niveles de emisión,
horas, etc.), y una correcta ejecución de las mismas. También incluyen acciones directas sobre
las fuentes de emisión: limitar su potencia, instalar silenciadores, poner multas y otras
sanciones, aislamiento de edificios, plantación de árboles para amortiguar el ruido,...
Las
acciones preventivas consisten en la elaboración de planes que previenen la
contaminación sonora:
planificación de usos del suelo y planificación urbana, que pueden ser
importantes para separar las zonas industriales, más ruidosas, de las zonas más habitadas;
arquitectura humana; estudios de impacto ambiental (que tengan en cuenta el impacto del
ruido);
información y educación ambiental. Por último, hay que decir que algunas acciones
correctivas también pueden servir como preventivas.

6. Detección, prevención y corrección de la contaminación atmosférica
Es necesario contar con sistemas que permitan detectar el grado y tipo de
contaminación atmosférica en una zona y, así, determinar la
calidad del aire.
La legislación española fija los niveles máximos admisibles de
emisiones procedentes
de actividades industriales y vehículos, estableciendo criterios de calidad del aire para algunos
contaminantes: NO x , CO, Pb, Cl 2 , HCl, SO x y partículas.
Vigilancia de la calidad del aire
Es la puesta en marcha de un conjunto de procedimientos y sistemas para detectar,
cuantificar y evaluar la presencia de agentes contaminantes en la atmósfera, y seguir la
evolución de sus concentraciones en el tiempo y en el espacio.
La vigilancia se puede llevar a cabo a distintas escalas: local (redes de vigilancia
locales y urbanas), comunitaria, mundial,... Es necesario estudiar tanto la
emisión (industrias,
vehículos) como la
inmisión, y además ambientes laborales (interiores de fábricas, talleres)
para saber a qué contaminación están sometidas las personas que trabajan allí.
Para evaluar la calidad del aire, y detectar y cuantificar la contaminación, es necesario
tomar muestras y posteriormente analizarlas. Así se sabrá la presencia y concentración de
distintos contaminantes, y se podrán compara las concentraciones con los niveles máximos
permitidos por la legislación, tomando las medidas pertinentes. Algunos sistemas permiten un
muestreo continuo y análisis en tiempo real, incluso pudiendo hacer predicciones de la
situación próxima.
En la
toma de muestras, no suelen utilizarse métodos que recogen un determinado
volumen de aire, sino métodos que
concentran los contaminantes mediante adsorción (carbón
activo, gel de sílice, etc.),
absorción (sobre disoluciones) o filtros (de PVC, teflón,... sobre
todo para partículas).
En cuanto al
análisis, los distintos contaminantes se analizan por diferentes
procedimientos, que generalmente permiten averiguar su concentración. Es necesario
seleccionar los contaminantes que se van a analizar, porque si se estudiaran muchos
contaminantes los análisis se harían más lentos y se encarecerían. Los cinco parámetros que
se consideran más importantes, y que en conjunto permiten evaluar correctamente la calidad
del aire, son los siguientes:
oxidantes (principalmente ozono), partículas, SO x, NO x y CO.
Existen diversos índices de contaminación, que se calculan ponderando las
contribuciones de estos cinco componentes.
Indicadores biológicos
Aparte de los métodos anteriores, que se podrían considerar métodos directos para
medir la contaminación, existen
indicadores biológicos: seres vivos que pueden poner de
manifiesto la existencia de contaminación atmosférica, en mayor o menor grado. Veamos
algunos ejemplos:

-
Vegetación (sobre todo árboles). La presencia de anomalías, como clorosis y necrosis,
puede indicar contaminación, quizá debida a SO 2 . En particular, los daños a los
árboles en grandes áreas suelen estar relacionados con la lluvia ácida.
Por otra parte, se ha detectado que los árboles de las ciudades contienen mucho
más Pb que los del campo. Las medidas de [Pb] en tejidos vegetales pueden dar idea
de la importancia de la contaminación por metales pesados en un intervalo amplio de
tiempo.
-
Líquenes. Se sabe que son buenos indicadores en relación con la contaminación
atmosférica. Son altamente sensibles a SO 2 , HF y HCl, que les producen alteraciones
importantes.
Algunos líquenes, como
Evernia, Ramalina o Usnea, se encuentran en sitios no
contaminados (0 - 35 ƒÊ g/m 3 de SO 2 ).
Parmelia puede estar en lugares con escasa
contaminación (unos 40 ƒÊ g/m 3 de SO 2 ).
Xantoria tolera una contaminación media (50
- 60 ƒÊ g/m 3 de SO 2 ).
Lecanora soporta alta contaminación (unos 125 ƒÊ g/m 3 de SO 2 ).
Por último, si la contaminación es muy alta (150 - 170 ƒÊ g/m 3 de SO 2 ) no se observan
líquenes.

Medidas de prevención y corrección de la contaminación atmosférica
Tener en cuenta que aquí no consideramos la contaminación acústica, pues ya se ha
tratado aparte. Veremos los dos grupos de medidas para evitar, disminuir o corregir los
problemas de contaminación atmosférica: medidas preventivas y medidas correctoras.
1.
Medidas preventivas, para evitar la aparición del problema.
-
Planificación de usos del suelo. Así se buscará la mejor ubicación para las industrias y
otras fuentes de contaminación, intentando que los efectos sobre la población y otros
seres vivos sean mínimos.
-
Evaluación de impacto ambiental, con estudios adecuadamente realizados que
permitan determinar los efectos, en relación con la contaminación atmosférica, de la
ejecución de un proyecto. Así se podrá decidir si el proyecto es viable y, en su caso,
arbitrar medidas correctoras.
-
Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos, para evitar la
contaminación en su origen. Asimismo, utilización de
materias primas y combustibles
con menos impurezas
(gasolina sin plomo, etc.).
-
Otras medidas, todas ellas relacionadas, como las anteriores, con los principios de
sostenibilidad: suscripción y cumplimiento de los acuerdos internacionales, educación
ambiental,... Incluso determinadas medidas de carácter político, que pueden ser
bastante impopulares, como la limitación del tráfico en las ciudades, etc.
2.
Medidas correctoras, para reducir en lo posible la contaminación.
-
Sistemas de depuración (filtros, absorción, adsorción). Algunos tienen el problema de
que transfieren el contaminante de un medio a otro (del aire al agua, o al suelo). Otros
transforman los contaminantes: llevan a cabo combustión adicional, o reducen los NO x
a N 2 como los catalizadores de vehículos.
- Expulsión de contaminantes por medio de
chimeneas adecuadas, evitando que se
acumulen cerca del suelo y favoreciendo la dispersión.
- En ambientes laborales,
ventilación por extracción localizada (como la campana
extractora de la cocina).
- Distintas medidas encaminadas a reducir los niveles de CO 2 en la atmósfera (“árboles
artificiales”, etc.)

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