• Configuración electrónica
  • Cinética química
  • Enlace químico
  • Equilibrio químico
  • Diccionario químico
    • Tipos de reacciones químicas
  • Recomendaciones
    • Calculadoras científicas
    • Portátiles para ingenieros
    • Monitores para ingeniería

Atomicool

Aprende Química Online

BIENVENIDOS A QUÍMICA PARA INGENIEROS

La herramienta académica ideal, creada para optimizar el desarrollo y formación del estudiante.

Estás aquí: Inicio / Sin categoría / La Química y la Contaminación Atmosférica

La Química y la Contaminación Atmosférica

Con este artículo daremos inicio a una serie de post relacionados con la importancia de la química en el estudio de la contaminación atmosférica.

Nos dedicaremos a exponer de forma clara y detallada los conceptos básicos para el estudio de la contaminación atmosférica, las causas y fuentes de la contaminación, las consecuencias y las medidas de control.

En otros artículos hemos abordado las definiciones básicas de la química y examinado las propiedades de gases, líquidos y sólidos.

Lo mismo hemos hecho con los enlaces químicos y las fuerzas intermoleculares, y hemos explicado cómo la cinética química y el equilibrio químico ayudan a entender la naturaleza de las reacciones químicas.

Entonces en esta serie de artículos aplicamos estos conocimientos al estudio de un sistema muy importante: la atmósfera.

Aunque la composición de la atmósfera de la Tierra es bastante simple, su química es muy compleja y no se ha entendido del todo.

Indice de contenidos

  • 1 La química y su importancia en el estudio de la contaminación atmosférica
    • 1.1 La atmósfera terrestre
      • 1.1.1 Capas de la atmósfera
        • 1.1.1.1 Troposfera
        • 1.1.1.2 Estratosfera
        • 1.1.1.3 Mesosfera
        • 1.1.1.4 Termosfera
    • 1.2 ¿Qué es un contaminante del aire?
    • 1.3 Contaminación atmosférica
    • 1.4 Causas de la Contaminación 
    • 1.5 Fuentes de la Contaminación 
      • 1.5.1 Fuentes Naturales 
      • 1.5.2 Fuentes Antropogénicas
      • 1.5.3 Dependiendo de su localización
      • 1.5.4 Según su origen
        • 1.5.4.1 a) Contaminantes primarios:
        • 1.5.4.2 b) Contaminantes secundarios:
    • 1.6 Consecuencias de la Contaminación Atmosférica
      • 1.6.1 1) Efectos sobre la salud:
      • 1.6.2 2) Efectos sobre los ecosistemas:
      • 1.6.3 3) Efectos sobre los materiales:
      • 1.6.4 4) Cambios climáticos globales
    • 1.7 Medidas de control

La química y su importancia en el estudio de la contaminación atmosférica

Los procesos químicos que se llevan a cabo en nuestra atmósfera son inducidos por la radiación solar, pero están ligados de muchas maneras a los fenómenos naturales y a las actividades humanas en la superficie del planeta.

En este sentido, la ciencia atmosférica moderna es un campo que combina la meteorología, la física, las matemáticas, la química, ciencias de la computación y, en menor medida, geología, biología, microbiología, y las ciencias oceanográficas.

Hasta finales de los años cuarenta, los estudios científicos de la atmósfera se limitaban principalmente a los estudios del tiempo.

En ese momento, la preocupación por la contaminación atmosférica provocó un aumento en los estudios de la química atmosférica.

La atmósfera terrestre

Debemos destacar que la Tierra es única entre los planetas de nuestro sistema solar porque tiene una atmósfera químicamente activa y rica en oxígeno.

Es por ello que la atmósfera es esencial para la vida por lo que sus alteraciones tienen una gran repercusión en el hombre y los seres vivos y, en general en todo el planeta.

En otras palabras una atmósfera contaminada afecta la salud de personas y perjudica la vida de plantas y animales.

Capas de la atmósfera

La atmósfera se divide en varias capas de acuerdo con su composición y variación de temperatura como podemos ver en la figura 1.

Fuente: Raymond Chang y Kenneth A. Goldsby Química undécima edición,

Troposfera

Hasta donde se manifiestan los fenómenos visibles, la región más activa es la troposfera, la capa de la atmósfera que contiene alrededor de 80% de la masa total del aire y casi todo el vapor de agua de la atmósfera.

Por otro lado, la troposfera es la capa más delgada de la atmósfera (10 km), pero ahí se llevan a cabo todos los fenómenos que influyen en el clima, como la lluvia, las tormentas eléctricas o los huracanes.

Estratosfera

Se encuentra sobre la troposfera y está compuesta por nitrógeno, oxígeno y ozono. En esta región la temperatura del aire aumenta con la altitud.

