f t g m
Copyright 2018 - BiologíaSur: Un proyecto abierto

La contaminación atmosférica

 

Un individuo medio adulto intercambia unos 15  kg de aire al día, teniendo este dato en cuenta podemos hacernos una idea de la importancia que tiene la atmósfera en nuestra vida. La atmósfera terrestre es finita y su capacidad de autodepuración tiene unos límites. Por consiguiente, el aire es un recurso indispensable para la vida y su contaminación puede tener serias repercusiones sobre ella.

              Según la ley 38/1972, de Protección del Ambiente Atmosférico, se entiende por contaminación atmosférica "la presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza".

             Esta polución se puede generar por la presencia de sustancias gaseosas o sólidas, que provienen de procesos naturales o de las actividades humanas, y que dan lugar a efectos tóxicos, irritantes o dañinos para los seres vivos.

             Cuando el aire natural se altera hasta alcanzar unos niveles perjudiciales para los seres vivos, decimos que el aire está contaminado y las sustancias o formas de energía que lo alteran, son los contaminantes.

             Hay que distinguir dos conceptos importantes: emisión e inmisión.

  • Emisión es la cantidad de contaminante vertido a la atmósfera en un período determinado.
  • Inmisión es la cantidad de contaminante presente en un determinado volumen de aire atmosférico, en un lugar y un momento concreto.

 

4.1. CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS. DEFINICIÓN y CLASIFICACIÓN.

 

             Cuando alguna sustancia, compuesto o forma de energía se encuentra en el aire en concentraciones o niveles tales que puede causar daños o molestias a personas, animales, vegetación o materiales, se denomina contaminante atmosférico.

 

             Los contaminantes los podemos clasificar atendiendo a su origen y su naturaleza.

1.  Según su origen : Distinguimos dos tipos, biogénicos y antropogénicos.

a) Contaminantes biogénicos o de origen natural . Son debidos únicamente a fuentes naturales. Las emisiones naturales de contaminantes por focos naturales provienen de volcanes, incendios forestales y descomposición de la materia orgánica en el suelo, océanos,...

b) Contaminantes antropogénicos . Son aquellos derivados de las actividades humanas. Los principales focos antropogénicos de emisiones los clasificamos, según la posición del foco de emisión (fijo, móvil o mixto).

2. Según su naturaleza . Podemos distinguir dos tipos de contaminantes:

a) Contaminantes químicos . Distinguiremos dos subtipos:

 

  • Contaminantes primarios , son los que proceden directamente de las fuentes de emisión.
  • Contaminantes secundarios . Son aquellos que se forman por la interacción química, entre los contaminantes primarios y compuestos habituales de la atmósfera, como el vapor de agua, la radiación solar, etc. 021 Se denomina precursor a aquel contaminante emitido directamente sobre la atmósfera, el cual tras diversas reacciones da lugar a contaminantes secundarios.

 

           Los más importantes son el ácido sulfúrico, ácido nítrico, ozono, peroxiacetilnitrato (PAN)...

 

             La vida media estimada de los contaminantes puede darnos una idea de lo reactivo o inerte de los mismos; cuanto mayor sea su vida media, mayor será el tiempo de permanencia en la atmósfera y más lejos podrán ser transportados.

 

             Así, la vida media del dióxido de azufre (SO2) es del orden de días, lo cual implica que dispone de este tiempo para transportarse a una distancia, que depende de las condiciones meteorológicas de la zona, antes de acabar combinándose con la humedad de la atmósfera y producir el fenómeno de lluvia ácida.

 

b) Contaminantes físicos . Destacan las radiaciones ionizantes, las radiaciones no ionizantes, y el ruido.

 

  • Radiaciones ionizantes . Son radiaciones electromagnéticas (X y γ) o corpusculares (α, β, p+ y e-) capaces de ionizar átomos o moléculas de la materia sobre la que inciden. Su origen natural se encuentra en procesos radiactivos y en las radiaciones cósmicas, mientras que su origen antrópico se encuentra en fugas de centrales nucleares, rayos X, centros de investigación donde se emplean isótopos radiactivos, etc.
  • Radiaciones no ionizantes (UV, infrarrojas, microondas y radiofrecuencias). No modifican la estructura de la materia al no provocar la ionización de los átomos. Son las radiaciones ultravioleta producidas por el Sol, tubos fluorescentes, lámparas germicidas...; radiaciones infrarrojas, generadas por cuerpos incandescentes, ondas de radio, TV...; y microondas emitidas por radares, hornos, comunicaciones.
  • Ruido . Se define como un sonido excesivo o súbito que puede producir efectos fisiológicos y/o sicológicos indeseados sobre las personas. Con el desarrollo de la civilización urbana e industrial, ha adquirido una gran importancia como contaminante atmosférico. Sus efectos son muy subjetivos y están condicionados por la frecuencia e intensidad del sonido, el tiempo de exposición al mismo, y la edad del receptor. Destacan la pérdida de audición, alteraciones nerviosas como neurosis, irritabilidad, estrés.

 

 

4.2. LOS CONTAMINANTES QUÍMICOS MÁS FRECUENTES DE LA ATMÓSFERA

 

Aunque existe un gran número de contaminantes en el aire, solo cinco grupos de sustancias ocasionan más del 90% de la contaminación atmosférica: el monóxido de carbono(CO), los óxidos de nitrógeno (NOX), el dióxido de azufre (SO2), los hidrocarburos (CXHY)  y las partículas.

 

Contaminantes

Características

Fuentes naturales

Fuentes antropogénicas

CO

- Gas incoloro, inodoro, ligero y muy tóxico.

- Es el contaminante más abundante.

- Oxidación del metano generado en procesos naturales.

- Incendios forestales.

- Liberación por los océanos.

- Combustión incompleta de  hidrocarburos, principalmente por los vehículos.

- Incineradoras de basura.

NOX

                      - El NO es un gas incoloro y se oxida fácilmente a NO2.

               - El NO2 es un gas pardo-rojizo y muy oxidante. Fuerte olor asfixiante

-                      - Desnitrificación bacteriana.

                - Tormentas.

                - Erupciones volcánicas.

                     - Combustión a altas temperaturas de combustibles fósiles.

               - Fabricación y empleo de fertilizantes agrícolas nitrogenados.

SO2

                      - Gas ocre, de sabor y olor picante y muy corrosivo.

                 - Se combina con el agua atmosférica para dar ácido sulfúrico.

-                      - Erupciones volcánicas.

              - Oxidación del H2S.

               - Actividades metabólicas de algunas algas del plancton marino.

                    - Oxidación del azufre en combustibles fósiles en centrales térmicas, calefacciones y vehículos.

Hidrocarburos (CxHy)

-                      - Contienen C e H, y su estado físico depende del nº de átomos de C de sus moléculas.

                - Destacan como contaminantes los que tienen entre 1 y 4 átomos de carbono, que son gases a temperatura ambiente, destaca sobre todo el (CH4).

                - La importancia que tienen reside en los productos que forman al reaccionar en la atmósfera (contaminantes secundarios.)

