Impactos medioambientales
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LA CONTAMINACIÓN Y ALGUNOS IMPACTOS MEDIOAMBIENTALES: Lluvia ácida, agujero en la capa de ozono y efecto invernadero Índice 3 • La contaminación................................................................................................. • Tipos de contaminación................................................................................ • Clasificación y tipos de contaminantes......................................................... • Impactos medioambientales................................................................................ • El agujero de la capa de ozono.................................................................... • El efecto invernadero.................................................................................... • La lluvia ácida............................................................................................... 3 4 7 7 8 Bibliografía................................................................................................................. 10 13 • La contaminación La contaminación, en términos generales, es la introducción en un medio de sustancias o formas de energía, en cantidades tales que pueden ser potencialmente dañinas, repercutiendo de manera irreversible o no, en el estado inicial del medio. Se denomina contaminación ambiental a la cantidad de partículas perjudiciales para el entorno natural, suspendidas en el aire, disueltas en el agua o incorporadas en los alimentos. • Tipos de contaminación En función del medio afectado: • Contaminación atmosférica. Debida a las emisiones en la atmósfera terrestre de contaminantes, como los productos de procesos de combustión convencional en actividades de transporte, industriales, generación de energía eléctrica y calefacción doméstica, la evaporación de disolventes orgánicos y las emisiones de ozono y freones (gases líquidos refrigerantes). • Contaminación del medio hídrico. Se refiere a la presencia de contaminantes en el agua (ríos, mares y aguas subterráneas). Los contaminantes principales son los vertidos de desechos industriales (con presencia de metales y evacuación de aguas a elevada temperatura) y de aguas residuales (saneamiento de poblaciones). • Contaminación del suelo. Se refiere a la presencia de contaminantes en el suelo, principalmente debidos a actividades industriales (almacenes, vertidos ilegales), vertido de residuos sólidos urbanos, productos fitosanitarios empleados en agricultura (abonos y fertilizantes químicos) y purines de las actividades ganaderas. En función de la naturaleza del contaminante: 1 • Contaminación química. Tiene lugar en el momento en que un determinado compuesto químico se introduce en el medio. • Contaminación radioactiva. Derivada de la dispersión de materiales radioactivos, como el uranio enriquecido, usados en instalaciones médicas o de investigación, reactores nucleares de centrales energéticas, submarinos, satélites artificiales, etc. Se produce por un accidente (como el de Chernóbil) o por la disposición final deliberada de los residuos radiactivos. • Contaminación térmica. Está producida por la emisión de fluidos a elevada temperatura. En el caso del agua, el incremento de la temperatura del medio disminuye la solubilidad del oxígeno. • Contaminación acústica. Se debe al ruido provocado por las actividades industriales, sociales y del transporte, que puede provocar malestar, irritabilidad, insomnio, etc. • Contaminación lumínica. Se refiere al brillo o resplandor de luz en el cielo nocturno, producido por la reflexión y la difusión de la luz artificial en los gases y en las partículas del aire por el uso de luminarias o excesos de iluminación. • Contaminación visual. Está producida, generalmente, por instalaciones industriales, edificios e infraestructuras que deterioran la estética del medio. En función de la extensión de la fuente: • Contaminación puntual. Cuando la fuente se localiza en un punto. Éste sería el caso de las chimeneas de una fábrica o el desagüe en el río de una red de alcantarillado. • Contaminación lineal. Se produce a lo largo de una línea, como puede ser la contaminación acústica y química por el tráfico de una autopista. • Contaminación difusa. Se produce cuando el contaminante llega al ambiente de forma distribuida. La contaminación de suelos y acuíferos por los fertilizantes y pesticidas empleados en la agricultura, es de este tipo. También es difusa la contaminación de los suelos cuando la lluvia arrastra hasta allí contaminantes atmosféricos, como pasa con la lluvia ácida. • Clasificación y tipos de contaminantes Los contaminantes atmosféricos se pueden