Contaminantes atmosféricos

El aire como conjunto de gases que forman la atmósfera, es indispensable para el desarrollo de la vida en nuestro planeta. No es un recurso ilimitado, sino un bien limitado que debemos utilizar evitando alteraciones en su calidad que pongan en peligro el equilibrio biológico de la biosfera, al interferir en el ritmo normal de los ciclos biogeoquímicos (de los que dichos gases forman parte) y sus mecanismos de autorregulación.

La respiración es la base de nuestro metabolismo. Supone el uso diario de unos 12 metros cúbicos de aire, que fundamentalmente aportan al organismo oxígeno. La sintonía entre el proceso respiratorio y la composición del aire se rompe con la alteración de ésta que supone la contaminación, provocando numerosas afecciones respiratorias y otros daños a la salud.

Sin embargo los conocimientos sobre los efectos de la contaminación a medio y largo plazo, sobre la salud humana, son muy limitados. Ciertamente la heterogeneidad de condiciones en las que se desenvuelve la vida diaria de la población, las distintas exposiciones a los contaminantes, la incidencia de otros muchos factores, además de la contaminación, en el desarrollo de patologías, y, en definitiva, la dificultad en las ciencias médicas para establecer relaciones causa-efecto en procesos complejos, explica la escasa concreción de los dictámenes sanitarios sobre el fenómeno de la contaminación atmosférica.

Ciclo contaminante

Principales contaminantes atmosféricos

Emisiones industriales: ya sea por la quema de combustibles fósiles (petróleo, carbón, diesel, gasolinas…) para realizar los diferentes procesos; por la emisión de productos o deshechos químicos volátiles (ácidos, solventes, catalizadores..), y la modificación de las condiciones ambientales (calor y liberación de partículas inertes que modifican la visibilidad y la penetración de la luz). Se considera que se producen más de 70.000 compuestos químicos diferentes que se utilizan tanto en la industria como en otras actividades humanas y que, de manera ineludible, van a parar tarde o temprano a nuestro medio, a la atmósfera; muchos de estos contaminantes producen importantes daños al ambiente y a la salud.

Emisiones por vehículos de motor: que se liberan por la quema de combustibles como el diesel y la gasolina. Este tipo de contaminación es particularmente importante donde hay grandes concentraciones urbanas. Entre los principales productos contaminantes se encuentran: el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre, el plomo, las partículas sólidas y el ozono.

Contaminación en los hogares: aunque sus proporciones pudieran parecer menores comparadas con las dos fuentes anteriores los hogares contribuyen: directamente a la contaminación atmosférica través del uso de sustancias aerosoles (en aspersores de aromatizantes o cosméticos, o en el anticongelante del refrigerador o del sistema de aire acondicionado) que contienen clorofluorocarbonos que dañan la capa de ozono; mediante la quema incompleta de gas; la incineración de basuras; el uso de insecticidas. De manera indirecta en los hogares se produce contaminación atmosférica al derrochar energía y aumentar con ello la combustión de productos fósiles en termoeléctricas o hidroeléctricas.

El microclima de una determinada región influye de manera decisiva en la presencia de contaminantes atmosféricos y los efectos que estos pueden tener. Los vientos, la radiación solar y la temperatura modifican la dispersión de contaminantes y la presencia de determinadas reacciones químicas. El viento contribuye a dispersar los contaminantes, disminuyendo así su concentración, a la vez que el aumento de temperatura acelera ciertas reacciones.

La utilización de combustibles fósiles es una de las principales fuentes de la contaminación atmosférica, tanto en procesos industriales, como en transportes o generación de calor. Además, algunos procesos diferentes de la combustión contribuyen considerablemente a las emisiones contaminantes.

Generalmente se suele distinguir la contaminación urbana de la industrial, siendo la primera la derivada del transporte, calefacciones y de establecimientos industriales de pequeño tamaño, mientras que por contaminación industrial se entiende la producida por procesos industriales de cierta entidad. Uno u otro tipo de contaminación son, en la práctica, difícilmente disociables.

Las principales fuentes artificiales emisoras de los diferentes contaminantes atmosféricos son las centrales térmicas, la industria petroquímica y química, la siderurgia y las industrias de sector metalúrgico en general, la industria alimentaria, papelera y del cemento, en lo que respecta al sector industrial; el transporte, las calefacciones de todo tipo en residencias, comercios, etc. y las instalaciones de incineración de basura doméstica y desechos industriales.