                    - Descomposición de la materia orgánica, principalmente en zonas húmedas. El principal es el metano (CH4), llamado gas de los pantanos.

              - Erupciones volcánicas.

              - Yacimientos de combustibles fósiles.

- Extracción de combustibles

- Refinerías de petróleo.

             - Transporte y venta de gasolina.

               - Incineración de residuos.

               - Evaporización de disolventes orgánicos (pinturas, barnices, etc.)

Partículas en suspensión

-                      - Sustancias sólidas o líquidas.

                - Tamaño entre 0.1 y 1000µ.

               - Composición química variada.

               - Se clasifican por su tamaño en finas, medias y sedimentables o gruesas.

                     - Especial mención merecen, por su problemática, los metales pesados (Pb, Hg. Cd, etc.)

- Aerosoles  (suspensión de partículas sólidas o líquidas en un gas) marinos.

- Erosión eólica.

- Incendios forestales.

             - Erupciones volcánicas.

- Combustiones.

             - Actividades industriales.

             - Actividades extractivas (canteras y minas)

 

4.2.2 EFECTOS SOBRE LOS SERES VIVOS Y LOS MATERIALES

 

Contaminantes

Ser humano/ animales

Vegetales

Materiales

CO

                - La intoxicación produce somnolencia si es leve , aunque puede provocar la muerte, por que interfiere el transporte de oxígeno.

-               - Poco probable un impacto significativo.

               - Efectos poco significativos.

NOX

               - El NO2 produce enfermedades en las vías respiratorias, agravamiento de procesos asmáticos.

               - Irritaciones oculares, de garganta y cefaleas.

               - Es muy tóxico para algunas especies.

-              - El NO2 anula el crecimiento de algunos vegetales (tomates, judías, etc.).

               - El NO2 produce pérdida de color en los tejidos de la ropa.

                - Favorecen las corrosiones ocultas en las estructuras metálicas.

SO2

              - Irritante, con daños oculares y respiratorios

               - Produce pérdida de color en las hojas (clorosis) y necrosis.

                - Reduce el crecimiento y el rendimiento.

                - Los líquenes son muy sensibles a pequeñas concentraciones de SO2 por lo que se consideran bioindicadores de éste tipo de contaminación.

-              - En la caliza provoca su demolición.

                - En el papel causa su amarilleo.

                - En el cuero pérdida de flexibilidad y resistencia.

                - En los metales provoca corrosión.

Hidrocarburos (CxHy)

              - Los hidrocarburos aromáticos pueden irritar las mucosas y causar daños al ser inhalados.

               - Los productos derivados como contaminantes secundarios producen irritación de garganta, nariz y ojos y pueden llegar a provocar fatiga extrema y falta de coordinación de los movimientos.

               - Las dioxinas afectan al aparato reproductor y tienen efectos cancerígenos y mutagénicos. 

-              - Efectos débiles aunque sus derivados pueden ocasionar diversos daños.

- El O3 que se produce por influencia de los hidrocarburos, por ser muy oxidante afecta a los neumáticos de los vehículos, la celulosa de los tejidos y los aglutinantes de las pinturas.

Partículas en suspensión

                 - Irritación de las membranas internas en las vías respiratorias.

                 - Disminución de la capacidad respiratoria.

                 - Los metales pesados incluso en pequeñas concentraciones son muy tóxicos, además de ser bioacumulativos.

- Obstrucción de los estomas.

- Reducción de la fotosíntesis.

- Inhibición del crecimiento.

- Necrosis y caída de las hojas

- Erosión por abrasión en los edificios.

- Deposición sobre edificios.

- Aceleran la corrosión de los metales, sobre todo en  medios húmedos al actuar como núcleos de condensación de la humedad.

 

Estos efectos serán más o menos graves, dependiendo de la cantidad de contaminante en ese sitio y del tiempo de exposición.

En los seres humanos, además, influye la edad del individuo y si éste padece ciertas enfermedades.

 

4.3 EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

 

            Para estudiarlos los vamos a dividir según su alcance geográfico, en efectos locales, regionales y  globales.

 

4.3.1 LOS EFECTOS LOCALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

 

            Se deben a cambios en la composición atmosférica a nivel local como consecuencia de la incorporación de contaminantes al aire.

 

4.3.1.1 ISLAS DE CALOR

 

            La presencia de núcleos urbanos, contribuye a disminuir o frenar la velocidad del viento, gracias a la existencia de edificios. En situaciones de estabilidad atmosférica (sin viento y con cielo despejado), puede ocurrir que haya una diferencia de temperatura de hasta 9 °C más en las zonas urbanas que en parajes rurales, este fenómeno es conocido por los meteorólogos como islas de calor.

            En contra de lo que pudiera pensarse, las islas de calor no tienen su origen en el funcionamiento de las calefacciones y el tráfico, sino en los mismos edificios que componen la ciudad pues las construcciones almacenan el calor que reciben y lo emiten por la noche, pero de forma mucho más lenta que en los espacios abiertos. En estos últimos, el descenso de la temperatura tras la puesta del Sol es mucho más brusco, lo que demuestra que los materiales de construcción acumulan mayor cantidad de energía que la vegetación y el suelo.

Las islas de calor urbano, se presentan en aquellas zonas donde predomina el cemento y la edificación en altura, son centros que condicionan la circulación solenoidal (masas de aire caliente ascendentes en el centro de la ciudad y masas de aire frío descendentes hacia la periferia). Dependiendo de su tamaño, del volumen de la población, de la cantidad de vegetación y de la urbanización, una ciudad puede tener una o varias islas de calor.

 

022

 

Factores que intervienen en la formación de islas de calor

 

1 . Presencia de estructuras como el asfalto de las calles, los techos, y otras superficies oscuras que absorben e irradian calor. Cuando predominan en áreas urbanas pueden subir las temperaturas unos 3 a 5 °C durante el tiempo seco. Esto puede notarse fácilmente cuando se va de una zona asfaltada a un parque rodeado de árboles en un día de verano, entonces se puede sentir los efectos de una isla de calor urbana.

2. El aumento de zonas industriales y de automóviles, que emiten gases hacia la atmósfera, contribuyendo de esta forma a aumentar el problema del efecto de invernadero. La contaminación de industrias y de motores (camiones, maquinaria de construcción...) agrava el problema porque los productos químicos en el aire reaccionan con el calor y la luz del Sol.

  

Medidas correctoras

 

          Aumentar las zonas verdes. Las plantas toman del aire el calor necesario para llevar el agua del estado líquido al gaseoso y así evaporarlo al aire mediante la transpiración. Si la cubierta vegetal es de un 30 % la disminución de la temperatura es del orden de 4 °C.

         Aclarar los techos. Los tejados oscuros absorben e irradian el calor que hace que la temperatura exterior aumente, contribuyendo así al efecto de la isla de calor. Sustituyendo el material del tejado por otro que posea un albedo más alto, las temperaturas interiores permanecerán moderadas durante el verano.

