El Aire y su Importancia para la Vida.

El aire es importante para los seres humanos, por la relación natural que mantenemos con él, es imprescindible para la vida, pues la mayor parte de los seres vivos dependen de él para vivir. En primer lugar, es vital para el funcionamiento del Planeta, ya que gracias a la composición del aire, se mantienen unas condiciones adecuadas de humedad y temperatura por medio del efecto invernadero. Además, el aire en la atmósfera, en concreto la capa de ozono, protege de las radiaciones solares. Por otra parte, el vapor de agua que contiene el aire, genera las precipitaciones a través de la condensación y la formación de las nubes, lo que proporciona agua para el consumo de los seres vivos.

Además de las funciones que acabamos de describir, destacaremos como la misión fundamental del aire, para la mayoría de los seres vivos, su implicación en la respiración. Y es que, gracias a éste la mayor parte de los seres vivos obtienen el oxígeno que es indispensable para su supervivencia. Así como para las plantas es necesario el dióxido de carbono que adquieren del aire, para poder realizar la fotosíntesis y así, tomar su alimento, o incluso, el aire con la fuerza del viento, es necesario para que algunas plantas puedan reproducirse por medio de esporas. Pero el aire, no sólo tiene una importancia biológica, ya que es una de las fuentes de recursos energéticos renovables del futuro, y gracias a la energía eólica que puede producir, supone una de las alternativas de que disponemos para producir una energía limpia e inagotable.

Definición, Composición y Variación del Aire.

El aire es el resultado de la mezcla de gases que componen la atmósfera terrestre y que gracias a la fuerza de gravedad se encuentran sujetos al planeta tierra. La composición de la atmósfera terrestre está compuesta por tres gases -nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y argón (0,9%) - que totalizan el 99,9% de su volumen.La composición del aire, determinada por primera vez por Lavoisier, se conoce perfectamente después de las investigaciones de Ramsay y Rayleigh.Las observaciones realizadas mediante cohetes demuestran que estos gases están mezclados en una proporción bastante constante hasta una altura de 80 km. Los gases invernadero son escasos pero desempeñan un papel muy importante en la termodinámica atmosférica, atrapando las radiaciones nocivas para nosotros. Tres son los factores que influyen en las variaciones del aire sobre la atmósfera: la temperatura, la presión atmosférica y la humedad.

a. La temperatura

El sol emite radiación, la cual se propaga por el espacio y llega finalmente a la Tierra.

Un porcentaje de la energía es absorbida por la tierra y esta, a su vez, la refleja y calienta las primeras capas de la atmósfera.

En este nivel, la presencia de CO2 y vapor de agua permiten mantener una temperatura adecuada en el aire, evitando que la energía se disperse a capas superiores.

Se deduce que la temperatura atmosférica corresponde al mayor o menor cantidad de calor que se transfiere a la atmósfera (En la imagen: termómetro ambiental)

Factores

La temperatura es modificada por tres factores:

      La latitud: siempre la temperatura del aire en la línea del Ecuador será mayor, ya que los rayos solares en este punto caen más perpendiculares y, por lo tanto, el grado de absorción por la tierra también es mayor. Desde este punto hacia los Polos, la temperatura disminuye, ya que los rayos solares llegan más inclinados.

      La altitud: la temperatura de la atmósfera va disminuyendo a medida que se establece mayor distancia respecto de la tierra. Esto se debe al hecho de que las capas de la troposfera se van calentando desde lo más cercano a la tierra, hacia arriba. Por ejemplo, en la cima de una montaña, la temperatura siempre va a ser menor que en la base de ella.

     Cercanía al mar: la temperatura atmosférica no sufre grandes variaciones, porque el agua se calienta y enfría más lentamente que la tierra.

b. La presión atmosférica

La presión atmosférica es otro de los elementos que influye en las características y condiciones del aire. Corresponde a la fuerza que ejerce el peso del aire sobre los cuerpos o superficies de la Tierra.

Los factores que modifican la presión son varios:

  Altura: a mayor altura existe una menor presión. Esto se explica porque a mayor altura, existe una cantidad inferior de moléculas, es decir, el aire es menos denso. Por esta menor densidad, el peso del aire es menor, por lo tanto, allí la atmósfera ejerce menor presión. Un hecho común donde se puede detectar esta variación, es en la ebullición de los líquidos, a distinta altura. Por ejemplo: si se toma una cantidad de agua y se hierve en Santiago, esto demora un tiempo determinado; pero si la misma cantidad se hierve en una ciudad que está a 3.000 metros de altura, el tiempo será menor. Esto se basa en que en la ebullición de un líquido se debe lograr cierta presión y esta debe igualar o superar el valor de la presión atmosférica.

