La atmósfera. Parte II

La Atmósfera.Tema 3. Parte II.

Índice.• Composición y estructura de la atmósfera.• El balance energético.• Dinámica atmosférica.• Presión, humedad.• Convección, advección.• Gradientes de temperatura.• Fenómenos aerológicos.• Nubes y precipitación.• Climatología.• Impactos en la atmósfera.• Riesgos derivados de la dinámica atmosférica.

Índice.• Composición y estructura de la atmósfera.• El balance energético.• Dinámica atmosférica.• Presión, humedad.• Convección, advección.• Gradientes de temperatura.• Fenómenos aerológicos.• Nubes y precipitación.• Climatología.Impactos en la atmósfera.• Riesgos derivados de la dinámica atmosférica.

La atmósfera.Impactos.

Resulta de la valoración de los efectoscausados por un proceso cualquiera, natural o antrópico.

IMPACTO

Se deben a la emisión de sustancias contaminantes a la atmósfera.

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De acuerdo a la ley de Calidad del Aire (Ley 34/2007),

contaminación es la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza.

GASES RUIDO

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La atmósfera como sistema, es un conjunto de relaciones entre elementos, capaces de mantener un equilibrio en las condiciones de la misma.

Sin embargo, la resiliencia de este sistema tiene un límite. La capacidad dispersora y depuradora de la contaminación en la atmósfera puede verse superada.

Existe contaminación por tanto, cuando las concentraciones de contaminantes en la atmósfera superan los límites admisibles, generando por tanto un daño a la población o los bienes.


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La contaminación atmosférica parece ser un problema nuevo, pero no es así.

En el siglo XIII en Londres se prohibió el uso de carbón de piedra, debido a la alta concentración de polvo y hollín en el aire.

En Talavera 1600 instauraron medidas para reducir los impactos negativos de sus hornos de cerámica.

A partir de la revolución industrial, los episodios de contaminación son más numerosos.

El más grave ocurrió en Londres en 1952 (the Great Smog). Una densa nube de contaminación (humo y niebla) se instaló sobre la ciudad desde diciembre del 52 a marzo del 53. En sólo una semana fallecieron más de 4000 personas, y más de 8000 murieron a lo largo de los siguientes 6 meses.


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En la actualidad se viven ejemplos similares en Madrid, Beijing, México, París… Por lo que población y gobiernos ven necesario el control y reducción de la contaminación atmosférica.

¿De dónde sale toda esa contaminación?

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FUENTES DE CONTAMINACIÓ

N

NATURAL

ANTRÓPICO

GEOLÓGICO: Erupciones volcánicas (SO2, H2S, CO2, cenizas), emisiones del suelo (CH4, NO), calimas.BIOLÓGICO: Respiración (CO2), fermentaciones (CH4), incendios, polen.HIDROSFERA: Liberación de gases en océanos (CO2, CO, CH4).ATMOSFÉRICO: Nox por descargas eléctricas.

ACTIVIDADES INDUSTRIALES Y DOMÉSTICAS: Basadas en la quema de combustibles fósiles (SOx, CO, CO2, NOx).

ACTIVIDADES AGRÍCOLAS, GANADERAS Y FORESTALES: Quemas e incineración de restos (NOx, CO, CO2, dioxinas), emisiones del ganado (CH4), fertilizantes (N2).


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Focos de emisiónContaminante Antrópico % Natural %

Aerosoles 11’3 88’7SOx 42’9 57’1CO 9’4 90’6NO 11’3 88’7HC 15’5 84’5

¡¡¡MADRE MÍA, QUÉ ASCO!!!

Una parte de la contaminación corre a nuestra cuenta. Somos así de generosos.

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Una situación de inestabilidad favorecerá la dispersión y dilución del contaminante.

La concentración de contaminación se expresa con distintas unidades:

- ppm, ppb, cc/m3.- μg/m3, mg/m3.


Tiempo que permanece en la atmósfera un contaminante (en una concentración

determinada).

Tiempo de residencia

Tipo de contaminante

Condiciones atmosféricas

Que sea más o menos reactivo, y así se transforme en otros contaminantes secundarios o en sustancias inocuas.El tamaño de partícula.

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dependerá de

x La atmósfera.Impactos.

Veamos ahora los tipos de contaminantes.

NaturalezaSonido, radiación visible, radiactividad.