          Jardines en techos y azoteas verdes. Los jardines en techos también aclaran el paisaje urbano y agregan espacios verdes. En algunos países europeos, los jardines en techos han estado desde hace siglos. Hasta son obligatorios en países como Suiza, donde es requerido remplazar espacio verde por el espacio construido.

          Pavimentos claros. Los pavimentos claros, reflejan luz, haciendo la zona más fresca que el asfalto.

 

4.3.1.2 NIEBLAS CONTAMINANTES O "SMOGS"

 

             El smog (del inglés smoke: humo y fog: niebla) es un fenómeno de contaminación atmosférica típico de las áreas urbanas y zonas industrializadas, que se caracteriza por la formación de nieblas con sustancias nocivas para la salud y el medio ambiente.

Existen dos tipos de smog: el clásico (ácido), y el oxidante (fotoquímico).

 

4.3.1.2.1 SMOG CLÁSICO, ÁCIDO O INVERNAL

 

            Está formado por una nube de aerosoles debidos a las emisiones de humos y óxidos de azufre que se generan en la combustión del carbón y otros combustibles con un alto contenido en azufre. Se produce en ciudades frías y húmedas, principalmente en invierno (situaciones anticiclónicas) y los contaminantes que lo forman son primarios. Las partículas actúan como núcleos de condensación del vapor de agua, que junto con el SO2 forman los aerosoles. Este tipo de smog produce afecciones respiratorias e irritaciones oculares, y deteriora  las hojas de las plantas decolorándolas y endureciéndolas. El caso más grave de smog ácido (puré de guisantes) se dio en Londres en 1952 y causó la muerte de 4.000 personas.

 

4.3.1.2.2 SMOG FOTOQUÍMICO O ESTIVAL

 

024         Se origina en situaciones anticiclónicas, con mínima dispersión de los contaminantes, y con fuerte insolación. En estas condiciones se genera una intensa actividad fotolítica entre los contaminantes presentes (NOx y COVs) y el oxígeno atmosférico, dando lugar a la aparición de contaminantes secundarios muy oxidantes (O3, PAN y radicales libres).

            De los compuestos formados el más destacado es el O3 y la medida de su concentración se utiliza como referencia para determinar el nivel de contaminación atmosférica.

 El O3 se forma a partir del NO2, la radiación solar y el O2 atmosférico, pero se destruye al reaccionar con el NO dando NO2 y O2 en una serie de reacciones cíclicas, de manera que no se acumularía en la atmósfera (ciclo fotolítico del NO2).

                                                                                                                                                                                                                                                              

Cuando existen hidrocarburos (HC), el ciclo se desequilibra al reaccionar los radicales libres generados por ellos, con el NO, oxidándolo a NO2 y originando radicales activos, lo que produce un aumento en la concentración de ozono, puesto que no interviene en la oxidación del NO a NO2

            A primeras horas de la mañana, cuando tiene lugar la gran afluencia de vehículos motorizados por las calles, se originan frecuentes atascos en muchas zonas de la ciudad y las calefacciones comienzan a funcionar, lo que produce un fuerte incremento en la emisión de hidrocarburos, NO y NO2. A estas horas, la insolación es mínima por lo que la actividad fotolítica es nula.

 

023

En la gráfica se representa la variación de los niveles de ozono, junto con la de otros contaminantes urbanos a lo largo de una jornada. Podemos destacar que la concentración de hidrocarburos (HC) es  superior a los demás contaminantes urbanos en todo momento del día. Ello se debe a la contribución de los HC emitidos por la vegetación que son los activadores de la polución nocturna.

 

            Conforme avanza el día, aumenta la insolación y con ello la actividad fotoquímica de la atmósfera, disminuyendo posteriormente de forma paralela a como lo hace la intensidad de la radiación solar incidente, por lo que el NO se oxida a NO2 aumentando entonces la concentración de NO2.

luz                                                                                    luz

NO  +  O3  —>  NO2  +  O2                                        2NO  +  O2  —>  2NO2

 

            Debido a esto, vemos en la gráfica que el valor máximo de NO2 está retrasado con respecto al de NO. Esto es lógico si se tiene en cuenta que el NO2 se forma a partir del NO por oxidación. A su vez, esto origina un aumento del nivel de O3 al combinarse el NO con los radicales libres que se originan a partir de los HC que a estas horas alcanzan valores máximos (ciclo fotolítico del NO2). Este incremento en la generación de ozono, se produce a partir de que se alcanzan en la gráfica los valores máximos para el NO2 y los HC. Seguidamente, los niveles de hidrocarburos inician una disminución gradual, pues se consumen al participar en reacciones químicas que ocurren en la atmósfera urbana.

            A partir del mediodía, la concentración de ozono disminuye a causa de ciertas reacciones químicas en las que el ozono manifiesta su gran poder oxidante. Así por ejemplo, el ozono transforma el CO a CO2 y determinados hidrocarburos a aldehídos, por lo que se produce una disminución de las concentraciones de O3 y de hidrocarburos.  

             Durante la noche, los niveles de ozono son los más bajos que se alcanzan, puesto que este gas reacciona con los óxidos de nitrógeno presentes en la atmósfera dando como producto final N2O5 que reacciona con el vapor de agua dando ácido nítrico, responsable de la acidez de las nieblas matutinas urbanas.

 

 NO2  +  O3 —> NO3  +  O2                                      NO2  +  NO3  —>  N2O5

              2NO  +  O3   —>  N2O5                                    N2O5 + Vapor H2O    —>   2 HNO3

           Como ya se ha dicho, los niveles máximos de ozono se alcanzan en la parte central del día, cuando la actividad fotoquímica de la atmósfera es también máxima, disminuyendo posteriormente de forma paralela a como lo hace la intensidad de la radiación solar incidente. Además del ozono, se producen otros contaminantes  secundarios, también de carácter oxidante, cuya máxima concentración en la atmósfera también se alcanza durante el mediodía, de forma similar a lo que ocurre con el ozono. Estos oxidantes son, principalmente, el formaldehido, el ácido fórmico, el PAN y el ácido nítrico. Dada la similitud en el comportamiento químico en la atmósfera de estos oxidantes respecto al ozono, es por ello que se escoge a este último componente como un elemento de control para conocer el estado real de la polución urbana.

 

025

 

4.3.1.3 INVERSIÓN TÉRMICA

 

             Los problemas de contaminación atmosférica urbana se pueden paliar o agravar por distintas circunstancias. Unas son exclusivamente atmosféricas, como las debidas a la propia dinámica vertical del aire, normalmente caracterizado por un enfriamiento adiabático en altitud que consigue que los gases al subir se expandan por la menor presión, cediendo parte de su calor, y, al ir cargados de contaminación, se produzca la dispersión de los contaminantes. En otros casos, son los vientos regionales dominantes los encargados de la dispersión horizontal de los contaminantes de los cascos urbanos y de los polígonos industriales. Cuando las condiciones climáticas son borrascosas, la dispersión y sedimentación de los contaminantes por el viento y la lluvia está asegurada, mientras que, si las condiciones son anticiclónicas, la persistencia de la contaminación es evidente dada la estabilidad meteorológica.