Fuentes contaminadoras

Los contaminantes atmosféricos se clasifican en dos grandes grupos: los gases y las partículas.

Normalmente, los productos contaminantes se encuentran mezclados en el aire. Su naturaleza es muy diversa, aunque algunos destacan por su elevada proporción en el aire o por sus efectos. Por otra parte muchos reaccionan entre sí o con las otras sustancias presentes en la atmósfera, como el vapor de agua, y originan nuevos contaminantes. Así diferenciamos los contaminantes primarios, emitidos directamente por una fuente, de los contaminantes secundarios, producto de reacciones ulteriores. El tiempo que un contaminante permanece en el aire se conoce con el nombre de tiempo de residencia. Este tiempo es más o menos largo según el tipo de contaminante y el estado de la atmósfera. Para los gases, el tiempo de residencia depende de su capacidad de reacción, los más reactivos permanecen menos tiempo en el aire. Para las partículas depende de su medida.

Las unidades con las que se miden las partículas son microgramos de contaminante por metro cúbico. En el caso de los gases, las unidades son las partes por millón. Dentro de los compuestos de azufre, los óxidos se originan en las combustiones de combustible fósiles que contienen azufre, como es el caso del carbón, el petróleo y algunos derivados. Las principales fuentes son las centrales térmicas, diversos procesos industriales, el tránsito automovilístico y ciertas calefacciones.

Los óxidos de azufre más importantes por lo que respecta a la contaminación atmosférica son el dióxido de azufre (SO2), y el trióxido de azufre (SO3). La emisión del trióxido es muy superior cuantitativamente a la del trióxido. Los dos se emiten conjuntamente y la proporción del segundo es de un 1% a un 5% del total. El dióxido de azufre en altas concentraciones puede ser un gas irritante que provoca alteraciones en los ojos y en las vías respiratorias. En determinadas circunstancias, se producen reacciones químicas en las cuales este dióxido se puede transformar en trióxido. Por su parte, el trióxido de azufre no permanece mucho tiempo en la atmósfera, ya que es altamente higroscópico y en contacto con la humedad se transforma en ácido sulfúrico. Este ácido arrastrado por el agua de lluvia tiene efectos corrosivos sobre los recursos naturales y se le conoce como «lluvia ácida».

El sulfuro de hidrógeno (SH2) a altas concentraciones, es un gas tóxico que produce un olor desagradable y característico. Se produce de forma natural por putrefacción de la materia orgánica, en el fondo de los lagos y las balsas que se encuentran en condiciones anaeróbicas, en ausencia de oxígeno. En cuanto a la liberación antropogénica del sulfuro de hidrógeno, es clásico de las industrias papeleras y también de las refinerías.

En la atmósfera, el sulfuro de hidrógeno se transforma con cierta facilidad en dióxido de azufre, el cual aumenta la concentración en la atmósfera.

Los óxidos de nitrógeno forman un importante grupo de gases contaminantes. Aunque hay diversos, los más importantes, en cuanto a sus efectos contaminantes, son el dióxido de nitrógeno (NO2), y el óxido nítrico (NO). La importancia del resto es menor ante estos dos. Los óxidos de nitrógeno se generan a causa de las altas temperaturas que se producen en los procesos de combustión. Las altas temperaturas permiten la combinación directa del oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera y se produce óxido nítrico. Este gas se oxida posteriormente y da dióxido de nitrógeno. En las zonas de gran aglomeración de tránsito, los automóviles llegan a producir cerca del 60% del total de óxidos de nitrógeno. La industria del automóvil está haciendo un importante esfuerzo al instalar en sus modelos, catalizadores que aceleren la descomposición del ácido nítrico en sus componentes originales, nitrógeno y oxígeno, para rebajar la emisión de este contaminante. Estos gases originan la disminución de la visibilidad, la corrosión de materiales y la disminución en el crecimiento de algunas especies vegetales de importancia agrícola, son los efectos principales producidos por estos compuestos.

