CONTAMINACIÓN DEL AIRE

Transcripción

1 CONTAMINACIÓN DEL AIRE El aire, en especial el de los grandes núcleos urbanos e industriales, contiene sustancias no deseables, e incluso peligrosas, que contribuyen a la contaminación. Estas sustancias provienen de la combustión de carbón, hidrocarburos, etc. Así, la gasolina produce, al arder con aire en exceso, CO 2 y H 2 O, pero las condiciones del motor son diferentes, mas propicias para una combustión parcialmente incompleta. Entonces, además de CO 2, y H 2 O (vapor), se producen sustancias nocivas como: 1. Monóxido de carbono, CO, gas venenoso. 2. Hidrocarburos no quemados, que pueden causar daños al hígado e incluso cáncer. 3. Dióxido de azufre, SO 2, formado a partir de la pequeña cantidad de azufre que contiene el petróleo o el carbón; ocasiona enfermedades de las vías respiratorias y la lluvia acida. 4. Óxidos de nitrógeno, NO y NO 2, productor de la reacción entre nitrógeno y oxígeno atmosféricos a la temperatura del motor; ocasionan los mismos efectos perniciosos que el SO Humo, constituido por pequeñas partículas de carbono, C, en suspensión, que daña los pulmones y ennegrece los edificios. A los contaminantes anteriores se une el ozono, O 3, beneficioso en la alta atmósfera pero perjudicial en la superficie, por irritar las vías respiratorias. El ozono se produce aquí por la acción de la luz solar sobre el oxígeno y los gases de escape de los motores. El conjunto de todos ellos forma lo que se llama el smog fotoquímico, que aparece como una niebla contaminante y persistente sobre los grandes núcleos urbanos. Pero los automóviles no son el único problema. Las calefacciones domésticas queman grandes cantidades de carbón y gasóleo que originan también los productos citados. Las industrias y las centrales térmicas completan el panorama y contribuyen con otros contaminantes propios, como vapores de disolventes, productos químicos, polvos de metales, cemento, etc.

2 EFECTO INVERNADERO Y CLIMA La atmósfera, entre otros efectos, es responsable del mantenimiento de una temperatura relativamente uniforme y moderada en la superficie del planeta. Los dos componentes más influyentes al respecto son el dióxido de carbono, CO 2 y el vapor de agua, H 2 O. La energía que nos llega del Sol viene principalmente en forma de luz visible y radiación infrarroja (IR) de onda corta. Esta energía calienta la Tierra, que entonces emite radiación IR de onda larga. Pero es absorbida por el CO 2 y H 2 O atmosféricos, no dejándola salir al exterior y manteniendo, por tanto, una temperatura que hace habitable la superficie terrestre. Es lo que se conoce como efecto invernadero (Los cuerpos calientes emiten radiación IR, cuya longitud de onda es tanto menor (más energética) cuanto mayor es su temperatura). En un invernadero, los cristales dejan pasar la radiación IR corta del Sol, pero son opacos a la IR larga, emitida por los cuerpos del interior al calentarse. El invernadero se comporta, lo mismo que la atmósfera, como una «trampa de calor». Aunque la cantidad de H 2 O atmosférica se mantiene prácticamente constante, el nivel de CO 2 se ha incrementado por la combustión masiva de combustibles fósiles en todo el mundo. Además, las masas vegetales se están reduciendo por su explotación poco racional, y no son capaces de absorber por fotosíntesis el exceso de CO 2 Los expertos han calculado que una duplicación del CO 2, con relación a su concentración actual provocaría un aumento de temperatura de unos 3 C. Un aumento de solo 1 C podría originar el deshielo de los casquetes polares, con la consiguiente elevación del nivel de las aguas oceánicas y la inmediata alteración del clima a nivel mundial.

