AGRADECIMIENTO. La Paz, septiembre de 2005

Transcripción

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2 i AGRADECIMIENTO El proyecto AIRE LIMPIO agradece profundamente el trabajo de la Srta. Luzia Bieri practicante del Proyecto, quien estuvo a cargo de la elaboración del presente documento educativo que estamos seguros será bien acogido por los profesores del nivel primario. También hacemos presente nuestro agradecimiento más sincero al Servicio Departamental de Educación - SEDUCA La Paz - por su aporte en la validación del material. La Paz, septiembre de 2005

3 Experimentar con el Aire Material Educativo Ambiental, con sugerencias prácticas para niños de primaria Derechos Reservados por Swisscontact/COSUDE Depósito Legal Nº: Cochabamba - Septiembre de 2005 Los maestros y maestras estan autorizados para fotocopiar partes de este material con fines educativos y no comerciales. Autora: Luzia Bieri Revisión (técnica y pedagógica): SEDUCA La Paz Revisión (técnica y ortográfica): Freddy Koch, Indira Vargas, Sergio Pereira Diagramación: Rossmery García Ilustraciónes: Leonardo Aliaga y René Gamboa Edición: Proyecto AIRE LIMPIO (Swisscontact/COSUDE) Primera Edición: 6000 ejemplares Impresión: Productora Gráfica Aliaga Cochabamba - Bolivia

4 ii PRESENTACIÓN República de Bolivia Ministerio de Educación Este material al igual que otros producidos por diferentes organizaciones, busca contribuir con el esfuerzo común de conservar el medio ambiente. Swisscontact presentó este texto al Ministerio de Educación para su revisión, se considera que el mismo brinda información pertinente y ayuda a comprender la dinámica del aire en nuestro ambiente. El material propone experimentos que ayudarán, a los niños y niñas a comprender los efectos del aire en la vida, los efectos de las actividades humanas sobre el aire y la responsabilidad que todos los seres humanos tenemos de comportarnos y actuar de manera tal que permitamos, a todos los seres vivos del planeta, gozar del derecho de vivir en un medio ambiente saludable. Este material esta a disposición de maestros y maestras que deseen información y experimentos referidos al aire y que tengan la inquietud de probar formas de sensibilizar a los niños y niñas en relación a los factores vivos y no vivos de nuestro ambiente y complementar el desarrollo del Tema Transversal Educación para el Medio Ambiente y el Área de Ciencias de la Vida del nuevo currículo de primaria. Celestino Choque Villca Viceministro de Educación Escolarizada y Alternativa

5 iii INTRODUCCIÓN La Fundación Suiza de Cooperación para el Desarrollo Técnico (Swisscontact) es un organismo de cooperación que desde hace décadas está dedicado a la mejora de la formación profesional y al fomento empresarial en diferentes países del mundo, entre ellos Bolivia. A inicios de los años 90, Swisscontact además empezó a desarrollar proyectos destinados a frenar el deterioro ambiental en las urbes y hasta la fecha cuenta con amplia experiencia en las áreas de "desechos peligrosos" y "contaminación atmosférica", entre otros. El proyecto AIRE LIMPIO Bolivia de la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación (COSUDE), ejecutado por Swisscontact, tiene como objetivo la reducción de la contaminación atmosférica en áreas urbanas, proveniente del parque automotor, para mejorar la protección de la salud de la población boliviana y del medio ambiente. Uno de los pilares del proyecto es la línea de acción "sensibilización", mediante la cual se pretende aumentar la conciencia pública sobre la problemática, difundiendo el hecho que existe un derecho ciudadano a respirar un aire saludable. Siendo conocedor de este vital derecho, se espera que cada individuo mediante el cambio de actitudes y el uso de los diferentes canales que existen para influir la toma de decisiones por parte de las autoridades aporte su granito de arena para mejorar la calidad de vida de todos. Los proyectos ejecutados por Swisscontact se caracterizan generalmente por ser altamente prácticos: mediante actividades concretas a pequeña o mediana escala se pretende mostrar a los diferentes actores que sí es posible revertir una situación no deseada. En el caso del proyecto AIRE LIMPIO Bolivia, se trabaja estrechamente con Gobiernos Municipales, institutos de formación técnica, universidades, sindicatos de transporte público e instituciones afines en torno a la conversión vehicular al gas natural comprimido (GNC). Producto de estos esfuerzos mancomunados son las redes de monitoreo de la calidad del aire en el eje troncal, que forman la Red MoniCA Nacional, la Campaña de Mantenimiento Preventivo Vehicular y el aporte del proyecto para la optimización ecológica y económica de la conversión vehicular. Sin embargo, el proyecto AIRE LIMPIO Bolivia destina sus esfuerzos no únicamente a los técnicos y profesionales que mediante la aplicación de buenas prácticas contribuyen a la disminución de la contaminación atmosférica. Estamos convencidos que el cuidado del medio ambiente tiene que ser enseñado a los seres humanos desde temprana edad. Es precisamente por eso, que la educación ambiental escolar forma parte de la línea de acción "sensibilización". Si las futuras generaciones crecen con un concepto claro de la importancia del medio ambiente y de que manera deberíamos cambiar nuestras actitudes, para conservarlo y mantener una calidad de vida aceptable para todos, tendrán otra percepción del ambiente que las rodea. Para lograr el objetivo de fortalecer la transversalización del tema ambiental y en específico del tema aire en la educación, Swisscontact como ejecutora del proyecto AIRE LIMPIO Bolivia escogió como aliados estratégicos a Ustedes, las maestras, los maestros y los directores de la escuela primaria. El material educativo ambiental que Usted tiene en sus manos pretende sensibilizar a maestros y estudiantes sobre la contaminación atmosférica y transmitir medidas que aportan a su disminución, muchos de ellas provenientes de experiencias desarrolladas por el mismo proyecto. COSUDE y Swisscontact esperan que este material educativo ambiental les brinde información y transmita sugerencias didácticas sobre el tema aire, facilitándoles de esta manera la transversalización de la educación ambiental en sus estudiantes. Si conjuntamente logramos esto, el presente material definitivamente está en buenas manos. Ing. Benjamín Lang Jefe del Proyecto Aire Limpio Swisscontact Bolivia

