CONTAMINANTES Y EFECTOS PRODUCIDOS CONTAMINANTE ORIGEN EFECTO PRODUCIDO Óxidos de nitrógeno (NO 2, Tormentas, motores de Smog NO y N 2 O ) combustión de los Destrucción de la automóviles, aviones a capa de ozono reacción. Lluvia ácida Óxidos de azufre Erupciones volcánicas, y Lluvia ácida combustión de carbón y Destrucción de la derivados del petróleo en la capa de ozono industria, centrales termoeléctricas, automóviles y hogares. Derivados halogenados del carbono (CH 3 Br, CFCl 3, CF 2 Cl 2 ) Oxidos de carbono (CO y CO 2 ), hidrocarburos y vapor de agua. Refrigerante de neveras, propelentes usados en los sprays Combustión de combustibles, deforestación de los bosques Vamos a pasar a estudiar cada grupo por separado. A.-EFECTO INVERNADERO Existe un efecto invernadero natural que mantiene la Tierra lo suficientemente caliente como para hacer posible la vida en ella. Para comprender este efecto hay que tener en cuenta que alrededor del 30 % de la energía que el Sol envía a la Tierra es reflejado por las nubes y por la superficie terrestre; el 70% restante es absorbido. Esta energía es emitida después por la atmósfera y por la superficie de la Tierra en forma de radiaciones IR, cuya mayor parte es aprisionada por las nubes y por los gases invernadero y devuelta a la Tierra. El resultado es que la superficie de nuestro planeta se calienta de esta forma, alcanzándose una temperatura media de unos 15ºC. Este efecto es beneficioso, ya que si no existieran estos gases la temperatura media de la Tierra sería mucho más baja, de unos -18ºC. Destrucción de la capa de ozono Efecto invernadero Efecto invernadero
En los últimos años este efecto se ha incrementado produciendo el llamado efecto invernadero o calentamiento global, que consiste en el aumento de la temperatura de la superficie terrestre como consecuencia de la creciente acumulación de los llamados gases invernadero en la atmósfera. Estos gases son principalmente el CO 2 junto con otros gases, como el vapor de agua, el metano (CH 4 ) y los óxidos de nitrógeno. La denominación de efecto invernadero se debe a que en los invernaderos destinados al cultivo de plantas, las paredes y el techo de vidrio o plástico dejan pasar una gran cantidad de radiación solar pero impiden la salida de la radiación infrarroja emitida por el suelo, produciéndose de este modo un aumento de la temperatura en el interior. Agentes causantes. El CO 2 como causante principal. Las fuentes principales de CO 2 son la combustión del carbón, el gas natural y los derivados del petróleo, así como la descomposición y combustión por parte de los animales. Todos estos procesos se ajustan al proceso: Hidrocarburos + O 2 CO 2 + H 2 O El CH 4 producido en gran parte por las vacas durante su digestión. Óxidos de nitrógeno. Estos gases son originados principalmente por: la descomposición bacteriana de fertilizantes orgánicos; por combinación del nitrógeno atmosférico y oxígeno a altas temperaturas en los aviones supersónicos y demás motores de combustión interna. Vapor de agua. Efectos perjudiciales - desertización; - la disminución de la producción agraria; - la elevación del nivel del mar debido a la fusión del hielo en los casquetes polares y en otras zonas, lo que podría llegar a provocar la inundación de extensas zonas costeras. Cómo contrarrestarlo El origen del aumento de la producción de estos gases invernadero se encuentra en el aumento de población, mayor consumo de combustibles fósiles (petróleo, carbón) y la expansión industrial. Para evitarlo y contrarrestarlo es necesario tomar las siguientes medidas: - Evitar la deforestación masiva de los bosques donde existen procesos importantes de eliminación de CO 2 que se dan en la función clorofílica de las plantas. CO 2 + H 2 O Hidrocarburos + O 2 - Es necesario conseguir una reducción importante del consumo de energía, lo que implica una mayor educación en la población para concienciarla. - Un mayor aprovechamiento de la energía, desarrollando estrategias que reemplacen el uso de combustibles fósiles por otras fuentes de energía como, por ejemplo, el uso de la energía solar u otras energías renovables. Ello implica una mayor inversión en investigación. - Además, la industria puede reducir sus emisiones de CO 2, instalando filtros de gases con absorbedores de este gas, transformándolos en carbonatos. B.- EL AGUJERO DE LA CAPA DE OZONO El ozono es una forma alotrópica del O, cuya fórmula es O 3. Tiene un gran poder oxidante a temperaturas ordinarias. El ozono se puede generar de manera natural en tormentas, al actuar descargas eléctricas sobre oxígeno molecular O 2.