            En ocasiones se producen fenómenos anómalos en las situaciones habituales de la atmósfera, conocidos como de inversión térmica, en los que la temperatura del aire en las proximidades del suelo es más fría que en los niveles altos, justo al revés de las condiciones normales.

            En estas circunstancias -que se dan habitualmente durante la noche, cuando se puede producir un enfriamiento brusco del suelo siempre mayor que el que ocurre en los niveles más altos, sobre todo en ciudades encajadas entre relieves montañosos, o gracias al intercambio térmico entre masas de aire desde las zonas más calientes, en los continentes, hacia los océanos, formándose las brisas marinas-, los gases contaminantes no pueden dispersarse, quedando concentrados en los niveles inferiores de la atmósfera, lo que incrementa fuertemente los parámetros de la contaminación urbana o local.

            Si, como es el caso de algunas  ciudades, se encuentran ubicadas en zonas con morfologías peculiares -entre las que destacan la situación en zonas deprimidas, vaguadas o fondos de valles o de antiguos lagos, como ocurre con Ciudad de México; cercanas al mar, o bajo su influencia, como es el caso de Londres; en valles tectónicos o en zonas costeras, como Los Ángeles, con relieves montañosos en sus proximidades, que en ocasiones impiden la libre circulación de los vientos y donde son habituales la existencia de brisas costeras favorecedoras de la inversión térmica y del traslado de los contaminantes de unas zonas a otras, en vez de favorecer su dispersión-, entonces, es normal que la situación de alerta atmosférica por contaminación se dispare en ellas.

 

026 

 

 4.3.2 LOS EFECTOS REGIONALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

 

            Los más importantes son la lluvia ácida y la destrucción de la capa de ozono, aunque este último tiene repercusiones globales.

 

4.3.2.1 LA LLUVIA ÁCIDA

 

            La lluvia ácida es una precipitación acuosa con un pH inferior a 5,6 que contiene una disolución de ácidos sulfúrico y nítrico producidos por los óxidos de azufre y de nitrógeno, los cuales se disuelven en las gotas de agua de las nubes y llegan a la superficie con las lluvias. La lluvia ácida es una consecuencia directa de los mecanismos de autolimpieza de la atmósfera.

 

4.3.2.1.1 AGENTES ACUSANTES

 

             Esta acidez de la lluvia se debe a la emisión antrópica de SO2 y NOX de las centrales térmicas y los vehículos a motor urbanos. Estos productos interactúan con la luz del Sol, humedad y oxidantes atmosféricos produciendo ácidos sulfúrico y nítrico (en menor cantidad ac. clorhídrico y ac. orgánicos). Estos contaminantes secundarios pueden mantenerse varios días en la atmósfera y ser transportados a otros países (contaminación transfronteriza), cayendo al suelo en forma de lluvia ácida. Su deposición puede ser también seca, y es tan dañina como la húmeda.

             Algunas de las reacciones que dan origen a la lluvia ácida son las siguientes:

 

 

SO2 + H2O  —> H2SO3

SO3 + H2 —> H2SO4

3NO2 + H2O —> 2HNO3 + NO

 

4.3.2.1.2 TRANSPORTE DE LA LLUVIA ÁCIDA

 

            Está condicionado por la circulación atmosférica, y se puede ver frenado por los cationes Na+, K+, Ca++, Mg++ y NH4+ que básicamente proceden de la evaporación en los océanos. Por ello, la lluvia ácida se transporta preferentemente en el mismo continente, y se frena en los océanos. Las altas chimeneas usadas para evitar la contaminación local, proyectan los contaminantes a niveles donde pueden ser fácilmente transportados por el viento a regiones y países distintos de los productores.

 

4.3.2.1.3 EFECTOS DE LA LLUVIA ÁCIDA

            Son fácilmente observables sobre los materiales de construcción por lo que provocan una directa respuesta social. Sus efectos más importantes son los siguientes:

-           Acidificación de los suelos. Actúa en especial sobre suelos pobres en calcio y en bases (ácidos), como son los suelos silíceos, disminuyendo la reserva mineral de la que pueden disponer las plantas por arrastre de sus cationes. En los suelos básicos (calizos o basálticos) los efectos nocivos son menores, pues las sustancias alcalinas que contienen pueden neutralizar la acidez del agua, lo que no ocurre en los ácidos.

-           Sobre la fauna y flora. Con respecto a las plantas, las especies que se ven más afectadas son los líquenes y los musgos que toman directamente el agua a través de sus hojas. Además estas especies son indicadores directos de la contaminación atmosférica (bioindicadores) como es el caso de los líquenes respecto a las emisiones de SO2.

También en el caso de los pájaros pequeños que viven cerca de aguas acidificadas se ve afectada su reproducción. Los huevos de muchas especies de aves aparecen con cáscaras muy delgadas debido al aluminio ingerido a través de los insectos de los cuales se alimentan.

             Los animales herbívoros se ven afectados ya que al acidificarse los suelos, las plantas que aquellos ingieren acumulan una mayor cantidad de metales pesados (aluminio, cadmio...).

            Debido a lo anteriormente expuesto, se puede afirmar que la fauna también se verá afectada por los cambios en la composición y estructura de la vegetación.

          Destrucción de los bosques. Provoca la corrosión de las hojas, al ser atacada la cutícula. Las hojas se vuelven amarillas y se inicia un proceso muchas veces irreversible, que lleva a la defoliación y finalmente a la muerte de las plantas. Estos daños se incrementan por la pérdida de nutrientes del suelo debido a que disminuyen los iones calcio y magnesio a la vez que aumentan otros potencialmente tóxicos para las raíces como son el aluminio y el manganeso. Se le achaca a esta causa el deterioro de los bosques escandinavos, los estadounidenses de los Apalaches y los alemanes de la Selva Negra, afectando en este último caso a más del 30 % de ellos.

          Aguas subterráneas. Parte importante de las precipitaciones penetran a través del suelo y cuanto más permeable sea el mismo, más profundidad alcanza.

En áreas donde el suelo está densamente compactado, la casi totalidad del agua caída fluye hacia los lagos y otras corrientes  superficiales.

El agua que se infiltra, alcanza por último niveles donde el suelo está completamente saturado pasando a formar parte de las aguas subterráneas que son la principal fuente de suministro de agua.

 

027

  

           Acidificación de los lagos. Sobre los lagos y aguas dulces produce su acidificación, dañando seriamente a las comunidades acuáticas que son muy poco tolerantes a descensos del pH del medio, llevando a su desaparición. Provocan la asfixia de los organismos acuáticos al aumentar la cantidad de CO2 disuelto lo que dificulta la respiración.

          Deterioro en construcciones, materiales y pinturas. Las construcciones, las estatuas y los monumentos de piedra se deterioran por efecto de la lluvia ácida. Los materiales de construcción como acero, pintura, plásticos, cemento, mampostería, acero galvanizado, piedra caliza, piedra arenisca y mármol también están expuestos a sufrir daños. La frecuencia con la que es necesario aplicar recubrimientos protectores a las estructuras va en aumento, lo que aumenta los costos adicionales, estimados en miles de millones de € anuales.

