Introducción (capa fluida de unos 10000 km., según autores, que rodea la Tierra. Formada por gases, líquidos y sólidos en suspensión; el 95% de su masa se encuentra en los primeros 15 Km )

Prevención de la contaminación atmosférica: ordenación territorial, tecnologías de baja emisión, educación ambiental, cumplimiento de acuerdos internacionales, medidas políticas arriesgadas, cumplimiento de los principios operativos de sostenibilidad (de la emisión sostenible, de emisión 0, de integración sostenible, de selección sostenible de tecnologías de precaución), etc. Las más comunes son: Planificación de los usos del territorio (ordenación territorial). Deben establecer los lugares idóneos para realizar las diferentes actuaciones humanas, de forma que sus efectos sobre las poblaciones, la biosfera y los materiales sean los menores posibles. Realización de estudios de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA). Son estudios previos a la realización de actuaciones humanas sobre el medio que puedan ocasionar impactos ambientales, con el fin de establecer medidas correctoras que mitigen los impactos antes de que aquellos se lleven a cabo. Programas de I+D relativos a la búsqueda y aplicación de fuentes de energía alternativas y menos contaminantes, sobre todo fuentes de energía renovables. Mejora de la calidad y el tipo de combustibles como gasolinas sin plomo, combustibles con menor contenido de azufre como el gas natural (el menos contaminante de los combustibles fósiles). Medidas legislativas con el establecimiento de normativas sobre calidad del aire por parte de las administraciones locales, regionales, nacionales e internacionales. Empleo de tecnología moderna de baja o nula emisión de contaminantes. Necesidad de establecer y cumplir acuerdos internacionales. Educación ambiental. Las Administraciones públicas tienen que informar a los ciudadanos de los problemas que ocasiona la contaminación y que los ciudadanos sean conscientes de la contaminación que ellos mismos producen tanto en sus hogares como en sus actividades. Principios operativos de sostenibilidad: pretenden garantizar las capacidades de reproducción de la biosfera atendiendo a los siguientes criterios operativos: - Principio de la recolección sostenible: las tasas de recolección de los recursos renovables (suelo, especies silvestres, bosques, ecosistemas marinos, etc.) no ha de superar su capacidad de regeneración. - Principio del vaciado sostenible: es casi-sostenible la explotación de recursos naturales no renovables cuando su tasa de vaciado sea igual a la tasa de creación de sustitutos renovables (la extracción de petróleo comportaría la plantación de árboles para la obtención de alcohol a partir de madera). - Principio de emisión sostenible: las tasas de emisión de residuos o tasas de descargas deben ser iguales a las capacidades naturales de asimilación o tasas de absorción de los ecosistemas a los que se emiten esos residuos (lo cual implica emisión cero de residuos acumulativos o no biodegradables). - Principio de irreversibilidad cero (o de emisión cero): Reducción a cero de los impactos ambientales irreversibles (desertización, extinción de especies, etc.) - Principio de desarrollo equitativo (integración sostenible?): Además de garantizar el desarrollo de las generaciones venideras, se trata de conseguir una mejor calidad de vida de todos los habitantes del planeta: acceso a la sanidad, a la educación y a las tecnologías de la información; y erradicar la pobreza, la marginación, las desigualdades y los conflictos sociales (el desarrollo económico con igualdad dando un equitativo acceso a bienes básicos a todas las personas y no un desarrollo que favorezca sólo a unos pocos). - Principio de selección sostenible de tecnologías: Es preciso favorecer las tecnologías limpias y eficientes, es decir, que se aumente la cantidad aprovechable por cada unidad de recurso empleado. - Principio de precaución. Según este principio, ante la magnitud de los riesgos a que nos enfrentamos se debería imponer una actitud de vigilante anticipación que identifique y descarte de entrada las vías que podrían llevar a desenlaces catastróficos, aún cuando la probabilidad de éstos parezca pequeña y las vías alternativas más difíciles u onerosas (costosas). Corrección de la contaminación atmosférica (sólo citar): pantallas acústicas, almacenes de CO2, concentración y retención de partículas, sistemas de depuración de gases, etc. Algunas medidas correctoras que se utilizan con frecuencia son: Chimeneas de gran altura para ayudar a la dispersión de los contaminantes. Sistemas de depuración de gases que emplean mecanismos de absorción basados en la circulación de líquidos capaces de disolver el contaminante gaseoso, métodos de adsorción que emplean sólidos que retienen selectivamente los contaminantes a