QUÍMICA Y MEDIO AMBIENTE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Lic. Mónica López Sardi.

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1 QUÍMICA Y MEDIO AMBIENTE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Lic. Mónica López Sardi

2 El deterioro ambiental se debe: Aumento exponencial de la población mundial Aumento exponencial de la población mundial Intereses económicos adversos a la preservación del medio ambiente Intereses económicos adversos a la preservación del medio ambiente Tardía toma de conciencia por parte de los gobiernos y la población en general Tardía toma de conciencia por parte de los gobiernos y la población en general Aumento exponencial de la población mundial Aumento exponencial de la población mundial Intereses económicos adversos a la preservación del medio ambiente Intereses económicos adversos a la preservación del medio ambiente Tardía toma de conciencia por parte de los gobiernos y la población en general Tardía toma de conciencia por parte de los gobiernos y la población en general

3 La población en cifras Año Millones de habitantes 165050 19703600 20056500

4 Medio Ambiente Interrelación biogeoquímica entre sociedad, ecosistema y naturaleza Los ecosistemas deben presentar capacidad de autorregulación La problemática ambiental es una desarticulación que genera desaprovechamiento del ecosistema e impide el aumento de la calidad de vida de los seres vivos

5 Estratosfera Mesosfera Ionosfera Exosfera Troposfera Superficie Terrestre 0 16 km 50 km 80 km 640 km 2500 km

6 Gas % v/v Gas Nitrógeno78Metano 2 x 10 Oxígeno21Kriptón 1 x 10 Argón0,95Hidrógeno 5 x 10 Dióxido de Carbono 0,035 Óxido nitroso 3 x 10 Neón 2 x 10 Xenón 6 x 10 Helio 5 x 10 Ozono 1 x 10 Composición Actual de la Atmósfera Terrestre -4 -3 -5 -6 -4 -5 -6 Surge como consecuencia de modificaciones medioambientales ocurridas lentamente a lo largo de 4500 millones de años.

7 La inversión térmica Cuando el aire en contacto con la superficie terrestre está más frío y no se eleva decimos que se ha producido una inversión térmica. Cuando el aire en contacto con la superficie terrestre está más frío y no se eleva decimos que se ha producido una inversión térmica. Si durante el tiempo que dura la inversión se generan contaminantes en la región, estos son retenidos y concentrados en la capa más baja de la atmósfera. Si durante el tiempo que dura la inversión se generan contaminantes en la región, estos son retenidos y concentrados en la capa más baja de la atmósfera. Así se generan dos tipos de smog. Así se generan dos tipos de smog. ( Smoke: humo + fog: niebla) ( Smoke: humo + fog: niebla) Cuando el aire en contacto con la superficie terrestre está más frío y no se eleva decimos que se ha producido una inversión térmica. Cuando el aire en contacto con la superficie terrestre está más frío y no se eleva decimos que se ha producido una inversión térmica. Si durante el tiempo que dura la inversión se generan contaminantes en la región, estos son retenidos y concentrados en la capa más baja de la atmósfera. Si durante el tiempo que dura la inversión se generan contaminantes en la región, estos son retenidos y concentrados en la capa más baja de la atmósfera. Así se generan dos tipos de smog. Así se generan dos tipos de smog. ( Smoke: humo + fog: niebla) ( Smoke: humo + fog: niebla)

8 SMOGSMOG SMOG CLÁSICO SMOG CLÁSICO La combinación de la inversión térmica con una humedad relativa superior al 60%, mas una mezcla de hollín, humo, material particulado y niebla forman este tipo de smog. La combinación de la inversión térmica con una humedad relativa superior al 60%, mas una mezcla de hollín, humo, material particulado y niebla forman este tipo de smog. SMOG CLÁSICO SMOG CLÁSICO La combinación de la inversión térmica con una humedad relativa superior al 60%, mas una mezcla de hollín, humo, material particulado y niebla forman este tipo de smog. La combinación de la inversión térmica con una humedad relativa superior al 60%, mas una mezcla de hollín, humo, material particulado y niebla forman este tipo de smog. SMOG FOTOQUÍMICO SMOG FOTOQUÍMICO Ocurre cuando los contaminantes del smog son capaces de sufrir reacciones fotoquímicas y formar peligrosos contaminantes secundarios. Ocurre cuando los contaminantes del smog son capaces de sufrir reacciones fotoquímicas y formar peligrosos contaminantes secundarios. SMOG FOTOQUÍMICO SMOG FOTOQUÍMICO Ocurre cuando los contaminantes del smog son capaces de sufrir reacciones fotoquímicas y formar peligrosos contaminantes secundarios. Ocurre cuando los contaminantes del smog son capaces de sufrir reacciones fotoquímicas y formar peligrosos contaminantes secundarios.