            Los efectos de los diversos contaminantes es difícil de delimitar de manera clara. Sin embargo se acepta que el principal agente corrosivo individual de los materiales de construcción es el dióxido de azufre y sus productos secundarios.

            Rocas como las areniscas y calizas se han utilizado con frecuencia como materiales para monumentos y esculturas. Ambas se corroen (mal de la piedra) con más rapidez con el aire de las ciudades cargado de azufre que con en el aire campestre libre de azufre. Cuando los contaminantes azufrados se depositan en una superficie de areniscas o calizas, reaccionan con el carbonato de calcio del material y lo convierten en sulfato de calcio (yeso), fácilmente soluble, que es lavado con la lluvia.

            La degradación de estatuas y monumentos, como la Esfinge de Gizé, el Coliseo de Roma, el Partenón y el Erecteión de Atenas y tesoros artísticos de Italia, se ha acelerado considerablemente en los últimos 30 años. Esto es una tragedia de la cual no es posible hacer un análisis económico.

            En nuestro país, la lista incluye el Acueducto de Segovia, la Alhambra, las catedrales de Santiago y León, el Templo de Debod…

            La mayor parte de las rocas dañadas son calizas (caso de la Esfinge, de los monumentos atenienses, de las dos catedrales y de la Alhambra) o tienen cemento calcáreo (las areniscas del templo de Debod). La actuación de la lluvia ácida sobre este material produce yeso que es rápidamente disuelto.

            Los tratamientos básicos consisten en sanear e impermeabilizar la roca, en general con resinas sintéticas inertes u otros productos hidrófobos.

 

4.3.2.2 LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO: EL OZONO ESTRATOSFÉRICO

 

            La formación del ozono se da en la alta estratosfera, sobre todo en el Ecuador donde la radiación solar  y por lo tanto también la de UV, llegan en forma vertical. Desde aquí es transportado hacia los Polos y la baja estratosfera.

            El Sol emite radiación de diferente longitud de onda, la parte del espectro radiante que se encuentra comprendida entre los 100 y los 390 nm aproximadamente es a la que llamamos radiación ultravioleta.

            Casi el 99 % de la radiación ultravioleta del Sol que alcanza la estratosfera se convierte en calor mediante una reacción química que continuamente recicla moléculas de ozono.

            En la gráfica se puede observar cómo varía la concentración de ozono con la altura sobre el nivel del mar.

 

 

028 

   

            Concentraciones altas de ozono que pudieran observarse en la troposfera son indicativas de contaminación y forman parte de lo que comúnmente se denomina "smog".

            Si se comprime el ozono contenido en una columna de aire sección rectangular de 10x5 llevándolo a presión y temperatura estándar (1 atm. y 0 °C), se obtendría una capa de, aproximadamente 3 mm de espesor. Tomando en consideración este hecho, la unidad más utilizada para medir la concentración de ozono en la estratosfera es la Unidad Dobson (UD). De acuerdo con esto, una concentración de 300 UD corresponde a un espesor de 3 mm.

 

            Afortunadamente para la vida, la peligrosa radiación ultravioleta que llega a la superficie terrestre es menos del 10 % de la que, procedente del Sol, llega a la atmósfera superior, gracias a la llamada pantalla de ozono de la estratosfera, con una concentración máxima a los 30- 40 km de altura. Esta capa de ozono es como la piel de la Tierra. Se forma y destruye continuamente, manteniéndose en equilibrio natural desde que la fotosíntesis enriqueciese de oxígeno la primitiva atmósfera reductora. Se produce básicamente en las regiones ecuatoriales (más soleadas), pero es transportado por los vientos violentos de la estratosfera y es más abundante encima de los Polos en el equinoccio de primavera, donde además de acumularse, su fotólisis es menor por ser en estas regiones débil el Sol durante el invierno.

              En 1974, Rowland y Molina (premios Nobel en 1995) alertaron sobre el deterioro de la capa de ozono provocado por el hombre, estimándose que desde 1970 a 1981 había adelgazado esta capa en un 40 %. La disminución del ozono antártico, demostrado en 1985, había aumentado unas 13 veces en 1991. Se confirmó entonces que el ozono estaba destruyéndose.

 

4.3.2.2.1 PROGRESO GLOBAL DE FORMACIÓN

 

 

            El ozono se forma en la estratosfera media y superior, mediante la disociación fotoquímica del oxígeno  molecular, generada por la radiación UV-C, tal como lo  establece la siguiente reacción:

 

030

 

            Este proceso está determinado por la cantidad de radiación UV incidente. En consecuencia, la tasa de producción de ozono es más alta sobre el Ecuador que a latitudes mayores, puesto que los niveles de radiación UV en la zona ecuatorial son más elevados. La distribución de ozono en el planeta es el resultado de la combinación de procesos químicos y de procesos de transporte. El ozono producido en la zona ecuatorial, es eficientemente transportado a latitudes altas por el sistema de vientos. Cabe señalar que la columna de ozono puede variar substancialmente de un día a otro, debido a procesos dinámicos en la atmósfera.

 

4.3.2.2.2 PROGRESO GLOBAL DE DESTRUCCIÓN

 

            La radiación UV-B produce la fotodisociación del ozono estratosférico tal como se establece en la siguiente ecuación obteniéndose finalmente 3 moléculas de oxígeno.

 

031

 

 

            El conjunto de reacciones que describen los procesos de producción fotoquímica y de destrucción de ozono se denominan Ciclo de Chapman.

 

 

4.3.2.2.3 AGENTES DESTRUCTORES DEL OZONO

 

a) Óxidos de nitrógeno. De manera natural existen el NO y NO2 formados al reaccionar el oxígeno con el nitrógeno, por la alta energía de los relámpagos en las tormentas.032

            El principal óxido de nitrógeno que llega a la atmósfera por la acción antrópica es el NO2, procedente de las combustiones a altas temperaturas, desnitrificación de suelos y aviones supersónicos. Es muy estable, y por fotólisis se incorpora a los NOx naturales. La concentración de NO2 aumenta un 0'25 % cada año.

b) Cloro-fluoro-carbonos (CFCs). La producción de CFCs contribuye con aproximadamente el 20 % del efecto invernadero. Son sustancias químicas sintéticas, formadas por cloro, flúor y carbono. Han intervenido en la destrucción y/o adelgazamiento de la capa de ozono junto con compuestos halógenos como el bromuro de metilo y cloruro de metilo, que se emplean en la agricultura.

            El problema con los CFCs radica en que a temperaturas normales en la baja atmósfera son muy estables, pero al ascender, pierden esa característica al ser expuestos a temperaturas cada vez más altas (a medida que se asciende aumenta la temperatura estratosférica). Esto ocurre a gran altura, la que alcanzan al cabo de unos diez años, tiempo durante el cual permanecen químicamente inalterados.