eliminar, procesos de combustión de gases mediante el empleo de antorchas o quemadores y procesos de reducción catalítica en el caso de contaminantes que se pueden transformar en compuestos no tóxicos al reaccionar con un agente reductor. Concentración y retención de partículas con equipos adecuados, como los separadores de gravedad, basados en la acción de la gravedad; los filtros de tejido, en los que la corriente de aire con las partículas pasa a través de un tejido filtrante; los precipitadotes electroestáticos, donde las partículas cargadas eléctricamente por la acción de un campo magnético se depositan en unos electrodos que las atraen, y los absorbedores húmedos que fijan las partículas a un líquido absorbedor. Estos métodos tienen el inconveniente de que pasan los contaminantes del aire a residuos sólidos o líquidos (pasan la contaminación de un sitio a otro pero no la elimina). Colocación de pantallas acústicas en autovías y otras carreteras muy transitadas o ruidosas a su paso por centros urbanos. Procesos de combustión. Utilización de vehículos eléctricos. Convertidores catalíticos (catalizadores) como los que llevan los coches más actuales en el tubo de escape, catalizando la destrucción de varios tipos de contaminantes. Almacenamiento de CO2 bajo tierra: se trata de tomar el dióxido de carbono (CO2) que sale de las chimeneas de las centrales térmicas y, en vez de lanzarlo a la atmósfera, inyectarlo bajo tierra a suficiente presión como para que se quede allí inerte. Así se reducen las emisiones y se puede producir electricidad sin emitir tanto CO2, algo especialmente necesario en España, el país desarrollado que más se aleja de sus compromisos del Protocolo de Kioto y que ya ha triplicado el tope pactado para 2012. Hay formas de inyectarlo en acuíferos que sean inservibles para el uso humano o en formaciones impermeables, como minas de sal, capas de carbón o un tipo de pizarras. Hay depósitos económicos, como podría ser inyectar el CO2 producido en una central de gas en el mismo yacimiento del que se obtiene el gas. Esto aumenta la presión de la bolsa de gas y aumenta la extracción de más gas. Almacenamiento de CO2 en mares y océanos: se inyecta el CO2 en aguas profundas; al igual que el almacenamiento bajo tierra, son técnicas inmaduras donde se desconocen los posibles efectos secundarios (posibles impactos ambientales), son técnicas caras y en el caso del almacenamiento en aguas profundas hay algunas fugas. LA lluvia ácida. La lluvia puede tener de manera natural un cierto grado de acidez con valores de ph de 5,6. Esta acidez natural se produce por la disolución del CO2 atmosférico en las gotas de agua, originando H2CO3 (ácido carbónico, es un ácido débil) que posteriormente precipita con la lluvia. Valores inferiores a pH 5-5,6 en la lluvia se consideran lluvia ácida. Ésta es debida principalmente a la oxidación del SO2 y del NO2 (otros como el HCl son menos abundantes) formándose los ácidos sulfúrico (H2SO4) y nítrico (HNO3) respectivamente. El dióxido de azufre (SO2) es el que más contribuye a la lluvia ácida ya que es más soluble que el dióxido de nitrógeno y su oxidación es más fácil (se puede decir que ⅔ de la acidez la origina el H2SO4 y ⅓ es debida al HNO3). La reacción más frecuente de oxidación es con el ozono (puede ser con otros oxidantes como radicales OH-): SO2 + O3 + H2O H2SO4 + O2 2NO2 + O3 + H2O 2HNO3 + O2 La combustión de combustibles fósiles (vehículos, centrales térmicas y diversos procesos industriales) es el principal causante de la lluvia ácida (emiten SO2 y NO2), sobre todo la combustión de carbón que contiene mucha cantidad de azufre. Estos contaminantes pueden caer a la superficie terrestre de dos maneras: Deposición seca. Cuando los SO2 y los NO2 se depositan cerca de los focos emisores en la superficie terrestre al poco tiempo de ser emitidos. Sus efectos son tan dañinos como la deposición húmeda. Deposición húmeda. Si, por el contrario, estos compuestos permanecen más tiempo en la atmósfera, sufren el proceso de oxidación formándose los ácidos sulfúrico (H2SO4) y nítrico (HNO3). Estos ácidos se disuelven en el agua atmosférica produciendo una precipitación ácida en forma de lluvia, nieve o granizo (incluso nieblas o rocíos). Contaminación transfronteriza: Puesto que estos compuestos que producen la lluvia ácida pueden ser transportados a largas distancias desde las fuentes emisoras hasta que precipiten, dicha lluvia podrá afectar a zonas y ecosistemas muy diversos, a cientos de kilómetros de los focos emisores, produciéndose el efecto conocido como contaminación transfronteriza, así por ejemplo los contaminantes producidos por Gran Bretaña y Alemania se trasladan hacia Noruega, Dinamarca y los países del Este, donde la lluvia ácida ha acabado con grandes extensiones de bosques y con la vida de muchos de sus lagos. Este