En una primera reacción, los óxidos de nitrógeno se transforman, en la atmósfera en ácido nítrico o nitratos. Este ácido, muy corrosivo, es arrastrado por el agua de lluvia y llega a ser uno de los constituyentes de las lluvias ácidas. Los óxidos de nitrógeno intervienen también en la destrucción de la capa de ozono. Aunque actúen sólo como catalizadores, pequeñas cantidades de óxido pueden destruir grandes cantidades de ozono hasta que no son eliminados de la estratosfera por un lento proceso natural. En el caso de la aviación, los reactores inyectan los óxidos de nitrógeno directamente a la estratosfera y agravan de esta manera el efecto.

Los óxidos de carbono son otra familia de contaminantes. Los principales son el monóxido de carbono (CO), y el dióxido de carbono (CO2). El monóxido de carbono se produce por la combustión incompleta de combustibles orgánicos, es decir, en una situación de falta de oxígeno que imposibilita la oxidación completa a CO2. Los máximos productores son los automóviles y los procesos en los que intervienen las combustiones. El monóxido de carbono es una sustancia altamente tóxica porque se combina con la hemoglobina de la sangre e impide el transporte de oxígeno a los tejidos, y por tanto la respiración. El dióxido de carbono es un gas que se encuentra normalmente en la atmósfera en una concentración media del 0,03%. Se produce de forma natural en la respiración de los seres vivos y en las combustiones. Se consume por la fotosíntesis de las plantas. Además el dióxido de carbono tiene una participación determinante en el calentamiento del planeta, ya que absorbe la radiación infrarroja proveniente del sol y de los océanos. Este fenómeno se conoce con el nombre de efecto invernadero.

Los hidrocarburos a elevadas concentraciones tienen efectos irritantes. La fuente más grande de producción de hidrocarburos es la natural. El metano es el contaminante que representa la mayor parte de esta producción. La actividad humana, especialmente el tránsito de vehículos, algunos procesos de combustión de materia orgánica y también las refinerías de petróleo y los procesos que trabajan con disolventes producen una importante cantidad de hidrocarburos de diversos tipos. Los hidrocarburos pueden reaccionar con los óxidos de nitrógeno, bajo condiciones de fuerte radiación solar y producir la aparición del fenómeno de la niebla fotoquímica.

Los oxidantes a elevadas concentraciones son fuertemente irritantes y lacrimógenos, perjudican la vegetación y tienen la propiedad de agrietar el caucho en tensión, por ejemplo, los neumáticos de los automóviles. Los oxidantes son el producto de las reacciones fotoquímicas entre los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos y son considerados contaminantes secundarios, aquellos que no son directamente emitidos por una fuente emisora sino que se forman en el propio aire. El principal oxidante es el ozono, pero hay otros, derivados de los hidrocarburos, como los nitroperóxidos de acilo conocidas por las siglas inglesas PAN. Aparecen en forma de niebla fotoquímica. Son clásicos de las zonas urbanas y los automóviles tienen un importante papel en su aparición.

Los compuestos halogenados con mayor incidencia sobre la calidad del aire son los compuestos de flúor , los de cloro y los freones, compuestos de cloro y flúor. Los compuestos de flúor son emitidos principalmente por las industrias de la cerámica, de aluminio y de vidrio. Ya que el flúor tiene un cierto papel en algunos procesos fisiológicos de los organismos, un aumento importante de su concentración puede tener consecuencias negativas, especialmente en los niños. Además al reaccionar con el vapor de agua, se forma el ácido fluorhídrico, que es muy corrosivo. Los compuestos de cloro son emitidos principalmente por la industria petroquímica, los procesos de combustión de materiales plásticos u otros que contengan cloro. Los freones son gases que se utilizan como propulsores de los aerosoles y en sistemas de refrigeración. Estos compuestos tienen efectos negativos sobre la capa de ozono y es por ello que se está limitando su uso.

Entre los metales emitidos a la atmósfera con mayor incidencia tenemos: el plomo, el cadmio, el níquel, el hierro, el mercurio, el cromo, el cobre, el manganesio y el arsénico. El más importante y el que más abunda en la atmósfera es el plomo. Proviene principalmente de lo que se incluye en la gasolina de los automóviles como antidetonante. Este fenómeno de contaminación se está reduciendo notablemente con el uso de vehículos que utilizan gasolina sin plomo.

Todos estos metales tienen características tóxicas y se acumulan en los tejidos de los organismos, donde pueden alcanzar concentraciones notables.

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