6 iv ÍNDICE AGRADECIMIENTO i PRESENTACIÓN ii INTRODUCCIÓN iii ÍNDICE iv 1 LA EDUCACIÓN AMBIENTAL Por qué se necesita la educación ambiental? La educación ambiental dentro de la Ley Boliviana del Medio Ambiente (Nº 1333) La educación ambiental dentro de la Reforma Educativa (Nº 1565) EXPERIMENTAR CON EL AIRE - MATERIAL EDUCATIVO AMBIENTAL Objetivos del texto La estructura del texto Fundamentos teóricos Experimentos y actividades Glosario Lecturas recomendadas, enlaces y bibliografía Metodología y uso del texto FUNDAMENTOS TEÓRICOS El medio ambiente Elementos inseparables Los problemas del medio ambiente El aire Dónde se encuentra el aire? La atmósfera Qué es el aire? Los componentes del aire La importancia del aire La interdependencia de las plantas, los animales y las personas..6 El aire como medio de transporte Las características físicas del aire La formación de las corrientes circulares de aire La inversión térmica La ley de Bernoulli - Cómo logran las aves y los aviones volar? La contaminación del aire Qué es la contaminación del aire? De dónde provienen los contaminantes? Cómo afecta la contaminación atmosférica a la salud humana y al medio ambiente? La lluvia ácida La formación del ozono (O 3 ) troposférico El efecto invernadero La destrucción de la capa de ozono

7 v 3.5 La conservación del aire La medición de la calidad del aire Cómo se puede disminuir la contaminación atmosférica? Ejemplos concretos para disminuir la contaminación atmosférica Límites de emisión y Reglamentos a la Ley Protocolos internacionales EXPERIMENTOS Y ACTIVIDADES Experimento 1 LA HOJA MÁGICA Experimento 2 EL AIRE: MATERIA INVISIBLE Experimento 3 LA PRESIÓN DEL AIRE Experimento 4 EL BARÓMETRO Experimento 5 EL HUMO ENVASADO Experimento 6 EL HUEVO MÁGICO Experimento 7 EL DIÓXIDO DE CARBONO EN EL AIRE Experimento 8 EL AGUA EN EL AIRE Experimento 9 EL OXÍGENO EN EL AIRE Experimento 10 COMBUSTIÓN Y CONTAMINACIÓN Experimento 11 PARTÍCULAS QUE CONTAMINAN EL AIRE Experimento 12 LA LLUVIA ÁCIDA Experimento 13 LA QUEMA DE BASURA Actividad 1 CONSTRUCCIÓN DE UNA COMETA Actividad 2 LAS FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Actividad 3 GASES DE ESCAPE Actividad 4 CUIDAR LAS PLANTAS Actividad 5 EL RUIDO Actividad 6 JUEGO DE ROLES: LOS CONTAMINANTES DEL AIRE Actividad 7 JUEGO DE ROLES: EL CHAQUEO Actividad 8 ENCUESTA Actividad 9 JUEGO DE LOS COMPORTAMIENTOS BUENOS Y MALOS..38 Actividad 10 LA HISTORIA DEL OZONO Actividad 11 FERIA DE CIENCIAS: EL AIRE GLOSARIO LECTURAS RECOMENDADAS ENLACES BIBLIOGRAFÍA

8 1 La educación ambiental 1 1 LA EDUCACIÓN AMBIENTAL 1.1 Por qué se necesita la educación ambiental? El medio ambiente se encuentra en peligro debido a que las actividades humanas dañinas se están incrementando. El hombre está explotando los recursos de la Tierra, extinguiendo animales y plantas, contaminando el agua, el suelo y el aire. Si seguimos así, el medio ambiente se deteriorará más y más, afectando también nuestra vida. Para hacer frente a los problemas ambientales en el mundo, hay que cambiar las actividades humanas, sea por cambios técnicos o por cambios de nuestras costumbres. Por eso, hace falta informar a las personas y especialmente a l@s niñ@s, sobre los problemas ambientales, generar conciencia ambiental y educar a las personas de una manera integral, dando a conocer el medio ambiente, sus elementos, sus usos y beneficios, como también la forma de cuidar y conservar el mismo, para que actúen según los principios de la conservación de la naturaleza. 1.2 La educación ambiental dentro de la Ley Boliviana del Medio Ambiente (Nº 1333) La educación ambiental está incorporada en la Ley del Medio Ambiente de 1992 según el Artículo 82 que dice: "El Ministerio de Educación y Cultura incorporará la temática ambiental con enfoque interdisciplinario y de carácter obligatorio en los planes y programas en todos los grados, niveles, ciclos y modalidades de enseñanza del sistema educativo, así como de los Institutos Técnicos de formación, capacitación, y actualización docente, de acuerdo con la diversidad cultural y las necesidades de conservación del país." 1.3 La educación ambiental dentro de la Reforma Educativa (Nº 1565) La Reforma Educativa de 1994 incorporó cuatro temas transversales en el sistema educativo como son: Educación para la democracia, educación para la salud y sexualidad, educación para la equidad de género y educación para el medio ambiente. La estructura de organización curricular, el Capítulo 4 de la Reforma Educativa, indica en el Artículo 8, inciso 6 "ofrecer un currículo flexible, abierto, sistemático, dialéctico e integrador, orientado por los siguientes objetivos presentes en todas las actividades educativas: la conciencia nacional, la interculturalidad, la educación para la democracia, el respeto a la persona humana, la conservación del medio ambiente, la preparación para la vida familiar y el desarrollo humano".