- El ozono en las capas bajas de la atmósfera es un importante contaminante pudiendo producir efectos negativos sobre: a) Los seres humanos: puede producir dependiendo de la concentración existente los siguientes efectos por orden de importancia: irritación en nariz y garganta; fatiga, dolor de cabeza y pérdida de la coordinación; enfermedades pulmonares que desemboquen en la muerte. b) Vegetación: Causa lesiones en las hojas y reduce la fotosíntesis. c) Materiales: ataca las fibras textiles y deteriora los polímeros orgánicos como el caucho (de gran importancia por ser utilizado en los neumáticos de los coches). - En las capas altas de la atmósfera, el ozono es una sustancia vital para la vida terrestre, ya que nos protege de la radiación ultravioleta que procede del Sol. Mediante un equilibrio natural de generacióndestrucción de este ozono se produce una absorción de rayos ultravioleta, que de llegar a la superficie terrestre causaría importantes efectos perjudiciales. Por ello, se dice que la capa de ozono actúa de escudo protector de estas radiaciones. En los últimos años se ha detectado una disminución notable en la concentración de ozono en las capas altas de la atmósfera (estratosfera), especialmente en las zonas próximas a los polos, originando lo que se denomina agujeros en la capa de ozono. Agentes causantes del agujero de la capa de ozono. Los agentes causantes de este efecto son principalmente los CFC, y los óxidos de nitrógeno: Los clorofluorocarbonos o también llamados CFC son compuestos formados por cloro, flúor y carbono, especialmente CF 2 Cl 2 y CFCl 3. Se han utilizado masivamente como gases refrigerantes y propelentes de aerosoles. Estos gases son inertes en la baja atmósfera, por lo que son inocuos, pero cuando se difunden en la estratosfera se ven sometidos a la radiación UV que provoca la ruptura de enlaces cloro-carbono. Se genera así, cloro atómico que provoca la descomposición del ozono, de acuerdo con las siguientes reacciones: Cl (g) + O 3 (g) ClO (g) + O 2 (g) ClO (g) + O (g) Cl (g) + O 2 (g) La reacción neta es: O 3 (g) + O (g) 2 O 2 (g) La regeneración de cloro atómico Cl permite que la reacción de descomposición se mantenga catalíticamente. Con el propósito de paliar esta indeseable destrucción de la capa de ozono, el uso de los CFC se ha reducido drásticamente en los últimos años, y se ha logrado un acuerdo internacional que conlleva la eliminación progresiva de estas sustancias, al ser sustituidas por otros compuestos de menor estabilidad, y por tanto más fácilmente degradables. Por otro lado, se ha demostrado que los óxidos de nitrógeno (N 2 O, NO, NO 2 ) contribuyen a agravar el problema del deterioro de la capa de ozono. Estos gases son originados principalmente por la descomposición bacteriana de fertilizantes orgánicos, así como por las emisiones de monóxido de nitrógeno por los aviones supersónicos y, contribuyen a agravar el problema del deterioro de la capa de ozono, ya que reaccionan catalíticamente con el O 3 provocando su descomposición: NO + O 3 NO 2 + O 2 NO 2 + O NO + O 2 El resultado neto es la descomposición del ozono O 3 : O 3 + O 2 O 2 Efectos perjudiciales de la destrucción de la capa de ozono.