        Temperatura: cada vez que las masas de aire se calientan por un aumento de la temperatura, se hacen menos densas y esto determina que el aire ascienda, provocando una disminución en la presión atmosférica. Este fenómeno provoca zonas de la atmósfera con mayor presión y otras de menor, generándose movimientos de aire, es decir, los vientos. (En la imagen: Barómetro)

C. La humedad

Es el tercer factor que hace variar a la atmósfera. Corresponde a la cantidad de vapor de agua que existe en la atmósfera. La humedad del aire es variable y depende fundamentalmente del grado de evaporación de los océanos u otras fuentes de agua. Disminuye con las lluvias o precipitaciones (En la imagen Higrómetro).

La humedad del aire está relacionada con la temperatura. Si la temperatura es mayor, más humedad se retendrá en la atmósfera.

La humedad atmosférica es determinante para la cantidad y distribución de los seres vivos sobre la tierra.

Efectos y Fuentes de Contaminación en el Aire.

Entre los gases producidos por los motores de combustión interna se encuentra el plomo (en muchos países ya erradicados de los combustibles), que en determinadas concentraciones resulta tóxico para el sistema nervioso, pero además también emiten dióxido y monóxido de carbono, los cuales, junto con el plomo, pueden causar disfunciones de los glóbulos rojos y eliminar su capacidad para transportar oxígeno a los tejidos.

Existen condiciones climáticas en las cuales la atmósfera no puede depurarlos gases contaminantes emitidos, los cuales, ayudados por las radiaciones solares, producen reacciones que generan compuestos tóxicos dañinos para los seres vivos, paisajes y materiales. Además, se produce una acumulación sobre las propias zonas en donde se emiten, o sus alrededores, dando lugar al fenómeno conocido como smog fotoquímico, resultado de la combinación de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno, que al verse reforzado por la radiación ultravioleta envuelve a las ciudades en una neblina característica.

Fuentes: contaminantes naturales, ejemplo de las actividades volcánicas o los incendios forestales, que emiten gases y partículas que quedan en suspensión, éstas suelen ser por lo general depuradas por la propia atmósfera. Pero es la contaminación generada por el hombre la que excede la capacidad de la atmósfera para procesarla, dando lugar a una concentración amenazante para la vida. Además de las crecientes demandas de alimentos, el hombre se autoimpone nuevas necesidades en la calidad de vida, manufacturando y sobreexplotando los recursos naturales, los cuales generan una desmedida actividad industrial en su transformación.

Los contaminantes con origen en las actividades humanas

La atmósfera sufre además las concentraciones de población en áreas urbanas, que producen contaminantes también dañinos para las aguas y el suelo.

Los contaminantes que el hombre libera hacia la atmósfera en mayor medida, provienen de la combustión de carburantes fósiles, y podríamos clasificarlos en tres grupos principales:

1) Actividades industriales, como las dedicadas a la obtención de energía: liberan óxidos de nitrógeno, azufre, y en menor medida plomo metálico.

Fuentes Fijas y Móviles.

Fuentes fijas.

 

Existen tres tipos de fuentes fijas generadoras de emisiones:

Fuentes puntuales. Derivadas de la generación de energía eléctrica y de actividades industriales como son: la química, textil, alimentaria, maderera, metalúrgica, metálica, manufacturera y procesadora de productos vegetales y animales, entre otras. Las emisiones derivadas de la combustión utilizada para la generación de energía o vapor, dependen de la calidad de los combustibles y de la eficiencia de los quemadores, mantenimiento del equipo y de la presencia de equipo de control al final del proceso (filtros, precipitadores y lavadores, entre otros). Los principales contaminantes asociados a la combustión son partículas (SO 2 , NOx, CO 2 , CO e hidrocarburos).

Fuentes de área . Incluyen la generación de aquellas emisiones inherentes a actividades y procesos, tales como el consumo de solventes, limpieza de superficies y equipos, recubrimiento de superficies arquitectónicas, industriales, lavado en seco, artes gráficas, panaderías, distribución y almacenamiento de gas LP, principalmente. Esta fuente también incluye las emisiones de actividades como son: el tratamiento de aguas residuales, plantas de composteo, rellenos sanitarios, entre otros. En este tipo de emisión se encuentra un gran número de contaminantes, de muy variado nivel de impacto en la salud.

Fuentes naturales . Se refiere a la generación de emisiones producidas por volcanes, océanos, plantas, suspensión de suelos, emisiones por digestión anaerobia y aerobia de sistemas naturales. En particular a todo aquello emitido por la vegetación y la actividad microbiana en suelos y océanos, que se les denomina emisiones biogénicas, cuyo papel es importante en la química de la troposfera al participar directamente en la formación de ozono. Las emisiones biogénicas incluyen óxido de nitrógeno, hidrocarburos no metanogénicos, metano, dióxido y monóxido de carbono y compuestos nitrogenados y azufrados (Velasco 2001).