9 2 2 Experimentar con el aire - Material educativo ambiental 2 EXPERIMENTAR CON EL AIRE - MATERIAL EDUCATIVO AMBIENTAL 2.1 Objetivos Este texto didáctico para el nivel primario pretende lograr los siguientes objetivos: - Brindar a los docentes y facilitadores información básica sobre el elemento aire. - Plantear experimentos que permitan comprender las características del elemento aire. - Estimular en los niños y niñas la comprensión global del elemento aire, los efectos y las consecuencias de la actividad humana sobre el mismo. 2.2 La estructura del texto Fundamentos teóricos En este capítulo se concentra la información teórica que se destina a la maestra y al maestro para contribuir a su actualización y capacitación sobre los siguientes temas: - El medio ambiente - El aire - Características físicas del aire - La contaminación del aire - La conservación del aire Experimentos y actividades Todos los experimentos y las actividades tienen la siguiente estructura: número teoría temas materiales título objetivos procedimiento (observación explicación) asociación preguntas. Las partes asociación y preguntas intentan relacionar las observaciones y los resultados del experimento o de la actividad con los temas básicos presentados en el capítulo 3 Fundamentos teóricos Glosario En el glosario están incluídos y explicados de una manera sencilla todos los términos especiales de la guía que pueden presentar cierta dificultad en su compresión Lecturas recomendadas, enlaces y bibliografía Para conocer más sobre algunos temas tocados en el texto, se recomienda consultar las lecturas recomendadas o los enlaces. La bibliografía comprende todos los materiales que han sido utilizados para la elaboración de este texto. 2.3 Metodología y uso del texto Es importante que la educación ambiental no sólo hable de la contaminación y sus efectos adversos sino también trate las características positivas y útiles de los elementos del medio ambiente para que los estudiantes aprecien el valor que tienen. Una vez que los estudiantes reconozcan la importancia de los elementos del medio ambiente y, en consecuencia, la importancia de su conservación, comprenderán mejor por qué tienen que cambiar costumbres y actuar en favor del medio ambiente. Además, si sólo se les habla a los estudiantes de la contaminación y sus efectos adversos en la salud humana y en el medio ambiente, esto podría causar frustración o incluso ansiedad. Por lo tanto, hace falta informar a los estudiantes también de las medidas que favorecen a la disminución de la contaminación.

10 2 Experimentar con el aire - Material educativo ambiental 3 A fin de evitar frustración y lograr cambios de costumbres en los estudiantes, se recomienda el siguiente modelo de la enseñanza integral (Unterbruner, 1991): - Información: Dar una introducción al tema aire, su importancia y su contaminación mediante información, experimentos y actividades. - Reacción emocional: Hacer expresar a los estudiantes sus emociones relacionadas al tema contaminación atmosférica mediante títeres, dibujos, juego de roles, etc. - Búsqueda de soluciones: Buscar junto con los estudiantes soluciones y medidas para enfrentar y disminuir la contaminación atmosférica. - Acción: Tomar una acción junto con los estudiantes (actividades). - Reflexión: Hacer reflexionar a los estudiantes sobre lo que han aprendido. Los experimentos y actividades dan a la maestra y al maestro algunas ideas de cómo ilustrar la información teórica y volverla más fácil de comprender. Supuestamente, éstos pueden ser adaptados según nivel, cambiados según contenido o completados por otras actividades. Al hablar del elemento aire, no debe olvidarse de los demás elementos del medio ambiente ya que todos están interrelacionados con el elemento aire. El daño a algún elemento del medio ambiente afecta también a los demás. Por eso, se recomienda dar una introducción general sobre el medio ambiente y sus elementos antes de enfocar el tema aire.

11 4 3 Fundamentos teóricos 3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 3.1 El medio ambiente Qué significa la palabra "medio ambiente"? Unos lo relacionan con la naturaleza otros la refieren a todo lo que nos rodea. Al hablar del medio ambiente en esta guía nos referimos a los elementos agua, suelo, aire e indirectamente también a la biosfera que implica toda la vida en el planeta Elementos inseparables Los elementos del medio ambiente están interrelacionados y no pueden ser tratados individualmente: el agua contiene aire y partículas, el aire contiene agua y partículas del suelo, el suelo contiene agua y aire y finalmente, hay animales que habitan en más de uno solo de estos medios. Esto significa que los elementos del medio ambiente son inseparables y no podemos poner límites entre ellos. En consecuencia, al afectar a un elemento del medio ambiente, afectamos también a los demás elementos del mismo. Por eso, tenemos que tomar en consideración que, al hablar del elemento aire y de su contaminación, el medio ambiente está implícito Los problemas del medio ambiente El medio ambiente está amenazado debido a que el hombre está explotando y cambiando sus elementos indiscriminadamente. En los últimos siglos, las actividades humanas que deterioran la calidad del medio ambiente se han incrementado, estas son: deforestación, explotación de los recursos naturales, destrucción de espacio vivo de animales y plantas, extinción de especies, contaminación del suelo, del agua y del aire. La situación empeora en tanto que la población humana mundial está creciendo. Como los lazos entre los elementos del medio ambiente son de alta complejidad, estas actividades no sólo tienen un impacto local y de corto plazo sino también consecuencias de gran alcance global y a largo plazo.

12 3 Fundamentos teóricos 5 3.2Elaire El aire nos rodea, lo respiramos todos los días y en todas partes, sin embargo, no podemos verlo ni tocarlo. Notamos la existencia del aire cuando se mueve, formando el viento que hace mover las cosas livianas. Nos damos cuenta de su existencia, cuando está contaminado, porque puede afectar a nuestra salud. Y finalmente, reaccionamos violentamente cuando el aire nos falta. En este último caso reconocemos la importancia del aire para nosotros, lastimosamente a veces es demasiado tarde Dónde se encuentra el aire? El aire rodea y cubre toda la Tierra formando una capa delgada a la cual se llama atmósfera. A medida que aumenta la altura sobre nivel del mar, el aire se diluye hasta desaparecer por completo en el espacio exterior. El aire se encuentra no sólo en la atmósfera sino también en el agua y en el suelo, y penetra todo lo que no está cerrado herméticamente. La atmósfera La atmósfera es una capa delgada compuesta de aire que rodea nuestro planeta, la Tierra. La atmósfera desempeña un papel vital para todos los seres vivos (plantas, animales y nosotros mismos) que habitan en la Tierra. La atmósfera se extiende desde el nivel del mar hasta una altura de km; más allá ya empieza el espacio exterior. Existen cinco capas dentro de la atmósfera que tienen cada una sus propiedades. La troposfera es la capa más cercana a la Tierra y alcanza una altura media de 12 km (7 km en los polos y 16 km en la línea ecuatorial). Los vientos, las nubes, la lluvia y las tormentas se forman en la troposfera. Dentro de esta capa viven también las aves y circulan los aviones. La estratosfera es una zona bastante fría que se extiende de los 12 a los 50 km de altura. Contiene la capa de ozono que filtra la mayoría de los dañinos rayos ultravioleta del Sol. Debido a su función protectora, la capa de ozono es de enorme importancia para la vida en la Tierra. La mesosfera está situada entre los 50 y 85 km de altitud. La mesosfera nos protege contra los meteoritos que se acercan a la Tierra. La termosfera o ionosfera se encuentra entre los km de altitud y está constituida en su mayoría por oxígeno. La exosfera se encuentra entre 500 km sobre el nivel del mar y el espacio exterior. Está compuesta de hidrógeno y helio Qué es el aire? Aunque no podamos verlo, el aire es una materia como son el agua o el suelo; pero sus componentes, es decir las moléculas, están más de mil veces más diluidas que las del agua o del suelo, por lo que no podemos tocarlo. Además los componentes del aire en su mayoría no tienen color así que no podemos verlos. El aire está compuesto de diferentes gases. Los gases más abundantes son el nitrógeno (78%) y el oxígeno (21%) que constituyen el 99% del total en volumen. Los demás componentes del aire son el argón (0.9 %), el dióxido de carbono (0.035%), el agua (porcentaje variable), las partículas (0.0003%) y otros gases. Aunque haya muy pocos de estos últimos, son de gran importancia, sea positiva o negativa.

