TEMA 6. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.

Transcript

1 TEMA 6. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA. Pódese definir contaminación da atmosfera como a alteración do seu estado natural por emisión de substancias ou radiacións alleas á súa composición natural ou en proporción superior a dito estado. 1 TIPOS DE CONTAMINANTES Podemos clasificar os contaminantes en dous grupos: as substancias químicas e as formas de enerxía. 1.1 SUBSTANCIAS QUÍMICAS Atendendo á súa orixe podemos diferenciar entre contaminantes primarios e secundarios Contaminantes primarios Substancias de composición variada emitidas directamente á atmosfera. Inclúense neste grupo: Partículas. Son substancias sólidas ou líquidas, cun tamaño que oscila entre 0,1 e 100 micras. Teñen unha composición química variada (metais, sales, compostos orgánicos, pole, bacterias, etc). De forma natural proveñen de incendios espontáneos e de volcáns. A actividade humana xéraas en procesos como combustións, actividades mineiras ou fábricas de cemento. Compostos de xofre. Principalmente os óxidos de xofre, que resultan da combustión do xofre nos combustibles fósiles. Óxidos de nitróxeno. Orixínanse especialmente nas combustións a altas temperaturas como nos diferentes medios de transporte; ou mesmo nas actividades agrícolas derivados dos fertilizantes. Óxidos de carbono. O CO (monóxido de carbono) é o contaminante que máis abunda na atmosfera próxima á maior parte das cidades, a acción humana prodúceo en combustións incompletas de substancias que conteñen carbono; é un gas moi tóxico. O CO 2 (dióxido de carbono) porén non é tóxico e incluso constitúe un nutriente esencial das plantas; pero se aumenta a súa concentración increméntase o efecto de invernadoiro natural, o que leva a modificacións importantes no clima terrestre; a acción humana prodúceo en reaccións de combustión. Hidrocarburos. Constitúen un grupo de contaminantes moi abundantes en cidades e zonas industriais; a súa orixe antropoxénica radica nas industrias petrolíferas, nas plantas de tratamento de gas natural e nos vehículos. Cabe destacar o metano (CH 4 ), cuxa orixe antropoxénica está na xestión de combustibles fósiles, a agricultura do arroz e os procesos de descomposición de materia orgánica en vertedoiros e depuradoras. Organohaloxenados. Podemos incluír aquí os dioxinas, que se producen no tratamento de produtos clorados e na incineración de residuos que teñen substancias cloradas; son moi tóxicos. Os CFCs son gases estables, non tóxicos, foron empregados por iso en aerosois, refrixerantes, etc; está demostrado que son prexudiciais para a capa de ozono e actualmente o seu uso está moi restrinxido. Metais pesados. Entre os máis nocivos atópanse o chumbo, o cadmio e o mercurio. O chumbo na súa maioría procede da combustión de gasolinas que o levan como aditivo antidetonante Contaminantes secundarios Orixínanse a partir dos primarios mediante reaccións que teñen lugar na atmosfera. Son entre outros: SO 3 e H 2 SO 4. Resultan da reacción do SO 2 con outros compoñentes da atmosfera como o vapor de auga. NO 3 e HNO 3 Proceden da transformación do NO 2 polo ozono ou polo vapor de auga. Nitratos de peroxiacilo (PAN). Orixínanse no transcurso de reaccións fotoquímicas, a partir dos hidrocarburos. 1