efecto se ha visto aumentado por la construcción de chimeneas muy altas que favorecen la dispersión de los contaminantes hacia lugares alejados a los focos de emisión. Los efectos más importantes de la lluvia ácida son: Acidificación de las aguas superficiales, sobre todo de las estancadas, los lagos y las lagunas (en los ríos al irse renovando el agua tardaría más en acidificarse). La acidificación del agua facilita la disolución de iones metálicos (Al3+, Pb2+, Zn2+…) tóxicos y con capacidad bioacumuladora, provocando problemas en los eslabones siguientes de las cadenas tróficas, incluidos humanos. Un 40% de los 85.000 lagos suecos están acidificados y unos 2.500 totalmente muertos aunque dan una falsa sensación de vitalidad porque las aguas se ven muy limpias. También la acidez causa efecto asfixia porque en aguas ácidas aumenta mucho el CO2 disuelto. Acidificación de los suelos, modificándose el equilibrio iónico, es decir, provoca la pérdida de elementos minerales necesarios para los vegetales (Na+, K+, Ca2+…) y aumentan otros potencialmente tóxicos como Al3+, Mn2+… Destrucción de la vegetación, especialmente los bosques de coníferas, de forma indirecta a través de la contaminación del suelo o directamente porque las gotas ácidas se depositan en las hojas atacando su cutícula; las hojas se vuelven amarillas y se caen, pudiendo provocar la muerte del vegetal si ocurre en la mayoría de sus hojas. Ataque a diferentes materiales, como corrosión de metales y la degradación y alteración de los materiales de construcción llamado “mal de piedra” que afecta a las rocas calizas de edificios y muchas catedrales y otros monumentos. Consiste en la transformación de la caliza en yeso (que se disuelve fácilmente) como consecuencia del ataque del ácido sulfúrico. CaCO3 + H2SO4 + H2O CaSO4 ∙ 2 H2O + CO2 (Caliza) (Yeso) Los tratamientos básicos para evitar los efectos del mal de piedra consisten en sanear e impermeabilizar las rocas utilizando, por lo general, resinas sintéticas inertes u otros productos hidrófobos. 6. EL “AGUJERO” de la capa de ozono. El ozono se crea y se destruye continuamente en la estratosfera de forma natural por efecto de la radiación ultravioleta. Formación: el oxígeno molecular (O2) absorbe radiación ultravioleta (λ<242 nm) originando oxígeno atómico (O) que reacciona con el O2 produciendo ozono (O3). Destrucción: el ozono (O3) absorbe luz ultravioleta de mayor longitud de onda que el O2 (λ<310 nm) disociándose en oxígeno molecular y oxígeno atómico. Además, existen sustancias como los óxidos de nitrógeno (NOx y N2O) producidos de forma natural en las tormentas, volcanes e impactos de meteoritos (NOx) y en la desnitrificación bacteriana de los suelos (N2O) que actúan sobre el O3 y el O dando O2, favoreciendo la disminución de la cantidad de ozono (O3). Ambos procesos de formación y destrucción de ozono se mantenían en equilibrio hasta hace unas décadas. Formación del ozono O2 + luz ultravioleta O + O O + O2 O3 Disminución del ozono O3 + luz ultravioleta O + O2 NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2 Entre los años 1977 y 1984, se detectó que la cantidad de ozono existente durante la primavera en la Antártida había disminuido en un 40 %. Los científicos denominaron a este fenómeno “el agujero de ozono”. Sin embargo, el término no se ajusta a la realidad, ya que lo que realmente se produce es una disminución del espesor de la capa de ozono, entre 1 y 2 Km., a una altura de unos 16 Km. Esto es debido al aumento de las sustancias que de forma natural disminuyen el ozono (NOx y N2O) y a la aparición de sustancias nuevas que destruyen el ozono, sobre todo los CFCs o clorofluorocarbonos que son hidrocarburos halogenados (les añaden Cl y F). El aumento de los NOx es debido al uso de los combustibles fósiles y el N2O al abuso de los fertilizantes nitrogenados en la agricultura. Aumenta la desnitrificación bacteriana del suelo al aportarles abonos nitrogenados. Es muy difícil que los NOx lleguen hasta la estratosfera porque son reactivos y forman otros compuestos como el ácido nítrico de la lluvia ácida, sin embargo los N2O son muy estables (no son reactivos) por lo que podrían llegar a la estratosfera donde en un proceso de fotólisis por la luz ultravioleta origina los NOx que disminuyen el ozono (el N2O directamente no afecta al ozono). Para que las sustancias de la troposfera lleguen a la estratosfera deben superar 3 barreras que se lo impiden: primero la inversión térmica de la estratosfera que impide el ascenso de aire a la estratosfera (en la estratosfera la temperatura aumenta con la altura en lugar de disminuir como sucede en la troposfera), segundo el agua de lluvia arrastra los contaminantes y los disuelve y tercero una barrera química formada por sustancias reactivas sobre todo radicales OH presentes en la troposfera que degradan