13 6 3 Fundamentos teóricos Los componentes del aire El nitrógeno (N 2 ) es un gas neutral que sirve como materia prima para formar una sustancia nutritiva muy importante para las plantas. El oxígeno (O 2 ) es el componente más importante para las personas y para los animales. Lo respiran para que su cuerpo pueda funcionar y generar energía. El argón (Ar) es un gas noble. El dióxido de carbono (CO 2 ) es el gas más importante para las plantas. Se desprende cuando algún material orgánico es quemado o descompuesto y cuando al respirar exhalamos. También es un gas que contribuye al efecto invernadero. El vapor de agua, que se halla en el aire, se origina principalmente por la evaporación de océanos, lagos, ríos y por la transpiración de las plantas. El vapor del agua forma las nubes y la niebla, y luego llega a la Tierra como lluvia, nieve o granizo. Las partículas pueden ser de origen natural (polen, polvo, ceniza, etc.) o artificial (combustión) y pueden afectar a la salud humana y al medio ambiente. Otros gases comprenden también los contaminantes que provienen de fuentes naturales (volcanes e incendios) y artificiales (actividad humana). En ambos casos dañan a la salud humana y al medio ambiente La importancia del aire El aire desempeña diferentes roles muy importantes que hacen posible la vida en la Tierra. - El aire nos provee el oxígeno que es indispensable para nosotros. Sin oxígeno, tanto los humanos como los animales se morirían en poco tiempo. - El aire protege a la Tierra de los extremos del frío y del calor. - El aire protege a la Tierra de la radiación solar. La capa de ozono, que se encuentra en la estratosfera, filtra la mayoría de los dañinos rayos ultravioleta del Sol, evitando que lleguen a la Tierra. - El aire nos protege del ingreso de los meteoritos que vienen del espacio exterior. - El aire almacena y distribuye la humedad en el ambiente, y se forman las nubes que producen la lluvia en los continentes y vuelven la tierra fértil. - El aire sirve como medio de transporte de varias cosas como ser: semillas, polen, nubes, olores y sonidos. - Finalmente, al moverse, el aire puede ejercer tanta fuerza (energía eólica) que sirve como fuente de energía mecánica e incluso de energía eléctrica. La interdependencia de las plantas, los animales y las personas Cuando respiramos, el oxígeno (O 2 ) entra en nuestros pulmones donde es atrapado por los glóbulos rojos de la sangre. Luego el oxígeno se mezcla con otras sustancias para producir energía que nuestro cuerpo necesita para funcionar. En este proceso se forma dióxido de carbono (CO 2 ) que exhalamos como producto residual e inútil para nosotros. También los animales necesitan oxígeno para sobrevivir y exhalan dióxido de carbono como nosotros.

14 3 Fundamentos teóricos 7 Las plantas tienen su propia forma de producir energía a la cual se llama fotosíntesis. Captan la luz del Sol y atrapan el dióxido de carbono (CO 2 ) del aire. En este proceso las plantas producen oxígeno (O 2 ) que no les sirve y que lo devuelven al aire. Al contrario de la respiración, las plantas necesitan el dióxido de carbono y producen el oxígeno. Esto significa que las plantas generan el oxígeno que respiramos! Otra fuente importante del oxígeno aparte de las plantas es el fitoplancton (las algas) que se encuentra debajo de la superficie de los océanos. El aire como medio de transporte - Las semillas de algunas plantas son transportadas con ayuda del viento hacia lugares muy lejanos. - El aire húmedo, que proviene del mar, es transportado por el viento hacia los continentes donde se forman nubes y lluvia. - El sonido se expande mediante el aire: No existe ningún sonido fuera de la atmósfera. En el espacio no hay sonido, porque falta el aire para transportarlo. - Algunos animales pueden reconocer a sus compañeros o a su comida de muy lejos porque los olores son difundidos por las corrientes de aire Las características físicas del aire Como no sentimos ninguna presión de parte del aire, nos parece que el aire no pesa nada. Pero no es así, el aire sobre cada una de nuestras cabezas pesa 270 kg. Por ende, todo el aire que se encuentra en la atmósfera desde el nivel del mar hasta una altura de km ejerce una presión bastante fuerte hacia la Tierra. La presión es más alta al nivel del mar y disminuye a medida que aumenta la altura. El peso del aire depende de su temperatura: una masa de aire caliente es más liviana que una masa de aire fría por lo que el aire caliente siempre tiende a subir mientras que el aire frío tiende a bajar. Debido a esta ley física se forman entre otros algunos fenómenos climáticos como ser: las corrientes circulares de aire y la inversión térmica. La presión del aire no sólo varía con la altura sobre nivel del mar sino también con la velocidad a la cual se mueve el aire. A medida que aumenta la velocidad de una corriente de aire, la presión del aire disminuye en este lugar. Es decir, que la presión es más baja en lugares donde hay una corriente fuerte que en lugares donde hay una corriente suave. A esta ley física se la denomina la ley de Bernoulli, según el nombre de su descubridor. Las aves y los aviones aprovechan este fenómeno para poder volar.

