Contaminación Ambiental

Las Capas de la Atmosfera

Dentro de los Componentes del planeta Tierra se encuentra la  ATMÓSFERA:  

La atmósfera terrestre es la parte  gaseosa de la Tierra, siendo por esto la capa más externa y menos densa del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75 % de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 Km de altura, desde la superficie del mar. Los principales elementos que la componen son el Oxigeno (21 %) y el  nitrogeno (78 %).

La atmósfera y la Hidrosfera constituyen el  sistema  de capas fluidas superficiales del planeta, cuyos  movimientos dinámicos están estrechamente relacionados. Las corrientes de aire reducen drásticamente las diferencias de temperatura entre el día  y la noche, distribuyendo el calor por toda la superficie del planeta. Este sistema cerrado evita que las noches sean gélidas o que los días sean extremadamente calientes.

La atmósfera protege la vida sobre la Tierra absorbiendo gran parte de la ultravioleta  en la  capa de ozono. Además, actúa como escudo protector contra los meteoritos, los cuales se desintegran en polvo a causa de la fricción que sufren al hacer contacto con el aire.

Durante millones de años, la vida ha transformado una y otra vez la composición de la atmósfera. Por ejemplo; su considerable cantidad del oxígeno libre es posible gracias a las formas de vida como son las plantas que convierten el  en oxígeno, el cual es respirable -a su vez- por las demás formas de vida, tales como los seres humanos  en general.

En la atmósfera terrestre: la temperatura cambia con la altura, así la relación existente entre la altitud y temperatura es diferente para cada capa de la atmósfera, pudiendo distinguirlas.

                      La atmósfera se encuentra dividida en cinco capas:

Entre capa y capa, se encuentra una división, que se conoce en cada caso como pausa, recibiendo diferentes nombres según las capas que dicha pausa separe. De éste modo tenemos la tropopausa, estratopausa, mesopausa y termopausa.

Troposfera:

Es la capa más cercana a la superficie terrestre, y por lo tanto, es la capa inferior de la atmósfera terrestre. En esta capa, a medida que se sube en altura, la temperatura se hace menor. Es en la troposfera es donde se producen los distintos fenómenos conocidos por todos como “tiempo metereológico”. 

Las características principales de la troposfera son:

Ø  Su espesor, que ocupa la distancia de seis kilómetros que van desde la superficie de la  Tierra (incluidos los fondos marinos), en el caso de los polos, y entorno  a 18 o 20 Km. en el caso de las zonas intertropicales.

Ø  La temperatura de la troposfera disminuye mediante aumenta la altura, pero existen excepciones, pues hay zonas donde se produce una inmersión termica, es decir, una desviación de los cambios normales que se producen en la atmósfera.

Ø  La altura nos permite hallar el espesor de la troposfera, el cual es considerablemente mayor en la zona intertropical debido a la fuerza centrífuga que provoca el movimiento de rotación terrestre, y en cambio, es bastante menor el espesor en las zonas polares, donde encontramos el achatamiento de los polos.

Ø  En la troposfera, encontramos otra capa, conocida como geográfica, en la cual existe una mayor concentración de fenómenos geográficos de todo tipo.

Estratosfera:

La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera, situándose justo por encima de la capa de la troposfera, donde al contrario de lo que ocurre en la primera capa, en ésta la temperatura aumenta conforme aumenta la altura, este hecho es debido al ozono, el cual absorbe la luz perjudicial del sol, consiguiendo convertirla en calor, lo que explica la subida de temperatura en función de la altura.

A una cierta altura, la temperatura se eleva incluso por encima de los 80ºC, debido a que en dicha zona se concentra una mayor cantidad de ozono, lo que hace que a este nombre se le conozca como ozonosfera. El nombre de estratosfera procede de la posición de la capa en si misma, la cual se encuentra formada por varias capas a modo de estratos, en posición horizontal.

Mesosfera:

Es la tercera capa atmosférica. En ella la temperatura vuelve a disminuir conforme aumenta la altura, como ocurre en la troposfera. Dicha temperatura puede llegar a alcanzar los -90ºC, siendo de este modo, la zona más fría de la atmósfera.
Esta capa, se inicia justo después de la estratosfera, haciéndose incluso visible en algunas fotografías, donde la podemos identificar claramente como una banda de color azulado en el extremo del planeta. En esta capa es donde se pueden apreciar claramente los meteoros, más conocidos como estrellas fugaces

Ionosfera:

La ionosfera, es la cuarta capa de la atmósfera, también conocida como termosfera.
En ella, el aire se torna muy débil, debido a la alta altura, lo que también hace que cambie la temperatura debido a la actividad solar. Si el Sol está muy activo, las temperaturas en dicha capa podrían alcanzar fácilmente más de 1500ºC. En la ionosfera se hace posible la comunicación a través de radio, gracias a que las distintas partes de esta capa consiguen reflejar las ondas de radio. En esta capa tienen lugar las auroras polares.

