CONTAMINACIÓN DE LA ATMÓSFERA

Presentación del tema: "CONTAMINACIÓN DE LA ATMÓSFERA"— Transcripción de la presentación:

1 CONTAMINACIÓN DE LA ATMÓSFERA
Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente 2º Bachillerato - Salesianos Atocha Luis Heras

2 5. Contaminación atmosférica
Algunas definiciones: Contaminación puntual: los vertidos surgen de un punto concreto, controlable (ej: una chimenea). Contaminación difusa: el foco sale de una zona más o menos extensa, más difícil de controlar (ej: tráfico en una gran ciudad). Emisión: salida de contaminantes a través del foco emisor. Inmisión: concentración de contaminantes en una zona.

3 5.1 Factores que determinan la contaminación atmosférica
1) Tipo de contaminante: características físicas (gas, partículas…) y químicas (con qué reacciona…), va a determinar su tiempo de residencia. 2) Concentración: se establecen unos valores límites. 3) Tiempo de exposición 4) Tipo de organismo que sufre la contamiación 5) Posible bioacumulación

4 5.2 Clasificación de los contaminantes
A) Energía Contaminación acústica Contaminación lumínica. Contaminación térmica B) Sustancias químicas Contaminantes primarios: salen directamente de la fuente contaminante (ej: los SOx cuando se quema carbón) Contaminantes secundarios: resultan de la reacción química de los contaminantes primarios con componentes de la atmósfera

5 Contaminación acústica:
Importante en ciudades y cerca de las vías de transporte. Presenta un problema psicológico de estrés, además de posible pérdida de audición Posibles soluciones: - Limitación de la velocidad máxima de los vehículos - Promoción del transporte público - Uso de barreras acústicas cerca de carreteras, aeropuertos, industrias… - Trazado y diseño acústico en la planificación de las carreteras urbanas, en los vuelos aéreos, en las fiestas… - Adopción de técnicas y máquinas más silenciosas en obras e industria.

6 Contaminación lumínica
La iluminación de las ciudades afecta a la observación astronómica, altera la vida nocturna de animales y tiene efectos psicológicos. Posibles soluciones: - Mejorar las fuentes de luz, haciéndolas más eficientes - Reducir o apagar la luz en función de la necesidad, el clima… - Rediseñar los planes de iluminación de una ciudad

7 Contaminación térmica
Las causas principales, además del cambio climático global producido por el aumento de gases invernadero, serían las industrias eléctricas y nucleares, y los aparatos de aire acondicionado. “Islas de calor”: la temperatura es mayor en los núcleos urbanos e industriales por varias razones: el aire acondicionado y los vehículos expulsan mucho calor al exterior, los materiales de los edificios absorben y retienen mucho calor, la humedad atmosférica se seca rápido, los vientos son menos intensos, la contaminación es masiva… Posibles soluciones: Aumentar el uso de fuentes de energía renovables Reutilizar el agua de refrigeración en las industrias Mejorar en la eficiencia de aparatos, y controlar la temperatura del aire acondicionado

8 5.3 Principales contaminantes atmosféricos
A) ÓXIDOS DE CARBONO MONÓXIDO DE CARBONO CO Producido por la combustión incompleta de materiales con Carbono*. La mayoría del CO lo ha generado el ser humano, y representa casi el 50% de la contaminación atmosférica. A nivel local, es tóxico y mortal por su gran afinidad hacia la hemoglobina, que desplaza al oxígeno. DIÓXIDO DE CARBONO CO2 Producido por la combustión completa de materiales con Carbono*. Intensifica junto con otros gases el efecto invernadero natural. No es tóxico, pero su concentración está aumentando tanto debido a los procesos industriales que se le considera responsable de la intensificación del efecto invernadero. *: combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural) y biomasa (madera y residuos orgánicos).

9 B) ÓXIDOS DE AZUFRE SOx (SO2 Y SO3) El SO2 corresponde al 18% de la contaminación atmosférica. La mayor parte de este gas proviene de la actividad antropogénica: de la quema del carbón, cuyos compuestos de azufre crean este gas. Naturalmente se produce por el metabolismo de algunas algas, erupciones… El SO2 reacciona con el agua (de mucosas, ojos, pulmones…) produciendo H2SO4, muy dañino por ejemplo para las afecciones pulmonares. Los SOx reaccionan con el agua atmosférica, produciendo H2SO4, que actúa como contaminante en el smog y en la lluvia ácida.

