Salud de la atmósfera y lluvia ácida

 Las actividades humanas que afectan la salud de la atmósfera son fundamentalmente las industriales y la quema de combustibles fósiles que a gran escala están cambiando la composición química  de la atmósfera. 
  Estos cambios se pueden clasificar en tres tipos dependiendo de su impacto: 

• Destrucción de componentes que protegen a los organismos vivos:

La destrucción de la capa de ozono situada en la estratosfera debido a las emisiones de CFC (gases utilizados en circuitos de refrigeración). 
 La capa de ozono absorbe una parte importante de la radiación ultravioleta procedente del sol. El adelgazamiento de la capa de ozono provoca que llegue una mayor cantidad de radiación ultravioleta a la superficie terrestre, que tiene efectos nocivos sobre los seres vivos. Los gases emitidos en el pasado aún permanecerán bastantes años en la estratosfera.

• Emisiones de gases y partículas perjudiciales para la salud: 

La emisión de gases reactivos (óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, monóxido de carbono, amoniaco, compuestos orgánicos volátiles) y aerosoles (partículas sólidas o líquidas, por ejemplo nitratos y sulfatos) que afectan a la calidad del aire. La presencia de concentraciones altas de estos compuestos en las proximidades de los focos emisores puede tener efectos nocivos sobre la salud de las personas, y de otros seres vivos.

• Emisiones de gases y partículas que alteran el equilibrio radiactivo de la Tierra y por lo tanto alteran el clima:

La emisión de gases de calentamiento global. La temperatura promedio en la superficie de la Tierra viene determinada por el equilibrio entre la radiación solar absorbida por la superficie terrestre y la radiación infrarroja emitida al espacio. Los gases de efecto invernadero de la atmósfera dificultan la salida de la radiación infrarroja al espacio. En ausencia de gases de efecto invernadero en la atmósfera, la temperatura media del planeta sería mucho más fría: de unos veinte grados centígrados bajo cero, en lugar de los quince grados sobre cero actuales.

Lluvia ácida

La lluvia ácida es una de las consecuencias de la contaminación atmosférica.
 Se produce cuando las emisiones contaminantes de las fábricas, automóviles, calderas de calefacción, basurales a cielo abierto, fumigaciones aéreas y el gas metano que produce el ganado entran en contacto con la humedad de la atmósfera.
Las fórmulas de los componentes primarios de la lluvia ácida, es decir sus precursores, son los siguientes:

• Agua de la humedad ambiental: H2O
• Óxidos de azufre: se emiten al quemar combustibles de baja calidad, que contienen azufre, en general son carbones o fracciones pesadas del petróleo.
• Óxidos de nitrógeno: NOx  se producen en todas las reacciones de combustión, por reacción del oxígeno y nitrógeno del aire a temperaturas elevadas.
• Dióxido de azufre: SO2 es un contaminante primario que se produce en la combustión de carbón y petróleo que contienen azufre. También se produce en la refinación de ciertos minerales que son sulfuros.
• Trióxido de azufre: SO3 se forma en la atmósfera en pequeñas cantidades debido a la reacción entre el SO2 y el oxígeno; algunas macro partículas del aire catalizan esta reacción.

Las fórmulas de los ácidos resultantes de la mezcla anterior que acidifican la humedad formando la lluvia ácida en sí son las siguientes:

• Ácido sulfúrico: H2SO4
• Ácido sulfuroso: H2SO3
• Ácido nítrico: HNO3

El agua de lluvia tiene un nivel de PH que ronda los 5,6. Es ligeramente ácida debido a la presencia de dióxido de carbono atmosférico, pero en muchas ocasiones puede llegar a tener un PH 3, igual al del vinagre.

Efectos y las consecuencias de la lluvia ácida

• Acidificación de las aguas terrestres, como ríos, lagos, mares y océanos. La lluvia ácida provoca que el pH de los lagos y ríos tengan un nivel de pH inferior a  6. Por lo tanto se producen daños graves en la vida acuática y en la terrestre, al no poder beber de estas aguas ni alimentarse de los peces y otros animales que habitan en ellas. Las especies más afectadas por la acidificación acuática son  los camarones, caracoles y mejillones.
  

• Aumenta la acidez de los suelos, y origina cambios en la composición de los mismos, produciéndose la lixiviación de importantes nutrientes para las plantas e  infiltrando metales tóxicos, tales como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua.
  