Fuentes móviles

  Ejemplos de fuentes móviles son los aviones, helicópteros, ferrocarriles, tranvías, tractocamiones, autobuses, camiones, automóviles, motocicletas, embarcaciones, equipo y maquinarias no fijas con motores de combustión y similares, que por su operación generen o puedan generar emisiones contaminantes a la atmósfera. Si bien la definición de fuente móvil incluye prácticamente a todos los vehículos automotores, la NOM para fuentes fijas se refiere básicamente a las emisiones de automóviles y camiones. Los motores de los vehículos son los responsables de las emisiones de CO, de compuestos orgánicos volátiles, SO 2 , y NOx, producidos durante la combustión.

Casos Históricos de la Contaminación del Aire.

Los tres episodios de contaminación del aire más famosos del siglo XX sucedieron en el Valle del Meuse, Bélgica; Donora, Pensilvania; y, Londres, Inglaterra.

Las tres tragedias coincidieron con una condición meteorológica conocida como inversión térmica. Normalmente, el aire caliente de la superficie terrestre asciende y el aire frío de la parte superior de la atmósfera cae con lo cual se crea una circulación natural que dispersa los contaminantes del aire. Una inversión ocurre cuando las capas de aire de la atmósfera inferior son más frías que las superiores, la circulación natural

sufre una interrupción y tanto el aire superficial acumulado como los contaminantes del aire se concentran alrededor de sus fuentes.

En el episodio del Valle del Meuse, una zona industrial de Bélgica, el cual ocurrió en diciembre de 1930, la atmósfera se cubrió durante 3 días de una espesa niebla, por lo que cientos de personas enfermaron y 60 murieron. Poco después, en 1931, una espesa niebla cubrió el área de Manchester y Salford en Inglaterra durante 9 días lo que conllevo a la muerte de 592 personas. En 1948, en el episodio de Donora, Pennsylvania, un pequeño pueblo en donde había plantas químicas y acererías se cubrió por una niebla durante 4 días y enfermo casa la mitad de sus 14,000 habitantes y murieron 20; diez años después los residentes de Donora que habían estado gravemente enfermos durante el episodio mostraron una tasa más alta de enfermedad y morían antes que el promedio de todos los habitantes (Wark, Kenneth and Warner, 1990).

En el episodio de Londres, ocurrido en 1952, se evidenció el siniestro potencial de la contaminación del aire; una niebla cubrió la ciudad desde el 5 hasta el 8 de diciembre y 10 días después se supo que el número total de muertes en la región principal de Londres sobrepasaba en 4000 al promedio. Las estadísticas indicaron que casi todos los que habían muerto inesperadamente tenían antecedentes clínicos de bronquitis, enfisema o trastornos cardiacos y que las personas clasificadas en la última categoría eran las más vulnerables (Wark, Kenneth and Warner, 1990).

En Colombia se pueden identificar como casos importantes de contaminación atmosférica los presentados en el Valle de Sogamoso y en el Valle del Cauca. En el caso del Valle de Sogamoso, en el año 2000 había en funcionamiento 720 hornos de alfarería, donde se producían ladrillo y teja; estos hornos, llamados de fuego dormido, operaban con carbón y no tenían filtro alguno, por lo cual los gases y demás contaminantes de la combustión del carbón iban a la atmósfera; el principal contaminante procedente de los hornos es material particulado. En dicho año, por disposición de la Corporación Autónoma Regional de Boyacá – Corpoboyacá - fueron cerrados 200 de los 720 hornos de alfarería que había en el perímetro urbano de Sogamoso. Sin embargo, siguen en operación 408 en el sector rural, los cuales utilizan coque como combustible. Aunque no existe un estudio que compruebe que la contaminación ambiental sea la responsable de enfermedades pulmonares en Sogamoso, a las autoridades de esa ciudad les preocupa que la principal causa de muerte sea el cáncer pulmonar; en el 2005 murieron 42 personas por esta enfermedad (Rodríguez, 2006).

Contaminantes Atmosféricos.

Normalmente, los productos contaminantes se encuentran mezclados en el aire. Su naturaleza es muy diversa, aunque algunos destacan por su elevada proporción en el aire o por sus efectos. Los óxidos de azufre más importantes por lo que respecta a la contaminación atmosférica son el dióxido de azufre, SO2 y el trióxido de azufre, SO3. La emisión del trióxido es muy superior cuantitativamente a la del trióxido. El sulfuro de hidrógeno, SH2 a altas concentraciones, es un gas tóxico que produce un olor desagradable y característico. Se produce de forma natural por putrefacción de la

materia orgánica, en el fondo de los lagos y las balsas que se encuentran en condiciones anaeróbicas, en ausencia de oxígeno.