clasificar, fundamentalmente, según dos criterios: Según su origen: • Naturales. Procedentes de erupciones volcánicas, tormentas y todo tipo de procesos biológicos. • Artificiales. Derivados de actividades antropogénicas (relacionadas con la especie humana). Son actualmente los más importantes debido a su elevada emisión en zonas urbanas e industriales. Según su naturaleza: • Bióticos. Constituidos por materia viva, y principalmente representados por microorganismos y pólenes. • Abióticos. Formados por materia inanimada, son los más destacados al hablar de la contaminación atmosférica. Esté tipo de contaminación puede ser de dos tipos: • Física: térmica, acústica o a través de radiaciones. • Química: partículas sólidas y líquidas de tamaños muy variados, y gases y vapores. Tabla 1. Contaminantes químicos del aire, según su estado físico. Gases inorgánicos SO2 Vapores orgánicos HC alifáticos Polvos Sílice Humo Carbón Aerosoles ClNa 2 HAP Fe2O3 CO HC aromáticos Óxidos metálicos CO2 Aldehídos SO4Ca Fluoruros NO Cetonas Cemento Sulfatos NO2 Alcoholes Cenizas Nitratos H2S Ozónidos Asfalto Alquitrán NH3 Peróxidos H2O Mercaptanos Tabla 2. Contaminantes del aire, según su elemento característico. Grupo Partículas Contaminantes Cenizas, aerosoles Compuestos de Azufre SO2, SO3, H2S, SO42−, Mercaptanos Compuestos de Nitrógeno NO, NO2, NO3−, NH3 Compuestos de Carbono CO, CO2 Compuestos orgánicos HC, Aldehídos... Compuestos de Halógenos HF, HCl, F− , Cl− El modo más específico de clasificar los contaminantes químicos, se realiza atendiendo a la formación de los compuestos, de forma que se diferencian dos grandes grupos: • Contaminantes primarios. Procedentes directamente de las fuentes de emisión. • Contaminantes secundarios. Originados por interacción química entre los contaminantes primarios y los componentes normales de la atmósfera. Tabla 3. Clasificación de los contaminantes atmosféricos Tipo Compuestos de Azufre Contaminante primario SO2 Contaminante secundario SO3, SO4H2, SO4M Compuestos de Nitrógeno NO, NH3 NO2, NO3M2 Compuestos orgánicos de Carbono Compuestos C1−C7 Aldehídos,cetonas,ácidos Óxidos de Carbono CO, CO2 Ninguno Compuestos de Halógenos HF, HCl Ninguno • Impactos medioambientales 3 Se denominan de esta manera las modificaciones del medio natural causadas por el ser humano y que pueden ser positivas, como la construcción de un dique o una balsa para proteger a una población ante posibles desbordamientos de ríos e inundaciones o negativas, como las derivadas de la tala abusiva e indiscriminada de árboles. • El agujero de la capa de ozono El ozono es una variedad alotrópica del oxígeno, es decir, una de las diversas formas en que se puede encontrar el O2 como elemento. El ozono se produce cuando grandes cantidades de energía se ponen en contacto con las moléculas de oxígeno, haciendo que estas se dividan en átomos individuales (radicales libres), estos a su vez reaccionan con moléculas de oxígeno, favorecidos por un catalizador en el medio, y forman moléculas de ozono mediante la reacción: 3O2 (g) + Energía −−> 2O3 (g). Las reacciones de producción y destrucción de ozono se llaman respectivamente: ozogénesis y ozonólisis. Estas dos reacciones conducen a una pequeña concentración de O3 en la alta atmósfera que protege a los seres vivos que habitan la Tierra, de los rayos ultravioletas formando una especie de escudo. El denominado agujero de ozono es la zona de la atmósfera terrestre dónde se producen reducciones anormales de la capa de ozono. Éste es un fenómeno anual observado durante la primavera en las regiones polares, que va seguido de una recuperación durante el verano. Sobre la Antártida la pérdida de ozono llega al 70%, mientras que sobre el Ártico llega al 30%. Según diversos científicos esta reducción se debe, al aumento de la concentración de cloro en la estratosfera, a causa de las emisiones de compuestos clorofluorocarbonados (CFCs) por parte del hombre. Dado que la capa de ozono evita el paso de las ondas de luz ultravioleta más dañinas, la disminución existente de este componente esencial y las previsiones de futuras emisiones, generaron tal preocupación a nivel mundial, que se llegó a una rápida prohibición del uso de los CFCs. Si estas normas se mantienen y, sobretodo se respetan, se prevé que alrededor del año 2050 ambos agujeros se hayan reducido. • El efecto invernadero Se denomina efecto invernadero a la absorción en la atmósfera de las radiaciones infrarrojas emitidas por el sol y reflejadas por la superficie terrestre, impidiendo que escapen al espacio exterior y aumentando, por tanto, la temperatura media del planeta. Este fenómeno evita que el calor del Sol recibido por la Tierra deje la atmósfera