2 Ozono troposférico. O ozono (O 3 ) é un gas de forte poder oxidante. A súa orixe antropoxénica débese ás reaccións fotoquímicas de contaminantes primarios (NO 2, hidrocarburos) xerados polo tráfico nos ambientes urbanos. É polo tanto un compoñente do denominado smog fotoquímico. 1.2 FORMAS DE ENERXÍA Radiacións ionizantes. Son unha serie de partículas ou ondas electromagnéticas que poden ionizar átomos ou moléculas da materia sobre a que actúan directamente. Cando as radiacións ionizantes alcanzan ós seres vivos e son absorbidas por eles, poden afectar ós procesos biolóxicos e provocar malformacións xenéticas, cancro, etc. Clasifícanse en: Raios α (alfa): Protóns e neutros emitidos en reaccións nucleares. Raios β (beta): Electróns proxectados dos átomos. Raios γ (gamma): Onda electromagnética de alta enerxía e poder de penetración. Son propias tamén das reaccións nucleares. Raios X: Outra forma de onda electromagnética emitida polos electróns de certos átomos. Aínda que menos que os gamma, tamén son de alta enerxía. Radiacións non ionizantes. Non modifican a estrutura da materia ó non provocaren ionización nos átomos. Son as radiacións ultravioleta, radiacións infravermellas e microondas. Os efectos que provocan dependen da súa lonxitude de onda, a intensidade e do tempo de exposición ás mesmas. Ruído. Considérase na actualidade un tipo especial de contaminación atmosférica cunha grande incidencia sobre a poboación. 2 DISPERSIÓN DOS CONTAMINANTES O proceso de contaminación atmosférica iníciase coa emisión de un ou varios compostos á atmosfera. Posteriormente e segundo as condicións meteorolóxicas, prodúcese o seu transporte, difusión, acumulación e deposición (mecanismos sumidoiro). 2.1 Factores que afectan á dispersión Características das emisións. Este factor vén determinado pola natureza do contaminante (se é gas ou partícula, posto que as partículas poden depositarse con maior facilidade); a súa concentración; a temperatura de emisión pois canto maior sexa esta máis rapidamente ascenderá incluso a través das capas 2

3 con inversión térmica. Neste punto podemos incluír tamén a altura do foco emisor (por exemplo unha cheminea), xa que facilita a inxección das emisións nas capas superiores As condicións atmosféricas. Inestabilidade atmosférica: A dispersión dos gases contaminantes aumenta coa inestabilidade da atmosfera. A temperatura do aire e as súas variacións coa altura, que determinan os movementos das masas de aire (sobre todo a barreira que supoñen as inversións térmicas). Os ventos, en función das súas características: dirección, velocidade e turbulencia. As precipitacións, que producen un efecto de lavado sobre a atmosfera ó arrastraren parte dos contaminantes ó solo. Insolación, que favorece as reaccións entre os precursores dos oxidantes fotoquímicos, aumentando a concentración dos mesmos. Características xeográficas e topográficas A situación xeográfica e o relevo teñen unha influencia na orixe das brisas, que arrastran os contaminantes ou provocan a súa acumulación. As zonas costeiras, os vales e ladeiras de montaña condicionan as brisas que arrastran os contaminantes. A presenza de masas vexetais diminúe a cantidade de contaminación no aire ó frear a velocidade do vento, facilitando a deposición das partículas. Ademais, a vexetación emprega CO 2 para realizar a fotosíntese, actuando coma un sumidoiro. A presenza de núcleos urbanos inflúe no movemento de masas de aire diminuíndo a súa velocidade (presenza de edificios) e formando turbulencias segundo a disposición das rúas. Nas cidades aparece o efecto denominado illa de calor que fai que a temperatura no interior da cidade sexa máis alta que na súa periferia, pola calor que producen automóbiles, calefaccións e a desprendida por edificios e pavimentos. Isto favorece a aparición de brisas urbanas con circulacións cíclicas de masas de aire. Estes feitos contribúen a dificultar a dispersión dos contaminantes, favorecendo a súa concentración e orixinando a denominada cúpula de contaminantes que se ve incrementada por situacións anticiclónicas. 3 EFECTOS DA CONTAMINACIÓN DO AIRE 3.1 EFECTOS LOCAIS Os contaminantes causan danos directos nas persoas, demais seres vivos e materiais Smog Trátase da formación de néboas contaminantes (smoke+fog) típicas da contaminación urbana. Consideramos a existencia de dous tipos: Smog húmido ou sulfuroso. Coñeceuse a partir dun grave proceso de contaminación sufrido en Londres en 1952 coa morte de miles de persoas.ten a súa orixe na combustión de carbón e derivados do petróleo. A elevada concentración nos núcleos urbanos de partículas en suspensión (feluxes, fumes), SO 2, CO, procedentes de vehículos, calefaccións e industrias e a súa combinación con néboas en situacións nas que a atmosfera ten unha elevada humidade, ventos en calma e situación anticiclónica, dan lugar a esta situación. Maniféstase como unha néboa de cor gris-parda sobre a cidade e produce alteracións respiratorias. 3

