¿Qué es?
El aire es una mezcla de diferentes gases que componen la atmósfera; éste es comúnmente percibido y confundido con el viento. Se le considera uno de los 4 elementos.
El aire es esencial para el desarrollo de la vida en la Tierra, sin él no podrían existir las plantas, los animales, ni los seres humanos.
Entre otras características, el aire no tiene un volumen definido y es sensible a la temperatura (se expande con el calor y se contrae con el frío). Además, es insípido, transparente, inodoro e incoloro en pequeñas cantidades. Pero a distancia, y en grandes volúmenes, se ve de color azul, esto es provocado por la desviación de los rayos solares (CONANP, 2018).
El aire está muy relacionado a los siguientes conceptos:
- Los vientos: originados por los fenómenos de expansión y movimientos del aire de la atmósfera.
- El clima y la sensación térmica: fenómenos relacionados con la tendencia al enfriamiento del aire, su movilidad, su presión y los niveles de humedad.
- La atmósfera: se trata de todo el aire que rodea a la Tierra.
- Desastres naturales: a partir de condiciones específicas del aire en la atmósfera, se pueden generar huracanes y tornados.
El aire que rodea el planeta, en condiciones óptimas, está compuesto básicamente por nitrógeno y oxígeno, además de una pequeña mezcla de gases inertes.
Sin embargo, en el aire se pueden mezclar diversas partículas sólidas, así como otros gases que no pertenecen a un aire puro; esto es lo que se conoce como contaminación atmosférica, es decir, la presencia de sustancias en el aire que no deberían estar ahí o que tienen niveles mayores de lo que debería tener.
La contaminación puede originarse de manera natural, debido al polvo, al metano proveniente de la descomposición de la materia orgánica e incluso al polen o a las esporas de algunas plantas, sin embargo, las actividades humanas son responsables de un aporte significativo de contaminantes a la atmósfera.
Los compuestos químicos provenientes de la industria y de las plantas generadoras de energía, así como las emisiones de los vehículos a motor, son las principales fuentes de contaminantes atmosféricos de origen antropogénico; sin embargo, la quema de madera y basura, así como las imprentas, las estaciones gasolineras y las tintorerías, entre otroas, son fuentes significativas de contaminantes.
La calidad del aire se determina principalmente por la presencia de sustancias y las concentraciones en que éstas se encuentran. Las mediciones de la calidad del aire se expresan a través de la concentración de los contaminantes, así como de la presencia de microorganismos o la apariencia física del aire (medición de turbidez).
El deterioro de la calidad del aire debido a la contaminación, se ha convertido en un problema de salud pública a nivel mundial y en un problema ambiental de gran importancia. Se ha demostrado en nuestro país, una relación entre las enfermedades respiratorias con el aumento en la concentración de contaminantes del aire, principalmente en el Valle de México, según la Comisión Ambiental de la Megalópolis (2018).
Comision Ambiental Megalopolis 2018»
En México existe una relación directa entre las enfermedades respiratorias y el aumento en la concentración de contaminantes del aire. Conocer el estado en que se encuentra la calidad del aire en las ciudades ha adquirido gran importancia; entre la información más relevante destaca la identificación de los generadores de emisiones de mayor impacto, su volumen, composición y concentración en la atmósfera. La recolección de los datos para conocer esta información proviene de sistemas de monitoreo atmosférico, inventario de emisiones, índices de calidad del aire, entre otros.
El Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMECA), es un indicador mediante el cual podemos conocer el nivel de contaminación del aire por la presencia de contaminantes criterio y los efectos que estos niveles de contaminación tienen en la salud. Los contaminantes criterio, son los que están normados en México por la Secretaria de Salud estableciendo límites máximos permisibles para evitar los riesgos en la salud de las poblaciones y son Partículas (PM10), Partículas (PM2.5), Dióxido de Nitrógeno (NO2), Ozono (03), Monóxido de Carbono (CO), y Dióxido de Azufre (SO2).
Existen diversos factores involucrados en la calidad del aire, como los eventos meteorológicos, las fuentes de emisión y sus características geográficas, los cuales, al combinarse producen cambios en su composición. Comisión Ambiental de la Megalópolis (2018)b.
Comisión Ambiental de la Megalopolis 2018 b »
Fuente: Elaboración propia a partir de: Semarnat/DGGCARETC, 2013.
En esta figura pueden observarse los factores que intervienen en la dispersión y acumulación de los contaminantes. si se toman medidas más estrictas en ciertas actividades que emiten muchos contaminantes al aire como, construcción, transporte y agricultura, comercio, entre otros, se tendría una mejor calidad del aire.
Por otra parte, la contaminación atmosférica ha aumentado significativamente desde la Revolución industrial y especialmente a mediados del siglo XX e inicios del XXI. Se han desarrollafo diversas estrategias para prevenir, reestablecer y mantener la calidad de aire de forma adecuada.