9 LA LLUVIA ÁCIDA Mientras que el pH del agua destilada es 7, el pH del agua de lluvia es de 5,6 debido a la presencia de CO 2 disuelto. Mientras que el pH del agua destilada es 7, el pH del agua de lluvia es de 5,6 debido a la presencia de CO 2 disuelto. La lluvia ácida tiene pH menor a 5,6 debido a la presencia de SO 2 y NO x que generan HNO 3 y H 2 SO 4 coloidales. La lluvia ácida tiene pH menor a 5,6 debido a la presencia de SO 2 y NO x que generan HNO 3 y H 2 SO 4 coloidales. Estos ácidos se incorporan al agua de lluvia por agregación o por derrubio. Estos ácidos se incorporan al agua de lluvia por agregación o por derrubio. Mientras que el pH del agua destilada es 7, el pH del agua de lluvia es de 5,6 debido a la presencia de CO 2 disuelto. Mientras que el pH del agua destilada es 7, el pH del agua de lluvia es de 5,6 debido a la presencia de CO 2 disuelto. La lluvia ácida tiene pH menor a 5,6 debido a la presencia de SO 2 y NO x que generan HNO 3 y H 2 SO 4 coloidales. La lluvia ácida tiene pH menor a 5,6 debido a la presencia de SO 2 y NO x que generan HNO 3 y H 2 SO 4 coloidales. Estos ácidos se incorporan al agua de lluvia por agregación o por derrubio. Estos ácidos se incorporan al agua de lluvia por agregación o por derrubio.

10 Compuestos azufrados SO 2, COS, CS 2, RSR, H 2 S se incorporan a la atmósfera por vulcanismo, erosión, formación oceánica, degradación de biomasa y actividad humana (combustibles fósiles). SO 2, COS, CS 2, RSR, H 2 S se incorporan a la atmósfera por vulcanismo, erosión, formación oceánica, degradación de biomasa y actividad humana (combustibles fósiles). En estado gaseoso sufren oxidaciones homogéneas a SO 2. En estado gaseoso sufren oxidaciones homogéneas a SO 2. Disuelto en agua sufre oxidaciones heterogéneas a SO 3 2- y HSO 3 -. Disuelto en agua sufre oxidaciones heterogéneas a SO 3 2- y HSO 3 -.

11 Formación del ácido sulfúrico atmosférico SO 2 en presencia de O 2 u O 3 y hνSO 3 en presencia de H 2 O H 2 SO 4 SO 2 en presencia de O 2 u O 3 y hνSO 3 en presencia de H 2 O H 2 SO 4 SO 2 en presencia de radicales como HO * y HO 2 * H 2 SO 4 SO 2 en presencia de radicales como HO * y HO 2 * H 2 SO 4 El ácido sulfúrico en la atmósfera se encuentra como una suspensión coloidal líquida. El ácido sulfúrico en la atmósfera se encuentra como una suspensión coloidal líquida. SO 2 en presencia de O 2 u O 3 y hνSO 3 en presencia de H 2 O H 2 SO 4 SO 2 en presencia de O 2 u O 3 y hνSO 3 en presencia de H 2 O H 2 SO 4 SO 2 en presencia de radicales como HO * y HO 2 * H 2 SO 4 SO 2 en presencia de radicales como HO * y HO 2 * H 2 SO 4 El ácido sulfúrico en la atmósfera se encuentra como una suspensión coloidal líquida. El ácido sulfúrico en la atmósfera se encuentra como una suspensión coloidal líquida.