• Las construcciones históricas, que se hicieron con piedra caliza, experimentan también los efectos de la lluvia ácida. La piedra al entrar en contacto con la lluvia ácida, reacciona y se transforma en yeso. También los materiales metálicos se corroen a mucha mayor velocidad.
  

• Los ácidos que contienen sulfato en estas precipitaciones provocan un aumento del efecto invernadero. Aunque pueden ser cantidades de sulfato pequeñas, estas al entrar en contacto con ciertos componentes presentes en zonas pantanosas, incrementando la producción de gas metano llevada a cabo por lo metanógenos, los microorganismos que los producen de forma natural.
  
• Produce daños importantes en la vegetación, en zonas forestales, selváticas, etc. La consecuencia directa de esto es que los vegetales padecen estrés y deficiencia de nutrientes que las hace enfermar, más vulnerables a contraer plagas e incluso morir. Dónde esto sucede, hay menos vegetación, menos hábitat y alimento para animales y personas.
  
• Los contaminantes que forman la lluvia ácida interactuan en la atmósfera para formar contaminantes atmosféricos. Las micro partículas que pueden ser transportadas a largas distancias por los vientos, estas partículas que flotan en el aire las podemos respirar, como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno,  llegan a nuestros pulmones y nuestro torrente sanguíneo. Puede causar y agravar las enfermedades respiratorias, causa de otras enfermedades graves como enfermedades respiratorias. Por ejemplo: el asma o la bronquitis crónica.
  

Cómo reducir las lluvias ácidas

• Reducir al máximo los niveles de azufre y nitrógeno en las emisiones de las fábricas, calefacciones, vehículos, etc. Utilizando nuevas tecnologías que ayuden a controlar estas emisiones y usando cada vez más las energías renovables.
  
• Reducir el consumo de electricidad en el hogar.
  
• Reducir el uso de sustancias químicas en los cultivos.
  
• Añadir compuestos alcalinos en estanques, lagos y ríos para equilibrar el pH.
  
• Plantar árboles.
  
• Reducir el consumo de los combustibles fósiles.
  
• Impulsar el transporte eléctrico.
  
• Introducir el convertidor catalítico de tres vías a los automóviles.
  
• Impulsar el uso de gas natural, en diversas industrias.
  

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Calentamiento global y efecto invernadero

Calentamiento global

El calentamiento global es el aumento continuo de la temperatura promedio global de la atmósfera terrestre y de los océanos. Esto ocurre cuando hay demasiados gases de efecto invernadero en el atmósfera. El efecto invernadero es un proceso que se produce cuando ciertos gases de la atmósfera de la tierra retienen el calor. Estos gases dejan pasar la luz pero mantienen el calor como las paredes de cristal de un invernadero.
El incremento de la temperatura causa cambios en el de clima, por eso algunos lugares pueden tener sequías mientras otros se inundan, los lugares fríos se vuelven más cálidos y los lugares calurosos se hacen más frescos.

Los gases que influyen en el calentamiento global son:

• Vapor de agua (H2O): Es el más presente de los gases de efecto invernadero en la atmósfera. El contenido de agua en el aire depende de la temperatura. Con el aumento de las temperaturas el contenido de vapor de agua en la atmósfera aumenta y como consecuencia empeoran los efectos de otros gases de efecto invernadero.
• Dióxido de Carbono (CO2): Es un gas que se produce por la quema de combustibles fósiles como el carbón o el petróleo. El dióxido de carbono es la causa de la mayor parte del efecto invernadero causado por la actividad industrial. En Amazonia y el sudeste de Asia, se produce masivamente por la quema de los bosques tropicales.
• Metano (CH4):Las principales fuentes de metano son el material orgánico degradado que se produce en la ganadería, en el cultivo de arroz, en los vertederos y en las explotaciones petrolíferas y gasísticas.
• Dióxido de nitrógeno (N2O):El óxido nitroso se produce y se libera principalmente en la agricultura y algunos procesos de la industria química.
• Gases fluorados: Son sustancias químicas hidrocarburos clorados, fluorados o brominizados, que tienen el potencial para reaccionar con las moléculas de ozono en la estratosfera. Son utilizadas como agentes espumantes, solventes de limpieza en la industria electrónica y en el lavado en seco, como propulsor en aerosoles y en inhaladores con dosificador para uso médico, en el tratamiento de enfermedades pulmonares, así como esterilizantes en hospitales, como agentes contra incendios, como fumigantes para control de plagas.
• Ozono (O3): Es un contaminante muy agresivo. Sin embargo el ozono de origen natural en las capas altas de la atmósfera es beneficioso porque sirve de filtro protector de los rayos ultravioleta solares.