La Ley General de Salud, en su artículo 116, establece que en materia de efectos del ambiente en la salud de la población, las autoridades sanitarias establecerán las normas, tomarán medidas y realizarán las actividades a que se refiere esta Ley, con el objetivo claro de protección de la salud humana ante los riesgos sanitarios y daños dependientes de las condiciones del ambiente y determinarán, para los contaminantes atmosféricos, los valores de concentración máxima permisible para la población.
En 2005 la Organización Mundial de la Salud (OMS) publicó la actualización mundial de las Guías de Calidad del Aire (GCA). Esta revisión se basa en una evaluación mundial y regional de enfermedades causadas por la contaminación del aire (OMS, 2005). Atrajo la atención de la OMS la distribución geográfica y la escala del problema: más de dos millones de muertes prematuras al año se atribuyen a la contaminación del aire exterior urbano y a la contaminación del aire intramuros por la quema de combustibles sólidos, y más de la mitad pesa sobre países en desarrollo (OMS, 2005).
El grupo de trabajo que formuló las nuevas guías estableció su conceptualización en dos sentidos: por un lado la revisión completa de los aspectos que afectan la aplicación de las guías en la evaluación de los riesgos y la formulación de políticas y por el otro, la revisión de la prevalencia y los riesgos para la salud que trae el dióxido de azufre, para que con dicha revisión se establezcan los valores recomendados por la OMS.
La Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente y su Reglamento en materia de prevención y control de la contaminación de la atmósfera señalan que la calidad del aire debe ser satisfactoria en todos los asentamientos humanos y regiones del país.
Emisiones
Las emisiones de los contaminantes del aire pueden tener su origen natural o ser causadas por la actividad humana, es decir de origen antropogénico.
Fuentes de Contaminación
Las fuentes de contaminación pueden agruparse en dos tipos: naturales y antropogénicas.
Fuentes naturales
Se deben a fenómenos naturales o a actividades de los seres vivos. Una de estas fuentes son los incendios forestales que ocurren de manera natural, así como a las descargas eléctricas, ya que oxidan nitrógeno de la atmósfera, transformándolo en óxido de nitrógeno. En las erupciones volcánicas se emiten compuestos (gases, vapores, polvos) derivados del azufre (SO2, H2S). Los seres vivos, contribuyen en la emisión de bióxido de carbono (CO2) debido a los procesos de respiración y al metano (CH4) como resultado de la digestión. La digestión anaerobia es el proceso en el cual microorganismos descomponen material biodegradable en ausencia de oxígeno. Este proceso genera diversos gases, entre los cuales el bióxido de carbono y el metano son los más abundantes (dependiendo del material degradado).
Fuentes antropogénicas
Fuente: Inventario Nacional de Emisiones de México, 2008, Semarnat, 2013.
Las fuentes antropogénicas de contaminación de derivan de la actuvidad industrial, el uso de vehículos, la generación de energía, principalmente por la quema de combustibles fósiles.
Dentro de esta clasificación, se encuentran las fuentes fijas, móviles y de área.
Fuentes fijas
Involucran actividades para generar energía eléctrica y actividades industriales como la textil, alimentaria, química y metalúrgica, entre otras. Los contaminantes asociados con estos procesos principalmente son, Dióxido de azufre (SO2), Dióxido de Nitrogéno(NOx), Bióxido de Carbono (CO2) Monóxido de Carbono (CO) e hidrocarburos.
De acuerdo con el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC, 2007), las emisiones que son generadas por combustión para la generación de energía dependen de diversos factores, como la calidad de los combustibles, el mantenimiento de los equipos y los controles al final del proceso (filtros, precipitadores, entre otros).
Fuente: INECC, 2007.
Fuentes móviles
Las fuentes móviles incluyen todas las formas de transporte y vehículos motorizados (SEMARNAT, 2018) que por su operación generen emisiones contaminantes a la atmósfera. Algunos ejemplos de estas fuentes móviles son: camiones, automóviles, helicópteros, ferrocarriles, autobuses, motocicletas, embarcaciones, entre otros (INECC, 2007).
Fuente: INECC, 2007.
LOGROS DE LA GESTIÓN AMBIENTAL »
Fuentes de área
Las fuentes de área son numerosas y dispersas y se definen como fuentes estacionarias. Las principales fuentes de área que podemos identificar son las gasolineras, tan frecuentes en las zonas urbanas. También se incluyen en esta categoría las emisiones que son inherentes a actividades y procesos, como las generadas por el uso de solventes, limpieza de equipos y superficies, lavado en seco, distribución y almacenamiento de gas LP. También incluye las que emiten las plantas de tratamiento de aguas, rellenos sanitarios, polvos de caminos pavimentados y no pavimentados, y otras.