 

 

4.3.2.2.4 LA DISMINUCIÓN DE LA CAPA DE OZONO EN LA ANTÁRTIDA

 

            En la Antártida, la columna de ozono total desciende durante la primavera, pues a estas latitudes se dan condiciones muy particulares (al tratarse de un gran continente, el enfriamiento invernal es muy intenso, debido al asentamiento de un potente anticiclón) que dan lugar a que durante este periodo el ozono alcance valores sumamente bajos.

Causas de la disminución de la capa de ozono en la Antártida

             Los CFCs son los grandes culpables de la destrucción del ozono estratosférico. Como en la troposfera son inertes, esto les permite ascender hasta la estratosfera, donde la radiación ultravioleta los descompone liberando átomos de cloro que catalizan las reacciones de transformación del ozono en oxígeno molecular.

            Cada átomo de cloro puede permanecer alrededor de 100 años en la estratosfera pudiendo llegar a destruir alrededor de 100.000 moléculas de ozono antes de reaccionar con los NOx  para formar nitrato de cloro y quedar bloqueado.

            El vórtice polar. La pérdida de ozono se produce en los polos y, sobre todo, porque en el Polo Sur, en el invierno se forma un enorme remolino, que produce corrientes de aire circulares y huracanadas que aíslan el aire de la Antártida durante los meses del invierno antártico. Este proceso evita el ingreso de las corrientes cálidas del Ecuador cargadas de ozono aislando el aire de la Antártida durante el invierno antártico. De este modo la temperatura dentro del vórtice baja aún más alcanzando los -85 °C.

             Este fenómeno que controla en gran medida la cantidad de O3 en la atmósfera polar solo se presenta en el Polo Sur debido a que el Polo Norte tiene un relieve que impide la formación de remolinos. También la presencia de cadenas montañosas de Norteamérica, Europa y Asia frenan la llegada de los vientos. Otro factor influyente es la diferencia de temperatura del Polo Sur, unos 15 °C menor que la del Polo Norte.

 

033

 

            Nubes estratosféricas polares (NEP). En el interior del vórtice, el aire se enfría rápidamente llegando a alcanzar temperaturas inferiores a -80 0C. Los cristales de hielo de las NEP actúan como núcleos034 de la condensación de los NOx, que se hielan e inactivan por lo que no pueden capturar  átomos de cloro. Los NOx al helarse actúan como núcleos de condensación precipitando en forma de HNO3 que cae con la nieve quedando la atmósfera desnitrificada, por lo que se inactiva la reacción entre los NOx y el ClO. Así, durante la primavera el Cl destruye el O3. La falta de O3 es realimentada positivamente pues al no haber tanto O3, no puede haber tanta absorción de radiación UV y por tanto, tampoco se pueden dar las reacciones de formación y destrucción del O3, con lo que la atmósfera estará más fría y, como consecuencia, se formarán más NEP.

             El cloro que se ha formado, todavia no reacciona con el ozono. Con la tenue luz del final del invierno antártico el Cl2 se transforma en dos átomos de cloro activo, que inicia el proceso de destrucción del ozono, como podemos ver en las siguientes reacciones:

 

 Cl+ luz  —>  2Cl                     Cl  + O3  —>  ClO + O2                        ClO + O   —> Cl  + O2

 

como podemos observar queda Cl libre para seguir actuando contra otra molécula de O3.

         Otra posibilidad es que el ClO, reaccione con los NOX, formando nitrato de cloro:

 

         NOX  +  ClO  —> ClNO3

 

de esta manera los NOx presentes en la estratosfera desempeñan el importantísimo papel de “atrapar” al cloro, produciendo su inactivación.

 

4.3.2.2.5 EFECTOS DE LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO

 

            La consecuencia más inmediata del uso de estos gases es el progresivo adelgazamiento de la capa de ozono estratosférico, y por lo tanto un incremento de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra. El incremento de esta radiación provoca entre otros males:

- Cáncer de piel.

- Daños al sistema inmunológico.

- Daño a los ojos, incluyendo cataratas.

- Aumento de quemaduras producidas por el sol y envejecimiento prematuro de la piel.

- Mayor riesgo de dermatitis alérgica y tóxica.

- Activación de ciertas enfermedades provocadas por bacterias y virus.

- Efecto adverso sobre los ecosistemas, tanto marinos como terrestres.

- Reducción en el rendimiento de las cosechas y de la industria pesquera.

- Daños a materiales y equipamientos que están al aire libre.

Todo esto genera un importante aumento en los costos de salud, donde las poblaciones menos desarrolladas son las más afectadas.

 

4.3.3 LOS EFECTOS GLOBALES DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

 

            El efecto global de la contaminación atmosférica es el cambio climático global, provocado por el calentamiento de la superficie terrestre como consecuencia del incremento del efecto invernadero.

 

4.3.3.1 EL INCREMENTO DEL EFECTO INVERNADERO

 

            Se aplica este término al papel que desempeña la atmósfera en el calentamiento de la superficie terrestre.

           El hombre está emitiendo masivamente gran cantidad de gases que tienen una propiedad consistente en que dejan pasar la radiación visible pero absorben la infrarroja.

 

035

         

            La atmósfera es prácticamente transparente a la luz visible e infrarroja de onda corta que nos llega del Sol. La mayor parte de ella es absorbida y posteriormente se vuelve a emitir en forma de radiación infrarroja de onda larga. Esta energía al ser captada se transforma en calor actuando por tanto como una manta que impide que la Tierra se enfríe, recuperando parte de la energía devuelta por la Tierra.

El efecto invernadero natural es importante, pues sin él la temperatura media superficial terrestre seria de -18 oC  y con él es de + 15 oC permitiendo la vida en la Tierra en las condiciones que conocemos.

 

4.3.3.2 LOS GASES DE EFECTO INVERNADERO

      

  • Dióxido de carbono (CO2) . Es el gas de mayor influencia, entre el 55 y el 80 % del E.I., aunque no se considera como un contaminante, pues forma parte natural del aire.

          Como consecuencia de su ciclo natural, experimenta fluctuaciones diarias (relación luz-fotosíntesis) y estacionales (disminuye en las estaciones de mayor producción vegetal), también aumenta tras la lluvia al ser mayor la respiración de los organismos descomponedores del suelo. Otro factor natural que afecta a la concentración de CO2 es la capacidad de absorción de los océanos, que puede sobrepasar el 70 % del producido, debido a la solubilidad del gas en el agua (se produce carbonato cálcico que queda atrapado en los fondos marinos, por ejemplo en los caparazones de los corales). 

          Este ciclo natural se desequilibra por la inyección del CO2procedente de las actividades humanas, en especial la quema de combustibles fósiles y de madera (70 %), transformación de caliza en cemento y de la intensa deforestación (25 %). Esta producción antrópica lleva un ritmo que no puede ser absorbido por la acción conjunta de la fotosíntesis vegetal y del almacenamiento subterráneo y marino.

 

036

En la gráfica se observa la evolución de la concentración media anual de CO2. La oscilación anual se debe a la absorción del CO2 por la vegetación durante la primavera y el verano del hemisferio norte, de ahí que presente esa forma en diente de sierra.