Causas 

Combustibles fósiles:

Esta es una de las causas más importantes  y tiene que ver de forma explícita con las actividades industriales por medio de fábricas que emanan humos constantes en su zona de trabajo como parte de las fuentes de energía pero que va deteriorando el entorno natural.
El dióxido de carbono en conjunto con la quema de combustibles fósiles como gasolina o carbón incrementan la gravedad de la contaminación.

• Incendios forestales:

Con la constancia de estos eventos en la naturaleza; resulta mucho más complicado acabar con el rompimiento de la capa de ozono provocado por el calentamiento global dado a que contribuye en principio a que estos daños se presenten con mayor velocidad y tengan sus efectos con mucha más intensidad que lo estimado según las estadísticas de deterioro ambiental.

• Deforestación:

La desforestación de muchos de los bosques del planeta,provoca el aumento de dióxido de carbono en toda la atmósfera. Los árboles convierten el CO2 en oxígeno a través del proceso de la fotosíntesis y la propia deforestación reduce la cantidad de árboles disponibles para convertir el CO2 en oxígeno. El resultado de esto, es una mayor concentración de CO2 en la atmósfera lo que conlleva un aumento del calentamiento global y por tanto una mayor subida de las temperaturas.

• Fertilizantes:

El uso en exceso de fertilizantes en la agricultura es una de las causas más importantes en el aumento la temperatura media del planeta. Estos fertilizantes contienen unos altos niveles de óxido de nitrógeno, más perjudiciales que el propio dióxido de carbono. A medida que la población crece y va en aumento, existe una mayor necesidad de alimentos, por lo que hay un aumento de campos de cultivo y por ende, un mayor uso de fertilizantes en los mismos.

• Actividad ganadera:

Las vacas y las ovejas emiten gases como metano y óxido de nitroso que contribuyen al deterioro de la capa de ozono y a la formación del efecto invernadero.

Consecuencias 

•  Tormentas más intensas

El hecho de que las temperaturas sean más altas hace que las lluvias sean menos frecuentes, pero que sean más intensas; por tanto, el nivel de inundaciones y su gravedad también irán en aumento.

• Incremento del nivel del mar

Esto se da como consecuencia de las altas temperaturas que engloban toda la atmósfera; conllevan a que los polos se derritan y por ende el nivel del mar ascienda; lo que a su vez puede llegar a provocar inundaciones, entre otros eventos naturales negativos para todas sus especies.

• Cambios en el ciclo hidrológico

Los procesos hidrológicos y los pasos que indica su ciclo pueden verse relativamente modificados destacando precipitaciones ácidas o lluvia ácida debido a la mezcla de gases implicados en el efecto invernadero; causante fundamental del calentamiento global.

• Mayor concentración de CO2

Con la constante actividad de las industrias y fábricas, se aprecia un incremento considerable en los gases emitidos desde las empresas, lo que radica en la mayor exposición de estos hacia la atmósfera provocando contaminación atmosférica, provocando no solo una acumulación de dióxido de carbono, sino también la elevación de la temperatura dada por el calentamiento global.

• Repercusión en los ecosistemas

Las condiciones de todos los hábitats se van haciendo críticas, por lo que cada una de las evoluciones se paraliza, conllevando a su degeneración y a tener que vivir en condiciones de supervivencia, adaptándose a un entorno desfavorable para muchos de los aspectos que nos identifica como seres vivos.

• Fenómenos climáticos

Los gradientes de presión en la atmósfera van cambiando y con ello van generando corrientes de viento anómalas; haciendo que se dé de manera más frecuentes eventos catastróficos como huracanes; tornados o también tormentas eléctricas.

• Sequías

Otro de los resultados que describe el constante efecto del calentamiento global es la aparición de sequías; aspectos naturales que impiden el correcto ciclo vital de la especie humana; especies vegetales y de la fauna.