10 C) ÓXIDOS DE NITRÓGENO NOx (N2O, NO2 Y NO) El N2 atmosférico es muy estable, pero a elevada T reacciona con el O2 y crea NOx. Los NOx con agua dan HNO3, muy irritante para ojos y pulmones, puede producir asma. Además afecta a la vegetación y es un componente de la lluvia ácida. El N2O es el único NOx de efecto invernadero que además es causante de la destrucción de la capa de ozono. La mayor parte de los NOx son antropogénicos, se crean en los motores de los coches o en la quema de biomasa/combustibles fósiles. De manera natural se generan en las erupciones volcánicas, tormentas y por algunas bacterias desnitrificantes.

11 D) PARTÍCULAS Un aerosol es una mezcla (suspensión) de partículas sólidas o líquidas en un gas. Normalmente se mezclan varios compuestos químicos en una partícula. El origen de ellas suele ser a partir de los vehículos y actividades industriales. También se incluyen aquí los metales pesados (aquellos con d superior a 5 kg/dm3, Hg, Pb, Cd, Ta…) , que resultan tóxicos a concentraciones muy bajas, especialmente para el sistema nervioso. Salvo el Hg que está en forma de gas en la atmósfera, el resto forman partículas y su origen es antropogénico. Es importante su papel en la bioacumulación.

12 E) Sustancias radiactivas Liberadas por actividades humanas (accidentes y bombas nucleares…) o de origen natural. Tienen efectos cancerígenos y teratogénicos (provocan malformaciones en el feto). F) Compuestos orgánicos volátiles (COVs) Ejemplos: benceno, terpenos, CFC… De origen antropogénico o natural, intervienen en la formación del smog fotoquímico, y también son cancerígenos o tienen efectos nocivos en la respiración.

13 G) Ozono (O3) La mayor parte del ozono está en la estratosfera (donde el problema es la destrucción de la capa de ozono), mientras que sólo el 10% del ozono total está en la troposfera, donde es un contaminante y el problema es su producción, la cual viene potenciada por las actividades humanas. El O3 se origina por reacciones fotoquímicas donde intervienen otros compuestos ya vistos (COV, CO, NOx) que reaccionan gracias a la energía del Sol. El ozono es muy dañino para los ojos y para los pulmones y es capaz de reducir notablemente el rendimiento de la fotosíntesis en las plantas.

14 Nitratos de peroxiacetilo (PAN)
Contaminantes secundarios (se forman por reacción de los contaminantes 1ºs con la atmósfera) H2SO4 HNO3 Nitratos de peroxiacetilo (PAN) Ozono troposférico

15 Contaminación atmosférica local: smog
5.4 Contaminación atmosférica local y regional Contaminación atmosférica local: smog El smog clásico (industrial) surge de la combustión de aceites y carbones que contienen compuestos de azufre. Los principales componentes son por tanto SO2, H2SO4 y partículas de hollín (carbón no quemado). Se encuentra en zonas que empiezan el desarrollo industrial y tiene un color grisáceo. El smog fotoquímico es el más frecuente en las zonas industrializadas y con alta densidad de vehículos. Los rayos solares inciden sobre una serie de COV y el NO2, creando gran variedad de compuestos: entre ellos hay oxidantes, como el O3, aldehídos y el Nitrato de Peroxiacetilo (NPA); y otros compuestos como el HNO3... Este smog, de máxima concentración a primeras horas de la tarde, es de color ligeramente marrón (por el NO2)

16 Fotolisis de NO2 NO2 + hv -> NO + O Reacción del oxígeno atómico con el oxígeno molecular. O + O2 -> O3 a) Sin hidrocarburos, el ciclo se cierra porque el ozono desparece. NO + O3 -> NO2 + O2 b) Con hidrocarburos, Hidrocarburos + NO + O3 -> NO2 + radicales libres Los radicales libres reaccionan con diferentes sustancias generando PAN y aldehídos.

