Efectos de la contaminación del aire

Los gases contaminantes que llegan al aire debido a la actividad industrial, los vehículos motorizados, los sistemas de calefacción y muchas otras fuentes de contaminación, producen una mezcla gaseosa y de material particulado que, en sucesivas transformaciones, originan graves problemas ambientales como el smog industrial y fotoquímico, la lluvia ácida, la destrucción de la capa de ozono y el efecto invernadero.

1. Smog industrial: Las industrias que se sirven de la combustión del carbón como azufre (SO2), ceniza, hollín y compuestos orgánicos volátiles, que cubre el cielo de una densa nube gris que disminuye la visibilidad y afecta la salud.
   Debido a las capas de inversión térmica que se producen en la atmósfera, en los días fríos y húmedos el smog industrial se torna más dañino para la salud.

Inversión térmica: La formación del smog, tanto industrial como fotoquímico, se ve favorecida por ciertas condiciones geográficas y meteorológicas. Por ejemplo, la ubicación topográfica y geográfica del valle donde se ubica Santiago. Los meteorólogos explican que normalmente en la troposfera la temperatura debiera disminuir a medida que aumenta la altura; así, el aire caliente, cercano a la superficie terrestre, se eleva y se mezcla con las capas superiores de aire frío. De esta forma el aire se renueva y los contaminantes se dispersan hacia arriba ayudados por las corrientes de aire verticales (figura: situación normal). Sin embargo, durante el invierno a veces ocurre una inversión de este patrón normal de temperatura: después de una disminución inicial, la temperatura del aire comienza a aumentar y una inusual capa de aire caliente se establece sobre la capa de aire frío, sin que esta pueda elevarse (figura: inversión térmica). En consecuencia, los contaminantes quedan atrapados bajo la capa de aire caliente hasta que las condiciones atmosféricas cambien. El efecto de la inversión térmica es aun más grave en ciudades rodeadas por montañas, ya que los contaminantes acumulados comienzan a sufrir reacciones fotoquímicas, formando el dañino smog fotoquímico.

2. Smog fotoquímico: El alto nivel de congestión vehicular es una de las principales causas de la formación del smog fotoquímico (del griego photo, que significa luz). Se percibe como una niebla que empapa el aire de un color amarillento y se forma cuando los óxidos de nitrógeno (NOx) y los hidrocarburos (RH) liberados por los automóviles experimentan una serie de reacciones activadas por la luz ultravioleta (UV) que provienen del sol.
El dióxido de nitrógeno (NO2) absorbe la radiación UV, sufriendo una compleja secuencia de transformaciones que forma productos tóxicos; uno de ellos es el ozono (O3) que, a nivel troposférico, constituye un serio contaminante del naire; este gas es un poderoso irritante de las vías respiratorias, razón por la cual los que padecen asma o enfermedades cardiovasculares son muy susceptibles a él.

3. Lluvia ácida: Debido a que el agua de lluvia disuelve el CO2 atmosférico, las precipitaciones son normalmente ácidas, ya que tiene un pH aproximado de 5,6. Sin embargo, el grado de acidez de la lluvia de la lluvia se elevado considerablemente en los últimos años.
La lluvia ácida se debe principalmente al incremento de olas emisiones de óxidos de azufre que, en el aire, se convierten en pequeñas gotitas de ácido sulfúrico (H2SO4), según las siguientes ecuaciones:

2SO2 + O2 → 2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

El trióxido de azufre una vez formado (SO3), una vez formado reacciona con el vapor de agua para formar H2SO4. Este ácido se concentra en la base de las nubes, aumentando el grado de acidez de las precipitaciones.
La lluvia ácida constituye un fenómeno sin límites geográficos más que ningún otro problema ambiental; los compuestos gaseosos emitidos son transportados por los cursos de los vientos y pueden generar lluvia ácida a miles de kilómetros de sus fuentes de origen, aun en otro país.
La precipitaciones ácidas tiene un impacto ambiental severo; cambian el pH del suelo, afectando los cultivos; acidifican lagos, ríos amenazando la conservación de la vida acuática; al mismo tiempo desintegran las edificaciones, especialmente las construcciones de mármol y de piedra.

4. Destrucción de la capa de ozono: Hoy se ha demostrado que una clase de compuestos sintéticos, denominados clorofluorocarbonos (CFCs), son los responsables de este problema. Los CFCs, como el CF2Cl2 y CFCl3, llamados comercialmente freones, son ampliamente utilizados en los aerosoles y en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado.
Cuando los CFCs alcanzan la estratosfera, forman radicales cloro (Cl*) por la acción de la radiación UV, de acuerdo a la ecuación:

UV
CF2Cl2 → CF2Cl + Cl*

El radical cloro reacciona con el ozono (O3), produciendo el radical monóxido de cloro (ClO*) y oxígeno (O2); a su vez, el radical ClO* se combina con átomos de O2, formando nuevamente radicales cloro, los cuales pueden reiniciar la serie de reacciones, según las siguientes ecuaciones:

UV
Cl* + O3 → ClO* + O2

ClO* + O → Cl* + O2

O3 + O → 2O2 Reacción neta

Hoy este ciclo químico se ha identificado como el causante de cerca del 80% de la pérdida de ozono en la estratosfera.

5. Efecto invernadero: En los últimos años hay una creciente preocupación por el llamado calentamiento global del planeta.
La luz solar viaja a través de la atmósfera y va interactuando con moléculas gaseosas y material particulado, lo que previene que gran parte de esta radiación alcance la corteza terrestre. Así, del total de radiación solar, solo cerca del 50% es efectivamente absorbido por la superficie de la Tierra, y luego es reirradiado hacia el espacio, principalmente en forma de radiación infrarroja (IR). Por su parte, una amplia proporción de la radiación IR proveniente de la superficie es reabsorbida por los gases atmosféricos y luego reirradiada hacia la Tierra, antes de que pueda escapar hacia el espacio. Estos gases, que actúan tal como un panel de vidrio de un invernadero, se denominan gases invernaderos e incluyen el CO2, el vapor de agua, el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), el ozono y los CFCs.

El efecto del proceso de absorción y reirradiación de la energía IR hace aumentar la temperatura de la superficie terrestre, lo cual conduce a la desertificación, al deshielo de los casquetes polares, al aumento del nivel del agua de ríos y océanos y al desequilibrio climático.

¿Sabías Qué?

Los vehículos motorizados han llegado a ser parte indispensable de la vida de hoy; sin embargo, son los causantes de casi el 50% de la contaminación atmosférica, siendo la principal fuente de emisiones de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx) y los hidrocarburos (RH). Para disminuir los índices de contaminación atmosférica, se han ido incorporando nuevos adelantos técnicos como el convertidor catalítico, que es un dispositivo que utiliza un catalizador de platino, paladio o radio para convertir las emisiones procedentes de la quema de la gasolina (CO, NOx, RH), en productos menos reactivos (CO2, N2, H2O).