3 Como complemento a la información que sobre el ozono hay en el libro de texto (páginas 293 y 294), aquí os dejo el siguiente artículo de M.A. Gómez publicado en el rincón de la ciencia en Diciembre de 2000 El ozono troposférico: un agente contaminante. El ozono está presente en la troposfera de forma natural. Una parte proviene del existente en las capas altas de la atmósfera (estratosfera) que es transportado hacia niveles más bajos, a las capas de aire próximas a la superficie terrestre. Otra parte procede de procesos naturales que tienen lugar en la biosfera y que dan lugar a la formación de ozono, a partir de emisiones de óxidos de nitrógeno que tienen su origen en procesos biológicos y en la emisión de compuestos orgánicos volátiles procedentes de la vegetación, de procesos de fermentación o de los volcanes. Las cantidades de ozono a las que dan lugar estos procesos son pequeñas y su concentración en el aire no llega a niveles peligrosos. Sin embargo, el ozono troposférico puede llegar a ser un problema cuando se provoca un aumento de su concentración por medios artificiales: la contaminación. Muchas actividades de las que realiza el hombre en la actualidad emiten contaminantes a la atmósfera que son precursores del ozono. Por acción de la luz solar, estas sustancias químicas reaccionan y provocan la formación de ozono. Esto suele ocurrir, principalmente, en las grandes ciudades, favorecido el proceso por las altas concentraciones de contaminantes en el aire. Como el proceso requiere además el concurso de la luz solar, es en primavera y verano cuando se alcanzan las máximas concentraciones de ozono troposférico. Al aumentar su concentración, el ozono se convierte en un contaminante que afecta a la salud de las personas. Cómo se produce la contaminación por ozono? En las grandes ciudades y en sus proximidades, la alta densidad de población y de industrias hace que la contaminación del aire, generalmente proveniente de procesos de combustión como los de los motores de los automóviles, sea muy alta. Entre los agentes contaminantes se encuentran los óxidos de nitrógeno. Y estos resultan muy reactivos, por ejemplo cuando reaccionan con el oxígeno del aire NO (g) + O 2 (g) NO 2 (g) a su vez el dióxido de nitrógeno, por acción de la luz solar, se descompone en monóxido NO 2 (g) + luz NO (g) + O (g) El monóxido de nitrógeno, puede volver a oxidarse para formar otra vez dióxido de nitrógeno y hacer que el proceso vuelva a comenzar. Pero, el oxígeno

4 atómico es una especie muy reactiva que puede provocar muchas reacciones importantes, una de ellas es la formación de ozono O (g) + O 2 (g) O 3 (g) Este es sólo un ejemplo de los procesos que llevan a la formación del ozono en las capas bajas de la atmósfera. Otros contaminantes, a través de procesos similares, llevan también a la formación de ozono. En qué quedamos? El ozono es beneficioso o perjudicial? Las dos respuestas son válidas, pero en cada caso estamos hablando de ozono localizado en distintas partes de nuestro planeta. En el caso del primer ejemplo estamos hablando del ozono troposférico. El localizado en la troposfera, la región inferior de la atmósfera terrestre, la más próxima a la superficie y donde se localiza el aire que respiramos (hasta aproximadamente unos 15 Km. de altura). En este caso, un aumento de la concentración de ozono puede ser perjudicial. El ozono puede afectar a las vías respiratorias, provocando tos, dolor de cabeza o nauseas, entre otros efectos. Los organismos encargados de vigilar el Medio Ambiente realizan medidas periódicas de los niveles de ozono y tienen la obligación, no siempre cumplida, de avisar a la población y tomar medidas preventivas cuando los niveles de este gas aumentan más allá de unos límites establecidos. En el segundo caso, estamos hablando del ozono estratosférico. El que se localiza en la estratosfera, región de la atmósfera situada por encima de la troposfera, aproximadamente entre unos 15 Km. y unos 50 Km. de altura. En este caso, el ozono, actúa como un filtro que detiene parte de la radiación ultravioleta que nos llega del Sol y que puede resultar perjudicial para nuestra salud. Por tanto, una disminución de los niveles de ozono en esta región de la atmósfera, lo que se conoce como el agujero de la capa de ozono, es un fenómeno que puede resultar preocupante y puede dar lugar, entre otras cosas, a un aumento de los cánceres de piel. En ambos casos, ozono troposférico y ozono estratosférico estamos hablando de una misma sustancia química, pero con distintos efectos según su localización. Unas veces beneficioso y otras perjudicial.