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18 Contaminación atmosférica regional: lluvia ácida
El uso de combustibles con azufre (carbón en centrales térmicas) y el tratamiento de recursos mineros con sulfuros emite SO2 a la atmósfera. En diversas combustiones de elevada T (vehículos, industrias…) el O2 y el NO2 atmosférico reaccionan y producen NOx. Estos dos contaminantes primarios (SOx y NOx) reaccionan con el agua y forman respectivamente H2SO4 y HNO3 que forman partículas líquidas (deposición húmeda) suspendidas en la atmósfera, o que al reaccionar con NH3 u otras partículas pueden formar sales sólidas (deposición seca) de nitratos y sulfatos. El ozono puede contribuir a su formación.

19 Posibles reacciones de formación
H2O +SO3 -> H2SO4 H2O + 3NO2 -> 2HNO3 + NO Con Ozono: H2O +O3 + 2 NO2 -> 2HNO3 + O2 H2O + O3 + SO2 -> H2SO4 + O2

20 Efectos de la lluvia ácida
La acidificación de los suelos provoca que su reserva de Mg2+ y Ca2+ disminuya, porque al reaccionar con los ácidos estos iones son arrastrados por el agua que se infiltra, privando a las plantas de nutrientes. La lluvia ácida también debilita a las plantas y las hace más débiles a infecciones, sequía… La acidificación de los lagos acaba siendo letal para los organismos acuáticos. También afecta a materiales creados por el ser humano, como estatuas y monumentos de CaCO3 (caliza, mármol…) y materiales metálicos a los que corroe.

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23 5.5 Contaminación atmosférica de ámbito global
La disminución de la capa de ozono La intensificación del efecto invernadero

24 La disminución de la capa de ozono
No es correcto hablar de “agujero” de la capa de ozono, porque no hay un espacio totalmente desprovisto de este gas. Lo que se ha detectado es una disminución muy marcada de la concentración del ozono en las zonas cercanas a los polos en invierno-primavera.

25 El 10% del ozono está en la troposfera (donde es un contaminante) y el 90% está en la estratosfera, formando una capa llamada ozonosfera. La ozonosfera absorbe las radiaciones ultravioletas (UV) (principalmente UV C y gran parte de UV B, las de longitud de onda más corta), lo cual provoca un aumento de T en la ozonosfera y filtra una buena parte de las radiaciones UV que tienen un efecto perjudicial en los seres vivos – producen mutaciones en el ADN.

26 Si se reduce la capa de ozono, se incrementa la entrada de radiaciones UV dañinas, con consecuencias como: Influencia negativa sobre el rendimiento fotosintético (afecta a la base de las cadenas tróficas) Cáncer de piel Daño en los ojos (cataratas) Disminución de las defensas inmunitarias

27 Hay un equilibrio natural entre la producción y destrucción de ozono en la estratosfera, lo cual permite que esta capa se preserve. Producción: Los rayos UV rompen el O2, separándolo en átomos de O que se pueden unir de nuevo a otro O2 formando ozono. Mucho ozono también se crea de esta forma en las tormentas. Destrucción: El O3 creado por efecto de la radiación UV e IR se destruye, separándose en O2 y O. (Este oxígeno atómico de nuevo se unirá a O2 para crear O3, por lo que no se considera que haya pérdida).

28 Los principales agentes que pueden romper el equilibrio del ozono son los compuestos orgánicos halogenados (que contienen en su estructura F, Cl, Br, I). En condiciones determinadas, estos compuestos pueden producir Cl o Br atómico, que reaccionan con el O3 destruyéndolo (además esta reacción es catalítica, cada átomo de Cl o Br destruye muchas decenas de miles de moléculas de O3). Esos procesos de formación del Cl o Br atómico ocurren sobre una superficie que suele ser una partícula de hielo, las cuales se forman en la estratosfera ártica y antártica en invierno, de ahí la relación de la reducción inverno-primaveral de la capa de ozono en la Antártida y en el Ártico. Esa superficie también pueden ser partículas de sulfatos. El tiempo de residencia de estas sustancias es de muchos años, por lo que su efecto es a largo plazo. Además, no pueden ser eliminados por la lluvia (son insolubles). También los NOx pueden romper el ozono.