15 8 3 Fundamentos teóricos La formación de las corrientes circulares de aire En días soleados, la superficie de la Tierra es calentada por los rayos del Sol y la tierra calienta por su lado el aire que se encuentra más próximo a ésta. Así, se forma una capa de aire caliente debajo de una capa de aire más frío. Como el aire caliente es más liviano que el aire frío, el aire caliente cerca de la superficie de la Tierra tiende a subir y el aire frío de más arriba tiende a bajar. De esta manera se originan las corrientes circulares de aire, subiendo en lugares calentados por el Sol y bajando en zonas más frías. La inversión térmica Normalmente el aire que se encuentra cerca de la superficie de la Tierra está a una temperatura más elevada que el aire que se encuentra por arriba. De esta manera, se forman corrientes circulares renovando el aire constantemente. La inversión térmica ocurre cuando el aire cercano a la Tierra está más frío que el de arriba (situación inversa a la habitual). Por lo tanto, el aire no se puede renovar y los contaminantes se acumulan cerca de la superficie de la Tierra. Este fenómeno puede durar varios días, a tal punto que los contaminantes pueden formar nubes lechosas poniendo en riesgo la salud humana. La ley de Bernoulli, Cómo logran las aves y los aviones volar? Según la ley de Bernoulli la presión del aire disminuye a medida que aumenta la velocidad de la corriente de aire. Las alas de las aves y de los aviones tienen una forma especial que provoca que el aire que pasa por encima de las alas se mueva más rápido que el aire que pasa por debajo. De esto resulta que la presión encima de las alas es menor que debajo de ellas así que se produce una fuerza ascensional que los ayuda a quedarse en el aire.

16 3 Fundamentos teóricos La contaminación del aire Qué es la contaminación del aire? Hablamos de la contaminación atmosférica cuando existen sustancias extrañas en el aire que alteran su composición, provocando daños a la salud humana e impactos desfavorables en el medio ambiente. A estas sustancias se los denomina contaminantes. Otra forma de contaminación del aire es el ruido que es responsable del estrés y de la tensión que mucha gente sufre, y de una gran cantidad de trastornos en la salud De dónde provienen los contaminantes? La contaminación del aire puede ser provocada por causas naturales o artificiales. En el primer caso, se refiere a fenómenos como las erupciones volcánicas y los incendios forestales, los cuales desprenden grandes cantidades de gases, cenizas tóxicas y material particulado. En el segundo caso, se trata de actividades humanas tales como el uso de combustibles en los vehículos y las industrias, la quema de basura, el chaqueo, el uso de productos químicos y otros. Como Bolivia tiene poca industria, se estima que más del 70% de la contaminación atmosférica en las ciudades proviene de la flota vehicular. Dado que muchos vehículos están en mal estado, la contaminación causada por la flota vehicular es muy alta. Los gases de escape contienen monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NO X ), dióxido de azufre (SO 2 ), partículas y compuestos orgánicos volátiles (COV). Todas estas sustancias son contaminantes que dañan a la salud humana y al medio ambiente. Los mismos contaminantes provienen también de las industrias. Los incendios forestales y el chaqueo producen sobre todo partículas y monóxido de carbono (CO), al igual que la quema de basura, pero esta última desprende también otras sustancias tóxicas.

17 10 3 Fundamentos teóricos

18 3 Fundamentos teóricos Cómo afecta la contaminación atmosférica a la salud humana y al medio ambiente? La contaminación atmosférica provoca cambios en la composición del aire y en los procesos atmosféricos. Por un lado, los contaminantes afectan directamente a la salud humana y al medio ambiente, causando enfermedades en las personas y los animales, afectando las plantas, alterando la calidad del suelo y del agua. Por otro lado, los contaminantes dan lugar a la formación de otros contaminantes como el ozono troposférico y la lluvia ácida que, por su parte, también dañan la salud humana y el medio ambiente. Además, algunos gases pueden tener impactos globales, como el efecto invernadero y la destrucción de la capa de ozono, provocando cambios climáticos en la Tierra como ser: inundaciones, sequías y deshielos. La lluvia ácida En capas más altas del aire, algunos contaminantes (NO X, SO 2 )secombinan con el vapor del agua y originan nubes que producen la lluvia ácida. La lluvia ácida daña a los animales y a las plantas, además, daña al suelo, volviéndolo ácido y disminuyendo así el crecimiento de las plantas y los microorganismos. También daña los edificios y monumentos. La formación del ozono (O 3 ) troposférico El ozono en la troposfera (la capa más próxima a la Tierra) es un contaminante secundario. Significa que no es emitido directamente sino es formado a base de otros contaminantes. El ozono se origina cuando los óxidos de nitrógeno (NO X )y los compuestos orgánicos volátiles (COV) reaccionan con los rayos del Sol, por lo que la concentración del ozono se incrementa en días soleados. El ozono actúa como amigo y como enemigo, sólo depende del lugar donde se encuentra. Ozono amigo: El ozono en la estratosfera forma la capa de ozono, impidiendo la llegada de los dañinos rayos ultravioleta a la superficie de la Tierra. Ozono enemigo: El ozono en la troposfera es un contaminante que daña a la salud humana y al medio ambiente.