Efecto invernadero

El efecto invernadero es un fenómeno por el cuál los gases retienen parte de la energía emitida por el suelo tras haber sido calentado por la radiación solar, hace posible la vida en nuestro planeta permitiendo mantener una temperatura adecuada para los seres vivos.
La energía solar atraviesa la atmósfera parte de ella es absorbida por la superficie terrestre y otra parte es reflejada. Una parte de la radiación reflejada es retenida por los gases y la otra vuelve al espacio.  

 Los gases de efecto invernadero son de origen natural. Por ejemplo:

• El dióxido de carbono (CO2)
• Metano (CH4)
• Vapor de agua (H2O)
• El óxido de nitrógeno (N2O)
• El clorofluorocarbono (CFC) 
• El ozono (O3) 

Causas

• Actividad volcánica.

•  La deforestación que aumenta la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera. 

• Los gases de efecto invernadero pueden ser liberados como resultado de la quema de gasolina, petróleo y carbón.

• Algunos procesos de cultivo y uso de la tierra son una causa del efecto invernadero.

•  La mayoría de las fábricas también producen muchos gases que duran por más tiempo en la atmósfera. 

• También los aparatos eléctricos contribuyen con gases como los clorofluorocarbonos (CFC), que se utilizan en refrigeradores, aerosoles, algunos agentes espumantes en la industria del embalaje, productos químicos y de limpieza.
  

Consecuencias

Las consecuencias del efecto invernadero modifican las condiciones de vida habituales y se ponen en riesgo ecosistemas y especies. 

Las consecuencias son:

• Aumento de la temperatura media de la Tierra de de 0,2 grados centígrados por decenio.
•  Reducción de la superficie de glaciares y, como consecuencia, elevación del nivel del agua de los mares y océanos.
• Posibles inundaciones de zonas próximas al mar o islas.
• Afectación de los ecosistemas por el cambio en el clima, con lo que plantas y animales deben adaptarse a una nueva situación.
• Disminución de recursos hídricos por las sequías y la mayor evaporación del agua, ciertas zonas fértiles podrían convertirse en desiertos.
• Impacto negativo en la agricultura y de la ganadería por los cambios en las precipitaciones.

Capa de ozono

La capa de ozono es la zona de mayor concentración de moléculas de ozono en la estratosfera. Tiene un grosor de 10–20 Km, envuelve a todo el planeta como una burbuja y actúa como un filtro contra la radiación ultravioleta producida por el sol.
La estratosfera es la parte de la atmósfera que se encuentra arriba de la troposfera. Empieza a unos 10–20 Km sobre el nivel superficial y continúa hasta alcanzar 40–50 Km. 
El ozono estratosférico difiere del ozono superficial. El ozono superficial se produce por la industria y las emisiones vehiculares en combinación con ciertas condiciones climáticas. Es parte del smog fotoquímico, y puede causar problemas respiratorios, especialmente a la gente mayor y a los niños. También puede afectar a las plantas.

Cómo se forma el ozono
El ozono es la forma alotrópica del oxígeno, es decir,se presenta con estructuras moleculares diferentes, que sólo está estable en determinadas condiciones de presión y temperatura.El ozono es un gas compuesto de moléculas de ozono (O3), que consiste de tres átomos de oxígeno lugar de 2. Este tercer átomo hace que el oxígeno se vuelva venenoso, tan solo inhalar una vez el ozono es mortal. Esta molécula se forma en la estratósfera por la acción de la radiación solar en estas moléculas, este es un proceso llamado fotólisis.

Importancia del ozono
El O3 absorbe las radiaciones solares ultravioletas, nocivas para el ser humano. Filtra los rayos del sol haciendo posible la vida en el planeta. La reducción de la capa de ozono provoca grandes daños sobre la piel de los seres vivos, la agricultura y los ecosistemas.
 Si las moléculas de ozono se reducen más rápido de lo que pueden recuperarse por las nuevas moléculas de ozono que la naturaleza produce, el resultado es un déficit de ozono. El agotamiento de la capa de ozono resulta en una reducción de su capacidad protectora y por ende en una mayor exposición de la superficie terrestre a la radiación ultravioleta.