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30 Los principales responsables de la disminución de la capa de ozono son los compuestos CloroFluoroCarbonados (CFCs). Se producen en pequeñas cantidades en las erupciones volcánicas, pero la mayor parte es antropogénico. Estos compuestos se usan como propelentes en los sprays, como refrigerantes en frigoríficos y aire acondicionado y como disolventes. Otros compuestos que afectan a la capa de ozono son los halones (usados en extinción de incendios) y el bromuro de metilo (fumigación). Hoy en día estas sustancias ya no se producen en los países industrializados, aunque todavía existen reservas importantes de ellos.

31 Para frenar la destrucción de la capa de ozono, en 1987 muchos países firmaron el Protocolo de Montreal para controlar y acabar con la producción de numerosas sustancias que se han demostrado nocivas para la ozonosfera. El Protocolo establece una serie de límites de contaminantes a cumplir de forma progresiva en el tiempo. Se considera que si se siguen los tratados, en 2050 se puede haber recuperado la capa de ozono a niveles normales. El Protocolo de Montreal, cuyo progreso ha sido revisado varias veces desde su firma, se considera un ejemplo de cooperación internacional debido al alto grado de aceptación y de compromiso que ha generado en las naciones conscientes del problema, y que está cumpliendo sus objetivos de cara a resolver el problema de la disminución de la capa de ozono.

32 La intensificación del efecto invernadero
Sólo una fracción de la radiación es absorbida y devuelta al espacio por los gases de la atmósfera. El resto incide en la superficie terrestre y la calienta. Este calentamiento hace que la superficie emita radiaciones infrarrojas (IR) de longitud de onda mayor a la recibida. Estas radiaciones IR son absorbidas por una serie de gases de efecto invernadero que hay en la troposfera, que la vuelven a emitir: parte a la superficie y parte al exterior. Los gases de efecto invernadero retrasan la pérdida de calor del planeta (aunque, al final, ha de acabar saliendo tanta energía como la que entra) y permiten una T media de 15ºC. Esto es el efecto invernadero natural.

33 Gases de importancia en la intensificación del efecto invernadero
Gases de efecto invernadero Los principales son el vapor de H2O, el CH4 y el CO2. El vapor de H2O sería el principal gas, pero cuando hablamos de la intensificación del efecto invernadero no lo tomamos en cuenta porque el agua varía mucho en función de la T, localización… Gases de importancia en la intensificación del efecto invernadero Las actividades humanas modifican de manera notable la concentración de estos gases, como se ha demostrado: sus concentraciones han aumentado muchísimo en las últimas décadas. De mayor a menor concentración: CO2 (dióxido de carbono) CH4 (metano) N2O (óxido nitroso) CFC (clorofluorocarbonos) y PFC (perfluorocarbonos) SF6 (hexafluoruro de azufre)

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35 CO2 (dióxido de carbono)
CO2 (dióxido de carbono). A él se debe el 50% del efecto invernadero y por eso se le toma como referencia (su GWP es de 1). CH4 (metano). Tiene un GWP de 25 (es decir, que su potencial de producir efecto invernadero es 25 veces mayor al del CO2). Sin embargo, su tiempo de residencia es de unos 10 años, y su concentración de 0,00015%. N2O (óxido nitroso). Tiene un GWP de casi 300. Con unos 100 años de tiempo de residencia, tiene una concentración de 0,00002%. CFC (clorofluorocarbonos) y PFC (perfluorocarbonos). Sus GWP estimados son de 1000 y Sus residencias son variables, superiores a las del metano. SF6 (hexafluoruro de azufre) Tiene un GWP de más de , y una vida de varios miles de años.