19 12 3 Fundamentos teóricos El efecto invernadero El efecto invernadero es un fenómeno natural que ha desarrollado nuestro planeta para permitir que exista la vida. Algunos rayos del Sol llegan a la Tierra y calientan su superficie. Al calentarse, la superficie de la Tierra emite también calor. Una capa de gases, que se encuentra en la troposfera, absorbe el calor y lo devuelve hacia la superficie de la Tierra. Esto evita que el calor escape al espacio, permite que el planeta tenga una temperatura aceptable y no muramos de frío. El problema está en que las actividades humanas han ido incrementando la cantidad de los gases de efecto invernadero que devuelven el calor hacia la Tierra. Esto provoca un incremento inusual en la temperatura causando cambios climáticos como ser: inundaciones, deshielos y sequías. Los gases que causan el efecto invernadero son principalmente: el dióxido de carbono (CO 2 ), el metano (CH 4 ), el ozono (O 3 ) troposférico, el óxido nitroso (N 2 O), los clorofluorocarbonos (CFC) y el vapor de agua. Tierra Rayos UV La destrucción de la capa de ozono La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, donde el ozono actúa como amigo, y desempeña un rol muy importante para toda la vida en la Tierra. La capa de ozono absorbe los dañinos rayos ultravioleta del Sol y evita que éstos lleguen a la Tierra y dañen a los seres vivos. Hoy en día la capa de ozono está en peligro debido a que ciertas sustancias químicas, que dañan a la capa de ozono, son usadas y desechadas indiscriminadamente. Se trata especialmente de los clorofluorocarbonos (CFC) que son compuestos químicos utilizados en los aerosoles, refrigerantes, materiales de espuma sintética, detergentes y solventes de pintura. Al escapar estas sustancias al aire, suben hasta la capa de ozono en la estratosfera donde destruyen las moléculas de ozono. Como estas sustancias se quedan mucho tiempo allá, por ejemplo, un átomo de cloro de los CFC puede destruir hasta moléculas de ozono. De esta manera la capa de ozono está adelgazando más y más, así que ya no logra desempeñar por completo su importante rol.

20 3 Fundamentos teóricos La conservación del aire La medición de la calidad del aire En las ciudades de La Paz, El Alto, Cochabamba y Santa Cruz se está midiendo la calidad del aire. Los contaminantes monitoreados son principalmente: ozono (O 3 ), dióxido de nitrógeno (NO 2 ) y partículas (PM 10 ). Los resultados de la medición les sirven a los científicos y políticos para determinar la calidad del aire y decidir cuales deberían ser los límites permisibles de la contaminación: si las concentraciones de los contaminantes no sobrepasan estos límites, no son consideradas peligrosas para las personas. La observación de la calidad del aire permite también tomar medidas si las concentraciones sobrepasan los límites permisibles frecuentemente Cómo se puede disminuir la contaminación atmosférica? En general, existen tres maneras de reducir la contaminación atmosférica: - Evitando la producción de contaminantes. - Evitando que los contaminantes lleguen al aire. - Cambiando costumbres y comportamientos. Es evidente que evitar la producción de contaminantes es la manera más eficiente para disminuir la contaminación atmosférica. Sin embargo, las demás formas son importantes si no es posible evitar por completo la producción de contaminantes, sea por falta de alternativas o por falta de límites y leyes, que prohíban el uso de ciertas sustancias o la emisión de cierta cantidad de contaminantes. Ejemplos concretos para disminuir la contaminación atmosférica Cómo evitar o reducir la producción de contaminantes? Algunas sustancias problemáticas pueden ser eliminadas de inicio, de manera que no lleguen al aire ni provoquen la formación de contaminantes. Por ejemplo, al quemar combustibles que contienen azufre y plomo, se forma el dióxido de azufre (SO 2 ) y el plomo (Pb) llega al aire mediante las partículas. La contaminación del aire por ambos contaminantes es evitable, quitando el azufre y el plomo de los combustibles. Otras sustancias problemáticas pueden ser sustituidas por sustancias inofensivas. Por ejemplo, se inventaron sustitutos para los clorofluorocarbonos (CFC), que no dañan la capa de ozono y no contribuyen al efecto invernadero. Luego, es posible evitar o al menos reducir la producción de algunos contaminantes, mejorando los procesos de combustión. Por ejemplo, el monóxido de carbono (CO) y los compuestos orgánicos volátiles (COV) se originan cuando falta oxígeno para quemar los combustibles completamente. Los catalizadores optimizan el proceso de la combustión en los coches y reducen así la producción de CO y de los COV. Finalmente, la realización del mantenimiento regular de los vehículos y de las fábricas y la implementación de nuevas tecnologías permiten que la contaminación del aire sea la más baja posible. Cómo se puede evitar que los contaminantes lleguen al aire? Se puede retirar algunos contaminantes, especialmente las partículas mediante filtros y algunos utilizando catalizadores.

21 14 3 Fundamentos teóricos Qué acciones podemos realizar cada uno de nosotros para contribuir a la reducción de la contaminación del aire? No quemando basura. No quemando los bosques, los árboles y las plantas. No usando aerosoles que dañan la capa de ozono. No usando vehículos que estén en mal estado. Usando la bicicleta o caminando para recorrer distancias cortas. Usando vehículos que están en buen estado y que cumplen los reglamentos y los límites de emisión. Respetando los Reglamentos y las Leyes. Reduciendo, reusando y reciclando nuestra basura. Cuidando las plantas. Plantando árboles Límites de emisión y Reglamentos a la Ley Existen muchas maneras de disminuir la contaminación atmosférica, especialmente aplicando tecnologías sostenibles. Sin embargo, la gente no se siente obligada de hacer algo para reducir las emisiones mientras no existan reglamentos y límites que prohíban la emisión de ciertas cantidades de contaminantes. Los límites de emisión son valores máximos de concentración de contaminantes que les está permitido emitir al aire a los vehículos y a las fábricas. Estos límites sirven para controlar y disminuir las emisiones de contaminantes. Sin embargo, es importante que los límites de emisión sean razonables y puedan ser cumplidos. Es necesario controlar regularmente si las emisiones están por debajo de los límites o si los sobrepasan. Los dueños de los vehículos y de las fábricas tienen que realizar un mantenimiento tan pronto como los gases de escape o de las chimeneas sobrepasen los límites de emisión. Además, para disminuir la contaminación, hace falta aplicar reglamentos que prohíban el uso de vehículos y el funcionamiento de fábricas que no cumplan los límites de emisión. En Bolivia, los límites de emisión están establecidos en el Reglamento en Materia de Contaminación Atmosférica (RMCA) que forma parte de la Ley del Medio Ambiente Nº1333 (1995). Pero estos límites son solamente límites de base que se aplican hasta que las técnicas estén promulgadas. Ya existen normas técnicas para las emisiones de los vehículos, pero todavía faltan las normas técnicas para las emisiones que vienen de fuentes fijas (fábricas) y las normas técnicas para el ruido. Estas normas técnicas son elaboradas por IBNORCA (Instituto Boliviano de Normalización y Calidad) Protocolos internacionales Como el deterioro del medio ambiente y especialmente la contaminación atmosférica tienen consecuencias de escala global, es importante la colaboración de los países de todo el mundo para luchar efectivamente contra los problemas ambientales. En 1992, líderes de más de 100 países se reunieron en Río de Janeiro, Brasil, con motivo de la conferencia internacional de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD) y aprobaron La Agenda 21 como el plan de acción para enfrentar los problemas urgentes de ambiente y desarrollo en el mundo. La Organización de las Naciones Unidas se propuso entre otros, la reducción de los gases de efecto invernadero aprobando la Convención Marco de las Naciones Unidas para el Cambio Climático (CMNUCC). Bolivia firmó esta Convención y, en consecuencia, lanzó en 1995 el Programa Nacional de Cambios Climáticos (PNCC). En 1999, Bolivia ratificó el Protocolo de Kioto, que obliga a los Estados signatarios a reducir la emisión de los gases de efecto invernadero. En 1987 Bolivia ratificó también el Protocolo de Montreal que exige la eliminación del consumo de las sustancias agotadoras del ozono, y lanzó el Programa Ozono Bolivia.