y vuelva al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero. Existen gases de efecto invernadero que son parte de la composición normal de la atmósfera. Sin embargo, actividades como la quema de combustibles fósiles emiten gases, especialmente, dióxido de carbono (CO2) en 4 cantidades significativas y muchos científicos consideran que, como consecuencia, se está produciendo un calentamiento global. Entre otros gases que contribuyen al problema se incluyen los clorofluorocarburos (CFCs), el metano, los óxidos de nitrógeno y el ozono. Cuando la radiación solar llega a la superficie de la Tierra le aporta energía que es absorbida por ésta elevando su temperatura. Dicha energía es emitida, posteriormente, como radiación infrarroja. Sin embargo, no toda esta radiación vuelve al espacio, ya que alrededor de un 90% es captada por la atmósfera, estableciendo un equilibrio térmico superior al que se obtendría sin este efecto. Valga como ejemplo que en zonas de la Tierra cuya atmósfera tiene poca proporción de gases de efecto invernadero (especialmente de vapor de agua), como en los grandes desiertos, las fluctuaciones de temperatura entre el día (absorción de radiación solar) y la noche (emisión hacia el cielo nocturno) son muy grandes. La importancia de los efectos de absorción y emisión de radiación en la atmósfera son fundamentales para el desarrollo de la vida tal y como se conoce. De hecho, si no existiera este efecto la temperatura media de la Tierra sería entre 30 y 40 ºC más baja, situándose a casi 20 ºC bajo cero; el problema aparece en el momento en que la cantidad de vapor de agua y dióxido de carbono es superior a la normal y obstaculiza la salida de las radiaciones al espacio exterior. Tabla 4. Gases causantes del efecto invernadero Contaminantes (Dióxido de Carbono) CO2 Acción relativa 1 (referencia) Contribución real 76% (Clorofluorocarburos) CFCs 15.000 5% (Metano) CH4 25 13% (Óxido de Nitrógeno) N2O 230 6% Si bien todos ellos (salvo los CFCs) son naturales, en tanto que ya existían en la atmósfera antes de la aparición del hombre, desde la Revolución Industrial y debido principalmente al uso intensivo de los combustibles fósiles en las actividades industriales y el transporte, se han producido notables incrementos en las cantidades de óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono emitidas a la atmósfera, con el agravante de que otras actividades humanas, como la deforestación, han limitado la capacidad regenerativa de la atmósfera para eliminar el dióxido de carbono, principal responsable del efecto invernadero. Estos cambios causan un paulatino incremento de la temperatura terrestre, el llamado cambio climático o calentamiento global que, a su vez, es origen de otros problemas ambientales como inundaciones y desertización y sequías, que causan hambrunas. La fusión de los casquetes polares y otros glaciares es otro impacto derivado del calentamiento global que causa ascensos del nivel del mar, haciendo desaparecer regiones cercanas a la costa. Definitivamente, todas estás situaciones anormales, que tienen cabida en un medio natural notablemente afectado por la acción del ser humano ponen de manifiesto una inevitable destrucción de los ecosistemas, como también la extinción de diversas especies animales y vegetales. • Lluvia ácida La lluvia ácida presenta un pH3 menor (más ácido) que la lluvia normal y constituye un serio problema ambiental ocasionado principalmente por la combustión de hidrocarburos fósiles. Estos contaminantes son liberados al quemar carbón y aceite cuando se usan como combustible para producir calor (calefacción) o movimiento (gasolina y diesel). También el humo del cigarro es una fuente secundaria de esta contaminación, formada principalmente por dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx). Las erupciones volcánicas y los géiseres contribuyen, igualmente, con una pequeña cantidad de estos contaminantes a la atmósfera. 5 La naturaleza posee ciertos mecanismos para regular la acidez producida por causas naturales. El suelo, sobre todo el calizo, ejerce una acción amortiguadora (buffer) que impide que el pH se torne demasiado ácido. No obstante, la mayor cantidad de contaminantes llegan al medio como producto de la actividad humana, que los produce en cantidades colosales, que no pueden ser amortiguadas. Así, en sitios donde los suelos no son tan buenos amortiguadores, o donde el aporte de contaminantes es muy superior a lo que puede reciclarse, se acentúan los efectos nocivos de la lluvia ácida. La lluvia ácida se forma generalmente en las nubes altas donde el SO2 y los NOx reaccionan con el agua y el oxígeno, formando una solución diluida de ácido sulfúrico