Agujero de ozono
El agujero de ozono es un problema del debilitamiento del ozono y  con lo cual la Tierra pierde protección contra la radiación solar. El paso de los rayos solares más fuertes provoca en la vida humana enfermedades como el cáncer de piel o las cataratas en los ojos.   Esto se debe a algunos productos generados por las personas, llamados halocarbonos, que son compuestos que contienen carbono y halógenos como cloro, bromo, flúor y a veces hidrógeno. Comenzaron a producirse en los años 30 para refrigeración y después para aerosoles, en la fabricación de espuma, etc.
No existen sumideros para los holocarbonos en la troposfera y por motivo de su casi inexistente reactividad son transportadas a la estratosfera donde se degradan por acción de los rayos UV, ahí liberan átomos libres de cloro que destruyen efectivamente el ozono.
En la Convención de Viena para la Protección de la Capa de Ozono se diseñó el Protocolo de Montreal. Su objetivo es el de reducir la producción y el consumo de las sustancias que la daña. Son participantes todos los países miembros de las Naciones Unidas, la Santa Sede, la Unión Europea, Estados de Micronesia y algunos países de América. Está previsto que si todos los países cumplen con las medidas, para 2050 se habrá recuperado la normalidad en la capa de ozono.

Amenazas a la capa de ozono
Las sustancias agotadoras del ozono son sustancias químicas hidrocarburos clorados, fluorados o brominizados, que tienen el potencial para reaccionar con las moléculas de ozono en la estratosfera. Si una sustancia solo está fluorada (no contiene cloro o bromuro) no es una sustancia agotadora del ozono. Una SAO posee:

• Clorofluorcarbonos (CFC)
• Hidrofluorcarbonos (HCFC)
• Halones
• Hidrobromofluorocarbonos (HBFC)
• Tetracloruro de carbono 
• Bromuro de metilo 

son utilizadas como agentes espumantes, solventes de limpieza en la industria electrónica y en el lavado en seco, como propulsor en aerosoles y en inhaladores con dosificador para uso médico, en el tratamiento de enfermedades pulmonares, así como esterilizantes en hospitales, como agentes contra incendios, como fumigantes para control de plagas.

Consecuencias del deterioro de la capa de ozono 
Un deterioro considerable en la capa de ozono implica un aumento paralelo en la cantidad de radiación ultravioleta dura que alcanza la superficie de la Tierra. Afectaría a:

• Organismos acuáticos:

La radiación UV-B daña a los organismos acuáticos, especialmente a los pequeños como el plancton que es un agente fundamental en la cadena alimenticia de la vida marina, las plantas marinas y las larvas de peces, camarón y cangrejos, todos estos forman la base esencial de la cadena alimenticia acuática y marina. De esta forma, las pesquerías también se ven afectadas.

• Salud humana:

Una exposición creciente a la radiación UV-B puede reprimir el sistema inmunológico al dañar el ADN. Los resultados son incidencias mayores a enfermedades infecciosas, así como los efectos adversos a programas de inoculación. La radiación UV-B causa también cáncer de piel tanto el no melanoma como el melanoma cutáneo, violentamente maligno. El aumento de la radiación UV-B daña los ojos también, y el resultado común son las cataratas, principales causantes de la ceguera en muchos países.

• Plantas:

 También se ven afectadas por esto, ya que sus procesos de desarrollo se ven alterados porque crecen anormalmente, fuera de tiempo y la forma en que generan sus propios nutrientes empeora. 

• Los gases del efecto invernadero aumentarían, ya que el ozono de la estratosfera disminuiría y en la atmósfera baja habría más, donde sería un contaminante más y un potenciador del calentamiento de la tierra y el cambio climático, generando así, un ciclo de daño para la capa

• Materiales:

Los materiales comunes de construcción tales como la pintura, el caucho, la madera y el plástico se degradan a causa de la radiación UV-B, particularmente los plásticos y cauchos utilizados en la intemperie. En las regiones tropicales el daño puede ser severo debido a que el efecto de la radiación UV-B aumenta con las altas temperaturas y niveles de resplandor solar. Estos daños pueden representar miles de millones de dólares anuales.

• Smog a nivel superficial:

La radiación UV-B incrementa el nivel del smog superficial, especialmente en las ciudades en donde las emisiones vehiculares y de la industria son la base de las reacciones fotoquímicas.
Estas reacciones tienen de por sí un efecto adverso sobre la salud humana y el medio ambiente.