4 Smog fotoquímico. A presenza no aire de elevadas concentracións de óxidos de nitróxeno, hidrocarburos e o mesmo osíxeno dan lugar a contaminantes secundarios (O 3, PAN, aldehidos) por oxidación fotoquímica utilizando a enerxía da radiación UV. Este proceso vese favorecido por situacións anticiclónicas, forte insolación e ventos débiles que dificultan a dispersión dos contaminantes. O smog fotoquímico caracterízase pola presenza de bruma e provoca danos respiratorios, irritación ocular e danos na vexetación. 3.2 EFECTOS REXIONAIS Chuvia ácida O fenómeno da chuvia ácida comeza cando SO 2 e NO x son liberados á atmosfera mediante procesos de combustión de combustibles fósiles. Estes reaccionan coa auga transformándose nos respectivos ácidos, retornando á superficie da Terra coas precipitacións. Os efectos da chuvia ácida maniféstanse na corrosión de metais e descomposición de materiais de construción, a destrución de ecosistemas naturais por acidificación do solo ou das augas, a destrución de masas forestais e a desaparición de especies animais en ecosistemas acuáticos. 3.3 EFECTOS GLOBAIS Diminución do ozono estratosférico Entre os anos 1977 e 1984 detectouse que a cantidade de ozono na estratosfera antártica sufrira unha importante diminución, feito que seguiu observándose en anos posteriores. Denominouse a este fenómeno o burato de ozono. A consecuencia desta diminución sería un incremento das radiacións ultravioleta que podería traer importantes consecuencias para o medio ambiente e para a saúde humana: Maior incidencia de cancros, alteracións imnunolóxicas e oculares en seres humanos e animais. Alteracións no crecemento de seres vivos. Modificacións no balance de radiación térmica na Terra. Comprobouse que os axentes destrutores do ozono son o cloro e o bromo, que aparecen en diversas substancias empregadas polo ser humano nas súas actividades como CFCs (clorofluorocarbonados). Cando a evidencia científica do dano causado polos CFCs se fixo unánime, a industria aceptou a necesidade de desenvolver novos produtos para substituílos, e os gobernos chegaron a acordos internacionais como o Protocolo de Montreal (1987) para limitar a fabricación de tales produtos. Aínda con estas medidas, pénsase que a capa de ozono non poderá recuperarse ata o ano Cambio climático inducido O quentamento do clima é un problema dunha gran envergadura xa que é global, é dicir, afecta á totalidade do planeta. Por isto, as solucións adecuadas para facerlle fronte hanse de levar a cabo a escala global, co consenso de tódolos países do mundo. 4