 

  • Metano (CH4) . Es el segundo gas en importancia, alrededor del 20 %, con una concentración de 1,7 ppm, que ha aumentado en los últimos años por fuentes antrópicas, en especial las fermentaciones del aparato digestivo del ganado, los arrozales, las fugas de los oleoductos, los vertederos y la combustión de biomasa.
  • Cloro-fluoro-carbonos (CFCs) . Ocupan el tercer lugar, contribuyendo aproximadamente el 20 % del efecto invernadero. Los CFCs son sustancias químicas sintéticas formadas por cloro, flúor y carbono.

 

            Las moléculas de CFC tienen una larga vida activa. El CFC-11 es activo durante unos 65 años y el CFC-12 durante unos 110 años. Cada molécula de CFC-11 y de CFC-12 contribuye 3.500 y 7.300 veces más, respectivamente, al efecto invernadero que cada molécula de CO2.

            Los CFCs también destruyen la capa de ozono en la estratosfera, causando que una mayor proporción de rayos ultravioleta alcance la superficie de la Tierra.

            La manifestación del efecto invernadero es un calentamiento global significativo de la atmósfera terrestre, que de seguir con el mismo nivel de emisiones seria de 0,3 °C cada 10 años, con aumentos de 2 a 6 °C para mediados del siglo XXI.

 

4.3.3.3 CONSECUENCIASDEL INCREMENTO DEL EFECTO INVERNADERO

 

Una de las consecuencias del cambio climático es la subida del nivel del mar. Al aumentar la temperatura, parte del agua retenida en forma de hielo sobre los continentes y en los casquetes polares se fundirá discurriendo hasta alcanzar el mar, que subirá de nivel. El proceso ha ocurrido múltiples veces en la historia de la Tierra. La subida del nivel del mar afectará sobre todo a las regiones costeras que son las más pobladas de todo el planeta. Sus efectos serán múltiples:

 

  • Inundación de áreas cercanas al mar, muy grave en islas y zonas deltaicas, que pasarán a quedar cubiertas por el agua.
  • Avance transgresivo de las zonas batidas por los temporales que afectará sobre todo a ciudades costeras y a zonas turísticas, con una salinización de los acuíferos costeros.
  • Desaparición de lagunas costeras y marismas, algunas de las zonas naturales más emblemáticas del planeta.

037

 

  • Alteración de la escorrentía superficial, ya que favorecerá la inundación de zonas cercanas a la costa, y paralización de parte de los sistemas de alcantarillado de las ciudades costeras, que cuentan con muy poca pendiente lo que obligará a establecer sistemas de bombeo para verter esas aguas.

 

4.4. MEDIDAS DE CORRECIÓN Y PREVENCIóN PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

4.4.1. VIGILANCIA DE LA CALIDAD DEL AIRE

 

            Consiste en un conjunto de sistemas y procedimientos utilizados para evaluar la presencia de agentes contaminantes en la atmósfera, así como la evolución de sus concentraciones en el tiempo y en el espacio, con el fin de prevenir y reducir los efectos que pueden causar sobre la salud y el medio ambiente. Dicha vigilancia se puede llevar a cabo a escala local, poniendo en marcha redes de vigilancia locales (redes urbanas); a nivel comunitario, mediante programas específicos de vigilancia de contaminación transfronteriza, o a nivel mundial, elaborando programas de ámbito mundial como la red BAPMON, que se encarga del análisis y evolución de los datos sobre los gases invernadero o el estudio de la disminución de la capa de ozono.

 

a) Redes de estaciones de vigilancia, constituidas por equipos manuales, que se encargan de la toma de muestras y su análisis en el laboratorio, y por equipos automáticos de medida continua, que suministran datos hacia un centro de control. Entre ellos destacan las redes urbanas, cuyo fin es conocer la concentración de cada contaminante, estudiando para ello los parámetros que afectan al efecto invernadero, a la capa de ozono y los relacionados con la lluvia ácida.

 

b) Métodos de análisis, que comprenden procesos físicos, basados en someter las muestras de aire a ensayos en los que no se alteran las características de los contaminantes, como la determinación del color o de la absorción de luz en diferentes longitudes de onda, y métodos químicos, basados en la transformación que sufre la sustancia objeto de análisis.

c) Indicadores biológicos de contaminación (bioindicadores), que se basan en el análisis de la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos contaminantes gaseosos atmosféricos, cuyos efectos permiten identificar su presencia y vigilar la evolución de la contaminación atmosférica.

            Entre los contaminantes más comúnmente detectados mediante indicadores biológicos tenemos HF, SO2, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos radiactivos. Entre las especies empleadas destacan los líquenes, que son muy sensibles al SO2, HF y HCl, ya que les producen alteraciones morfológicas y fisiológicas importantes.

 

4.4.2 MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y CORRECCIÓN

 

              Entre las distintas acciones destinadas a disminuir o corregir el problema de la contaminación del aire destacan las siguientes:

1) Medidas preventivas , encaminadas a evitar la aparición del problema, como son:

 

  • Planificación de usos del suelo , que mediante los planes de ordenación del territorio contemplen los lugares idóneos para establecer industrias, de forma que sus efectos sobre las poblaciones, vegetación, animales y materiales sean menores.
  • Evaluaciones de impacto ambiental , que son estudios previos de las alteraciones que sobre el medio ambiente en general y sobre la atmósfera en particular van a provocar la realización de determinadas acciones, proyectos, etc., con el fin de establecer medidas correctoras que mitiguen los impactos antes de que aquellos se lleven a cabo.
  • Empleo de tecnologías de baja o nula emisión de residuos , basadas en el desarrollo de procesos que traten de evitar la contaminación en origen.

2) Medidas correctoras , como la depuración del aire contaminado y las estrategias de dispersión. Se recurre a ellas para evitar la descarga masiva de contaminantes a la atmósfera. Entre ellas podemos mencionar:

  • Concentración y retención de los contaminantes con equipos de depuración, como el empleo de filtros de tejido, precipitadores electrostáticos y absorbedores húmedos. Este método tiene el inconveniente de transferir la contaminación de un medio a otro, ya que al evitar la concentración de contaminantes del aire se producen residuos sólidos y líquidos que pueden contaminar, a su vez, el suelo o el agua.
  • Sistemas de depuración que emplean mecanismos de absorción basados en la circulación de líquidos capaces de disolver el contaminante gaseoso, métodos que emplean sólidos que retienen selectivamente los contaminantes a eliminar, procesos de combustión de contaminantes mediante el empleo de antorchas o quemadores y procesos de reducción catalítica en el caso de contaminantes que se pueden transformar en compuestos no tóxicos al reaccionar con un agente reductor.
  • La expulsión de los contaminantes por medio de chimeneas adecuadas, de forma que se diluyan lo suficiente, evitando concentraciones a nivel del suelo. En este caso se reduce la contaminación local, pero se pueden provocar problemas en lugares alejados de las fuentes de emisión.