los contaminantes que alcanzan mayores alturas, por eso las sustancias poco reactivas como los N2O y los CFCs no son destruidas teniendo más posibilidades de llegar a la estratosfera. Los NOx pueden llegar fácilmente a la estratosfera si provienen de pruebas nucleares (actualmente “prohibidas”) ya que el color naranja del hongo atómico en altura es debido a la gran cantidad de NO producido y la onda expansiva inyecta estos óxidos directamente en la estratosfera. También los aviones supersónicos que vuelan a gran altura en la estratosfera producen NOx. Los hidrocarburos halogenados son los grandes culpables de la destrucción de la capa de ozona de la estratosfera. Sin embargo, cuando fueron sintetizados se vio que tenían una propiedad perfecta desde el punto de vista ambiental, eran totalmente inertes en la troposfera y no formaban compuestos peligrosos para los seres vivos. La falta de actividad en la troposfera les permite llegar a la estratosfera, donde la radiación ultravioleta los descompone liberando átomos de Cl que actúan como catalizadores en reacciones de transformación de ozono en oxígeno molecular. Hay muchos tipos de hidrocarburos halogenados con Cl, F y Br. Los más utilizados son los clorofluorocarbonos (o clorofluorocarburos) llamados CFCs o freones como el CFCl3 y CF2Cl2, los bromofluorocarbonos o halones, los hidroclorofluorocarbonos o HCFCs, el bromuro de metilo (CH3Br) usado como fungicida, el tetracloruro de carbono (CCl4) usado como disolvente… El Br es incluso peor que el cloro pero los bromuros son menos abundantes, el F no afecta al ozono. Disminución del ozono por CFCs CFCl3 + luz ultravioleta CFCl2 + Cl Cl + O3 ClO + O2 ClO + O Cl + O2 Como se observa después de destruir el ozono el cloro queda libre para seguir destruyendo más ozonos, cada átomo de Cl puede permanecer en la estratosfera alrededor de 100 años, y puede catalizar la destrucción de unas 100.000 moléculas de ozono antes de reaccionar con los NOx que pueden capturar el cloro e inmovilizarlo (vimos anteriormente que los NOx destruían el ozono, pero también capturan cloro, por tanto si el efecto del cloro es muy grande los NOx son más beneficiosos que perjudiciales para el ozono). Al reaccionar los NOx con el cloro producen nitrato de cloro, haciendo desaparecer el cloro de la estratosfera. Captura del cloro ClO + NO2 ClNO3 Si la pérdida de ozono se produce precisamente sobre los polos, es porque a temperaturas muy bajas se inactivan los NOx al actuar como núcleos de condensación del agua, al reaccionar con el agua se transforman en ácido nítrico, precipitando con la nieve. Se forma una realimentación positiva porque al disminuir los NOx hay más cloro libre destruyendo ozono, a menor absorción de luz ultravioleta por el ozono más fría está la estratosfera, formándose más cristales de hielo que inactivan los NOx. Los CFCs se sintetizaron y produjeron masivamente hace pocas décadas para ser utilizados en la industria del frío (como refrigerantes en frigoríficos y aire acondicionado), como propelentes (sprays), formación de espumas (espumas aislantes) o en la lucha contra incendios (por ejemplo los extintores llevan hidrocarburos halogenados). Los CFCs además de la destrucción del ozono en la estratosfera, producen un incremento del efecto invernadero en la troposfera. Los efectos de la pérdida de la capa de ozono estratosférica son potencialmente graves para la biosfera, ya que la radiación ultravioleta es un potente agente mutagénico: el ADN absorbe esta radiación modificándose su estructura. Las principales afecciones y enfermedades que se pueden producir por la radiación ultravioleta son el cáncer de piel, afecciones oculares como cataratas (en ganado ovino se han observado fuertes cegueras) y el debilitamiento del sistema inmunológico. En los ecosistemas marinos afecta principalmente a aquellos organismos que están en la base de las cadenas tróficas (bacterias, fitoplancton, huevos y larvas de peces) afectando al resto de los eslabones tróficos. En las plantas el incremento de los rayos ultravioletas provoca, entre otras alteraciones, la reducción del tamaño de las hojas, un menor crecimiento y una peor calidad de las semillas. Aunque se dejasen de utilizar totalmente estos compuestos (algunos están prohibidos en muchos países y otros con acuerdos internacionales de disminución de su producción) de manera inmediata, la destrucción del ozono seguirá todavía durante décadas por la acción de las moléculas que aún quedan en la troposfera y en la estratosfera. Estudios recientes han demostrado que un 1% en la reducción de la capa de ozono acarrea un aumento de un 2% en la radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre. Este aumento supone, a su vez, entre un 4 y un 6% de incremento de los carcinomas de piel.

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