Fuente: INECC, 2007.
De acuerdo a las cifras de SEMARNAT, para el año 2013 las fuentes antropogénicas emiten el mayor porcentaje de contaminación en México con un 79%, dejando a las naturales con el 21% restante como se muestra en la figura 6; por otra parte, las principales fuentes antropogénicas son las Móviles con un 58% del total de emisiones.
Fuente: Inventario Nacional de Emisiones de México, 2008, Semarnat, 2013.
Contaminantes
De la gran variedad de compuestos que se emiten a la atmósfera se encuentran dos grupos principales:
Contaminantes Primarios
Son sustancias liberadas directamente a la atmósfera y tienen su origen de diversas fuentes como automóviles y chimeneas, entre otros. Este grupo incluye los siguientes contaminantes:
- Óxidos de azufre (SOX)
- Óxidos de nitrógeno (NOX)
- Monóxido de carbono (CO)
- Partículas (PM2.5y PM10)
- Hidrocarburos (HC)
Contaminantes Secundarios
Son aquellos originados mediante una transformación en el aire como consecuencia de reacciones químicas por parte de los contaminantes primarios e incluye:
- Ozono (O3)
- Lluvia ácida
- Contaminación fotoquímica
Contaminantes Criterio
La emisión de los contaminantes en grandes cantidades se debe a una gran variedad de fuentes y producen efectos nocivos en la salud. Para proteger la salud de la población y asegurar su bienestar, se ha legislado al respecto y establecido límites máximos permisibles para ciertas sustencias/elementos/compuestos en los cuales la concentración no debe sobrepasarse en el aire. Estos sustencias/ elementos/compuestos se conocen como contaminantes criterio, y son: ozono (O3), monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2), plomo (Pb), las partículas suspendidas totales (PST) y las partículas suspendidas menores a 10 y a 2.5 micrómetros (PM10y PM2.5), y deben ser monitoreados de manera continua, según lo establecido por la Comisión Federal para la Protección de Riesgos Sanitarios (Cofepris), (2017) y por el INECC (2010).
- Ozono (O3):
Se encuentra dentro de la composición de la niebla tóxica que es observable
dentro de nuestro campo visual, y también es clasificado como un contaminante secundario al ser producto de procesos antropogénicos, no debemos confundirlo con la capa de ozono. Es producto de la reacción de contaminantes como óxidos de Nitrógeno con la luz solar en la troposfera (ver apartado clima).
Estos contaminantes provienen principalmente de las emisiones de la industria o vehículos motorizados y los compuestos orgánicos volátiles (COV), también procedentes de las mismas fuentes, (por procesos de combustión en su mayoría) además de los disolventes. Al ser un contaminante secundario (reacciona de un primario) se forma a partir de reacciones fotoquímicas que en periodos de tiempo soleado aumenta los niveles de ozono. Su efecto en la salud es principalmente en el sistema respiratorio irritando las mucosas, pudiendo llegar a producir afecciones pulmonares. Los niños, ancianos y quienes padecen enfermedades respiratorias son grupos con mayor riesgo.
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Fuente: https://airnow.gov/index.cfm?action=elozono.page1
El ozono puede dañar el revestimientode los pulmones. Estas fotografías muestran una vía respiratoria pulmonar saludable (imagen 1.Izquierda) y una vía inflamada (imagen 1.Derecha).
El ozono puede empeorar el asma. Cuando los niveles de ozono son altos, más personas con asma tienen ataques que requieren atención médica o el uso adicional de medicamentos. Una razón por la cual esto sucede es que el ozono hace que las personas sean más susceptibles a los alergenos, los agentes que provocan los ataques de asma. Otros efectos severos para los asmáticos son función pulmonar reducida y la irritación que el ozono causa al sistema respiratorio.
El ozono puede inflamar y dañar las células que forran los pulmones. Al cabo de unos pocos días, las células dañadas son reemplazadas y las células viejas se desprenden – como cuando la piel se exfolia después de una quemadura de sol.
El ozono puede empeorar las enfermedades pulmonares crónicas tales como el enfisema y la bronquitis y reducir la capacidad del sistema inmunológico para defender al sistema respiratorio de las infecciones bacterianas.
El ozono puede causar daño permanente al pulmón. Repetido daño a corto plazo en los pulmones en desarrollo de los niños puede resultar en una función pulmonar reducida en edad adulta. En los adultos, la exposición al ozono puede acelerar la disminución natural de la función pulmonar que ocurre como parte del proceso normal de envejecimiento.
- Monóxido de carbono (CO):
El CO tiene gran capacidad de difusión y es más ligero que el aire. Es un gas incoloro, inodoro y tóxico. Proviene de fuentes naturales (respiración de los seres vivos y oxidación del metano), así como de fuentes artificiales (principalmente industrias y combustión de petróleo o gas natural).