 

4.5. EL CAMBIO CLIMÁTICO GLOBAL

 

            Se puede definir como la diferencia entre las condiciones climáticas en dos tiempos distintos. El cambio climático toma muchas formas, y ocurre en distintas escalas de tiempo y en distintas escalas geográficas. En tiempo reciente, los científicos se han interesado en cambios asociados a calentamiento global debido al impacto de las actividades humanas en la proporción de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Este es el llamado incremento del efecto de invernadero.

             La evidencia del cambio climático es geomorfológica (restos de formas del relieve creadas bajo climas distintos), sedimentológica (el tipo y composición de los sedimentos que se acumulan en una cuenca es controlado por el clima), y biológica (los organismos se adaptan a las condiciones climáticas; los fósiles se asocian al ambiente de depósito).

 

4.5.1 CAUSAS NATURALES DE LOS CAMBIOS CLIMÁTICOS

 

a) Variaciones de la energía emitida por el Sol . Lovelock en su teoría Gaia, sostiene que la energía solar ha variado a lo largo del tiempo. Parece seguro que existen unos ciclos de actividad solar, con manifestaciones como las manchas solares, que se producen cada 11 años, aunque no está claro el modo en que repercuten en nuestro clima. También hay un ciclo de polaridad magnética solar (ciclo de Hale) del orden de 22 años y puede haber otros ciclos desconocidos más largos.

 

b) Eventos catastróficos .

-  Impactos meteoríticos. Levantan gran cantidad de "polvo" que resta transparencia a la atmósfera, aumentando la contrarradiación y provocando un enfriamiento del clima. El ejemplo más típico es el del meteorito "Nautilus" que impactó al final del Cretácico, con la extinción de numerosas especies.

-  Emisiones volcánicas. Algunos volcanes expulsan gran cantidad de cenizas y pequeñas partículas (aerosoles) capaces de alcanzar y permanecer durante mucho tiempo en la alta troposfera o en la estratosfera. Estas partículas tienen una enorme capacidad reflectante y representan una pérdida muy importante de radiación solar (un 5 ó 10 %), generando bajadas considerables de la temperatura. La intensa actividad volcánica en el pasado influyó de manera más relevante en el clima terrestre.

 

c) Configuración de continentes y océanos . Los continentes han variado mucho su posición relativa a lo largo de la historia de la Tierra. Suponiendo una relación de superficies continental/oceánica semejante a la actual, han existido diferencias en la distribución de las masas continentales. Este último factor es el que permite la circulación de corrientes oceánicas que regulan la temperatura de las aguas.

Un caso especial se produce cuando todos los continentes se reúnen formando un supercontinente (Pangea). Se sabe que ha habido al menos dos situaciones de Pangea, una hace 600 m.a. (final del Proterozoico) y otra hace 300 m.a. (final del Carbonífero). La consecuencia de esta agrupación es una continentalización del clima, ya que las masas de aire oceánicas cargadas de vapor de agua no pueden penetrar hasta el continente.

 

d) Variaciones en la órbita terrestre . Los cambios en el carácter de la órbita terrestre alrededor del Sol, se dan en escalas de tiempo de milenios o más largos. Pueden significativamente alterar la distribución estacional y latitudinal de la radiación recibida. Son conocidas como Ciclos de Milankovitch. Son estos ciclos los que fuerzan cambios entre condiciones glaciares e interglaciares  pues al disminuir la radiación incidente, disminuye la temperatura, activándose el bucle hielo-albedo. Se deben a tres factores:

 

  • Excentricidad de la órbita . La Tierra gira alrededor del Sol describiendo una elipse. La excentricidad de la órbita sigue ciclos de unos 100.000 años, en los que los recorridos pasan de ser casi circulares a elípticos. En una órbita como la actual, la diferencia en el valor de la constante de radiación solar que llega a la Tierra entre el punto más cercano al Sol (perihelio) y el más alejado (afelio) es de un 6 %.
  • Inclinación del eje . La inclinación del eje de giro respecto a la perpendicular al plano de la eclíptica varía entre 21° y 24° en períodos de unos 41.000 años. Una mayor oblicuidad modifica la posición de los trópicos y, aunque la energía que llega a la superficie terrestre es la misma, no lo es su distribución, acentuándose la estacionalidad del clima.
  • Posición en el perihelio . El perihelio es el punto de la órbita terrestre más cercano al Sol y el afelio el más alejado. Está relacionado con el movimiento de precesión o cabeceo del eje de rotación respecto a la estrella Polar, que describe ciclos de 23.000 años y afecta a la localización del perihelio (diciembre) y afelio (junio) en el hemisferio norte.

  

 038

Ciclos astronómicos (la excentricidad de la órbita está muy exagerada para que se aprecien mejor las variaciones)

 

e) Composición química de la atmósfera . Es el factor que más debió influir en los cambios climáticos del pasado más lejano. Se sabe que nuestra atmósfera es, en gran medida, producto de la "desgasificación" interna de la Tierra durante las etapas iniciales de consolidación como planeta, completada hace 3.500 m.a. La primitiva atmósfera evolucionó hasta hace unos 300 m.a., momento a partir del cual su composición puede considerarse muy semejante a la actual.

 

f) Actividades humanas . Es la actual causa de alteración del clima; desde el comienzo de la revolución industrial la concentración de CO2 en la atmósfera está en continuo aumento. De seguir al ritmo actual podría alcanzar el nivel de 0.06 % (frente al 0.035 % actual) a mitad del siglo XXI, lo que significaría un aumento de la temperatura media de la superficie de la Tierra entre l'5 y 4 °C.

 

g) Mecanismos de retroalimentación ("feedback") . Como ejemplo de mecanismos de retroalimentación están todos aquellos que alteran el albedo terrestre (crecimiento de los casquetes de hielo, extensión de zonas desérticas o forestales, erupciones volcánicas...), aquellos procesos que alteren la concentración atmosférica de gases invernadero (formación de agua marina profunda, productividad primaria marina, vegetación, etc.), balance hidrológico (dirección e intensidad de los vientos, gradientes térmicos, etc.).

 

4.5.2. LA INFLUENCIA DE LA ACTIVIDAD HUMANA EN EL CAMBIO CLIMÁTICO

 

            Actualmente el ser humano podría poner en peligro su propio nicho ecológico con la amenaza del calentamiento global. Los productos gaseosos de la civilización, en forma de gases de efecto invernadero como el CO2, han atrapado en la atmósfera el calor suficiente para elevar 0'5 °C la temperatura atmosférica media de la superficie terrestre durante este siglo. De persistir esta tendencia, podrían alterarse los patrones climáticos en todo el mundo, o bien podría no suceder nada. El clima mundial depende de una combinación de factores que interactúan de forma compleja que aún no alcanzamos a comprenderlo del todo.

            En 1995 el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), afirmó que "las pruebas en su conjunto indican que el hombre influye de manera ostensible en el clima mundial". El grupo señaló que se desconoce el grado de influencia debido a "las dudas que aún imperan con respecto a factores clave", incluida la medida en que las nubes y los océanos inciden en los cambios térmicos. Mientras aún las consecuencias de la actividad humana son inciertas, la capacidad del hombre de alterar el equilibrioatmosférico es indiscutible.

 

039