22 4 Experimentos y actividades 15 4 EXPERIMENTOS Y ACTIVIDADES LA HOJA MÁGICA OBJETIVOS - Explicar el fenómeno por el cual las aves y los aviones vuelan. PROCEDIMIENTO - Coloque una hoja de papel a la altura de su mentón y sople sobre ella. OBSERVACIÓN La hoja no se moverá hacia abajo, al contrario, se elevará. EXPLICACIÓN Según la ley de Bernoulli el aire en movimiento tiene menos presión, ya que disminuye a medida que aumenta la velocidad de su movimiento. El soplar sobre la hoja provoca que la presión de aire disminuya encima de la hoja. La hoja se eleva porque las cosas siempre se mueven hacia los puntos de menor presión. ASOCIACIÓN Gracias a esta ley las aves y los aviones logran volar. Las alas de las aves y de los aviones tienen una forma especial así que el aire que pasa por encima de las alas se mueve más rápido que el aire que pasa por debajo. Resulta que la presión encima de las alas es menor que debajo de ellas así que se produce una fuerza ascensional. Experimento 1 TEORÍA Las características físicas del aire. TEMAS La Ley de Bernoulli. Presión del aire. El vuelo. MATERIALES - 1 hoja de papel PREGUNTAS / RESPUESTAS Por qué se eleva la hoja al soplar sobre ésta? Qué fenómeno ayuda a volar a las aves y a los aviones? Adaptado de: Lufthygieneamt beider Basel Luft-Werkstatt: Posten Nr. 7. Liestal Suiza. EL AIRE: MATERIA INVISIBLE OBJETIVOS - Demostrar que el aire es un elemento invisible que ocupa cierto espacio físico. - Reconocer que el aire se encuentra en todo lugar. PROCEDIMIENTO - Coloque la botella horizontalmente y ponga una pelotita dentro la boca de la botella. - Sople dentro de la botella. - Repítalo combinando los distintos tamaños de pelotitas con las distintas botellas. OBSERVACIÓN Cuanto más angosto sea el cuello de la botella, es más probable que la pelotita vuelva. EXPLICACIÓN Soplando adentro se produce una sobrepresión en la botella. Al salir de esta sobrepresión de la botella, la pelotita es lanzada de la botella. ASOCIACIÓN Aunque el aire sea invisible, es una materia como ser el agua o el suelo que requieren cierto espacio. El aire está en todo lugar, incluso dentro del agua y del suelo, salvo en el espacio. PREGUNTAS / RESPUESTAS Por qué sale la pelotita de la botella? En qué lugares se encuentra el aire? Experimento 2 TEORÍA El aire. TEMAS La materia aire. Volumen del aire. Presión del aire. MATERIALES - Botellas de vidrio con diferentes diámetros de boca - Pelotitas de papel de diferentes tamaños (ø 3-10mm) Adaptado de: Lufthygieneamt beider Basel Luft-Werkstatt. Posten Nr. 8. Liestal Suiza.

23 16 4 Experimentos y actividades Experimento 3 TEORÍA Las características físicas del aire. LA PRESIÓN DEL AIRE OBJETIVOS - Descubrir la fuerza de la presión del aire. - Explicar que el aire está ejerciendo una presión bastante fuerte en la Tierra. TEMAS Presión atmosférica. MATERIALES - 1 hoja de cartulina -1vaso - 1 recipiente transparente - Agua - Globos PROCEDIMIENTO Variante 1 - Llene un vaso de agua hasta el borde. - Ponga la hoja de cartulina sobre el vaso. - Dé la vuelta con cuidado. Variante 2 - Llene un vaso de agua hasta el borde. - Sumérjalo en el recipiente que contiene agua. - Tome el vaso por la parte de abajo y levántelo lentamente hasta que su parte superior casi sobrepase el nivel del agua en el recipiente. Variante 3 - Sumerja el vaso vacío por la parte de arriba en el recipiente que contiene agua. Variante 4 - Infle algunos globos. - Luego pinche un globo con un alfiler o una aguja. OBSERVACIÓN Variantes 1 y 2: El vaso no se vacía. Variante 3: El vaso no se llena de agua. Variante 4: Los globos se quedan inflados hasta pincharlos. VARIANTE 1 VARIANTE 2 VARIANTE 3 EXPLICACIÓN Variantes 1-3: El aire sobre la Tierra ejerce una presión de N/m 2. Significa que la presión del aire sería capaz de mantener el agua de un vaso de 10 m de altura. Variante 4: El aire ejerce una presión en el globo, tanto de afuera como de adentro. Esto permite al globo mantener su forma. ASOCIACIÓN Sobre cada una de nuestras cabezas tenemos aproximadamente 270 kg de aire ejerciendo una presión bastante fuerte. Cómo es posible que no la notemos? Todo nuestro interior está también a esa misma presión. Si en un momento dado todo el aire de la atmósfera desapareciera de la Tierra, literalmente explotaríamos debido a que la presión en el interior no estaría contrarrestada. Como la presión del aire disminuye a medida que aumenta la altura hasta desaparecer por completo en el espacio, los astronautas se ponen ropa especial para mantener la presión adecuada alrededor de su cuerpo. PREGUNTAS / RESPUESTAS Qué es la presión atmosférica? Es la fuerza que ejerce el aire de toda la atmósfera en la Tierra. Qué hay dentro del globo y qué sale del globo al pincharlo? Sale aire. Por qué se queda el globo inflado? Porque el aire ejerce una presión al globo, tanto de afuera como de adentro. Fuente: Elaboración propia.