36 Fuentes humanas de emisiones de gases contaminantes
Producción de electricidad (31%) – Aproximadamente el 67% de nuestra electricidad proviene de la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural). Transporte (27%) Casi el 90% de los combustibles se basan en el petróleo (gasolina o diésel). Afecta a vehículos, trenes, barcos y aviones. Industria (21%) – La emisiones provienen de la quema de combustibles fósiles para producir energía así como de las reacciones químicas necesarias dentro de los procesos industriales. Comercial y residencial (12% ) – La emisiones vienen dadas por la quema de combustibles fósiles para calefacción, por el uso de productos con gases contaminantes y por la gestión de las basuras. Agricultura (9%) – Los gases provienen de fertilizantes, quema de biomasa, ganado…

37 Efectos del aumento de las temperaturas
Mayor variabilidad en los climas Migraciones poblacionales y animales, desaparición de ecosistemas Cambios en la distribución de las precipitaciones con avance de los desiertos subtropicales (desertización) Aumento de incendios, sequías prolongadas Inundaciones del litoral, de deltas y humedales de terrenos en depresiones… Aumento/Disminución del albedo. Desplazamiento de las zonas climáticas hacia los polos. Aumento de los icebergs. Crisis agrícolas, turísticas y sociales Lluvias y tormentas: por una mayor evaporación de agua del mar Reducción de la calidad del agua Problemas de salud por los climas elevados Extensión de enfermedades de las zonas cálidas, como la malaria.

38 Fusión de los glaciares
Falta de agua en los ríos y lagos a los que alimentan Escasez de agua dulce para la población Aumento del nivel del mar Destrucción de ecosistemas Modificación de actividades deportivas, turísticas, agrícolas Fusión de los casquetes glaciales Desaparición de ecosistemas Otros Acidificación de los mares (por fijación del CO2) Cambios en las corrientes marinas y en la cinta transportadora oceánica

39 Aumento del nivel del mar
Se estima que el nivel del mar está aumentando unos 3 mm al año desde 1993, un aumento que va a más y que ya es muy superior a la tendencia anterior al 1993.

40 Aumento del nivel del mar
Mediante dos mecanismos: 1) Dilatación térmica: el agua oceánica se expande al calentarse 2) Derretimiento de los casquetes polares y de los glaciares. Esto además crea una disminución del albedo que aumenta aún más la absorción de calor.

41 Desde 1900 hasta hoy, la temperatura media del clima de la Tierra sigue ascendiendo. El calentamiento climático es un problema global (afecta a la totalidad del planeta) por lo que las soluciones también deben ser globales. Esta variación climática en parte puede ser natural, pero también hay influencia humana. En el convenio de Río de Janeiro de 1992 así se apuntó, y se concluyó que si los países siguen el modelo de desarrollo incontrolado, las emisiones de gases de efecto invernadero se dispararán, recomendándose el uso de energías limpias y renovables, y la aplicación de políticas basadas en el desarrollo sostenible.

42 Protocolo de Kioto En 1997 tuvo lugar una reunión internacional en Kioto para tratar de llegar a un acuerdo de reducción de los gases de efecto invernadero. Surgió el Protocolo de Kioto, ratificado por 132 estados en y más tarde por hasta 189 estados- donde se comprometían al reducir globalmente al menos un 5% las emisiones entre , si bien el margen a reducir varía en cada país. Los resultados no han servido para estabilizar las emisiones, y por ejemplo, el país con mayores emisiones (EEUU) ni siquiera lo ratificó. La cumbre de París de 2015 decidirá un nuevo rumbo en el afrontamiento del cambio climático.

43 5.6 Factores topográficos y meteorológicos en la contaminación atmosférica
Factores climatológicos La lluvia limpia los contaminantes, que pasarían a la hidrosfera. Vientos fuertes pueden dispersar la contaminación. La isla de calor retiene la contaminación La brisa marina (día y noche) La brisa de valle Inversiones térmicas: se produce cuando la T aumenta con la altitud. La estabilidad del aire es máxima y por eso el aire no se desplaza. Se produce cuando GVT < 0, lo cual produce un punto en el cual el aire ascendente tiene la misma T (y densidad) que el aire circundante y por eso ya no asciende más. Esto hace que la contaminación se acumule a niveles bajos.

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46 Factores topográficos: inciden en la creación y mantenimiento de las inversiones térmicas, como los valles donde se estanca el aire frío. 1) Inversión térmica en altitud (en zona anticiclónica) La subsidencia lenta que se da un anticiclón provoca que a veces esa masa de aire no desplace al aire más frío que está justo sobre la superficie, creando una inversión térmica. 2) Inversión térmica superficial (en zona anticiclónica) Ocurre cuando en invierno se enfría rápidamente la capa superficial de aire por radiación, y permanece más fría que la que hay por encima, formando una inversión térmica. Suele generar niebla. 3) Cuando el aire frío se mete por debajo del aire más cálido, que puede ocurrir por una brisa marina.