5 Todo cambio climático vén condicionado por un proceso que altera o balance enerxético do sistema climático entre a radiación entrante e a saínte, o que se coñece como forzamento de radiación. Os mecanismos deste forzamento podemos agrupalos en: Externos ó sistema climático, como variacións na órbita terrestre e cambios no fluxo solar. Internos, como a actividade volcánica ou os cambios na composición da atmosfera. No referente a estes últimos, os dous mecanismos mellor establecidos son o quentamento por incremento de gases de efecto invernadoiro e o arrefriamento por aerosois de sulfato. Segundo os últimos informes do Panel Intergubernamental sobre o Cambio Climático (IPCC), existen evidencias dun cambio climático con subida de temperaturas no último século así como da subida do nivel do mar, xogando un papel importante nestes cambios a acción humana. A causa destes cambios radicaría no incremento de gases de efecto invernadoiro: CO 2, CH 4, CFCs, ozono troposférico ou óxido nitroso (N 2 O). O vapor de auga tamén absorbe radiacións emitidas pola Terra sendo o principal gas de efecto invernadoiro, e plantéxase a súa implicación no cambio climático ao detectarse un aumento na concentración de H 2 O (v) debido ao incremento de temperatura. Gas Contribución ó E.I. Concentración Variación anual Tempo de permanencia (anos) CO ppm +0, CH ppb +0, N 2 O ppb +0, CFC 21 0, O 3 5? Horas-días Absorción de enerxía fronte ó CO 2 O aumento do efecto invernadoiro ten a súa unha dobre orixe: Por unha parte aumentaron as emisións directas destes gases nas fontes. Por outra rebaixouse a taxa de actividades que actuaban como sumidoiros de gases invernadoiro. Podemos resumilas así: Aumento do consumo de carburantes fósiles, co conseguinte aumento de CO 2 atmosférico. Incendios forestais. Implican un incremento das cantidades de CO 2 e CH 4 así como a perda de capacidade fixadora de CO 2. Deforestación. Supón unha menor actividade fotosintética e, por tanto, unha menor fixación do CO 2 atmosférico. Obtención de importantes cantidades de cemento na que se produce CO 2 na queima da rocha calcaria. Desgasificación de carbón e fugas en explotacións mineiras e de gas natural. O que aumenta as emisións de CH 4. 5

6 Consecuencias: As temperaturas globais aumentarán de media ata 3,5ºC. Climas temperados desprazaranse cara ó norte, mentres as zonas actuais sufrirán u proceso de desertización. Nivel medio do mar subirá ata 95 cm afectando a zonas costeiras. Para mitigar este problema faise necesario reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro. As Nacións Unidas impulsaron a celebración de varias convencións e a sinatura de convenios encamiñados á diminución na emisión destas substancias. Neste senso, merece destacarse o Protocolo de Kioto, no que moitos países adquiriron o compromiso de reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro. As porcentaxes de redución que se estableceron foron variables, atendendo fundamentalmente o grao de desenvolvemento de cada país. Para conseguir a redución das emisións proponse aplicar e seguir elaborando políticas conducentes a promover un desenvolvemento sostible, o que significa adoptar medidas como: Fomentar a eficiencia enerxética. Investigar, promover e desenvolver o aumento do uso de formas de enerxía renovables Fomentar reformas que limiten as emisións xeradas no sector do transporte. Fomentar a redución de metano mediante recuperación de residuos e outros mecanismos. Promover modalidades agrícolas sostibles. Conservar ou restaurar as cubertas vexetais. En 2013 entrou en vigor un novo tratado establecido na Cumbre do Clima, desta vez incluíndo ós dous países más emisores de CO 2 : Estados Unidos e China. 4 A CONTAMINACIÓN SONORA Enténdese por ruído un son excesivo ou intempestivo que pode producir efectos fisiolóxicos e psicolóxicos sobre as persoas ou os animais. 5 MEDIDAS DE PREVENCIÓN E CORRECCIÓN 5.1 Medidas preventivas Encamiñadas a evitar a aparición do problema. Entre elas: Planificación dos usos do solo, mediante proxectos de ordenación do territorio que contemplen os lugares adecuados para establecer industrias, estradas, etc. Emprego de tecnoloxías de baixa ou nula emisión de residuos. Programas de I + D relativos á busca e aplicación de fontes de enerxía alternativas e menos contaminantes. Promover a educación ambiental e outras medidas de carácter social para lograr do cidadán un uso máis racional e eficiente da enerxía. 5.2 Medidas correctoras Podemos mencionar: Concentración e retención de partículas con equipos adecuados como os separadores de gravidade, precipitadores electrostáticos ou absorbedores húmidos. Estes métodos teñen o inconveniente de transferir a contaminación dun medio a outro. Sistemas de depuración de gases, que poden ser atrapados en líquidos o sólidos de xeito selectivo; ou ben transformados mediante reaccións químicas noutros gases máis inocuos. Expulsión dos contaminantes por medio de chemineas adecuadas, de xeito que se dilúan o suficiente, evitando concentracións a nivel do solo. Neste caso redúcese a contaminación local, pero pódense provocar problemas en lugares afastados das fontes de emisión. No referente ós focos de combustión móbiles (automóbiles), a solución máis estendida actualmente é a utilización dos reactores de escape catalíticos. En esencia, consisten en facer pasar os gases procedentes da combustión a través dun entramado impregnado de 6