CO2, NOx, SOx, CH4, polvo, cenizas…

Sustancias químicas o aerosoles

Formas de energía

Procedencia

Aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión, por ejemplo: plomo (Pb), monóxido de carbono (CO), óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos (HC), aerosoles, ozono (O3), entre otros

Aquellos originados en el aire por la interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los componentes naturales de la atmósfera. Por ejemplo: ozono (O3), peroxiacetil-nitrato (PAN), hidrocarburos (HC), sulfatos (SO4), nitratos (NO3), ácido sulfúrico (H2SO4), material particulado (PM) , entre otros

Primarios

Secundarios

90%

10%Aerosoles: re refiere a manteriales muy pequeños sólidos (también llamados partículas) o líquidos.

Las dioxinas son compuestos químicos obtenidos a partir de procesos de combustión que implican el cloro. El término se aplica indistintamente a las policlorobenzofuranos (PCDF) y las policlorobenzodioxinas (PCDD).

Son estables químicamente , poco biodegradables y muy solubles en grasas. Tienden a acumularse en tejidos orgánicos y suelos, pudiendo darse procesos de bioacumulación. Tienen un posible efecto cancerígeno.


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Cuando hablamos de dispersión de contaminantes, es necesario diferencias dos conceptos.


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Cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor en un periodo de tiempo determinado. Se mide a la salida del foco emisor.

Emisión

Cantidad de contaminantes presentes en una atmósfera determinada, una vez transportados, difundidos y mezclados en ella y a la que están expuestos los seres vivos y los materiales que se encuentran bajo su influencia. Existen detectores o medidores de la contaminación en distintos puntos de las ciudades.

Inmisión

DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES

Estratificación del aire: Condiciones de estabilidad o inestabilidad.Inversiones: Impiden el ascenso de las masas de aire (térmica, subsidencia o frontal).Vientos (ayudan a la dispersión).Humedad relativa del aire (favorece la acumulación de determinados contaminantes.Precipitaciones: efecto de lavado y disolución.Insolación: produce contaminantes secundarios por oxidación fotoquímica.


x


Condiciones meteorológicas

Condiciones meteorológicas

Condiciones topográficas y geográficas

Características de la emisión.

La dispersión depende de

varios factores.

Naturaleza de los contaminantes: gas mejor transportado, aerosoles se depositan con mayor facilidad.Temperatura de emisión: Cuanto mayor es, mejor se dispersa (inestabilidad).Velocidad de emisión: puede romper capas de inversión si sale con altas velocidades.Altura del foco emisor: cuanto mayor es la altura, más fácilmente supera las capas de inversión.


x


Características de las

emisiones

Zonas costeras: debido a los vientos diarios.Valles fluviales y laderas: ídem.Zonas urbanas: isla de calor.Presencia de masas vegetales: frenan el viento, favorecen la deposición de contaminantes, y actúan como sumidero de CO2.

Condiciones topográficas y

geográficas


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Impactos

Locales

Smog

Lluvia ácida*

Contaminación lumínica

Contaminación acústica

Globales

Destrucción capa O3

Aumento Ef. invernadero


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ÁCIDO

FOTOQUÍMICO

Tipo de contaminación local, caracterizada por la formación de nieblas en superficie formadas por sustancias nocivas para la salud y el medio ambiente.

SMOG

Frecuente en invierno en zonas húmedas e industrializadas (Londres). La combustión de compuestos ricos en S genera SO2 y cenizas. Las cenizas actúan como núcleos de condensación para el agua y SO2 que forman ácido sulfúrico.

Frecuente en verano en zonas de gran insolación (Madrid). Procede de la concentración de NOx e hidrocarburos. Estos reaccionan químicamente por la radiación solar generando contaminantes secundarios oxidantes.NO2 + radiación solar NO + O; O + O2 O3

El ozono es una moléculas muy reactiva, que interactúa con otros contaminantes presentes en el aire. Acaba formando varios contaminantes secundarios como nitratos de peroxiacilo (PAN), peróxido de hidrógeno (H2O2), radicales hidroxilo (OH), formaldehido…

EFECTOS DEL SMOG

• Afecta el sistema respiratorio produciendo inflamaciones , tos, resuellos y estrechez del pecho.• Pueden agravarse las afecciones al corazón y en los pulmones• Incremento de los síntomas del asma.• Mortalidad prematura. • Disminuye la visibilidad.


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Tipo de contaminación local o regional (transfrontera). Óxidos de azufre y nitrógeno son liberados por las combustiones de energías fósiles, acción bacteriana en el suelo, erupciones volcánicas, reacciones en la atmósfera superior. Estos reaccionan con el agua formando ácidos, que se depositarán en forma de lluvia con pH menor a 5.

LLUVIA ÁCIDA

El agua de lluvia es ligeramente ácida debido a la reaccion con el CO2.H2O + CO2 H2CO3Al reaccionar con SOx y NOx produce ácidos más fuertes que pueden depositarse de dos formas:

Deposición seca

Deposición húmeda

En forma de gas o aerosoles cerca de las fuentes de emisión.