Este efecto de calentamiento se debe a las reacciones exotérmicas provocadas por la radiación UV del Sol.

El ozono ($O_{3}$) es uno de los productos de esta secuencia de reacciones que sirve para prevenir que los nocivos rayos UV lleguen a la superficie de la Tierra.

Mesosfera

Está sobre la estratosfera, la concentración de ozono y otros gases es baja y la temperatura disminuye a medida que aumenta la altitud.

Termosfera

Finalmente la termosfera o ionosfera es la capa más externa de la atmósfera.

Además el aumento de temperatura en esta región se debe al bombardeo de nitrógeno y oxígeno moleculares y de especies atómicas por partículas energéticas, como los electrones y protones, provenientes del Sol.

¿Qué es un contaminante del aire?

Podemos definirlo como cualquier sustancia presente en el aire que, por su naturaleza, es capaz de modificar los constituyentes naturales de la atmósfera, pudiendo alterar sus propiedades físicas o químicas, y cuya concentración y período de permanencia pueden originar efectos nocivos sobre la salud de las personas y el ambiente.

Contaminación atmosférica

Definimos la contaminación del aire como la presencia de material indeseable en ese aire, en cantidades bastantes grandes como para producir efectos nocivos.

Además decimos que una condición atmosférica, en la que existen sustancias con concentraciones más altas que el fondo normal o que los niveles del ambiente (tabla 1), está contaminada si tiene efectos que se puedan medir sobre los humanos, animales, flora o materiales .

Tabla 1 Composición del aire seco a nivel del mar.

Sustancia Concentración (ppm)
Nitrógeno 780840
Oxígeno 209460
Argón 9340
Dióxido de Carbono 315
Neón 18
Helio 5.2
Metano 1.0-1.5
Criptón 1.1
Óxido Nitroso 0.5
Hidrógeno 0.5
Xenón 0.08

Causas de la Contaminación 

Hoy en día la contaminación ambiental puede ser producto de una actividad propia de la naturaleza (contaminación ambiental) en la que los seres humanos no participan, y no pueden controlar, tal como las emisiones volcánicas.

Pero también puede ser de origen humano (contaminación antropogénica), tal como las relacionadas con:

La generación de energía.

Transporte.

La industria.

Actividades del hogar.

La agricultura,

y vertederos municipales e industriales, entre otras.

Es por ello que, a nivel mundial el problema de la contaminación atmosférica y su impacto es tema de preocupación, análisis y discusión por parte de los expertos.

En este sentido, en el año 2014 el Grupo Intergubernamental de expertos sobre el cambio climático (IPCC) presento conclusiones claras y sólidas de una evaluación global de la ciencia del cambio climático.

Entre las cuales destaca que ahora la ciencia demuestra con una seguridad del 95% que la actividad humana es la causa dominante del calentamiento observado desde mediados del XX.

Lo anterior es consecuencia de un crecimiento demográfico, económico, industrial y automotor, con pocas o ningunas restricciones o regulaciones de las emisiones de contaminantes a la atmósfera.

Fuentes de la Contaminación 

Las fuentes de contaminación son aquellas instalaciones, procesos o actividades que provocan contaminación ambiental; estas pueden ser: naturales o antropogénicas.

Fuentes Naturales 

Por lo general están relacionadas con la composición del suelo y el agua, los componentes de algunos alimentos, las emanaciones volcánicas, etc., los cuales representan un porcentaje bajo de los problemas de salud pública debidos a contaminación.

Fuentes Antropogénicas

Son más importantes como causa de problemas de salud pública, su naturaleza; el tipo de contaminantes que emiten es muy variado. Las fuentes antropogénicas de contaminación pueden ser:

  • Industriales
  • Mineras
  • Agropecuarias
  • Artesanales
  • Domésticas

Desde el punto de vista de la contaminación atmosférica se clasifican adicionalmente como:

  • Fijas
  • Móviles

Dependiendo de su localización

También, dependiendo de su localización, se pueden clasificar en:

  • Fuentes dispersas o difusas: son aquellas en las que los contaminantes llegan a los medios receptores desde zonas amplias y extendidas, geográficamente disgregadas y difícilmente identificables, tal como los escurrimientos agrícolas, mineros y urbanos y la deposición atmosférica.
  • De fuentes puntuales o localizadas: son aquellas en las que los contaminantes llegan al medio receptor desde un punto de descarga fijo y definido, o ubicación geográfica particular.

De tal modo que se puede determinar de forma precisa, tal como los sistemas de tratamiento de aguas residuales, las industrias, hospitales, edificios públicos y canales.

Según su origen

Otra clasificación muy útil se basa en el método de aparición en la atmósfera.

Así que el contaminante en su forma primaria u original, tal cual es emitido por la fuente se denomina contaminante primario.