El monóxido de carbono se produce de la combustión incompleta del carbón. Es producido tanto por actividades humanas como por fuentes naturales. La fuente humana más importante de monóxido de carbono es el tubo de escape de automóviles. En el interior de viviendas, cocinas que usan madera, chimeneas, y hornos u otros aparatos a gas que no funcionan adecuadamente constituyen posibles fuentes de monóxido de carbono.
La combustión de madera, los volcanes e incendios forestales liberan monóxido de carbono, cuando el monóxido de carbono es liberado al ambiente, pasa al aire y permanece en la atmósfera por un promedio de aproximadamente 2 meses.
Eventualmente, el monóxido de carbono reacciona con otros compuestos en la atmósfera y se convierte en bióxido de carbono.
Los microorganismos que se encuentran en el suelo y el agua también pueden convertir al monóxido de carbono en bióxido de carbono.
Todo el mundo está expuesto a cantidades variables de monóxido de carbono en el aire que se inhala. Generalmente se encuentran niveles más altos en lugares y horas del día con alto tráfico de vehículos.
Usted puede estar expuesto a monóxido de carbono en el humo de cigarrillo si fuma o en humo de segunda mano.
Usted puede estar expuesto a monóxido de carbono si usa aparatos a gas o cocinas que queman madera y chimeneas.
En situaciones de emergencia en las que falla el suministro de electricidad, el uso de un generador o el uso de parrillas a gas o a carbón en el interior de una vivienda sin ventilación adecuada puede producir niveles de monóxido de carbono peligrosos (ATSDR, 2012).
De acuerdo a la Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades (ATSDR) los efectos en la salud son los siguientes:
Respirar niveles altos de monóxido de carbono puede ser fatal.
Respirar niveles de monóxido de carbono más bajos puede causar daño permanente del corazón y el cerebro.
El monóxido de carbono puede causar más daño si usted sufre de enfermedad del corazón o del pulmón.
Respirar niveles altos de monóxido de carbono durante el embarazo puede dañar al feto.
Respirar niveles altos de monóxido de carbono puede inducir aborto.
Respirar niveles más altos de monóxido de carbono durante el embarazo puede afectar el desarrollo mental de su niño.
- Dióxido de azufre (SO2):
Se obtiene a partir de la de la combustión de fósiles con contenido de azufre como el combusóleo para generar electricidad, calefacción doméstica y vehículos motorizados. Es un gas incoloro, sin embargo, presenta un fuerte olor cuando se forma.
El dióxido de azufre es un gas irritante y tóxico que afecta sobre todo las mucosidades y los pulmones.
La exposición de altas concentraciones durante cortos períodos de tiempo puede irritar el tracto respiratorio, causar bronquitis, reacciones asmáticas, espasmos reflejos, parada respiratoria y congestionar los conductos bronquiales de los asmáticos.
El líquido se evapora rápidamente lo que puede provocar congelación al contacto con la piel.
Los efectos de los SOx empeoran cuando el dióxido de azufre se combina con partículas ó con la humedad del aire ya que se forma ácido sulfúrico, y produce lo que se conoce como lluvia ácida, provocando la destrucción de bosques, vida salvaje y la acidificación de las aguas superficiales (PRTR, 2017).
GASES DE EFECTO INVERNADERO INECC 2018 »
«SO2 puede afectar al sistema respiratorio y las funciones pulmonares, y causa irritación ocular. La inflamación del sistema respiratorio provoca tos, secreción mucosa y agravamiento del asma y la bronquitis crónica; asimismo, aumenta la propensión de las personas a contraer infecciones del sistema respiratorio. Los ingresos hospitalarios por cardiopatías y la mortalidad aumentan en los días en que los niveles de SO2 son más elevados. En combinación con el agua, el SO2 se convierte en ácido sulfúrico, que es el principal componente de la lluvia ácida que causa la deforestación» (OMS, 2016).
- Dióxido de nitrógeno (NO2):
Las emisiones antropogénicas de bióxido de nitrógeno o Dióxido de nitrógeno (NO2) ocurren principalmente por los procesos de combustión de vehículos motorizados, motores de barcos, generación de energía eléctrica y calefacción. Es un gas de coloración rojiza y olor desagradable, a temperatura ambiente reacciona con el óxido nítrico en una reacción de dimeración exotérmica (reacción químicas dónde interactúan las moléculas de oxígeno manteniendo equilibro y generando calor) que les permite a ambos mantener un equilibrio.
«Estudios epidemiológicos han revelado que los síntomas de bronquitis en niños asmáticos aumentan en relación con la exposición prolongada; la disminución del desarrollo de la función pulmonar también se asocia con las concentraciones de NO2 registradas (u observadas) actualmente en ciudades europeas y norteamericanas» (OMS, 2016).