Como ácido nítrico o sulfúrico disuelto en el agua de lluvia. Puede ser transportado a grandes distancias del foco emisor.

En Europa los óxidos de azufre y nitrógeno se producen en países muy industrializados como Alemania o Reino Unido. El problema es que la dinámica atmosférica desplaza esas emisiones a otros países.


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EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA

• La lluvia ácida causa la acidificación de lagos y arroyos.• Contribuye a dañar los árboles en terrenos elevados y muchos suelos sensibles de bosques. • Acelera el deterioro de los materiales de construcción y las pinturas, incluyendo edificios, estatuas y esculturas irremplazables que son parte de nuestra herencia cultural. • Antes de caer al suelo, los gases de dióxido de azufre (SO2) y óxido de nitrógeno (NOx) y los derivados de su materia en partículas, sulfatos y nitratos, contribuyen a degradar la visibilidad.• Causan enfermedades y las muertes prematuras provocadas por problemas cardíacos y pulmonares, tales como el asma y la bronquitis.


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x

ACÚSTICA

LUMÍNICA

Tipo de contaminación local, consistente en la emisión de energía. Hasta hace poco no era considerado contaminación.

CONTAMINACIÓN LUMÍNICA Y

ACÚSTICA

Hace referencia al ruido (entendido como sonido excesivo y molesto), provocado por las actividades humanas (tráfico, industrias, locales de ocio, aviones, etc.), que produce efectos negativos sobre la salud auditiva, física y mental de los seres vivos.

Emisión de flujo luminoso de fuentes artificiales de luz nocturnas en intensidades, direcciones, rangos espectrales u horarios innecesarios para la realización de las actividades previstas en la zona en la que se instalan las luces.EFECTOS•Aumento del brillo del cielo nocturno, por reflexión y difusión de la luz artificial en los gases y en las partículas del aire. Reduce visibilidad del cielo.•Altera biorritmos de especies animales y vegetales.•Determinados estudios asocian este tipo de contaminación con alteraciones de la conducta y sueño.

EFECTOS• Pérdida auditiva permanente (determinadas o todas las frecuencias).• Efectos sobre el sistema nervioso: alteración del sueño y conducta, stress y enfermedades asociadas (eccemas, problemas digestivos…).• Depreciación de los inmuebles, especialmente vivienda.

RECUERDA: El ozono se crea y destruye por la serie de reacciones de Chapman.PRODUCCIÓN NATURAL DE OZONO

Molécula de oxígeno (O2)

2 átomos de oxígeno (O)

Radiación UV

2 átomos de oxígeno (O)

2 moléculas de oxígeno (O2)

Molécula de ozono

(O3)

Radiación UV

Molécula de ozono

(O3)

Molécula de oxígeno (O2) y átomo de oxígeno

(O)

Molécula de ozono (O3) y átomo de

oxígeno (O)2 moléculas de

oxígeno (O2)

DESTRUCCIÓN NATURAL DE OZONO

Esta última reacción es muy lenta, por eso no desaparece la capa de ozono.

x La atmósfera.Impactos.


La última reacción es muy lenta, pero determinadas sustancias actúan como catalizadores, rompiendo el equilibrio del sistema.

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DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO

NO + O3 NO2 + O2

NO2 + O O2 + NO

O3 + O 2O2

BALANCE TOTAL:

Se destruye el ozono, pero el NO (monóxido de nitrógeno) se mantiene al final de las reacciones.No se destruye, es un catalizador: acelera reacciones.

N N

NN

1º

2º

O3 + O 2 O2

ClCl

Cl + O3 ClO + O2

ClO + O O2 + Cl

ClCl

BALANCE TOTAL:

Se destruye el ozono, pero el Cl (cloro) se mantiene al final de las reacciones.No se destruye, es un catalizador: acelera reacciones.


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Lo mismo ocurre con el cloro. Los CFC’S, que se encuentran en aerosoles, aparatos de refrigeración, espumas aislantes… (actualmente están prohibidos). Por acción de la radiación UV liberan átomos de Cl que destruyen las moléculas de O3.

El Cl puede reaccionar con los NOx, formando moléculas sumidero. Sin embargo, a bajas temperaturas, esas moléculas se rompen liberando de nuevo el Cl. Es por ello que en las regiones polares el espesor de la capa de O3 es menor, sobre todo en el Polo Sur, donde las condiciones meteorológicas crean situaciones de estabilidad.


