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.
  

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.

Biosfera

La biosfera es un sistema que comprende a todos los seres vivos, y el espacio de la superficie de la tierra que está ocupado por ellos, en ella se desarrolla la vida. Se mantuvo estable durante millones de años, por lo que dio lugar a los procesos evolutivos necesarios para la existencia de las formas de vida actuales. 
La contaminación y el consecuente deterioro de los elementos que la componen, puede poner en peligro su subsistencia y con ello la posibilidad de la vida en la Tierra.

Características de la biosfera

La biosfera incluye el espacio líquido, sólido y gaseoso que va desde el subsuelo hasta la atmósfera. Se extiende hasta unos 10 km por encima del nivel del mar y unos 10 metros por debajo del nivel del suelo donde llegan a penetrar las raíces de los árboles, plantas y existen microorganismos. Fuera de la biosfera, no hay vida terrestre.

 La biosfera es un ejemplo de sistema dinámico, en el que las especies interactúan entre ellas y a la vez con los componentes externos, que pertenecen a la hidrósfera, la geosfera y la atmósfera.

La distancia entre la tierra y el sol es la apropiada para que la temperatura media de nuestro planeta sea de 15º C, y por tanto, exista agua en estado líquido.

Capas de la biosfera

Geosfera: Llamada también litosfera, es la capa que está cubriendo el planeta. Está formada por  rocas y dependiendo de ellas, los suelos pueden ser orgánicos, arcillosos, arenosos o rocosos.
Hidrosfera: Es la tercera capa y la más extensa que contiene toda la vida acuática. Puede ser agua salada o agua dulce.

Atmósfera: Es la última capa, en donde se encuentran los gases que protegen a los seres vivos de las radiaciones del sol y de los meteoritos. Está compuesta de oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno.
Pedosfera: Es la parte de los suelos, donde se desarrolla la vida de organismos descomponedores.

Estructura de la biosfera

Elementos abióticos: Los elementos abióticos son los elementos no vivos del ecosistema. Como el agua, la temperatura, la humedad, las sales minerales y los componentes de la rocas, minerales, salinidad del agua.
Elementos bióticos: Los elementos bióticos son  elementos vivos de un ecosistema. Cómo las plantas, animales, el hombre y los microorganismos.

Organismos heterótrofos: Son aquellos incapaces de elaborar su propio alimento y se ven en la necesidad de conseguirlo en su medio ambiente. Entre ellos se encuentran los animales herbívoros y carnívoros.
Organismos autótrofos: Son seres vivos que a partir de sustancias inorgánicas, fabrican su propio alimento en forma de compuestos orgánicos.

Organismos descomponedores: Son organismos que descomponen la materia orgánica muerta como troncos, hojas secas y restos de animales, entre otros. Entre ellos se encuentran los hongos y las bacterias.

Contaminación de la biosfera

Algunas actividades que desarrolla el hombre afectan y dañan la biosfera. Los crecimientos desproporcionados de la población, la destrucción masiva de los lugares para agricultura y urbanización, la contaminación. Las consecuencias son graves, una de ellas, el efecto invernadero que provoca que las temperaturas se eleven de manera constante; la capa de ozono se está destruyendo lentamente dando paso libre a las radiaciones ultravioleta que pueden dañar plantas, animales y seres humanos; la lluvia ácida que se produce cuando se queman algunos fósiles, esta lluvia contiene ácido sulfúrico y ácido nítrico, que se evaporan y vuelven a la tierra en forma de lluvia.

Aire y Biosfera

La biosfera no podría completar sus ciclos sin la intervención del aire, como la fotosíntesis que utiliza el dióxido de carbono que es uno de los componentes del aire, la respiración de los seres vivos es una combustión controlada que se produce en el interior de las células.