Si éstos experimentan transformaciones químicas dan origen a los contaminantes secundarios.

a) Contaminantes primarios:

Son las sustancias que tienen carácter contaminante y son vertidas directamente a la atmósfera desde los focos emisores, tantos naturales como antropogénicos, y provocan alteraciones en la calidad del aire produciendo lo que se conoce a menudo como contaminación convencional.

En consecuencia, los principales contaminantes primarios son:

  • Compuestos del carbono: $CO_{2}$, CO, $CH_{4}$, compuestos orgánicos volátiles.
  • Materia particulada agrupada en: $PM_{10}$ (materia particulada de 10 micrómetros de diámetro), de baja penetrabilidad en la vías respiratorias, y $PM_{2.5}$ (materia particulada de 2.5 micrómetros de diámetro), de profunda penetrabilidad en las vías respiratorias.
  • Los compuestos del nitrógeno: $NO_{2}$, NO, $NH_{3}$.
  • Compuestos del azufre: $SO_{2}$, $SO_{3}$.
  • Algunos compuestos halogenados.

b) Contaminantes secundarios:

Son el resultado de la interacción química, entre contaminantes primarios y otros compuestos habituales de la atmósfera, los más importantes son el ácido sulfúrico ($H_{2}SO_{4}$), ácido nítrico ($HNO_{3}$), ozono ($O_{3}$), peroxiacetilnitrato (PAN).

Cabe destacar que en la tabla 2 mostramos un resumen de los principales tipos de  contaminantes atmosféricos.

Tabla 2 Resumen de los principales contaminantes atmosféricos

TIPO CONTAMINANTE FUENTE CARACTERISTICAS EFECTOS
Óxidos de carbono Monóxido de carbono (CO) Combustión incompleta de gasolina o gasoil Primario

Gas Incoloro

Inodoro

Insípido

Reemplaza al oxígeno en la unión O2– hemoglobina produciendo anoxia y muerte cerebral
Dióxido de carbono ($CO_{2}$) Combustión de productos orgánicos Primario

Gas Incoloro

Inodoro

Insípido

Efecto invernadero cambio climático
Óxidos de azufre Dióxido de azufre

($SO_{2}$)

Combustión de carbón y petróleo

Aerosol marino

Volcanes

Primario

Gas Incoloro

Olor fuerte e irritante

No inflamable

Contribuye la lluvia acida
Trióxido de azufre ($SO_{3}$) Reacciones de ($SO_{2}$) con $O_{2}$O2 Secundario Contribuye la lluvia acida
Óxidos de nitrógeno Óxido Nitroso ($N_{2}O$) Descomposición de materia orgánica nitrogenada Gas inerte

Anestésico

Efecto invernadero

Destrucción de la capa de ozono

Óxido Nítrico (NO) Automóviles y plantas de energía Primario

Incoloro

Tóxico en elevadas concentraciones

Contribuye la lluvia acida y responsable del agujero de la capa de ozono
Dióxido de Nitrógeno ($NO_{2}$) Combustión a elevadas temperaturas de carbón, petróleo y gasolina. Irritante

Precursor del ozono

Contribuye la lluvia acida y contaminación fotoquímica
Particulas Polvos

Humos

Nieblas o

Brumas.

Natural

Antropogénico

Pueden transportar consigo otros contaminantes Afecta las vías respiratorias
Oxidantes Ozono ($O_{3}$) Reacciones químicas de sus precursores: óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles Secundario Smog fotoquímico

Irritante de ojos y membranas mucosas

Consecuencias de la Contaminación Atmosférica

Entre las muchas consecuencias de la contaminación atmosférica podemos destacar las siguientes:

1) Efectos sobre la salud:

Según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) la contaminación atmosférica ocasiona una variedad de problemas de salud, incluyendo efectos al corazón, los nervios y al sistema vascular.

Además una cantidad significativa de investigaciones ha demostrado que la exposición a largo plazo a materia en partículas finas, conocidas también como $PM_{2.5}$, puede tener un impacto en las enfermedades del corazón.

Por desgracia estas partículas son emitidas a lo largo del año por vehículos de motor, plantas de energía eléctricas, industrias, fuegos forestales y son creadas cuando la luz solar interactúa con el vapor y los contaminantes gaseosos.

2) Efectos sobre los ecosistemas:

Los efectos de la contaminación atmosférica recaen sobre animales, cosechas, ciudades, bosques y ecosistemas acuáticos.

Las concentraciones de dióxido de carbono $CO_{2}$ han aumentado en un 40% entre 1970 y 2010, y los océanos han absorbido alrededor del 30% del $CO_{2}$ antropógeno emitido, provocando su acidificación.