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EFECTOS DE LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO

• Agrava enfermedades respiratorias, bronquiales, asma, cardiovasculares, bronquitis crónica, anemia y afecta funciones cerebrales, produce irritación en los ojos…• Aumenta el riesgo de cáncer al alterar el material genético.• La radiación afecta a tejidos animales y vegetales, además de alterar diferentes materiales.• Provoca un aumento de la temperatura de la atmósfera.


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Este aumento se debe mayoritariamente a acciones antrópicas como las combustiones, ganadería o deforestación.


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AUMENTO DEL EFECTO INVERNADERO

Los principales gases son:• Vapor de agua H2O• Metano CH4• Dióxido de Carbono CO2• Dióxido de Nitrógeno NO2• CFC


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DIÓXIDO DE CARBONO

Fuentes

Sumidero

Naturales

Antrópicas

RespiraciónIncendiosErupciones volcánicas

Quema combustibles fósilesIncineración.Deforestación

Absorción oceánica

Fotosíntesis


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• Fuente natural principal los pantanos.

• Descomposición anaerobia de basura, cultivo de arroz, restos de animales.

• Producción y distribución de gas y combustibles, y combustión incompleta de combustibles fósiles.

• Uso creciente de fertilizantes nitrogenados.

• Subproducto de quema d combustibles fósiles y biomasa.

• Asociado a determinadas actividades industriales (nylon, ácido nítrico).

METANO DIÓXIDO DE CARBONO

CAMBIO CLIMÁTICO


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La principal alteración global hasta la fecha ha sido en la atmósfera, hemos cambiado y continuamos cambiando, el balance de gases que forman la atmósfera. Esto es especialmente notorio en gases invernadero claves como el CO2, Metano (CH4) y óxido nitroso (N2O).

De acuerdo a la Panel Internacional Sobre Cambio Climático, una duplicación de los GEI incrementarían la temperatura terrestre entre 1 y 3.5°C (es equivalente a volver a la última glaciación, pero en la dirección inversa).

Por otro lado, el aumento de temperatura sería el más rápido en los últimos 100.000 años, haciendo muy difícil que los ecosistemas del mundo se adapten.


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EFECTOS

1. Genera el deshielo de casquetes polares, lo que modifica la densidad de mares y océanos, cambiando las corrientes marinas que actúan como cintas transportadoras de calor.

2. Los climas se verán modificados, en zonas lluviosas habrá más precipitaciones, las regiones secas verán acentuada su aridez.

3. Las comunidades vegetales deberán evolucionar a etapas climácicas alternativas. Los ecosistemas se verán modificados.

4. La disponibilidad de agua será más irregular.

5. Se extinguirán multitud de especies que no conseguirán adaptarse.

6. Habrá una mayor incidencia de enfermedades asociadas a zonas tropicales porque los vectores (como mosquitos) llegarán a latitudes hasta el momento más frías.


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EFECTOS

7. Aumentará la desertificación, y erosión. Se acrecentará la pérdida de suelo.

8. Se reducirá el rendimiento de las cosechas.

9. Al aumentar el nivel del mar, además de perder zonas de cultivo, las personas estarán forzadas a emigrar a otras regiones.

En resumen, las condiciones del planeta cambiarán drásticamente en muy poco tiempo, cuando glaciaciones y periodos interglaciares duran miles de años.

Aunque el sistema tierra es complejo, multitud de pruebas apoyan esta tendencia al aumento de la temperatura global, siendo la mayoría de consecuencias hipótesis en determinados escenarios.

Para más información: http://cambioclimaticoglobal.com/


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Control de contaminaci

ón

Red de Estaciones de Medida de la Contaminación Atmosférica.• Cumplimiento ley• Niveles contaminación• Tendencias, alertas y

efectos

Todas aquellas medidas encaminadas a evitar la contaminación.• Legislar• EIA• Instalación filtros• …

En la actualidad es prácticamente inviable.Ejemplo sería la prohibición de utilizar coches con determinadas matrículas en París.

DETECCIÓN

PREVENCIÓN

CORRECCIÓN

Índice.• Composición y estructura de la atmósfera.• El balance energético.• Dinámica atmosférica.• Presión, humedad.• Convección, advección.• Gradientes de temperatura.• Fenómenos aerológicos.• Nubes y precipitación.• Climatología.• Impactos en la atmósfera.Riesgos derivados de la dinámica atmosférica.

•Tormentas.•Ventisca.•Nieve y granizo.•Gota fría.•Calima.•Tornados.•Tifones, huracanes o ciclones.•Situación anticiclónica estabilizada.

Cambio climático por causa natural o antrópica (ya tratados).

Fenómeno de “El Niño” y “La Niña” (próximo tema).

La atmósfera.Riesgos.

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RIESGOS

Climáticos

Meteorológicos

Education

La atmósfera. Parte II