Exosfera:

El nombre de exosfera, hace referencia a la última capa de la atmósfera terrestre, que va desde los 600-800 a los 2000-10000 km. La exosfera es la capa donde los átomos parten hacia el espacio exterior. 

 Capas de la atmósfera | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/general/capas-de-la-atmosfera#ixzz4F4uxflox

PRACTICA DE LABORATORIO 

Objetivo:
Tratar de obtener lluvia acida mediante componentes básicos, agua y azufre, al elevar la temperatura de estos hasta el punto de la evaporación, para así hacer una mescla homogénea de los compuestos.
Herramientas:
         1 Erlenmeyer
         Guantes de látex
         cubre boca
         soporte universal.
         aro de metal.
         Bata.
         Balón de fondo plano.
         pinzas de doble nuez.
       3 pies  de manguera transparente de un centímetro de grosor.
         1 bisturí.
⦁ Agua.
⦁ 2 mecheros.
⦁ Cinta adhesiva.
⦁ 1 planta.
⦁ 10 gramos de azufre.


Hipótesis:
En la realización de este proceso de mescla del azufre el agua; se obtendrá como resultado lluvia acida.
La lluvia acida tiene gran cantidad de efectos nocivos en los ecosistemas y sobre los materiales.
Algunas plantas y animales  logran adaptarse las nuevas condiciones para sobrevivir en la acidez del agua pero otras no.
Procedimientos:
1. colocar en uno de los soportes universales la pinza de doble nuez, y en el otro el aro metálico.
2.  Colocar el Erlenmeyer en las pinzas de doble nuez y el balón de fondo plano en el aro metálico.
3. vacías 50 ml de agua en el Erlenmeyer y los 10 gramos de azufre en el balón de fondo plano.
4.  Luego  hacer un orificio en la parte media de la manguera con el bisturí y colocar un extremo en el Erlenmeyer y el otro en el balón de fondo plano, sellar con cinta adhesiva, la manguera deberá quedar en forma de arco.
 5. Aplicar calor de forma directa,  al agua y el azufre colocando un mechero en cada recipiente hasta que los componentes se evaporen. Para que comience la reacción química donde estos se mesclan.
6. colocar la planta justo en el orificio que se le hizo a la manguera.
7. comprobar los resultados respecto a la hipótesis y hacer las anotaciones necesarias.
Después de haber comprobado que la práctica haya sido correcta, lavar y ordenar el lugar de trabajo para su próximo uso.  
 

Observaciones:
Al aumentar la temperatura en el óxido de azufre este se funde, luego se evapora el agua al igual que el anterior se evapora, al subir el vapor de agua por la manguera trasparente se mescla con  el azufre en forma de gas que también se ha alzado mezclándose en un solo compuesto al condensarse se desparrama por el orificio que se le hizo a la manguera precipitándose al recipiente que contiene la planta.
Al caer la lluvia por su acides se produjo una quemadura en las hojas de esta.

Análisis:
La vegetación sufre no solo  las consecuencias del deterioro del suelo sino también un daño directo por contacto que puede llegar a ocasionar en algunos casos la muerte de la especie.

 

Efecto Invernadero

Los niveles de CO2, NO2 y metano (CH4) en la atmósfera originados por la liberación de gases de las fábricas y vehículos motorizados, producen una capa de inversión térmica en la tropósfera. Normalmente la luz ultravioleta calienta la superficie de la Tierra y esta la refleja en forma de radiación infraroja (IR), donde sale el 90% del calor reflejado. En el caso que se liberen gases contaminantes a la atmósfera, estos hacen de escudo que impide al calor salir con tanta facilidad, rebotando la radiación IR en estos gases y reflejándose hacia el interior, aumentando la temperatura en las cercanías de la tierra. Este efecto multiplicado muchas veces en distintas ciudades produce el calentamiento global que esta provocando el derretimiento de los polos, elevación de los mares y grandes catástrofes a nivel mundial, con pérdidas económicas, ecológicas y de vidas humanas.

Adelgazamiento de la capa de Ozono

El ozono (O3) es un gas de la estratósfera que filtra la radiación ultravioleta, permitiendo la vida en la tierra. En la decada de los 80, se detectó un adelgazamiento en la capa de ozono en ciertas zonas del hemisferio sur. Este adelgazamiento se debía a los elevados niveles de clorofluorocarbonos (CFC2) o freones en la atmósfera. Dichas moleculas liberan cloro atómico al aire (ecuación 1) y este cloro reacciona con el ozono, destruyendolo y transformandolo en oxígeno y óxido de cloro (ecuación 2). Ver ecuaciones:
(1) CFC2 ------- CFC + Cl
(2) Cl + O3 -------- ClO + O2
(3) ClO + O -------- Cl + O2

El óxido de cloro reacciona con oxígeno atómico para formar cloro atómico y oxígeno molecular (ecuación 3). El Cl resultante se recicla, volviendo a reaccionar con otra molécula de O3 (ecuación 3) y así se repite el ciclo muchas veces. Se dice que por cada atomo de Cl se destruyen 300.000 moléculas de O3.