Calidad del aire ambiente (exterior) y salud »
- Plomo (Pb):
En el aire el plomo se encuentra asociado con otras partículas formando óxidos de plomo (PbO, PbO2), sulfato de plomo (PbSO4), sulfuro de plomo (PbS) y plomo elemental (Pb), todas estas variantes se agrupan en este elemento.
El plomo es un metal tóxico presente de forma natural en la corteza terrestre. Su uso generalizado ha dado lugar en muchas partes del mundo a una importante contaminación del medio ambiente, un nivel considerable de exposición humana y graves problemas de salud pública.
Entre las principales fuentes de contaminación ambiental destacan la explotación minera, la metalurgia, las actividades de fabricación y reciclaje y, en algunos países, el uso persistente de pinturas y gasolinas con plomo. Más de tres cuartes partes del consumo mundial de plomo corresponden a la fabricación de baterías de plomo-ácido para vehículos de motor. Sin embargo, este metal también se utiliza en muchos otros productos, como pigmentos, pinturas, material de soldadura, vidrieras, vajillas de cristal, municiones, esmaltes cerámicos, artículos de joyería y juguetes, así como en algunos productos cosméticos y medicamentos tradicionales. También puede contener plomo el agua potable canalizada a través de tuberías de plomo o con soldadura a base de este metal. En la actualidad, buena parte del plomo comercializado en los mercados mundiales se obtiene por medio del reciclaje.
Los niños de corta edad son especialmente vulnerables a los efectos tóxicos del plomo, que puede tener consecuencias graves y permanentes en su salud, afectando en particular al desarrollo del cerebro y del sistema nervioso. El plomo también causa daños duraderos en los adultos, por ejemplo, aumentando el riesgo de hipertensión arterial y de lesiones renales. En las embarazadas, la exposición a 22 concentraciones elevadas de plomo puede ser causa de aborto natural, muerte fetal, parto prematuro y bajo peso al nacer, y provocar malformaciones leves en el feto.
- El plomo es una sustancia tóxica que se va acumulando en el organismo afectando a diversos sistemas del organismo, con efectos especialmente dañinos en los niños de corta edad.
- El plomo se distribuye por el organismo hasta alcanzar el cerebro, el hígado, los riñones y los huesos y se deposita en dientes y huesos, donde se va acumulando con el paso del tiempo. Para evaluar el grado de exposición humana, se suele medir la concentración de plomo en sangre.
- El plomo presente en los huesos es liberado hacia la sangre durante el embarazo y se convierte en una fuente de exposición para el feto.
- No existe un nivel de exposición al plomo que pueda considerarse seguro.
- La exposición al plomo es prevenible (OMS, 2016).
Intoxicación por plomo y salud »
- Partículas suspendidas:
Se pueden encontrar en la atmósfera, ya sea como sólidos o líquidos (polvo, cenizas, cemento, polen, hollín y partículas metálicas). Estas partículas se liberan a la atmósfera como resultado de la quema de combustibles fósiles; carreteras sin asfaltar, debido a la superficie de la tierra que queda al descubierto y los materiales sólidos que son almacenados sin algún método que controle su liberación. Una manera de clasificar las partículas suspendidas es de acuerdo con su tamaño: las PM10 tienen su diámetro igual o menor a los 10 μm y las más pequeñas, PM2.5 tienen un diámetro igual o menor a los 2.5 μm.
Existe una estrecha relación cuantitativa entre la exposición a altas concentraciones de pequeñas partículas (PM10 y PM2.5) y el aumento de la mortalidad o morbilidad diaria y a largo plazo. A la inversa, cuando las concentraciones de partículas pequeñas y finas son reducidas, la mortalidad conexa también desciende, en el supuesto de que otros factores se mantengan sin cambios. Esto permite a las instancias normativas efectuar proyecciones relativas al mejoramiento de la salud de la población que se podría esperar si se redujera la contaminación del aire con partículas.
La contaminación con partículas conlleva efectos sanitarios incluso en muy bajas concentraciones; de hecho, no se ha podido identificar ningún umbral por debajo del cual no se hayan observado daños para la salud. Por consiguiente, los límites de la directriz de 2005 de la OMS se orientan a lograr las concentraciones de partículas más bajas posibles.
Calidad del aire ambiente (exterior) y salud »
Gases de Efecto Invernadero (GEI)
Este fenómeno ocurre de manera natural en la Tierra, permitiendo que exista la vida en ella, ya que proporciona las condiciones ideales de temperatura para que la vida como la conocemos exista. Los gases de efecto invernadero fungen como una barrera física que impide que las radiaciones de la luz solar sean irradiadas hacia fuera de la Tierra y las retiene, lo que ocasiona que la temperatura ambiente se eleve.
Fuente: coolaustralia.org.