12 Compuestos azufrados en la atmósfera Concentración normal 30 μg /m 3 : único efecto lluvia ácida como fenómeno local. Concentración normal 30 μg /m 3 : único efecto lluvia ácida como fenómeno local. 55 μg/m 3 necrosis de tejidos vegetales. 55 μg/m 3 necrosis de tejidos vegetales. Mayor a 100 μg/m 3 provoca efectos respiratorios en los seres vivos. Mayor a 100 μg/m 3 provoca efectos respiratorios en los seres vivos. En Londres, en 1952, una niebla asociada a compuestos azufrados llegó a provocar fallecimientos. En Londres, en 1952, una niebla asociada a compuestos azufrados llegó a provocar fallecimientos. Concentración normal 30 μg /m 3 : único efecto lluvia ácida como fenómeno local. Concentración normal 30 μg /m 3 : único efecto lluvia ácida como fenómeno local. 55 μg/m 3 necrosis de tejidos vegetales. 55 μg/m 3 necrosis de tejidos vegetales. Mayor a 100 μg/m 3 provoca efectos respiratorios en los seres vivos. Mayor a 100 μg/m 3 provoca efectos respiratorios en los seres vivos. En Londres, en 1952, una niebla asociada a compuestos azufrados llegó a provocar fallecimientos. En Londres, en 1952, una niebla asociada a compuestos azufrados llegó a provocar fallecimientos.

13 Contaminación del aire por nitrógeno Se denomina genéricamente NO x a los compuestos contaminantes del nitrógeno como NO y NO 2. Los volcanes generan NO x y NH 3. También se forman en distintos procesos biológicos. Se generan durante la combustión de hidrocarburos a altas temperaturas. Contribuyen al efecto invernadero

14 Formación del ácido nítrico atmosférico Participan del proceso distintos radicales libres presentes en la atmósfera Participan del proceso distintos radicales libres presentes en la atmósfera N 2 O + O * 2 NO N 2 O + O * 2 NO NO + O 3 NO 2 + O 2 NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + HO * HNO 3 NO 2 + HO * HNO 3 Participan del proceso distintos radicales libres presentes en la atmósfera Participan del proceso distintos radicales libres presentes en la atmósfera N 2 O + O * 2 NO N 2 O + O * 2 NO NO + O 3 NO 2 + O 2 NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + HO * HNO 3 NO 2 + HO * HNO 3

15 Daños ocasionados por la lluvia ácida Acción corrosiva sobre diversos materiales. Acción perjudicial sobre la salud. Acidificación del suelo. Acidificación de ríos y lagos con riesgos para la biota. Pérdida de vitalidad de los bosques. La vida media de los NO x es 1 día y del SO 2 es de 7,7 días.

16 Cómo evitar la lluvia ácida Disminuir el uso de combustibles fósiles. Disminuir el uso de combustibles fósiles. Disminución del uso del parque automotor. Disminución del uso del parque automotor. Desarrollar formas de energía más limpias. Desarrollar formas de energía más limpias. No emitir contaminantes a la atmósfera No emitir contaminantes a la atmósfera Disminuir el uso de combustibles fósiles. Disminuir el uso de combustibles fósiles. Disminución del uso del parque automotor. Disminución del uso del parque automotor. Desarrollar formas de energía más limpias. Desarrollar formas de energía más limpias. No emitir contaminantes a la atmósfera No emitir contaminantes a la atmósfera

17 El efecto invernadero La temperatura terrestre está determinada por el equilibrio entre el flujo energético proveniente de la luz solar y el flujo reflejado hacia fuera por la superficie terrestre. El ozono absorbe UV en la alta atmósfera. Los aerosoles reflejan energía solar en la baja atmósfera. El efecto Rayleigh difunde radiación de λ corta

18 Una parte de la radiación emitida por el planeta es IR (λ > 780 nm) la cual es absorbida y vuelta a emitir en todas direcciones (inclusive hacia la tierra) por los gases de invernadero, lo que provoca la retenci ó n de unos 150 w/m 2. Una parte de la radiación emitida por el planeta es IR (λ > 780 nm) la cual es absorbida y vuelta a emitir en todas direcciones (inclusive hacia la tierra) por los gases de invernadero, lo que provoca la retenci ó n de unos 150 w/m 2. Estos gases son, principalmente, vapor de agua, CO 2, CH 4, O 3. Estos gases son, principalmente, vapor de agua, CO 2, CH 4, O 3.