Los óxidos de nitrógeno forman un importante grupo de gases contaminantes. Aunque hay diversos, los más importantes, en cuanto a sus efectos contaminantes, son el dióxido de nitrógeno, NO2 y el óxido nítrico, NO. Los óxidos de carbono son otra familia de contaminantes. Los principales son el monóxido de carbono, CO, y el dióxido de carbono, CO2. El monóxido de carbono se produce por la combustión incompleta de combustibles orgánicos, es decir, en una situación de falta de oxígeno que imposibilita la oxidación completa a CO2. Los máximos productores son los automóviles y los procesos en los que intervienen las combustiones. El monóxido de carbono es una sustancia altamente tóxica porque se combina con la hemoglobina de la sangre e impide el transporte de oxígeno a los tejidos, y por tanto la respiración.

Los hidrocarburos a elevadas concentraciones tienen efectos irritantes. La fuente más grande de producción de hidrocarburos es la natural. El metano es el contaminante que representa la mayor parte de esta producción. La actividad humana, especialmente el tránsito de vehículos, algunos procesos de combustión de materia orgánica y también las refinerías de petróleo y los procesos que trabajan con disolventes producen una importante cantidad de hidrocarburos de diversos tipos.

Los oxidantes a elevadas concentraciones son fuertemente irritantes y lacrimógenos, perjudican la vegetación y tienen la propiedad de agrietar el caucho en tensión, por ejemplo, los neumáticos de los automóviles. Los oxidantes son el producto de las reacciones fotoquímicas entre los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos y son considerados contaminantes secundarios, aquellos que no son directamente emitidos por una fuente emisora sino que se forman en el propio aire.

Los compuestos halogenados con mayor incidencia sobre la calidad del aire son los compuestos de flúor , los de cloro y los freones, compuestos de cloro y flúor. Los compuestos de flúor son emitidos principalmente por las industrias de la cerámica, de aluminio y de vidrio. Ya que el flúor tiene un cierto papel en algunos procesos fisiológicos de los organismos, un aumento importante de su concentración puede tener consecuencias negativas, especialmente en los niños.

Entre los metales emitidos a la atmósfera con mayor incidencia tenemos: el plomo, el cadmio, el níquel, el hierro, el mercurio, el cromo, el cobre, el manganesio y el arsénico. El más importante y el que más abunda en la atmósfera es el plomo. Proviene principalmente de lo que se incluye en la gasolina de los automóviles como antidetonante.

Cambios Atmosféricos Global.

A finales del siglo XVII el hombre empezó a utilizar combustibles fósiles que la Tierra había acumulado en el subsuelo durante su historia geológica. [11] La quema de petróleo, carbón y gas natural ha causado un aumento del CO2 en la atmósfera que últimamente es de 1,4 ppm al año y produce el consiguiente aumento de la temperatura. Se estima que desde que el hombre mide la temperatura hace unos 150 años (siempre dentro de la época industrial) esta ha aumentado 0,5 °C y se prevé un aumento de 1 °C en el 2020 y de 2 °C en el 2050.

Además del dióxido de carbono (CO2), existen otros gases de efecto invernadero responsables del calentamiento global, tales como el gas metano (CH4) óxido nitroso (N2O), Hidrofluorocarbonos (HFC), Perfluorocarbonos (PFC) y Hexafluoruro de azufre (SF6), los cuales están contemplados en el Protocolo de Kioto.

A principios del siglo XXI el calentamiento global parece irrefutable, a pesar de que las estaciones meteorológicas en las grandes ciudades han pasado de estar en la periferia de la ciudad, al centro de esta y el efecto de isla urbana también ha influido en el aumento observado. Los últimos años del siglo XX se caracterizaron por poseer temperaturas medias que son siempre las más altas del siglo.[cita requerida]

Material Particulado.

Las partículas en suspensión (total de partículas suspendidas: TPS) –o material particulado– consisten en acumulación de diminutas piezas de sólidos o de gotitas de líquidos en la atmósfera ambiental, generada a partir de alguna actividad antropogénica (causada por «el hombre») o natural.1

Los contaminantes en partículas no son idénticos física y químicamente, sino más bien están constituidos por una amplia variedad de tamaños, formas y composiciones químicas. Algunos son mucho más nocivos para la salud, las propiedades y la visibilidad.

El interés por las partículas atmosféricas se debe a dos causas importantes:

Afectación del balance de la radiación terrestre. Efectos nocivos sobre la salud. Las partículas penetran en los pulmones, los

bloquean y evitan el paso del aire, lo cual provoca efectos dañinos.2

Compuestos de C,S,N, si en el aire, Abetos y Metales.