La polución atmosférica no sólo tiene un efecto directo negativo sobre la vegetación por deposición de los contaminantes sobre la parte aérea de las plantas y pérdida de nutrientes por lavado e intercambio iónico, sino indirectos, los cuales incluyen la acidificación del suelo.

3) Efectos sobre los materiales:

El efecto más importante de los contaminantes atmosféricos sobre los materiales es la corrosión.

Los óxidos de azufre ($SO_{x}$) causan daños a muchos tipos de materiales, directa o indirectamente: además de la humedad y la temperatura, un alto contenido de $SO_{x}$ en el aire acelera la corrosión de metales como el acero al carbono, zinc, compuestos de cobre, níquel y aluminio.

4) Cambios climáticos globales

Se consideran problemas ambientales globales o problemas ambientales a escala mundial los que afectan en mayor o menor medida a todas las poblaciones humanas y que por lo tanto su resolución es importante para toda la humanidad.

Primero, el cambio climático o calentamiento global,

Segundo, la reducción de la capa de ozono,

Tercero, la lluvia ácida,

Cuarto, la pérdida de la biodiversidad,

Por último, la contaminación y el agotamiento de los recursos naturales.

Cada vez más la contaminación del aire sobre todo en las grandes ciudades es un problema que causa mayor preocupación en Latinoamérica, donde más de 100 millones de personas viven expuestas a niveles de contaminación del aire superior a los recomendados por la OMS.

Por ejemplo la Ciudad de México es considerada una de las ciudades más contaminadas del planeta, según un estudio realizado por IMCO (Instituto Mexicano para la Competitividad) el número de muertes por contaminación del aire al año en México es de 5 065.

En 2011 solo hubo 124 días en el año con un aire de buena calidad.

En 2014 la alta concentración de ozono obligó a las autoridades a decretar la precontingencia por tres días.

Medidas de control

Como se mencionó anteriormente la contaminación atmosférica se produce de forma inherente a la actividad humana, siendo una consecuencia no deseable del progreso tecnológico, estas actividades se encuentran íntimamente relacionadas con nuestro estándar material de vida.

Fuente: https://sites.google.com/site/lacontaminacionorg/control-de-la-contaminacion

No obstante eliminar estas actividades causaría una disminución tan drástica en el estándar de vida que esta acción rara vez se considera.

En consecuencia la solución propuesta en la mayor parte de los países industrializados es continuar dichas actividades y controlar las emisiones de los contaminantes a la atmósfera que provengan de ellas.

En este sentido, los gobiernos han adoptado una serie de medidas de carácter normativo y político para minimizar los efectos negativos y garantizar el cumplimiento de las normas sobre la calidad ambiental.

La mayor parte de las actividades de control de la contaminación del aire surgen como respuesta a las leyes y reglamentaciones sobre el particular o como anticipación a éstas.

Estas medidas han incluido:

En primer lugar un cambio sistemático a combustibles menos contaminantes.

Además restricción diaria de la circulación de un determinado porcentaje de vehículos.

También el cierre diario de algunas industrias, entre otras.

Sigue atento al blog que dentro de poco estaremos publicando nuevos contenidos que contribuirán a tu formación. Esperamos que la información haya sido de tu agrado y te ayude.

Recuerda calificar esta publicación

Rate this post

Categorías

  • Sin categoría (46)

Deja un comentario Cancelar respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

  Acepto la política de privacidad

Entradas recientes

  • Radio atómico
  • Números cuánticos en química
  • Gases y teoría cinético molecular
  • La configuración electrónica ✅ ✅
  • Ejercicios de configuración electrónica resueltos paso a paso

Comentarios recientes

  • Jorge D. Cruz en Definición de Electroquímica
  • cristian en La configuración electrónica ✅ ✅
  • Jesus Mendoza en La configuración electrónica ✅ ✅
  • Patri en Enlace químico, Iónico y Covalente
  • tatiana en Estructura de los atomos, partículas subatómicas y fundamentales

El responsable de esto

Leopoldo Carvajal, Facilitador de los procesos de aprendizaje. Diseñador web Freelance. También escribo sobre Blogging y otros temas, en otros blogs.
Casado con una hermosa mujer.
Creyente y Payaso de Hospital. Comparto el aula de clases contigo.

Colaborador Jhonny Medina

Profesor Jhonny Medina

Referencias Bibliograficas

Aqui no inventamos ni improvisamos con el conocimiento.
Todo lo aquí expuesto tiene sus bases en los grandes autores:
Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay Jr., Bursten y Burdge
Química: La Ciencia Central, 9na Edición
Kenneth W. Whitten, Raymond E. Davis, M. larry Peck y George G Stanley
Química Octava Edición

Copyright © 2021 · Education Pro Theme On Genesis Framework · WordPress · Iniciar sesión