Son principalmente: - ligeras quemaduras que pueden derivar en cáncer de piel si la exposición es de décadas. - Afectar al sistema inmunológico, y pueden producir ceguera. - Puede producir mutaciones sobre muchas especies, ya que el ADN es muy sensible al incremento de radiaciones UV. - Puede afectar a la distribución de temperaturas en la estratosfera, pudiendo alterar el clima al modificar la circulación global de masas de aire. Ello puede llegar a tener una importante contribución en el efecto invernadero. Cómo contrarrestarlo - Los gobiernos han prohibido la fabricación de los CFC, sustituyéndose estos por otros que no dañan la capa de ozono. - Para reducir la contaminación por óxidos de nitrógeno, se coloca un convertidor catalítico a la salida de los gases resultantes de la combustión, donde los óxidos se transforman en N 2 y O 2. C.- LLUVIA ÁCIDA La precipitación en forma de lluvia en áreas poco contaminadas presenta un ph ligeramente ácido, del orden de 5,7, debido fundamentalmente a la disolución de CO 2 de la atmósfera.. Por tanto, se llama lluvia ácida a la precipitación (lluvia, niebla, humedad, etc.) que se ha hecho más ácida por disolución en ella de óxidos de azufre y nitrógeno, liberados en combustiones y procesos industriales. La lluvia ácida presenta valores de ph en el rango 3-4,5, pudiendo alcanzarse en algunas ocasiones, y en áreas muy contaminadas, valores de ph inferiores a 3. Los ácidos así formados se pueden dispersar, por acción del viento, a cientos de kilómetros del lugar donde se han generado, convirtiéndose en un problema global. Agentes causantes de la lluvia ácida. Éste efecto se debe principalmente a los óxidos de azufre, y en menor grado a los óxidos de nitrógeno. El dióxido de azufre, SO 2, se forma mayoritariamente por combustión del azufre contenido en el carbón y petróleo; estos combustibles contribuyen, en conjunto, a un porcentaje próximo al 85 % de la emisión total. El dióxido de azufre formado, que en sí mismo afecta a las vías respiratorias, se oxida lentamente en la atmósfera a trióxido de azufre por acción del ozono y otras partículas que pueden catalizar la oxidación; una vez formado, se disuelve en las gotas de agua con formación de ácido sulfúrico: SO 3 (g) + H 2 O (l) H 2 SO 4 (ac) El monóxido de nitrógeno, NO, se forma por combinación del nitrógeno atmosférico y oxígeno presentes en diversos procesos de combustión, a altas temperaturas y, muy especialmente, en los motores de combustión interna. Una vez formado, el monóxido de nitrógeno reacciona con oxígeno de la atmósfera para formar dióxido de nitrógeno, NO 2, que, por reacción con agua, genera ácido nítrico: 3 NO 2 (g) + H 2 O (l) 2 HNO 3 (ac) + NO (g) Efectos perjudiciales de la lluvia ácida. - La lluvia ácida es responsable de cuantiosas pérdidas por oxidación de estructuras metálicas. - El importante deterioro y erosión de construcciones y estatuas ornamentales ( mal de piedra ). En particular, la lluvia ácida ataca fácilmente al mármol y piedra caliza, cuyo componente fundamental es CaCO 3. - La lluvia ácida es también muy dañina para la vida vegetal y acuática; dicha acidez, a veces en forma de
niebla ácida, afecta notablemente a los bosques y cultivos, y puede llegar a producir el envenenamiento de la vida acuática, especialmente en lagos. Cómo contrarrestarlo - Con objeto de disminuir los efectos de la lluvia ácida, resulta necesario reducir el contenido de azufre en el carbón y petróleo, antes de su combustión. - Asimismo, se puede depurar las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno en productos menos agresivos: - Para reducir las emisiones de SO 2 a la atmósfera, las industrias utilizan unos filtros desulfuradores que transforman el SO 2 en un compuesto no volátil que queda retenido. - Para reducir la contaminación por óxidos de nitrógeno, se coloca un convertidor catalítico a la salida de los gases resultantes de la combustión, donde los óxidos se transforman en N2 y O2. D.- SMOG Es un problema grave de contaminación debido a la presencia de óxidos de nitrógeno en la atmósfera. Se trata de una nube de contaminación de color pardo que ocasiona problemas de visibilidad y presenta graves riesgos para la salud, así como deterioro de las plantas. Se produce en lugares con abundantes combustiones industriales o de mucho tráfico, ya que a altas temperaturas propician la reacción: N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g) Esta reacción es endotérmica, y se ve favorecida por la alta temperatura. El NO se transforma en NO 2, el cual después de un proceso complejo en el que intervienen hidrocarburos procedentes de la reacción incompleta de la gasolina, origina otros compuestos orgánicos tóxicos, que son los que realmente son tóxicos (unas 1000 veces más tóxicos que los mismos óxidos de nitrógeno), y originan el smog.