24 4 Experimentos y actividades 17 EL BARÓMETRO OBJETIVOS - Comprender que el estado del tiempo depende de la presión atmosférica. - Describir para qué sirve el barómetro. PROCEDIMIENTO - Tape la boca del frasco de vidrio con la lámina elástica tensándola y fijándola bien con la cinta de goma de modo que el aire no entre por ninguna parte. - Coloque el extremo de la bombilla en medio de la lámina con cinta adhesiva asegurando que más de la mitad de la bombilla se encuentre en el aire y no en la lámina. - Ponga el frasco de manera que el otro extremo de la bombilla se dirija hacia la hoja de cartulina colocada en la pared. - Marque en un día soleado y en un día lluvioso el nivel en la escala. - Observe como varía el nivel durante varios días. OBSERVACIÓN En días soleados, la bombilla se eleva mientras que baja en días lluviosos. EXPLICACIÓN La presión no sólo varía en función de la altura sobre el nivel del mar sino también varía en el mismo lugar de un día al otro. Este último está vinculado con el estado del tiempo. Baja presión indica mal tiempo mientras que alta presión indica buen tiempo. En días soleados la presión fuera del frasco es más alta que dentro de él y la presión apreta la lámina así que la punta de la bombilla se eleva. Experimento 4 TEORÍA Las características físicas del aire. TEMAS El barómetro. Presión del aire. Meteorología. MATERIALES - 1 frasco grande de vidrio - 1 lámina elástica (pedazo de globo) - 1 hoja de papel - 1 bombilla - 1 cinta de goma - 1 hoja de cartulina - Cinta adhesiva ASOCIACIÓN La presión del aire influye directamente en el estado del tiempo. Por lo tanto, el barómetro nos sirve para pronosticar o predecir las condiciones del clima a corto plazo. PREGUNTAS / RESPUESTAS Cómo influye la presión del aire en el estado del tiempo? Para qué sirve el barómetro? Adaptado de: Instituto Cultural Boliviano-Alemán (I.C.B.A.) Manual de Biología y Ecología Experimental. Sucre Bolivia. (Pág. 98)

25 18 4 Experimentos y actividades Experimento 5 TEORÍA Las características físicas del aire. TEMAS Dinámica del aire dependiente de su temperatura. La inversión térmica. MATERIALES -Fósforos - 2 frascos pequeños de vidrio transparente (misma capacidad y mismo tamaño de boca) - 1 trozo de cartón (10x10 cm) - 1 recipiente con agua fría - 1 recipiente con agua caliente - Toallas de papel - 1 plato de uso común (no plástico) EL HUMO ENVASADO OBJETIVOS - Descubrir que el peso del aire depende de la temperatura del aire. - Explicar cuándo circula el aire. PROCEDIMIENTO - Sumerja un frasco en agua fría y séquelo perfectamente con las toallas. - Encienda algunos fósforos sobre el plato para que se forme humo. (Si no se forma suficiente humo, encienda un pequeño trozo de papel en el plato.) - Atrape el humo con el frasco frío colocándolo boca abajo sobre el plato. - Voltee el frasco con humo y tápelo con el trozo de cartón. - Sumerja el segundo frasco en el agua caliente y séquelo perfectamente. - Coloque el frasco caliente boca abajo encima del primer frasco y retire el cartón. (Asegurese de que el humo no salga de los frascos y verifique que los frascos tengan distintas temperaturas.) - Repita los pasos anteriores invirtiendo los frascos: frasco caliente con humo abajo y frasco frío arriba. OBSERVACIÓN El humo frío tarda algunos minutos en mezclarse con el aire caliente por encima mientras que el humo caliente se mezcla rápidamente con el aire frío por encima. EXPLICACIÓN En general, el aire frío y el aire caliente se mezclan rápidamente en cuanto existe un desequilibrio, es decir cuando una masa de aire ligero se encuentra debajo de una masa de aire pesado, así que el aire caliente tiende a subir y el aire frío tiende a bajar. El peso del aire depende de su temperatura: el aire frío pesa más que el aire caliente. No existe ningún desequilibrio en la primera situación, en que el aire frío se encuentra debajo del aire caliente. Por eso, la mezcla tarda mucho. Por el contrario, en la segunda situación se encuentra el aire pesado encima del aire ligero provocando una mezcla rápida. aire caliente Situación 1 humo Situación 2 aire frío aire frío ASOCIACIÓN El aire caliente es más ligero que el aire frío. Cuando el Sol calienta la superficie de la Tierra, se calienta también el aire que se encuentra más próxima a ésta. El aire caliente sube por haberse vuelto más ligero mientras que el aire frío baja. De esta manera se crean corrientes circulares formándose vientos locales. La inversión térmica es un fenómeno en el que se produce una permanencia más larga de aire frío en las capas de aire más próximas a la superficie de la Tierra. Temperaturas bajas y la topografía del lugar favorecen la inversión térmica de tal manera que impidan el calentamiento del aire y la circulación continua. Por eso, la inversión térmica se produce particularmente en invierno y en lugares que están rodeados por montañas como es el caso de Cochabamba. Por falta de circulación los contaminantes emitidos en la ciudad se quedan atrapados en el aire frío. Allí se acumulan y producen una niebla gris sobre la ciudad. PREGUNTAS / RESPUESTAS Qué pesa más: el aire frío o el aire caliente? El aire frío. Qué condiciones favorecen a la circulación vertical del aire y qué la impiden? La circulación es favorecida si el aire liviano se encuentra debajo del aire pesado y es impedido en el caso inverso. Qué tiene como consecuencia la falta de circulación del aire? Los contaminantes se acumulan porque el aire no es sustituido por aire fresco. Qué puede provocar la circulación vertical del aire (la convección)? La convección puede provocar la formación de nubes, si el aire caliente que sube está suficientemente húmedo. humo aire caliente Fuente: Elaboración propia.