47 Condiciones meteorológicas y climáticas
Estratificación del aire. GVT < GAS GVT > GAS GVT = GAS Temperatura ºC Altitud (m) Temperatura ºC Altitud (m) Temperatura ºC Altitud (m) Estable Inestable Indiferente GAS GVT GVT GAS GVT GAS La Tª del aire contaminado es inferior a la del aire que le rodea. Es más densa, no puede subir e incluso baja La Tª del aire contaminado es superior a la del aire que le rodea. Se favorecen los movimientos verticales y la dispersión de los contaminantes Las Tª son similares y su variación con la altura es la misma. No se favorece ningún movimiento Eduardo Gómez

48 5.7 Control de la contaminación atmosférica
Medidas preventivas: Legislación ambiental efectiva: prohibición de ciertos contaminantes, evaluaciones de impacto… Fuentes de energía renovables Energías alternativas para el transporte Filtros de contaminantes en las fuentes de emisión Contribución individual de todos nosotros haciendo un uso racional de la energía Medidas correctivas: Se pueden emplear equipos de eliminación de gases nocivos en espacios cerrados, pero a escala global esto es muy complicado…

49 5.8Cambios climáticos Cambios climáticos previos al Cuaternario.
Durante el Precámbrico y principios del Paleozoico sólo existía un gran continente, llamado Pangea. Este continente supondría un freno para las corrientes oceánicas cálidas. Esto se traduciría en glaciaciones, de las cuales destacaron la precámbrica y la carbonífera. Cuando Pangea se dividió en dos, y en sus posteriores divisiones, las corrientes oceánicas pudieron circular por medio de ambas y las T ascendieron. Durante el mesozoico y el Terciario el clima se volvió tropical, muy favorable para el desarrollo de los dinosaurios.

50 Cambios climáticos durante el Cuaternario.
En esta Era, la situación de los continentes no varía, por lo que el cambio climático no se debe a esta situación. Se supone que los cambios se deben a los ciclos de Milankovitch, relacionados con la inclinación del eje terrestre y excentricidad de su órbita. Durante los últimos años, la Tierra ha pasado por períodos glaciares de unos años de duración, separados por períodos interglaciares. Entre los datos que lo avalan están: El tipo de hielo que se forma en los glaciares durante la glaciación, que es más blanco por la presencia de pocas burbujas de CO2 atrapadas en él. El hielo que se forma en esos mismos glaciares en períodos interglaciares contiene más cantidad de burbujas de CO2 atrapadas, por lo que es más azulado. El estudio de los pólenes encontrados en los sedimentos, que permiten interpretar el clima de la época en que se depositaron.

51 Cambios en las temperaturas durante el pasado histórico
La última glaciación terminó hace años. A partir de entonces los cambios climáticos han sido más suaves. Se denomina óptimo climático al período de máximo calentamiento acaecido durante el Holoceno (2º-3º C más que en la actualidad en nuestras latitudes). Esto supuso: la retirada del hielo que cubría hasta el centro de Europa y la elevación del nivel del mar. Algunos cambios históricos: “Pequeña edad de hielo”, que se produjo durante el a.C. Hace más de 1000 años, una pequeña glaciación y su deshielo, que condujo al auge de las exploraciones vikingas. En el siglo XV hizo mucho frío y sequía, lo que provocó grandes hambrunas, enfermedades como el cólera. Posteriormente la temperatura se ha ido suavizando hasta la actualidad. Existan ahora algunas fluctuaciones de un siglo a otro. Parece ser que son debidas a manchas solares que surgen cada 80 – 180 años, que incrementan la cantidad de energía que emite el Sol.

52 Cambios en las temperaturas durante la actualidad
Cambio climático actual: se estima que la T ha subido casi un grado en los últimos 100 años, y se le achaca a la actividad humana (consumo de combustibles fósiles + deforestación). Podría subir entre 1 y 5ºC más en los próximos 100 años, con las consecuencias vistas en este tema.