La actividad industrial basada en el uso del petróleo y de carbón ha aumentado causando que el nivel de CO2 presente en la atmósfera se dispare y provoque el fenómeno conocido como efecto invernadero intensificado. El aumento en la temperatura a nivel global y su consecuente derretimiento de los polos es uno de sus más graves impactos.
Los gases de efecto invernadero (GEI) se emiten tanto por fuentes naturales como por las actividades humanas, dentro de las cuales la más importante es la quema de combustibles fósiles. El Protocolo de Kioto contempla seis gases principales de efecto invernadero, los cuales son: Dióxido o bióxido de Carbono (CO2), Metano (CH4), Óxido de Nitroso (N2O), Hidrofluorocarbonos (HFCs), Perfluorocarbonos (PFCs) y Hexafluoruro de Azufre (SF6) (INECC, 2018). El CO2 es el GEI al que se le atribuye el mayor volumen emitido a nivel mundial y nacional, el 71 por ciento del total de GEI emitido en México, de acuerdo con el informe de INECC (2018), encabeza la lista de los seis principales GEI, incluyendo CO2, CH4, NO2. El metano tuvo el 21 por ciento del total, quedando en el segundo lugar de emisión de GEI total a nivel nacional.
El dióxido o bióxido de carbono (CO2) es el principal gas de efecto invernadero de larga duración en la atmósfera. Su concentración alcanzó 405.5 ppm (partes por millón) en 2017 (Organización Metereológica Mundial -OMM- 2018), lo cual representa el 146 por ciento de su nivel en la era preindustrial (antes de 1750). El bióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, no tóxico, utilizado en la industria alimenticia como aditivo en las bebidas gaseosas y en los extinguidores.
Fuente: Elder; NPS, 2019.
Sin embargo, debido a que desplaza al oxígeno, puede producir asfixia. Es conocido como «hielo seco» cuando se encuentra en forma sólida. El CO2 se encuentra involucrado en el proceso de respiración de los seres vivos o en combustiones artificiales completas. También se encuentra presente el proceso de fotosíntesis de las plantas, es una manera en que el planeta asimila el CO2. La asimilación también puede ocurrir mediante su disolución en el océano, en el cual se forma ácido carbónico (H2CO3) con el agua donde reacciona con iones de calcio y magnesio precipitándose, formando con el tiempo depósitos de cal y mármol en el mar.
Inventario Nacional de Emisiones de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero »
El metano (CH4) es el segundo gas de efecto invernadero de larga duración más importante. Cerca del 40 por ciento del metano que se emite a la atmósfera procede de fuentes naturales (por ejemplo, humedales y termitas), mientras que aproximadamente el 60 por ciento proviene de actividades humanas como el cultivo de arroz, la explotación de combustibles fósiles y la combustión de biomasa. El CH4 atmosférico alcanzó en 2017 un nuevo máximo de unas 1859 partes por mil millones, por lo que se sitúa actualmente en el 257 por ciento de su nivel preindustrial. El metano y su emisión de forma natural tiene que ver con los procesos de digestión humana. En el caso de la ganadería se tiene una gran huella de emisiones a partir de los procesos de digestión en el ganado y se vuelve un problema global a partir de la ganadería extensiva, es decir ganadería a gran escala para alimentar nuestro actual sistema de nutrición.
El óxido nitroso (N2O) alrededor del 60 por ciento proviene de fuentes naturales y 40 por ciento de fuentes antropogénicas, incluidos océanos, suelos, quema de biomasa, uso de fertilizantes y diversos procesos industriales. En 2017 su concentración atmosférica fue de 329.9 partes por mil millones, es decir, un 122 por ciento de su nivel en la era preindustrial. Este gas también contribuye significativamente a la destrucción de la capa de ozono estratosférico que nos protege de los rayos ultravioleta nocivos del Sol.
El Triclorofluorometano (CFC-11), es un gas potente de efecto invernadero, que agota el ozono estratosférico. Pertenece al grupo de los clorofluorocarbonos los cuáles se usan comúnmente como refrigerantes para aires acondicionados y aerosoles entre otros usos. Por su contenido de Cloro (Cl) llega a incidir en la capa de ozono por medio de reacciones fotoquímicas, al incidir radiación solar sobre moléculas de Cloro se libera un átomo de cloro con un electrón libre, denominado radical Cloro, fuertemente reactivo y con gran afinidad por el ozono, rompiendo la molécula de éste último.
El INECC (2018) publicó un inventario de emisiones, correspondiente al periodo 1990-2015. Comprende las emisiones de bióxido de carbono, metano, óxido nitroso, hidrocarburos, compuestos con azufre y carbono negro (partículas que provienen de la combustión incompleta de combustibles fósiles). El bióxido de carbono fue el gas que presentó el porcentaje de emisión más alto, del 71 por ciento, seguido del metano, con el 21 por ciento. Estos datos se presentan en el gráfico de la Figura 9. El 64 por ciento del total de emisiones correspondieron al consumo de combustibles fósiles.