7 metais especiais (Pt, Rh, Pd) que provocan reaccións químicas capaces de transformar os principais gases contaminantes en nitróxeno, auga e dióxido de C. CUESTIÓNS 1. O ozono, un gas con dobre vida Cuestión de altura. O ozono que se xera na estratosfera, por riba dos m de altitude, protexe a Terra da radiación excesiva dos raios ultravioleta; por iso, os científicos están preocupados polos buratos que se producen nesta capa, sobre todo na Antártida. Fronte a ese ozono benéfico existe outro nocivo: é o que se xera a baixa altura, na troposfera, e que provoca unha contaminación tipicamente urbana, cuxa fonte principal son os coches El País. a) Que diferenzas existen entre o O 3 estratosférico e o O 3 troposférico?. Explica a orixe de cada un. b) Que manifestacións da contaminación atmosférica se reaccionan con eles? c) Indica os efectos que sobre a saúde humana provoca o O 3 troposférico. 2. Consulta o sitio web Exlorando el cambio climático e a continuación responde ó cuestionario correspondente ( ) CUESTIÓNS DE SELECTIVIDADE 1. A seguinte figura mostra as variacións da concentración de contaminantes nunha atmosfera urbana ó longo do día. a) Que tipo de contaminación do aire se asocia con estes contaminantes? Razoa a contestación. b) A que hora do día se ve favorecido ese proceso de contaminación? Razoa a túa resposta. c) Que sucede cos contaminantes cando se dan as seguintes situacións: (A) acendido de calefaccións; (B) incremento da concentración de ozono; (C) aumento da insolación, e (D) situación anticiclónica? 2. A seguinte figura mostra diferentes actividades que afectan á contaminación atmosférica. a) Que efecto produce o incremento destes gases na atmosfera? Razoa a contestación. b) Cal é a acción / efecto dos CFC na capa de ozono, e cales son as repercusións medioambientais de dita acción? Sinala unha fonte de emisión dos CFC á atmosfera. c) Como inflúen as borrascas e os anticiclóns na dispersión dos contaminantes atmosféricos? 7

8 3. En que consiste o fenómeno de inversión térmica? Como afecta este fenómeno ó grao de contaminación dunha grande cidade? 4. De producirse un incremento da temperatura media da atmosfera no planeta, que ocorrería co vapor de auga na atmosfera? E co nivel dos océanos?. Razoa as respostas. 5. A táboa seguinte representa o tempo de residencia na atmosfera de certos contaminantes. a) Elixe CATRO compostos da táboa e sinala cál é a súa procedencia. b) Con que problema ou problemas ambientais están relacionados os dous primeiros? c) Que factores/mecanismos inflúen na dispersión dos contaminantes atmosféricos? 6. Cita TRES medidas preventivas e TRES medidas correctoras contra a contaminación atmosférica 7. Que efecto ten a chuvia ácida sobre os chans e sobre a vexetación? 8