y ácido nítrico. La radiación solar aumenta la velocidad de esta reacción. SO3+H2O −−> H2SO4 2NO2+H20 −−> HNO3 + HNO2 La lluvia, la nieve, la niebla y otras formas de precipitación arrastran estos contaminantes hacia las partes bajas de la atmósfera, depositándolos sobre las hojas de las plantas, los edificios, los monumentos y el suelo. A través del ciclo hidrológico, el agua se mueve en plantas y animales, ríos, lagos y océanos, evaporándose a la atmósfera y formando nubes que viajan empujadas por el viento, de tal forma que si transportan contaminantes, éstos pueden llegar a cualquier lugar sobre la superficie terrestre. Una lluvia limpia suele contener partículas de polvo y polen en suspensión y un pH cercano al 5.6 (ligeramente ácido). Al adicionarse SO2 y NOx el pH se vuelve mucho más ácido de lo habitual. Los contaminantes pueden depositarse sobre la superficie terrestre también en forma seca, como gas o en forma de pequeñas partículas. De hecho, casi la mitad de la acidez de la atmósfera se debe a este tipo de deposición. El viento se encarga de empujar estos contaminantes hacia nuestro interior con el aire que respiramos y gran parte de ellos los podemos ingerir con los alimentos que consumimos, previamente infectados por polvo y gas. El daño que la lluvia ácida produce a las personas mediante el contacto con la piel no es tan perjudicial para la salud como el efecto de los contaminantes ácidos que producen esta lluvia y que llegan al organismo mediante la respiración. En cambio, los monumentos y edificios, son más susceptibles a la acción de la lluvia ácida, incluso muchas ruinas han desaparecido o están en vías de hacerlo, a causa de este factor. En los bosques la situación es un tanto distinta. Aunque los científicos no se han puesto de acuerdo con respecto a los efectos inmediatos concretos, todos creen que la lluvia ácida no mata directamente a plantas y árboles, sino que actúa a través de ciertos mecanismos que los debilitan, haciéndolos más vulnerables a la acción del viento, el frío, la sequía, las enfermedades y los parásitos. La lluvia ácida afecta directamente las hojas de los vegetales, despojándolas de su cubierta cerosa y provocando pequeñas lesiones que alteran la acción fotosintética. Con ello, las plantas pierden hojas y así, la posibilidad de alimentarse adecuadamente. En ocasiones la lluvia ácida hace que penetren al vegetal ciertos elementos como el aluminio (éste bloquea la absorción de nutrientes en las raíces), que afectan directamente su desarrollo. Los efectos provocados en el suelo pueden verse incrementados en bosques de zonas de alta montaña, donde la niebla aporta cantidades importantes de dichos contaminantes; las áreas de cultivo, en cambio, no son tan vulnerables a los efectos de la lluvia ácida, tal vez porqué generalmente están abonadas con fertilizantes que restituyen los nutrientes y amortiguan la acidez. Bibliografía Recursos en Internet 6 • http://www.sagan−gea.org/hojared/Hoja13.htm • http://www.infoagro.com/agricultura_ecologica/lluvia_acida.asp • http://www.epa.gov/acidrain/site_students_spanish/whatisacid.html • http://es.wikipedia.org/wiki/Lluvia_%C3%A1cida • http://www1.ceit.es/asignaturas/ecologia/hipertexto/10CAtm1/363ImagAgOzAnt.htm • http://www.tierramerica.net/2001/0923/conectate.shtml • http://www.geocities.com/edu112ve/ • http://www.ecopibes.com/problemas/ozono/agujero.htm • http://www.tecnociencia.es/especiales/cambioclim/2.htm Recursos impresos • VV.AA. 1979. Gran enciclopedia del mundo. Vol. I, V, VII, XII, XIII. España: Durvan. • Apuntes de la asignatura Crédito variable: Ciencias de la Tierra. Cuando se pretende realizar la descripción de los contaminantes atmosféricos, la clasificación por su estado físico (tabla 1) no se realiza, siendo en este caso conveniente agruparlos en función del elemento químico común más característico (tabla 2). Solo en el caso de las partículas se prescinde de este elemento de clasificación y se las mantiene en un solo grupo. SO4M y NO3M indican la fórmula general de los sulfatos y de los nitratos, respectivamente. No obstante, se debe considerar que una misma acción humana puede tener consecuencias contradictorias, positivas y negativas, dependiendo del enfoque con que se aborde dicha actividad, tal y como nos demuestra la construcción de la Presa de las Tres Gargantas en China, recientemente finalizada, sobre la que numerosos expertos alertan de los impactos medioambientales perjudiciales. 3 pH es un valor variable entre 0 y 14 que indica la acidez o la alcalinidad de una solución. La roca caliza es un tipo de roca sedimentaria, compuesta por calcita (carbonato de calcio). Matéria: Ciencias de la Tierra Curso: 2005−2006 7