Fuente: INECC, 2018.
Reacciones Potenciales
En la atmósfera los contaminantes tienen la capacidad de reaccionar entre sí. De tales reacciones se obtienen productos/sustancias/compuestos/elementos que conservan su toxicidad conocidos como contaminantes secundarios. Algunos de estos contaminantes secundarios pueden ser ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2) y otros tipos de partículas. El término de contaminación fotoquímica se atribuye a la participación de la luz solar que provoca la oxidación de diversos compuestos susceptibles. De acuerdo con Jiménez (2001), las concentraciones del óxido nítrico (NO) que se encuentran presentes normalmente en el smog, no dañan directamente la salud, sin embargo, lo hacen de manera indirecta cuando éste se transforma en dióxido de nitrógeno por la acción de la luz solar. Es una reacción fotoquímica en la cual el óxido nítrico es susceptible a la oxidación y forma el dióxido de nitrógeno.
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Asimismo, la combinación de estos compuestos contaminantes, con la luz solar (catalizador de reacción) y el agua de lluvia, produce gotas pequeñas de ácido carbónico, sulfúrico y nítrico.
A pesar de que la lluvia puede parecer un fenómeno inofensivo, con el aumento de de los contaminantes en la atmósfera nos puede causar más daño de lo que imaginamos, hablando en materia ambiental y de salud pública.
¿Cómo puede causarnos tanto daño una simple lluvia? la lluvia considerada «natural» es decir, no contaminada, cuenta con una ligera acidez de pH= 5.6 debido a la presencia de bióxido de carbono atmosférico obteniendo en el producto de la reacción, ácido carbónico. La siguiente reacción ilustra la manera en que el agua de lluvia «natural» presenta esa ligera acidez:
CO2(g) + H2O(ac) ↔ H2CO3(ac)ácido carbónico
Al ionizarse el ácido carbónico, se libera un ion hidrógeno, lo que ocasiona que el pH del sistema disminuya, esto es, qe se vuelva más ácido. Como se ilustra a continuación en la ecuación:
H2CO3(ac) ↔ H+ HCO−3ión bicarbonato
Ahora bien, ya conocimos un poco más de este fenómeno en particular y la manera en que el pH se ve involucrado. Si el valor del pH del agua de la lluvia llegase a bajar más de 5, entonces, se considera como lluvia ácida. El pH promedio de la lluvia ácida oscila entre 4 y 4.6 (Gutiérrez et al., 1999). Si esta lluvia entra en contacto con partículas ácidas en su camino, su peligrosidad aumenta, en cambio, si se mezcla con partículas de polvo básicas presentes en el aire, la acidez puede disminuir. Este fenómeno tiene gran impacto en los ecosistemas y en la salud pública, debido a que puede lograr una acidez mil veces mayor que el agua pura (Gutiérrez et al. en 1999). Esta acidez afecta animales y plantas, incluso, a la fauna acuática. Los seres vivos acuáticos son seres sensibles, en el peor de los casos, ocasiona la muerte de gran cantidad de su población como en el caso de los corales.
En los suelos calizos los compuestos ácidos pueden neutralizarse, sin embargo, esto produce disolución de la roca caliza, responsable de lo que vemos en muchas ciudades, el deterioro de estatuas de piedra. La lluvia ácida afecta las construcciones, daña las hojas de las plantas y en las personas es responsable de la irritación producida en ojos. A continuación, en la figura 10 se muestra una representación de la formación de lluvia ácida.
Fuente: cuidemoselplaneta.org, 2019.
Clima
Conforme a la variación de su temperatura con la altura, la atmósfera suele dividirse en cuatro capas: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera.
El clima se ve determinado por los fenómenos meteorológicos que ocurren en la troposfera (la capa que se encuentra próxima a la superficie de la Tierra -primeros 9-15 km-), los cuales le confieren un mayor dinamismo, debido a vientos, lluvias, nubes, etc. El clima, por definición, «es un fenómeno complejo que dista de ser constante, pues, aunque existen tendencias de largo plazo, también hay variaciones naturales que se manifiestan en intervalos más cortos de tiempo» (SEMARNAT, 2013).