Smog urbano, smog fotoquímico y lluvia ácida

Smog: los diferentes combustibles, tales como el carbón o los derivados del petróleo, que se utilizan en actividades cotidianas producen cenizas y hollín (carbono), que forman una nube densa, de color gris, que disminuye la visión y causa enfermedades a las vias respiratorias.

Smog fotoquímico: llamada niebla amarillenta-rojiza en los días soleados, pues se origina por la acción de la luz solar sobre los óxidos de nitrógeno (NOx), liberados por los vehículos. Los óxidos de nitrógeno (NO) se originan a partir del nitrógeno atmosférico (N2) y en presencia de oxígeno (O2) a altas temperaturas:

N2 + O2 ---------- 2NO

El smog fotoquímico se produce cuando el dióxido de nitrógeno absorbe la radiación UV produciendo óxido de nitrógeno (NO) mas xígeno atómico (O). Luego este O reacciona con oxígeno molecular (O2) y en presencia de radiación UV se forma el ozono (O3). Ver reacciones:

NO2 + UV --------NO + O

O + O2 + UV -------O3 (ozono)

Lluvia ácida: las industrias y los volcanes emiten entre todos los contaminantes, SO2 (dióxido de azufre). El SO2 reacciona con oxígeno atómico para formar SO3 (trióxido de azufre). Luego, este SO3 reacciona con agua para producir ácido sulfúrico (H2SO4), que cae diluído con la lluvia y afecta gravemente a los cultivos, bosques, produciendo daños ecológicos y económicos para los países. Las ecuaciones siguientes representan el proceso:

SO2 + O ------> SO3

SO3 + H2O -----> H2SO4

causas de la contaminación del aire

causas de la contaminación del aire

Las principales causas de la contaminación del aire están relacionadas con la quema de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas). La combustión de estas materias primas se produce en los procesos o en el funcionamiento de los sectores industrial y del transporte por carretera, principalmente. Dentro del sector industrial habría que diferenciar entre las fábricas (por ejemplo, de cemento o acero) y las centrales de producción de electricidad (que producen la mitad de la electricidad consumida en nuestro país).

El reparto de responsabilidades en la contaminación del aire entre el sector industrial y el transporte por carretera está claramente desequilibrado hacia el transporte. Aproximadamente el 80% de la contaminación atmosférica en España está causada por el tráfico rodado.

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Las sociedades modernas se han organizado en relación con el transporte, como en otros aspectos, a espaldas de los principios básicos de la Naturaleza. A medida que la humanidad ha ido tecnificando su entorno, los medios de transporte han adquirido un carácter más mecanizado, tendiendo a satisfacer dos tendencias básicas, con independencia de los problemas que pudieran acarrear: por un lado aumentar las velocidades y por otro propiciar la independencia relativa del usuario. Esta tecnologización del transporte, ha supuesto una mayor comodidad y eficiencia en el servicio pero, por otra parte, ha originado un crecimiento intolerable de los impactos ambientales y sociales asociados a esta actividad, entre ellos la contaminación del aire.

En España, el transporte emplea cerca del 40% del total de la energía consumida (la media comunitaria es del 30%), cifra que aumenta hasta el 50% si consideramos el ciclo productivo del transporte en su totalidad. Al considerar el ciclo completo del transporte no sólo se contabiliza el combustible que usa un vehículo para moverse (el gasto energético que ofrecen las estadísticas oficiales), sino que también se considera la energía consumida en la fabricación del propio vehículo, en la construcción de las infraestructuras por las que circula, en su mantenimiento, y, finalmente, en el achatarramiento del vehículo.

La carretera es hoy el principal medio de transporte y sigue ganando terreno respecto al ferrocarril, de tal forma que el crecimiento desbocado del transporte hay que achacarlo principalmente al incremento del transporte por carretera. El transporte por carretera supone el 90 % entre los diferentes medios de transporte, frente al ferrocarril que se queda en un exiguo 5 %. Dentro del transporte por carretera, el coche privado consume la mitad de los recursos energéticos, mientras que el transporte público únicamente el 3 %. El índice medio de ocupación de los vehículos privados es de 1,2 personas por coche. En la ciudad, la mitad de los desplazamientos que se realizan en coche son para recorrer menos de 3 kilómetros, y un 10 % para menos de 500 metros.