19 Fuentes de CO 2 Ciclo del carbono Ciclo del carbono Combustibles fósiles Combustibles fósiles Fabricación de cal y cemento Fabricación de cal y cemento Ciclo del carbono Ciclo del carbono Combustibles fósiles Combustibles fósiles Fabricación de cal y cemento Fabricación de cal y cemento

20 Los registros de temperatura confirman que nuestro planeta se ha calentado en medio grado Celsius en los últimos 100 años. Aún quedan por determinar las causas de este aumento. Se observa también un enfriamiento de la estratósfera y una tendencia a la fusión de los glaciares. Los registros de temperatura confirman que nuestro planeta se ha calentado en medio grado Celsius en los últimos 100 años. Aún quedan por determinar las causas de este aumento. Se observa también un enfriamiento de la estratósfera y una tendencia a la fusión de los glaciares. Las dudas que esgrimen hoy muchos gobiernos y fuentes de poder económico irán cayendo en los próximos años gracias al desarrollo de nuevos modelos informáticos y a la recopilación de nuevos datos que conducirán a mejores predicciones del cambio climático. Efecto Invernadero : Presente y Futuro

21 El ozono estratosférico Se formó en la atmósfera en los procesos: Fotólisis del oxígeno atmosférico iniciada por UV con λ < 240 nm O 2 2 O Fotólisis del oxígeno atmosférico iniciada por UV con λ < 240 nm O 2 2 O Fotodisociación del dióxido de nitrógeno en la tropósfera NO 2 NO + O Fotodisociación del dióxido de nitrógeno en la tropósfera NO 2 NO + O Se formó en la atmósfera en los procesos: Fotólisis del oxígeno atmosférico iniciada por UV con λ < 240 nm O 2 2 O Fotólisis del oxígeno atmosférico iniciada por UV con λ < 240 nm O 2 2 O Fotodisociación del dióxido de nitrógeno en la tropósfera NO 2 NO + O Fotodisociación del dióxido de nitrógeno en la tropósfera NO 2 NO + O

22 Los átomos de oxígeno así formados son muy reactivos e intervienen en la siguiente reacción, en presencia de un gas inerte del aire que absorbe la energía térmica liberada, evitando la ulterior descomposición del ozono formado O 2 + O + M O 3 + M El ozono es un fuerte absorbente de la radiación solar con λ < 300 nm, haciendo compatibles con la vida las condiciones terrestres.

23 El ozono se concentra entre los 20 y 30 km de altura sobre el nivel del mar. El ozono se concentra entre los 20 y 30 km de altura sobre el nivel del mar. La capa de ozono, medida como si se encontrara a los 21 km y en CNPT, debe ser de 3 mm de espesor. La capa de ozono, medida como si se encontrara a los 21 km y en CNPT, debe ser de 3 mm de espesor. Este valor se conoce como 3 U.D. (unidades Dobson) medidas desde los satélites meteorológicos Nimbus por un espectrómetro de Dobson. Este valor se conoce como 3 U.D. (unidades Dobson) medidas desde los satélites meteorológicos Nimbus por un espectrómetro de Dobson. El ozono se concentra entre los 20 y 30 km de altura sobre el nivel del mar. El ozono se concentra entre los 20 y 30 km de altura sobre el nivel del mar. La capa de ozono, medida como si se encontrara a los 21 km y en CNPT, debe ser de 3 mm de espesor. La capa de ozono, medida como si se encontrara a los 21 km y en CNPT, debe ser de 3 mm de espesor. Este valor se conoce como 3 U.D. (unidades Dobson) medidas desde los satélites meteorológicos Nimbus por un espectrómetro de Dobson. Este valor se conoce como 3 U.D. (unidades Dobson) medidas desde los satélites meteorológicos Nimbus por un espectrómetro de Dobson.

24 Destrucción del ozono estratosférico Entran en juego distintas sustancia químicas usadas en refrigeración, aerosoles, espumas, solventes, extinguidores, etc. Freones. Freones. Halones. Halones. Metilcloroformo. Metilcloroformo. Tetracloruro de carbono. Tetracloruro de carbono. Óxidos de nitrógeno. Óxidos de nitrógeno.

25 La destrucción del ozono Las sustancias anteriores catalizan el proceso Las sustancias anteriores catalizan el proceso X + O 3 XO + O 2 X + O 3 XO + O 2 XO + O O 2 + X XO + O O 2 + X La suma de la ecuaciones anteriores es La suma de la ecuaciones anteriores es O 3 + O 2 O 2 O 3 + O 2 O 2 Los gases de efecto invernadero elevan la temperatura local y aceleran el proceso. Los gases de efecto invernadero elevan la temperatura local y aceleran el proceso.

26 LA TIERRA ES NUESTRO ÚNICO HOGAR LA TIERRA ES NUESTRO ÚNICO HOGAR ¡CUIDEMOS NUESTRA CASA! LA TIERRA ES NUESTRO ÚNICO HOGAR LA TIERRA ES NUESTRO ÚNICO HOGAR ¡CUIDEMOS NUESTRA CASA!