El clima se caracteriza por ser un conjunto de condiciones atmosféricas que ocurren en un determinado espacio y por un largo periodo de tiempo, deben considerarse las evoluciones del tiempo meteorológico, sus estados y las características de las masas de aire; comúnmente se utiliza el término tiempo y clima como uno mismo, siendo que el primero es simplemente el principal factor que afecta el clima local (por variables como: noche, día, radiación solar, procesos geológicos, entre otras variables de tiempo). Para determinar el estado físico del tiempo o del clima, es necesario conocer los elementos climatológicos que se encuentran involucrados, los cuales, en conjunto, representan la condición atmosférica en un lugar determinado; estos son los principales elementos: temperatura, humedad, viento, nubosidad, presión, precipitación y radiación. Cuando hablamos de clima nos referimos a un comportamiento histórico constante de las condiciones climatológicas y cuando nos referimos a lo que sucede diariamente de acuerdo a las condiciones atmosféricas, nos referimos al estado del tiempo, por ejemplo, el estado del tiempo en determinada ciudad. El estado del tiempo y el movimiento de los contaminantes se ve influenciado por estas condiciones climáticas, como se muestra en la Figura 11.
Fuente: Semarnat/DGGCARETC, 2013.
Además de estos fenómenos meteorológicos, ocurren los fenómenos de contaminación atmosférica que llegan a modificar el clima.
Como lo explican Borderías et al., (2011), es de gran importancia la función de pantalla que ejercen los gases y partículas en estas modificaciones, ya que absorben gran cantidad de rayos ultravioleta.
La radiación solar favorece reacciones que dan lugar a contaminantes secundarios, aumentando su concentración.
Fuente: CTMA, 2012.
La velocidad del viento influye sobre la contaminación, ya que a mayor velocidad se producirá una mayor dispersión, asimismo, la dirección del viento influirá en si se alejan o no de las ciudades los contaminantes y la turbulencia provoca algunas acumulaciones de contaminantes. Las precipitaciones arrastran partículas de la atmósfera hacia el suelo. La temperatura del aire y sus variaciones con la altura, determinan los movimientos de las masas de aire.
Asimismo, estas variaciones verticales de temperatura pueden dar lugar a situaciones de inversión térmica, lo que dificulta la dispersión de la contaminación al impedir su ascenso.
En los desarrollos urbanos se puede presentar un fenómeno conocido como fumigación, el cual provoca formaciones de cúpulas de contaminación o islas de calor, debido a una velocidad de viento que se mantiene baja, así como a las inversiones de temperatura. Dichas inversiones bloquean el movimiento de la contaminación hacia arriba, provocando que baje de nuevo hacia la ciudad. Estas cúpulas de contaminación pueden desplazarse y recorrer grandes distancias con velocidades bajas de viento. Al llegar a cierta altura, el aire se enfría y desciende generando una célula convectiva en forma de nubes comúnmente con altas concentraciones de contaminantes, que terminan acumulándose en zonas urbanas.
La acumulación de contaminantes y la presencia de oxidantes de origen fotoquímico (O3, PAN, aldehídos), hace que el aire tome un color pardo rojizo y se genere el llamado smog fotoquímico. Las reacciones responsables de la formación de estos agentes oxidantes fotoquímicos se pueden resumir de la siguiente manera, y se ilustran en la figura 13:
- Formación de ozono:
NO2 + luz → NO + O
O + O2 → O3
En la reacción anterior se ejemplifica de una manera sencilla la formación del ozono a partir de NO2 (NO2 formado generalmente a partir de NO de gases de combustión). En caso de no haber presencia de hidrocarburos, el ozono reacciona con el NO dando lugar a NO2, de tal manera, el ozono no se acumula.
- Formación de radicales libres activos a partir de radicales de hidrocarburos:
Si hay presencia de hidrocarburos, éstos reaccionan con el NO, oxidándolo y dando origen a radicales libres activos, por lo tanto, el O3 no se elimina y aumenta su concentración.
- Formación del PAN (nitrato de peroxiacetileno):
Los radicales libres pueden reaccionar entre sí o con contaminantes primarios, obteniéndose una mezcla de agentes oxidantes, principalmente el PAN (R-CO3-NO2) y los aldehídos.
Fuente: CTMA, 2012.
Hemos visto anteriormente que la radiación solar juega un papel importante, ya que provoca reacciones en algunos contaminantes, originando los contaminantes secundarios y repercutiendo gravemente en nuestro ambiente. Por ejemplo, el ozono urbano, del cual se tienen registros más altos cuando es verano, debido a las condiciones meteorológicas que propician la contaminación fotoquímica, por la acción directa de los rayos solares sobre contaminantes como el óxido de nitrógeno y algunos compuestos orgánicos volátiles. En esta reacción se liberan átomos de oxígeno por la radiación solar actuando sobre el óxido de nitrógeno, los cuales se unen a las moléculas de oxígeno presentes en la naturaleza, obteniendo así moléculas de ozono.
Si la radiación solar cataliza esta reacción, ¿qué pasa cuando se oculta el Sol? El ozono que se formó durante el día se transforma de nuevo en NO y NO2, esto sucede debido a la acción del monóxido de nitrógeno formado durante todo un día con mucho tráfico, sin embargo, la concentración de ozono puede mantenerse alta durante la noche en zonas donde se mantuvo un flujo de carros menor.