Lo mismo que sucede con el tráfico de viajeros, ocurre también con las mercancías, que se transportan fundamentalmente por carretera: un 70% del total como media en los países de la UE, que sube a más del 90% en el Estado español, lo que significa que el ferrocarril ha ido perdiendo importancia, abandonando líneas y servicios, hasta suponer en la actualidad sólo un 4,2% de este tráfico. Este declive del ferrocarril, ha coincidido con un gran incremento en el tráfico de mercancías, que se ha multiplicado por tres como consecuencia de la ampliación de la UE (con la entrada de España y Portugal entre otros) lo que está provocando graves problemas de congestión en las principales vías europeas, congestión que se produce ya a 100 km de las principales ciudades.

Por otra parte, el transporte de mercancías por carretera tiene un gran impacto ambiental, que además no deja de aumentar. A pesar de que los camiones pesados sólo suponen el 10% de los vehículos, emiten entre el 30 y el 40% de los óxidos de nitrógeno y de las partículas en suspensión. Son también responsables de la mayoría de las emisiones de dióxido de azufre, procedentes del transporte por carretera.

Esta situación de predominio no es el resultado de una evolución natural de la economía, sino que responde a unas políticas de transporte que han beneficiado a este medio en detrimento de otros a través de medidas fiscales, subvenciones y de construcción de infraestructuras (año tras año la carretera se lleva entre el 60 y el 70% de las cuantiosas inversiones en transporte), a pesar de ser el medio menos eficiente y que mayores problemas ambientales crea. Esta primacía dada al automóvil supone el abandono de la concepción del transporte como un servicio público que el Estado debe proporcionar a todos los ciudadanos, lo que significa la exclusión de todos los que no tienen coche o permiso de conducir, que cada vez encuentran más problemas de movilidad.

Asimismo, detrás de esta evolución se encuentran, no sólo las relativas ventajas de velocidad y comodidad, sino también el triunfo del modelo productivista a ultranza, impuesto desde los poderes públicos y privados. Este modelo desplaza a los usuarios y mercancías hacia el transporte privado y hacia los medios de transporte menos eficientes energéticamente.

En general, el transporte es considerado como una actividad económica más, cuyo estado óptimo es el del crecimiento indefinido y a la mayor tasa posible. En el Estado español, el crecimiento del transporte se distribuye de tal manera que son los medios de transporte que provocan más impacto ambiental los que disfrutan de un mayor apoyo e inversión públicos, por lo que son los que más crecen: automóvil, tren de alta velocidad y avión.

La falta de convicción de los políticos a pesar de los hechos se debe, en parte, a que la mayoría están inmersos en la cultura automovilística que promueven, intentando solucionar la congestión aumentando la capacidad de las vías, lo que provoca mayor afluencia de vehículos y, en breve tiempo, mayor congestión con más vehículos circulando. Persisten, así, en una política obsoleta que ya ha demostrado su ineficacia con creces desde hace más de treinta años.

LA INDUSTRIA

En diciembre de 2002 se cumplieron 50 años del gran episodio de “smog” en Londres. Un estancamiento de las condiciones meteorológicas propició un fuerte incremento de la concentración de los contaminantes atmosféricos, debidos a las emisiones gaseosas de la industria, durante cuatro días. Como consecuencia murieron 4.000 personas. Este evento no carecía de precedentes, pues desde los años 30 se venían reportando sucesos similares en países industrializados. Esto suponía la culminación de una tendencia que había dado comienzo con la Revolución Industrial del siglo XIX y su característica dependencia de la quema de combustibles fósiles.

Hace 20 años, tras la culminación de un periodo de exitosa reducción de los contaminantes atmosféricos tradicionales, se pensaba que a las concentraciones alcanzadas en los países desarrollados, los efectos adversos de la contaminación sobre la salud podían considerarse despreciables. Sin embargo, en las dos décadas siguientes, la contaminación atmosférica se ha vuelto a situar en un primer plano, emergiendo como un problema de salud ambiental de gran magnitud, causada principalmente por el transporte y dejando a la industria en un papel secundario aunque no trivial. No podemos olvidar que en los últimos años (2000, 2002, 2004, 2005) nuestro país ha superado el techo nacional de emisión de las Grandes Instalaciones de Combustión (que incluyen las centrales térmicas de producción eléctrica, pero también las refinerías y otros grandes emisores) para los Óxidos de Nitrógeno (NOx).

CONCLUSIÓN

En resumen, el transporte es el mayor causante de la contaminación atmosférica frente a la industria, ya sea la de fabricación o la de producción eléctrica. Dentro del transporte el vehículo privado es el principal culpable de la mala situación de la calidad del aire. Lo cual significa que el uso del coche provoca en gran medida el grave problema del que tratamos.