5 LLUVIA ÁCIDA Normalmente, la lluvia ordinaria es ligeramente acida, porque, al caer, disuelve algo del CO 2, atmosférico (su ph suele estar entre 5,5 y 6). Pero, en 1a actualidad, en regiones industrializadas, el agua de lluvia es mucho más ácida (llegando a un ph de 4,5, e incluso, a veces, hasta ph de 1,5), por lo que se conoce como lluvia acida. La lluvia acida se debe a la presencia en la atmósfera de ciertos contaminantes, principalmente óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno. Los óxidos de azufre se forman por diversos procesos. La misma naturaleza es responsable de muchas emisiones de SO 2, en las erupciones volcánicas. En las zonas industrializadas, se vierte a la atmósfera gran cantidad ele SO 2, en los procesos de combustión de carbón, petróleo y derivados, que suelen contener del 1 al 3% de azufre, que se convierte en SO 2, en la combustión: S + O 2 SO 2 El SO 2, atmosférico se oxida lentamente, formando trióxido de azufre, SO 3, que, con vapor de agua, da ácido sulfúrico: 2 SO 2 + O 2 SO 3 SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 que se disuelve en las gotas de agua, dando lugar a la lluvia acida. Entre los óxidos de nitrógeno, el monóxido de nitrógeno u óxido nítrico, NO, se forma por reacción directa, a elevada temperatura, entre el nitrógeno y el oxígeno del aire, como ocurre en los motores de combustión interna (automóviles y aviones). Cuando el NO pasa a la atmósfera, se oxida lentamente, formando NO 2, que, a su vez, reacciona con el agua para formar ácido nítrico, que, disuelto en las gotas, da lugar a la lluvia acida: 2 NO + O 2 2 NO 2 3 NO 2 + H 2 O 2 HNO 3 + NO La lluvia acida produce efectos muy perjudiciales. Impide la vida de los peces y otras especies animales, en los ríos y lagos, que se van acidificando continuamente. La vida vegetal también se ve afectada, pues la lluvia acida mata a los microorganismos de los suelos, que son los responsables de la fijación del nitrógeno atmosférico. Puede disolver la capa de cera que protege las hojas de los árboles y causar graves daños (deforestación) en zonas boscosas. También deteriora las catedrales, así como otras construcciones y monumentos antiguos, en particular los construidos con piedra calcárea o con mármol, CaCO 3, que se disuelven fácilmente: CaCO 3 + H 2 SO 4 CaSO 4 + H 2 O + CO 2 En la actualidad, se están haciendo grandes esfuerzos para reducir la contaminación por óxidos de azufre y de nitrógeno y evitar así la lluvia acida. En el caso del SO 2, la forma más directa sería eliminar el azufre de los combustibles fósiles, carbón y petróleo; pero esto, además de difícil, es muy costoso. Una alternativa más barata, aunque menos eficaz, es eliminar el SO 2, de los gases producidos en la combustión mediante reacción con óxido cálcico. Suele hacerse inyectando piedra caliza, CaCO 3, en polvo en el quemador o en el horno de la planta generadora de energía, con lo que se producen las reacciones: CaCO 3 (s) CO 2 (g) + CaO (s) CaO (s) + SO 2 (g) CaSO 3 (s) CaSO 4 (s)

6 En las industrias metalúrgicas se esta intentando recuperar el SO 2 producido en la tostación de minerales sulfurados y aprovecharlo para fabricar otros productor químicos, como ácido sulfúrico. También se están adoptando medidas para reducir la contaminación por óxidos de nitrógeno, modificando las condiciones de la combustión interna de los motores, a fin de disminuir la formación de NO, y utilizando, además, un convertidor catalítico.